JPH0551873B2

JPH0551873B2 -

Info

Publication number: JPH0551873B2
Application number: JP29229887A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Sato; Masayasu Mito
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-11-19
Filing date: 1987-11-19
Publication date: 1993-08-03
Also published as: JPH01134291A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はシンチレータを用いた放射線の線量率
計であり、特に実時間で１cm−深部線量当量
（率）又は実効線量当量（率）を実用的に評価・
測定するためにシンチレーシヨン式線量率計に関
する。

［従来の技術］近年、健康管理を始め医療の分野において、Ｘ
線撮影、Ｘ線断層撮影（CT）あるいは放射線照
射による癌治療が盛んになり、放射線利用が大き
な役割を果している。また、検体検査等における
トレーサとしての利用や工業利用等にRI（放射性
同位元素）等の放射性物質が用いられており、放
射線とのかかわりが多くなつている。

更に、原子力発電は国内の総使用電力の約27％
を供給しており、今後その比率は大きくなること
予想される一方、核燃料物質の生産や、核分裂生
成物（FP）の処理が益々重要となつている。

このように、医療分野、工業生産分野におい
て、またエネルギー政策上で放射線は必要不可欠
となつており、今後とも日常生活に身近に感じら
れる存在である。一方、放射線利用に伴い、放射
線安全管理が益々重要となり、このためには放射
線測定が確実、簡便、経済的に実施されなければ
ならない。

このような放射線安全管理や防護に関しては、
国際放射線防護委員会（ICRP）の勧告に基づい
て行われており、我が国においても、このICRP
の勧告に基づいてRI等による放射線障害防止法
（以下障害防止法とする）が設けられ、これに規
定された許容量を満たしているかの判定のために
放射線の測定が行われ、これによつて安全確保が
図られている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、放射線安全管理は放射線医学の
研究や科学の進歩とともに変化し、ICRP勧告も
逐次改新され、我が国内法も適宜見直しや変更が
行なわれており、最近またその基準が大幅に改新
されようとしている。

すなわち、放射線単位のSI単位への変更、実効
線量当量の導入、許容を限度と読み替える変更等
が行なわれようとしている。

この中でも、特に実効線量当量の導入に対する
対応が必要であり問題となる。この線量当量は身
体表面や身体深部における線量をを考慮してお
り、放射線のエネルギによつて線量が異なること
を評価した値である。

すなわち、第７図にはγ線、Ｘ線において、線
量一定の場合の各エネルギに対する実効線量当量
及び１cm−深部線量当量を考慮した線量当量換算
曲線（横軸に放射線のエネルギを、縦軸に一定の
照射線量Ｒに対する線量当量の線量率比をとる）
か示されており、実効線量当量の換算曲線（実効
線量当量指標）１００では約80KeVに、１cm−
深部線量当量換算曲線（１cm深部線量当量指標）
１０１では約60KeVにピークがあり、それら以
上のエネルギの放射線に対しては線量比（rem／
Ｒ）1.0に近づく指標曲線となつている。

従つて、放射線の空間線量と同時にエネルギが
分かつている場合は、実効線量当量指標及び１cm
深部線量当量指標により、実質的な線量当量を算
定することができるが、この算定は煩雑である。
そして、エネルギ自体が正確に判定できないこと
もあつて、従来では線量当量はレントゲン単位で
計つた測定値をエネルギに関係なく直接レム値
（rem）に読み替えていることが多かつた。

しかしながら、障害防止法の改正によれば、放
射線量をより適切に評価し、正確な線量での放射
線管理を行う方針であり、またこのような実質的
な線量での測定・表示な即座にできれば便利であ
る。

このような事情から、エネルギにより生体に与
えうる影響を考慮した線量の換算関係を処理する
機能を有し、かつこのような実質的な線量とし
て、例えば実効線量当量又は１cm−深部線量当量
を容易に測定・評価し、これを測定器で直読でき
る装置の要請があつた。

本発明は、このような要請に応えるシンチレー
シヨンカウンタに関するものであり、まずシンチ
レーシヨンカウンタ構造とその特性を第８図及び
第９図に基づいて説明する。

図において、測定されるγ線、Ｘ線は、直径２
インチ程度のNaI（Tl）、CsI（Tl）等から成るシ
ンチレータ１０により光電変換される。このシン
チレータ１０は厚さ0.1mmのアルミニウム（Al）
容器１２と厚さ0.5mmの石英ガラス板１４とでキ
ヤンニングされ、これにより外部からの光を遮光
するほかシンチレータの潮解を防ぐ作用をしてい
る。そして、前記石英ガラス板１４には光電子増
倍管１６がシリコンオイル等を介在させて光学的
に接続されており、シンチレータ１０からの光信
号を電気信号に変換するとともに、１個の電子を
例えば10⁷個の電子に増倍した電気パルスに変換
している。また、この電気パルスを計測するため
の前置増幅器１８が光電子増倍管１６に接続さ
れ、これらの構成部材は電気的あるいは磁気的遮
蔽をするプローブ容器２０に収納されている。

そして、前記前置増幅器１８からの信号は、プ
ローブ容器２０の外に設けられた処理回路部２２
にケーブル２４を介して供給されており、この処
理回路部２２は波高弁別器、直接増幅器、レート
メータ、高圧電源等から成り、これらの回路にて
パルス数が放射線量を求めることができる。

また、このパルス波高から放射線エネルギをも
求めることも行なわれるが、これは従来装置では
困難である。

すなわち、エネルギ情報を与えるパルスはシン
チレータ１０内で放射線により起こる光電効果に
よるものを主体として得られるが、これらの作用
はエネルギ領域で異なる現象を生じ、低いエネル
ギ領域では光電効果、中程度の領域ではコンプト
ン効果、高い領域では電子対生成の寄与が高くな
る。そして、これらを総合すると、放射線線量率
の少ない状態での測定では、エネルギ情報を得る
光電効果によるパルスが極端に少なくなるなどの
問題があり、エネルギ検出は困難である。従つ
て、実効線量当量を求めるため、放射線量とエネ
ルギとの測定を同時に行い、演算処理することは
現在のシンチレーシヨン式の装置では困難であ
る。

強いて挙げれば、DBM（重み付）方式により
実効線量当量を求めようとする装置があるが、こ
れは線量率の低い部分の計測ができないし、装置
が大型化する等の問題がある。

次に、従来装置におけるエネルギ依存性（一定
照射線量におけるエネルギと測定置の関係）が第
９図に示されており、これに基づいて実効線量当
量について検討する。

すなわち、第８図のアルミニウム容器１２がな
い場合は曲線７００に示されるように、低エネル
ギ領域ではレントゲンに対する線量率の比
（rem／Ｒ）は極めて大きな値となり、厚さ１
ｇ／cm²のアルミニウム容器（前記１２）で覆われ
る場合は曲線７０１、厚さ100μｍのベリリウム
（Be）容器で覆われている場合は曲線７０２で示
されるものとなる。

この図から明らかなように、第７図の線量当量
換算曲線と比較すると、50〜100KeV範囲では計
数感度が10倍〜100倍も高くなり、一方高いエネ
ルギ領域では急激に上昇するものとなつている。
従つて、このようなシンチレーシヨンカウンタで
は実効線量当量の測定は困難である。

発明の目的本発明は前記従来の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、生体に与える影響を考慮し
た実質的な線量を容易に測定し表示できるシンチ
レーシヨン式線量率計を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］前記目的を達成するために本発明は、低エネル
ギー領域において線量当量で評価した換算曲線に
対応した所定のピークを有する感度特性で放射線
を検出する第１の入射窓をシンチレータに設けた
第１の検出部と、中エネルギから高エネルギの領
域の放射線を主に検出する厚さの第２の入射窓を
シンチレータに設けた第２の検出部と、前記第１
の検出部と第２の検出部との出力差を演算する差
演算器と、を有し、線量当量を実時間で測定表示
することを特徴とする。

［作用］以上の構成によれば、第１の検出部では低エネ
ルギ領域において線量当量を考慮した所定のピー
クを有する線量率として計測され、これが低エネ
ルギ領域での実効線量当量とされる。また、第２
の検出部では低エネルギ領域の放射線が除去され
た放射線を入射し、所定のエネルギ領域から高エ
ネルギ領域において、第１の検出器で過剰に計数
した分を測定する。従つて、差演算器にて第１の
検出部と第２の検出部との出力差を演算すること
により、エネルギの相違等により生体に与える影
響を考慮した前記換算曲線に対応した線量率を測
定表示することが可能となる。

［実施例］以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。

第１図には第１実施例であるシンチレーシヨン
式線量率計の概略構成が示され、第２図には検出
部の外観が示されており、本発明において特徴的
なことは、検出器自体の構成でエネルギに依存す
る実効線量当量あるいは１cm−深部線量当量を測
定できるようにしたことである。

すなわち、本発明は第１の検出部２６と第２の
検出部２８を設けており、第１の検出部２６はシ
ンチルーエータ部３０と光電子増倍管３６と前置
増幅器３８とから構成されている。前記シンチレ
ータ部３０は、円板形状75mmφ×25mmのNaI（Tl）
シンチレータ３２、アルミニウム容器１２−１、
石英ガラス板１４−１及び第１の入射窓３４ら成
り、この第１の入射窓３４は厚さ約１mg／cm²のア
ルミニウム板に厚さ約100μｍのベリリウム（Be）
から成る円形小部分を、第２図に示されるよう
に、全体の面積の100分の１程度に散在させて形
成する。

この第１の入射窓３４によれば、低エネルギ領
域の放射線を従来の遮蔽板よりも大きなレベルで
検出することになり、前記第９図に示されている
線量率比を示す曲線を第５図に示される曲線３０
０まで、つまり50〜60KeV近傍のエネルギピー
ク領域の線量率を1/20程度に下げることができ、
これにより１cm−深部線量当量の換算曲線１０１
に近づけることができる。

また同時に、第９図において約10³KeVに存在
していた曲線谷を、第５図に示されるように、約
400〜500KeVのエネルギ位置にまでシフトさせ
ることができる。

なお、この第１の入射窓３４は前述のような特
性を有するもであればよく、例えばアルミニウム
の厚さを30mg／cm²程度まで薄くすることにより、
同窓の効果を得ることが可能である。

次に、第２の検出部２８について説明する。こ
れは、シンチレータ部４０と光電子増倍管４６と
前置増幅器４８とから構成される。そして、前記
シンチレータ部４０は第１の検出部２６のシンチ
レータ３２の半円の大きさとされたシンチレータ
４２、アルミニウム遮蔽板１２−２、石英ガラス
板１４−２及び第２の入射窓４４から成り、この
第２の入射窓４４は第１の検出部２６のシンチレ
ータ部３０で低エネルギの放射線が吸収・除去さ
れた放射線を更に遮蔽し、第５図の曲線３０１で
示されるように、300KeV程度のエネルギ領域か
ら高い領域に向けて線量率が増加する厚さとす
る。

従つて、第２の検出部２８で検出される放射線
は高いエネルギ領域のみの放射線となり、前記曲
線３００で示される第１の検出部２６の出力から
曲線３０１で示される第２の検出部２８の出力を
差し引くことにより、曲線１００で示される線量
率を得ることができる。

なお、実施例では前記第２の検出部２８のシン
チレータ部４０を第１の検出部２６のシンチレー
タ部３０の後端に設けたが、両者を並設して第２
の入射窓４４を曲線３０１となるような厚さのも
のとすることもできる。

そして、前記第１の検出部２６と第２の検出部
２８の両者の出力差を演算する差演算器５０が設
けられ、この差演算器５０の出力は処理回路部２
２に供給される構成となつている。

なお、前記第１及び第２の検出部２６，２８の
側部には厚さ１cmの鉛遮蔽板５２が設けられ、こ
れらの各構成部材はプローブ容器５４内に収容さ
れている。

以上が１cm−深部線量当量を測定する場合の構
成であるが、実効線量当量を測定する場合には、
前記第１の入射窓３４に被せるように厚さ１cmの
プラスチツク板から成る実効線量当量用の遮蔽板
キヤツプ５６を設ける。

次に、第１の実施例とシンチレータ部の構成を
異にする本発明の第２実施例を第３図及び第４図
に基づいて説明する。

第２実施例は側方向に対する感度も考慮して方
向依存性を改善したことを特徴とし、第３図のシ
ンチレータ部６０に示されるように、前記第１の
入射窓３４をシンチレータの前面と側面に配設
し、側方向からの放射線をも検出する構成とす
る。そして、これと、同時に、第２の検出部２８
のシンチレータ部６２についても第２の入射窓４
４を側面に設け、このシンチレータ部６２を第１
の検出部２６におけるシンチレータ部６０内に収
納して両者をほぼ同軸上に配置する。

これによれば、側方向からの放射線についても
感度よく検出することができ、方向依存性のない
生物学的効果を考慮した正確な測定が可能とな
る。

実施例は以上の構成から成り、以下にこの作用
を説明する。なお、説明の都合上、、第１実施例
及び第２実施例共に同一の測定量を検出している
ものとする。

まず、第１の検出部２６では低エネルギ領域の
放射線を、特に３〜10²keVの領域の放射線を第
１の入射窓３４にて比較的多量通過させて、従来
の線量率より最大で100倍程度高い線量率として
測定する。従つて、低エネルギ領域の生物学的効
果を第３図のように、4keV近傍のにピークのあ
る曲線３００とすることができる。

しかし、この第１の検出部２６のみであると曲
線３００から理解されるように、高いエネルギに
なるに従つて線量率が極めて多くなる。そこで、
この多くなつた線量率を除去するために第２の検
出部２８が設けられる。

すなわち、この第２の検出部２８では第１の検
出部２６のシンチレータ部３０，６０で低エネル
ギ領域の放射線が除去された放射線を入射し、第
２の入射窓４４で所定のエネルギ領域、実施例で
は300keV程度以上の高エネルギの領域の放射線
のみを通過させる。そうすると、曲線３０１のよ
うな線量率曲線が得られる。

そして、前記第１の検出部２６と第２の検出部
２８で得られた検出置は前置増幅器３８及び４８
にて増幅され、前置増幅器３８及び４８の出力は
差演算器５０に供給される。この差演算器５０で
は第１の検出部２６の前置増幅器３８の出力から
第２の検出部２８の前置増幅器４８の出力を差引
き、その差出力を処理回路部２２に供給する。従
つて、第５図に示されるように、曲線３００から
曲線３０１を差引いた曲線１０１にて示される線
量率の放射線測定が達成できることになる。

この曲線１０１は、第７図に示した換算曲線と
同じとなり、従つて１cm−深部線量当量の線量率
が即座に求められ、この線量率を直読できること
が理解される。

以上は１cm−深部線量当量測定の場合の作用で
あるが、実効線量当量を求める場合は、実効線量
当量用の遮蔽板キヤツプ５６を被せて放射線の測
定を行うことになる。１cm−深部線量の場合は、
散乱線等の影響により実効線量よりも線量が高く
なることが知られており、前記遮蔽板キヤツプ５
６はその線量差を補正するために用いられ、従つ
てこの遮蔽板キヤツプ５６を通過した放射線量を
実効線量当量とみなすことができる。

前記遮蔽板キヤツプ５６を通過した後は、前記
１cm−深部の場合の作用と同様であり、この場合
は、第４図に示されるように、第１の検出部２６
の出力は曲線４００、第２の検出部２８の出力は
曲線４０１となり、従つて差演算器５０の出力は
曲線１００となり。これは前記第７図に示した実
効線量当量における換算曲線と同一となり、生体
に対する影響を考慮した実効線量当量となる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、低エネ
ルギ領域ではその線量当量を考慮した測定を第１
の検出部で行い、また高エネルギ領域では第２の
検出部にてその領域のみの放射線測定を行い、こ
の第２の検出部出力を第１の検出部出力から差引
いて線量当量の測定を行うようにしたので、シン
チレーシヨン式の線量率計において、測定器の上
で生体に与える影響を考慮した線量率を直読する
ことができる。

また、線量率計自体の構成で実効線量当量など
の測定さ可能となり、従来行つていた換算のため
の作業が不必要となり、使いやすい便利な測定器
を提供することができる。

更に、本発明の線量率計によりICRPの勧告に
基づき法改正に応じた測定が可能となり、国民生
活の安全のために貢献できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシンチレーシヨン式線量
率計の第１実施例の概略を示す構成図、第２図は
第１図の線量率計の外観を示す斜視図、第３図は
本発明の第２実施例の概略を示す構成図、第４図
は第３図の線量率計の外観を示す斜視図、第５図
は本発明における１cm−深部線量当量測定の作用
を説明するグラフ図（横軸は対数目盛）、第６図
は本発明における実効線量当量測定の作用を説明
するグラフ図（横軸は対数目盛）、第７図は実効
線量当量及び１cm−深部線量当量を考慮した放射
線量率を求めるための換算曲線を示すグラフ図
（横軸は対数目盛）、第８図は従来のシンチレーシ
ヨンカウンタの構成図、第９図は第８図の装置に
おいて各種の遮蔽板を用いて低エネルギ領域を放
射線測定を行つた場合の照射線量に対する線量当
量の線量率比を示すグラフ図（横軸は対数目盛）
である。１０，３２，４２……シンチレータ、１６，３
６，４６……光電子増倍管、１８，３８，４８…
…前置増幅器、２２……処理回路部、２６……第
１の検出部、２８……第２の検出部、３０，４
０，６０，６２……シンチレータ部、３４……第
１の入射窓、４４……第２の入射窓、５０……差
演算器、５６……深部線量用の遮蔽板キヤツプ。

Claims

【特許請求の範囲】１低エネルギ領域において線量当量で評価した
換算曲線に対応した所定のピークを有する感度特
性で放射線を検出する第１の入射窓をシンチレー
タに設けた第１の検出部と、中エネルギから高エ
ネルギの領域の放射線を主に検出する厚さの第２
の入射窓をシンチレータに設けた第２の検出部
と、前記第１の検出部と第２の検出部との出力差
を演算する差演算器と、を有し、線量当量を実時
間で測定表示することを特徴とするシンチレーシ
ヨン式線量率計。２特許請求の範囲１記載の線量率計において、
第１の入射窓は全体をアルミニウム板とし、これ
にベリリウム板から成る小部分を散在させて形成
したことを特徴とするシンチレーシヨン式線量率
計。３特許請求の範囲１又は２記載の線量率計にお
いて、第２の入射窓を第１の検出部のシンチレー
タ部の裏面に配置したことを特徴とするシンチレ
ーシヨン式線量率計。４特許請求の範囲１又は２記載の線量率計にお
いて、前記第１の入射窓及び第２の入射窓をシン
チレータの前面及び側面に配設し、かつ第２の検
出部のシンチレータ部を第１の検出部のシンチレ
ータ部内に収納して両者をほぼ同軸上に配置した
ことを特徴とするシンチレーシヨン式線量率計。５特許請求の範囲１記載の線量率計において、
第１及び第２の検出部が２個以上の検出部からな
り、各検出部の出力差を演算して線量当量を評価
することを特徴とするシンチレーシヨン式線量率
計。