JPS6050310B2

JPS6050310B2 - 放射線測定装置

Info

Publication number: JPS6050310B2
Application number: JP1476379A
Authority: JP
Inventors: 克彦川島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-02-12
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1985-11-07
Also published as: JPS55107969A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はバックグランド（以下Ｂ、Ｇ、と記す）信
号と測定対象信号とを分離計測する放射線測定装置に関
するものである。

微弱放射線の測定をする場合にＢ、Ｇ、信号を除去する
必要がある。

従来は測定対象てある放射線源の有無の各場合につき測
定し、この測定結果の差をとることにより、Ｂ、Ｇ、計
数を除去する自明の方法をとつていた。しカルながら、
インライン式放射線モニタなどの例のように測定サンプ
ルを取除くことが困難な実例が多く、このような場合に
対して適切な測定方法はなく、測定値をそのまま信号測
定値であると判断せざるをえなかつた。

この発明はこのような従来の欠点を解消すべくなされた
もので、Ｂ、Ｇ、信号除去を容易かつ正確に行いうる放
射線測定装置を提供することを目的としている。ノ以
下この発明の一実施例を図によつて説明する。

第１図において、１は線源であつて測定すべき対象、２
は線源１に起因する放射線を時間的に変化させるための
変調装置、３は変調された放射線を検出するための放射
線検出器、４は放射容易；出器３からの信号を増幅、波
高弁別、パルス数の計数をするなどの必要な機能を備え
た計測回路、５は計測回路４からの信号を処理しＢ、Ｇ
、信号と有効信号とを分離して出力する弁別手段を構成
するＢ．Ｇ．除去機能部である。変調装置２は線源１か
らの放射線のうち検出器３に致る部分の強度をＡ・ｆ（
ｔ）のごとく、変調させるものである。

ここにＡは線源１の強度に比例する放射線強度、ｆ（ｔ
）は時間的に変化する任意の関数である。ｆ（ｔ）は、
必ずしもその必要はないが、周期関数る選ぶのが一般的
であるから、以下周期関数として説明する。第２図は第
１図に示したものの動作を説明するための説明図で、縦
軸は検出放射線強度、横軸は時間をそれぞれ示す。

同図において、曲線ＣはＢ．Ｇルベルおよび変調信号Ａ
−ｆ（ｔ）の和で示される合成関数ｂ＋Ａ−ｆ（ｔ）を
表わす理論曲線である。点Ｑは１周期内をｍ分割した時
間に対する１番目の測定点であつてその放射線強度の測
定値はｄ１である。点Ｑなどは曲線Ｃの近傍に統計法則
に従つて分布するものである。計測回路４からの出力は
点Ｑにように電圧またはパルの到来ひん度を時間的に変
化させて観測される。

Ｂ．Ｇ．除去部５においては、アナログまたはディジタ
ルまたは両者を混合した手法によつて以下の演算処理を
行い、Ｂ．Ｇ．信号および測定対象放射線強度を出力と
するものてある。

すなわち、点Ｑのごとく時系列的に変化しつつノ観測さ
れる測定点群に適合するようにｂ＋Ａ−ｆ（ｔ）なる合
成関数を最小二乗法により決定するものであり、以下に
示すように、決定された定数ｂおよびＡがそれぞれＢ．
Ｇ．および測定対象放射線強度に比例した量に相当する
。

Ｆｉを分割点１に相当する時刻Ｔｉにおけるｆ（ｔ）の
値とする。

すなわちＤｉに適合するようにｂ＋Ａ−ｆ（ｔ）に最小
二乗法を適用する。

ここで、Ｘをとおく。

またΣはＴを表わしている。（３），（４）を変形してここでΣＦｉ＝１に規格化し連立方程式（５），（６）
をＡ，ｂについて解くとがえられる。

ここで、Ａ−Ｆｉは信号成分であるが、 ”となり、Ａは１周期内の信号成分の計数の合計値に対
応している。

（ｂは時間インクリメント内のＢ．Ｇ．計数値をあたえ
る。）このことは、Ａが総計数ΣＤｉから推定Ｂ．Ｇ．
の合計計数ｍ−ｂを差し引いたものであることが以下の
計算により確かめられることからも明らかである。

すなわち、このように理論曲線ｂ＋Ａｆ（ｔ）をフイツ
トさせることにより、信号成分とＢ．Ｇ．計数を完全に
分離測定することが出来る。上記Ａの値と測定対象放射
線源強度との関係は検出系の検出効率、変調関数ｆ（ｔ
）などから一意的に対応づけられることは明らかであり
、計算または実験的にその比例係数を決定することがで
きる。

以上一般的な変調関数について説明したが、一具体例と
しての場合、すなわち第３図に示すような場合について
検討してみる。

この場合には（７）式よりとなり、これはｉ＝１からｉ
＝ｎまでの計数の緩和（すなわち一定時間の（信号＋Ｂ
．Ｇ．）の総計数に相当するもの）から引続く同一長さ
時間内のＢ．Ｇ．計数値を引いたものに相当する。すな
わちこの発明の結果は従来から行われている計数法と全
く同じ結果をもたらすことを示し、理論的に追求しうる
検出感度の限界値を得られることを示す。第４図はこの
発明をβ線ガスモニタに適用した場合の一実施例を示す
。

第５図は第４図に示した例における放射線強度変調装置
の主要部の具体例を示す図で、第６図は第５図に示され
る変調装置を用いた場合の関数ｆ（ｔ）の説明図である
。

第４図及び第５図において、１は測定対象線源であるガ
ス状の被測定対象、２１，２２，２３は放射線強度変調
装置２を構成する構成要素て、２１はモータからなる駆
動部、２２は駆動部、２３はセクターで駆動軸２２を通
じて駆動部２１により回転される。

３１はβ線検出用プラスチックシンチレータ、３２は光
電子増倍管で、これら３１プラスチックシンチレータ、
３２光電子増倍管により検出部３が構成される。

４１はガスサンプル流入口、４２はサンプル流出口、４
３はガスサンプラー兼しやへい容器である。

さて、以下にこのように構成された装置における変調の
様子と関数ｆ（ｔ）をどのように選ぶことが可能である
かとをのべる。

第５図はセフター２３およびプラスチックシンチレータ
３１部分を二重矢印ａより見た図であつて、この場合に
はセクタ２３とプラスチックシンチレータ３１とが重合
しない配位にある。

尚、関数ｆ（ｔ）を正しく設定出来るようにプラスチッ
クシンチレータ３１は中心角０なる扇形状に形成され、
又、セクター２３はその主要部が半円形に形成されてい
る。第６図はセクター２３が定速で回転することにより
、検出器３に致る放射線が変調される様子を縦軸に検出
放射線強度をとり、横軸に時間をとつて示している。

同図において、Ｌ１はＢＧレベル計数部分、Ｌ２は信号
成分であつて線源１のうち、セクター２３の上方で且つ
プラスチックシンチレータ３１の下方に位置する部分の
ガス状の被測定物１２よりの放射線によるものでセクタ
ー２３の回転により影響を受けない部分、Ｌは同じくセ
クター２３の下方に位置する部分のガス状の被測定物１
１からの信号成分であつてセクター２３により断続され
る部分である。この説明から明らかなように、関数ｆ（
ω・ｔ）は次のようになることは容易に示される。ここ
でｐは台形の傾斜部を示す定数、ＣＯは第６図）のしの
部分の計数率を示す。

またｋは定数でΣＦｉ（ω◆Ｔｉ）＝１となるように決
定されるものである。

以上に示したようにセクター２３の回転により実現可能
な変調によつてえられる変調関数を用い５て、ＢＧ除去
機能部５により式（７），（８）を用いて演算処理する
ことにより、前記Ａ，ｂを求めることができる。

この例にみたように変調関数Ｆｉ（ｔ）はノのように定
数部分ＦＯをふくむ部分変調でもよい。

第７図はガスミニタの他の実施例を示す。第８図は第７
図に示す実施例の場合の変調の様子を示す説明図である
。第８図において縦軸は放射線検出強度を、横軸は時間
をそれぞれ表わしている。第７図において、２４は三方
弁で、この三方弁２４を切り換え操作することにより被
測定ガス配管２６からのガスと放射線ガスをふくまない
ガス配管２７からのガスとを時間的に選択して、しやへ
い容器４３内に流すことにより被測定物１の線源濃度を
変調することができる。２５は前記三方弁２４を制御す
るための制御装置で、三方弁２４及び制御装置２５およ
び関連配管２６，２７をもつて線源強度変調装置を構成
する。

このように構成されたものの変調の動作について説明す
ると、第８図において時刻０に三方弁２４は切りがわり
配管２６からのガスを導きはじめ、時刻ｔ１そ配管２６
を閉じ配管２７を開いてガスの導入状態を時刻Ｔ２でさ
らに逆転させ、以後この操作を交互にくりかえすものと
する。

この場合サンプラー４３内のガスの放射性物質濃度は一
次遅れの応答を示すことは容易に理解される。

従つて、この場合の変調関数ｆ（ｔ）は、とすればよい
。ここにτは第７図に示される系によつて定められる時
定数である。この例に見るごとく三方弁２４の簡単なオ
ンオフの切換え制御により変調を実現することができる
。尚、実施例のように、計測回路４からの計測結果に適
合する合成関数を最小二乗法により決定すれば統計法則
に則つた合理的な結果が得られる。

以上のように、この発明によれば、計測対象線源からの
強度を任意の関数形で変調し、前記任意の関数に比例係
数を乗じたものと定数との和から合成関数をこの変調を
受けた放射線についての計測結果に適合させ、前記合成
関数の比例係数と定数とを決定する演算処理を行うよう
に放射線計測）定装置を構成したので連続的に÷と測定
対象信号とを分離して測定することが可能となり、各種
放射モニタなどに応用した場合、測定感度を著るしく向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による放射線検出装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１図に示した実施例の動作を
示すための説明図、第３図は第２図の実施例の説明図、
第４図はこの発明の第３の実施例を示す構成図、第５図
は第４図に示したものの部分図、第６図は第４図に示し
たものの動作を説明するための説明図、第７図はこの発
明の第４の実施例に示す構成図、第８図は第７図に示し
たものの動作を説明するための説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】１線源からの放射線の強度を任意の関数形に従つて時
間的に変調する線源強度変調手段、この線源強度変調手
段により変調された放射線を検出しその検出結果を出力
する放射線検出手段、この放射線検出手段の検出結果に
基いて放射線の強度を計測しその計測結果を出力する計
測手段、前記任意の関数に比例係数を乗じたものと前記
任意の関数に依存しない定数との和からなる合成関数を
前記計測手段からの時系列的な計測結果に適合させる演
算処理を行ない、前記合成関数の比例係数と定数とを決
定することにより計測対象信号レベルとバックグランド
レベルとを弁別して出力する弁別手段を備えた放射線測
定装置。２弁別手段は合成関数の比例係数と係数とを最小二乗
法により決定することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の放射線測定装置。３線源強度変調手段は測定対象線源と放射線検出手段
との間に回転自在に設けられた放射線吸収材からなるセ
クタにより構成されてなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項に記載の放射線測定装置。４線源強度変調手段は、ガス状測定対象と放射能を含
まないガスとを選択的に検出手段側に導く切換弁からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に
記載の放射線測定装置。５放射線の強度を変調する関数形は周期関数であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のい
ずれかに記載の放射線測定装置。