電離放射線測定設備におけるベースライン降下の影響を最小化するための方法及び装置
乗物及びコンテナの監視システムにおけるバックグラウンド電離放射線降下の影響を低減するための方法及び装置であり、このバックグラウンド電離放射線降下は、上記乗物若しくはコンテナ又はそれらの変更物の部品からの遮蔽の影響による。本方法は、２つのスペクトルの関心領域内のバックグラウンド放射線の測定値を利用して正規化定数を計算し、それから１３７Ｃｓ及び７６Ｇａ等の関係ある電離放射線ソースの存在に対して乗物又はコンテナをテストするときに、上記正規化定数を利用して、同じ関心領域内の測定値を正規化する。上記２つの測定値を減算して正味の差を計算することは、一方のスペクトルの関心領域内の放射線計数の実質的に有効な尺度を提供するものである。上記関心領域は、隣接するか又は重なっていることが好ましく、上記関心領域のスペクトル幅は、上記２つの関心領域内のバックグラウンド遮蔽の影響による放射線計数の減衰が実質的に等しくなるように選択することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府の権利
米国政府は本発明の権利を有しており、本発明は、国土安全保障省とヌクセーフ・インコーポレーテッドとの間の契約番号ＨＳＨＱＰＡ−０５−Ｃ−００２９に準拠している。
【０００２】
本発明は、放射線検出設備の領域に関する。より詳細には、本発明は、放射性物質の秘密運搬に対し、人の出入り口及び輸送機関の荷役口を監視するために使用する放射線検出設備に関する。
【背景技術】
【０００３】
入り口監視装置や他の大面積検出器等の大きなガンマ放射線機器は、トラックのトレーラー、自動車のトランク、船積みコンテナ、小包、手荷物、所持品、及び類似の品目（以後、まとめて「コンテナ」として言及する）を調べて、何らかの放射性物質がその中にあるかどうかを判定している。また、これらの検出器は、宇宙、空中、及び地球のソースに由来する自然バックグラウンド放射線に反応する。理想的な状況下において、調べるコンテナ内の何らかの放射性物質によって発生する放射能の尺度は、（１）そのコンテナが監視システムの調査空間を占有しているときに上記検出器が見る放射線計数率と、（２）この監視システムが「空」であるときに観測する放射線計数率との間の差から求めることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
不幸なことに、上記コンテナ若しくはそれを輸送する調べられる乗物、又はその両方が巨大であり、バックグラウンド放射線を見ることから上記検出器を遮蔽してしまうとき、一般的に面倒な影響が生じている。そのような状況において、観測される信号は、上記コンテナ又は乗物内の何らかの放射性物質から検出される放射線と、バックグラウンド放射線からの低減された寄与との合計である。大きな乗物は、実質的に〜３０％程度の量だけ、検出されるバックグラウンド放射線を低減することが示されている。上記コンテナ又は乗物から発される放射能の判定は、上記の「占有」と「空」との状態間の差によって求められるので、この巨大な「サンプル」が当該「サンプル」内の放射能から検出される放出のレベルを補正することにより、検出されるバックグラウンド放射線の減少が生じ、不正確な読み取りを引き起こすために、コンテナ又は乗物内にある放射性ソースから発される放射能は、信頼性ある検出をすることができない。この事態は「ベースライン降下」と呼ばれ、入り口監視装置等の大きな放射線測定システムにおいて重大な脆弱性を引き起こすことが示されている。
【０００５】
入り口監視装置におけるベースライン降下の上記影響を克服する試みにおいて、幾つかシステムは、様々なスペクトルの「関心領域」における放射線の測定値を使用している。そのような測定値における差は、あるエネルギー閾値より下のガンマ線の総数と、そのエネルギー閾値（最大で上記検出器の最大検出可能エネルギー限界）より上で検出されるガンマ線の総数とを比較するように計算されている。数式１は、ガンマ・スペクトルに対し、このことを示している。
【０００６】
【数１】
【０００７】
数式１において、Ｃｉはスペクトル・チャンネルにおける計数、ｎは上記エネルギー閾値と調和するよう選択したチャンネルの数、そして「ｋ」は２つの上記関心領域間のバックグラウンド読み取りにおいて予期される差を考慮するように試みる正規化定数である。この技法の適用の例は、３８−１，３９４ｋｅＶのスペクトル領域（人工エミッタの領域）の全てのチャンネルの内容の合計と、１３９４−３，０２６ｋｅＶのスペクトル領域（自然に生じるガンマ・エミッタからの計数を主に含む領域）の合計とを使用した計算である。これらのスペクトル領域は、関心領域として選択することができる。数式１のＲＯＩ差は、それから人工のガンマ放射線計数の測定を提供することができるようである。不幸なことに、検出可能な高エネルギーのガンマ線等の様々な因子（例えば、１６Ｎが放出する６．１３ＭｅＶのガンマ放射線）は、光電ピークより下の広い範囲のエネルギーに影響を与えている。それらのエネルギーは、数式１で使用している上記正規化定数の上記計算に悪影響を与える形で、スペクトルの形状を変化させている。
【０００８】
ベースライン降下の上記影響を最小化するために、様々な他の技法が提案されてきたが、それらは一般的に、受け入れ難い制約を有している。従って、必要とされているのは、遮蔽の影響が放射性物質の存在を覆い隠している可能性のある場合に、入り口及び類似の放射線監視システムにおいて、ベースライン降下の上記影響を低減するための改良された方法である。
【発明を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、環境中の関係ある電離放射線ソースを検出するための方法を提供し、この環境は、上記の検出を妨害するように置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含んでいる。本方法は、各々がスペクトル幅を有する、第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択するステップを含んでいる。この第１電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むよう選択し、この第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの実質的な放出を有さないエネルギー範囲を有するように選択している。更なるステップは、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを取得することを含んでいる。この第１バックグラウンド電離放射線測定値及びこの第２バックグラウンド電離放射線測定値の各々は、上記関係ある電離放射線ソースが実質的にないときに取られるものである。本方法は、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して、較正定数を求めるステップと共に続く。
【００１０】
本方法は更に、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを取得するステップを含んでいる。この第１合計電離放射線測定値及びこの第２合計電離放射線測定値の各々は、可能性ある関係ある放射性ソースが存在し、上記可能性ある関係ある電離放射線ソースの上記検出を妨害するように置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質が存在するときに取られる。
【００１１】
本方法は、上記較正定数を適用して上記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるステップと共に続く。本方法は、この正規化された第２合計電離放射線測定値を上記第１合計電離放射線測定値から減算して、上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるステップと共に完結する。
【００１２】
また提供するものは、バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放射線を検出するための放射線分析システムである。本装置は、空間放射線に曝される放射線検出器を有している。この放射線検出器は、少なくとも第１と第２の電離放射線関心領域を検出するように構成されている。この第１電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含み、この第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの放出を実質的に除外している。トリガリング・システムを提供する。このトリガリング・システムは、上記関係ある電離放射線ソースからの放射線のない上記バックグラウンド放射線環境を含む空間放射線に上記の検出器が曝されたときに、第１データ取得トリガを発生させるよう構成され、上記バックグラウンド放射線環境及び遮蔽される可能性のある関係ある電離放射線ソースを含む空間放射線に上記の検出器が曝されたときに、第２のデータ取得トリガを発生させるよう構成されている。
【００１３】
また備えられるものは、上記放射線検出器及び上記トリガリング・システムと操作可能に通信するデータ取得システムである。このデータ取得システムは、上記トリガリング・システムが上記第１データ取得トリガを発生させた後に、バックグラウンド放射線測定値を上記放射線検出器から取得するよう構成されている。このバックグラウンド放射線測定値のセットは、上記第１電離放射線関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを含んでいる。上記データ取得システムは、上記トリガリング・システムが上記第２のデータ取得トリガを発生させた後に、テスト放射線の測定値を上記放射線検出器から取得するよう更に構成されている。このテスト放射線の測定値は、上記第１電離放射線関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを含んでいる。
【００１４】
本放射線分析システムはまた、上記データ取得システムと操作可能に通信するコンピュータを備えている。このコンピュータは、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して較正定数を求めるよう構成されている。このコンピュータは更に、この較正定数を適用して上記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるよう構成されている。このコンピュータはまた、この正規化された第２合計電離放射線測定値を上記第１合計電離放射線測定値から減算し、上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるよう構成されている。
【００１５】
図と共に詳細な説明を参照することにより、様々な利点は明らかである。要素は、詳細をより明確に示すようにスケールしておらず、類似の参照番号は、幾つかの図を通して類似の要素を指し示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】関心領域の例と共に、オリジナルのバックグラウンド・ガンマ放射線スペクトルと、降下したガンマ放射線スペクトルとのプロットを描写している。
【図２】図１で描写した関心領域の特徴を確認している。
【図３】図１のスペクトルのプロットに重なる関心領域の例を描写している。
【図４】仮想の入り口放射線監視システムにおける２つの検出器からの、時間にわたるグロス計数率を描写している。
【図５】上記仮想の入り口放射線監視システムにおける上記２つの検出器の各々に対する、スペクトルの関心領域内の計数の差を描写しており、当該仮想の入り口放射線監視システムは、図４のデータを報告している。
【図６】方法の実施形態のフローチャートを示している。
【図７】バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放出を検出するための装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここに記載することは、ある環境において、関係ある電離放射線ソースを検出するための方法の様々な実施形態であり、上記ある環境は、上記の検出を妨害するよう置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含んでいる。ここに使用するように、関係ある電離放射線ソースという用語は、放射線分析システムにおいて、発見する目標となる物質に言及するものである。関係ある電離放射線ソースの例は、「汚い爆弾」を作成するために使用することのできる１３７Ｃｓ及び７６Ｇａである。バックグラウンド電離放射線遮蔽物質は、自然に生じる（バックグラウンド）放射線を吸収し、反射し、さもなくば放射線検出器によるその受信を混乱させる物質に言及するものである。バックグラウンド放射線遮蔽物質の例は、（１）関係ある電離放射線ソースの輸送に使用する乗物の部品（エンジン・ブロック又は貨物室等）、及び（２）乗物に取り付け、関係ある電離放射線ソースの存在を故意に覆い隠すことのできる大きな金属プレートである。乗物の監視入り口等の放射線検査ステーションの動作において、バックグラウンド放射線遮蔽物質が存在し、関係ある電離放射線ソースの検出を妨害しているかどうかは、しばしば容易には明らかでない。そこで、好適実施形態において、関係ある電離放射線ソースを検出するための方法は、そのような遮蔽物質が存在する場合と、任意の有意な広がりに対して遮蔽物質が存在しない場合との両方の状況に対処できるよう設計している。従って、所望の装置及び方法は、可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含む環境に適合することが可能であるべきであり、この可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質は、放射線検出器による関係ある電離放射線ソースの検出を妨害するように置くことができるものである。
【００１８】
放射性核種は、それらの最高光電ピークで始まり「ゼロ」まで続く、検出される計数の連続スペクトルを発生させる。自然のソースは普通、人工放射性核種が作り出すものよりも高いエネルギーでの放出を発生させる。人工放射性核種による寄与が変化すると、「低」エネルギースペクトル領域内の計数の「高」エネルギー領域内の計数に対する比は、同様に変化する。この比に基づく差は、グロス計数率よりも良好な、人工放射性核種を指し示すものである。人工ソースが存在するとき、「低」スペクトル領域と（重み付けした）上記の「残りの、高い領域」との間の差は増大するであろう。このことは、警報のトリガとして使用可能である。
【００１９】
図１は、入り口監視装置等の大きな検出システムにより測定されるであろうような、モデルのバックグラウンド・ガンマ放射線スペクトルを図解している。プロット１０は、Ｘ軸１４に関するガンマ放射線エネルギーの関数として、Ｙ軸１２に関する放射線計数を描写している。２つのスペクトル―「オリジナル」バックグラウンド・スペクトル１６と、上記の入り口における巨大な物体により生じ得る「降下した」スペクトル１８とを示している。プロット１０は、ガンマ放射線のバックグラウンド降下を描写しているが、類似の現象は、バックグラウンド放射線として存在する任意の電離放射線で生じている。バックグラウンド・ガンマ放射線低下は、任意の電離放射線のバックグラウンド降下の例として、ここに使用している。
【００２０】
警報レベルを設定するための標準的な技法に基づき、遮蔽によってガンマ放射線が減衰する放射性ソースを検出するために、（ソース＋遮蔽されたバックグラウンド）マイナス（オリジナルのバックグラウンド）におけるガンマソースからの寄与は、上記の警報をトリガするために所定レベルを超えなければならない。バックグラウンド・スペクトルは遮蔽により降下しているので、上記関係ある電離放射線ソースからの上記のガンマ放射線の寄与は、上記の警報レベルとベースライン降下による計数の損失との両方を超えなければならない。このことは、所望のものよりもはるかに高い効果的警報条件を導いている。例えば、非常に効果的な遮蔽は、上記「ソース＋遮蔽されたバックグラウンド」からの総計数を、上記「オリジナルのバックグラウンド」よりも低く低減することが可能であり、それによって放射性ソースをこれらの標準的手段が検出不可能な状態にしている。
【００２１】
ここに開示する様々な実施形態に従い、図１に描写したスペクトルの幾つかの特性は、ある定めた特徴（「関心領域」［ＲＯＩ］）と組み合わせて、より効果的な警報を提供することができる。図１において、６つのＲＯＩを定めている：ＲＯＩ（１）２０、ＲＯＩ（２）２２、ＲＯＩ（３）２４、ＲＯＩ（４）２６、ＲＯＩ（５）２８、及びＲＯＩ（６）３０である。ＲＯＩの各々は、２つのＲＯＩ境界によって定められる電離放射線スペクトル「帯域」を表している。例えば、ＲＯＩ（１）２０は、Ｙ軸１２（ＲＯＩ境界として作用している）とＲＯＩ境界３２とによって定めている。ＲＯＩ（２）２２は、ＲＯＩ境界３２とＲＯＩ境界３４とによって定めている。あるＲＯＩの２つのＲＯＩ境界の間の間隔（ｋｅＶで測定される）を、そのＲＯＩの「スペクトル幅」と称することにする。あるＲＯＩのスペクトル幅は、特定のエネルギー範囲をカバーしている。例えばＲＯＩ（４）２６は、約６００ｋｅＶから約１２００ＫｅＶまでのエネルギー範囲をカバーしており、従って１２００−６００＝６００ｋｅＶのスペクトル幅を有している。ＲＯＩ（５）２８は、約１２００ｋｅＶから約２４００ｋｅＶまでのエネルギー範囲をカバーしており、従って２４００−１２００＝１２００ｋｅＶのスペクトル幅を有している。
【００２２】
再び図１を参照すると、２つのスペクトル、即ちバックグラウンド・スペクトル１６と降下したスペクトル１８との間の差は、エネルギーが増大するにつれ減少していることに注意されたい。即ち、バックグラウンド・スペクトル１６と降下したスペクトル１８とのプロットは、エネルギー・レベルが増大するにつれ、次第に互いに接近してゆく。このことは、遮蔽が、より低いエネルギーのガンマ放射線をより高いエネルギーのガンマ放射線よりも効果的に減衰させるために生じるものである。また、図１に示している６つのＲＯＩ（即ち、ＲＯＩ（１）２０、ＲＯＩ（２）２２、ＲＯＩ（３）２４、ＲＯＩ（４）２６、ＲＯＩ（５）２８、及びＲＯＩ（６）３０）に対し、任意の単一のＲＯＩ内の計数の合計は、上記の遮蔽の影響によってスペクトルが降下する結果として、バックグラウンド・スペクトル１６から降下したスペクトル１８に減少していることに注意されたい。
【００２３】
図２は、放射線検出設備において、降下したバックグラウンド・スペクトルの影響を補償するために使用できる更なる有用な特徴を図解している。ＲＯＩ（１）２０内の降下したスペクトル１８における降下した計数５０は、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるバックグラウンド計数５２よりも小さいが、降下したスペクトル１８のＲＯＩ（２）２２内の降下した計数５４はまた、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるバックグラウンド計数５６と比較して下方に追跡する傾向があることに注意されたい。そのためＲＯＩ（２）２２は、ＲＯＩ（１）２０に対する効果的なバックグラウンドとして使用できる。同じように、ＲＯＩ（３）２４内の降下した計数５８は、降下したスペクトル１８において、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるオリジナルのバックグラウンド計数６０よりも小さく、ＲＯＩ（４）２６内の降下したスペクトル１８における降下した計数６２は、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるオリジナルのバックグラウンド計数６４よりも小さく、またＲＯＩ（５）２８内の降下したスペクトル１８における降下した計数６６は、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるオリジナルのバックグラウンド計数６８よりも小さい。また、高エネルギーＲＯＩ（６）３０において、降下したスペクトル１８の計数はバックグラウンド・スペクトル１６の計数よりも少ないが、その差を認めるのは困難な可能性がある。
【００２４】
ＲＯＩ（１）２０及びＲＯＩ（２）２２内のオリジナルのバックグラウンド計数５２及び５６のそれぞれは、数式２に従い、ソースが存在しないときに、それらの差の率がゼロとなるようにスケールすることができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
ΣＲＯＩ（１）の項は、バックグラウンド・スペクトル１６のＲＯＩ（１）２０内のオリジナルのバックグラウンド計数５２の総和に言及するものである。ΣＲＯＩ（２）の項は、バックグラウンド・スペクトル１６のＲＯＩ（２）２２内のバックグラウンド計数５６の総和に言及するものである。ｔの項は、時間間隔である。数式３が示すように、定数ｃ１は、ガンマ・ソースが存在せず、入り口内に巨大な物体若しくは乗物が存在しないときに、バックグラウンド・データから求めることができる。
【００２７】
【数３】
【００２８】
下付き文字「ｂｋｇｄ」は、定数ｃ１がオリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６を使用して計算されることを強調するために使用していることに注意されたい。また、計数する時間間隔を数式３から省いていることに注意されたい。
【００２９】
一般的に、数式４は任意の２つのＲＯＩ（例えば、ＲＯＩ（ｉ）とＲＯＩ（ｉ＋１））に対して適用している。
【００３０】
【数４】
【００３１】
ここで、ｃｉは数式５で定めている。
【００３２】
【数５】
【００３３】
上記ＲＯＩのための最も好適な範囲は、「低」ガンマ線エネルギー（例えば、０−１００ｋｅＶ）においての遮蔽物質によるガンマ放射線の減衰が、「高」ガンマ線エネルギー（例えば、１０００−３０００ｋｅＶ）においてよりも大きいことに注意することによって求めることができる。隣接したＲＯＩの計数率に関する遮蔽の影響を等しくさせ、それによって各々のＲＯＩ内の上記計数率を同じ量だけ低減させることが望ましい。そのような状況において、２つのＲＯＩにおける放射線計数の間の差は、調べる「サンプル」（例えば、関係ある電離放射線ソースを運ぶ可能性のある乗物又は他のコンテナ）内に（もしあれば）存在する放射能にのみ反映し、なぜなら上記ＲＯＩ内の計数率に対する寄与は、ベースライン降下のため、等しい割合だけ減少するからである。隣接したＲＯＩの計数率に関する上記の遮蔽の影響は、異なるスペクトル幅を有するＲＯＩエネルギー範囲を思慮深く定めることにより、等しくすることができる。例えば、再び図２を参照すると、ＲＯＩ（２）２２のスペクトル幅７２は、ＲＯＩ（１）２０のスペクトル幅７２よりも広くなっている。特に、スペクトル幅７２及び７０は、降下した計数５０を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数５２が、降下した計数５４を差し引いたバックグラウンド計数５６に等しくなるように選んでいる。同じように、ＲＯＩ（３）のスペクトル幅７４は、降下した計数５４を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数５５が、降下した計数５８を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数６０に等しくなるように選択できる。また、スペクトル幅７６及び７８は、降下した計数６２を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数６４が、降下した計数６６を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数６８に等しくなるように思慮深く選ぶことができる。
【００３４】
要約すると、ＲＯＩの構成を最適化するために、ＲＯＩのスペクトル幅は、エネルギーが増大すると共に増大すべきである。このことは、ガンマ・エネルギーが増大するにつれ上記の減衰の影響は減少し、関心事である放射性ソースの大半のガンマ放出はより低いエネルギーにおいてであり、また（典型的な）スペクトル・チャンネルあたりの計数の数はエネルギーが増大すると共に減少するからである。また、幾つかの実施形態において、ＲＯＩは隣接するか又は重なるかのどちらかであることが望ましい。このことは、上記ＲＯＩを、２つの構成のうちの１つにおいて定めることを意味している：（１）より低いエネルギーのＲＯＩの上方のエネルギー限界は、より高いエネルギーのＲＯＩの下方のエネルギー限界と実質的に同じエネルギー・レベルであるか、又は（２）より低いエネルギーのＲＯＩの上方のエネルギー限界は、より上方のエネルギーのＲＯＩの下方のエネルギー限界よりわずかに高い。ＲＯＩ構成（１）は図２において図解しており、ＲＯＩ境界３２はＲＯＩ（１）２０の上方の境界であり、またＲＯＩ（２）２２の下方の境界である。同じように、ＲＯＩ境界３４はＲＯＩ（２）２２の上方の境界であり、またＲＯＩ（３）２４の下方の境界である。また、ＲＯＩ境界８０はＲＯＩ（４）２６の上方の境界であり、またＲＯＩ（５）２８の下方の境界である。隣接するか又は重なるかのどちらかであるＲＯＩは、境界を接するＲＯＩであるといえる。境界を接するＲＯＩを有する主な利点は、関係ある放射性ソースに関連するＲＯＩの近辺におけるエネルギーが完全に考慮されることである。
【００３５】
図３は、ＲＯＩに対して先に記載した「構成（２）」を図解しており、より低いエネルギーのＲＯＩの上方のエネルギー限界は、より上方のエネルギーのＲＯＩの下方のエネルギー限界よりもわずかに高いエネルギー・レベルである。図３において、２つの新たなＲＯＩ、ＲＯＩ（７）８６及びＲＯＩ（８）８８を定めている。ＲＯＩ（７）８６の上方のエネルギー限界はＲＯＩ境界９０であり、ＲＯＩ（８）８８の下方のエネルギー限界はＲＯＩ境界９２である。ＲＯＩ境界９０は、ＲＯＩ境界９２よりわずかに高いエネルギー・レベル限界である。ＲＯＩ（７）８６及びＲＯＩ（８）８８は重なっているものの、これら２つの放射線エネルギー関心領域は、異なる電離放射線スペクトル帯域を実質的に含んでいる。重なるＲＯＩは、もしこの重なりが小さい方のスペクトル帯域のスペクトル幅（ｋｅＶで）の約５０％よりも小さい場合、実質的に異なる電離放射線スペクトル帯を含むものと考えられる。特定のシステムにおいて、全て若しくは幾つかのＲＯＩは重なることができるか、又はＲＯＩは重ならないことができる。全ての領域に重なる１つのＲＯＩを確立することができ、そのようなＲＯＩ内の放射線の測定値（計数）は、合計計数率を確立するために使用できる。２つ以上のＲＯＩが確立している場合の幾つかの実施形態において、例えばＲＯＩ（１）とＲＯＩ（２）、次にＲＯＩ（２）とＲＯＩ（３）というように、対をなすＲＯＩを使用して、計算は隣接領域を通して進むことができる。
【００３６】
表１は、放射線監視入り口のための、ここに記載した様々な実施形態の特徴を示していおり、この放射背監視入り口は、関係ある可能性ある放射性ソースに対するコンテナ（例えば、乗物）の検査をするよう構成されたものである。
【００３７】
【表１】
【００３８】
特定の実施形態においては、放射線スペクトルにおいて２つの関心領域、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）を定めている。ＲＯＩ（１）は、光電ピーク、コンプトン相互作用、又は関係ある電離放射線ソース「Ｓ」から検出される他の放出を含むように選んでいる。ＲＯＩ（２）は、上記関係ある電離放射線ソースからの放射線放出の上側に収まるエネルギー範囲を有するよう選んでいる。その結果として、ソースＳが放出する放射線は、ＲＯＩ（１）内の計数率を増大させるが、ＲＯＩ（２）内の計数率に影響を与えない。
【００３９】
バックグラウンド放射線（のみ）の２つの測定値（Ｂ１及びＢ２）は、可能性ある放射性ソースの存在、又はこれら測定値に影響を及ぼす何らかの遮蔽の影響なく、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）にわたって取られる。較正定数「ｃ」は、Ｂ１−ｃＢ２＝０となるよう計算する。この条件において、定数ｃによってＢ２はＢ１に対し「正規化された」といえる。これらの条件は、表１の行（Ｉ）に示している。
【００４０】
次に、乗物が上記入り口にあるときに、再び２つの測定値が取られ、一方はＲＯＩ（１）にわたるものであり、もう一方はＲＯＩ（２）にわたるものである。これら測定値は、「総電離放射線」を表し、それらがバックグラウンド電離放射線と関係ある電離放射線ソース「Ｓ」からの何らかの放射線との両方を含むことを意味している。ベースライン降下が起きていない理想的なケース（表１の行ＩＩに示している）に対しては、上記乗物によるバックグラウンドの減衰は存在しない。ＲＯＩ（１）内の測定値は、上記可能性ある放射性ソースからの、ソースＳによってＲＯＩ(１)に寄与する何らかの計数（Ｓ１）＋ＲＯＩ（１）内のバックグラウンド放射線のための寄与Ｂ１を含んでおり、（Ｓ１＋Ｂ１）のＲＯＩ（１）への総寄与を与えている。同じように、測定値はＲＯＩ（２）にわたって取られ、定数ｃによって正規化され、その測定値はｃ・（Ｓ２＋Ｂ２）となる。ＲＯＩ（１）内の計数率と、ＲＯＩ（２）内のそれとの間の差は、数式６として定めている。
【００４１】
【数６】
【００４２】
先に定めた定数ｃは、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）内のバックグラウンド計数率に関係し、（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）＝０となる。更にまた、ＲＯＩ（２）は、可能性あるソースＳからの放出はＲＯＩ（１）に（Ｓ１として）寄与するが、ＲＯＩ（２）への寄与をなさない（即ち、Ｓ２＝０）ように選択した。数式６におけるこれらの値の代入は、数式７をもたらす。
【００４３】
【数７】
【００４４】
従って、ベースライン降下が起きていない場合のケースにおいて、ＲＯＩ（２）内の正規化された放射線計数をＲＯＩ（１）内の放射線計数から減算することは、放射線計数Ｓ１をもたらしており、この放射線計数Ｓ１は、関係ある可能性ある放射性ソース「Ｓ」に起因するＲＯＩ（１）内の放射線計数に等しい。機器類の不正確さ及び通常の環境変動性は、ソースＳが存在しないときでさえも、小さいがゼロではない放射線計数Ｓ１を引き起こす可能性がある。ＲＯＩ（１）内の計数率とＲＯＩ（２）内のそれとの間の正味の差の大きさが、ソース「Ｓ」の存在を指し示すかどうかを求めるために、統計的解析及び閾値制限等の様々な技法を使用することができる。
【００４５】
上記のバックグラウンド放射線を減衰する乗物内にある関係ある電離放射線ソース「Ｓ」からの放射線の測定値は、表１の行（ＩＩＩ）に要約している。これらの測定値は「総電離放射線」を表しており、ＲＯＩ（１）へのＳ１＋Ｂ１−Ａ１の総合的な寄与に対し、上記の可能性ある放射性ソースからのＲＯＩ（１）内の何らかの放射線（Ｓ１）＋ＲＯＩ（１）内のバックグラウンド放射線（Ｂ１）−ＲＯＩ（１）内のバックグラウンド放射線の何らかの減衰（Ａ１）をそれらが含むことを意味しており、この何らかの減衰（Ａ１）は、上記乗物からの遮蔽に起因している。同じように、測定値はＲＯＩ（２）にわたって取られ、その測定値はＳ２＋Ｂ２−Ａ２である。これら２つの測定値は、定数ｃを使用して正規化され減算され、そして多少の代数的操作を伴うと、その結果は数式８となる。
【００４６】
【数８】
【００４７】
（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）の項は、較正定数ｃ（その項を強制的にゼロにする）の先の計算のために、ゼロと評価される。Ａ１及びＡ２はそれぞれ、放射線減衰の性質のために、Ｂ１及びＢ２の割合である。例えば、上記乗物による遮蔽が上記バックグラウンドを１０％だけ低減させた場合、Ａ１＝０．１・Ｂ１であり、Ａ２＝０．１・Ｂ２である。この例において、（Ａ１−ｃ・Ａ２）の項は０．１・（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）に等しい。（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）の項はゼロなので、上記減衰の大きさは無関係である。
【００４８】
ゼロと評価されたこれらの項の上記のバックグラウンド差及び上記の減衰差の両方と共に、このことは、（Ｓ１−ｃ・Ｓ２）≒Ｓ１のままにし、なぜなら、この場合も同様に、上記可能性あるソースＳからの放出はＲＯＩ（１）に対して（Ｓ１として）寄与するが、Ｓ２≒０なので）ＲＯＩ（２）に対して寄与をなさないように、ＲＯＩ（２）を選択したからである。従って、ベースライン降下が起きている場合のケースにおいて、ＲＯＩ（２）内の正規化された放射線計数をＲＯＩ（１）内の放射線計数から減算することは、関係ある可能性ある放射性ソース「Ｓ」に起因する放射線計数≒Ｓ１をもたらす。即ち、上記の計算された差は、ＲＯＩ（１）内の放射線計数に対する値をもたらし、この値はバックグラウンド減衰のないときに測定したものと実質的に同一である。
【００４９】
エネルギーが増大するにつれ放射線減衰は減少するので、等しい減衰は近似であることに注意されたい。特定の実施形態において、ＲＯＩ範囲は、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）内の上記減衰が近似的に等しくなるように選択している。更なるＲＯＩを定めた場合、例えばＲＯＩ（３）に対する範囲は、ＲＯＩ（２）及びＲＯＩ（３）内の上記減衰が近似的に等しくなるように選択することができる。上記ＲＯＩエネルギー範囲幅を各々の領域内の平均エネルギーに対して好ましくは変動させる理由は、低エネルギーでの減衰の変化がより急速なことである。また、全ての放射線ソースに対し、エネルギーに対しての検出される計数率はエネルギーが増大するにつれ一般的に減少するために、エネルギーが増大するにつれ上記ＲＯＩ幅を増大させることは測定値の統計を改善しており、上記ＲＯＩ幅を増大させることは、全てのＲＯＩ内の計数率を、大きさにおいてより近づけている。
【００５０】
入り口監視装置を通過する１３７Ｃｓのソースを含んだ大きな乗物を考慮することによって、実施形態に対する更なる洞察を認めることができる。１３７Ｃｓは、６６２ｋｅＶでガンマ放射線を放出する。上記の巨大な乗物は、入り口の検出器からバックグラウンド放射線を遮蔽し、この入り口の検出器が観測する［バックグラウンド＋乗物］の計数率を低減させる。上記の乗物内に隠れた１３７Ｃｓのソースによる被検出放射線は、バックグラウンドのソースによる被検出放射線に加算されるが、上記の乗物が実質的なバックグラウンド遮蔽を生じさせている場合、この遮蔽されたバックグラウンド及び１３７Ｃｓのソースからの放射線計数の合計は、空の（遮蔽されていない）入り口から観測されるそれよりも小さい可能性がある。従って、合計計数率を調べることは、バックグラウンド電離放射線降下のため、上記乗物内の何らかの放射線ソースの存在を指し示さず、無効な監視の出来事を引き起こす可能性がある。
【００５１】
そのような出来事を克服するため、第１のものは５００−８００ｋｅＶのエネルギー範囲をカバーし、隣接した上方のものは８００−１４００ｋｅＶのエネルギー範囲をカバーする、２つのＲＯＩを定めることができる。上記の乗物による遮蔽は、両方のＲＯＩ内の上記の計数率の減少を生じさせることが予期されていた。しかし、上記１３７Ｃｓのソースからの放射線は、上記第１ＲＯＩ、（５００−８００ｋｅＶ）に対する計数にのみ寄与し、上記隣接した上方のＲＯＩ（８００−１４００ｋｅＶ）に対しては寄与しない。そのため、正規化し、上記の予期される減衰の影響を考慮した後の上記第１と第２のＲＯＩ間の差は、上記の乗物による遮蔽のため上記の総バックグラウンド計数率が低減しているにもかかわらず、１３７Ｃｓの放射線ソースの存在を指し示している。
【００５２】
この方法は、中解像度（例えば、ＮａＩ（ＴＩ）、ＣｓＩ（Ｎａ））と低解像度（プラスティック・シンチレータ）の両方の検出器に対して効果的である。中解像度のスペクトルは適当なＲＯＩ内の放射線ソース光電ピーク（１３７Ｃｓに対して６６２ｋｅＶ）からの寄与を含んでいる一方、低解像度検出器のスペクトルは「コンプトン端」を含んでおり、光電ピーク・エネルギー（例えば、１３７Ｃｓに対して６６２ｋｅＶ）で始まりエネルギーが減少するにつれて「古典的な」上記コンプトン端のエネルギー（１３７Ｃｓに対して４７６ｋｅＶ）まで上昇する計数が上記ＲＯＩに追加される。ここで上記の寄与は、上記スペクトルにおいて記録する最小のエネルギーまで近似的に一定で下がってゆく。
【００５３】
特別なケースは、中解像度検出器に対する最高エネルギー範囲ＲＯＩに適用できる。最高エネルギーＲＯＩにおいてのみ観測するであろうガンマ放射線を放出する放射線ソースは、前述した差の方法によって監視することは不可能であり、なぜなら最高エネルギー範囲ＲＯＩの上方のエネルギー側で隣接するＲＯＩが存在しないからである。上記検出器の解像度が、ガンマ・エミッタに最高エネルギー範囲ＲＯＩ内の光電ピークを発生させる場合、このＲＯＩと、隣接する下方のエネルギー範囲ＲＯＩとの間の差は、これらソースからのガンマ放射線を指し示すものとして使用することができる。上記スペクトルにおいてその出力がはっきりとした光電ピークを作り出さない低解像度検出器では、この方法の実用性は低減する。
例
以下の例は、仮想の入り口監視テストで測定したスペクトルの事後分析を示しており、上記入り口を通過するステーク・ベッド・トラック内に７６Ｇａのソースがあるものとしている。上記の想定したスペクトルは、最初に単純なグロス計数率（検出されるガンマ放射線の全てのエネルギーでの合計）を使用して調べている。検出対時間の２つの例のプロットを図４に示している。プロット１００は、Ｘ軸１０４に関する約３０秒の経過時間に対し、Ｙ軸１０２に関してプロットされる想定したグロス計数率のプロットを示している。時間期間１０６は、上記のトラックが上記の入り口に入る前の間隔を表し、時間期間１０８は、上記のトラックが上記の入り口内にある間の「占有間隔」を表し、及び時間間隔１１０は、上記のトラックが上記の入り口を去った後の時間期間を表している。プロット１１２は、地上２．５から５ｍの視野をカバーする「上部ガンマ検出器」からの想定した総計数（０−３０００ｋｅＶ）を示し、プロット１１４は、地上０から２．５ｍの視野をカバーする「下部ガンマ検出器」からの想定した総計数（０−３０００ｋｅＶ）を示している。ベースライン降下１１６及び１１８は、上記のトラックのエンジンが上記の入り口を通過するとき、占有時間期間１０８の始まりで、プロット１１２及び１１４それぞれに対して見ることができる。即ち、想定したグロス計数率は、上記の放射線ソースを持つ上記の乗物が上記の入り口に進入したとき、最初は率において減少を示している。しかし、上記のトラックによる遮蔽のために「占有している」と占有していない」と間の率の差が低減したもかかわらず、７６Ｇａのソースは、有意な放射能を含んでいるので、プロット１１２及び１１４それぞれの領域１２０及び１２２に指し示されているように、検出される計数率は結局、「空の」入り口に対し観測される率よりも大きく増大することが予期される。
【００５４】
図５のグラフ１３０は、上記下方ガンマ検出器及び上方ガンマ検出器それぞれからの想定したデータを表すプロット１３２及び１３４を示しており、これらプロット１３２及び１３４は、上記のトラック及びソースが上記の入り口を通過するときの、両方の検出器に対する２つの隣接したＲＯＩ間の差のプロットを示している。ＲＯＩ間の正味の差はＹ軸１３６に関して、対して時間は図４で使用したのと同じＸ軸１０４を使用してプロットしているが、約４０秒間の想定したデータを示している。上記のトラックが上記の入り口に入る前の時間期間１０６の間、両方の検出器に対する想定した正味の差の計数は、実質的にゼロのまわりに集中している。更にまた、上記プロットの領域１３８が指し示しているように、上記のトラックが上記の入り口に入るとき、上記のトラックによる遮蔽からの影響は見込まれていない。しかし、領域１４０が示すように、上記の放射線ソースが上記の入り口に入った直後、ＲＯＩの正味の差において、統計的には有意な増大が見込まれており、ここに記載した方法の利点を示している。統計的分析技法の使用に加え、（１）ピークの検出される正味の差に基づいて警報レベルを設定すること、（２）時間／率アルゴリズムを使用すること、及び（３）検出器「投票」等の他の技法を使用して、上記の正味差の測定値が上記関係ある電離放射線ソース（このケースでは７６Ｇａ）の存在を指し示しているかを判定することができる。
【００５５】
図６は、関係ある電離放射線ソースの検出の方法の一実施形態を記載するために提供する、フローチャート１５０を示している。ステップ１５２において、第１と第２の電離放射線関心領域を選択する。上記第１電離放射線関心領域は、関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように選択し、上記第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を実質的に排除するように選択している。ステップ１５４において、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値を取得し、また、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値を取得する。ステップ１５６において、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化する較正定数を導き出す。それからステップ１５８において、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１合計電離放射線測定値を取得し、また、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２合計電離放射線測定値を取得する。ステップ１５６からの上記較正定数は、ステップ１６０において、上記第２合計電離放射線測定値を正規化して、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるために使用し、それからステップ１６２において、この正規化された第２合計電離放射線測定値は、上記第１電離放射線測定値から減算されてそれらの間の正味の差を求め、上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示す。
【００５６】
図７は、装置の実施形態の機械的な回路図を図解している。そこに描写しているのは、バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放射線を検出するための放射線分析システム２００である。放射線分析システム２００は、空間放射線に曝される放射線検出器２１０を備えている。空間放射線という用語は、放射線分析システム２００の少なくとも付近の部分における放射線に言及するものである。空間放射線は、自然バックグラウンド放射線と、人工エミッタからの放射線との両方を含んでいる。放射線検出器２１０は、少なくとも第１と第２のＲＯＩを検出するよう構成され、この第１電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含み、この第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの実質的な放出を除外している。
【００５７】
放射線分析システム２００はまた、トリガリング・システム２２０を備えている。上記空間放射線において上記関係ある電離放射線ソースからの放射線が含まれないことを確実にするよう、放射線分析システム２００を取り巻く環境が制御されるときに放射線検出器２１０が上記バックグラウンド放射線環境を含む空間放射線に曝されると、トリガリング・システム２２０は第１のデータ取得トリガを発生させる。即ち、この第１のデータ取得トリガは、放射線分析システム２００の周りの空間の一部におけるバックグラウンド放射線のみを測定する目的で作動する。トリガリング・システム２２０はまた、上記の検出器が上記バックグラウンド放射線環境及び遮蔽される可能性のある関係ある電離放射線ソースを含む空間放射線に曝されたときに、第２のデータ取得トリガを発生させるように構成されている。即ち、この第２のデータ取得トリガは、何らかの上記の関係ある放射線ソースの物質の存在に対し、放射線分析システム２００の周りの空間のその一部をテストする目的のために作動する。トリガリング・システム２２０は、手動で若しくは自動で、又は手動又は自動のイベントの組合せによって作動できる。
【００５８】
放射線分析システム２００は更に、放射線検出器２１０及びトリガリング・システム２２０と操作可能に通信するデータ取得システム２３０を備えている。用語「操作可能に通信する」は、直接間接を問わず１以上の中間要素を介して、２つの要素間で適切な信号を直接的又は間接的に通信することに言及していることを理解されたい。データ取得システム２３０は、トリガリング・システム２２０が上記第１のデータ取得トリガを発生させた後に、上記放射線検出器からバックグラウンド放射線測定値のセットを取得するよう構成されている。このバックグラウンド放射線測定値のセットは、上記第１電離放射線関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを含んでいる。データ取得システム２３０は更に、上記トリガリング・システムが上記第２のデータ取得トリガを発生させた後に、放射線検出器２１０からテスト放射線の測定値を取得するよう構成されている。このテスト放射線の測定値は、上記第１電離放射線関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを含んでいる。合計電離放射線測定値という用語は、バックグラウンド電離放射線及び関係ある電離放射線ソースからの何らかの放射線を含んでおり、この関係ある電離放射線ソースは、放射線検出器２１０によって測定される空間放射線に寄与する可能性のあるものである。典型的に、データ取得システム２３０はスペクトル分析器を組み込んでおり、放射線検出器２１０からの信号を解釈し、上記第１バックグラウンド電離放射線測定値、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値、上記第１合計電離放射線測定値、及び上記第２合計電離放射線測定値を導き出している。
【００５９】
放射線分析システム２００はまた、データ取得システム２３０と操作可能に通信するコンピュータ２４０を備えている。コンピュータ２４０は、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して、較正定数を求めるよう構成されている。また、コンピュータ２４０は、上記較正定数を適用して上記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるよう構成されており、コンピュータ２４０は、上記正規化された第２合計電離放射線測定値を第１合計電離放射線測定値から減算してその間の正味の差を求め、上記関係ある電離放射線ソースが存在するかどうかを指し示すように構成されている。コンピュータ２４０は更に、警報の作動化を保証する信頼水準で、この正味の差が上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すのかどうかを分析するよう構成することができる。
【００６０】
本発明の実施形態の先の記載は、説明及び解説を目的として提示してきたものである。それらは網羅的であることを意図したものではなく、また、開示した正確な形態に本発明を制限することを意図したものではない。上の教示の観点から、変更又は変形が可能であることは明らかである。上記の実施形態は、本発明の原理及びその実際的な適用の最良の説明を提供し、それによって、予期された特定の使用に適するように、様々な実施形態においてそして様々な変更を伴って当業者が本発明を利用することが可能であるようにすることを目指して、選び、記載したものである。全てのそのような変更及び変形は、公平に、合法的に、公正に権利付与される広さに従って解釈されたとき、追加の請求項によって決定される本発明の範囲内にある。
【技術分野】
【０００１】
政府の権利
米国政府は本発明の権利を有しており、本発明は、国土安全保障省とヌクセーフ・インコーポレーテッドとの間の契約番号ＨＳＨＱＰＡ−０５−Ｃ−００２９に準拠している。
【０００２】
本発明は、放射線検出設備の領域に関する。より詳細には、本発明は、放射性物質の秘密運搬に対し、人の出入り口及び輸送機関の荷役口を監視するために使用する放射線検出設備に関する。
【背景技術】
【０００３】
入り口監視装置や他の大面積検出器等の大きなガンマ放射線機器は、トラックのトレーラー、自動車のトランク、船積みコンテナ、小包、手荷物、所持品、及び類似の品目（以後、まとめて「コンテナ」として言及する）を調べて、何らかの放射性物質がその中にあるかどうかを判定している。また、これらの検出器は、宇宙、空中、及び地球のソースに由来する自然バックグラウンド放射線に反応する。理想的な状況下において、調べるコンテナ内の何らかの放射性物質によって発生する放射能の尺度は、（１）そのコンテナが監視システムの調査空間を占有しているときに上記検出器が見る放射線計数率と、（２）この監視システムが「空」であるときに観測する放射線計数率との間の差から求めることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
不幸なことに、上記コンテナ若しくはそれを輸送する調べられる乗物、又はその両方が巨大であり、バックグラウンド放射線を見ることから上記検出器を遮蔽してしまうとき、一般的に面倒な影響が生じている。そのような状況において、観測される信号は、上記コンテナ又は乗物内の何らかの放射性物質から検出される放射線と、バックグラウンド放射線からの低減された寄与との合計である。大きな乗物は、実質的に〜３０％程度の量だけ、検出されるバックグラウンド放射線を低減することが示されている。上記コンテナ又は乗物から発される放射能の判定は、上記の「占有」と「空」との状態間の差によって求められるので、この巨大な「サンプル」が当該「サンプル」内の放射能から検出される放出のレベルを補正することにより、検出されるバックグラウンド放射線の減少が生じ、不正確な読み取りを引き起こすために、コンテナ又は乗物内にある放射性ソースから発される放射能は、信頼性ある検出をすることができない。この事態は「ベースライン降下」と呼ばれ、入り口監視装置等の大きな放射線測定システムにおいて重大な脆弱性を引き起こすことが示されている。
【０００５】
入り口監視装置におけるベースライン降下の上記影響を克服する試みにおいて、幾つかシステムは、様々なスペクトルの「関心領域」における放射線の測定値を使用している。そのような測定値における差は、あるエネルギー閾値より下のガンマ線の総数と、そのエネルギー閾値（最大で上記検出器の最大検出可能エネルギー限界）より上で検出されるガンマ線の総数とを比較するように計算されている。数式１は、ガンマ・スペクトルに対し、このことを示している。
【０００６】
【数１】
【０００７】
数式１において、Ｃｉはスペクトル・チャンネルにおける計数、ｎは上記エネルギー閾値と調和するよう選択したチャンネルの数、そして「ｋ」は２つの上記関心領域間のバックグラウンド読み取りにおいて予期される差を考慮するように試みる正規化定数である。この技法の適用の例は、３８−１，３９４ｋｅＶのスペクトル領域（人工エミッタの領域）の全てのチャンネルの内容の合計と、１３９４−３，０２６ｋｅＶのスペクトル領域（自然に生じるガンマ・エミッタからの計数を主に含む領域）の合計とを使用した計算である。これらのスペクトル領域は、関心領域として選択することができる。数式１のＲＯＩ差は、それから人工のガンマ放射線計数の測定を提供することができるようである。不幸なことに、検出可能な高エネルギーのガンマ線等の様々な因子（例えば、１６Ｎが放出する６．１３ＭｅＶのガンマ放射線）は、光電ピークより下の広い範囲のエネルギーに影響を与えている。それらのエネルギーは、数式１で使用している上記正規化定数の上記計算に悪影響を与える形で、スペクトルの形状を変化させている。
【０００８】
ベースライン降下の上記影響を最小化するために、様々な他の技法が提案されてきたが、それらは一般的に、受け入れ難い制約を有している。従って、必要とされているのは、遮蔽の影響が放射性物質の存在を覆い隠している可能性のある場合に、入り口及び類似の放射線監視システムにおいて、ベースライン降下の上記影響を低減するための改良された方法である。
【発明を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、環境中の関係ある電離放射線ソースを検出するための方法を提供し、この環境は、上記の検出を妨害するように置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含んでいる。本方法は、各々がスペクトル幅を有する、第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択するステップを含んでいる。この第１電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むよう選択し、この第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの実質的な放出を有さないエネルギー範囲を有するように選択している。更なるステップは、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを取得することを含んでいる。この第１バックグラウンド電離放射線測定値及びこの第２バックグラウンド電離放射線測定値の各々は、上記関係ある電離放射線ソースが実質的にないときに取られるものである。本方法は、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して、較正定数を求めるステップと共に続く。
【００１０】
本方法は更に、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを取得するステップを含んでいる。この第１合計電離放射線測定値及びこの第２合計電離放射線測定値の各々は、可能性ある関係ある放射性ソースが存在し、上記可能性ある関係ある電離放射線ソースの上記検出を妨害するように置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質が存在するときに取られる。
【００１１】
本方法は、上記較正定数を適用して上記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるステップと共に続く。本方法は、この正規化された第２合計電離放射線測定値を上記第１合計電離放射線測定値から減算して、上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるステップと共に完結する。
【００１２】
また提供するものは、バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放射線を検出するための放射線分析システムである。本装置は、空間放射線に曝される放射線検出器を有している。この放射線検出器は、少なくとも第１と第２の電離放射線関心領域を検出するように構成されている。この第１電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含み、この第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの放出を実質的に除外している。トリガリング・システムを提供する。このトリガリング・システムは、上記関係ある電離放射線ソースからの放射線のない上記バックグラウンド放射線環境を含む空間放射線に上記の検出器が曝されたときに、第１データ取得トリガを発生させるよう構成され、上記バックグラウンド放射線環境及び遮蔽される可能性のある関係ある電離放射線ソースを含む空間放射線に上記の検出器が曝されたときに、第２のデータ取得トリガを発生させるよう構成されている。
【００１３】
また備えられるものは、上記放射線検出器及び上記トリガリング・システムと操作可能に通信するデータ取得システムである。このデータ取得システムは、上記トリガリング・システムが上記第１データ取得トリガを発生させた後に、バックグラウンド放射線測定値を上記放射線検出器から取得するよう構成されている。このバックグラウンド放射線測定値のセットは、上記第１電離放射線関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを含んでいる。上記データ取得システムは、上記トリガリング・システムが上記第２のデータ取得トリガを発生させた後に、テスト放射線の測定値を上記放射線検出器から取得するよう更に構成されている。このテスト放射線の測定値は、上記第１電離放射線関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを含んでいる。
【００１４】
本放射線分析システムはまた、上記データ取得システムと操作可能に通信するコンピュータを備えている。このコンピュータは、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して較正定数を求めるよう構成されている。このコンピュータは更に、この較正定数を適用して上記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるよう構成されている。このコンピュータはまた、この正規化された第２合計電離放射線測定値を上記第１合計電離放射線測定値から減算し、上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるよう構成されている。
【００１５】
図と共に詳細な説明を参照することにより、様々な利点は明らかである。要素は、詳細をより明確に示すようにスケールしておらず、類似の参照番号は、幾つかの図を通して類似の要素を指し示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】関心領域の例と共に、オリジナルのバックグラウンド・ガンマ放射線スペクトルと、降下したガンマ放射線スペクトルとのプロットを描写している。
【図２】図１で描写した関心領域の特徴を確認している。
【図３】図１のスペクトルのプロットに重なる関心領域の例を描写している。
【図４】仮想の入り口放射線監視システムにおける２つの検出器からの、時間にわたるグロス計数率を描写している。
【図５】上記仮想の入り口放射線監視システムにおける上記２つの検出器の各々に対する、スペクトルの関心領域内の計数の差を描写しており、当該仮想の入り口放射線監視システムは、図４のデータを報告している。
【図６】方法の実施形態のフローチャートを示している。
【図７】バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放出を検出するための装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここに記載することは、ある環境において、関係ある電離放射線ソースを検出するための方法の様々な実施形態であり、上記ある環境は、上記の検出を妨害するよう置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含んでいる。ここに使用するように、関係ある電離放射線ソースという用語は、放射線分析システムにおいて、発見する目標となる物質に言及するものである。関係ある電離放射線ソースの例は、「汚い爆弾」を作成するために使用することのできる１３７Ｃｓ及び７６Ｇａである。バックグラウンド電離放射線遮蔽物質は、自然に生じる（バックグラウンド）放射線を吸収し、反射し、さもなくば放射線検出器によるその受信を混乱させる物質に言及するものである。バックグラウンド放射線遮蔽物質の例は、（１）関係ある電離放射線ソースの輸送に使用する乗物の部品（エンジン・ブロック又は貨物室等）、及び（２）乗物に取り付け、関係ある電離放射線ソースの存在を故意に覆い隠すことのできる大きな金属プレートである。乗物の監視入り口等の放射線検査ステーションの動作において、バックグラウンド放射線遮蔽物質が存在し、関係ある電離放射線ソースの検出を妨害しているかどうかは、しばしば容易には明らかでない。そこで、好適実施形態において、関係ある電離放射線ソースを検出するための方法は、そのような遮蔽物質が存在する場合と、任意の有意な広がりに対して遮蔽物質が存在しない場合との両方の状況に対処できるよう設計している。従って、所望の装置及び方法は、可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含む環境に適合することが可能であるべきであり、この可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質は、放射線検出器による関係ある電離放射線ソースの検出を妨害するように置くことができるものである。
【００１８】
放射性核種は、それらの最高光電ピークで始まり「ゼロ」まで続く、検出される計数の連続スペクトルを発生させる。自然のソースは普通、人工放射性核種が作り出すものよりも高いエネルギーでの放出を発生させる。人工放射性核種による寄与が変化すると、「低」エネルギースペクトル領域内の計数の「高」エネルギー領域内の計数に対する比は、同様に変化する。この比に基づく差は、グロス計数率よりも良好な、人工放射性核種を指し示すものである。人工ソースが存在するとき、「低」スペクトル領域と（重み付けした）上記の「残りの、高い領域」との間の差は増大するであろう。このことは、警報のトリガとして使用可能である。
【００１９】
図１は、入り口監視装置等の大きな検出システムにより測定されるであろうような、モデルのバックグラウンド・ガンマ放射線スペクトルを図解している。プロット１０は、Ｘ軸１４に関するガンマ放射線エネルギーの関数として、Ｙ軸１２に関する放射線計数を描写している。２つのスペクトル―「オリジナル」バックグラウンド・スペクトル１６と、上記の入り口における巨大な物体により生じ得る「降下した」スペクトル１８とを示している。プロット１０は、ガンマ放射線のバックグラウンド降下を描写しているが、類似の現象は、バックグラウンド放射線として存在する任意の電離放射線で生じている。バックグラウンド・ガンマ放射線低下は、任意の電離放射線のバックグラウンド降下の例として、ここに使用している。
【００２０】
警報レベルを設定するための標準的な技法に基づき、遮蔽によってガンマ放射線が減衰する放射性ソースを検出するために、（ソース＋遮蔽されたバックグラウンド）マイナス（オリジナルのバックグラウンド）におけるガンマソースからの寄与は、上記の警報をトリガするために所定レベルを超えなければならない。バックグラウンド・スペクトルは遮蔽により降下しているので、上記関係ある電離放射線ソースからの上記のガンマ放射線の寄与は、上記の警報レベルとベースライン降下による計数の損失との両方を超えなければならない。このことは、所望のものよりもはるかに高い効果的警報条件を導いている。例えば、非常に効果的な遮蔽は、上記「ソース＋遮蔽されたバックグラウンド」からの総計数を、上記「オリジナルのバックグラウンド」よりも低く低減することが可能であり、それによって放射性ソースをこれらの標準的手段が検出不可能な状態にしている。
【００２１】
ここに開示する様々な実施形態に従い、図１に描写したスペクトルの幾つかの特性は、ある定めた特徴（「関心領域」［ＲＯＩ］）と組み合わせて、より効果的な警報を提供することができる。図１において、６つのＲＯＩを定めている：ＲＯＩ（１）２０、ＲＯＩ（２）２２、ＲＯＩ（３）２４、ＲＯＩ（４）２６、ＲＯＩ（５）２８、及びＲＯＩ（６）３０である。ＲＯＩの各々は、２つのＲＯＩ境界によって定められる電離放射線スペクトル「帯域」を表している。例えば、ＲＯＩ（１）２０は、Ｙ軸１２（ＲＯＩ境界として作用している）とＲＯＩ境界３２とによって定めている。ＲＯＩ（２）２２は、ＲＯＩ境界３２とＲＯＩ境界３４とによって定めている。あるＲＯＩの２つのＲＯＩ境界の間の間隔（ｋｅＶで測定される）を、そのＲＯＩの「スペクトル幅」と称することにする。あるＲＯＩのスペクトル幅は、特定のエネルギー範囲をカバーしている。例えばＲＯＩ（４）２６は、約６００ｋｅＶから約１２００ＫｅＶまでのエネルギー範囲をカバーしており、従って１２００−６００＝６００ｋｅＶのスペクトル幅を有している。ＲＯＩ（５）２８は、約１２００ｋｅＶから約２４００ｋｅＶまでのエネルギー範囲をカバーしており、従って２４００−１２００＝１２００ｋｅＶのスペクトル幅を有している。
【００２２】
再び図１を参照すると、２つのスペクトル、即ちバックグラウンド・スペクトル１６と降下したスペクトル１８との間の差は、エネルギーが増大するにつれ減少していることに注意されたい。即ち、バックグラウンド・スペクトル１６と降下したスペクトル１８とのプロットは、エネルギー・レベルが増大するにつれ、次第に互いに接近してゆく。このことは、遮蔽が、より低いエネルギーのガンマ放射線をより高いエネルギーのガンマ放射線よりも効果的に減衰させるために生じるものである。また、図１に示している６つのＲＯＩ（即ち、ＲＯＩ（１）２０、ＲＯＩ（２）２２、ＲＯＩ（３）２４、ＲＯＩ（４）２６、ＲＯＩ（５）２８、及びＲＯＩ（６）３０）に対し、任意の単一のＲＯＩ内の計数の合計は、上記の遮蔽の影響によってスペクトルが降下する結果として、バックグラウンド・スペクトル１６から降下したスペクトル１８に減少していることに注意されたい。
【００２３】
図２は、放射線検出設備において、降下したバックグラウンド・スペクトルの影響を補償するために使用できる更なる有用な特徴を図解している。ＲＯＩ（１）２０内の降下したスペクトル１８における降下した計数５０は、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるバックグラウンド計数５２よりも小さいが、降下したスペクトル１８のＲＯＩ（２）２２内の降下した計数５４はまた、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるバックグラウンド計数５６と比較して下方に追跡する傾向があることに注意されたい。そのためＲＯＩ（２）２２は、ＲＯＩ（１）２０に対する効果的なバックグラウンドとして使用できる。同じように、ＲＯＩ（３）２４内の降下した計数５８は、降下したスペクトル１８において、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるオリジナルのバックグラウンド計数６０よりも小さく、ＲＯＩ（４）２６内の降下したスペクトル１８における降下した計数６２は、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるオリジナルのバックグラウンド計数６４よりも小さく、またＲＯＩ（５）２８内の降下したスペクトル１８における降下した計数６６は、オリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６におけるオリジナルのバックグラウンド計数６８よりも小さい。また、高エネルギーＲＯＩ（６）３０において、降下したスペクトル１８の計数はバックグラウンド・スペクトル１６の計数よりも少ないが、その差を認めるのは困難な可能性がある。
【００２４】
ＲＯＩ（１）２０及びＲＯＩ（２）２２内のオリジナルのバックグラウンド計数５２及び５６のそれぞれは、数式２に従い、ソースが存在しないときに、それらの差の率がゼロとなるようにスケールすることができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
ΣＲＯＩ（１）の項は、バックグラウンド・スペクトル１６のＲＯＩ（１）２０内のオリジナルのバックグラウンド計数５２の総和に言及するものである。ΣＲＯＩ（２）の項は、バックグラウンド・スペクトル１６のＲＯＩ（２）２２内のバックグラウンド計数５６の総和に言及するものである。ｔの項は、時間間隔である。数式３が示すように、定数ｃ１は、ガンマ・ソースが存在せず、入り口内に巨大な物体若しくは乗物が存在しないときに、バックグラウンド・データから求めることができる。
【００２７】
【数３】
【００２８】
下付き文字「ｂｋｇｄ」は、定数ｃ１がオリジナルのバックグラウンド・スペクトル１６を使用して計算されることを強調するために使用していることに注意されたい。また、計数する時間間隔を数式３から省いていることに注意されたい。
【００２９】
一般的に、数式４は任意の２つのＲＯＩ（例えば、ＲＯＩ（ｉ）とＲＯＩ（ｉ＋１））に対して適用している。
【００３０】
【数４】
【００３１】
ここで、ｃｉは数式５で定めている。
【００３２】
【数５】
【００３３】
上記ＲＯＩのための最も好適な範囲は、「低」ガンマ線エネルギー（例えば、０−１００ｋｅＶ）においての遮蔽物質によるガンマ放射線の減衰が、「高」ガンマ線エネルギー（例えば、１０００−３０００ｋｅＶ）においてよりも大きいことに注意することによって求めることができる。隣接したＲＯＩの計数率に関する遮蔽の影響を等しくさせ、それによって各々のＲＯＩ内の上記計数率を同じ量だけ低減させることが望ましい。そのような状況において、２つのＲＯＩにおける放射線計数の間の差は、調べる「サンプル」（例えば、関係ある電離放射線ソースを運ぶ可能性のある乗物又は他のコンテナ）内に（もしあれば）存在する放射能にのみ反映し、なぜなら上記ＲＯＩ内の計数率に対する寄与は、ベースライン降下のため、等しい割合だけ減少するからである。隣接したＲＯＩの計数率に関する上記の遮蔽の影響は、異なるスペクトル幅を有するＲＯＩエネルギー範囲を思慮深く定めることにより、等しくすることができる。例えば、再び図２を参照すると、ＲＯＩ（２）２２のスペクトル幅７２は、ＲＯＩ（１）２０のスペクトル幅７２よりも広くなっている。特に、スペクトル幅７２及び７０は、降下した計数５０を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数５２が、降下した計数５４を差し引いたバックグラウンド計数５６に等しくなるように選んでいる。同じように、ＲＯＩ（３）のスペクトル幅７４は、降下した計数５４を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数５５が、降下した計数５８を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数６０に等しくなるように選択できる。また、スペクトル幅７６及び７８は、降下した計数６２を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数６４が、降下した計数６６を差し引いたオリジナルのバックグラウンド計数６８に等しくなるように思慮深く選ぶことができる。
【００３４】
要約すると、ＲＯＩの構成を最適化するために、ＲＯＩのスペクトル幅は、エネルギーが増大すると共に増大すべきである。このことは、ガンマ・エネルギーが増大するにつれ上記の減衰の影響は減少し、関心事である放射性ソースの大半のガンマ放出はより低いエネルギーにおいてであり、また（典型的な）スペクトル・チャンネルあたりの計数の数はエネルギーが増大すると共に減少するからである。また、幾つかの実施形態において、ＲＯＩは隣接するか又は重なるかのどちらかであることが望ましい。このことは、上記ＲＯＩを、２つの構成のうちの１つにおいて定めることを意味している：（１）より低いエネルギーのＲＯＩの上方のエネルギー限界は、より高いエネルギーのＲＯＩの下方のエネルギー限界と実質的に同じエネルギー・レベルであるか、又は（２）より低いエネルギーのＲＯＩの上方のエネルギー限界は、より上方のエネルギーのＲＯＩの下方のエネルギー限界よりわずかに高い。ＲＯＩ構成（１）は図２において図解しており、ＲＯＩ境界３２はＲＯＩ（１）２０の上方の境界であり、またＲＯＩ（２）２２の下方の境界である。同じように、ＲＯＩ境界３４はＲＯＩ（２）２２の上方の境界であり、またＲＯＩ（３）２４の下方の境界である。また、ＲＯＩ境界８０はＲＯＩ（４）２６の上方の境界であり、またＲＯＩ（５）２８の下方の境界である。隣接するか又は重なるかのどちらかであるＲＯＩは、境界を接するＲＯＩであるといえる。境界を接するＲＯＩを有する主な利点は、関係ある放射性ソースに関連するＲＯＩの近辺におけるエネルギーが完全に考慮されることである。
【００３５】
図３は、ＲＯＩに対して先に記載した「構成（２）」を図解しており、より低いエネルギーのＲＯＩの上方のエネルギー限界は、より上方のエネルギーのＲＯＩの下方のエネルギー限界よりもわずかに高いエネルギー・レベルである。図３において、２つの新たなＲＯＩ、ＲＯＩ（７）８６及びＲＯＩ（８）８８を定めている。ＲＯＩ（７）８６の上方のエネルギー限界はＲＯＩ境界９０であり、ＲＯＩ（８）８８の下方のエネルギー限界はＲＯＩ境界９２である。ＲＯＩ境界９０は、ＲＯＩ境界９２よりわずかに高いエネルギー・レベル限界である。ＲＯＩ（７）８６及びＲＯＩ（８）８８は重なっているものの、これら２つの放射線エネルギー関心領域は、異なる電離放射線スペクトル帯域を実質的に含んでいる。重なるＲＯＩは、もしこの重なりが小さい方のスペクトル帯域のスペクトル幅（ｋｅＶで）の約５０％よりも小さい場合、実質的に異なる電離放射線スペクトル帯を含むものと考えられる。特定のシステムにおいて、全て若しくは幾つかのＲＯＩは重なることができるか、又はＲＯＩは重ならないことができる。全ての領域に重なる１つのＲＯＩを確立することができ、そのようなＲＯＩ内の放射線の測定値（計数）は、合計計数率を確立するために使用できる。２つ以上のＲＯＩが確立している場合の幾つかの実施形態において、例えばＲＯＩ（１）とＲＯＩ（２）、次にＲＯＩ（２）とＲＯＩ（３）というように、対をなすＲＯＩを使用して、計算は隣接領域を通して進むことができる。
【００３６】
表１は、放射線監視入り口のための、ここに記載した様々な実施形態の特徴を示していおり、この放射背監視入り口は、関係ある可能性ある放射性ソースに対するコンテナ（例えば、乗物）の検査をするよう構成されたものである。
【００３７】
【表１】
【００３８】
特定の実施形態においては、放射線スペクトルにおいて２つの関心領域、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）を定めている。ＲＯＩ（１）は、光電ピーク、コンプトン相互作用、又は関係ある電離放射線ソース「Ｓ」から検出される他の放出を含むように選んでいる。ＲＯＩ（２）は、上記関係ある電離放射線ソースからの放射線放出の上側に収まるエネルギー範囲を有するよう選んでいる。その結果として、ソースＳが放出する放射線は、ＲＯＩ（１）内の計数率を増大させるが、ＲＯＩ（２）内の計数率に影響を与えない。
【００３９】
バックグラウンド放射線（のみ）の２つの測定値（Ｂ１及びＢ２）は、可能性ある放射性ソースの存在、又はこれら測定値に影響を及ぼす何らかの遮蔽の影響なく、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）にわたって取られる。較正定数「ｃ」は、Ｂ１−ｃＢ２＝０となるよう計算する。この条件において、定数ｃによってＢ２はＢ１に対し「正規化された」といえる。これらの条件は、表１の行（Ｉ）に示している。
【００４０】
次に、乗物が上記入り口にあるときに、再び２つの測定値が取られ、一方はＲＯＩ（１）にわたるものであり、もう一方はＲＯＩ（２）にわたるものである。これら測定値は、「総電離放射線」を表し、それらがバックグラウンド電離放射線と関係ある電離放射線ソース「Ｓ」からの何らかの放射線との両方を含むことを意味している。ベースライン降下が起きていない理想的なケース（表１の行ＩＩに示している）に対しては、上記乗物によるバックグラウンドの減衰は存在しない。ＲＯＩ（１）内の測定値は、上記可能性ある放射性ソースからの、ソースＳによってＲＯＩ(１)に寄与する何らかの計数（Ｓ１）＋ＲＯＩ（１）内のバックグラウンド放射線のための寄与Ｂ１を含んでおり、（Ｓ１＋Ｂ１）のＲＯＩ（１）への総寄与を与えている。同じように、測定値はＲＯＩ（２）にわたって取られ、定数ｃによって正規化され、その測定値はｃ・（Ｓ２＋Ｂ２）となる。ＲＯＩ（１）内の計数率と、ＲＯＩ（２）内のそれとの間の差は、数式６として定めている。
【００４１】
【数６】
【００４２】
先に定めた定数ｃは、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）内のバックグラウンド計数率に関係し、（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）＝０となる。更にまた、ＲＯＩ（２）は、可能性あるソースＳからの放出はＲＯＩ（１）に（Ｓ１として）寄与するが、ＲＯＩ（２）への寄与をなさない（即ち、Ｓ２＝０）ように選択した。数式６におけるこれらの値の代入は、数式７をもたらす。
【００４３】
【数７】
【００４４】
従って、ベースライン降下が起きていない場合のケースにおいて、ＲＯＩ（２）内の正規化された放射線計数をＲＯＩ（１）内の放射線計数から減算することは、放射線計数Ｓ１をもたらしており、この放射線計数Ｓ１は、関係ある可能性ある放射性ソース「Ｓ」に起因するＲＯＩ（１）内の放射線計数に等しい。機器類の不正確さ及び通常の環境変動性は、ソースＳが存在しないときでさえも、小さいがゼロではない放射線計数Ｓ１を引き起こす可能性がある。ＲＯＩ（１）内の計数率とＲＯＩ（２）内のそれとの間の正味の差の大きさが、ソース「Ｓ」の存在を指し示すかどうかを求めるために、統計的解析及び閾値制限等の様々な技法を使用することができる。
【００４５】
上記のバックグラウンド放射線を減衰する乗物内にある関係ある電離放射線ソース「Ｓ」からの放射線の測定値は、表１の行（ＩＩＩ）に要約している。これらの測定値は「総電離放射線」を表しており、ＲＯＩ（１）へのＳ１＋Ｂ１−Ａ１の総合的な寄与に対し、上記の可能性ある放射性ソースからのＲＯＩ（１）内の何らかの放射線（Ｓ１）＋ＲＯＩ（１）内のバックグラウンド放射線（Ｂ１）−ＲＯＩ（１）内のバックグラウンド放射線の何らかの減衰（Ａ１）をそれらが含むことを意味しており、この何らかの減衰（Ａ１）は、上記乗物からの遮蔽に起因している。同じように、測定値はＲＯＩ（２）にわたって取られ、その測定値はＳ２＋Ｂ２−Ａ２である。これら２つの測定値は、定数ｃを使用して正規化され減算され、そして多少の代数的操作を伴うと、その結果は数式８となる。
【００４６】
【数８】
【００４７】
（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）の項は、較正定数ｃ（その項を強制的にゼロにする）の先の計算のために、ゼロと評価される。Ａ１及びＡ２はそれぞれ、放射線減衰の性質のために、Ｂ１及びＢ２の割合である。例えば、上記乗物による遮蔽が上記バックグラウンドを１０％だけ低減させた場合、Ａ１＝０．１・Ｂ１であり、Ａ２＝０．１・Ｂ２である。この例において、（Ａ１−ｃ・Ａ２）の項は０．１・（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）に等しい。（Ｂ１−ｃ・Ｂ２）の項はゼロなので、上記減衰の大きさは無関係である。
【００４８】
ゼロと評価されたこれらの項の上記のバックグラウンド差及び上記の減衰差の両方と共に、このことは、（Ｓ１−ｃ・Ｓ２）≒Ｓ１のままにし、なぜなら、この場合も同様に、上記可能性あるソースＳからの放出はＲＯＩ（１）に対して（Ｓ１として）寄与するが、Ｓ２≒０なので）ＲＯＩ（２）に対して寄与をなさないように、ＲＯＩ（２）を選択したからである。従って、ベースライン降下が起きている場合のケースにおいて、ＲＯＩ（２）内の正規化された放射線計数をＲＯＩ（１）内の放射線計数から減算することは、関係ある可能性ある放射性ソース「Ｓ」に起因する放射線計数≒Ｓ１をもたらす。即ち、上記の計算された差は、ＲＯＩ（１）内の放射線計数に対する値をもたらし、この値はバックグラウンド減衰のないときに測定したものと実質的に同一である。
【００４９】
エネルギーが増大するにつれ放射線減衰は減少するので、等しい減衰は近似であることに注意されたい。特定の実施形態において、ＲＯＩ範囲は、ＲＯＩ（１）及びＲＯＩ（２）内の上記減衰が近似的に等しくなるように選択している。更なるＲＯＩを定めた場合、例えばＲＯＩ（３）に対する範囲は、ＲＯＩ（２）及びＲＯＩ（３）内の上記減衰が近似的に等しくなるように選択することができる。上記ＲＯＩエネルギー範囲幅を各々の領域内の平均エネルギーに対して好ましくは変動させる理由は、低エネルギーでの減衰の変化がより急速なことである。また、全ての放射線ソースに対し、エネルギーに対しての検出される計数率はエネルギーが増大するにつれ一般的に減少するために、エネルギーが増大するにつれ上記ＲＯＩ幅を増大させることは測定値の統計を改善しており、上記ＲＯＩ幅を増大させることは、全てのＲＯＩ内の計数率を、大きさにおいてより近づけている。
【００５０】
入り口監視装置を通過する１３７Ｃｓのソースを含んだ大きな乗物を考慮することによって、実施形態に対する更なる洞察を認めることができる。１３７Ｃｓは、６６２ｋｅＶでガンマ放射線を放出する。上記の巨大な乗物は、入り口の検出器からバックグラウンド放射線を遮蔽し、この入り口の検出器が観測する［バックグラウンド＋乗物］の計数率を低減させる。上記の乗物内に隠れた１３７Ｃｓのソースによる被検出放射線は、バックグラウンドのソースによる被検出放射線に加算されるが、上記の乗物が実質的なバックグラウンド遮蔽を生じさせている場合、この遮蔽されたバックグラウンド及び１３７Ｃｓのソースからの放射線計数の合計は、空の（遮蔽されていない）入り口から観測されるそれよりも小さい可能性がある。従って、合計計数率を調べることは、バックグラウンド電離放射線降下のため、上記乗物内の何らかの放射線ソースの存在を指し示さず、無効な監視の出来事を引き起こす可能性がある。
【００５１】
そのような出来事を克服するため、第１のものは５００−８００ｋｅＶのエネルギー範囲をカバーし、隣接した上方のものは８００−１４００ｋｅＶのエネルギー範囲をカバーする、２つのＲＯＩを定めることができる。上記の乗物による遮蔽は、両方のＲＯＩ内の上記の計数率の減少を生じさせることが予期されていた。しかし、上記１３７Ｃｓのソースからの放射線は、上記第１ＲＯＩ、（５００−８００ｋｅＶ）に対する計数にのみ寄与し、上記隣接した上方のＲＯＩ（８００−１４００ｋｅＶ）に対しては寄与しない。そのため、正規化し、上記の予期される減衰の影響を考慮した後の上記第１と第２のＲＯＩ間の差は、上記の乗物による遮蔽のため上記の総バックグラウンド計数率が低減しているにもかかわらず、１３７Ｃｓの放射線ソースの存在を指し示している。
【００５２】
この方法は、中解像度（例えば、ＮａＩ（ＴＩ）、ＣｓＩ（Ｎａ））と低解像度（プラスティック・シンチレータ）の両方の検出器に対して効果的である。中解像度のスペクトルは適当なＲＯＩ内の放射線ソース光電ピーク（１３７Ｃｓに対して６６２ｋｅＶ）からの寄与を含んでいる一方、低解像度検出器のスペクトルは「コンプトン端」を含んでおり、光電ピーク・エネルギー（例えば、１３７Ｃｓに対して６６２ｋｅＶ）で始まりエネルギーが減少するにつれて「古典的な」上記コンプトン端のエネルギー（１３７Ｃｓに対して４７６ｋｅＶ）まで上昇する計数が上記ＲＯＩに追加される。ここで上記の寄与は、上記スペクトルにおいて記録する最小のエネルギーまで近似的に一定で下がってゆく。
【００５３】
特別なケースは、中解像度検出器に対する最高エネルギー範囲ＲＯＩに適用できる。最高エネルギーＲＯＩにおいてのみ観測するであろうガンマ放射線を放出する放射線ソースは、前述した差の方法によって監視することは不可能であり、なぜなら最高エネルギー範囲ＲＯＩの上方のエネルギー側で隣接するＲＯＩが存在しないからである。上記検出器の解像度が、ガンマ・エミッタに最高エネルギー範囲ＲＯＩ内の光電ピークを発生させる場合、このＲＯＩと、隣接する下方のエネルギー範囲ＲＯＩとの間の差は、これらソースからのガンマ放射線を指し示すものとして使用することができる。上記スペクトルにおいてその出力がはっきりとした光電ピークを作り出さない低解像度検出器では、この方法の実用性は低減する。
例
以下の例は、仮想の入り口監視テストで測定したスペクトルの事後分析を示しており、上記入り口を通過するステーク・ベッド・トラック内に７６Ｇａのソースがあるものとしている。上記の想定したスペクトルは、最初に単純なグロス計数率（検出されるガンマ放射線の全てのエネルギーでの合計）を使用して調べている。検出対時間の２つの例のプロットを図４に示している。プロット１００は、Ｘ軸１０４に関する約３０秒の経過時間に対し、Ｙ軸１０２に関してプロットされる想定したグロス計数率のプロットを示している。時間期間１０６は、上記のトラックが上記の入り口に入る前の間隔を表し、時間期間１０８は、上記のトラックが上記の入り口内にある間の「占有間隔」を表し、及び時間間隔１１０は、上記のトラックが上記の入り口を去った後の時間期間を表している。プロット１１２は、地上２．５から５ｍの視野をカバーする「上部ガンマ検出器」からの想定した総計数（０−３０００ｋｅＶ）を示し、プロット１１４は、地上０から２．５ｍの視野をカバーする「下部ガンマ検出器」からの想定した総計数（０−３０００ｋｅＶ）を示している。ベースライン降下１１６及び１１８は、上記のトラックのエンジンが上記の入り口を通過するとき、占有時間期間１０８の始まりで、プロット１１２及び１１４それぞれに対して見ることができる。即ち、想定したグロス計数率は、上記の放射線ソースを持つ上記の乗物が上記の入り口に進入したとき、最初は率において減少を示している。しかし、上記のトラックによる遮蔽のために「占有している」と占有していない」と間の率の差が低減したもかかわらず、７６Ｇａのソースは、有意な放射能を含んでいるので、プロット１１２及び１１４それぞれの領域１２０及び１２２に指し示されているように、検出される計数率は結局、「空の」入り口に対し観測される率よりも大きく増大することが予期される。
【００５４】
図５のグラフ１３０は、上記下方ガンマ検出器及び上方ガンマ検出器それぞれからの想定したデータを表すプロット１３２及び１３４を示しており、これらプロット１３２及び１３４は、上記のトラック及びソースが上記の入り口を通過するときの、両方の検出器に対する２つの隣接したＲＯＩ間の差のプロットを示している。ＲＯＩ間の正味の差はＹ軸１３６に関して、対して時間は図４で使用したのと同じＸ軸１０４を使用してプロットしているが、約４０秒間の想定したデータを示している。上記のトラックが上記の入り口に入る前の時間期間１０６の間、両方の検出器に対する想定した正味の差の計数は、実質的にゼロのまわりに集中している。更にまた、上記プロットの領域１３８が指し示しているように、上記のトラックが上記の入り口に入るとき、上記のトラックによる遮蔽からの影響は見込まれていない。しかし、領域１４０が示すように、上記の放射線ソースが上記の入り口に入った直後、ＲＯＩの正味の差において、統計的には有意な増大が見込まれており、ここに記載した方法の利点を示している。統計的分析技法の使用に加え、（１）ピークの検出される正味の差に基づいて警報レベルを設定すること、（２）時間／率アルゴリズムを使用すること、及び（３）検出器「投票」等の他の技法を使用して、上記の正味差の測定値が上記関係ある電離放射線ソース（このケースでは７６Ｇａ）の存在を指し示しているかを判定することができる。
【００５５】
図６は、関係ある電離放射線ソースの検出の方法の一実施形態を記載するために提供する、フローチャート１５０を示している。ステップ１５２において、第１と第２の電離放射線関心領域を選択する。上記第１電離放射線関心領域は、関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように選択し、上記第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を実質的に排除するように選択している。ステップ１５４において、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値を取得し、また、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値を取得する。ステップ１５６において、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化する較正定数を導き出す。それからステップ１５８において、上記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１合計電離放射線測定値を取得し、また、上記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２合計電離放射線測定値を取得する。ステップ１５６からの上記較正定数は、ステップ１６０において、上記第２合計電離放射線測定値を正規化して、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるために使用し、それからステップ１６２において、この正規化された第２合計電離放射線測定値は、上記第１電離放射線測定値から減算されてそれらの間の正味の差を求め、上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示す。
【００５６】
図７は、装置の実施形態の機械的な回路図を図解している。そこに描写しているのは、バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放射線を検出するための放射線分析システム２００である。放射線分析システム２００は、空間放射線に曝される放射線検出器２１０を備えている。空間放射線という用語は、放射線分析システム２００の少なくとも付近の部分における放射線に言及するものである。空間放射線は、自然バックグラウンド放射線と、人工エミッタからの放射線との両方を含んでいる。放射線検出器２１０は、少なくとも第１と第２のＲＯＩを検出するよう構成され、この第１電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含み、この第２電離放射線関心領域は、上記関係ある電離放射線ソースからの実質的な放出を除外している。
【００５７】
放射線分析システム２００はまた、トリガリング・システム２２０を備えている。上記空間放射線において上記関係ある電離放射線ソースからの放射線が含まれないことを確実にするよう、放射線分析システム２００を取り巻く環境が制御されるときに放射線検出器２１０が上記バックグラウンド放射線環境を含む空間放射線に曝されると、トリガリング・システム２２０は第１のデータ取得トリガを発生させる。即ち、この第１のデータ取得トリガは、放射線分析システム２００の周りの空間の一部におけるバックグラウンド放射線のみを測定する目的で作動する。トリガリング・システム２２０はまた、上記の検出器が上記バックグラウンド放射線環境及び遮蔽される可能性のある関係ある電離放射線ソースを含む空間放射線に曝されたときに、第２のデータ取得トリガを発生させるように構成されている。即ち、この第２のデータ取得トリガは、何らかの上記の関係ある放射線ソースの物質の存在に対し、放射線分析システム２００の周りの空間のその一部をテストする目的のために作動する。トリガリング・システム２２０は、手動で若しくは自動で、又は手動又は自動のイベントの組合せによって作動できる。
【００５８】
放射線分析システム２００は更に、放射線検出器２１０及びトリガリング・システム２２０と操作可能に通信するデータ取得システム２３０を備えている。用語「操作可能に通信する」は、直接間接を問わず１以上の中間要素を介して、２つの要素間で適切な信号を直接的又は間接的に通信することに言及していることを理解されたい。データ取得システム２３０は、トリガリング・システム２２０が上記第１のデータ取得トリガを発生させた後に、上記放射線検出器からバックグラウンド放射線測定値のセットを取得するよう構成されている。このバックグラウンド放射線測定値のセットは、上記第１電離放射線関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを含んでいる。データ取得システム２３０は更に、上記トリガリング・システムが上記第２のデータ取得トリガを発生させた後に、放射線検出器２１０からテスト放射線の測定値を取得するよう構成されている。このテスト放射線の測定値は、上記第１電離放射線関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、上記第２電離放射線関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを含んでいる。合計電離放射線測定値という用語は、バックグラウンド電離放射線及び関係ある電離放射線ソースからの何らかの放射線を含んでおり、この関係ある電離放射線ソースは、放射線検出器２１０によって測定される空間放射線に寄与する可能性のあるものである。典型的に、データ取得システム２３０はスペクトル分析器を組み込んでおり、放射線検出器２１０からの信号を解釈し、上記第１バックグラウンド電離放射線測定値、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値、上記第１合計電離放射線測定値、及び上記第２合計電離放射線測定値を導き出している。
【００５９】
放射線分析システム２００はまた、データ取得システム２３０と操作可能に通信するコンピュータ２４０を備えている。コンピュータ２４０は、上記第２バックグラウンド電離放射線測定値を上記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して、較正定数を求めるよう構成されている。また、コンピュータ２４０は、上記較正定数を適用して上記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるよう構成されており、コンピュータ２４０は、上記正規化された第２合計電離放射線測定値を第１合計電離放射線測定値から減算してその間の正味の差を求め、上記関係ある電離放射線ソースが存在するかどうかを指し示すように構成されている。コンピュータ２４０は更に、警報の作動化を保証する信頼水準で、この正味の差が上記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すのかどうかを分析するよう構成することができる。
【００６０】
本発明の実施形態の先の記載は、説明及び解説を目的として提示してきたものである。それらは網羅的であることを意図したものではなく、また、開示した正確な形態に本発明を制限することを意図したものではない。上の教示の観点から、変更又は変形が可能であることは明らかである。上記の実施形態は、本発明の原理及びその実際的な適用の最良の説明を提供し、それによって、予期された特定の使用に適するように、様々な実施形態においてそして様々な変更を伴って当業者が本発明を利用することが可能であるようにすることを目指して、選び、記載したものである。全てのそのような変更及び変形は、公平に、合法的に、公正に権利付与される広さに従って解釈されたとき、追加の請求項によって決定される本発明の範囲内にある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境中の関係ある電離放射線ソースを検出するための方法であって、前記環境は、前記検出を妨害するよう置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含み、
（ａ） 少なくとも第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択するステップであって、
前記第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域の各々は、あるスペクトル幅を有し、
前記第１電離放射線関心領域は、前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように選択し、
前記第２電離放射線関心領域は、前記関係ある電離放射線ソースからの実質的な放出を有さないエネルギー範囲を有するように選択した、
ステップと、
（ｂ） 前記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、前記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを取得するステップであって、前記第１バックグラウンド電離放射線測定値及び前記第２バックグラウンド電離放射線測定値の各々は、前記関係ある電離放射線ソースが実質的にないときに取られる、ステップと、
（ｃ） 前記第２バックグラウンド電離放射線測定値を前記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して、較正定数を求めるステップと、
（ｄ） 前記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、前記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを取得するステップであって、前記第１合計電離放射線測定値及び前記第２合計電離放射線測定値の各々は、可能性ある関係ある放射性ソースが存在し、且つ前記可能性ある関係ある電離放射線ソースの前記検出を妨害するように置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質が存在するときに取られる、ステップと、
（ｅ） 前記較正定数を適用して前記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるステップと、
（ｆ） 前記正規化された第２合計電離放射線測定値を前記第１合計電離放射線測定値から減算して、前記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記関係ある電離放射線ソースの実質的に放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関係ある電離放射線ソースに対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅よりも大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１電離放射線関心領域及び前記第２電離放射線関心領域は、境界を接するように選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記関係ある電離放射線ソースの実質的に放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記関係ある電離放射線に対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソース検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１と前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅より大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物資から予期される減衰が、前記第２電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物質から予期される減衰と大体等しくなるように、前記第１と前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記関係ある電離放射線ソースの放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記関係ある電離放射線ソースに対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１及び前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅よりも大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物質から予期される減衰が、前記第２電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物質から予期される減衰と大体等しいように、前記第１及び前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記関係ある電離放射線ソースの実質的に放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記関係ある電離放射線ソースに対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１及び前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅より大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放射線を検出するための放射線分析システムであって、
空間放射線に曝され、少なくとも第１と第２の電離放射線関心領域を検出するように構成された放射線検出器であって、前記第１電離放射線関心領域は前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含み、前記第２電離放射線関心領域は前記関係ある電離放射線ソースからの放出を実質的に除外した、前記放射線検出器と、
前記関係ある電離放射線ソースからの放射線のない前記バックグラウンド放射線環境を含む空間放射線に前記検出器が曝されたときに、第１のデータ取得トリガを発生させるよう構成され、前記バックグラウンド放射線環境及び遮蔽される可能性のある関係ある電離放射線ソースを含む空間放射線に前記検出器が曝されたときに、第２のデータ取得トリガを発生させるよう構成されたトリガリング・システムと、
前記放射線検出器及び前記トリガリング・システムと操作可能に通信するデータ取得システムであって、
前記データ取得システムは、前記トリガリング・システムが前記第１のデータ取得トリガを発生させた後に、バックグラウンド放射線測定値を前記放射線検出器から取得するよう構成され、前記バックグラウンド放射線測定値は、前記第１電離放射線関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、前記第２電離放射線関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを含み、
前記データ取得システムは、前記トリガリング・システムが前記第２のデータ取得トリガを発生させた後に、テスト放射線の測定値を前記放射線検出器から取得するよう更に構成され、前記テスト放射線の測定値は、前記第１電離放射線関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、前記第２電離放射線関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを含む、
前記データ取得システムと、
前記データ取得システムと操作可能に通信するコンピュータであって、前記コンピュータは、前記第２バックグラウンド電離放射線測定値を前記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して較正定数を求めるよう構成され、前記較正定数を適用して前記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるよう構成され、前記正規化された第２合計電離放射線測定値を前記第１合計電離放射線測定値から減算し、前記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるよう構成された、前記コンピュータと
を備えた放射線分析システム。
【請求項２２】
前記放射線検出器は、中解像度放射線検出器を備えた、請求項２１に記載の放射線分析システム。
【請求項２３】
前記放射線検出器は、低解像度放射線検出器を備えた、請求項２１に記載の放射線分析システム。
【請求項１】
環境中の関係ある電離放射線ソースを検出するための方法であって、前記環境は、前記検出を妨害するよう置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質を含み、
（ａ） 少なくとも第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択するステップであって、
前記第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域の各々は、あるスペクトル幅を有し、
前記第１電離放射線関心領域は、前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように選択し、
前記第２電離放射線関心領域は、前記関係ある電離放射線ソースからの実質的な放出を有さないエネルギー範囲を有するように選択した、
ステップと、
（ｂ） 前記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、前記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを取得するステップであって、前記第１バックグラウンド電離放射線測定値及び前記第２バックグラウンド電離放射線測定値の各々は、前記関係ある電離放射線ソースが実質的にないときに取られる、ステップと、
（ｃ） 前記第２バックグラウンド電離放射線測定値を前記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して、較正定数を求めるステップと、
（ｄ） 前記第１電離放射線エネルギー関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、前記第２電離放射線エネルギー関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを取得するステップであって、前記第１合計電離放射線測定値及び前記第２合計電離放射線測定値の各々は、可能性ある関係ある放射性ソースが存在し、且つ前記可能性ある関係ある電離放射線ソースの前記検出を妨害するように置かれた可能性あるバックグラウンド電離放射線遮蔽物質が存在するときに取られる、ステップと、
（ｅ） 前記較正定数を適用して前記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるステップと、
（ｆ） 前記正規化された第２合計電離放射線測定値を前記第１合計電離放射線測定値から減算して、前記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記関係ある電離放射線ソースの実質的に放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関係ある電離放射線ソースに対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１と第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅よりも大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１電離放射線関心領域及び前記第２電離放射線関心領域は、境界を接するように選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記関係ある電離放射線ソースの実質的に放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記関係ある電離放射線に対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソース検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１と前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅より大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物資から予期される減衰が、前記第２電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物質から予期される減衰と大体等しくなるように、前記第１と前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択した、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記関係ある電離放射線ソースの放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記関係ある電離放射線ソースに対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１及び前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅よりも大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物質から予期される減衰が、前記第２電離放射線関心領域内の前記可能性あるバックグラウンド放射線遮蔽物質から予期される減衰と大体等しいように、前記第１及び前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を選択した、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記関係ある電離放射線ソースの実質的に放射線ソース光電ピークで前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記関係ある電離放射線ソースに対する実質的にコンプトン端で前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含むように、前記第１電離放射線関心領域を選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１電離放射線関心領域が、前記第２電離放射線関心領域を占めるエネルギーより低いエネルギーを実質的に含むように、前記第１及び前記第２の電離放射線エネルギー関心領域を更に選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２電離放射線関心領域が、前記第１電離放射線関心領域の前記スペクトル幅より大きいスペクトル幅を有するように、前記第１電離放射線エネルギー関心領域の前記スペクトル幅を更に選択した、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
バックグラウンド放射線環境において、関係ある電離放射線ソースからの放射線を検出するための放射線分析システムであって、
空間放射線に曝され、少なくとも第１と第２の電離放射線関心領域を検出するように構成された放射線検出器であって、前記第１電離放射線関心領域は前記関係ある電離放射線ソースからの検出可能な放出を含み、前記第２電離放射線関心領域は前記関係ある電離放射線ソースからの放出を実質的に除外した、前記放射線検出器と、
前記関係ある電離放射線ソースからの放射線のない前記バックグラウンド放射線環境を含む空間放射線に前記検出器が曝されたときに、第１のデータ取得トリガを発生させるよう構成され、前記バックグラウンド放射線環境及び遮蔽される可能性のある関係ある電離放射線ソースを含む空間放射線に前記検出器が曝されたときに、第２のデータ取得トリガを発生させるよう構成されたトリガリング・システムと、
前記放射線検出器及び前記トリガリング・システムと操作可能に通信するデータ取得システムであって、
前記データ取得システムは、前記トリガリング・システムが前記第１のデータ取得トリガを発生させた後に、バックグラウンド放射線測定値を前記放射線検出器から取得するよう構成され、前記バックグラウンド放射線測定値は、前記第１電離放射線関心領域内の第１バックグラウンド電離放射線測定値と、前記第２電離放射線関心領域内の第２バックグラウンド電離放射線測定値とを含み、
前記データ取得システムは、前記トリガリング・システムが前記第２のデータ取得トリガを発生させた後に、テスト放射線の測定値を前記放射線検出器から取得するよう更に構成され、前記テスト放射線の測定値は、前記第１電離放射線関心領域内の第１合計電離放射線測定値と、前記第２電離放射線関心領域内の第２合計電離放射線測定値とを含む、
前記データ取得システムと、
前記データ取得システムと操作可能に通信するコンピュータであって、前記コンピュータは、前記第２バックグラウンド電離放射線測定値を前記第１バックグラウンド電離放射線測定値に対し正規化して較正定数を求めるよう構成され、前記較正定数を適用して前記第２合計電離放射線測定値を正規化し、正規化された第２合計電離放射線測定値を求めるよう構成され、前記正規化された第２合計電離放射線測定値を前記第１合計電離放射線測定値から減算し、前記関係ある電離放射線ソースの存在を指し示すためにそれらの間の正味の差を求めるよう構成された、前記コンピュータと
を備えた放射線分析システム。
【請求項２２】
前記放射線検出器は、中解像度放射線検出器を備えた、請求項２１に記載の放射線分析システム。
【請求項２３】
前記放射線検出器は、低解像度放射線検出器を備えた、請求項２１に記載の放射線分析システム。
【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】
【公表番号】特表２００９−５４１７７６（Ｐ２００９−５４１７７６Ａ）
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１８４３２（Ｐ２００９−５１８４３２）
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７０６１３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６０７０７
【国際公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（５０９０００４１５）ヌクセーフ・インコーポレーテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７０６１３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６０７０７
【国際公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（５０９０００４１５）ヌクセーフ・インコーポレーテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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