JPS62207985A - 線源位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広い３次元空間内において、線源の方向と線
源までの距離を測定するための線源位置測定装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

これまでの放射線モニタは電離箱方式によっており、線
量の空間分布を評価するに際しては感度が等方向な一離
箱を３次元空間内に散在設置し。

各設置場所での線を率が測定されるようになっている。

また、医療分野においては放射性同位元素の紛失事故が
稀に発生しているが、このような場合には放射性同位元
素を広範囲に亘って探索する必要がある。′醒離箱やＧ
Ｍ管、シンチレーション検出器等を用い線源が探索され
るようになっているものである。なお、放射線計測に関
しては公知文献として木村逸部、坂井英次訳による「放
射線計測ハンドブック」　（昭和５７年１１月３０日。

日刊工業新聞社発行、１３７〜１４５頁）が挙げられる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、線量の空間分布を評価するにあたって、
各所に散在設置された電離箱による場合は、設置場所各
々での測定値は平均的な線量率を示すことから、その場
所での線量分布は詳細には知れないものとなっている。

また、Ｓ源を探索するにしても、これまでの放射線検出
器は線源に対する指向性が低く、シたがって、広範囲３
次元空間より目的の線源を探索するのに多くの時間と労
力を要しているのが実状である。

本発明の目的は、、！Ｌｉｔの空間分布が詳細に測定さ
れ得、また、線源の３次元空間における位置が容易に測
定され得る線源位置測定装置を供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、全体の形状が回転可とされた円盤状とされ
、かつ回転中心より半径方向への距離に応じ傾斜して配
置されたコリメータ要素を複数具備してなるコリメータ
によって、４１！ｙ＋定方向からの放射線のみを選択的
に通過させたうえ、これを２次元的に検出すべく構成す
ることによって達成される。

〔作用〕

コリメータ要素各々によっては、要素に対応して特定の
方向からの放射線を鏝も状５傾良好にして選択通過させ
得るものとなっている。したがって。

ある特定の方向からの放射線を想定した場合には。

その放射線を最も通過させるコリメータ要素が存在する
が、その近傍のコＩＪ　ｌ−夕要素もそれ程ではないが
その放射線を通過させ得るものとなっている。よって、
コリメータを介された放射線を２次元的に検出すれば、
最吃放射線が検出された位置にもとづいては放射線の方
向が特定され得るものである。また、コリメータからの
放射線はある拡がりを以て２次元的に検出されるが、そ
の拡がりの程度からは線源までの距離が特定されるもの
である。

〔実施例〕

以下１本発明を第１図から第１１図により説明するが、
その前に本発明の好ましい放射線検出手段とコＩＪ　メ
ータ、更には本発明の原理について説明しておく。

放射線検出手段としては種々のものが挙げられるが、本
発明ではコリメータからの通過放射線はコリメータ通過
直後に２次元的に検出される必要があることから１本発
明に係る放射線検出手段としてはシンチレータ板か、あ
るいけ半導体検出器を複数２次元的に配置したものが適
当となっている。検出原理は異なるが同様に利用し得る
ものである。後述する。４体例ではシンチレータ板が用
いられているが、このシンチレータの検出原理は以下の
ようである。

即ち、ｒ線やＸ線などの放射線がシンチレータ。

（螢光）が発生することはよく知られているところであ
る。この光の存在を以て放射線の存在を確認し得るわけ
である。

ところで、シンチレーション検出器では螢光を光電子増
倍管によりミ気信号に変換して放射線強度を測定するが
１本発明による装置ではシンチレータ板中の螢光強度が
ＩＴＶカメラによって映像として捉えられ、その２次元
螢光強度分布は後に行なわれる各種演算処理のために更
新可として記憶されるようになっている。

また、螢光強度を放射線源の位置によって選択的に変化
させるためには１通常コリメータを用いて所定方向から
入射する放射線のみに対して感度を向上させる方法が知
られている。しかしながら、コリメータの方向性を高め
る場合は各方向について測定系をスキャンする必要があ
る。本発明に係るコリメータではその方向性をそれ程高
めることなく放射線の方向と、更には放射線源までの距
離を測定し得ることがその特徴として挙げられるように
なっている。このコリメータの断面例が第２図に示され
ているが１図示の如くシンチレータ板３近傍の線源１側
には本発明に係るコリメータ２が配置され、また、シン
チレータ板３における螢光の２次元強度分布はＩＴＶカ
メラ４によって映像として捉えられるようになっている
。コリメータ２はその回転中心軸７からの距離ｒでは遮
蔽体６が角度θだけ傾けられて設けられるようになって
いる。即ち、遮蔽体６によってコリメータ要素複数が形
成されているものである。

ここで距＠ｒと角度θとの関係は以下のようである。

θ＝α・ｒ　　　　　　　　・・・・・・・・・（１）
第２図において、線源１がコリメータ２に対し図示の如
くにある場合を想定すれば、Ｎ［ｔから放射される放射
線の各ｆｆ１ｆｌ路のうち、経路５からの放射線はその
経路延長線上の遮蔽体６の傾き角が経路５の中心軸７に
対する傾き角σ、と一致しているので、その遮蔽体６に
よってはそれ程遮蔽されることなくシンチレータ板３に
到達し得ることになる。これに対し他の傾き角θ′、の
経路５′からの放射線はその経路延長線上の４蔽体６の
傾き角と経路５′の中心軸７に対する傾き角が一致しな
いために、その遮蔽体６により遮蔽され強度が減衰して
シンチレータ板３に到達することになる。このように放
射線は線源１から等方的に放出されるが、特定の経路か
らの放射線はそれ程１度蔽されることなくシンチレータ
板３に入射され、入射位置では螢光が発生されることに
なるものである。したがって、入射する放射線の看が多
いシンチレータ板３部分では螢光の強度が高くなること
が判る。例えば第２図に示す状態でシンチレータ板３に
おける螢光をＩＴＶカメラ４で観測すれば。

螢光の相対強度は第３図に示す如くの分布パタン８にな
る。図中縦軸ｒは中心軸７からのシンチレータ板３上で
の位置を、また、横＠は螢光の最大値を１．０に規格化
した場合での螢光の相対強度を示す。螢光の強度が最大
になる位ｅｒａけ遮蔽体６の傾き角と放射線の経路の中
心軸７に対する傾き角とが一致した場所であるから１位
置「、がグロれると式（１）の関係を用い線源１の３次
元方向を示す角度θ６が求められるものである。

θ、÷α・「１　　　　　　・・・・・・・・・（２）
さて、螢光を観測する場合にはコリメータ２を中心＠７
を中心に回転させるが、回転させる理由は以下のようで
ある。

即ち、第４図に示す如くの配置の場合、ＩＴＶカメラ４
から見込むシンチレータ板３の螢光強度分布の例は第５
図（ａ）に示すようになる。これは。

ｉ＠４図において、コリメータ２が静止された状態での
螢光強度分布である。図示の如くコリメータ要素の形状
そのままに螢光が分布し、１つの線源１に対して螢光の
スポットが分散していることが判る。そこで、第４図で
コリメータ２を中心軸７を回転軸として回転させながら
螢光強度分布を観測すれば第５図（ｂ）に示す如くにな
る。先の場合とは異なりコリメータ２が回転するため、
各Ｘ、　Ｙｆ！Ｊｉ標任意の場所で放射線の通過率が不
連続な分布から平均化されることにより連続的な螢光強
度分布となるものである。したがって、螢光の強度分布
は、第５図（ａ）　Ｋ示すスポットが分散した分布に対
して、講５図（ｂ）では中心が最も強度が高い円形の分
布になる。即ち、コリメータ２を回転させながら７ンチ
レータ板３の螢光強度分布を観測する場合は、１つのａ
ｒｐに対しては１つの円形の螢光強度分布が得られると
ともに、螢光強度分布の拡がり例えば、半径Ｒｏ等を評
価し易くなるものである。

次に、螢光強度分布の半径Ｒ０から線源ｌまでの距離を
求める方法について述べれば、第２図に示す遮蔽体６の
中心軸７に沿った長さをり、中心軸７の直角方向長さを
ｄとしてｄ／ｈの値が例えば０．３の場合での螢光強度
分布の半径凡、と、コリメータ２から線源までの距離ｔ
との関係は第６図に示すようになる。図中、実線１０，
１１．１２はそれぞれ式（２）におけるα叩ち、遮蔽体
６の傾斜率がＯｄｅｇ／ｍ　、　Ｏ，ｌ　ｄｅｇ／ｍ、
０．２ｄｅｇ／Ｈである場合での螢光強度分布の半径Ｒ
０と線源までの距離ｔとの関係を示す曲線である。α＝
Ｏｄｅｇ／ｍ、即ち、遮蔽体６を傾斜させない場合には
。

実線１０は直線となる。この時コリメータ２およびシン
チレータ板３０半径が例えばＬｏｏｍとすれば＆Ｒ＠の
限界は１００ｍであるから、高々距ｙＢｔは３４０ｍ以
内しか測定できないことになる。

しかしながら、実線１１．１２より判るように。

傾斜率αを増加させれば、コリメータ２．シンチレータ
板３が一定の大きさでも、測定可能な距離ｔの範囲が拡
がることが判る。

さて１本発明の内容をより詳細に説明すれば。

第１図は本発明に係る撮像部の構成を示したものである
。撮像部は外周縁にギア１３ｆｔ有するコリメ＝り２が
ケース１６の前面に回転可として保持され、モータ１５
の回転軸に固定された小ギア１４が回転することによっ
て、コリメータ２は回転駆動されるものとなっている。

また、コリメータ２の後方にはシンチレータ板３が固定
配置され。

ＩＴＶカメラ４がシンチレータ板３全面を見込むように
配置されたものとなっている。ケース１６は上記構成要
素を内部に収納するとともに、放射線を遮蔽すべく機能
するものとなっている。

なお、コリメータ２を通過する放射線が強い場合には、
第７図に示す如くの構成の撮像部が考えられる。第７図
においてはミラー１７がシンチレータ板３の後方に設置
されてお＃）、シンチレータ板３の全面はミラー１７で
反射されたうえＩＴＶカメラ４によって見込まれるよう
になっている。

このような構成ではコリメータ２、シンチレータ板３を
通過した放射線が直接ＩＴＶカメラ４に入射すれない九
め、ＩＴＶカメラ４が放射線によって損傷されにくくな
るものである。

第１図、第７図に示す撮像部で使用されるコリメータ２
のより詳細な構造を第８図に示す。図中。

コリメータ２にはギア１３がその外周縁に形成されてお
り、また、その面上には透過孔１８が多数削孔されたも
のとなっている。各透過孔１８の中心軸７となす角０は
透過孔１８の中心軸７からの距離ｒに対して式（１）で
示す正比例の関係を有するようになっている。

第９図は第８図に示すものと同様の効果をもつコリメー
タ２の他の構造を示したものである。、第９図に示すも
のは遮蔽棒１９が円板面上に貼り付けされた構造となっ
ている。各遮蔽棒１９の中心軸７となす角θは、遮蔽棒
１９の中心軸７からの距離ｒに対し式（１）で示す比例
関係を有する。このような構造においては各遮蔽棒１９
のすきま部分を放射線が遮蔽されずに通過することにな
るわけである。

なお、第８図における透過孔１８．８９図における遮蔽
棒１９はともに円錐形で示されているが。

円柱形、正多角柱でも同様の機能を有することは勿論で
ある。

次に信号処理系統について説明すれば、第１０図は第１
図、または第７図で示した撮像部２０を含む信号処理系
統を示したものである。これによると撮像部２０の端子
２１は、ＩＴＶカメラ４の出力端子であり、シンチレー
タ板３での螢光強度分布がＶＴＲ信号として出力される
ようＫなっている。変換！３０はそのＶＴＦＬ信号をデ
ジタル情報、即ち、掃引時間を表わす座標値ｔとその時
間での輝度を表す強度値Ｐとに変換して演算装置３１に
出力するようになっている。一方、モータ制御装置１３
５は端子２２を介しモータ１５に駆動パルスを供給する
ことによって、コリメータ２を回転させるようになって
いる。その駆動パルスの供給開始時点でスタート信号５
ＴＡＲＴを演算装置３１に出力した後は一定周期で駆動
パルスを出力するも、コリメータ２が１回転するのに要
される所定の数の駆動パルスが出力された後は終了信号
ＥＮＤを演算装置３１に出力し、所定時間経過後には再
びスタート信号５ＴＡＲＴを出力するといった具合に、
同様の出力手順を繰り返すようになっている。

さて、演算装置３１ではモータ’ｆｉｌｊ御装［３５か
らスタートイ８号が入力された時点でフレームメモ１Ｊ
３２の全内容をクリアし、変換器３０；からの強度値Ｐ
および座標値ｔを処理するようになっている。強度値Ｐ
および座標値ｔが人力される度Ｋ。

これら値は先ず式（３）、　（４）に示す値Ｐ＋、ｉに
変換されるべく処理されるようになっている。

ｉ＝βｔ　　　　　　　　　　・・・・・・・・・（３
）Ｐｉ＝Ｐ／＋Ｐ　　　　　　　　　・・・・・・・・
・（４）但し、βはアドレス変換定数、Ｐ１′はアドレ
スｉでの記鎌内容である。フレーム両面上走査開始点（
７レーム毎の時間原点）からの経過時間ｔはそのままフ
Ｖ−ム画面上でのＸ、Ｙ座標位置を表し、これはまたラ
スクスキャンでの座標値を表すことから、ｎｘｎサイズ
のフレームメモリでのそれに対するアドレスは式（３）
として求められるものである。

さて、式（３）、（４）に示す処理の結果得られる値ｉ
。

Ｐ＋に従って、フレームメモリ３２のアドレスｉには値
Ｐ＋が更新可として格納されるが１式（３）。

（４）による処理はフレームメモリ３２上での螢光強度
分布が＄５図（ｂ）Ｋ示すが如くになるべくコリメータ
２が１回転される間に、何フレーム画面かについて行な
われるようＫなっている。これによりフレームメモリ３
２上での累積加算された螢光強度分布データからはその
分布の中心と拡がシが以下のように求められるものであ
る。

即ち、モータ制御装置１ｉ３５から終了信号が人力され
ると、演算装置３１はフレームメモリ３２に格納されて
いる値Ｐ＋の中より鍛大値Ｐ１．！をもつアドレス値ｉ
、を求めるが、この処理は式（５）によっている。Ｐ＠
、工の初期値は０として、アドレスｉをＯ％ｎ”−１の
範囲で順次更新する度に式（５）による処理を行なうこ
とによって、最大値Ｐｎ＠Ｒ＊１したがって、アドレス
値１０が求められるものである。

以上のようにしてアドレスｉ、が求められると、次には
式（６）によって線源方向を示す角度θ、が求められる
ようになっている。

・・・・・・・・・（６） 但し〔〕はガウス記号、Ｃは定数、αはコリメータ２の
傾斜率である。

因みにここで式（６）について説明すれば、アドレスｉ
、がフレームメモリ３２上の何行目にあるかは［ｔ＊／
’）よ）、また、何行目にあるかはｉ、−（ｊ、／ｎ）
・ｎより知れるものとなっている。フレームメモリ３２
上のｘｔＹ軸原点（左上隅）ｔ−その配列中心に設定し
た場合には、アドレスｉ、対応のｘ、ｙ＠標（ｘ＊、　
　ｙｅ　）は以下のように座標変換されるものである。

ｘ　＠−Ｃ（ｉ、−（ｉ、／ｎ）−ｎ−ｎ／２）　・”
（７）ｙ、＝ｃ（（ｉ、／ｎ）−ｎ／２）　　　・・・
・・・・・・（８）よって、その新たに設定された原点
とアドレスｉ、対応のｘ、）ｒＦＪ標との間の距離は三
平方の定理によって求められ、したがって、角度θ、は
式（６）として求められるものである。

線源方向は以上のように式（７）、　（８）より３次元
的に求められるが１次に線源までの距離は既述の半径比
、を求めることによって知れるようになっている。、こ
の半径ｒＬ１を求めるに際しては先ずフレームメモリ３
２での記録内容の平均値Ｐ　ａ　ｔが次式に従って鼻出
されるようになっている。

＋１２−１ Ｐ、３　Σ　ｐ　１　／　ｎ　”　　　　　　”　＝　
・−（９）このようにして平均値Ｐ　ａｔが゛鼻出され
た後は第１１図に示すフローに従って半径比、が４出さ
れるものである。、なお１図中の処理でのＸａｇ　　ｙ
ａの値は式（７）、　（８）に示すところでありｓＸｌ
＋ＹＩは式（７）、（８）におけるｉ、がｉに置換され
たものとなっている。

フレームメモリ３２上でＲＰ、、、の位ａｔＸ＊。

ｙ、）を中心としてＰｌがＣＰ、、］に近い値をもつ位
置が存在するが、この位置を結べば円状となるものであ
る。しかしその円周との値が必ずしもＣＰ、、）になっ
ているわけではない。Ｐ、が統計的なバラツキを含んで
いるからである。よって。

Ｐ、、８に近く、シかもその値がＣＰ、、）である位置
を抽出したうえそれら位置各々とＰ、、８の位置との間
の距離を二乗平均で求めることによって。

半径Ｒ０が求められるものである。、このようにして求
めるのはｈ　Ｐ　８６Ｍの位置とそれら位置各々との間
の距離は正確に１％、とけなっていないからである、。

以上のようにして半径Ｒ１が求められたならば。

次にはこれにもとづき第６図に示す関係より線源までの
距離ｔが求められるわけである。求められた角度θ、お
よび半径Ｒ，は表示器３６に線源方向、距離として表示
される一方、フレームメモリ３３におけるアドレスｉ、
のみに数値を記録することによっては、ディスプレイ３
４上に線源の位置が輝点として表示されるものである。

これによりシンチレータ板の開口の大きさに比し広範囲
３次元空間の放射線強度分布を知れるものである。

なお、撮像部２０ではシンチレータ板３の螢光強度分布
がＩＴＶカメラ４によって検出されているが、２次元的
に配置されたフォトダイオードなどによって検出しても
よいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による場合は、ｌ系統の放射
線モニタリングで、広範囲３次元空間からの放射線を測
定し得、その位置に設置したままで線源の方向、その位
置から線ａｔでの距離を同時に測定し得るばかシか、Ｓ
量率の３次元空間分布を測定し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第７薗は、本発明要部に係る撮像部の構成を示
す図、第２図は、本発明構成要件としての一例でのコリ
メータの断面を示す図、第３図は。 シンチレータ板上での螢光強度分布を示す図、第４図は
、第２図に示すものに対する外観斜視状態を示す図、第
５図（ａｔ　（ｂ）は、それぞれコリメータの停止時１
回転時でのシンチレータ板にンける螢光強度分布を示す
図、＠６図は、螢光強度分布の拡がりと線源までの距離
との間の関係を示す図。 第８図、第９図は、それぞれ本発明に係るより詳細な構
造のコリメータを一部破断・斜視状態として示す図、＠
１０図は１本発明による装置の一例での信号処理系統を
示す図、第１１図は、螢光強度分布の拡がりを求めるた
めの処理のフローを示す図である。 ２・・・コリメータ、３・・・シンチレータ［，４・・
・ＩＴＶカメラ、１．５・・・モータ（コリメータ回転
駆動用）、２０・・・撮像部、３０・・・変換器、３１
・・・演算装置、３２・・・フレームメモリ、３４・・
・ディスプレイ、３５・・・モータ制御装置、３６・・
・表示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、全体形状が回転可とされた円盤状とされ、回転中心
   より半径方向への距離に応じ傾斜されたコリメータ要素
   を複数具備してなるコリメータと、該コリメータ近傍に
   配置され、該コリメータからの放射線を２次元的に検出
   する放射線検出手段と、上記コリメータを回転駆動する
   コリメータ回転駆動手段と、上記コリメータ回転中での
   上記放射線検出手段から複数回に亘つて取り込まれた２
   次元的放射線検出信号にもとづき上記放射線検出手段上
   における放射線強度の２次元的分布を求めたうえ、該分
   布より放射線強度が最大である位置と該位置を中心とし
   た強度分布の拡がりの大きさを検出する処理手段と、放
   射線強度が最大である位置を線源方向として、該位置を
   中心とした強度分布の拡がりの大きさを線源までの距離
   として表示する表示手段とからなる構成を特徴とする線
   源位置測定装置。