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JP3709340B2 - Radiation measurement equipment - Google Patents

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JP3709340B2
JP3709340B2 JP2000384604A JP2000384604A JP3709340B2 JP 3709340 B2 JP3709340 B2 JP 3709340B2 JP 2000384604 A JP2000384604 A JP 2000384604A JP 2000384604 A JP2000384604 A JP 2000384604A JP 3709340 B2 JP3709340 B2 JP 3709340B2
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spectrum
energy
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energy spectrum
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線測定装置に関し、特に放射線測定装置のエネルギー校正処理に関する。
【0002】
【従来の技術】
放射線測定装置に用いられる検出器の中には、入射放射線が検出器内で失ったエネルギーに比例する検出パルス信号を出力するものがある。例えばシンチレータ検出器や半導体検出器などはその代表である。この種の検出器を用いた放射線測定装置には、マルチチャネルアナライザを用いて検出パルスの波高分析を行うことにより検出した放射線のエネルギースペクトルを求めたり、検出パルスをその波高に応じた重み付けで計数することにより線量率や線量当量率を求めたりするものがある。
【0003】
しかしながら、この種の装置では、温度変化や経年変化に伴う検出器等の特性の変化により、同じエネルギーの入射放射線に対する検出パルスの波高が変わってくる場合がある。例えば、屋外に設置される環境用監視装置では、気温変化や日射状況の変化などに応じて装置温度が変化するが、この温度変化により検出器に用いられるNaIシンチレータや光電子増倍管の特性が変化し、パルス波高に変化をもたらす。このようなパルス波高の変化は、検出放射線のエネルギー評価のずれを招き、エネルギースペクトルや線量当量率などの算出結果に誤りをもたらすおそれがあった。
【0004】
このため、この種の装置では、従来よりエネルギー校正処理が行われている。従来一般的なエネルギー校正処理では、その装置で校正用線源を測定し、得られたエネルギースペクトル上でのその線源に対応する光電ピークやコンプトン端を検出し、それらピーク等がその線源の正しいエネルギー値(チャネル)に位置するよう、アンプのゲインや検出器への印加電圧を調節していた。しかしながら、この方法では、校正用線源の保持・管理や、校正の都度その線源を装置にセットするために人手や専用の機構が必要になるという問題があった。特に長期間にわたって自動測定を行う環境用エリアモニタなどでは、校正用線源を用いる方式は現実的ではなかった。
【0005】
この問題を解決しようとする装置としては、本出願人による特開平9−304542号公報に開示された装置がある。この装置は、環境中に広く存在する40K自然放射性核種の光電ピークやコンプトン端を基準にエネルギー校正を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自然放射性核種の放射線の検出量は、環境条件の変化に応じて動的に変化するので、エネルギースペクトル上にその核種のピークやコンプトン端が常に顕著に現れるとは限らない。例えばエネルギースペクトル上での光電ピークは、周知の平滑化2次微分法を用いて自動検出することができるが、注目する自然放射性核種の計数が充分でないとその手法による自動検出は不可能になる。例えば環境用監視装置では、雪が積もった場合には、土壌から放射される40Kのγ線が積雪により遮られ、計数が低下して自動ピーク検出が不可能になる。従来、光電ピークやコンプトン端の自動検出ができない場合は、ピーク等に基づくエネルギー校正は不可能であり、装置温度に基づく校正など、精度で劣る他の校正方法を用いて自動エネルギー校正を行っていた。
【0007】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、従来光電ピーク等の自動検出ができなかったような場合でも、できるだけ光電ピーク等の指標点に基づくエネルギー校正を可能とした放射線測定装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
また、本発明に係る装置は、放射線を検出し、単位測定期間ごとに検出放射線のエネルギースペクトルを求めるスペクトル測定手段と、単位測定期間ごとのエネルギースペクトルのデータを時系列順に保管するスペクトル保管手段と、前記スペクトル測定手段で求めた今回のエネルギースペクトル上で所定の指標点の有無を判定し、その指標点が検出できればそのエネルギー値を特定する基本判定手段と、前記基本判定手段において今回のエネルギースペクトル上で前記指標点が検出できなかった場合、その所定点が検出されるまで、今回のエネルギースペクトルに対して、前記スペクトル保管手段に保管されたエネルギースペクトルを過去に遡って順次積算し、得られた積算スペクトル上で前記指標点のエネルギー値を特定する拡張判定手段と、前記指標点のエネルギー値に基づいて装置のエネルギー校正を行う校正手段とを備える。
【0011】
この装置では、単位測定期間のエネルギースペクトル上で指標点が検出できない場合、保管している過去のエネルギースペクトルを所定期間分だけ今回のスペクトルに足し込み、得られた積算スペクトルに対して指標点の検出処理を行う。その積算スペクトルでも指標点が検出できない場合は、更に過去に遡って所定期間分のスペクトルを足し込み、指標点検出を繰り返す。そして、指標点が検出できれば、それに基づいてエネルギー校正処理を行う。この構成によれば、指標点を検出するのに必要最小限のスペクトル積算しか行わなくて済むので、できるだけ現在に近い測定結果をベースにして校正処理を行うことができる。
【0012】
そして本発明では、前記拡張判定手段において、所定の遡及上限まで過去に遡ってエネルギースペクトルを積算しても前記指標点が検出できない場合、前記校正手段による前記指標点に基づくエネルギー校正を取りやめる。この態様では、スペクトルの積算の際の過去への遡及の上限を設定することができ、古すぎるデータを用いて校正を行うことを防止できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
【0014】
図1は、本発明が適用される放射線測定装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。この例は、放射線測定装置の一例として、環境用の監視装置を例示したものである。この環境用監視装置の検出器10は、放射線(主としてγ線)の入射に応じて発光するNaIシンチレータ10a、その発光を電気的な検出パルス信号に変換する光電子増倍管10b、及び光電子増倍管10cの出力を増幅するプリアンプ10cを含んでいる。プリアンプ10cから出力される検出パルス信号は、アナログ・ディジタル変換器(ADC)12でそのパルス波高に応じた値のディジタル信号に変換され、マルチ・チャネル・アナライザ・コントローラ(MCAC)14及びディジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)28に入力される。
【0015】
DSP28は、あらかじめ実装された演算アルゴリズム又は変換テーブルにより、そのディジタル信号のレベル(検出パルス波高に対応)に応じた重み値を求めて出力する。この重み値は、後段に接続される線量測定装置に供給される。線量測定装置は、この重み値を加算処理することにより、線量率や線量当量率などの諸測定値を計算する。
【0016】
一方、MCAC14は、入力されるディジタル信号をスペクトルメモリ16a又は16bに入力して、それらメモリ16a又は16b上にエネルギースペクトルを作成するための制御を行う。すなわち、スペクトルメモリ16a、16bは、各波高レベルに対応した複数のチャネルを有した同じ構造のメモリである。MCAC14は、各検出パルスに対応するディジタル信号がADC12から入力されるごとに、スペクトルメモリ16a又は16bにおいて、そのディジタル信号の値に対応するチャネルの計数を増加させる。この処理を所定の単位測定期間(以下単に「測定期間」という)にわたって行うことにより、スペクトルメモリ16a又は16bには、検出器10に入射した放射線の波高分布、すなわちエネルギースペクトルが形成される。なお、この構成において、スペクトルメモリを2つ設けているのは、ある測定期間のエネルギースペクトルを一方のスペクトルメモリ16a又は16bに形成している間に、並行して、もう一方のスペクトルメモリ16b又は16aに既に形成されている前回の測定期間のエネルギースペクトルを用いて各種の処理が行えるようにするためである。
【0017】
プロセッサ18は、スペクトルメモリ16a、16bに格納されたエネルギースペクトルをRAMディスク26に格納するための処理や、本装置のエネルギー校正処理を実行する。これらの処理のためのプログラムやデータはROM(リードオンリーメモリ)20に格納されている。図では、プロセッサ18の処理のための各種プログラム、データのうち、エネルギー校正のための校正処理プログラム22と、その校正に用いる基準値24のデータを例示している。基準値24は、原理的にはエネルギー校正の基準に用いる自然放射性核種の発する放射線(γ線)の光電ピークのエネルギー値であり、実際的にはエネルギースペクトル上でのそのエネルギー値に対応するチャネルの番号を用いる。例えば、土壌中などに比較的広く存在する40K(カリウム40)を校正基準に選んだ場合、40Kの発するγ線のエネルギー1.462MeVに対応するチャネルの番号が基準値24としてROM20に記憶される。なお、ROM20の代わりにEEPROMなどの書き換え可能な記録媒体を用いてもよいことはいうまでもない。
【0018】
RAMディスク26は、エネルギースペクトルの保存等に利用される半導体メモリである。RAMディスク26は、例えば、10分の測定期間ごとに形成されるエネルギースペクトルのデータを数ヶ月分にわたって蓄積する容量を備えている。なお、RAMディスク26の代わりに、ハードディスクなどの他の記録媒体を用いることも可能である。
【0019】
プロセッサ18は、1つの測定期間が終わるごとに、その間に形成されたエネルギースペクトルの値をスペクトルメモリ16a又は16bから読み出し、それを時系列順にRAMディスク26に蓄積していく。RAMディスク26に蓄積された各測定期間のエネルギースペクトルは、定期的にあるいは必要に応じて読み出し、分析に供することができる。
【0020】
また、プロセッサ18は、1つの測定期間が終わるごとに、校正処理プログラム22を実行してエネルギー校正処理を行う。例えば測定期間が10分であれば、10分ごとにエネルギー校正が行われる。本実施形態では、エネルギー校正は、プリアンプ10cのゲインを調整することにより行われる。測定期間ごとに行われるこのエネルギー校正処理の処理手順の一例を図2を参照して説明する。
【0021】
1つの測定期間が完了し、その期間での検出放射線のエネルギースペクトルがスペクトルメモリ16a又は16bに形成されると、プロセッサ18は、そのスペクトルメモリ16a又は16bから、作業領域として用いるRAM(図示省略)上にエネルギースペクトルのデータを読み込む(S10)。次に、そのエネルギースペクトルから、40Kの光電ピーク検出のためのROI(Region Of Interest:注目領域)内のスペクトルを切り出し、その部分の計数値(又は計数率)が所定の許容範囲を超えているか否かを判定する(S12)。
【0022】
ここで用いるROIは、40Kのγ線のエネルギー値に対応する正しいチャネル(即ち基準値24)を中心とした所定チャネル幅の領域である。このようにピーク検出の対象範囲(ROI)を限定することで、誤ったピークを40Kの光電ピークとして検出することを防止する。例えば、人工放射性核種である60Coは1.33MeVのγ線を放射するので、60Coが仮に環境中に存在すると、40Kの光電ピークに極めて近いところに60Coのピークが現れるが、後者を40Kのピークと誤認識するおそれがあるが、60Coのピークを含まないようにROIを設定することでそのような誤認識を防止できる。
【0023】
このROI中の計数値(又は計数率)が多すぎる場合(すなわちS12の判定結果がY)、何らかの異常が起こって環境中の放射線が増大している可能性がある。このようなデータから求めたピークはエネルギー校正に用いることはできない。そこで、このような場合は、40Kの光電ピークに基づくエネルギー校正は取りやめて、装置温度に基づく校正処理を行う(S30)。この装置温度に基づく校正処理は従来から公知の技術なので、ここでは概略を簡単に説明するのみにとどめる。すなわち、S30では、プロセッサ18は、検出器10近傍に設けられた温度センサ(図示省略)の検出温度に応じたゲイン指令をプリアンプ10cに送ってそのゲインを調整する。このため、例えば各温度ごとの適切なゲインがROM20に記憶されている。ただし、この記憶情報は、工場出荷時などの特定の時点の特定の環境での検査結果に基づく値であり、現時点の最適値とは少し異なっている可能性が高い。したがって、このような温度に基づく校正処理は、現在の実測データに基づく40Kのピーク基準の校正処理の方が正確さの点で劣っているが、全く校正を行わないよりも温度基準の校正を行った方が良い場合が多いので、ここでは温度基準の校正を行う。
【0024】
S12の判定結果がNの場合、次に40KのROIの計数値(又は計数率)が許容範囲未満であるか否かを判定する(S14)。ROI中の計数値(又は計数率)が少なすぎる場合、そのデータから求められる光電ピークは統計的な信頼性が低いものになるので、ここではROIの計数がピーク判定に充分なだけあるかどうかを検査している。
【0025】
S14の判定の結果がNの場合、ROIの計数値(又は計数率)が、40Kの光電ピークの検出のための許容範囲内にあることになる。この場合、プロセッサ18は、そのROI内のエネルギースペクトルのデータに対し、ピーク検出のための演算処理を行う。この演算処理には、平滑化2次微分法などの公知のアルゴリズムが利用できる。
【0026】
次に、このピーク検出処理で40Kの光電ピークが検出できたか否かを判定し(S18)、検出できた場合には、そのピークに基づくエネルギー校正を実行する(S20)。すなわち、プロセッサ18は、その光電ピークのチャネル(エネルギー値に対応)を求め、そのチャネルが基準値(すなわちそのピークの本来あるべきチャネル)よりも大きければプリアンプ10cのゲインを下げるように指令を出し(これによりパルス波高が小さくなる)、そのチャネルが基準値よりも小さければプリンアンプのゲインを上げるように指令を出す。このとき、求めたピークのチャネルと基準値との差に応じてゲイン調整量を決定する。
【0027】
さて、S14の判定でROIの計数値(又は計数率)が許容範囲未満だった場合、及びS18でピーク検出できなかったと判定された場合、本実施形態では、RAMディスク26に保存してある1つ前の測定期間のエネルギースペクトルを取り出し(S24)、これを今回の測定期間のエネルギースペクトルに対して積算した上で(S28)、S14以下の処理を繰り返す。
【0028】
スペクトルの積算により、より長い期間についてのエネルギースペクトルが得られ、統計的に40Kの光電ピークが顕著になってくる。例えば今回の測定期間で40Kの光電ピークの近傍の計数が偶然多くピーク検出ができなかったなどの場合でも、直前のスペクトルとの加算により、統計的変動の部分が平準化され、40Kの光電ピークが際立ってくる。例えば図3(a)に示す1測定期間(10分)のエネルギースペクトルでは、40Kの光電ピークの計数が少なく、前後の各チャネルとの計数の差が統計的に見て充分ではないので、平滑化2次微分法などの自動ピーク検出手法でその光電ピークを検出することはできない。一方、図3(b)は、今回のエネルギースペクトルに過去50分のスペクトルを積算した合計1時間のエネルギースペクトルを示している。この1時間のエネルギースペクトルでは、40Kの光電ピークが周囲から明確に立ち上がっており、自動ピーク検出手法で検出することができる。
【0029】
ここでは、エネルギースペクトルは、時系列順に新しいものから順に積算していく。そして、積算(S28)の結果得られたエネルギースペクトル(積算スペクトルと呼ぶ)に対してS14やS16、S18の処理を行う。積算してもROIの計数が許容範囲に達しなかったり(S14の結果がY)、あるいは光電ピークの検出ができなかった場合(S18の結果がN)は、更に過去に遡ってエネルギースペクトルを積算する(S28)。図2では、1測定期間分ずつエネルギースペクトルを積算していく例を示しているが、複数測定期間分ずつ積算することも可能である。積算を繰り返していくうちにいずれかの時点の積算スペクトル上で40Kの光電ピークが見つかれば、S20にて光電ピークに基づく自動エネルギー校正処理が行われる。
【0030】
なお、スペクトルの積算は、光電ピークを際立たせるというメリットはあるものの、その反面、積算により過去のデータの影響が強まってしまうというデメリットがある。したがって、あまり遠い過去まで積算してしまうと、仮に光電ピークが得られたとしても、それは現在の装置状況よりもむしろ過去の状況の影響が強いものとなってしまい、現状に基づく装置校正の意義が薄れる可能性がある。そこで、本実施形態では、S22でスペクトルの積算数が所定数に達したかを検査し、光電ピークが見つからない場合でも、あらかじめ設定したところで積算をうち切って温度に基づく校正処理を行うようにする(S30)。これにより、できるだけ現在に近い情報に基づいてエネルギー校正を行うことができる。これにより、例えば積算は今回の測定期間からみて40分以内の過去データに限定するなどという制限を実現することができる。
【0031】
また、RAMディスク26から取り出したエネルギースペクトルの40KのROIの計数値(又は計数率)が許容範囲より大きい場合、そのスペクトルは前述の理由でピーク検出(及びそれに基づくエネルギー校正)に適さないので、その場合にはS28をスキップしてそのスペクトルを積算しないようにする(S26)。
【0032】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明した。以上説明したように、本実施形態によれば、測定により得られたエネルギースペクトルで40Kの光電ピークが自動検出できない場合でも、スペクトルの積算によりそのピークを検出できる可能性を高めることができ、精度の良い実測光電ピークに基づくエネルギー校正処理を実行できる機会を増大させることができる。また、本実施形態では、スペクトルの積算(どこまで過去に遡るか)に上限を設けることにより、古すぎるデータに基づいて自動校正を行ってしまうことを防止できる。
【0033】
なお、以上の実施形態では、実測エネルギースペクトルに基づく校正の際の指標点として40Kの光電ピークを用いたが、光電ピークの代わりにコンプトン端を指標点としてもよいし、40K以外の自然放射性核種を用いてもよい。例えば、検出器にプラスティックシンチレータを用いる場合は、光電ピークよりもコンプトン端を用いる方が好適である。また、どの自然放射性核種を用いるかは、装置の設置場所の環境条件に応じて定めればよい。
【0034】
また、以上の例では、エネルギー校正のためにプリアンプ10cのゲインを調節する例を示したが、もちろんこれ以外にも例えば光電子増倍管10bに印加する高圧電源の電圧を調節してもよい。また、プリアンプ10cとADC12の間にメインアンプを配置する構成の場合、メインアンプのゲインを調節することでエネルギー校正を行うようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単位測定期間のエネルギースペクトルから光電ピーク等の指標点が見つからなかった場合には、過去のスペクトルを加算するなどしてより長い期間のスペクトル上で指標点を探すようにしたので、指標点が見つかる可能性がより向上する。これにより、実測スペクトルの指標点に基づく精度の高いエネルギー校正を実行できる機会が増大するという効果が得られる。また、本発明では、積算スペクトルから指標点が検出できなければ更に過去に遡ってスペクトルを積算し、指標点が検出できたところで処理をうち切るという方式により、できるだけ現在に近い時点のスペクトルデータに基づいてエネルギー校正が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される放射線測定装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図2】 実施形態におけるエネルギー校正処理の流れを示すフローチャートである。
【図3】 エネルギースペクトルの積算の効果を説明するための図である。
【符号の説明】
10 検出器、10a NaIシンチレータ、10b 光電子増倍管、10cプリアンプ、12 ADC(アナログディジタル変換器)、14 MCAC(マルチ・チャネル・アナライザ・コントローラ)、16a,16b スペクトルメモリ、18 プロセッサ、20 ROM、22 校正処理プログラム、24 基準値、26 RAMディスク、28 DSP(ディジタル・シグナル・プロセッサ)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation measuring apparatus, and more particularly to an energy calibration process of the radiation measuring apparatus.
[0002]
[Prior art]
Some detectors used in radiation measuring devices output a detection pulse signal that is proportional to the energy lost by incident radiation in the detector. For example, scintillator detectors and semiconductor detectors are typical examples. Radiation measurement equipment using this type of detector obtains the energy spectrum of the detected radiation by analyzing the pulse height of the detected pulse using a multi-channel analyzer, and counts the detected pulse with a weight corresponding to the wave height. In some cases, the dose rate or dose equivalent rate is obtained by doing so.
[0003]
However, in this type of apparatus, the pulse height of the detection pulse with respect to incident radiation of the same energy may change due to a change in the characteristics of the detector or the like due to a change in temperature or aging. For example, in an environmental monitoring device installed outdoors, the temperature of the device changes in accordance with changes in temperature, changes in solar radiation, etc., and this temperature change causes the characteristics of the NaI scintillator and photomultiplier tube used in the detector. Change and change the pulse height. Such a change in the pulse wave height causes a shift in the energy evaluation of the detected radiation, which may cause an error in the calculation results of the energy spectrum, the dose equivalent rate, and the like.
[0004]
For this reason, in this type of apparatus, energy calibration processing has been performed conventionally. In a conventional general energy calibration process, a calibration radiation source is measured by the apparatus, a photoelectric peak or a Compton edge corresponding to the radiation source on the obtained energy spectrum is detected, and those peaks are detected as the radiation source. The gain of the amplifier and the voltage applied to the detector were adjusted so that the correct energy value (channel) was located. However, this method has a problem that a manual or dedicated mechanism is required to hold and manage the calibration radiation source and to set the radiation source in the apparatus every time calibration is performed. In particular, in an environmental area monitor that performs automatic measurement over a long period of time, a method using a calibration radiation source has not been realistic.
[0005]
As an apparatus for solving this problem, there is an apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-304542 by the present applicant. This device performs energy calibration based on the photoelectric peaks and Compton edges of 40 K natural radionuclides widely present in the environment.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the detected amount of radiation of a natural radionuclide dynamically changes according to changes in environmental conditions, the peak of the nuclide and the Compton edge do not always appear prominently on the energy spectrum. For example, a photoelectric peak on the energy spectrum can be automatically detected using a well-known smoothed second-order differential method. However, if the natural radionuclide of interest is not sufficiently counted, automatic detection by this method becomes impossible. . For example, in an environmental monitoring device, when snow is piled up, 40 K γ rays radiated from the soil are blocked by the snow, and the count is lowered and automatic peak detection becomes impossible. Conventionally, when automatic detection of photoelectric peaks and Compton edges is not possible, energy calibration based on peaks and the like is impossible, and automatic energy calibration is performed using other calibration methods that are inferior in accuracy, such as calibration based on device temperature. It was.
[0007]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and enables energy calibration based on index points such as photoelectric peaks as much as possible even when automatic detection of photoelectric peaks or the like has not been possible. An object is to provide a radiation measurement apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In addition, the apparatus according to the present invention includes a spectrum measuring unit that detects radiation and obtains an energy spectrum of the detected radiation for each unit measurement period, and a spectrum storage unit that stores energy spectrum data for each unit measurement period in time series. Determining whether or not there is a predetermined index point on the current energy spectrum obtained by the spectrum measuring means, and if the index point can be detected, the basic determining means for specifying the energy value; If the index point cannot be detected in the above, the energy spectrum stored in the spectrum storage means is sequentially integrated retroactively with the current energy spectrum until the predetermined point is detected. Extended judgment method for identifying the energy value of the index point on the accumulated spectrum When, and a calibration means for performing an energy calibration of the device based on the energy value of the index point.
[0011]
In this device, when the index point cannot be detected on the energy spectrum of the unit measurement period, the stored past energy spectrum is added to the current spectrum for a predetermined period, and the index point is added to the obtained integrated spectrum. Perform detection processing. If the index point cannot be detected even in the integrated spectrum, the spectrum for a predetermined period is further added retroactively and the index point detection is repeated. And if an index point can be detected, an energy calibration process will be performed based on it. According to this configuration, it is only necessary to perform the minimum spectrum integration necessary to detect the index point, so that the calibration process can be performed based on the measurement result as close as possible to the present.
[0012]
In the present invention , if the index point cannot be detected by the extension determination means even if the energy spectrum is integrated retroactively to a predetermined retroactive upper limit, the calibration by the calibration means is canceled based on the index point. In this aspect, it is possible to set an upper limit of retroactively when spectrum is integrated, and it is possible to prevent calibration using data that is too old.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a radiation measuring apparatus to which the present invention is applied. This example illustrates an environmental monitoring device as an example of a radiation measurement device. The detector 10 of this environmental monitoring apparatus includes a NaI scintillator 10a that emits light in response to the incidence of radiation (mainly γ rays), a photomultiplier tube 10b that converts the emitted light into an electrical detection pulse signal, and photomultiplier. A preamplifier 10c for amplifying the output of the tube 10c is included. The detection pulse signal output from the preamplifier 10c is converted into a digital signal having a value corresponding to the pulse wave height by an analog-digital converter (ADC) 12, and the multi-channel analyzer controller (MCAC) 14 and the digital signal are converted. Input to the processor (DSP) 28.
[0015]
The DSP 28 obtains and outputs a weight value corresponding to the level of the digital signal (corresponding to the detected pulse wave height) using a pre-implemented arithmetic algorithm or conversion table. This weight value is supplied to a dose measuring device connected to the subsequent stage. The dose measuring device calculates various measured values such as a dose rate and a dose equivalent rate by adding the weight values.
[0016]
On the other hand, the MCAC 14 inputs an input digital signal into the spectrum memory 16a or 16b and performs control for creating an energy spectrum on the memory 16a or 16b. That is, the spectrum memories 16a and 16b are memories having the same structure having a plurality of channels corresponding to the respective peak levels. Each time the digital signal corresponding to each detection pulse is input from the ADC 12, the MCAC 14 increases the count of the channel corresponding to the value of the digital signal in the spectrum memory 16 a or 16 b. By performing this process over a predetermined unit measurement period (hereinafter simply referred to as “measurement period”), a wave height distribution of radiation incident on the detector 10, that is, an energy spectrum, is formed in the spectrum memory 16a or 16b. In this configuration, two spectrum memories are provided because, while the energy spectrum of a certain measurement period is formed in one spectrum memory 16a or 16b, the other spectrum memory 16b or This is because various processes can be performed using the energy spectrum of the previous measurement period already formed in 16a.
[0017]
The processor 18 executes processing for storing the energy spectrum stored in the spectrum memories 16a and 16b in the RAM disk 26 and energy calibration processing of the present apparatus. Programs and data for these processes are stored in a ROM (Read Only Memory) 20. In the figure, among various programs and data for the processing of the processor 18, a calibration processing program 22 for energy calibration and data of a reference value 24 used for the calibration are illustrated. The reference value 24 is in principle the energy value of the photoelectric peak of the radiation (γ rays) emitted by the natural radionuclide used for the energy calibration reference, and actually the channel corresponding to the energy value on the energy spectrum. The number is used. For example, when 40 K (potassium 40) that exists relatively widely in soil is selected as the calibration standard, the channel number corresponding to the energy 1.462 MeV of γ rays emitted by 40 K is stored in the ROM 20 as the reference value 24. Is done. Needless to say, a rewritable recording medium such as an EEPROM may be used instead of the ROM 20.
[0018]
The RAM disk 26 is a semiconductor memory used for storing an energy spectrum. For example, the RAM disk 26 has a capacity for storing energy spectrum data formed every 10 minutes for several months. Instead of the RAM disk 26, other recording media such as a hard disk can be used.
[0019]
At the end of one measurement period, the processor 18 reads the value of the energy spectrum formed during that period from the spectrum memory 16a or 16b and stores it in the RAM disk 26 in chronological order. The energy spectrum stored in the RAM disk 26 for each measurement period can be read periodically or as needed for analysis.
[0020]
In addition, the processor 18 executes the calibration processing program 22 to perform energy calibration processing every time one measurement period ends. For example, if the measurement period is 10 minutes, energy calibration is performed every 10 minutes. In the present embodiment, energy calibration is performed by adjusting the gain of the preamplifier 10c. An example of the processing procedure of this energy calibration process performed for each measurement period will be described with reference to FIG.
[0021]
When one measurement period is completed and the energy spectrum of the detected radiation during that period is formed in the spectrum memory 16a or 16b, the processor 18 uses the RAM (not shown) as a work area from the spectrum memory 16a or 16b. The energy spectrum data is read above (S10). Next, from the energy spectrum, a spectrum within ROI (Region Of Interest) for detecting a 40 K photoelectric peak is cut out, and the count value (or count rate) of that portion exceeds a predetermined allowable range. It is determined whether or not (S12).
[0022]
The ROI used here is a region having a predetermined channel width centered on the correct channel (ie, the reference value 24) corresponding to the energy value of 40 K γ-rays. By limiting the target range (ROI) for peak detection in this way, it is possible to prevent an erroneous peak from being detected as a 40 K photoelectric peak. For example, 60 Co, an artificial radionuclide, emits 1.33 MeV gamma rays, so if 60 Co is present in the environment, the 60 Co peak appears very close to the 40 K photoelectric peak. May be misrecognized as a 40 K peak, but such misrecognition can be prevented by setting the ROI so as not to include the 60 Co peak.
[0023]
When there are too many count values (or count rates) in this ROI (that is, the determination result of S12 is Y), there is a possibility that some kind of abnormality has occurred and the radiation in the environment has increased. The peak obtained from such data cannot be used for energy calibration. In such a case, energy calibration based on the 40 K photoelectric peak is canceled and calibration processing based on the apparatus temperature is performed (S30). Since the calibration process based on the apparatus temperature is a conventionally known technique, only a brief description will be given here. That is, in S30, the processor 18 sends a gain command corresponding to the temperature detected by a temperature sensor (not shown) provided in the vicinity of the detector 10 to the preamplifier 10c to adjust the gain. For this reason, for example, an appropriate gain for each temperature is stored in the ROM 20. However, this stored information is a value based on a test result in a specific environment at a specific time such as at the time of factory shipment, and is likely to be slightly different from the current optimum value. Therefore, the calibration process based on such temperature is inferior in accuracy to the 40 K peak standard calibration process based on the actual measurement data, but the temperature standard calibration is not performed at all. In many cases, it is better to perform the calibration.
[0024]
If the determination result in S12 is N, it is next determined whether or not the count value (or count rate) of the 40 K ROI is less than the allowable range (S14). If the count value (or count rate) in the ROI is too small, the photoelectric peak obtained from the data will be statistically unreliable, so here whether the ROI count is sufficient for peak judgment Are inspected.
[0025]
When the determination result of S14 is N, the ROI count value (or count rate) is within the allowable range for the detection of the 40 K photoelectric peak. In this case, the processor 18 performs arithmetic processing for peak detection on the energy spectrum data in the ROI. A known algorithm such as a smoothed second-order differential method can be used for this calculation process.
[0026]
Next, it is determined whether or not a 40 K photoelectric peak can be detected by this peak detection process (S18). If it can be detected, energy calibration based on the peak is executed (S20). That is, the processor 18 obtains the channel of the photoelectric peak (corresponding to the energy value), and issues a command to decrease the gain of the preamplifier 10c if the channel is larger than the reference value (that is, the channel that the peak should originally be). (This reduces the pulse wave height), and if the channel is smaller than the reference value, a command is issued to increase the gain of the print amplifier. At this time, the gain adjustment amount is determined according to the difference between the obtained peak channel and the reference value.
[0027]
When the ROI count value (or count rate) is less than the allowable range in the determination of S14 and when it is determined that the peak cannot be detected in S18, in the present embodiment, 1 stored in the RAM disk 26 is stored. The energy spectrum of the previous measurement period is taken out (S24), integrated with the energy spectrum of the current measurement period (S28), and the processes from S14 onward are repeated.
[0028]
By integrating the spectra, an energy spectrum for a longer period is obtained, and a 40 K photoelectric peak becomes statistically significant. For example, even if the number of counts near the 40 K photoelectric peak in the current measurement period was accidentally large and the peak could not be detected, the statistical fluctuation part was leveled by the addition to the previous spectrum, and the 40 K The photo peak stands out. For example, in the energy spectrum of one measurement period (10 minutes) shown in FIG. 3 (a), the number of 40 K photoelectric peaks is small, and the difference between the counts of the preceding and following channels is not statistically sufficient. The photoelectric peak cannot be detected by an automatic peak detection method such as a smoothed secondary differential method. On the other hand, FIG.3 (b) has shown the energy spectrum of a total of 1 hour which integrated the spectrum for the past 50 minutes on this energy spectrum. In this one-hour energy spectrum, a 40 K photoelectric peak clearly rises from the surroundings and can be detected by an automatic peak detection method.
[0029]
Here, the energy spectrum is accumulated in order from the newest in time series. And the process of S14, S16, and S18 is performed with respect to the energy spectrum (it calls an integration spectrum) obtained as a result of integration (S28). If the ROI count does not reach the allowable range even after integration (the result of S14 is Y), or the photoelectric peak cannot be detected (the result of S18 is N), the energy spectrum is further integrated retroactively. (S28). Although FIG. 2 shows an example in which the energy spectrum is integrated for one measurement period, it is also possible to integrate for a plurality of measurement periods. If a 40 K photoelectric peak is found on the integrated spectrum at any point in time while the integration is repeated, an automatic energy calibration process based on the photoelectric peak is performed in S20.
[0030]
Although spectrum integration has the merit of making the photoelectric peak stand out, on the other hand, there is a demerit that the influence of past data is strengthened by the integration. Therefore, if accumulated to the far past, even if a photoelectric peak is obtained, it will be strongly influenced by the past rather than the current device status, and the significance of device calibration based on the current status May fade. Therefore, in this embodiment, it is checked in S22 whether or not the number of integrated spectra has reached a predetermined number, and even when a photoelectric peak is not found, the integration is cut off at a preset position and calibration processing based on temperature is performed. (S30). Thereby, energy calibration can be performed based on information as close as possible to the present. Thereby, for example, it is possible to realize a limitation that the integration is limited to past data within 40 minutes from the current measurement period.
[0031]
Also, if the 40 K ROI count value (or count rate) of the energy spectrum extracted from the RAM disk 26 is larger than the allowable range, the spectrum is not suitable for peak detection (and energy calibration based on it) for the reasons described above. In this case, S28 is skipped so that the spectrum is not integrated (S26).
[0032]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. As described above, according to the present embodiment, even when a 40 K photoelectric peak cannot be automatically detected in the energy spectrum obtained by measurement, the possibility that the peak can be detected by spectrum integration can be increased. Opportunities for performing energy calibration processing based on accurate measured photoelectric peaks with high accuracy can be increased. Further, in the present embodiment, by providing an upper limit for spectrum integration (how far back in the past), it is possible to prevent automatic calibration based on data that is too old.
[0033]
In the above embodiment has used the photoelectric peak of 40 K as an index point for the calibration based on the measured energy spectrum, it may be used as the index point Compton edge instead of the photoelectric peak, Nature than 40 K A radionuclide may be used. For example, when a plastic scintillator is used for the detector, it is preferable to use the Compton end rather than the photoelectric peak. Which natural radionuclide is used may be determined according to the environmental conditions of the installation location of the apparatus.
[0034]
In the above example, the gain of the preamplifier 10c is adjusted for energy calibration. Of course, other than this, for example, the voltage of the high-voltage power supply applied to the photomultiplier tube 10b may be adjusted. In the case where the main amplifier is arranged between the preamplifier 10c and the ADC 12, energy calibration may be performed by adjusting the gain of the main amplifier.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when an index point such as a photoelectric peak is not found from the energy spectrum of the unit measurement period, the index is displayed on the spectrum of a longer period by adding past spectra. Since the point is searched, the possibility of finding the index point is further improved. Thereby, the effect that the opportunity which can perform highly accurate energy calibration based on the index point of a measurement spectrum increases is acquired. Further, in the present invention, if the index point cannot be detected from the integrated spectrum, the spectrum is further integrated retroactively, and the process is stopped when the index point is detected, so that the spectrum data at the time as close as possible to the present is obtained. Based on the energy calibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a radiation measuring apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of energy calibration processing in the embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining an effect of energy spectrum integration;
[Explanation of symbols]
10 detector, 10a NaI scintillator, 10b photomultiplier tube, 10c preamplifier, 12 ADC (analog-digital converter), 14 MCAC (multi-channel analyzer controller), 16a, 16b spectrum memory, 18 processor, 20 ROM, 22 Calibration processing program, 24 reference values, 26 RAM disk, 28 DSP (digital signal processor).

Claims (2)

環境中に存在する自然放射性核種からの放射線を検出し、単位測定期間ごとに検出放射線のエネルギースペクトルを求めるスペクトル測定手段と、Spectral measurement means that detects radiation from natural radionuclides present in the environment and obtains the energy spectrum of the detected radiation every unit measurement period;
単位測定期間ごとのエネルギースペクトルのデータを時系列順に保管するスペクトル保管手段と、  Spectrum storage means for storing energy spectrum data for each unit measurement period in chronological order;
前記スペクトル測定手段で求めた今回のエネルギースペクトル上で所定の指標点の有無を判定し、その指標点が検出できればそのエネルギー値を特定する基本判定手段と、  Basic determination means for determining the presence or absence of a predetermined index point on the current energy spectrum obtained by the spectrum measurement means, and specifying the energy value if the index point can be detected;
前記基本判定手段において今回のエネルギースペクトル上で前記指標点が検出できなかった場合、その指標点が検出されるまで、今回のエネルギースペクトルに対して、前記スペクトル保管手段に保管されたエネルギースペクトルを過去に遡って順次積算し、得られた積算スペクトル上で前記指標点のエネルギー値を特定する拡張判定手段と、  If the index point is not detected on the current energy spectrum in the basic determination unit, the energy spectrum stored in the spectrum storage unit is stored in the past until the index point is detected. And an extended determination unit that sequentially integrates retrospectively and identifies the energy value of the index point on the obtained integrated spectrum;
前記指標点のエネルギー値に基づいて装置のエネルギー校正を行う校正手段と、  Calibration means for calibrating the energy of the apparatus based on the energy value of the index point;
を備え、  With
前記拡張判定手段において、所定の遡及上限まで過去に遡ってエネルギースペクトルを積算しても前記指標点が検出できない場合、前記校正手段による前記指標点に基づくエネルギー校正を取りやめることを特徴とする放射線測定装置。  In the extended determination means, when the index point cannot be detected even if the energy spectrum is integrated retroactively to a predetermined retroactive upper limit, the energy measurement based on the index point by the calibration means is canceled. apparatus.
請求項1記載の放射線測定装置において、The radiation measurement apparatus according to claim 1,
前記拡張判定手段は、前記スペクトル保管手段に保管されたエネルギースペクトルを過去に遡って順次積算して際、積算のために前記スペクトル保管手段から取り出したエネルギースペクトルにおける、検出対象の指標点に対応する所定の注目範囲の計数値が許容範囲を超える場合、その取り出したエネルギースペクトルについては積算を取りやめることを特徴とする放射線測定装置。  The extended determination means corresponds to an index point to be detected in the energy spectrum extracted from the spectrum storage means for integration when sequentially integrating the energy spectrum stored in the spectrum storage means retroactively. A radiation measurement apparatus characterized in that, when a count value of a predetermined attention range exceeds an allowable range, the integration is canceled for the extracted energy spectrum.
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