放射線測定装置及びデータ処理方法
【課題】放射線測定装置において放射線の飛来方向及びエネルギー（区分）を識別できるようにする。
【解決手段】指向特性が互いに異なるように複数の検出器２０，２２，２４が設けられる。複数の検出器２０，２２，２４に対応する複数のスペクトルに対してそれぞれ複数のエネルギー区分が設定され、各エネルギー区分ごとに積算計数値の相互間比率を示す実測比率情報（実測計数比列）が演算される。実測比率情報が複数の応答関数と照合され、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて放射線の飛来方向及びエネルギー区分が識別される。
【解決手段】指向特性が互いに異なるように複数の検出器２０，２２，２４が設けられる。複数の検出器２０，２２，２４に対応する複数のスペクトルに対してそれぞれ複数のエネルギー区分が設定され、各エネルギー区分ごとに積算計数値の相互間比率を示す実測比率情報（実測計数比列）が演算される。実測比率情報が複数の応答関数と照合され、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて放射線の飛来方向及びエネルギー区分が識別される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線測定装置及びデータ処理方法に関し、特に、放射線の飛来方向等を識別する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）本願の背景
本発明は、アロカ株式会社が独立行政法人科学技術振興機構から委託された「全方向性ガンマ線検出器」に関する新技術開発を実施する過程において、その成果として生み出されたものである。
【０００３】
（２）従来の技術
放射線測定装置としてのモニタリングポストは、例えば、原子力発電所、核燃料処理施設などの施設の周囲や自治体における観測点に設置され、その設置場所において放射線計測を連続的に遂行する。これにより異常発生の有無が常時監視される。モニタリングポストにおいては、放射線の飛来方向を自動的に識別することが望まれる。その方法として、指向性をもった検出器を回転させる方法があげられる。検出器には、通常、鉛などで構成されるコリメータや遮蔽部材が設けられており、その検出器を回転させるためにはどうしても大掛かりな機構が必要となる。モニタリングポスト以外の放射線測定装置（例えば、フロア上に設置されるサーべイモニタ）においても、放射線の飛来方向を識別することが求められている。特許文献１、２、３には、複数種類のシンチレータを用いて得られた複数のスペクトル上でそれぞれピークを特定し、複数のピークについて計数値の比率を求め、その比率から放射線の飛来方向（入射方向）を特定することが開示されている。なお、本願に関連する未公開の先願として特願２００５−０１４５７８号がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１３２７号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１２９０号公報
【非特許文献１】白川芳幸、全方向性γ線検出器の開発、RADIOISOTOPES、Vol.53、No.8、pp．445-450、Aug.2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スペクトル上でピークを特定する手法を用いる場合、ピークが不明瞭の場合あるいはピーク特定精度に問題がある場合には、演算結果の信頼性が低下する。ピークが明瞭に現れるまで待ってから演算を行うことも可能ではあるが、その場合には迅速な処理を行えなくなる。なお、複数の放射線が同時入射した場合にそれらを弁別計測することが望まれ、また、放射線の飛来方向とは別に、放射線のエネルギー（あるいはエネルギー区分）を識別することが望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、スペクトル上におけるピークの特定を行うことなく、放射線の飛来方向やエネルギーを演算できるようにすることにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、複数の放射線が同時入射した場合においてもそれらを識別できるようにすることにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、放射線の飛来方向及びエネルギーを直感的に認識できる表示方式を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る放射線測定装置は、指向特性が互いに異なるように設けられた複数の検出器を有し、それらの検出器によって放射線を個別的に検出する検出部と、前記複数の検出器を用いて得られた複数の検出データに基づいて、複数のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する演算手段と、前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する生成手段と、前記複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して前記複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の少なくとも一方を識別する照合手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、互いに指向特性が異なるように設けられた複数の検出器を用いて放射線（例えばγ線、β線）が検出される。例えば、複数の検出器についての配置関係を適宜定めることによってそれぞれの指向特性を異ならせることができる。また、遮蔽部材などを利用して各検出器が有する主感度方向を異ならせることによってそれぞれの指向特性を異ならせることもできる。各検出器は望ましくはシンチレータ部材によって構成されるが、その場合に、それらを同一材料且つ同一形態で構成してもよいし、それらの材料や形態を異ならせることも可能である。いずれにしても、各検出器の感度特性に方位依存性をもたせるようにすればよい。
【００１１】
演算手段は、複数の検出データに基づいて、複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を演算する。複数のエネルギー区分は、それぞれ均一の区分幅を有していてもよいが、非均一の区分幅を有していてもよい。例えば、精細な識別が求められるエネルギー領域については、そこに小さな区分幅をもったエネルギー区分を密に設定するようにしてもよい（その場合、それ以外の領域についてはエネルギー区分が粗に設定される）。但し、基本的に、実測比率情報を求める前提となる個々のエネルギー区分と、複数の応答関数を生成する前提となった個々のエネルギー区分とを合致、整合させる必要がある。各エネルギー区分ごとに求められる実測比率情報は、複数の検出器に対応する複数の個別計数値について、それらの相互間比率を求めることによって演算される。例えば、後述するように、複数の個別計数値をそれらの総和でそれぞれ規格化することによって複数の計数比（実測計数比）を求め、それらの組合せあるいは数列として、実測比率情報が構成されてもよい。いずれにしても、各エネルギー区分ごとに、各検出器の指向特性の相違が反映された計数値の比率に関係する情報を演算するのが望ましい。なお、各検出器についての個別計数値は、エネルギー区分内における積算計数値、計数率等であってもよい。
【００１２】
一方、複数のエネルギー区分に対応して複数の応答関数が用意される。各応答関数は、望ましくは、実験によりあるいはシミュレーションにより予め作成されるものであって、上記の実測比率情報に照合されるテンプレートとして機能する。すなわち、各エネルギー区分ごとの応答関数は、放射線の飛来方向に応じて変化する理論比率情報を表す関数である。理論比率情報は、実測比率情報と照合されるものであって、実測値に対する理論値として位置付けられる。生成手段は、各応答関数を表すデータを生成する記憶部、及び／又は各応答関数の数式を生成する演算部、その他の手段として構成される。
【００１３】
照合手段は、複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して、複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を照合する。すなわち、各エネルギー区分ごとに、応答関数が表す各飛来方向ごとの理論比率情報に対して実測比率情報が照合される。その場合において、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定されると、つまり、実測値と理論値とが合致すると、それに基づいて、飛来方向及びエネルギー区分の少なくとも一方を逆推知することが可能となる。すなわち、適合関係が成立した時点における理論比率情報の属性（当該理論比率情報に対応する飛来方位、及び／又は、当該理論比率情報を表す応答関数に対応付けられたエネルギー区分）から、入射した放射線の飛来方向及び／又はエネルギー区分を識別できる。ここで、望ましくは、前記照合手段は、前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の双方を識別する。
【００１４】
以上のように、本発明によれば、スペクトルのピークを特定した上で、それを用いて演算処理を行うのではないので、ピークが不明瞭な場合であっても、演算処理を行うことができ、また、ピーク特定精度に依存しない演算処理を実現できる。あるいは、スペクトル上においてピークが明瞭に認識できるまで演算開始を遅らせる必要がないので、迅速な演算を行うことも可能である。
【００１５】
（２）望ましくは、前記各エネルギー区分ごとの実測比率情報は、前記複数の個別計数値をそれらの総和で規格化することによって求められる複数の実測計数比からなる実測計数比列として構成され、前記飛来方向に応じた理論比率情報は、前記複数の実測計数比と照合される複数の理論計数比からなる理論計数比列として構成される。実測計数比列（実測計数比の組）は、複数の検出器間における計数値の内分比を表す数列に相当する。理論計数比列（理論計数比の組）は、実測計数比列に対比、照合される数列である。
【００１６】
望ましくは、前記演算手段は、前記複数の検出データに基づいて前記複数の検出器に対応する複数のスペクトルを作成するスペクトル作成手段と、前記複数のスペクトルに対して複数のエネルギー区分を設定し、各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値を求める個別計数値演算手段と、前記各エネルギー区分ごとに、前記複数の個別計数値をそれらの総和である全体計数値で除することによって前記複数の実測計数比を求める実測計数比演算手段と、を含む。スペクトル作成手段は、マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）によって構成されてもよいし、各エネルギー区分ごとに積算計数値を演算できる他のデバイス（例えば、シングルチャンネルアナライザ（ＳＣＡ））によって構成されてもよい。複数のアナライザを並列動作させるのが望ましいが、単一のアナライザを時分割動作させてもよい。個別計数値演算手段と実測計数比演算手段を統合して単一の演算手段として構成してもよい。これは更に他の手段についても同様に指摘できることである。各手段は専用のハードウエアあるいはソフトウエア機能として実現することが可能である。
【００１７】
望ましくは、前記生成手段で生成する前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記飛来方向ごとの理論比率情報を与える数式又はテーブルとして構成される。望ましくは、前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記検出部についての仮想的なモデルを用いて仮想的に各方位から所定エネルギーをもった放射線を照射するシミュレーションの実行結果として予め作成される。指定エネルギーは、望ましくは、各エネルギー区分における中央のエネルギーとして設定され、例えば、仮想的モデルに対してそのようなエネルギーに光電ピークが生じるγ線が仮想的に照射される。その場合には、照射方位が連続的に又は所定ピッチに可変される。
【００１８】
望ましくは、前記複数の検出器は、前記検出部における中心軸回りに配列されたｎ（但しｎ≧３）個のシンチレータブロックによって構成される。３個以上のシンチレータブロックを円周方向に並べれば、それぞれの指向特性が異なることになり、水平方向全周囲からの放射線についてその飛来方向を判別できる。
【００１９】
望ましくは、前記検出部に対してエネルギーが異なる複数の放射線が入射された場合、前記照合手段により前記複数の放射線に対応する複数の適合関係が判定され、前記判定された各適合関係ごとに飛来方向及びエネルギー区分が識別される。上記のように、複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して、各エネルギー区分に対応した実測比率情報が個別的に照合されるので、互いにエネルギーが異なる複数の放射線が同時入射した場合においても、それらを区別して取り扱うことができる。これは同一の飛来方向から複数の放射線が入射してきた場合においても同様である。なお、エネルギー（エネルギー区分）が同一の複数の放射線が入射した場合においても、それらを区別する必要があれば、上記構成に対して更に別の識別方式を組み合わせればよい。
【００２０】
（３）望ましくは、前記照合手段によって識別された飛来方向及びエネルギー区分に基づいて所定の座標系上にマークをマッピングすることによってチャートを作成するチャート作成手段と、前記チャートを表示するチャート表示手段と、を含む。このチャートによれば、飛来方向とエネルギー区分とを同時に直感的に把握できる。
【００２１】
望ましくは、前記所定の座標系における円周方向は飛来方向を表し、前記所定の座標系における径方向はエネルギー区分を表す。望ましくは、前記チャート作成手段は、線量情報に応じて前記マークの表示態様を変化させる。この構成によれば、更に同時に線量（あるいは線量率）の大小を直感的に認識できる。望ましくは、前記線量情報は、前記照合手段によって識別されたエネルギー区分について演算された線量情報である。望ましくは、前記マークの表示態様の変化には、サイズ変化、形状変化、色相変化及び輝度変化の内の少なくとも１つが含まれる。なお、上記のチャート表示技術を、放射線の飛来方向とエネルギー（あるいはエネルギー区分）を演算、表示する他の放射線測定装置に適用することも可能であり、その場合においても上記同様の利点を得られる。
【００２２】
（４）また、本発明は、水平指向特性が互いに異なるように設けられたｎ（但しｎ≧３）個の検出器を有する検出部を備えた放射線測定装置におけるデータ処理方法において、前記ｎ個の検出器を用いて得られたｎ個の検出データに基づいて、ｍ（但しｍ≧２）個のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記ｎ個の検出器に対応するｎ個の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する工程と、前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する工程と、前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の応答関数に対して前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分を識別する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
望ましくは、更に、飛来方向を円周方向に対応付け且つエネルギー区分を径方向に対応付けた極座標系上に、前記識別された飛来方向及びエネルギー区分を表すマークをマッピングすることによってチャートを作成する工程を含む。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、スペクトル上におけるピークの特定を行うことなく、放射線の飛来方向やエネルギーを演算できる。あるいは、本発明によれば、複数の放射線が同時入射した場合においてもそれらを識別できる。あるいは、本発明によれば、放射線の飛来方向及びエネルギーを直感的に認識できる表示方式を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１には、本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態が示されている。本実施形態に係る放射線測定装置は環境放射線（特にγ線）を連続的に測定するモニタリングポストとして構成される。勿論、本発明はサーベイメータ等の他の放射線測定装置にも適用可能である。
【００２７】
図１において、放射線測定装置は、測定ユニット１０及び演算ユニット１２を有する。測定ユニット１０は、放射線検出部１４及び光電変換部１６を有する。放射線検出部１４は、本実施形態において３つのシンチレータブロック（３つの検出器）２０，２２，２４によって構成されている。３つのシンチレータブロック２０，２２，２４は、水平面上において、放射線検出部１４の垂直中心軸回りに均等角度で配置されており、各シンチレータブロック２０，２２，２４は、上方から（又は下方から）見て、１２０度に開いた扇状の形態を有する。放射線検出部１４は、それ全体として円柱形状又は円板形状を有する。放射線検出部１４の直径は例えば７．６２ｃｍ（３インチ）であり、その高さは例えば７．６２ｃｍ（３インチ）である。
【００２８】
上記のように放射線検出部１４が構成されているため、各シンチレータブロック２０，２２，２４の指向特性は互いに相違する。すなわち、例えば、符号３２で示される方向から放射線が入射した場合、前方側に存在するシンチレータブロック２０の感度が当該放射線に対して最も高くなり、後方側に存在するシンチレータブロック２２，２４の感度は、シンチレータブロック２０がその前方に存在することから、相対的に低くなる。このように、３つのシンチレータブロック２０，２２，２４を円周方向に配列した場合にはその固有の構造から、それぞれのシンチレータブロック２０，２２，２４の指向特性が互いに相違することになる。
【００２９】
本実施形態では、各シンチレータブロック２０，２２，２４は、互いに同一の材料及び同一の形態をもって構成されている。しかし、それらを互いに異なる材料で構成することもできるし、それらを互いに異なる形態で構成することもできる。いずれにしても、複数の検出器の指向特性が異なるように、複数の検出器が構成される。例えば、複数の検出器に対して遮蔽材料を利用して指向性をもたせつつ、各検出器の主感度方向を異ならせて配置するようにしてもよい。その場合には複数の検出器を垂直方向に並べて配置することも可能である。
【００３０】
３つのシンチレータブロック２０，２２，２４の相互間には、反射層２６，２８，３０が設けられている。それらの反射層２６，２８，３０によって、シンチレータブロック２０，２２，２４相互間における光の回り込みが防止されている。なお、下面側の光出射領域を除いて、各シンチレータブロック２０，２２，２４の全体を反射材で覆うようにしてもよい。
【００３１】
光電変換部１６は、３つのシンチレータブロックに対応する３つの光検出器（光電子増倍管）３４，３６，３８によって構成されている。各光検出器３４，３６，３８の受光面が、それらに対応するシンチレータブロック２０，２２，２４の下面に接合されている。よって、あるシンチレータブロックに放射線が入射し、そこで発光が生じると、その光は当該シンチレータブロックに接合された光検出器で検出されることになる。光検出器においては、光信号が電気信号に変換される。
【００３２】
必要に応じて、各シンチレータブロック２０，２２，２４の下面と各光検出器３４，３６，３８の受光面との間にライトガイドなどを設けるようにしてもよい。いずれにしても、放射線の入射によりシンチレータブロック内にて発生した光が、当該シンチレータブロックに対応する光検出器にできる限り効率的に導かれるように、測定ユニット１０を構成するのが望ましい。
【００３３】
なお、測定ユニット１０における放射線検出部１４及び光電変換部１６は図示されていないケース内に収容されているが、図１においてはそのケースが図示省略されている。本実施形態の測定ユニット１０においては、従来のように放射線検出部を回転させる機構や大がかりな遮蔽構造を設ける必要がないので、測定ユニット１０を小型化でき、またその重量を小さくできるという利点がある。
【００３４】
次に、演算ユニット１２について説明する。図１に示す構成例では、３つの放射線検出器（すなわち３つのシンチレータブロック２０，２２，２４）に対応して、３つの信号処理部４０，４２，４４と、３つのマルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）４６，４８，５０と、が設けられている。各信号処理部４０，４２，４４は、光検出器３４，３６，３８から出力される信号を増幅する増幅器、各信号についてアナログ信号からデジタル信号への変換を行うＡ／Ｄ変換器、及び、その他の必要な回路、を有している。ＭＣＡ４６，４８，５０は３つの検出器を用いて得られた信号（検出データ）に基づいて３つのスペクトルを作成する回路である。すなわち、ＭＣＡ４６，４８，５０はスペクトル生成器として機能しており、それらに代えて３つのシングルチャンネルアナライザ（ＳＣＡ）を設けるようにしてもよい。また、完全なスペクトルを形成するのではなく、後述の各エネルギー区分ごとに計数値を求める回路を設けるようにしてもよい。そのような回路は概略的に見ればスペクトル作成回路及びスペクトル解析回路に相当するものである。
【００３５】
データ処理部５２は例えばマイクロプロセッサなどによって構成されるものである。その具体的な処理内容については後に詳述するが、本実施形態におけるデータ処理部５２は、複数のスペクトルに対して複数のエネルギー区分を設定し、各エネルギー区分ごとに所定演算を行った上で、その演算結果を後述の応答関数群と照合することにより、入射した放射線の飛来方向θ及びエネルギー（エネルギー区分）Ｅの識別を行っている。ここで、応答関数群は、データ処理部５２に接続された記憶部５４上に格納されている。ちなみに、応答関数群は、後に説明するように、所定のシミュレーションを実行することによって求めることができる。符号６０によって、応答関数群を表すデータのメモリ５４への格納が示されている。
【００３６】
上記のようにデータ処理部５２において、入射した放射線についての飛来方向θとエネルギー（エネルギー区分）Ｅとが求められると、表示処理部５６は、それらの情報をユーザーに分かり易く提供するための所定の表示処理を実行する。後に説明するように、その場合においては、所定のチャートが作成され、表示部５７上にはそのチャートが表示される。もちろん、データ処理部５２によって求められた飛来方向θ及びエネルギーＥの情報をネットワークを通じて外部装置に出力するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図１に示したデータ処理部５２の処理内容について詳述する。図２には、データ処理部５２における各処理の内容がフローチャートとして示されている。これを図３〜図１０を参照しながら説明する。
【００３８】
Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３は、３つの検出器に対応した３つのステップであって、それぞれのステップにおいては、各検出器ごとに作成されたスペクトルに対して複数のエネルギー区分が設定され、各エネルギー区分ｉごとに、積算された計数値Ｎ１i，Ｎ２i，Ｎ３iが求められる。但し、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は各検出器ごとに積算された計数値を表し、それらの添字ｉは、エネルギー区分の番号を示す正の整数（１，２，３，４，５）である。
【００３９】
このＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３の処理を図３を用いて説明する。図３には、一例として、第１検出器から得られた検出データに基づくスペクトル６２が示されている。このスペクトル６２に対して図示されるように複数のエネルギー区分６４〜７２が設定される。各エネルギー区分６４〜７２は、互いに同一の区分幅を有するものであってもよいし、それぞれ異なる区分幅を有するものであってもよい。本実施形態においては、全てのエネルギー区分６４〜７２に対して同一の区分幅が設定されており、その区分幅は２００ｋｅＶである。もちろん、その数値は一例である。ちなみに、より詳細な識別を行いたいエネルギー領域があればそこにエネルギー区分を密に設定し、それ以外の領域についてはエネルギー区分を粗に設定するようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態では、各エネルギー区分６４〜７２ごとに、スペクトラムに基づいて計数値についての積算処理が実行される。すなわち、積算計数値が求められる。これが図３においてＮ１1〜Ｎ１5で表されている。ここで、エネルギー区分７０においてスペクトラム６２のピークが存在しているが、本実施形態に係る手法によれば、そのようなピークを弁別、特定することなく、入射放射線について解析を行うことが可能である。図３においては、第１検出器についてのスペクトル処理が示されていたが、他の検出器についてのスペクトルに対しても同様な処理が実行される。
【００４１】
本実施形態において、３つの検出器について上記のＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３の処理を実行すると、図４の（Ａ）に示す結果を得ることができる。ここで、符号７４は、第１検出器についてのスペクトルを処理した結果を表しており、すなわち、５つのエネルギー区分に対応した５つの積算計数値Ｎ１1〜Ｎ１5を示している。符号７６は、第２検出器についてのスペクトルを処理した結果として、５つのエネルギー区分に対応した５つの積算計数Ｎ２1〜Ｎ２5を示している。符号７８は、第３検出器についてのスペクトルを処理した結果として、５つのエネルギー区分に対応した５つの積算計数値Ｎ３1〜Ｎ３5を示している。
【００４２】
図２に戻って、Ｓ１０４では、各エネルギー区分ｉごとに３つの積算計数値の総和として全計数値Ｔiが求められる（例えばＴ1＝Ｎ１1＋Ｎ２1＋Ｎ３1である）。そして、Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７においては、それぞれのエネルギー区分ごとに求められた３つの積算計数値をそれぞれ全計数値Ｔiで除することにより、各積算計数値に対応した計数比が求められる。これについて図４を用いて説明する。
【００４３】
図４の（Ｂ）には上記のＳ１０４〜Ｓ１０７を実行した結果が示されている。ここで、０〜２００ｋｅＶのエネルギー区分に着目すると、（Ａ）に示したように、３つの検出器に対応する３つの積算計数値Ｎ１1，Ｎ２1，Ｎ３1を、それらの総和Ｔ1（＝Ｎ１1＋Ｎ２1＋Ｎ３1）で除すると（規格化すると）、（Ｂ）に示されるように、３つの計数比Ｋ１1，Ｋ２1，Ｋ３1が求められる。同様に、他のエネルギー区分についても規格化演算によって各積算計数値ごとに計数比が求められる。これにより、（Ｂ）に示されるように、３つの検出器及び５つのエネルギー区分に対応した１５個の計数比が求められる（符号８０，８２，８４参照）。各エネルギー区分ごとの３つの計数比は３つの検出器間における感度差あるいは検出効率の差を表すものであり、換言すれば、各エネルギー区分内における全計数値に対する内分比を表すものである。
【００４４】
図２に戻って、Ｓ１０８においては、各エネルギー区分ｉごとの３つの計数比（すなわち、実測計数比列）Ｒiを、各エネルギー区分ｉごとの応答関数（具体的には、それにより定義される全ての理論計数比列）と照合する処理が実行される。これについて図４の（Ｃ）及び（Ｄ）を用いて説明する。
【００４５】
図４の（Ｃ）に示されるように、０〜２００ｋｅＶのエネルギー区分に着目すると、当該エネルギー区分においては３つの計数比Ｋ１1，Ｋ２1，Ｋ３1が求められ、それらの組み合わせとして実測計数比列Ｒ1が定義される。同様に、他のエネルギー区分についても実測計数比列Ｒ2〜Ｒ5が定義される。そして、（Ｄ）に示されるように、それぞれのエネルギー区分ごとに、実測計数比列が応答関数と照合される。
【００４６】
応答関数としては、本実施形態において、５つのエネルギー区分に対応した５つの応答関数があらかじめ用意されている。各応答関数は、本実施形態において後に詳述するようなシミュレーションを実行することによって得られた関数であり、０〜３６０度の範囲内における理論計数比列を表すものである。図４においては、５つの応答関数が、Ｉ1-0〜360，Ｉ2-0〜360，Ｉ3-0〜360，Ｉ4-0〜360，Ｉ5-0〜360で表されている。例えば、０〜２００ｋｅＶのエネルギー区分においては、実測計数比列Ｒ1は応答関数Ｉ1-0〜360と照合されることになる。これは他のエネルギー区分についても同様である。
【００４７】
図５〜図９には、５つのエネルギー区分に対応した第１乃至第５応答関数が示されている。各図において、横軸は角度（飛来方位に相当）を示しており、縦軸は理論計数比を示している。ここで、丸記号で標識されたライン（破線）は第１検出器についての理論計数比の変化を示しており、三角形記号で標識されたライン（破線）は第２検出器についての理論計数比の変化を示しており、四角形記号で標識されたライン（破線）は第３検出器についての理論計数比の変化を示している。各理論計数比はシミュレーション実行結果に対して上記同様の演算処理を行うことによって求められる。すなわち、後に説明するように、仮想的な検出部モデルに対して、個々のエネルギー区分の中央にエネルギーピークをもった仮想的なγ線が照射される。その場合に、γ線の照射方位（角度）が可変される。これによって、各エネルギー区分ごとに、且つ、各照射方位ごとに、３つの検出器に対応する３つのスペクトルが得られる。それらのスペクトルに対して、複数のエネルギー区分を設定した上で、各エネルギー区分ごとに、３つの検出器に対応する３つの積算計数値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を求め、それぞれをそれらの総和Ｔで規格化することによって、複数の理論計数比（Ｎ１／Ｔ，Ｎ２／Ｔ，Ｎ３／Ｔ）が求められる。それらをプロットしたものが第１乃至第５応答関数である。
【００４８】
図５〜図９に示されるように、各エネルギー区分に対応する応答関数において、３つの理論計数比が角度に応じてサインカーブのように変動する。ただし、図５〜図９の相互比較から明らかなように、エネルギーが高くなると透過力が高くなるために、３つの検出器間における理論計数比の差が小さくなる。いずれにしても、各エネルギー区分ごとにかつ各方位ごとに異なる理論計数比列（３つの理論計数比の組）が予め特定され、それらが応答関数群として用いられる。
【００４９】
図２において、上述したＳ１０８では、各エネルギー区分ｉごとに、応答関数に対して実測計数比列Ｒiを照合する処理が実行され、Ｓ１０９において適合判定が行われる。すなわち、実測計数比列が理論計数比列と一致したか否かが判断される。この場合においては、例えば相関演算などを用いるようにしてもよく、相関値が一定範囲内に入った場合には適合判定を行うようにしてもよい。また、各計数比ごとに適合判定を行うための範囲を設定して、その範囲に属するか否かをもって適合判定を行うようにしてもよい。
【００５０】
実測計数比列に対して適合する理論計数比列が存在しない場合には、計測対象となる一定レベル以上の放射線の入射がないものと判断される。この場合には、自然放射線（環境放射線）の入射と判断される。一方、複数の方向から同一エネルギーをもった放射線が入射された場合において、演算を適正に行えずに判定結果に問題が生じるのであれば、図２のＳ１１５においてエラー処理を実行し、例えばアラームなどを発生させるようにしてもよい。ちなみに、本実施形態における放射線測定装置においては、エネルギーが異なる限りにおいて、複数の放射線が同一方向あるいは異なる方向から同時に入射した場合においても、各放射線を識別してそれぞれについて飛来方向及びエネルギー（エネルギー区分）の判定を行い得る。
【００５１】
なお、図２において、Ｓ１０８及びＳ１０９の工程は順次実行させる必要はなく、Ｓ１１０で示されるように、同時に実行させるようにしてもよい。
【００５２】
図１０には、適合判定が成立する場合の一例が示されている。図１０に示す例において、Ｒ4は４番目のエネルギー区分（６００〜８００ｋｅＶ）について演算された実測計数比列を示しており、それは３つの実測計数比Ｋ１4，Ｋ２4，Ｋ３4で構成されるものである。その実測計数比列Ｒ4は、同エネルギー区分に対応する第４応答関数と照合され、その場合において、図１０では２７０度の角度に対応づけられた理論計数比列Ｉ4-270が実測計数比列Ｒ4と合致している。このような適合関係が見出されると、適合関係にある理論計数比列Ｉ4-270の属性としての角度（２７０度）を読み取ることにより、放射線の飛来方向を特定することができる。また、適合関係が成立した応答関数の属性としてのエネルギー区分（６００〜８００ｋｅＶ）を読み取ることにより、入射した放射線についてのエネルギー区分を識別することが可能となる。なお、互いにエネルギーの異なる複数の放射線が同時に入射された場合には、複数のエネルギー区分において複数の適合関係が成立することになる。そして、それぞれについて飛来方位及びエネルギー区分の識別を行うことが可能である。
【００５３】
図２におけるＳ１１１及びＳ１１２には、以上説明した飛来方向θの特定及びエネルギー区分Ｅの特定が示されている。そして、Ｓ１１３及びＳ１１４においては、特定された飛来方向θの情報及びエネルギー区分Ｅの情報が出力される。
【００５４】
後に説明するように、各応答関数の作成にあたっては、シミュレーションにおいて各エネルギー区分の中央に光電ピークを有するγ線の照射が行われる。そのような前提の下で、各応答関数が作成されているため、実測計数比列と理論計数列との適合関係が判断された状態においては、当該実測計数比列は、結果として、３つの検出器に対応する３つのスペクトル上における３つのピークに対応したものとなる。しかしながら、本実施形態においては、基本的に、全エネルギー区分について実測計数比列の照合が行われており、各スペクトル上においてピークを特定する必要はない。すなわち、結果としてピークを利用することになるとしても、演算処理上においてピークを特定する必要はない。したがって、スペクトル上において必ずしもピークが明瞭でないような場合においても、精度良く入射放射線についての飛来方向及びエネルギー区分の判定を行うことができる。
【００５５】
次に、図１１〜図１５を用いて、上記の本実施形態に係る方式に関し、シミュレーションによる実証結果を説明する。図１１〜図１５は、５つのエネルギー区分に対応している。各図において、破線は、理論計数比列の変化すなわち応答関数を示している。それらの応答関数は図５〜図９に示したものと同一である。一方、実線は、６６２ｋｅＶに光電ピークを有するγ線を放射する線源（１３７Ｃｓ）を用いたシミュレーション結果を示している。すなわち、そのシミュレーションでは、仮想的なモデルとしての検出部の周囲において、上記γ線の照射方向を回転させており、その場合における計数比列（実測計数比列に相当）の変化を示したものが各図に示された実線である。ここで、各実線上における丸印は第１検出器に対応する計数比を表しており、三角形記号は第２検出器に対応する計数比を表しており、四角形記号は第３検出器に対応する計数比を表している。それぞれの計数比は上述したようにシミュレーション結果によって得られたものであって、厳密に言えば実測されたものではないが、実証上、上記の実測計数比とみなせるものである。
【００５６】
入射された放射線のピークエネルギーは６６２ｋｅＶであるため、それは６００〜８００ｋｅＶのエネルギー区分に属する。このため、図１４で示されるように、同エネルギー区分においては、全ての方位についてシミュレーションによる計数比列（実測計数比列）が理論計数比に合致している。その一方、他のエネルギー区分においては、どの方位においても適合関係が成立していない。すなわち、本実施形態の手法によれば、放射線が入射された場合に、当該放射線について適正にエネルギー区分を判断することができ、かつ、その飛来方向を適正に判断することが可能である。
【００５７】
図１６には、上述した応答関数群の作成方法がフローチャートとして示されている。本実施形態においては、公知の電磁カスケードモンテカルロシミュレーション（ＥＧＳ）を用いて各応答関数が作成されている。
【００５８】
Ｓ２０１では、エネルギー区分が定義される。本実施形態では、上記のように区分幅を２００ｋｅＶとして５つのエネルギー区分が設定される。もちろん、応答関数群の作成に係る複数のエネルギー区分とスペクトラム解析時における複数のエネルギー区分とが合致していれば十分であり、各エネルギー区分の区分幅を同一にする必要はない。
【００５９】
Ｓ２０２では、仮想的なモデルとして、図１に示した放射線検出部を幾何学的に、構造的に定義した上で、そのモデルとしての放射線検出部の周囲から、所定のエネルギーをもったγ線を照射するシミュレーションが実行される。この場合においては、各エネルギー区分ごとに、その中央にピークエネルギーをもったγ線が照射される。しかもその照射方位は０〜３６０度の範囲内にわたって可変される。この場合においては連続的に照射方位を可変するようにしてもよいし、Δθピッチで可変するようにしてもよい。上述した図５〜図９に示した各応答関数においてはΔθとして３０度が設定されている。Ｓ２０２の実行結果として、各エネルギーごとに且つ各方位ごとに、３つの検出器に対応する３つのスペクトルが得られることになる。
【００６０】
Ｓ２０３では、各エネルギーごとに且つ各方位ごとに得られた３つのスペクトルに対して複数のエネルギー区分が設定され、各エネルギー区分ごとに３つのスペクトル上において積算計数値が求められる。そして、３つの積算計数値をそれらの総和で除することによって、３つの計数比（理論計数比）が求められる。それらは計数比列（理論計数比列）を構成するものである。そして、各エネルギー区分ごとにかつ各方位ごとに求められた理論計数比列が各エネルギー区分ごとに用意された座標上にプロットされる。そして、Ｓ２０４では、必要に応じて、各座標上にプロットされた複数の点に対して補間処理を実行することにより、応答関数を求めることが可能となる。この場合においては、応答関数を表す数値列としてそれを定義するようにしてもよいし、応答関数を表す数式としてそれを定義するようにしてもよい。いずれにしても、図１６に示す各処理を実行することにより、図５〜図９に示した複数のエネルギー区分に対応する複数の応答関数を事前に生成することが可能となる。
【００６１】
以上のように、実際の計測に先立って様々なエネルギーをもったγ線を様々な方位から照射した場合を想定し、それによる理論値集合（応答関数群）を保存しておけば、実際に実測値が得られた段階で、それを理論値集合と照合することにより、適合関係が認められる理論値を特定することができ、その属性として飛来方位及びエネルギー区分を逆推知することが可能となる。
【００６２】
したがって、適合関係が適切に判定できる限りにおいて、複数の放射線が様々な方位から同時に入射しても、それらを弁別して計測することが可能である。ただし、同一エネルギー区分に属する複数の放射線が同時に入射した場合には、実測値と理論値との照合が適切に行えない可能性がある。そこで、そのような場合にはエラー処理を実行して判定の信頼性を高めるようにしてもよい。
【００６３】
なお、図１に示したデータ処理部５２は、１又は複数の検出器によって得られた検出データに基づいて、全エネルギー範囲に渡る線量及び各エネルギー区分ごとの線量を演算する機能も有している。例えば、全エネルギー範囲に対応する線量を演算する場合においては、３つのスペクトルの中からいずれかのスペクトルを選択し、そのスペクトルに基づいて線量を求めるようにしてもよい。このことは各エネルギー区分ごとの線量の演算についても同様である。もちろん、全てのスペクトルを考慮し、重み付け加算処理などを行って線量を演算するようにしてもよい。
【００６４】
次に、図１に示した表示処理部５６の処理例について説明する。図１７〜図１９には表示処理部５６によって作成されるチャートが例示されている。
【００６５】
各図に示されるチャートは極座標で構成されており、その座標系における円周方向は放射線の飛来方向θに相当している。また同座標系における径方向は放射線のエネルギー（エネルギー区分）に対応している。
【００６６】
図１７に示されるように、上述した処理の結果として、入射した放射線について飛来方向とエネルギー区分が判定されると、極座標系上において、その判定された飛来方向及びエネルギー区分に対応する位置にマークＭ１が表示される。この例では、飛来方位が９０度であり、エネルギー区分が６００〜８００ｋｅＶである。また、本実施形態においてはマークＭ１のサイズがそれが存在するエネルギー区分における線量の大きさに対応付けられている。すなわち、線量が高い場合にはよりマークＭ１の直径が大きく表現され、線量が低い場合にはマークＭ１の直径が小さく表現される。したがって、図１７に示されるチャートを見れば、入射した放射線の飛来方向、エネルギー区分、及び、線量情報を直感的に認識できるという利点がある。
【００６７】
以上の例においては、線量の大小をマークＭ１の直径の大小として表したが、例えばマークの形態、色相あるいは輝度などを変化させて線量の大小を表現するようにしてもよい。例えば、線量の大きさと色相とを対応付ける場合には、図１７に示すようなチャートの近傍にカラーバーを表示するのが望ましい。
【００６８】
図１８には、同一方向から互いにエネルギーの異なる２つの放射線が入射した場合の表示例が示されている。マークＭ２及びマークＭ３で示されるように、この例では方位１２０度の方向から２つの放射線が入射され、各放射線は、６００〜８００ｋｅＶのエネルギー区分及び８００〜１０００ｋｅＶのエネルギー区分の２つの区分に存在している。もちろん、エネルギーの区分幅をより細かく設定することにより、チャート上においてエネルギー分解能を高めることができる。
【００６９】
図１９に示す例においては互いに異なる方位から互いに異なるエネルギーをもった２つの放射線が入射した場合の表示例が示されている。この例では、マークＭ４によって、３０度の飛来方位から６００〜８００ｋｅＶのエネルギー区分に属する放射線が入射されており、また、９０度の飛来方位から８００〜１０００ｋｅＶのエネルギー区分に属する放射線が入射されている。
【００７０】
上記実施形態においては、シミュレーションを用いて応答関数群の作成を行ったが、実験によって応答関数群を作成するようにしてもよい。上記実施形態における放射線測定装置はモニタリングポストであったが、サーベイメータその他の放射線測定装置に対して本発明を適用することも可能である。例えば、β線を検出するサーベイメータに本発明を適用するようにしてもよい。上記実施形態においては、３つのシンチレータブロックによって放射線検出部が構成されていたが、もちろん４つ以上のシンチレータブロックによって放射線検出部を構成するようにしてもよい。２つのシンチレータブロックを配置した場合、すなわち上方から見て半円形状の２つのシンチレータブロックを配置した場合、０〜１８０度及び１８０〜３６０度の２つの範囲内における飛来方向の弁別は可能であるが、上記実施形態のように具体的な飛来方向を特定することはできない。よって、３つ以上のシンチレータブロックを配置するのが望ましい。上記実施形態においては、５つのエネルギー区分を設定したが、６個以上あるいは４個以下のエネルギー区分を設定するようにしてもよい。ただし、エネルギー区分の個数が少ない場合には適合関係を的確に判断することが難しくなるので、例えば４つ以上のエネルギー区分を設定するのが望ましい。
【００７１】
図１に示したデータ処理部はマイクロプロセッサなどによって構成することができるが、ＣＰＵ上で動作するソフトウエアの機能として実現するようにしてもよい。その場合においては、ＭＣＡ４６，４８，５０以降の構成をコンピュータに置き換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すデータ処理部の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】スペクトルに対する複数のエネルギー区分の設定を説明するための図である。
【図４】データ処理部の処理内容を説明するための概念図である。
【図５】第１応答関数を示す図である。
【図６】第２応答関数を示す図である。
【図７】第３応答関数を示す図である。
【図８】第４応答関数を示す図である。
【図９】第５応答関数を示す図である。
【図１０】実測計数比列と理論計数比列の適合を示す図である。
【図１１】第１応答関数と実証結果を示す第１関数を示す図である。
【図１２】第２応答関数と実証結果を示す第２関数を示す図である。
【図１３】第３応答関数と実証結果を示す第３関数を示す図である。
【図１４】第４応答関数と実証結果を示す第４関数を示す図である。
【図１５】第５応答関数と実証結果を示す第５関数を示す図である。
【図１６】応答関数を作成する処理を示すフローチャートである。
【図１７】第１表示例を示す図である。
【図１８】第２表示例を示す図である。
【図１９】第３表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 測定ユニット、１２ 演算ユニット、１４ 放射線検出部、１６ 光電変換部、２０，２２，２４ シンチレータブロック、３４，３６，３８ 光検出器（光電子増倍管）、４０，４２，４４ 信号処理部、４６，４８，５０ マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）、５２ データ処理部、５４ メモリ（応答関数群記憶部）、５６ 表示処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線測定装置及びデータ処理方法に関し、特に、放射線の飛来方向等を識別する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）本願の背景
本発明は、アロカ株式会社が独立行政法人科学技術振興機構から委託された「全方向性ガンマ線検出器」に関する新技術開発を実施する過程において、その成果として生み出されたものである。
【０００３】
（２）従来の技術
放射線測定装置としてのモニタリングポストは、例えば、原子力発電所、核燃料処理施設などの施設の周囲や自治体における観測点に設置され、その設置場所において放射線計測を連続的に遂行する。これにより異常発生の有無が常時監視される。モニタリングポストにおいては、放射線の飛来方向を自動的に識別することが望まれる。その方法として、指向性をもった検出器を回転させる方法があげられる。検出器には、通常、鉛などで構成されるコリメータや遮蔽部材が設けられており、その検出器を回転させるためにはどうしても大掛かりな機構が必要となる。モニタリングポスト以外の放射線測定装置（例えば、フロア上に設置されるサーべイモニタ）においても、放射線の飛来方向を識別することが求められている。特許文献１、２、３には、複数種類のシンチレータを用いて得られた複数のスペクトル上でそれぞれピークを特定し、複数のピークについて計数値の比率を求め、その比率から放射線の飛来方向（入射方向）を特定することが開示されている。なお、本願に関連する未公開の先願として特願２００５−０１４５７８号がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１３２７号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１２９０号公報
【非特許文献１】白川芳幸、全方向性γ線検出器の開発、RADIOISOTOPES、Vol.53、No.8、pp．445-450、Aug.2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スペクトル上でピークを特定する手法を用いる場合、ピークが不明瞭の場合あるいはピーク特定精度に問題がある場合には、演算結果の信頼性が低下する。ピークが明瞭に現れるまで待ってから演算を行うことも可能ではあるが、その場合には迅速な処理を行えなくなる。なお、複数の放射線が同時入射した場合にそれらを弁別計測することが望まれ、また、放射線の飛来方向とは別に、放射線のエネルギー（あるいはエネルギー区分）を識別することが望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、スペクトル上におけるピークの特定を行うことなく、放射線の飛来方向やエネルギーを演算できるようにすることにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、複数の放射線が同時入射した場合においてもそれらを識別できるようにすることにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、放射線の飛来方向及びエネルギーを直感的に認識できる表示方式を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る放射線測定装置は、指向特性が互いに異なるように設けられた複数の検出器を有し、それらの検出器によって放射線を個別的に検出する検出部と、前記複数の検出器を用いて得られた複数の検出データに基づいて、複数のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する演算手段と、前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する生成手段と、前記複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して前記複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の少なくとも一方を識別する照合手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、互いに指向特性が異なるように設けられた複数の検出器を用いて放射線（例えばγ線、β線）が検出される。例えば、複数の検出器についての配置関係を適宜定めることによってそれぞれの指向特性を異ならせることができる。また、遮蔽部材などを利用して各検出器が有する主感度方向を異ならせることによってそれぞれの指向特性を異ならせることもできる。各検出器は望ましくはシンチレータ部材によって構成されるが、その場合に、それらを同一材料且つ同一形態で構成してもよいし、それらの材料や形態を異ならせることも可能である。いずれにしても、各検出器の感度特性に方位依存性をもたせるようにすればよい。
【００１１】
演算手段は、複数の検出データに基づいて、複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を演算する。複数のエネルギー区分は、それぞれ均一の区分幅を有していてもよいが、非均一の区分幅を有していてもよい。例えば、精細な識別が求められるエネルギー領域については、そこに小さな区分幅をもったエネルギー区分を密に設定するようにしてもよい（その場合、それ以外の領域についてはエネルギー区分が粗に設定される）。但し、基本的に、実測比率情報を求める前提となる個々のエネルギー区分と、複数の応答関数を生成する前提となった個々のエネルギー区分とを合致、整合させる必要がある。各エネルギー区分ごとに求められる実測比率情報は、複数の検出器に対応する複数の個別計数値について、それらの相互間比率を求めることによって演算される。例えば、後述するように、複数の個別計数値をそれらの総和でそれぞれ規格化することによって複数の計数比（実測計数比）を求め、それらの組合せあるいは数列として、実測比率情報が構成されてもよい。いずれにしても、各エネルギー区分ごとに、各検出器の指向特性の相違が反映された計数値の比率に関係する情報を演算するのが望ましい。なお、各検出器についての個別計数値は、エネルギー区分内における積算計数値、計数率等であってもよい。
【００１２】
一方、複数のエネルギー区分に対応して複数の応答関数が用意される。各応答関数は、望ましくは、実験によりあるいはシミュレーションにより予め作成されるものであって、上記の実測比率情報に照合されるテンプレートとして機能する。すなわち、各エネルギー区分ごとの応答関数は、放射線の飛来方向に応じて変化する理論比率情報を表す関数である。理論比率情報は、実測比率情報と照合されるものであって、実測値に対する理論値として位置付けられる。生成手段は、各応答関数を表すデータを生成する記憶部、及び／又は各応答関数の数式を生成する演算部、その他の手段として構成される。
【００１３】
照合手段は、複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して、複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を照合する。すなわち、各エネルギー区分ごとに、応答関数が表す各飛来方向ごとの理論比率情報に対して実測比率情報が照合される。その場合において、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定されると、つまり、実測値と理論値とが合致すると、それに基づいて、飛来方向及びエネルギー区分の少なくとも一方を逆推知することが可能となる。すなわち、適合関係が成立した時点における理論比率情報の属性（当該理論比率情報に対応する飛来方位、及び／又は、当該理論比率情報を表す応答関数に対応付けられたエネルギー区分）から、入射した放射線の飛来方向及び／又はエネルギー区分を識別できる。ここで、望ましくは、前記照合手段は、前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の双方を識別する。
【００１４】
以上のように、本発明によれば、スペクトルのピークを特定した上で、それを用いて演算処理を行うのではないので、ピークが不明瞭な場合であっても、演算処理を行うことができ、また、ピーク特定精度に依存しない演算処理を実現できる。あるいは、スペクトル上においてピークが明瞭に認識できるまで演算開始を遅らせる必要がないので、迅速な演算を行うことも可能である。
【００１５】
（２）望ましくは、前記各エネルギー区分ごとの実測比率情報は、前記複数の個別計数値をそれらの総和で規格化することによって求められる複数の実測計数比からなる実測計数比列として構成され、前記飛来方向に応じた理論比率情報は、前記複数の実測計数比と照合される複数の理論計数比からなる理論計数比列として構成される。実測計数比列（実測計数比の組）は、複数の検出器間における計数値の内分比を表す数列に相当する。理論計数比列（理論計数比の組）は、実測計数比列に対比、照合される数列である。
【００１６】
望ましくは、前記演算手段は、前記複数の検出データに基づいて前記複数の検出器に対応する複数のスペクトルを作成するスペクトル作成手段と、前記複数のスペクトルに対して複数のエネルギー区分を設定し、各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値を求める個別計数値演算手段と、前記各エネルギー区分ごとに、前記複数の個別計数値をそれらの総和である全体計数値で除することによって前記複数の実測計数比を求める実測計数比演算手段と、を含む。スペクトル作成手段は、マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）によって構成されてもよいし、各エネルギー区分ごとに積算計数値を演算できる他のデバイス（例えば、シングルチャンネルアナライザ（ＳＣＡ））によって構成されてもよい。複数のアナライザを並列動作させるのが望ましいが、単一のアナライザを時分割動作させてもよい。個別計数値演算手段と実測計数比演算手段を統合して単一の演算手段として構成してもよい。これは更に他の手段についても同様に指摘できることである。各手段は専用のハードウエアあるいはソフトウエア機能として実現することが可能である。
【００１７】
望ましくは、前記生成手段で生成する前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記飛来方向ごとの理論比率情報を与える数式又はテーブルとして構成される。望ましくは、前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記検出部についての仮想的なモデルを用いて仮想的に各方位から所定エネルギーをもった放射線を照射するシミュレーションの実行結果として予め作成される。指定エネルギーは、望ましくは、各エネルギー区分における中央のエネルギーとして設定され、例えば、仮想的モデルに対してそのようなエネルギーに光電ピークが生じるγ線が仮想的に照射される。その場合には、照射方位が連続的に又は所定ピッチに可変される。
【００１８】
望ましくは、前記複数の検出器は、前記検出部における中心軸回りに配列されたｎ（但しｎ≧３）個のシンチレータブロックによって構成される。３個以上のシンチレータブロックを円周方向に並べれば、それぞれの指向特性が異なることになり、水平方向全周囲からの放射線についてその飛来方向を判別できる。
【００１９】
望ましくは、前記検出部に対してエネルギーが異なる複数の放射線が入射された場合、前記照合手段により前記複数の放射線に対応する複数の適合関係が判定され、前記判定された各適合関係ごとに飛来方向及びエネルギー区分が識別される。上記のように、複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して、各エネルギー区分に対応した実測比率情報が個別的に照合されるので、互いにエネルギーが異なる複数の放射線が同時入射した場合においても、それらを区別して取り扱うことができる。これは同一の飛来方向から複数の放射線が入射してきた場合においても同様である。なお、エネルギー（エネルギー区分）が同一の複数の放射線が入射した場合においても、それらを区別する必要があれば、上記構成に対して更に別の識別方式を組み合わせればよい。
【００２０】
（３）望ましくは、前記照合手段によって識別された飛来方向及びエネルギー区分に基づいて所定の座標系上にマークをマッピングすることによってチャートを作成するチャート作成手段と、前記チャートを表示するチャート表示手段と、を含む。このチャートによれば、飛来方向とエネルギー区分とを同時に直感的に把握できる。
【００２１】
望ましくは、前記所定の座標系における円周方向は飛来方向を表し、前記所定の座標系における径方向はエネルギー区分を表す。望ましくは、前記チャート作成手段は、線量情報に応じて前記マークの表示態様を変化させる。この構成によれば、更に同時に線量（あるいは線量率）の大小を直感的に認識できる。望ましくは、前記線量情報は、前記照合手段によって識別されたエネルギー区分について演算された線量情報である。望ましくは、前記マークの表示態様の変化には、サイズ変化、形状変化、色相変化及び輝度変化の内の少なくとも１つが含まれる。なお、上記のチャート表示技術を、放射線の飛来方向とエネルギー（あるいはエネルギー区分）を演算、表示する他の放射線測定装置に適用することも可能であり、その場合においても上記同様の利点を得られる。
【００２２】
（４）また、本発明は、水平指向特性が互いに異なるように設けられたｎ（但しｎ≧３）個の検出器を有する検出部を備えた放射線測定装置におけるデータ処理方法において、前記ｎ個の検出器を用いて得られたｎ個の検出データに基づいて、ｍ（但しｍ≧２）個のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記ｎ個の検出器に対応するｎ個の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する工程と、前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する工程と、前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の応答関数に対して前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分を識別する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
望ましくは、更に、飛来方向を円周方向に対応付け且つエネルギー区分を径方向に対応付けた極座標系上に、前記識別された飛来方向及びエネルギー区分を表すマークをマッピングすることによってチャートを作成する工程を含む。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、スペクトル上におけるピークの特定を行うことなく、放射線の飛来方向やエネルギーを演算できる。あるいは、本発明によれば、複数の放射線が同時入射した場合においてもそれらを識別できる。あるいは、本発明によれば、放射線の飛来方向及びエネルギーを直感的に認識できる表示方式を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１には、本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態が示されている。本実施形態に係る放射線測定装置は環境放射線（特にγ線）を連続的に測定するモニタリングポストとして構成される。勿論、本発明はサーベイメータ等の他の放射線測定装置にも適用可能である。
【００２７】
図１において、放射線測定装置は、測定ユニット１０及び演算ユニット１２を有する。測定ユニット１０は、放射線検出部１４及び光電変換部１６を有する。放射線検出部１４は、本実施形態において３つのシンチレータブロック（３つの検出器）２０，２２，２４によって構成されている。３つのシンチレータブロック２０，２２，２４は、水平面上において、放射線検出部１４の垂直中心軸回りに均等角度で配置されており、各シンチレータブロック２０，２２，２４は、上方から（又は下方から）見て、１２０度に開いた扇状の形態を有する。放射線検出部１４は、それ全体として円柱形状又は円板形状を有する。放射線検出部１４の直径は例えば７．６２ｃｍ（３インチ）であり、その高さは例えば７．６２ｃｍ（３インチ）である。
【００２８】
上記のように放射線検出部１４が構成されているため、各シンチレータブロック２０，２２，２４の指向特性は互いに相違する。すなわち、例えば、符号３２で示される方向から放射線が入射した場合、前方側に存在するシンチレータブロック２０の感度が当該放射線に対して最も高くなり、後方側に存在するシンチレータブロック２２，２４の感度は、シンチレータブロック２０がその前方に存在することから、相対的に低くなる。このように、３つのシンチレータブロック２０，２２，２４を円周方向に配列した場合にはその固有の構造から、それぞれのシンチレータブロック２０，２２，２４の指向特性が互いに相違することになる。
【００２９】
本実施形態では、各シンチレータブロック２０，２２，２４は、互いに同一の材料及び同一の形態をもって構成されている。しかし、それらを互いに異なる材料で構成することもできるし、それらを互いに異なる形態で構成することもできる。いずれにしても、複数の検出器の指向特性が異なるように、複数の検出器が構成される。例えば、複数の検出器に対して遮蔽材料を利用して指向性をもたせつつ、各検出器の主感度方向を異ならせて配置するようにしてもよい。その場合には複数の検出器を垂直方向に並べて配置することも可能である。
【００３０】
３つのシンチレータブロック２０，２２，２４の相互間には、反射層２６，２８，３０が設けられている。それらの反射層２６，２８，３０によって、シンチレータブロック２０，２２，２４相互間における光の回り込みが防止されている。なお、下面側の光出射領域を除いて、各シンチレータブロック２０，２２，２４の全体を反射材で覆うようにしてもよい。
【００３１】
光電変換部１６は、３つのシンチレータブロックに対応する３つの光検出器（光電子増倍管）３４，３６，３８によって構成されている。各光検出器３４，３６，３８の受光面が、それらに対応するシンチレータブロック２０，２２，２４の下面に接合されている。よって、あるシンチレータブロックに放射線が入射し、そこで発光が生じると、その光は当該シンチレータブロックに接合された光検出器で検出されることになる。光検出器においては、光信号が電気信号に変換される。
【００３２】
必要に応じて、各シンチレータブロック２０，２２，２４の下面と各光検出器３４，３６，３８の受光面との間にライトガイドなどを設けるようにしてもよい。いずれにしても、放射線の入射によりシンチレータブロック内にて発生した光が、当該シンチレータブロックに対応する光検出器にできる限り効率的に導かれるように、測定ユニット１０を構成するのが望ましい。
【００３３】
なお、測定ユニット１０における放射線検出部１４及び光電変換部１６は図示されていないケース内に収容されているが、図１においてはそのケースが図示省略されている。本実施形態の測定ユニット１０においては、従来のように放射線検出部を回転させる機構や大がかりな遮蔽構造を設ける必要がないので、測定ユニット１０を小型化でき、またその重量を小さくできるという利点がある。
【００３４】
次に、演算ユニット１２について説明する。図１に示す構成例では、３つの放射線検出器（すなわち３つのシンチレータブロック２０，２２，２４）に対応して、３つの信号処理部４０，４２，４４と、３つのマルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）４６，４８，５０と、が設けられている。各信号処理部４０，４２，４４は、光検出器３４，３６，３８から出力される信号を増幅する増幅器、各信号についてアナログ信号からデジタル信号への変換を行うＡ／Ｄ変換器、及び、その他の必要な回路、を有している。ＭＣＡ４６，４８，５０は３つの検出器を用いて得られた信号（検出データ）に基づいて３つのスペクトルを作成する回路である。すなわち、ＭＣＡ４６，４８，５０はスペクトル生成器として機能しており、それらに代えて３つのシングルチャンネルアナライザ（ＳＣＡ）を設けるようにしてもよい。また、完全なスペクトルを形成するのではなく、後述の各エネルギー区分ごとに計数値を求める回路を設けるようにしてもよい。そのような回路は概略的に見ればスペクトル作成回路及びスペクトル解析回路に相当するものである。
【００３５】
データ処理部５２は例えばマイクロプロセッサなどによって構成されるものである。その具体的な処理内容については後に詳述するが、本実施形態におけるデータ処理部５２は、複数のスペクトルに対して複数のエネルギー区分を設定し、各エネルギー区分ごとに所定演算を行った上で、その演算結果を後述の応答関数群と照合することにより、入射した放射線の飛来方向θ及びエネルギー（エネルギー区分）Ｅの識別を行っている。ここで、応答関数群は、データ処理部５２に接続された記憶部５４上に格納されている。ちなみに、応答関数群は、後に説明するように、所定のシミュレーションを実行することによって求めることができる。符号６０によって、応答関数群を表すデータのメモリ５４への格納が示されている。
【００３６】
上記のようにデータ処理部５２において、入射した放射線についての飛来方向θとエネルギー（エネルギー区分）Ｅとが求められると、表示処理部５６は、それらの情報をユーザーに分かり易く提供するための所定の表示処理を実行する。後に説明するように、その場合においては、所定のチャートが作成され、表示部５７上にはそのチャートが表示される。もちろん、データ処理部５２によって求められた飛来方向θ及びエネルギーＥの情報をネットワークを通じて外部装置に出力するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図１に示したデータ処理部５２の処理内容について詳述する。図２には、データ処理部５２における各処理の内容がフローチャートとして示されている。これを図３〜図１０を参照しながら説明する。
【００３８】
Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３は、３つの検出器に対応した３つのステップであって、それぞれのステップにおいては、各検出器ごとに作成されたスペクトルに対して複数のエネルギー区分が設定され、各エネルギー区分ｉごとに、積算された計数値Ｎ１i，Ｎ２i，Ｎ３iが求められる。但し、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は各検出器ごとに積算された計数値を表し、それらの添字ｉは、エネルギー区分の番号を示す正の整数（１，２，３，４，５）である。
【００３９】
このＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３の処理を図３を用いて説明する。図３には、一例として、第１検出器から得られた検出データに基づくスペクトル６２が示されている。このスペクトル６２に対して図示されるように複数のエネルギー区分６４〜７２が設定される。各エネルギー区分６４〜７２は、互いに同一の区分幅を有するものであってもよいし、それぞれ異なる区分幅を有するものであってもよい。本実施形態においては、全てのエネルギー区分６４〜７２に対して同一の区分幅が設定されており、その区分幅は２００ｋｅＶである。もちろん、その数値は一例である。ちなみに、より詳細な識別を行いたいエネルギー領域があればそこにエネルギー区分を密に設定し、それ以外の領域についてはエネルギー区分を粗に設定するようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態では、各エネルギー区分６４〜７２ごとに、スペクトラムに基づいて計数値についての積算処理が実行される。すなわち、積算計数値が求められる。これが図３においてＮ１1〜Ｎ１5で表されている。ここで、エネルギー区分７０においてスペクトラム６２のピークが存在しているが、本実施形態に係る手法によれば、そのようなピークを弁別、特定することなく、入射放射線について解析を行うことが可能である。図３においては、第１検出器についてのスペクトル処理が示されていたが、他の検出器についてのスペクトルに対しても同様な処理が実行される。
【００４１】
本実施形態において、３つの検出器について上記のＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３の処理を実行すると、図４の（Ａ）に示す結果を得ることができる。ここで、符号７４は、第１検出器についてのスペクトルを処理した結果を表しており、すなわち、５つのエネルギー区分に対応した５つの積算計数値Ｎ１1〜Ｎ１5を示している。符号７６は、第２検出器についてのスペクトルを処理した結果として、５つのエネルギー区分に対応した５つの積算計数Ｎ２1〜Ｎ２5を示している。符号７８は、第３検出器についてのスペクトルを処理した結果として、５つのエネルギー区分に対応した５つの積算計数値Ｎ３1〜Ｎ３5を示している。
【００４２】
図２に戻って、Ｓ１０４では、各エネルギー区分ｉごとに３つの積算計数値の総和として全計数値Ｔiが求められる（例えばＴ1＝Ｎ１1＋Ｎ２1＋Ｎ３1である）。そして、Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７においては、それぞれのエネルギー区分ごとに求められた３つの積算計数値をそれぞれ全計数値Ｔiで除することにより、各積算計数値に対応した計数比が求められる。これについて図４を用いて説明する。
【００４３】
図４の（Ｂ）には上記のＳ１０４〜Ｓ１０７を実行した結果が示されている。ここで、０〜２００ｋｅＶのエネルギー区分に着目すると、（Ａ）に示したように、３つの検出器に対応する３つの積算計数値Ｎ１1，Ｎ２1，Ｎ３1を、それらの総和Ｔ1（＝Ｎ１1＋Ｎ２1＋Ｎ３1）で除すると（規格化すると）、（Ｂ）に示されるように、３つの計数比Ｋ１1，Ｋ２1，Ｋ３1が求められる。同様に、他のエネルギー区分についても規格化演算によって各積算計数値ごとに計数比が求められる。これにより、（Ｂ）に示されるように、３つの検出器及び５つのエネルギー区分に対応した１５個の計数比が求められる（符号８０，８２，８４参照）。各エネルギー区分ごとの３つの計数比は３つの検出器間における感度差あるいは検出効率の差を表すものであり、換言すれば、各エネルギー区分内における全計数値に対する内分比を表すものである。
【００４４】
図２に戻って、Ｓ１０８においては、各エネルギー区分ｉごとの３つの計数比（すなわち、実測計数比列）Ｒiを、各エネルギー区分ｉごとの応答関数（具体的には、それにより定義される全ての理論計数比列）と照合する処理が実行される。これについて図４の（Ｃ）及び（Ｄ）を用いて説明する。
【００４５】
図４の（Ｃ）に示されるように、０〜２００ｋｅＶのエネルギー区分に着目すると、当該エネルギー区分においては３つの計数比Ｋ１1，Ｋ２1，Ｋ３1が求められ、それらの組み合わせとして実測計数比列Ｒ1が定義される。同様に、他のエネルギー区分についても実測計数比列Ｒ2〜Ｒ5が定義される。そして、（Ｄ）に示されるように、それぞれのエネルギー区分ごとに、実測計数比列が応答関数と照合される。
【００４６】
応答関数としては、本実施形態において、５つのエネルギー区分に対応した５つの応答関数があらかじめ用意されている。各応答関数は、本実施形態において後に詳述するようなシミュレーションを実行することによって得られた関数であり、０〜３６０度の範囲内における理論計数比列を表すものである。図４においては、５つの応答関数が、Ｉ1-0〜360，Ｉ2-0〜360，Ｉ3-0〜360，Ｉ4-0〜360，Ｉ5-0〜360で表されている。例えば、０〜２００ｋｅＶのエネルギー区分においては、実測計数比列Ｒ1は応答関数Ｉ1-0〜360と照合されることになる。これは他のエネルギー区分についても同様である。
【００４７】
図５〜図９には、５つのエネルギー区分に対応した第１乃至第５応答関数が示されている。各図において、横軸は角度（飛来方位に相当）を示しており、縦軸は理論計数比を示している。ここで、丸記号で標識されたライン（破線）は第１検出器についての理論計数比の変化を示しており、三角形記号で標識されたライン（破線）は第２検出器についての理論計数比の変化を示しており、四角形記号で標識されたライン（破線）は第３検出器についての理論計数比の変化を示している。各理論計数比はシミュレーション実行結果に対して上記同様の演算処理を行うことによって求められる。すなわち、後に説明するように、仮想的な検出部モデルに対して、個々のエネルギー区分の中央にエネルギーピークをもった仮想的なγ線が照射される。その場合に、γ線の照射方位（角度）が可変される。これによって、各エネルギー区分ごとに、且つ、各照射方位ごとに、３つの検出器に対応する３つのスペクトルが得られる。それらのスペクトルに対して、複数のエネルギー区分を設定した上で、各エネルギー区分ごとに、３つの検出器に対応する３つの積算計数値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を求め、それぞれをそれらの総和Ｔで規格化することによって、複数の理論計数比（Ｎ１／Ｔ，Ｎ２／Ｔ，Ｎ３／Ｔ）が求められる。それらをプロットしたものが第１乃至第５応答関数である。
【００４８】
図５〜図９に示されるように、各エネルギー区分に対応する応答関数において、３つの理論計数比が角度に応じてサインカーブのように変動する。ただし、図５〜図９の相互比較から明らかなように、エネルギーが高くなると透過力が高くなるために、３つの検出器間における理論計数比の差が小さくなる。いずれにしても、各エネルギー区分ごとにかつ各方位ごとに異なる理論計数比列（３つの理論計数比の組）が予め特定され、それらが応答関数群として用いられる。
【００４９】
図２において、上述したＳ１０８では、各エネルギー区分ｉごとに、応答関数に対して実測計数比列Ｒiを照合する処理が実行され、Ｓ１０９において適合判定が行われる。すなわち、実測計数比列が理論計数比列と一致したか否かが判断される。この場合においては、例えば相関演算などを用いるようにしてもよく、相関値が一定範囲内に入った場合には適合判定を行うようにしてもよい。また、各計数比ごとに適合判定を行うための範囲を設定して、その範囲に属するか否かをもって適合判定を行うようにしてもよい。
【００５０】
実測計数比列に対して適合する理論計数比列が存在しない場合には、計測対象となる一定レベル以上の放射線の入射がないものと判断される。この場合には、自然放射線（環境放射線）の入射と判断される。一方、複数の方向から同一エネルギーをもった放射線が入射された場合において、演算を適正に行えずに判定結果に問題が生じるのであれば、図２のＳ１１５においてエラー処理を実行し、例えばアラームなどを発生させるようにしてもよい。ちなみに、本実施形態における放射線測定装置においては、エネルギーが異なる限りにおいて、複数の放射線が同一方向あるいは異なる方向から同時に入射した場合においても、各放射線を識別してそれぞれについて飛来方向及びエネルギー（エネルギー区分）の判定を行い得る。
【００５１】
なお、図２において、Ｓ１０８及びＳ１０９の工程は順次実行させる必要はなく、Ｓ１１０で示されるように、同時に実行させるようにしてもよい。
【００５２】
図１０には、適合判定が成立する場合の一例が示されている。図１０に示す例において、Ｒ4は４番目のエネルギー区分（６００〜８００ｋｅＶ）について演算された実測計数比列を示しており、それは３つの実測計数比Ｋ１4，Ｋ２4，Ｋ３4で構成されるものである。その実測計数比列Ｒ4は、同エネルギー区分に対応する第４応答関数と照合され、その場合において、図１０では２７０度の角度に対応づけられた理論計数比列Ｉ4-270が実測計数比列Ｒ4と合致している。このような適合関係が見出されると、適合関係にある理論計数比列Ｉ4-270の属性としての角度（２７０度）を読み取ることにより、放射線の飛来方向を特定することができる。また、適合関係が成立した応答関数の属性としてのエネルギー区分（６００〜８００ｋｅＶ）を読み取ることにより、入射した放射線についてのエネルギー区分を識別することが可能となる。なお、互いにエネルギーの異なる複数の放射線が同時に入射された場合には、複数のエネルギー区分において複数の適合関係が成立することになる。そして、それぞれについて飛来方位及びエネルギー区分の識別を行うことが可能である。
【００５３】
図２におけるＳ１１１及びＳ１１２には、以上説明した飛来方向θの特定及びエネルギー区分Ｅの特定が示されている。そして、Ｓ１１３及びＳ１１４においては、特定された飛来方向θの情報及びエネルギー区分Ｅの情報が出力される。
【００５４】
後に説明するように、各応答関数の作成にあたっては、シミュレーションにおいて各エネルギー区分の中央に光電ピークを有するγ線の照射が行われる。そのような前提の下で、各応答関数が作成されているため、実測計数比列と理論計数列との適合関係が判断された状態においては、当該実測計数比列は、結果として、３つの検出器に対応する３つのスペクトル上における３つのピークに対応したものとなる。しかしながら、本実施形態においては、基本的に、全エネルギー区分について実測計数比列の照合が行われており、各スペクトル上においてピークを特定する必要はない。すなわち、結果としてピークを利用することになるとしても、演算処理上においてピークを特定する必要はない。したがって、スペクトル上において必ずしもピークが明瞭でないような場合においても、精度良く入射放射線についての飛来方向及びエネルギー区分の判定を行うことができる。
【００５５】
次に、図１１〜図１５を用いて、上記の本実施形態に係る方式に関し、シミュレーションによる実証結果を説明する。図１１〜図１５は、５つのエネルギー区分に対応している。各図において、破線は、理論計数比列の変化すなわち応答関数を示している。それらの応答関数は図５〜図９に示したものと同一である。一方、実線は、６６２ｋｅＶに光電ピークを有するγ線を放射する線源（１３７Ｃｓ）を用いたシミュレーション結果を示している。すなわち、そのシミュレーションでは、仮想的なモデルとしての検出部の周囲において、上記γ線の照射方向を回転させており、その場合における計数比列（実測計数比列に相当）の変化を示したものが各図に示された実線である。ここで、各実線上における丸印は第１検出器に対応する計数比を表しており、三角形記号は第２検出器に対応する計数比を表しており、四角形記号は第３検出器に対応する計数比を表している。それぞれの計数比は上述したようにシミュレーション結果によって得られたものであって、厳密に言えば実測されたものではないが、実証上、上記の実測計数比とみなせるものである。
【００５６】
入射された放射線のピークエネルギーは６６２ｋｅＶであるため、それは６００〜８００ｋｅＶのエネルギー区分に属する。このため、図１４で示されるように、同エネルギー区分においては、全ての方位についてシミュレーションによる計数比列（実測計数比列）が理論計数比に合致している。その一方、他のエネルギー区分においては、どの方位においても適合関係が成立していない。すなわち、本実施形態の手法によれば、放射線が入射された場合に、当該放射線について適正にエネルギー区分を判断することができ、かつ、その飛来方向を適正に判断することが可能である。
【００５７】
図１６には、上述した応答関数群の作成方法がフローチャートとして示されている。本実施形態においては、公知の電磁カスケードモンテカルロシミュレーション（ＥＧＳ）を用いて各応答関数が作成されている。
【００５８】
Ｓ２０１では、エネルギー区分が定義される。本実施形態では、上記のように区分幅を２００ｋｅＶとして５つのエネルギー区分が設定される。もちろん、応答関数群の作成に係る複数のエネルギー区分とスペクトラム解析時における複数のエネルギー区分とが合致していれば十分であり、各エネルギー区分の区分幅を同一にする必要はない。
【００５９】
Ｓ２０２では、仮想的なモデルとして、図１に示した放射線検出部を幾何学的に、構造的に定義した上で、そのモデルとしての放射線検出部の周囲から、所定のエネルギーをもったγ線を照射するシミュレーションが実行される。この場合においては、各エネルギー区分ごとに、その中央にピークエネルギーをもったγ線が照射される。しかもその照射方位は０〜３６０度の範囲内にわたって可変される。この場合においては連続的に照射方位を可変するようにしてもよいし、Δθピッチで可変するようにしてもよい。上述した図５〜図９に示した各応答関数においてはΔθとして３０度が設定されている。Ｓ２０２の実行結果として、各エネルギーごとに且つ各方位ごとに、３つの検出器に対応する３つのスペクトルが得られることになる。
【００６０】
Ｓ２０３では、各エネルギーごとに且つ各方位ごとに得られた３つのスペクトルに対して複数のエネルギー区分が設定され、各エネルギー区分ごとに３つのスペクトル上において積算計数値が求められる。そして、３つの積算計数値をそれらの総和で除することによって、３つの計数比（理論計数比）が求められる。それらは計数比列（理論計数比列）を構成するものである。そして、各エネルギー区分ごとにかつ各方位ごとに求められた理論計数比列が各エネルギー区分ごとに用意された座標上にプロットされる。そして、Ｓ２０４では、必要に応じて、各座標上にプロットされた複数の点に対して補間処理を実行することにより、応答関数を求めることが可能となる。この場合においては、応答関数を表す数値列としてそれを定義するようにしてもよいし、応答関数を表す数式としてそれを定義するようにしてもよい。いずれにしても、図１６に示す各処理を実行することにより、図５〜図９に示した複数のエネルギー区分に対応する複数の応答関数を事前に生成することが可能となる。
【００６１】
以上のように、実際の計測に先立って様々なエネルギーをもったγ線を様々な方位から照射した場合を想定し、それによる理論値集合（応答関数群）を保存しておけば、実際に実測値が得られた段階で、それを理論値集合と照合することにより、適合関係が認められる理論値を特定することができ、その属性として飛来方位及びエネルギー区分を逆推知することが可能となる。
【００６２】
したがって、適合関係が適切に判定できる限りにおいて、複数の放射線が様々な方位から同時に入射しても、それらを弁別して計測することが可能である。ただし、同一エネルギー区分に属する複数の放射線が同時に入射した場合には、実測値と理論値との照合が適切に行えない可能性がある。そこで、そのような場合にはエラー処理を実行して判定の信頼性を高めるようにしてもよい。
【００６３】
なお、図１に示したデータ処理部５２は、１又は複数の検出器によって得られた検出データに基づいて、全エネルギー範囲に渡る線量及び各エネルギー区分ごとの線量を演算する機能も有している。例えば、全エネルギー範囲に対応する線量を演算する場合においては、３つのスペクトルの中からいずれかのスペクトルを選択し、そのスペクトルに基づいて線量を求めるようにしてもよい。このことは各エネルギー区分ごとの線量の演算についても同様である。もちろん、全てのスペクトルを考慮し、重み付け加算処理などを行って線量を演算するようにしてもよい。
【００６４】
次に、図１に示した表示処理部５６の処理例について説明する。図１７〜図１９には表示処理部５６によって作成されるチャートが例示されている。
【００６５】
各図に示されるチャートは極座標で構成されており、その座標系における円周方向は放射線の飛来方向θに相当している。また同座標系における径方向は放射線のエネルギー（エネルギー区分）に対応している。
【００６６】
図１７に示されるように、上述した処理の結果として、入射した放射線について飛来方向とエネルギー区分が判定されると、極座標系上において、その判定された飛来方向及びエネルギー区分に対応する位置にマークＭ１が表示される。この例では、飛来方位が９０度であり、エネルギー区分が６００〜８００ｋｅＶである。また、本実施形態においてはマークＭ１のサイズがそれが存在するエネルギー区分における線量の大きさに対応付けられている。すなわち、線量が高い場合にはよりマークＭ１の直径が大きく表現され、線量が低い場合にはマークＭ１の直径が小さく表現される。したがって、図１７に示されるチャートを見れば、入射した放射線の飛来方向、エネルギー区分、及び、線量情報を直感的に認識できるという利点がある。
【００６７】
以上の例においては、線量の大小をマークＭ１の直径の大小として表したが、例えばマークの形態、色相あるいは輝度などを変化させて線量の大小を表現するようにしてもよい。例えば、線量の大きさと色相とを対応付ける場合には、図１７に示すようなチャートの近傍にカラーバーを表示するのが望ましい。
【００６８】
図１８には、同一方向から互いにエネルギーの異なる２つの放射線が入射した場合の表示例が示されている。マークＭ２及びマークＭ３で示されるように、この例では方位１２０度の方向から２つの放射線が入射され、各放射線は、６００〜８００ｋｅＶのエネルギー区分及び８００〜１０００ｋｅＶのエネルギー区分の２つの区分に存在している。もちろん、エネルギーの区分幅をより細かく設定することにより、チャート上においてエネルギー分解能を高めることができる。
【００６９】
図１９に示す例においては互いに異なる方位から互いに異なるエネルギーをもった２つの放射線が入射した場合の表示例が示されている。この例では、マークＭ４によって、３０度の飛来方位から６００〜８００ｋｅＶのエネルギー区分に属する放射線が入射されており、また、９０度の飛来方位から８００〜１０００ｋｅＶのエネルギー区分に属する放射線が入射されている。
【００７０】
上記実施形態においては、シミュレーションを用いて応答関数群の作成を行ったが、実験によって応答関数群を作成するようにしてもよい。上記実施形態における放射線測定装置はモニタリングポストであったが、サーベイメータその他の放射線測定装置に対して本発明を適用することも可能である。例えば、β線を検出するサーベイメータに本発明を適用するようにしてもよい。上記実施形態においては、３つのシンチレータブロックによって放射線検出部が構成されていたが、もちろん４つ以上のシンチレータブロックによって放射線検出部を構成するようにしてもよい。２つのシンチレータブロックを配置した場合、すなわち上方から見て半円形状の２つのシンチレータブロックを配置した場合、０〜１８０度及び１８０〜３６０度の２つの範囲内における飛来方向の弁別は可能であるが、上記実施形態のように具体的な飛来方向を特定することはできない。よって、３つ以上のシンチレータブロックを配置するのが望ましい。上記実施形態においては、５つのエネルギー区分を設定したが、６個以上あるいは４個以下のエネルギー区分を設定するようにしてもよい。ただし、エネルギー区分の個数が少ない場合には適合関係を的確に判断することが難しくなるので、例えば４つ以上のエネルギー区分を設定するのが望ましい。
【００７１】
図１に示したデータ処理部はマイクロプロセッサなどによって構成することができるが、ＣＰＵ上で動作するソフトウエアの機能として実現するようにしてもよい。その場合においては、ＭＣＡ４６，４８，５０以降の構成をコンピュータに置き換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すデータ処理部の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】スペクトルに対する複数のエネルギー区分の設定を説明するための図である。
【図４】データ処理部の処理内容を説明するための概念図である。
【図５】第１応答関数を示す図である。
【図６】第２応答関数を示す図である。
【図７】第３応答関数を示す図である。
【図８】第４応答関数を示す図である。
【図９】第５応答関数を示す図である。
【図１０】実測計数比列と理論計数比列の適合を示す図である。
【図１１】第１応答関数と実証結果を示す第１関数を示す図である。
【図１２】第２応答関数と実証結果を示す第２関数を示す図である。
【図１３】第３応答関数と実証結果を示す第３関数を示す図である。
【図１４】第４応答関数と実証結果を示す第４関数を示す図である。
【図１５】第５応答関数と実証結果を示す第５関数を示す図である。
【図１６】応答関数を作成する処理を示すフローチャートである。
【図１７】第１表示例を示す図である。
【図１８】第２表示例を示す図である。
【図１９】第３表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 測定ユニット、１２ 演算ユニット、１４ 放射線検出部、１６ 光電変換部、２０，２２，２４ シンチレータブロック、３４，３６，３８ 光検出器（光電子増倍管）、４０，４２，４４ 信号処理部、４６，４８，５０ マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）、５２ データ処理部、５４ メモリ（応答関数群記憶部）、５６ 表示処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向特性が互いに異なるように設けられた複数の検出器を有し、それらの検出器によって放射線を個別的に検出する検出部と、
前記複数の検出器を用いて得られた複数の検出データに基づいて、複数のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する演算手段と、
前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する生成手段と、
前記複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して前記複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の少なくとも一方を識別する照合手段と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記照合手段は、前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の双方を識別する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記各エネルギー区分ごとの実測比率情報は、前記複数の個別計数値をそれらの総和で規格化することによって求められる複数の実測計数比からなる実測計数比列として構成され、
前記飛来方向に応じた理論比率情報は、前記複数の実測計数比と照合される複数の理論計数比からなる理論計数比列として構成される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記演算手段は、
前記複数の検出データに基づいて前記複数の検出器に対応する複数のスペクトルを作成するスペクトル作成手段と、
前記複数のスペクトルに対して複数のエネルギー区分を設定し、各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値を求める個別計数値演算手段と、
前記各エネルギー区分ごとに、前記複数の個別計数値をそれらの総和である全体計数値で除することによって前記複数の実測計数比を求める実測計数比演算手段と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記生成手段で生成する前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記飛来方向ごとの理論比率情報を与える数式又はテーブルとして構成された、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記検出部についての仮想的なモデルを用いて仮想的に各方位から所定エネルギーをもった放射線を照射するシミュレーションの実行結果として予め作成される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記複数の検出器は、前記検出部における中心軸回りに配列されたｎ（但しｎ≧３）個のシンチレータブロックによって構成される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項８】
請求項２記載の装置において、
前記検出部に対してエネルギーが異なる複数の放射線が入射された場合、前記照合手段により前記複数の放射線に対応する複数の適合関係が判定され、
前記判定された各適合関係ごとに飛来方向及びエネルギー区分が識別される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項９】
請求項２記載の装置において、
前記照合手段によって識別された飛来方向及びエネルギー区分に基づいて所定の座標系上にマークをマッピングすることによってチャートを作成するチャート作成手段と、
前記チャートを表示するチャート表示手段と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
前記所定の座標系における円周方向は飛来方向を表し、前記所定の座標系における径方向はエネルギー区分を表す、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１１】
請求項９記載の装置において、
前記チャート作成手段は、線量情報に応じて前記マークの表示態様を変化させる、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、
前記線量情報は、前記照合手段によって識別されたエネルギー区分について演算された線量情報である、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の装置において、
前記マークの表示態様の変化には、サイズ変化、形状変化、色相変化及び輝度変化の内の少なくとも１つが含まれる、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１４】
水平指向特性が互いに異なるように設けられたｎ（但しｎ≧３）個の検出器を有する検出部を備えた放射線測定装置におけるデータ処理方法において、
前記ｎ個の検出器を用いて得られたｎ個の検出データに基づいて、ｍ（但しｍ≧２）個のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記ｎ個の検出器に対応するｎ個の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する工程と、
前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する工程と、
前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の応答関数に対して前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分を識別する工程と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置におけるデータ処理方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のデータ処理方法において、
更に、飛来方向を円周方向に対応付け且つエネルギー区分を径方向に対応付けた極座標系上に、前記識別された飛来方向及びエネルギー区分を表すマークをマッピングすることによってチャートを作成する工程を含むことを特徴とする放射線測定装置におけるデータ処理方法。
【請求項１】
指向特性が互いに異なるように設けられた複数の検出器を有し、それらの検出器によって放射線を個別的に検出する検出部と、
前記複数の検出器を用いて得られた複数の検出データに基づいて、複数のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する演算手段と、
前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する生成手段と、
前記複数のエネルギー区分に対応した複数の応答関数に対して前記複数のエネルギー区分に対応した複数の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の少なくとも一方を識別する照合手段と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記照合手段は、前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分の双方を識別する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記各エネルギー区分ごとの実測比率情報は、前記複数の個別計数値をそれらの総和で規格化することによって求められる複数の実測計数比からなる実測計数比列として構成され、
前記飛来方向に応じた理論比率情報は、前記複数の実測計数比と照合される複数の理論計数比からなる理論計数比列として構成される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記演算手段は、
前記複数の検出データに基づいて前記複数の検出器に対応する複数のスペクトルを作成するスペクトル作成手段と、
前記複数のスペクトルに対して複数のエネルギー区分を設定し、各エネルギー区分ごとに前記複数の検出器に対応する複数の個別計数値を求める個別計数値演算手段と、
前記各エネルギー区分ごとに、前記複数の個別計数値をそれらの総和である全体計数値で除することによって前記複数の実測計数比を求める実測計数比演算手段と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記生成手段で生成する前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記飛来方向ごとの理論比率情報を与える数式又はテーブルとして構成された、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記各エネルギー区分ごとの応答関数は、前記検出部についての仮想的なモデルを用いて仮想的に各方位から所定エネルギーをもった放射線を照射するシミュレーションの実行結果として予め作成される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記複数の検出器は、前記検出部における中心軸回りに配列されたｎ（但しｎ≧３）個のシンチレータブロックによって構成される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項８】
請求項２記載の装置において、
前記検出部に対してエネルギーが異なる複数の放射線が入射された場合、前記照合手段により前記複数の放射線に対応する複数の適合関係が判定され、
前記判定された各適合関係ごとに飛来方向及びエネルギー区分が識別される、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項９】
請求項２記載の装置において、
前記照合手段によって識別された飛来方向及びエネルギー区分に基づいて所定の座標系上にマークをマッピングすることによってチャートを作成するチャート作成手段と、
前記チャートを表示するチャート表示手段と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
前記所定の座標系における円周方向は飛来方向を表し、前記所定の座標系における径方向はエネルギー区分を表す、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１１】
請求項９記載の装置において、
前記チャート作成手段は、線量情報に応じて前記マークの表示態様を変化させる、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、
前記線量情報は、前記照合手段によって識別されたエネルギー区分について演算された線量情報である、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の装置において、
前記マークの表示態様の変化には、サイズ変化、形状変化、色相変化及び輝度変化の内の少なくとも１つが含まれる、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１４】
水平指向特性が互いに異なるように設けられたｎ（但しｎ≧３）個の検出器を有する検出部を備えた放射線測定装置におけるデータ処理方法において、
前記ｎ個の検出器を用いて得られたｎ個の検出データに基づいて、ｍ（但しｍ≧２）個のエネルギー区分における各エネルギー区分ごとに前記ｎ個の検出器に対応するｎ個の個別計数値についての相互間比率を表す実測比率情報を演算する工程と、
前記各エネルギー区分ごとに飛来方向に応じた理論比率情報を与える応答関数を生成する工程と、
前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の応答関数に対して前記ｍ個のエネルギー区分に対応するｍ個の実測比率情報を照合し、特定の実測比率情報と特定の理論比率情報との間に適合関係が判定された場合に、それに基づいて前記検出部で検出された放射線について飛来方向及びエネルギー区分を識別する工程と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置におけるデータ処理方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のデータ処理方法において、
更に、飛来方向を円周方向に対応付け且つエネルギー区分を径方向に対応付けた極座標系上に、前記識別された飛来方向及びエネルギー区分を表すマークをマッピングすることによってチャートを作成する工程を含むことを特徴とする放射線測定装置におけるデータ処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００７−１５５３３２（Ｐ２００７−１５５３３２Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４６３０８（Ｐ２００５−３４６３０８）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（独立行政法人科学技術振興機構新技術開発委託事業、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（独立行政法人科学技術振興機構新技術開発委託事業、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]