放射線測定装置
【課題】アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を行い、測定レンジの上限まで高精度な測定が可能な放射線測定装置を提供する。
【解決手段】放射線検出器１により出力されたアナログパルス信号が所定の条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する波高弁別器３とシグナルチャンネル波高分析器４を備え、第１のカウンタ５と第２のカウンタ６は、それぞれから出力されたデジタルパルス信号を計数し、計数値Ｍ、Ｐを出力する。演算器７は、計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して、メモリ８に格納された数え落とし補正テーブル８１を参照して数え落とし補正を行い、１次補正計数率ｎを求める。さらに、計数値Ｐから得られる計数率ｐに対して、メモリ８に格納された誤計数補正テーブル８２を参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める。
【解決手段】放射線検出器１により出力されたアナログパルス信号が所定の条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する波高弁別器３とシグナルチャンネル波高分析器４を備え、第１のカウンタ５と第２のカウンタ６は、それぞれから出力されたデジタルパルス信号を計数し、計数値Ｍ、Ｐを出力する。演算器７は、計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して、メモリ８に格納された数え落とし補正テーブル８１を参照して数え落とし補正を行い、１次補正計数率ｎを求める。さらに、計数値Ｐから得られる計数率ｐに対して、メモリ８に格納された誤計数補正テーブル８２を参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質や放射線を取り扱う施設内の環境及びプロセスの放射線測定、または施設周辺環境の放射線測定に使用される放射線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、核燃料再処理施設等、放射性物質や放射線を取り扱う施設では、施設内の環境及びプロセスの放射線測定、または施設周辺環境の放射線測定をするために、それぞれの目的に応じた放射線測定装置が設置されている。施設内環境の放射線測定用としては、例えば半導体検出器が用いられ、プロセスの放射能測定用としては、例えばＮａＩシンチレーション検出器またはプラスチックシンチレーション検出器が用いられる。さらに、施設周辺環境の放射線測定用としては、例えばＮａＩシンチレーション検出器が用いられる。
【０００３】
これらの放射線測定装置の測定レンジは、プロセスの放射能測定用では１０〜１０７ｃｐｍ（ｃｐｍ；１分間の計数率）、環境放射線測定用では１〜１０４ｎＧｙ／hと広範囲であり、入射する放射線はランダムで統計的な広がりを有している。さらに、放射線検出器から出力されるアナログパルス信号が幅を有するため、測定レンジの上限に近づくにつれてアナログパルス信号がパイルアップ（近い時間に発生したパルスが重なって見かけ上高くなり１つのパルスとして計数されること）する確率が無視できなくなる。その結果、計数率または放射線量の出力が低下する、いわゆる数え落とし現象が生じる。
【０００４】
このようなパイルアップによる数え落としを補正する従来技術としては、例えば特許文献１に提示されている数え落とし補正式（数式１）が一般に知られている。なお、数式１において、ｎは数え落とし補正した計数率、ｍは測定による計数率、ｔ１はダブルパルス分解時間（２つのパルスの計数が２パルス計数から１パルス計数になる限界の時間間隔）である。
ｎ＝m／（１−ｍ・ｔ１） （数式１）
【０００５】
ただし、上記の数式１は、まひ型（paralysable）モデルの場合の補正式であり、非まひ型（nonparalysable）モデルの場合には適さない。このため、例えば特許文献２では、まひ型モデル及び非まひ型モデルのいずれの場合でも補正ができるランダムパルス計数装置が提示されている。この例では、弁別手段の出力パルス信号をゲート信号によりマスクし、これにより得られたパルス信号を出力パルス信号に加算して補正する方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５６−３７５１２号公報
【特許文献２】特開平２−１５５３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の数式１に示す従来の非まひ型モデルの補正式による補正では、数え落としが１０％以上となる高計数域では補正不足により測定精度が低下するという問題があり、測定レンジ上限近傍の出力の直線性を改善する必要があった。
【０００８】
一方、パイルアップに起因する現象としては、上記のような数え落としのみでなく、波高弁別レベルよりも低いパルスが、パイルアップにより波高弁別レベルを超えて計数されてしまう誤計数も起こり得る。特に、波高弁別レベルの下限近くにアナログパルス信号の分布が集中している場合は、このような誤計数が無視できなくなり、数式１のような単純な計算式による補正では精度が低いという問題があった。なお、特許文献１で提示された補正方法においても、パイルアップによる数え落とし分を加算する補正のみであり、誤計数による数え過ぎを減算する補正は行っていない。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を行うことができ、測定レンジの上限まで高精度な測定が可能な放射線測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る放射線測定装置は、外部から入射した放射線を吸収しそのエネルギーに依存した波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出手段と、放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号をそれぞれ所定の条件に基づいて弁別し当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する第１及び第２の弁別手段と、第１及び第２の弁別手段により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１及び第２の計数手段と、第１及び第２の計数手段による計数値をもとに求めた計数率に対して補正演算を実行する演算手段と、演算手段における補正演算で用いられる補正テーブルを格納する記憶手段を備えたものである。記憶手段は、第１の計数手段による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正を行うための数え落とし補正テーブルと、第２の計数手段による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対してアナログパルス信号のパイルアップによる誤計数を減算する補正を行うための誤計数補正テーブルを有し、演算手段は、第１の計数手段による計数値Ｍを所定の周期で入力して計数率ｍを求める第１の計数率演算手段と、第２の計数手段による計数値Ｐを所定の周期で入力して計数率ｐを求める第２の計数率演算手段と、計数率ｍに対して数え落とし補正テーブルを参照してパイルアップによる数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求める１次補正演算手段と、計数率ｐに対して誤計数補正テーブルを参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、さらに１次補正計数率ｎから誤計数率ｑを減算した２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める２次補正演算手段を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る放射線測定装置によれば、放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号をそれぞれ所定の条件に基づいて弁別し当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する第１及び第２の弁別手段と、第１及び第２の弁別手段により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１及び第２の計数手段を備え、第１の計数手段による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求め、さらに、第２の計数手段による計数値Ｐから得られる計数率ｐについてパイルアップによる誤計数率ｑを求めて２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求めるようにしたので、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と、パイルアップによる誤計数（数え過ぎ）を減算する補正を行うことができ、高計数域における計数率の直線性が良好となり、測定レンジ上限まで高精度な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置のメモリに格納された数え落とし補正テーブルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置のメモリに格納された誤計数補正テーブルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る放射線測定装置のメモリに格納された数え落とし及び誤計数補正テーブルを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る放射線測定装置の構成を示している。放射線検出手段である放射線検出器１は、外部から入射した放射線を吸収しそのエネルギーに依存した波高値のアナログパルス信号を出力する。パルス増幅器２は、放射線検出器１から出力されたアナログパルス信号を入力して波高値を比例的に増幅する。
【００１４】
第１の弁別手段である波高弁別器３は、放射線検出器１により出力されパルス増幅器２で増幅されたアナログパルス信号を所定の条件に基づいて弁別し、当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号Ａを出力する。
【００１５】
また、第２の弁別手段であるシングルチャンネル波高分析器４は、放射線検出器１により出力されパルス増幅器２で増幅されたアナログパルス信号を所定の条件に基づいて弁別し、当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号Ｂを出力する。本実施の形態１では、シングルチャンネル波高分析器４は、波高弁別器３の波高弁別レベルを上限とする所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定されたウィンドウにおいてアナログパルス信号を弁別する。
【００１６】
第１の計数手段である第１のカウンタ５は、波高弁別器３により出力されたデジタルパルス信号Ａを入力して計数し、計数値Ｍを出力する。また、第２の計数手段である第２のカウンタ６は、シングルチャンネル波高分析器４により出力されたデジタルパルスＢを入力して計数し、計数値Ｐを出力する。
【００１７】
なお、放射線検出器１としては、測定対象に応じてＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器、ＹＡＰ（Ｃｅ）シンチレーション検出器、半導体検出器、プラスチックシンチレーション検出器等が用いられる。また、第１の弁別手段として、波高弁別器３の代わりにシングルチャンネル波高分析器を用いてもよい。
【００１８】
演算手段である演算器７は、第１のカウンタ５による計数値Ｍ、及び第２のカウンタ６による計数値Ｐをもとに求めた計数率に対して補正演算を実行するもので、第１の計数率演算手段（図中、第１の計数率演算と記す）７１、１次補正演算手段（図中、１次補正演算と記す）７２、第２の計数率演算手段（図中、第２の計数率演算と記す）７３、２次補正演算手段（図中、２次補正演算と記す）７４、及び放射線量演算手段（図中、放射線量演算と記す）７５を有している。
【００１９】
第１の計数率演算手段７１は、第１のカウンタ５による計数値Ｍを所定の周期で入力して計数率ｍを求める。１次補正演算手段７２は、計数率ｍに対して後述の数え落とし補正テーブル８１を参照してパイルアップによる数え落とし補正を行い、１次補正計数率ｎを求める。
【００２０】
また、第２の計数率演算手段７３は、第２のカウンタ６による計数値Ｐを所定の周期で入力して計数率ｐを求める。２次補正演算手段７４は、計数率ｐに対して後述の誤計数補正テーブル８２を参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、さらに１次補正計数率ｎから誤計数率ｑを減算した２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める。
【００２１】
放射線量演算手段７５は、２次補正計数率（ｎ−ｑ）に基づき、必要に応じて例えば線量率、線量等量率、放射能濃度を求める演算を実行する。表示器９は、演算器７による演算結果、すなわち２次補正計数率、線量率、線量等量率、放射能濃度等を適宜出力する。
【００２２】
記憶手段であるメモリ８は、演算器７における補正演算で用いられる補正テーブルを格納するもので、本実施の形態１では、数え落とし補正テーブル８１と誤計数補正テーブル８２を有している。数え落とし補正テーブル８１は、図２に示すように、第１のカウンタ５による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正を行うためのものである。図２において、ｎは、計数率ｍに対して数え落とし補正を行った１次補正計数率である。
【００２３】
また、誤計数補正テーブル８２は、図３に示すように、第２のカウンタ６による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対してアナログパルス信号のパイルアップによる誤計数を減算する補正を行うためのものである。図３において、ｑは、計数率ｐに対する誤計数率である。数え落とし補正テーブル８１と誤計数補正テーブル８２の作成方法については後述する。
【００２４】
次に、第１の計数率演算手段７１及び第２の計数率演算手段７３における計数率ｍ、ｐの演算方法について説明する。第１のカウンタ５による今回演算周期の計数をＭ（今回）、今回演算周期の計数率をｍ（今回）、前回演算周期の計数率をｍ（前回）、下記の数式２〜数式５の定義により数式６で求める積算値をＲ、今回演算周期の積算値をＲ（今回）、前回演算周期の積算値をＲ（前回）、演算周期の時間をΔＴ、標準偏差をσ、時定数をτ、時定数に係わる定数をγ、1カウントの計数の重み付けをαとする時、第１の計数率演算手段７１は、下記の数式６及び数式７の演算を実行して今回演算周期の計数率ｍ（今回）を求めることができる。
【００２５】
σ＝１／（２ｍτ）１／２＝（γ／２）１／２ （数式２）
τ＝１／（２ｍσ２） （数式３）
γ＝１／（ｍτ）＝２−λｌｎ２ （数式４）
α＝１１−λ （数式５）
Ｒ（今回）＝Ｒ（前回）＋２α×｛Ｍ（今回）−m（前回）×ΔＴ｝ （数式６）
m（今回）＝ｅγＲ（今回）＝２γＲ（今回）／ｌｎ２ （数式７）
【００２６】
数式５においてλを例えば１１、９、７、５とすると、数式４と数式２から標準偏差σはそれぞれ１．３％、２．６％、５．２％、１０．４％となる。数式５でλが１１の時を基準にすると、λが９、７、５の時、γはそれぞれ２２倍、２４倍、２６倍となり、数式２のように標準偏差σはそれぞれ２１倍、２２倍、２３倍となり、数式３のように時定数はそれぞれ２−２倍、２−４倍、２−６倍となる。
【００２７】
なお、高計数域では、例えば測定レンジ上限が１０７ｃｐｍであってＭ／ΔＴが１０６ｃｐｍのとき、σを０．０２６とすると、τ（１０６ｃｐｍ）は約４４ｍｓｅｃであり、ΔＴが２００ｍｓｅｃの場合、数式７で求めたm（今回）に対してＭ／ΔＴは応答的な差が微小であり、補正を行う上での時間的なずれについては問題ない。
【００２８】
また、第２のカウンタ６による今回演算周期の計数をＰ（今回）、今回演算周期の計数率をｐ（今回）、前回演算周期の計数率をｐ（前回）、上記の数式２〜数式５の定義により数式８で求める積算値をＳとすると、第２の計数率演算手段７３は、下記の数式８及び数式９の演算を実行して今回演算周期の計数率ｐ（今回）を求めることができる。
Ｓ（今回）＝Ｓ（前回）＋２α×｛Ｐ（今回）−ｐ（前回）×ΔＴ｝ （数式８）
ｐ（今回）＝ｅγＳ（今回）＝２γＳ（今回）／ｌｎ２ （数式９）
【００２９】
なお、高計数域では、例えば測定レンジ上限が１０７ｃｐｍであって、Ｍ／ΔＴが１０６ｃｐｍのとき、Ｐ／ΔＴが２×１０５ｃｐｍで、σを０．０２６とすると、τ（２×１０５ｃｐｍ）は約２２２ｍｓｅｃであるので、ΔＴが２００ｍｓｅｃの場合、数式７で求めたm（今回）及び数式９で求めたｐ（今回）に対して応答的な差が微小であり、補正を行う上での時間的なずれについては問題ない。
【００３０】
次に、１次補正演算手段７２において用いられる数え落とし補正テーブル８１（図２）の作成方法について説明する。数え落とし補正テーブル８１は、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させて、波高弁別器３のデジタルパルス出力がなくなる時のパイルアップの分解時間ｔ１を求め、下記の数式１０により計数率ｍに対する一次補正計数率ｎを求めることにより作成される。
ｍ＝ｎ・ｅｘｐ（−ｎ・ｔ１） （数式１０）
【００３１】
なお、1次補正演算手段７２による補正演算は、放射線検出器１から出力されるアナログパルス信号の入射放射線に対する計数率の応答が、パイルアップによる数え落としにより直線から乖離する範囲に限定して実行し、その他の範囲については実行する必要はない。例えば、放射線測定装置の計数率の測定レンジ仕様が１０〜１０７ｃｐｍで、数え落としにより直線からの乖離が発生する範囲が１０６〜１０７ｃｐｍの場合、１次補正演算手段７２による補正演算は、１０６〜１０７ｃｐｍの高計数域に限定して実行される。
【００３２】
次に、２次補正演算手段７４において用いられる誤計数補正テーブル８２（図３）の作成方法について説明する。誤計数補正テーブル８２は、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させてパイルアップによる誤計数が発生する近接時間ｔ２を求め、下記の数式１１により計数率ｐに対する誤計数率ｑを求めることにより作成される。
【００３３】
具体的には、波高弁別器においてウィンドウを複数の領域に分け、それぞれの代表波高において、波高の組み合わせ毎に２つの擬似信号パルスの間隔を近づけて、波高弁別器により計数されるようになった時間（すなわち誤計数が発生した近接時間ｔ２）を実験的に求め、平均的な近接時間ｔ２を用いて下記の数式１１により誤計数補正テーブル８２を作成する。
ｑ＝ｐ｛１−ｅｘｐ（−ｐ・ｔ２）｝ （数式１１）
【００３４】
以上のように、本実施の形態１では、波高弁別器３とシグナルチャンネル波高分析器４により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１のカウンタ５と第２のカウンタ６を備え、第１のカウンタ５による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して、メモリ８に格納された数え落とし補正テーブル８１を参照して数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求め、さらに、第２のカウンタ６による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対して、メモリ８に格納された誤計数補正テーブル８２を参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求めるようにした。
【００３５】
これにより、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と、パイルアップによる誤計数（数え過ぎ）を減算する補正を行うことができ、高計数域における計数率の直線性が良好となり、測定レンジ上限まで高精度な測定が可能な放射線測定装置が得られる。
【００３６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る放射線測定装置の主な構成は、上記実施の形態１と同様であるので、図１を流用して説明する。上記実施の形態１では、１次補正演算手段７２は、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させて求めたダブルパルス分解時間ｔ１を数式１０に適用して作成した数え落とし補正テーブル８１を参照して補正演算を実行し、１次補正計数率nを求めるようにした。また、２次補正演算手段７４も同様に、平均的な誤計数発生近接時間ｔ２を数式１１に適用して作成した誤計数補正テーブル８２を参照して補正演算を実行し、誤計数率ｑを求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求めるようにした。
【００３７】
これに対し、本実施の形態２では、計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を同時に行うようにした。メモリ８は、図４に示す数え落とし及び誤計数補正テーブルを格納しており、演算器７は、１次補正演算手段７２と２次補正演算手段７４を統合した補正演算手段（図示せず）により、数え落とし及び誤計数補正テーブルを参照して補正計数率ｒを求める。なお、ここで求められた補正計数率ｒは、上記実施の形態１における２次補正計数率（ｎ−ｑ）に相当するものである。
【００３８】
本実施の形態２で用いられる数え落とし及び誤計数補正テーブル（図４）の作成方法について説明する。測定対象の放射線のエネルギーが明確で、且つ実際に照射することが可能な場合、予め実験的に当該放射線を照射して計数率ｍに対する補正計数率ｒを求め、数え落とし及び誤計数補正テーブルを作成する。
【００３９】
具体的には、数え落としが無視でき且つ適度の計数率で統計的誤差が少ない計数率を基準とした理想直線に対し、パイルアップによる数え落としにより直線から乖離する範囲について、標準線源と放射線検出器の距離を変えて３点以上の計数率ｍに対する補正計数率ｒを実測する。それらの実測値を折れ線で結び、これを直線に近似することにより、数え落とし及び誤計数補正テーブルを作成することができる。
【００４０】
本実施の形態２によれば、測定による計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を同時に行うようにしたので、上記実施の形態１と同様に、高計数域における計数率の直線性が良好となり、測定レンジ上限まで高精度な測定が可能な放射線測定装置が得られる。
【００４１】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る放射線測定装置の構成を示している。なお、図５中、図１と同一、相当部分には同一符号を付している。本実施の形態３に係る放射線測定装置は、第２の弁別手段として、マルチチャンネル波高分析器（ＭＣＡ）１０を備えたものである。
【００４２】
ＭＣＡ１０は、波高弁別器３の波高弁別レベルを上限とする所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定された複数のウィンドウにおいて、アナログパルス信号を弁別する。例えば、波高弁別器３の波高弁別レベル以下で且つノイズ領域を含まない範囲を３分割して３つのウィンドウを設定した例について以下に説明する。
【００４３】
第２の計数率演算手段７３は、上記実施の形態１と同様に、それぞれのウィンドウでの計数値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から、計数率ｐ１、ｐ２、ｐ３を求める。メモリ８には、それぞれのウィンドウ毎の計数率ｐ１、ｐ２、ｐ３対して、上記の数式１１からパイルアップによる誤計数率ｑ１、ｑ２、ｑ３を求めたｑ１誤計数補正テーブル８３、ｑ２誤計数補正テーブル８４、及びｑ３誤計数補正テーブル８５が格納されている。
【００４４】
２次補正演算手段７４は、計数率ｐ１、ｐ２、ｐ３のそれぞれに対して、各誤計数補正テーブル８３、８４、８５を参照してパイルアップによる誤計数率ｑ１、ｑ２、ｑ３を求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ１−ｑ２−ｑ３）を求める。なお、１次補正計数率ｎの求め方については上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、第２の弁別手段としてＭＣＡ１０を備えることにより、高計数域における計数率の直線性がさらに良好となり、より高精度な補正が行える。
【００４６】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る放射線測定装置の構成を示している。なお、図６中、図１と同一、相当部分には同一符号を付している。本実施の形態４に係る放射線測定装置は、第１の弁別手段として波形弁別器１１を備えたものである。
【００４７】
波形弁別器１１は、放射線検出器１により出力されたアナログパルス信号について信号波形とノイズ波形を弁別するとともに、定周期で信号波形とノイズ波形の比率を求め、演算器７に対して出力する。演算器７は、信号波形とノイズ波形の比率が所定の閾値を超えた場合には、１次補正演算手段７２及び２次補正演算手段７４による補正演算を実行しない。
【００４８】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、第１の弁別手段として波形弁別器１１を備え、放射線検出器１により出力されたアナログパルス信号について信号波形とノイズ波形を弁別するようにしたので、ノイズによる誤った補正を防止することができ、さらに高精度な補正が行える。
【００４９】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る放射線測定装置の構成を示している。なお、図７中、図１と同一、相当部分には同一符号を付している。本実施の形態５に係る放射線測定装置は、第１の計数手段としてアップダウンカウンタ１２、周波数合成回路１３、及び積算制御回路１４を備えたものである。
【００５０】
アップダウンカウンタ１２は、定周期で波高弁別器３から出力されたデジタルパルス信号を加算入力１２１に入力するとともに、周波数合成回路１３から出力されたデジタルパルス信号を減算入力１２２に入力し、これらの積算値Ｒを出力する。周波数合成回路１３は、該積算値Ｒに基づいて演算器７のクロックパルスを分周して出力するデジタルパルス信号の周波数を変化させる。積算制御回路１４は、アップダウンカウンタ１２の計数において、加算入力１２１及び減算入力１２２に入力されたデジタルパルス信号が標準偏差σに基づき重み付けされるようにアップダウンカウンタ１２を制御する。
【００５１】
本実施の形態５では、アップダウンカウンタ１２により出力される積算値Ｒに基づいて、下記の数式１２により計数率ｍが求められる。それ以降の補正演算については上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
ｍ＝ｅγＲ＝２γＲ／ｌｎ２ （数式１２）
【００５２】
本実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、アップダウンカウンタ１２を用いることにより、積算値Ｒを高速回路で欠測なくワイドレンジで測定できるので、バースト状に変化する放射線に対しても高精度な測定が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、原子力発電所、核燃料再処理施設等、放射性物質や放射線を取り扱う施設で使用される放射線測定装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 放射線検出器、２ パルス増幅器、３ 波高弁別器、
４ シングルチャンネル波高分析器、５ 第１のカウンタ、６ 第２のカウンタ、
７ 演算器、８ メモリ、９ 表示器、１０ マルチチャンネル波高分析器（ＭＣＡ）、
１１ 波形弁別器、１２ アップダウンカウンタ、１３ 周波数合成回路、
１４ 積算制御回路、７１ 第１の計数率演算手段、７２ １次補正演算手段、
７３ 第２の計数率演算手段、７４ ２次補正演算手段、７５ 放射線量演算手段、
８１ 数え落とし補正テーブル、８２ 誤計数補正テーブル、
８３ ｑ１誤計数補正テーブル、８４ ｑ２誤計数補正テーブル、
８５ ｑ３誤計数補正テーブル、１２１ 加算入力、１２２ 減算入力。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質や放射線を取り扱う施設内の環境及びプロセスの放射線測定、または施設周辺環境の放射線測定に使用される放射線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、核燃料再処理施設等、放射性物質や放射線を取り扱う施設では、施設内の環境及びプロセスの放射線測定、または施設周辺環境の放射線測定をするために、それぞれの目的に応じた放射線測定装置が設置されている。施設内環境の放射線測定用としては、例えば半導体検出器が用いられ、プロセスの放射能測定用としては、例えばＮａＩシンチレーション検出器またはプラスチックシンチレーション検出器が用いられる。さらに、施設周辺環境の放射線測定用としては、例えばＮａＩシンチレーション検出器が用いられる。
【０００３】
これらの放射線測定装置の測定レンジは、プロセスの放射能測定用では１０〜１０７ｃｐｍ（ｃｐｍ；１分間の計数率）、環境放射線測定用では１〜１０４ｎＧｙ／hと広範囲であり、入射する放射線はランダムで統計的な広がりを有している。さらに、放射線検出器から出力されるアナログパルス信号が幅を有するため、測定レンジの上限に近づくにつれてアナログパルス信号がパイルアップ（近い時間に発生したパルスが重なって見かけ上高くなり１つのパルスとして計数されること）する確率が無視できなくなる。その結果、計数率または放射線量の出力が低下する、いわゆる数え落とし現象が生じる。
【０００４】
このようなパイルアップによる数え落としを補正する従来技術としては、例えば特許文献１に提示されている数え落とし補正式（数式１）が一般に知られている。なお、数式１において、ｎは数え落とし補正した計数率、ｍは測定による計数率、ｔ１はダブルパルス分解時間（２つのパルスの計数が２パルス計数から１パルス計数になる限界の時間間隔）である。
ｎ＝m／（１−ｍ・ｔ１） （数式１）
【０００５】
ただし、上記の数式１は、まひ型（paralysable）モデルの場合の補正式であり、非まひ型（nonparalysable）モデルの場合には適さない。このため、例えば特許文献２では、まひ型モデル及び非まひ型モデルのいずれの場合でも補正ができるランダムパルス計数装置が提示されている。この例では、弁別手段の出力パルス信号をゲート信号によりマスクし、これにより得られたパルス信号を出力パルス信号に加算して補正する方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５６−３７５１２号公報
【特許文献２】特開平２−１５５３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の数式１に示す従来の非まひ型モデルの補正式による補正では、数え落としが１０％以上となる高計数域では補正不足により測定精度が低下するという問題があり、測定レンジ上限近傍の出力の直線性を改善する必要があった。
【０００８】
一方、パイルアップに起因する現象としては、上記のような数え落としのみでなく、波高弁別レベルよりも低いパルスが、パイルアップにより波高弁別レベルを超えて計数されてしまう誤計数も起こり得る。特に、波高弁別レベルの下限近くにアナログパルス信号の分布が集中している場合は、このような誤計数が無視できなくなり、数式１のような単純な計算式による補正では精度が低いという問題があった。なお、特許文献１で提示された補正方法においても、パイルアップによる数え落とし分を加算する補正のみであり、誤計数による数え過ぎを減算する補正は行っていない。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を行うことができ、測定レンジの上限まで高精度な測定が可能な放射線測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る放射線測定装置は、外部から入射した放射線を吸収しそのエネルギーに依存した波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出手段と、放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号をそれぞれ所定の条件に基づいて弁別し当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する第１及び第２の弁別手段と、第１及び第２の弁別手段により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１及び第２の計数手段と、第１及び第２の計数手段による計数値をもとに求めた計数率に対して補正演算を実行する演算手段と、演算手段における補正演算で用いられる補正テーブルを格納する記憶手段を備えたものである。記憶手段は、第１の計数手段による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正を行うための数え落とし補正テーブルと、第２の計数手段による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対してアナログパルス信号のパイルアップによる誤計数を減算する補正を行うための誤計数補正テーブルを有し、演算手段は、第１の計数手段による計数値Ｍを所定の周期で入力して計数率ｍを求める第１の計数率演算手段と、第２の計数手段による計数値Ｐを所定の周期で入力して計数率ｐを求める第２の計数率演算手段と、計数率ｍに対して数え落とし補正テーブルを参照してパイルアップによる数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求める１次補正演算手段と、計数率ｐに対して誤計数補正テーブルを参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、さらに１次補正計数率ｎから誤計数率ｑを減算した２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める２次補正演算手段を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る放射線測定装置によれば、放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号をそれぞれ所定の条件に基づいて弁別し当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する第１及び第２の弁別手段と、第１及び第２の弁別手段により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１及び第２の計数手段を備え、第１の計数手段による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求め、さらに、第２の計数手段による計数値Ｐから得られる計数率ｐについてパイルアップによる誤計数率ｑを求めて２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求めるようにしたので、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と、パイルアップによる誤計数（数え過ぎ）を減算する補正を行うことができ、高計数域における計数率の直線性が良好となり、測定レンジ上限まで高精度な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置のメモリに格納された数え落とし補正テーブルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置のメモリに格納された誤計数補正テーブルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る放射線測定装置のメモリに格納された数え落とし及び誤計数補正テーブルを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る放射線測定装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る放射線測定装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る放射線測定装置の構成を示している。放射線検出手段である放射線検出器１は、外部から入射した放射線を吸収しそのエネルギーに依存した波高値のアナログパルス信号を出力する。パルス増幅器２は、放射線検出器１から出力されたアナログパルス信号を入力して波高値を比例的に増幅する。
【００１４】
第１の弁別手段である波高弁別器３は、放射線検出器１により出力されパルス増幅器２で増幅されたアナログパルス信号を所定の条件に基づいて弁別し、当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号Ａを出力する。
【００１５】
また、第２の弁別手段であるシングルチャンネル波高分析器４は、放射線検出器１により出力されパルス増幅器２で増幅されたアナログパルス信号を所定の条件に基づいて弁別し、当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号Ｂを出力する。本実施の形態１では、シングルチャンネル波高分析器４は、波高弁別器３の波高弁別レベルを上限とする所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定されたウィンドウにおいてアナログパルス信号を弁別する。
【００１６】
第１の計数手段である第１のカウンタ５は、波高弁別器３により出力されたデジタルパルス信号Ａを入力して計数し、計数値Ｍを出力する。また、第２の計数手段である第２のカウンタ６は、シングルチャンネル波高分析器４により出力されたデジタルパルスＢを入力して計数し、計数値Ｐを出力する。
【００１７】
なお、放射線検出器１としては、測定対象に応じてＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器、ＹＡＰ（Ｃｅ）シンチレーション検出器、半導体検出器、プラスチックシンチレーション検出器等が用いられる。また、第１の弁別手段として、波高弁別器３の代わりにシングルチャンネル波高分析器を用いてもよい。
【００１８】
演算手段である演算器７は、第１のカウンタ５による計数値Ｍ、及び第２のカウンタ６による計数値Ｐをもとに求めた計数率に対して補正演算を実行するもので、第１の計数率演算手段（図中、第１の計数率演算と記す）７１、１次補正演算手段（図中、１次補正演算と記す）７２、第２の計数率演算手段（図中、第２の計数率演算と記す）７３、２次補正演算手段（図中、２次補正演算と記す）７４、及び放射線量演算手段（図中、放射線量演算と記す）７５を有している。
【００１９】
第１の計数率演算手段７１は、第１のカウンタ５による計数値Ｍを所定の周期で入力して計数率ｍを求める。１次補正演算手段７２は、計数率ｍに対して後述の数え落とし補正テーブル８１を参照してパイルアップによる数え落とし補正を行い、１次補正計数率ｎを求める。
【００２０】
また、第２の計数率演算手段７３は、第２のカウンタ６による計数値Ｐを所定の周期で入力して計数率ｐを求める。２次補正演算手段７４は、計数率ｐに対して後述の誤計数補正テーブル８２を参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、さらに１次補正計数率ｎから誤計数率ｑを減算した２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める。
【００２１】
放射線量演算手段７５は、２次補正計数率（ｎ−ｑ）に基づき、必要に応じて例えば線量率、線量等量率、放射能濃度を求める演算を実行する。表示器９は、演算器７による演算結果、すなわち２次補正計数率、線量率、線量等量率、放射能濃度等を適宜出力する。
【００２２】
記憶手段であるメモリ８は、演算器７における補正演算で用いられる補正テーブルを格納するもので、本実施の形態１では、数え落とし補正テーブル８１と誤計数補正テーブル８２を有している。数え落とし補正テーブル８１は、図２に示すように、第１のカウンタ５による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正を行うためのものである。図２において、ｎは、計数率ｍに対して数え落とし補正を行った１次補正計数率である。
【００２３】
また、誤計数補正テーブル８２は、図３に示すように、第２のカウンタ６による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対してアナログパルス信号のパイルアップによる誤計数を減算する補正を行うためのものである。図３において、ｑは、計数率ｐに対する誤計数率である。数え落とし補正テーブル８１と誤計数補正テーブル８２の作成方法については後述する。
【００２４】
次に、第１の計数率演算手段７１及び第２の計数率演算手段７３における計数率ｍ、ｐの演算方法について説明する。第１のカウンタ５による今回演算周期の計数をＭ（今回）、今回演算周期の計数率をｍ（今回）、前回演算周期の計数率をｍ（前回）、下記の数式２〜数式５の定義により数式６で求める積算値をＲ、今回演算周期の積算値をＲ（今回）、前回演算周期の積算値をＲ（前回）、演算周期の時間をΔＴ、標準偏差をσ、時定数をτ、時定数に係わる定数をγ、1カウントの計数の重み付けをαとする時、第１の計数率演算手段７１は、下記の数式６及び数式７の演算を実行して今回演算周期の計数率ｍ（今回）を求めることができる。
【００２５】
σ＝１／（２ｍτ）１／２＝（γ／２）１／２ （数式２）
τ＝１／（２ｍσ２） （数式３）
γ＝１／（ｍτ）＝２−λｌｎ２ （数式４）
α＝１１−λ （数式５）
Ｒ（今回）＝Ｒ（前回）＋２α×｛Ｍ（今回）−m（前回）×ΔＴ｝ （数式６）
m（今回）＝ｅγＲ（今回）＝２γＲ（今回）／ｌｎ２ （数式７）
【００２６】
数式５においてλを例えば１１、９、７、５とすると、数式４と数式２から標準偏差σはそれぞれ１．３％、２．６％、５．２％、１０．４％となる。数式５でλが１１の時を基準にすると、λが９、７、５の時、γはそれぞれ２２倍、２４倍、２６倍となり、数式２のように標準偏差σはそれぞれ２１倍、２２倍、２３倍となり、数式３のように時定数はそれぞれ２−２倍、２−４倍、２−６倍となる。
【００２７】
なお、高計数域では、例えば測定レンジ上限が１０７ｃｐｍであってＭ／ΔＴが１０６ｃｐｍのとき、σを０．０２６とすると、τ（１０６ｃｐｍ）は約４４ｍｓｅｃであり、ΔＴが２００ｍｓｅｃの場合、数式７で求めたm（今回）に対してＭ／ΔＴは応答的な差が微小であり、補正を行う上での時間的なずれについては問題ない。
【００２８】
また、第２のカウンタ６による今回演算周期の計数をＰ（今回）、今回演算周期の計数率をｐ（今回）、前回演算周期の計数率をｐ（前回）、上記の数式２〜数式５の定義により数式８で求める積算値をＳとすると、第２の計数率演算手段７３は、下記の数式８及び数式９の演算を実行して今回演算周期の計数率ｐ（今回）を求めることができる。
Ｓ（今回）＝Ｓ（前回）＋２α×｛Ｐ（今回）−ｐ（前回）×ΔＴ｝ （数式８）
ｐ（今回）＝ｅγＳ（今回）＝２γＳ（今回）／ｌｎ２ （数式９）
【００２９】
なお、高計数域では、例えば測定レンジ上限が１０７ｃｐｍであって、Ｍ／ΔＴが１０６ｃｐｍのとき、Ｐ／ΔＴが２×１０５ｃｐｍで、σを０．０２６とすると、τ（２×１０５ｃｐｍ）は約２２２ｍｓｅｃであるので、ΔＴが２００ｍｓｅｃの場合、数式７で求めたm（今回）及び数式９で求めたｐ（今回）に対して応答的な差が微小であり、補正を行う上での時間的なずれについては問題ない。
【００３０】
次に、１次補正演算手段７２において用いられる数え落とし補正テーブル８１（図２）の作成方法について説明する。数え落とし補正テーブル８１は、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させて、波高弁別器３のデジタルパルス出力がなくなる時のパイルアップの分解時間ｔ１を求め、下記の数式１０により計数率ｍに対する一次補正計数率ｎを求めることにより作成される。
ｍ＝ｎ・ｅｘｐ（−ｎ・ｔ１） （数式１０）
【００３１】
なお、1次補正演算手段７２による補正演算は、放射線検出器１から出力されるアナログパルス信号の入射放射線に対する計数率の応答が、パイルアップによる数え落としにより直線から乖離する範囲に限定して実行し、その他の範囲については実行する必要はない。例えば、放射線測定装置の計数率の測定レンジ仕様が１０〜１０７ｃｐｍで、数え落としにより直線からの乖離が発生する範囲が１０６〜１０７ｃｐｍの場合、１次補正演算手段７２による補正演算は、１０６〜１０７ｃｐｍの高計数域に限定して実行される。
【００３２】
次に、２次補正演算手段７４において用いられる誤計数補正テーブル８２（図３）の作成方法について説明する。誤計数補正テーブル８２は、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させてパイルアップによる誤計数が発生する近接時間ｔ２を求め、下記の数式１１により計数率ｐに対する誤計数率ｑを求めることにより作成される。
【００３３】
具体的には、波高弁別器においてウィンドウを複数の領域に分け、それぞれの代表波高において、波高の組み合わせ毎に２つの擬似信号パルスの間隔を近づけて、波高弁別器により計数されるようになった時間（すなわち誤計数が発生した近接時間ｔ２）を実験的に求め、平均的な近接時間ｔ２を用いて下記の数式１１により誤計数補正テーブル８２を作成する。
ｑ＝ｐ｛１−ｅｘｐ（−ｐ・ｔ２）｝ （数式１１）
【００３４】
以上のように、本実施の形態１では、波高弁別器３とシグナルチャンネル波高分析器４により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１のカウンタ５と第２のカウンタ６を備え、第１のカウンタ５による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対して、メモリ８に格納された数え落とし補正テーブル８１を参照して数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求め、さらに、第２のカウンタ６による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対して、メモリ８に格納された誤計数補正テーブル８２を参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求めるようにした。
【００３５】
これにより、アナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と、パイルアップによる誤計数（数え過ぎ）を減算する補正を行うことができ、高計数域における計数率の直線性が良好となり、測定レンジ上限まで高精度な測定が可能な放射線測定装置が得られる。
【００３６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る放射線測定装置の主な構成は、上記実施の形態１と同様であるので、図１を流用して説明する。上記実施の形態１では、１次補正演算手段７２は、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させて求めたダブルパルス分解時間ｔ１を数式１０に適用して作成した数え落とし補正テーブル８１を参照して補正演算を実行し、１次補正計数率nを求めるようにした。また、２次補正演算手段７４も同様に、平均的な誤計数発生近接時間ｔ２を数式１１に適用して作成した誤計数補正テーブル８２を参照して補正演算を実行し、誤計数率ｑを求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求めるようにした。
【００３７】
これに対し、本実施の形態２では、計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を同時に行うようにした。メモリ８は、図４に示す数え落とし及び誤計数補正テーブルを格納しており、演算器７は、１次補正演算手段７２と２次補正演算手段７４を統合した補正演算手段（図示せず）により、数え落とし及び誤計数補正テーブルを参照して補正計数率ｒを求める。なお、ここで求められた補正計数率ｒは、上記実施の形態１における２次補正計数率（ｎ−ｑ）に相当するものである。
【００３８】
本実施の形態２で用いられる数え落とし及び誤計数補正テーブル（図４）の作成方法について説明する。測定対象の放射線のエネルギーが明確で、且つ実際に照射することが可能な場合、予め実験的に当該放射線を照射して計数率ｍに対する補正計数率ｒを求め、数え落とし及び誤計数補正テーブルを作成する。
【００３９】
具体的には、数え落としが無視でき且つ適度の計数率で統計的誤差が少ない計数率を基準とした理想直線に対し、パイルアップによる数え落としにより直線から乖離する範囲について、標準線源と放射線検出器の距離を変えて３点以上の計数率ｍに対する補正計数率ｒを実測する。それらの実測値を折れ線で結び、これを直線に近似することにより、数え落とし及び誤計数補正テーブルを作成することができる。
【００４０】
本実施の形態２によれば、測定による計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を同時に行うようにしたので、上記実施の形態１と同様に、高計数域における計数率の直線性が良好となり、測定レンジ上限まで高精度な測定が可能な放射線測定装置が得られる。
【００４１】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る放射線測定装置の構成を示している。なお、図５中、図１と同一、相当部分には同一符号を付している。本実施の形態３に係る放射線測定装置は、第２の弁別手段として、マルチチャンネル波高分析器（ＭＣＡ）１０を備えたものである。
【００４２】
ＭＣＡ１０は、波高弁別器３の波高弁別レベルを上限とする所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定された複数のウィンドウにおいて、アナログパルス信号を弁別する。例えば、波高弁別器３の波高弁別レベル以下で且つノイズ領域を含まない範囲を３分割して３つのウィンドウを設定した例について以下に説明する。
【００４３】
第２の計数率演算手段７３は、上記実施の形態１と同様に、それぞれのウィンドウでの計数値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から、計数率ｐ１、ｐ２、ｐ３を求める。メモリ８には、それぞれのウィンドウ毎の計数率ｐ１、ｐ２、ｐ３対して、上記の数式１１からパイルアップによる誤計数率ｑ１、ｑ２、ｑ３を求めたｑ１誤計数補正テーブル８３、ｑ２誤計数補正テーブル８４、及びｑ３誤計数補正テーブル８５が格納されている。
【００４４】
２次補正演算手段７４は、計数率ｐ１、ｐ２、ｐ３のそれぞれに対して、各誤計数補正テーブル８３、８４、８５を参照してパイルアップによる誤計数率ｑ１、ｑ２、ｑ３を求め、２次補正計数率（ｎ−ｑ１−ｑ２−ｑ３）を求める。なお、１次補正計数率ｎの求め方については上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、第２の弁別手段としてＭＣＡ１０を備えることにより、高計数域における計数率の直線性がさらに良好となり、より高精度な補正が行える。
【００４６】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る放射線測定装置の構成を示している。なお、図６中、図１と同一、相当部分には同一符号を付している。本実施の形態４に係る放射線測定装置は、第１の弁別手段として波形弁別器１１を備えたものである。
【００４７】
波形弁別器１１は、放射線検出器１により出力されたアナログパルス信号について信号波形とノイズ波形を弁別するとともに、定周期で信号波形とノイズ波形の比率を求め、演算器７に対して出力する。演算器７は、信号波形とノイズ波形の比率が所定の閾値を超えた場合には、１次補正演算手段７２及び２次補正演算手段７４による補正演算を実行しない。
【００４８】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、第１の弁別手段として波形弁別器１１を備え、放射線検出器１により出力されたアナログパルス信号について信号波形とノイズ波形を弁別するようにしたので、ノイズによる誤った補正を防止することができ、さらに高精度な補正が行える。
【００４９】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る放射線測定装置の構成を示している。なお、図７中、図１と同一、相当部分には同一符号を付している。本実施の形態５に係る放射線測定装置は、第１の計数手段としてアップダウンカウンタ１２、周波数合成回路１３、及び積算制御回路１４を備えたものである。
【００５０】
アップダウンカウンタ１２は、定周期で波高弁別器３から出力されたデジタルパルス信号を加算入力１２１に入力するとともに、周波数合成回路１３から出力されたデジタルパルス信号を減算入力１２２に入力し、これらの積算値Ｒを出力する。周波数合成回路１３は、該積算値Ｒに基づいて演算器７のクロックパルスを分周して出力するデジタルパルス信号の周波数を変化させる。積算制御回路１４は、アップダウンカウンタ１２の計数において、加算入力１２１及び減算入力１２２に入力されたデジタルパルス信号が標準偏差σに基づき重み付けされるようにアップダウンカウンタ１２を制御する。
【００５１】
本実施の形態５では、アップダウンカウンタ１２により出力される積算値Ｒに基づいて、下記の数式１２により計数率ｍが求められる。それ以降の補正演算については上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
ｍ＝ｅγＲ＝２γＲ／ｌｎ２ （数式１２）
【００５２】
本実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、アップダウンカウンタ１２を用いることにより、積算値Ｒを高速回路で欠測なくワイドレンジで測定できるので、バースト状に変化する放射線に対しても高精度な測定が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、原子力発電所、核燃料再処理施設等、放射性物質や放射線を取り扱う施設で使用される放射線測定装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 放射線検出器、２ パルス増幅器、３ 波高弁別器、
４ シングルチャンネル波高分析器、５ 第１のカウンタ、６ 第２のカウンタ、
７ 演算器、８ メモリ、９ 表示器、１０ マルチチャンネル波高分析器（ＭＣＡ）、
１１ 波形弁別器、１２ アップダウンカウンタ、１３ 周波数合成回路、
１４ 積算制御回路、７１ 第１の計数率演算手段、７２ １次補正演算手段、
７３ 第２の計数率演算手段、７４ ２次補正演算手段、７５ 放射線量演算手段、
８１ 数え落とし補正テーブル、８２ 誤計数補正テーブル、
８３ ｑ１誤計数補正テーブル、８４ ｑ２誤計数補正テーブル、
８５ ｑ３誤計数補正テーブル、１２１ 加算入力、１２２ 減算入力。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射した放射線を吸収しそのエネルギーに依存した波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出手段と、前記放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号をそれぞれ所定の条件に基づいて弁別し当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する第１及び第２の弁別手段と、前記第１及び第２の弁別手段により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１及び第２の計数手段と、前記第１及び第２の計数手段による計数値をもとに求めた計数率に対して補正演算を実行する演算手段と、前記演算手段における補正演算で用いられる補正テーブルを格納する記憶手段を備え、
前記記憶手段は、前記第１の計数手段による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正を行うための数え落とし補正テーブルと、前記第２の計数手段による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対してアナログパルス信号のパイルアップによる誤計数を減算する補正を行うための誤計数補正テーブルを有し、
前記演算手段は、前記第１の計数手段による計数値Ｍを所定の周期で入力して計数率ｍを求める第１の計数率演算手段と、前記第２の計数手段による計数値Ｐを所定の周期で入力して計数率ｐを求める第２の計数率演算手段と、計数率ｍに対して前記数え落とし補正テーブルを参照してパイルアップによる数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求める１次補正演算手段と、計数率ｐに対して前記誤計数補正テーブルを参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、さらに１次補正計数率ｎから誤計数率ｑを減算した２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める２次補正演算手段を有することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記数え落とし補正テーブルは、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させてパイルアップの分解時間ｔ１を求め、下式ｍ＝ｎ・ｅｘｐ（−ｎ・ｔ１）により計数率ｍに対する一次補正計数率ｎを求めることにより作成されることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記誤計数補正テーブルは、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させてパイルアップによる誤計数が発生する近接時間ｔ２を求め、下式ｑ＝ｐ｛１−ｅｘｐ（−ｐ・ｔ２）｝により計数率ｐに対する誤計数率ｑを求めることにより作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１に記載の放射線測定装置であって、前記第１の弁別手段として、波高弁別器、シングルチャンネル波高分析器のいずれかを備えたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第１の弁別手段として波形弁別器を備え、前記波形弁別器は、前記放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号について信号波形とノイズ波形を弁別するとともに、定周期で信号波形とノイズ波形の比率を求め、当該比率が所定の閾値を超えた場合には、前記演算手段は、前記１次補正演算手段及び前記２次補正演算手段による補正演算を実行しないことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第２の弁別手段としてシングルチャンネル波高分析器を備え、前記シングルチャンネル波高分析器は、所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定されたウィンドウにおいてアナログパルス信号を弁別することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第２の弁別手段としてマルチチャンネル波高分析器を備え、前記マルチチャンネル波高分析器は、所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定された複数のウィンドウにおいてアナログパルス信号を弁別し、前記第２の計数率演算手段は、それぞれのウィンドウでの計数値Ｐ１、Ｐ２・・から計数率ｐ１、ｐ２・・を求め、また、前記記憶手段は、計数率ｐ１、ｐ２・・それぞれに対する誤計数補正テーブルを有し、前記２次補正演算手段は、計数率ｐ１、ｐ２・・それぞれに対して前記各誤計数補正テーブルを参照してパイルアップによる誤計数率ｑ１、ｑ２・・を求め、さらに２次補正計数率（ｎ−ｑ１−ｑ２・・）を求めることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項８】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記記憶手段は、計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を同時に行うための数え落とし及び誤計数補正テーブルを有し、また、前記演算手段は、前記１次補正演算手段と前記２次補正演算手段を統合した補正演算手段により、前記数え落とし及び誤計数補正テーブルを参照して２次補正計数率を求めることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第１の計数手段としてアップダウンカウンタ、周波数合成回路及び積算制御回路を備え、前記アップダウンカウンタは、前記第１の弁別手段から出力されたデジタルパルス信号を加算入力に入力するとともに、前記周波数合成回路から出力されたデジタルパルス信号を減算入力に入力してこれらの積算値を出力し、前記周波数合成回路は、該積算値に基づいて出力するデジタルパルス信号の周波数を変化させ、前記積算制御回路は、前記アップダウンカウンタの計数において、前記加算入力及び前記減算入力に入力されたデジタルパルス信号が標準偏差σに基づき重み付けされるように、前記アップダウンカウンタを制御することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記放射線検出手段として、ＮａＩシンチレーション検出器、ＣｓＩシンチレーション検出器、ＹＡＰシンチレーション検出器、半導体検出器、及びプラスチックシンチレーション検出器のいずれかを備えたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１】
外部から入射した放射線を吸収しそのエネルギーに依存した波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出手段と、前記放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号をそれぞれ所定の条件に基づいて弁別し当該条件を満たす場合にデジタルパルス信号を出力する第１及び第２の弁別手段と、前記第１及び第２の弁別手段により出力されたデジタルパルス信号をそれぞれ計数する第１及び第２の計数手段と、前記第１及び第２の計数手段による計数値をもとに求めた計数率に対して補正演算を実行する演算手段と、前記演算手段における補正演算で用いられる補正テーブルを格納する記憶手段を備え、
前記記憶手段は、前記第１の計数手段による計数値Ｍから得られる計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正を行うための数え落とし補正テーブルと、前記第２の計数手段による計数値Ｐから得られる計数率ｐに対してアナログパルス信号のパイルアップによる誤計数を減算する補正を行うための誤計数補正テーブルを有し、
前記演算手段は、前記第１の計数手段による計数値Ｍを所定の周期で入力して計数率ｍを求める第１の計数率演算手段と、前記第２の計数手段による計数値Ｐを所定の周期で入力して計数率ｐを求める第２の計数率演算手段と、計数率ｍに対して前記数え落とし補正テーブルを参照してパイルアップによる数え落とし補正を行い１次補正計数率ｎを求める１次補正演算手段と、計数率ｐに対して前記誤計数補正テーブルを参照してパイルアップによる誤計数率ｑを求め、さらに１次補正計数率ｎから誤計数率ｑを減算した２次補正計数率（ｎ−ｑ）を求める２次補正演算手段を有することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記数え落とし補正テーブルは、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させてパイルアップの分解時間ｔ１を求め、下式ｍ＝ｎ・ｅｘｐ（−ｎ・ｔ１）により計数率ｍに対する一次補正計数率ｎを求めることにより作成されることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記誤計数補正テーブルは、実験的に発生させた擬似信号パルスでダブルパルスを近接させてパイルアップによる誤計数が発生する近接時間ｔ２を求め、下式ｑ＝ｐ｛１−ｅｘｐ（−ｐ・ｔ２）｝により計数率ｐに対する誤計数率ｑを求めることにより作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１に記載の放射線測定装置であって、前記第１の弁別手段として、波高弁別器、シングルチャンネル波高分析器のいずれかを備えたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第１の弁別手段として波形弁別器を備え、前記波形弁別器は、前記放射線検出手段により出力されたアナログパルス信号について信号波形とノイズ波形を弁別するとともに、定周期で信号波形とノイズ波形の比率を求め、当該比率が所定の閾値を超えた場合には、前記演算手段は、前記１次補正演算手段及び前記２次補正演算手段による補正演算を実行しないことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第２の弁別手段としてシングルチャンネル波高分析器を備え、前記シングルチャンネル波高分析器は、所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定されたウィンドウにおいてアナログパルス信号を弁別することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第２の弁別手段としてマルチチャンネル波高分析器を備え、前記マルチチャンネル波高分析器は、所定の波高値以下で且つノイズ領域を含まない範囲に設定された複数のウィンドウにおいてアナログパルス信号を弁別し、前記第２の計数率演算手段は、それぞれのウィンドウでの計数値Ｐ１、Ｐ２・・から計数率ｐ１、ｐ２・・を求め、また、前記記憶手段は、計数率ｐ１、ｐ２・・それぞれに対する誤計数補正テーブルを有し、前記２次補正演算手段は、計数率ｐ１、ｐ２・・それぞれに対して前記各誤計数補正テーブルを参照してパイルアップによる誤計数率ｑ１、ｑ２・・を求め、さらに２次補正計数率（ｎ−ｑ１−ｑ２・・）を求めることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項８】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記記憶手段は、計数率ｍに対してアナログパルス信号のパイルアップによる数え落とし補正と誤計数を減算する補正を同時に行うための数え落とし及び誤計数補正テーブルを有し、また、前記演算手段は、前記１次補正演算手段と前記２次補正演算手段を統合した補正演算手段により、前記数え落とし及び誤計数補正テーブルを参照して２次補正計数率を求めることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記第１の計数手段としてアップダウンカウンタ、周波数合成回路及び積算制御回路を備え、前記アップダウンカウンタは、前記第１の弁別手段から出力されたデジタルパルス信号を加算入力に入力するとともに、前記周波数合成回路から出力されたデジタルパルス信号を減算入力に入力してこれらの積算値を出力し、前記周波数合成回路は、該積算値に基づいて出力するデジタルパルス信号の周波数を変化させ、前記積算制御回路は、前記アップダウンカウンタの計数において、前記加算入力及び前記減算入力に入力されたデジタルパルス信号が標準偏差σに基づき重み付けされるように、前記アップダウンカウンタを制御することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記放射線検出手段として、ＮａＩシンチレーション検出器、ＣｓＩシンチレーション検出器、ＹＡＰシンチレーション検出器、半導体検出器、及びプラスチックシンチレーション検出器のいずれかを備えたことを特徴とする放射線測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３５６３（Ｐ２０１２−１３５６３Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０９５２（Ｐ２０１０−１５０９５２）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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