特許 5963772 中性子問いかけ法による核物質の検出方法および検出システム。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5963772

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】中性子問いかけ法による核物質の検出方法および検出システム。

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/17 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/17 G

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-547862(P2013-547862)

(86)(22)【出願日】2012年1月6日

(65)【公表番号】特表2014-508280(P2014-508280A)

(43)【公表日】2014年4月3日

(86)【国際出願番号】EP2012050163

(87)【国際公開番号】WO2012095357

(87)【国際公開日】20120719

【審査請求日】2015年1月5日

(31)【優先権主張番号】1150158

(32)【優先日】2011年1月10日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】506423291

【氏名又は名称】コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフ

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＭＭＩＳＳＡＲＩＡＴ Ａ Ｌ’ＥＮＥＲＧＩＥ ＡＴＯＭＩＱＵＥ ＥＴ ＡＵＸ ＥＮＥＲＧＩＥＳ ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＶＥＳ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ペロー，ベルトラン

(72)【発明者】

【氏名】カラスコ，セドリック

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１０８９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０６４５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３７８６２５６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４５２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４７−００４８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２６４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０３−５０４６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５０７７１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／００ −１／１６

Ｇ０１Ｔ １／１６７−７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

期間ΔＴにおける対象物の中性子問いかけ後に前記対象物で発生するイベントのカウントに基づく前記対象物内の核物質の検出方法であって、
関連粒子管（Ｅ１，Ｅ２）を用いた同期パルスの検出の複数のステップを含み、関連粒子は高速中性子の放出と同時に、前記高速中性子が放出される方向と逆の方向に放出され、同期パルスを検出するステップは関連粒子の検出の瞬間に関連する時間基準（Ｔ₀）からカウントしてδＴの期間において実行され、同期パルスの各々を検出するために、
同期パルスを検出する検出画素の少なくとも一つの行列の検出画素の識別（Ｅ３）と、
異なる３つの検出画素によって少なくとも３つの同期パルスが検出されたことのチェック（Ｅ４）と、
検出された場合に、同期パルスを検出した前記画素のうち隣接する画素の検索（Ｅ５）と、
隣接した画素が識別された場合に、独立した画素及び／又は隣接する画素のグループの形で同期パルスを検出した前記画素の分類（Ｅ６）と、
同期パルスを検出した前記独立した画素及び／又前記隣接する画素のグループのカウント（Ｅ７）と、
少なくとも３つの独立した画素及び／又は隣接する画素のグループが前記独立した画素及び／又は前記隣接する画素のグループをカウントするステップにおいてカウントされる場合における、δＴの期間におけるイベント発生の有効化（Ｅ８）と、
を含み、発生するすべての前記同期した検出は、
時間基準（Ｔ₀）からカウントされた時間閾値（Ｔ_S）よりも後で発生する有効イベントの数のカウント（Ｅ９）と、
前記時間閾値（Ｔ_S）よりも後で検出されたショットノイズの決定（Ｅ１０，Ｅ１１）と、
前記ショットノイズ（Ｂ）に基づく警告閾値（Ｓ_al）の計算と、
前記警告閾値を伴う前記カウントステップ（Ｅ９）においてカウントされる前記有効イベントの数の比較（Ｅ１５）に基づく前記対象物における前記核物質の存在又は不在の信号（Ｓ_m）の決定のステップと、
前記核物質の存在又は不在の信号（Ｓ_m）に関連する信頼度を反映する確率（Ｐ）の計算と、
を含み、
同期パルスを検出した前記画素のうち前記隣接する画素のグループは、１つの独立した画素と同一の手法でカウントされ、
前記グループは、少なくとも３つの前記隣接する画素を含むことを特徴とする検出方法。

【請求項2】

前記時間閾値（Ｔ_S）よりも後で検出されたショットノイズにおいて、前記時間閾値（Ｔ_S）よりも後で発生する前記有効イベントの数から、前記カウントステップにおける前記有効イベントの数の比較から前記対象物における前記核物質の存在又は不在の前記信号を前記決定するように、前記警告閾値とマイナスの前記ショットノイズを差し引くことを特徴とする請求項１に記載の検出方法。

【請求項3】

前記時間基準（Ｔ₀）からカウントされる時間閾値（Ｔ_S）よりも後で発生する前記有効イベントをカウントする前記ステップ（Ｅ９）はヒストグラムを形成するステップであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検出方法。

【請求項4】

時間閾値よりも後で発生する前記有効イベントの数の前記カウントのように、前もって期間ΔＴが決められ、前記ショットノイズの前記決定と、前記警告閾値の前記計算と、前記核物質の存在又は不在の前記信号を決定する前記ステップと、が実施される１期間ΔＴが達成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の検出方法。

【請求項5】

時間閾値よりも後で発生する前記有効イベントの数の前記カウントと、前記ショットノイズの前記決定と、前記警告閾値の前記計算と、前記核物質の存在又は不在の前記信号を決定する前記ステップと、が連続した同時検出が起きたとして実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の検出方法。

【請求項6】

期間ΔＴにおける対象物の中性子問いかけ後に前記対象物で発生するイベントのカウントに基づいて前記対象物内の核物質の検出システムであって、
前記対象物方向に中性子（ｎ）を放出する関連粒子管（ＴＰＡ）と、関連粒子管を使用した同時パルスを検出できる検出画素（Ｍ１，Ｍ２）の少なくとも一つの行列と、を含み、関連粒子は高速中性子の放出と同時に、前記高速中性子が放出される方向と逆の方向に放出され、同期パルスを検出するステップは関連粒子の検出の瞬間に関連する時間基準（Ｔ₀）からカウントしてδＴの期間において実行され、
同期パルスを検出する検出画素を識別する手段（Ｅ３）と、
異なる３つの検出画素によって検出された少なくとも３つの同期パルスをチェックする手段（Ｅ４）と、
少なくとも３つの同期パルスが異なる３つの検出画素によって検出された場合に、同期パルスを検出した前記画素のうち隣接する画素を検索する手段（Ｅ５）と、
隣接した画素が識別される場合に、独立した画素及び／又は隣接する画素のグループの形で同期パルスを検出した前記画素を分類する手段（Ｅ６）と、
同期パルスを検出した前記独立した画素及び／又前記隣接する画素のグループをカウントする手段（Ｅ７）と、
少なくとも３つの独立した画素及び／又は隣接する画素のグループが前記独立した画素及び／又は前記隣接する画素のグループをカウントするステップにおいてカウントされる場合に、δＴの期間におけるイベント発生を有効化する手段（Ｅ８）と、
時間基準（Ｔ₀）からカウントされた時間閾値（Ｔ_S）よりも後で期間ΔＴの期間全体で発生する有効イベントの数をカウントする手段（Ｅ９）と、
前記時間閾値（Ｔ_S）よりも後で、期間ΔＴの期間、検出されたショットノイズを決定する手段（Ｅ１０，Ｅ１１）と、
前記ショットノイズ（Ｂ）に基づく警告閾値（Ｓ_al）を計算する手段（Ｅ１４）と、
前記警告閾値を伴う前記有効イベントをカウントする手段によってカウントされる前記有効イベントの数の比較（Ｅ１５）に基づく前記対象物における前記核物質の存在又は不在の信号（Ｓ_m）を決定する手段と、
前記核物質の存在又は不在の信号（Ｓ_m）に関連する信頼度を反映する確率（Ｐ）を計算する手段と、
を含み、
前記グループをカウントする手段（Ｅ７）は、同期パルスを検出した前記画素のうち前記隣接する画素のグループを、１つの独立した画素と同一の手法でカウントする手段であり、
前記グループは、少なくとも３つの前記隣接する画素を含むことを特徴とする検出システム。

【請求項7】

検出画素（Ｍ１，Ｍ２）の二つの行列は隣に位置し、第１行列（Ｍ１）の画素列は第２行列（Ｍ２）の画素列と対面し、両行列の検出器表面は前記対象物の反対の同じ平面に位置し、前記関連粒子管（ＴＰＡ）によって放出された前記中性子の軌道は検出画素の前記二つの行列に独立した前期空間を通過し、特定の行列の隣接する二つの画素は共通する特定の面又は特定の角を有する画素であり、それぞれ前記第１行列、第２行列の前記画素の列のすべての画素は、それぞれ前記第２行列、第１行列の前記画素の列のすべての画素に対する隣接した画素であることを特徴とする請求項６に記載の検出システム。

【請求項8】

検出行列（Ｍ）は前記関連粒子管（ＴＰＡ）によって放出された前記中性子の前記軌道上位に位置し、前記検出行列は前記中性子が通過できるアパーチャ（Ｏ）を有し、前記行列の隣接する二つの画素は共通する特定の面又は特定の角を有する画素であり、前記アパーチャ（Ｏ）の端部におけるすべての画素は、整列された前記画素を除き、前記アパーチャの前記端部におけるすべての他の画素に隣接する画素であり、前記画素又はそれに隣接する画素を超えて配置されることを特徴とする請求項６に記載の検出システム。

【請求項9】

前記検出画素は有機シンチレータであることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一に記載の検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は中性子問いかけ（neutron interrogation）による核物質（nuclear material）の検出方法に関するものである。本発明は、さらにその発明の方法を使用した核物質の検出システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

核物質は、核物質によって放出される中性子放射（neutron）とガンマ放射（gamma radiation）に対して、核物質と測定を行う検出器との間に、遮蔽するスクリーンを形成せずに設けられた、従来の受動的な測定方法（passive measurements）によって検出することができる。中性子放出が遮蔽により覆われる場合、能動的な中性子問いかけシステム（active neutron interrogation systems）は、例えば中性子問いかけによる検出のように見なされなければならない。

【0003】

中性子問いかけによる核物質の検出は核物質内の核分裂反応（fission reactions）によって引き起こされる。それぞれの核分裂反応は複数の中性子（典型的には４〜５個の中性子）とガンマ放射（典型的には６〜８のガンマ光子）の同時放出を引き起こす。核分裂反応に起因する中性子とガンマ放射は同時に発生して検出される。核物質は、非核物質（non-nuclear material）の場合に比べて多くの中性子とガンマ光子が同時に放出されるという事実から、非核物質と区別される。さらに、関連粒子法（the associated particle technique）によって実行された時間識別（time discrimination）は、同時に核分裂粒子を非核物質と区別することができる。

【0004】

公知の中性子とガンマ光子検出デバイスは被検査対象物の周囲に置かれた検出器から形成される。検出器は十分な検出効率を得るために互いに接近して配置される。検出中に現れる不都合な現象がディアフォニア現象（Diaphony）である。ディアフォニアは第１検出器で検出された中性子又はガンマ光子が隣接する検出器の中へ散乱し、再度それが検出される。そして、二つの粒子ではなく一つの粒子に対して二つの信号が検出されるため、誤った同期（false coincidence）を引き起こす。

【0005】

ディアフォニアの問題を解決するための現在の解決策は以下のとおりである。
− 検出器を互いに遠ざけるように移動させる
− 検出器間に壁を設置する、又はさらに設置する
− 二つの検出器に対する体系的な同期の排除

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００７／１４４５８９号

【特許文献2】仏国特許出願公開第２９４５６３１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、これらの解決策は多くの欠点を有している。互いに遠ざけるように検出器を移動させることは、高次の同期検出の確率に非常に大きな効果を与える有用な角度カバー（angular cover）を減少させるため、検出効率を低減する。検出器間の壁の設置も、分離壁は検出器に適していないため、有用な角度カバーを低減する。さらに、これらの壁は検出システムのサイズと重量を増加させる。最後に、二つの隣接する検出器に対する体系的な同期の排除は実質的に検出効率を損なう。

【0008】

ＷＯ２００７／１４４５８９ Ａ２は高エネルギー放射検出器とその関連手法を開示している。検出器は検出画素（detector pixels）の行列と検出画素によって検出された電荷を校正する読み出し回路のアセンブリ（assembly）とを含む。

【0009】

ＦＲ２９４５６３１ Ａ１は関連粒子管を使用した中性子問いかけによる対象物の分析の原理を開示している。

【0010】

本発明の検出方法は上記で述べられた欠点を有していない。

【課題を解決するための手段】

【0011】

実際に、本発明は、期間ΔＴにおける対象物の中性子問いかけ後に前記対象物で発生するイベントのカウントに基づく前記対象物内の核物質の検出方法であって、関連粒子法による同期パルス（coinciding pulses）の検出の複数のステップを含み、関連粒子法による同期パルスを検出するステップは関連粒子（associated particle）の検出の瞬間に関連する時間基準（time reference）から測定してδＴの期間において実行され、同期パルス検出の各々について
− 同期パルスを検出する検出画素（detector pixels）の少なくとも一つの行列の検出画素の識別と、
− 異なる３つの検出画素によって少なくとも３つの同期パルスが検出されたことのチェックと、
− 検出された場合に、同期パルスを検出した前記画素のうち隣接する画素の検索と、
− 隣接した画素が分類される場合に、独立した画素及び／又は隣接する画素のグループの形で同期パルスを検出した前記画素の分類と、
− 同期パルスを検出した前記独立した画素及び／又前記隣接する画素のグループのカウントと、
− 少なくとも３つの独立した画素及び／又は隣接する画素のグループが前記独立した画素及び／又は前記隣接する画素のグループをカウントするステップにおいてカウントされる場合に、δＴの期間におけるイベント発生の有効化（validation）と、を含み、発生するすべての前記同期した検出は、
− 時間基準からカウントされた時間閾値（time threshold）の上位で発生する有効イベント（validated events）の数のカウントと、
− 前記時間閾値の上位で検出されたショットノイズ（shot noise）の決定と、
− 前記ショットノイズに基づく警告閾値（alarm threshold）の計算と、
− 前記警告閾値を伴う前記カウントステップにおいてカウントされる前記有効イベントの数の比較に基づく前記対象物における前記核物質の存在又は不在の信号の決定のステップと、
− 前記核物質の存在（presence）又は不在（absence）の信号に関連する信頼度（rate of confidence）を反映する確率（probability）の計算と、
を含む検出方法に関する。

【0012】

本発明のさらなる特徴は、前記時間閾値の上位で検出されたショットノイズにおいて、前記時間閾値の上位で発生する前記有効イベントの数から、前記カウントするステップにおける前記有効イベントの数の比較から前記対象物における前記核物質の存在又は不在の前記信号を前記決定するように、前記警告閾値とマイナスの前記ショットノイズを差し引く。

【0013】

本発明のさらなる特徴は、前記時間基準からカウントされる時間閾値の上位で発生する前記有効イベントをカウントする前記ステップはヒストグラムを形成するステップである。

【0014】

本発明のさらなる特徴は、時間閾値の上位で発生する前記有効イベントの数の前記カウントのように、前もって期間ΔＴが決められ、前記ショットノイズの前記決定と、前記警告閾値の前記計算と、前記核物質の存在又は不在の前記信号を決定する前記ステップと、が実施される１期間ΔＴが達成される。

【0015】

本発明のさらなる特徴は、時間閾値の上位で発生する前記有効イベントの数の前記カウントと、前記ショットノイズの前記決定と、前記警告閾値の前記計算と、前記核物質の存在又は不在の前記信号を決定する前記ステップと、が連続した同時検出が起きたとして実行される。

【0016】

本発明は、また、本発明の方法を用いる検出システムに関連する。

【発明の効果】

【0017】

本発明の検出方法の主な利点は、最大の検出立体角（detection solid angle）をカバーすることができることであり、隣接する検出器が活性化（activate）されるときにイベントを排除しない。これはつまり従来技術の方法と比較して検出性能が最大になるようにできる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本発明のその他の特徴及び利点は、添付された図面を参照して、好ましい実施形態を読むことで明らかである。

【図1】本発明の方法を実行できる検出システムの第１実施形態の概略図を示す。

【図2】本発明の方法を実行できる検出システムの第２実施形態の概略図を示す。

【図3】本発明の検出方法によって実行されるイベントを有効化するためのフローチャートを示す。

【図4】本発明の方法を実行する検出システムの検出画素による粒子の検出の一例を示す。

【図5】本発明の検出方法の第１変形例のフローチャートを示す。

【図6】本発明の検出方法との関係において得られたヒストグラムの構成を示す。

【図7】本発明の検出方法の第１変形例のフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１に本発明の方法を実行できる検出システムの第１実施形態の概略図を示す。

【0020】

検出システムは
−被検査対象物１の方向に高速中性子ｎ（fast neutrons）を放出する関連粒子管ＴＰＡ（associated particle tube）と、
−対象物１によって放出された中性子ｎＦとガンマ光子γ（gamma photons）とを検出することができる検出画素の二つの行列Ｍ１，Ｍ２を構成する検出器と、
−検出画素の行列Ｍ１，Ｍ２にそれぞれ関連する、それ自体は公知の、二つの電子データ収集ユニット（electronic data acquisition unit）Ａ１，Ａ２を構成する検出画素の行列によって供給される信号を収集するためのシステムと、
−収集システムによって供給される信号を処理するコンピュータ（computer）Ｋと、
を含む。

【0021】

関連粒子管において、粒子αは高速中性子ｎの放出と同時に放出される。さらに、粒子αは高速粒子が放出された方向とは反対の方向に放出されることが知られている。高速中性子に関連する粒子αの検出は高速中性子が放出された瞬間の情報と、この中性子が放出された方向の情報と、を提供する。高速中性子はこのようにそれに関連する粒子αによって“サイン”される（signed）。以降の説明において、関連粒子管によって放出された高速中性子は“サイン”された高速中性子と呼ぶ。

【0022】

二つの行列の各々の検出画素は隣接している。検出画素は好ましくは有機シンチレーション検出器（organic scintillation detectors）である。検出画素のそれぞれのサイズは、それぞれの画素が単独で核分裂中性子やガンマ光子を効果的に検出できるように決められる。画素Ｍ１，Ｍ２の行列は近接して隣同士に配置され、被検査対象物１に対面する検出器を有する。検出器表面は、行列を分離する狭い空間によってのみ遮断された一つの検出器表面と、ＴＰＡ管によって放出された“サイン”されたｎが通過する中性子問いかけを許可する空間と、を有する。

【0023】

関連粒子管ＴＰＡと被検査対象物１とは、好ましくは二つの行列Ｍ１，Ｍ２を構成する検出器構造の両面に配置される。検出行列Ｍ１，Ｍ２の領域と膜厚との最適化と、画素のサイズの最適化と、は物理パラメータ（シンチレータ内の中性子とガンマ放射の相互作用長（interaction length）、検出効率などの平均）と、可搬性（重量（weight）、容積（volume））やシステム（測定チャンネル（channels）の数）のコストのような操作上の制約（operational constraints）と、の両方に依存する。

【0024】

関連粒子管ＴＰＡは対象物１の方向に “サイン”されたｎの一連の中性子問いかけを放出する。中性子ｎの軌道は対象物１に到達する前に画素の二つの行列を分離する空間を通過する。サインされた中性子が対象物１に到達するとき、もし核物質を含んでいれば核分裂反応が対象物内で起きる。核分裂反応は行列Ｍ１，Ｍ２で検出される高速中性子ｎＦとガンマ線γを発生する。高速中性子及びガンマ線の検出から発生するパルスは電子データ収集ユニットＡ１，Ａ２とコンピュータＫによって処理される。前述のように、関連粒子法によって、高速中性子ｎが放出されたとき、α粒子（α particle）はＴＰＡ管によって検出される。α粒子の検出の瞬間はこのように瞬間基準Ｔ_０を核分裂中性子及びガンマ光子がカウントされた検出瞬間によって定義することができる。この瞬間基準Ｔ_０は電子データ収集ユニットＡ１，Ａ２とコンピュータＫに適用されるパラメータである。

【0025】

図２に本発明の方法を実行できる検出システムの第２実施形態の概略図を示す。図２の例において、検出システムは、一つの電子データ収集ユニットＡに関連する一つの行列Ｍのみを含む。アパーチャ（aperture）Ｏは行列Ｍ内に形成され、ＴＰＡによって対象物１の方向に放出された高速中性子ｎが電子データ収集ユニットＡ１を通過できるようにする。行列Ｍに形成されたアパーチャは少なくとも一つの検出画素の面積を有する。アパーチャは行列Ｍによって表現される検出表面に対して相対的に中央に配置されることが好ましい。

【0026】

図１，２で表された検出システムは本発明の好ましい実施形態である。しかしながら、本発明は例えば一つの完全な行列（完全な行列とはアパーチャがない行列を意味する）や、高速中性子ｎの進行方向の軸に対して中央に寄っていない（これは図１のケースで二つの行列Ｍ１，Ｍ２のいずれか一方がない場合に相当する）、又は互いに分離された少なくとも３つの行列を含むシステム（これは図１のケースで行列Ｍ１，Ｍ２に次いで少なくとも一つの行列が付加され、検出板が広がった場合に相当する）のような他の実施形態にも関連する。

【0027】

図３に本発明の検出方法によって実行されるイベントを有効化するために方法のフローチャートを示す。

【0028】

イベント有効化方法は次のステップを含む：
− 関連粒子法によって、同時に検出するための時間ウインドウ（window）δＴが開くことがトリガ（trigger）となり、時間基準Ｔ_０の収集を導くα粒子検出のステップＥ１と、
− 検出されたα粒子と同期パルスをカウントするステップＥ２と、
− 同期パルスを供給した検出システムの画素の識別化（identification）のステップＥ３と、
− 少なくとも３つの同期パルスが３つの異なる検出画素に由来するかどうかをチェックするステップＥ４と、もし同期パルスが異なる検出画素に由来するならば、
− ステップＥ４で検出された同期パルスを供給した画素の中で隣接する画素を探索するステップＥ５と、
− ステップＥ５で見つかった隣接する画素のグループ及び／又は独立した画素の形式で同期パルスを検出した画素の分類のステップＥ６と、
− 同期パルスを検出した隣接する画素のグループ及び／又は独立した画素のをカウントするステップＥ７と、
− ステップＥ７でカウントされた隣接する画素のグループ及び／又は独立した少なくとも３つの画素においてイベントを一度有効化するステップＥ８。

【0029】

本発明との関係においては、画素行列の二つの画素は、もし共通の角（corner）又は辺（side）が与えられる場合、「隣接する（adjoining）」と呼ばれる。本発明のシステムは隣同士に配置された二つの画素行列を含むとき、第１行列の画素の列は他方の行列の画素の列と対面している。画素の列の各画素は、それが属する画素行列に対しては上記で述べたルールによる画素に、反対に位置する画素行列に対しては画素の列に対面したすべての画素に、それぞれ隣接している。本発明がアパーチャを有する画素行列に関連するとき、アパーチャの角の各画素は上記で述べたルールによる画素に隣接しており、さらに、整列された画素を除いて、それに隣接する画素又は複数の画素を越して位置するアパーチャの角の他の全ての画素に隣接する。同様に、本発明との関係においては、もしパルスを検出する画素に隣接しない画素がパルスを検出する場合、「独立する（isolated）」と呼ばれる。

【0030】

優先的に、イベントが有効化されたとき、独立した画素及び／又は隣接するグループに由来するパルスであろうとなかろうと、瞬間Ｔ_０によってカウントされ、有効化されたイベントに関連する瞬間Ｔ_１は第１パルスが検出された瞬間として任意に定義される。

【0031】

図４に図１で表された検出システムの検出画素による検出粒子の非限定的な例を示す。

【0032】

全ての検出された粒子（中性子及び／又はガンマ線）はα粒子と同期する粒子である。例えば、行列Ｍ１，Ｍ２は８×８行列である。しかしながら、より一般的には本発明との関係において使用される行列はＩ×Ｊ行列であり、ＩとＪは任意の整数である。Ｍ１行列の画素はＸ_ｉｊ（ｉ行のラインの画素とｊ列のラインの画素）を参照され、Ｍ２行列の画素はＹ_ｉｊ（ｉ行のラインの画素とｊ列のラインの画素）を参照される。

【0033】

行列Ｍ１では
− 与えられた粒子はまず画素Ｘ_７３及び画素Ｘ_７４，Ｘ_６４，Ｘ_６３で検出され、
− 粒子は画素Ｘ_１４で検出され、
− 粒子は画素Ｘ_２８で検出される。

【0034】

行列Ｍ２では
− 与えられた粒子はまず画素Ｙ_２４及び画素Ｙ_１５，Ｙ_１４で検出され、
− 粒子は画素Ｙ_６６で検出され、
− 粒子は画素Ｙ_６７で検出され、
− 上記の画素Ｘ_２８で」検出された粒子は画素Ｙ_３１でも検出される。

【0035】

行列Ｍ１のケースでは、粒子が画素Ｘ_１４によって検出されることと、一つの粒子が画素Ｘ_７３，Ｘ_７４，Ｘ_６４，Ｘ_６３によって検出されることを考慮している。行列Ｍ２のケースでは、一つの粒子が画素Ｙ_２４，Ｙ_１５，Ｙ_１４によって検出されることと、一つの粒子が画素Ｙ_６６，Ｙ_６７によって検出されることを考慮している。同時に表示されている行列Ｍ１と行列Ｍ２のケースにおいて、一つの粒子は画素Ｘ_２８とＹ_６１によって検出されていることを考慮している。

【0036】

図５は本発明の検出方法の第１の変形例のフローチャートを示す。

【0037】

上記で述べたステップＥ１〜Ｅ８は、例えば１０分のように、予め決定された期間ΔＴの間に繰り返される。期間ΔＴの全体にわたって発生した有効化されたイベントの数Ｎ_Ｃは時間閾値Ｔ_Ｓを超えて、カウントされる（Ｅ９）。発生するイベントのほとんどが核物質内で起きる核分裂反応ではないことを考慮して、時間閾値Ｔ_Ｓは下位の瞬間を定義する。下位の瞬間Ｔ_Ｓで発生したイベントのほとんどは、例えば非弾性散乱反応（inelastic scattering reaction：ｎ，ｎ’γ）のような、核物質を囲む非核分裂物質で発生した反応によるものと考えられる。確かに、核物質は分析された対象物内に存在するが、後者は、実際には、良好な外観のパッケージ（package：パケット、荷物、輸送コンテナなど）に隠されており、さらに、例えばポリエチレン、鉄又は鉛のような中性子やガンマ線放射に対して遮蔽する効果を有する傾向のある特定の物質によって囲われている。これらの物質の場合、サインされた中性子との相互作用に続いて同時に放出する複数のガンマ線と中性子線によって、検出されたヒットの数は瞬間Ｔ_０に近い瞬間で非常に高くなり、核分裂反応による真のイベントは瞬間Ｔ_Ｓの前に検出されるかもしれないが、これらのイベントを考慮に入れると誤警報のリスクはより高くなる。検査対象物の面積と、検出画素と検査対象物との間の距離と、に応じて時間閾値Ｔ_Ｓは、時間Ｔ_０からカウントされ、それより下位のイベントが考慮されないように定義される。

【0038】

ステップＥ１〜Ｅ８の繰り返しと同時に、収集ウインドウδＴの外に存在するランダムノイズ（random noise）ｂの測定は、例えば公知の方法で、瞬間Ｔ_０の前の時間間隔中（負の時間（negative times））に行われる。ノイズｂの測定から期間ΔＴの全てにおいて連続する瞬間Ｔ_Ｓを越えて存在するノイズＢが決定される（ステップＥ１１）。

【0039】

ステップＥ９とＥ１１の結果、つまり期間ΔＴの終わりに、ステップＥ１２はステップＥ９でカウントされたイベントＮ_ＣからノイズＢを差し引く。ステップＥ１２は有効化イベントの数Ｎになる。

【0040】

有効化イベントの数Ｎを計算するステップＥ１２と同時に、警告閾値Ｓ_ａｌの計算のステップＥ１３が発生する。警告閾値Ｓ_ａｌはノイズＢの値から、例えばノイズＢの標準偏差の二倍に等しくなるように計算される。有効化イベントの数Ｎは警告閾値Ｓ_ａｌと比較される。

【0041】

ＮとＳ_ａｌを比較することで、核物質が存在（Ｓ_ａｌ≦Ｎの場合）又は不在（Ｓ_ａｌ＞Ｎの場合）を示す信号Ｓ_ｍを得る。信号Ｓ_ｍは、核物質の存在又は不在が考慮されるべきである、つまり、核物質の存在が通知された時の誤警報と核物質の不在が通知されたときの非検出のリスクの信頼のレベルを表現する確立Ｐを伴う。確立ＰはＮとノイズＢとから、公知の方法で計算される。

【0042】

図６に本発明の検出方法の第２変形例のフローチャートを示す。

【0043】

本発明の検出方法の第２変形例によると、期間ΔＴは先に決定されず、連続する瞬間Ｔ_Ｓを越えて発生し、検出された有効化イベントの数の警告閾値との比較は、連続する収集ウインドウにおいて発生する検出として生成される。この場合、連続する検出が起きる時間において実行されるステップＥ１７，Ｅ１５，Ｅ１６，Ｅ１８，Ｅ１９，Ｅ２０は、事前に決定された全期間ΔＴにおいて実行される本発明の方法の第１変形例のステップＥ９，Ｅ１０，Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ１４にそれぞれ対応する。

【0044】

ステップＥ１８は核物質で発生する核分裂反応に対応して得られるカウントされたノイズフリーイベントの数Ｎ（ｔ）をもたらす。警告閾値Ｓ_ａｌ（ｔ）はステップＥ１９のノイズＢ（ｔ）から計算される。数Ｎ（ｔ）はステップＥ２０で警告閾値Ｓ_ａｌ（ｔ）と比較される。Ｅ２０は、核物質の存在又は不在を反映する信号Ｓ_ｍ（ｔ）と信号Ｓ_ｍ（ｔ）が考慮されるべき信頼のレベルを反映する確立Ｐ（ｔ）とをもたらす。数Ｎ（ｔ）はＳ_ａｌ（ｔ）よりも小さいままだが、信号Ｓ_ｍ（ｔ）は対象物内に核物質が存在せず、新たな有効化ステップが実行されることを示す。数Ｎ（ｔ）が警告閾値に達するとすぐに、信号Ｓ_ｍ（ｔ）は核物質の存在を信号で伝え、確立Ｐ（ｔ）はこの情報に関連する信頼度を与える。そして、カウントは中断される。カウントは、核物質の存在を確認する情報に関連して前記の信頼度における変化を計算するために、作業者の決定によって連続とされてもよい。反対に、信号Ｓ_ｍ（ｔ）は、核物質が存在せず、核物質の不在を確認するこの情報に関連する信頼度が十分な期間に対して高いことを示すとき、オペレータにカウントを中断することを提案する。

【0045】

上記の本発明の方法の第１及び第２変形例によると、核物質の存在又は不在を確認する信号の決定は警告閾値を伴う時間閾値Ｔ_Ｓの上位で発生する有効化イベントの数の比較から得られる。ここで、有効化イベントと警告閾値との数はいずれもショットノイズＢによって減少される。本発明の他の実施形態によると、核物質の存在又は不在を確認する信号の決定は、ショットノイズを伴い、ショットノイズによるこれらの値の減少を伴わない時間閾値Ｔ_Ｓの上位で発生する有効化イベントの数の比較から得られる。イベントの数Ｎ_Ｃと警告閾値との比較は被検査対象物内の核物質の存在又は不在を示す信号ももたらす。得られた信号が考慮されるべき確率も計算される。

【0046】

図７に、一例として、本発明の好ましい実施形態によって得られたヒストグラムを示す。

【0047】

有効化イベントをカウントするステップは、このケースでは、期間ΔＴ中に発生する全ての有効化イベントのヒストグラムの形成ステップである。前に述べたように、各々のイベントは、瞬間Ｔ_０からカウントされた瞬間Ｔ_１によって、ヒストグラムに表示される。有効化イベントのうち瞬間Ｔ_Ｓを越えたイベントだけがカウントされる。例えば、収集ウインドウの期間δｔを７６ｎｓとし、時間Ｔ_Ｓを２０ｎｓとする。閾値Ｔ_Ｓの下位のヒット大きい数の検出が図７において明らかに確認される。ノイズイベント（ノイズレベルＳｂ）を含む図７のヒストグラムは、間隔ΔＴ中は上記のノイズＢの測定である収集を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】