特許 6386957 アルファ線観測装置及びアルファ線観測方法

(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】6386957

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】アルファ線観測装置及びアルファ線観測方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/17 20060101AFI20180827BHJP

   G01T 1/16 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/17 C

   G01T1/16 A

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-66307(P2015-66307)

(22)【出願日】2015年3月27日

(65)【公開番号】特開2016-186440(P2016-186440A)

(43)【公開日】2016年10月27日

【審査請求日】2017年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久米 直人

(72)【発明者】

【氏名】黒田 英彦

(72)【発明者】

【氏名】吉村 幸雄

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１５７１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４９２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６６７４０８２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第９７／３７２４４（ＷＯ，Ａ１）

(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】

観測領域の可視光を測定する測定部と、
前記測定部の画角以下の範囲内に存在するアルファ線により発生した光を含む光を集光する集光部と、
前記集光部で集光した光のうち、前記アルファ線に起因した波長の光を選択して透過する波長選択部と、
前記波長選択部を透過した前記アルファ線に起因した波長の光量分布を検出する２次元光検出部と、
前記２次元光検出部で検出した光量分布データを、前記測定部であらかじめ測定した前記可視光の輝度情報から算出した補正係数により補正し、前記アルファ線に起因する波長の光量分布を算出する光量分布補正算出部と、
を備えることを特徴とするアルファ線観測装置。

【請求項2】

前記光量分布補正算出部による補正後の光量分布データを画像データとして作成する制御を実行する制御部と、
前記制御部により作成された前記画像データを表示する表示部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアルファ線観測装置。

【請求項3】

前記観測領域と前記２次元光検出部との間に配置され、かつ前記アルファ線で発生した光路を変更して前記２次元光検出部で結像させる光路変更部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルファ線観測装置。

【請求項4】

前記光路変更部は、前記アルファ線で発生した波長の光路を選択して変更する波長選択型光路変更部であることを特徴とする請求項３に記載のアルファ線観測装置。

【請求項5】

前記２次元光検出部に入射する前記アルファ線で発生した波長の光を遮断する波長遮断部と、
前記波長遮断部の位置を変更して前記アルファ線で発生した波長の光及び可視光を透過又は遮断する駆動機構と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアルファ線観測装置。

【請求項6】

前記波長遮断部によって前記アルファ線で発生した波長の光の透過及び遮断を繰り返して積算し、前記アルファ線に起因する２次元の光量分布を算出する積算部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のアルファ線観測装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記光量分布補正算出部の出力データに基づいて、前記測定部のゲインを調整するゲイン調整部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のアルファ線観測装置。

【請求項8】

観測領域の可視光を測定部により測定する測定工程と、
前記測定部の画角以下の範囲内に存在するアルファ線により発生した光及び可視光を集光する集光工程と、
前記集光工程で集光した光のうち、前記アルファ線に起因した波長の光を波長選択部により選択する波長選択工程と、
前記波長選択部を透過した光量分布を検出する２次元光検出工程と、
前記２次元光検出工程で検出した光量分布データを、前記測定部であらかじめ測定した前記可視光の輝度情報から算出した補正係数により補正し、前記アルファ線に起因する波長の光量分布を算出する光量分布補正算出工程と、
を有することを特徴とするアルファ線観測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、観測範囲内のアルファ線源から発生するアルファ線を観測するアルファ線観測装置及びアルファ線観測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線のうちアルファ線を検出する検出器としては、例えばアルファ線が入射すると発光するＺｎＳシンチレータを用いた検出器や、アルファ線が入射すると電子及びイオンが発生する電離性ガスを用いた検出器が知られている。その他の検出器としては、アルファ線が大気中の窒素を発光させ、その窒素の発光を検出することで、遠隔からでもアルファ線の存在を観測可能なアルファ線遠隔観測装置がある。

【0003】

このように窒素の発光を検出することにより、アルファ線を遠隔から監視する装置としては、例えばアルファ線遠隔観測装置がある。このアルファ線遠隔観測装置は、窒素の発光を集光する集光レンズと、集光した窒素の発光を抽出する波長選択素子と、抽出した窒素の発光を透過光と反射光とに分ける第１の光学素子と、上記反射光の伝搬方向を変える第２の光学素子と、上記透過光を受光して光子数を計数する第１の光検出器と、上記反射光を受光して光子数を計数する第２の光検出器と、これらの光検出器において透過光と反射光を同時に計測してアルファ線による窒素の発光を検出する信号処理装置と、から構成されている。

【0004】

また、他のアルファ線遠隔観測装置としては、アルファ線が大気中の窒素と反応して発生する紫外線を遠隔から観測することで、観測対象の周囲に窒素を含有したガスを充填する装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０００−５０７６９８号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Remote Optical Detection of Alpha Radiation, IAEA-CN-184/23

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

公知のアルファ線遠隔観測装置は、観測対象以外の可視光を波長選択素子(フィルタ)で取り除き、アルファ線による紫外線の発光を選択的に観測している。

【0008】

ところで、上記波長選択素子(フィルタ)の透過率は、観測範囲内から入射する可視光に対して基本的に一様である。そのため、観測範囲内に想定を超えた明るい場所があると、検出される光量自体も可視光による分布が形成されてしまい、アルファ線によって発光した紫外線分布のみを正確に観測することができないという課題があった。

【0009】

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、観測範囲内の明るさ分布が変化する環境であっても、アルファ線を正確に観測可能なアルファ線観測装置及びアルファ線観測方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本実施形態に係るアルファ線観測装置は、観測領域の可視光を測定する測定部と、前記測定部の画角以下の範囲内に存在するアルファ線により発生した光を含む光を集光する集光部と、前記集光部で集光した光のうち、前記アルファ線に起因した波長の光を選択して透過する波長選択部と、前記波長選択部を透過した前記アルファ線に起因した波長の光量分布を検出する２次元光検出部と、前記２次元光検出部で検出した光量分布データを、前記測定部であらかじめ測定した前記可視光の輝度情報から算出した補正係数により補正し、前記アルファ線に起因する波長の光量分布を算出する光量分布補正算出部と、を備えることを特徴とする。

【0011】

本実施形態に係るアルファ線観測方法は、観測領域の可視光を測定部により測定する測定工程と、前記測定部の画角以下の範囲内に存在するアルファ線により発生した光及び可視光を集光する集光工程と、前記集光工程で集光した光のうち、前記アルファ線に起因した波長の光を波長選択部により選択する波長選択工程と、前記波長選択部を透過した光量分布を検出する２次元光検出工程と、前記２次元光検出工程で検出した光量分布データを、前記測定部であらかじめ測定した前記可視光の輝度情報から算出した補正係数により補正し、前記アルファ線に起因する波長の光量分布を算出する光量分布補正算出工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の実施形態によれば、測定範囲内の明るさ分布が変化する環境であっても、アルファ線を正確に観測することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係るアルファ線観測装置の第１実施形態を示す構成図である。

【図2】図１の２次元光検出器で測定した光量分布の補正前の状態を示す説明図である。

【図3】図１の２次元光検出器で測定した光量分布の補正後の状態を示す説明図である。

【図4】本発明に係るアルファ線観測装置の第２実施形態を示す構成図である。

【図5】本発明に係るアルファ線観測装置の第２実施形態の作用を説明するための構成図である。

【図6】本発明に係るアルファ線観測装置の第３実施形態を示す構成図である。

【図7】本発明に係るアルファ線観測装置の第３実施形態においてカメラの輝度と測定値との関係を示す図である。

【図8】第３実施形態において２次元光検出器の１ピクセルあたりカメラが複数のピクセルを備えている場合を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明に係るアルファ線観測装置及びアルファ線観測方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0015】

なお、以下の各実施形態では、アルファ線が大気中の窒素を発光させ、その窒素の発光を検出することで、アルファ線を観測する例について説明する。

【0016】

（第１実施形態）
（構 成）
図１は本発明に係るアルファ線観測装置の第１実施形態を示す構成図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態のアルファ線観測装置２０は、集光部１、測定部としてのカメラ２、波長選択部３、光路変更部４、２次元光検出部としての２次元光検出器５、光量分布補正算出部６、制御部７、及び表示部８を備える。カメラ２及び暗箱１０は、筐体９内に収納されている。表示部８は、筐体９の外部に設置されている。暗箱１０内には、波長選択部３、光路変更部４、２次元光検出器５、光量分布補正算出部６、及び制御部７が収納されている。

【0018】

集光部１は、カメラ２の画角１４ａより小さい範囲に存在するアルファ線によって発光した光を集光する。集光する手段は、合成石英ガラス等を用いて透過光を集光させるものや、金属製の放物面鏡等のように反射光を集光するものが適用可能である。また、これらの手段としては、それぞれ集光効率を向上させるコーティング等を施したものでも適用可能である。集光部１は、アルファ線起因光の波長を透過する材質からなる。

【0019】

カメラ２は、観測領域１３を含む幅広い領域の可視光を測定する。具体的には、カメラ２は、アルファ線によって発光した紫外線の観測を行う観測領域１３の光量分布を含む幅広い波長の光量分布を測定する。カメラ２としては、デジタルカメラ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ＣＭＯＳカメラ等が適用可能である。

【0020】

波長選択部３は、アルファ線に起因した波長の光を選択する。波長選択部３は、ガラスフィルタや干渉フィルタ、プリズム等の波長を選択可能であればいずれでも適用可能である。選択する波長は、アルファ線で発生する光の波長であり、それ以外の波長の光を遮断する。

【0021】

光路変更部４は、アルファ線によって発光する光の進行方向を変更する。光路変更部４は、例えば窒素の発光３３７ｎｍ付近の光の進行方向を変更可能なミラー、プリズム、結晶格子等が適用される。例えば、ミラーの場合は、アルファ線源から発生する光である３３７ｎｍ付近の紫外線を高効率で反射させるようなＵＶ（紫外線）反射強化アルミニウム等でコーティングされているものが適用される。また、凹面鏡等のように光の集光能力を備えているものでもよい。

【0022】

なお、図１に示す光路変更部４は、光の進行方向を９０度変更しているものであるが、その角度に限定されない。また、光路変更部４は、図１では集光部１と波長選択部３との間に配置されているが、これに限らずアルファ線で発生した光の方向を光路変更部４で変更した後に集光部１で集光するようにしてもよい。したがって、光路変更部４は、観測領域１３と２次元光検出器５との間に配置すればよい。

【0023】

２次元光検出器５は、波長選択部３を透過したアルファ線源によって発光する３３７ｎｍ付近の光を検出する。具体的には、２次元光検出器５は、光電子増倍管やＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）等の検出器や、冷却ＣＣＤ、ＣＭＯＳカメラ等が適用される。光電子増倍管やＭＰＰＣ等は、アレイ化することで、２次元データを複数取得することが可能となる。冷却ＣＣＤでは、ビニング（複数のピクセルを一まとめに取り扱うこと）等を実施することで、感度を変更することができる。２次元光検出器５の設置場所は、集光部１の焦点距離と観測領域１３の位置によって決定される。これにより、２次元光検出器５の画角１３ａが決定される。

【0024】

光量分布補正算出部６は、２次元光検出器５で検出するアルファ線で発光した波長の光量分布と、カメラ２で測定した幅広い波長の光量分布との位置合せを行い、両者の光量分布からアルファ線で発光した波長の光量分布のみを算出する。光量分布補正算出部６は、パーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のように数値データを演算処理可能なものであれば、いずれでもよい。

【0025】

制御部７は、光量分布補正算出部６においてアルファ線で発光した波長の光量分布を算出するタイミングや算出する時間を制御するとともに、補正後の光量分布データを画像データとして作成する制御を実行し、さらに表示部８へ伝送するタイミング等を制御する。制御部７は、パーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ等のように制御処理可能なものであれば、いずれでもよい。

【0026】

表示部８は、制御部７から得られたアルファ線で発光した波長の光量分布を示すデータを表示する。表示部８は、パーソナルコンピュータ等のように外部に備えたディスプレイ、アルファ線観測装置２０の外部表面に設置した小型ＬＥＤモニタ等でも適用可能である。

【0027】

（作 用）
次に、図２及び図３に従って本実施形態の作用を説明する。

【0028】

図２は図１の２次元光検出器で測定した光量分布の補正前の状態を示す説明図である。図３は図１の２次元光検出器で測定した光量分布の補正後の状態を示す説明図である。

【0029】

アルファ線源からアルファ線が放出されると、大気中の窒素が励起されて微弱ではあるが紫外線領域の光が生じる。この光を検出することで、アルファ線を検出することができる。１つのアルファ線あたりの発光量は、数１００〜数１０００フォトン（光子）である。そのため、アルファ線のエネルギーに依存するものの、２次元光検出器５に到達する光は、発光した位置から２次元光検出器５までの距離の２乗で減少するので、数フォトン程度の光量を検出することが求められる。

【0030】

これに対して、例えば観測領域１３に想定を超えた波長５００ｎｍの光１Ｗの光源が存在した場合には、約３×１０^１６のフォトンが発生していることになる。そのため、観測対象であるアルファ線に対して約１０^１４倍の光子数からなるノイズ成分が生成されることになる。上記光源からの照明の光は、波長選択部３で波長を選択することで多くの部分は取り除くことが可能であるが、観測対象の光の透過率を低下させずに、ＯＤ（Optical Density：光学濃度）値が１４以上（透過率が１０^１４以下）の波長選択部３を実現することが困難である。そのため、観測対象の光に対して一定以上の透過率を確保しようとした場合、照明等の光を波長選択部３で波長を選択することが困難である。

【0031】

観測する環境の明るさが場所、時間ともに一定であれば、波長選択部３で取り除くことができなかったノイズ光も一定量である。そのため、アルファ線で発光した紫外線の分布は観測可能である。

【0032】

しかし、実際には、観測対象の反射率や照明からの光が照射されている範囲等の影響で分布を有するため、明るい場所からの光の影響を受け、ノイズ光の分布が形成されてしまう。このノイズ光の分布は、観測対象の波長ではなく、上記光源に含まれる幅広い波長の光量分布に依存しており、この光量分布はカメラ２で測定可能である。

【0033】

そこで、本実施形態では、図２に示すようにカメラ２で２次元光検出器５の観測領域１３内の光量分布を測定し、あらかじめ測定しておいた後述する補正係数に基づき、２次元光検出器５で測定した光量分布を補正する。

【0034】

上記補正係数は、例えば次のようにして取得しておく。事前に放射線が存在しないことが分かっている環境で、明るさを変えてカメラ２で測定した画像の２次元の輝度情報を取得する。２次元光検出器５の測定分解能と、カメラ２で測定している分解能とが同じである場合、同一位置に位置するピクセルの輝度情報と２次元光検出器５のノイズデータとを比較し、補正係数を算出する。

【0035】

また、２次元光検出器５の測定分解能がカメラ２で測定している分解能以下である場合、つまり２次元光検出器５の1ピクセルが測定している範囲にカメラ２のピクセルが複数ある場合は、カメラ２の輝度情報の平均値や総和と、２次元光検出器５で測定されるノイズデータとの相関関係から補正係数を算出する。

【0036】

２次元光検出器５の各ピクセルに対応した補正係数を算出しておき、２次元光検出器５で測定する各時系列データを補正することで、時間的に変化する照明分布及び照明の位置の依存性を補正することが可能となる。これにより、図２に示すように補正前には可視光の分布を含んでいた分布が、図３に示すようにアルファ線によって発光した光の分布に補正することが可能になる。

【0037】

制御部７では、補正後の光量分布のデータを、カメラ２で測定した画像に合成しアルファ線の存在する場所を特定しやすい画像データを作成する等の画像処理を実施し、表示部８へ画像データを伝送する。表示部８では、この画像データを表示する。

【0038】

これにより、ユーザは、環境の光の影響の少ないアルファ線に関する光量分布を取得することが可能になる。

【0039】

（効 果）
したがって、本実施形態では、照明等の測定対象以外の波長の光が存在する環境において、アルファ線で発光した光を測定するため、波長選択部３で大まかな波長を選択しておき、波長選択部３で取り除くことのできない照明の光を、２次元光検出器５の観測領域１３以上の観測範囲１４（画角１４ａ）を有するカメラ２を用いて光量分布を補正することで、時間的に変化する照明分布及び照明の位置の依存性を補正することが可能となる。

【0040】

このように本実施形態によれば、照明等の測定対象以外の波長の光が存在する環境であっても、アルファ線を正確に観測することが可能となる。

【0041】

(第２実施形態)
（構 成）
図４は本発明に係るアルファ線観測装置の第２実施形態を示す構成図である。図５は本発明に係るアルファ線観測装置の第２実施形態の作用を説明するための構成図である。

【0042】

なお、前記第１実施形態と同一の部分又は対応する部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0043】

図４に示すように、本実施形態は、前記第１実施形態の光路変更部４に代えて波長選択型光路変更部１１が暗箱１０内に設置されている。

【0044】

本実施形態は、前記第１実施形態の構成に加え、波長遮断部１２、駆動機構１６及び積算部１７を備えている。

【0045】

波長選択型光路変更部１１は、観測領域１３と２次元光検出器５との間に配置され、アルファ線で発生した波長の光路を選択的に変更する。波長選択型光路変更部１１は、アルファ線で発光した紫外線等の光は反射し、可視光領域は透過させるものが適用可能である。波長選択型光路変更部１１は、例えば誘電体膜等でコーティングされたミラー等が適用される。

【0046】

波長遮断部１２は、アルファ線で発生した光の波長のみを遮断可能とする。波長遮断部１２は、放射線で発光した紫外線等を遮断し、可視光領域は透過させるものが適用可能である。波長遮断部１２は、集光部１と観測領域１３との間に配置される。波長遮断部１２としては、例えばロングパスフィルタ、バンドパスフィルタやアクリル板等が適用可能である。

【0047】

駆動機構１６は、波長遮断部１２を駆動してその位置を変更する。駆動機構１６は、波長遮断部１２により集光部１の全面を覆うことが可能な位置、又は集光部１に対して光路を干渉しない退避した位置に移動可能な構造とする。すなわち、駆動機構１６は、波長遮断部１２の位置を変更してアルファ線で発生した波長の光を透過又は遮断する。駆動機構１６としては、例えばステッピングモータやサーボモータ等が適用可能である。

【0048】

積算部１７は、波長遮断部１２によってアルファ線で発生した波長の光の透過及び遮断を繰り返し、明るさ分布の変化の各データの差分を積算し、アルファ線に起因する２次元の光量分布を算出する。

【0049】

（作 用）
２次元光検出器５の観測領域１３内の可視光量分布をカメラ２で補正する場合には、観測領域１３から入射する方向の光量分布に対して補正することになる。この光量分布には、観測対象自身の発光、観測対象で散乱した光に加え、一部反射した光が含まれる。これらのうち観測対象自身の発光、散乱光の光量分布は、前記第１実施形態により正確に補正が可能である。

【0050】

しかし、反射光について、カメラ２と２次元光検出器５との光軸がずれていた場合には、光量分布の補正に誤差が生じる。その誤差は、光軸のずれの大きさ、画角、及び観測対象までの距離に起因する。

【0051】

例えば図５に示すように、カメラ２がある観測範囲１４を観測している場合でも、カメラ２に入射する光の発生源が存在する範囲１５ｂと、２次元光検出器５に入射する光の発生源が存在する範囲１５ａとの光路が異なる。

【0052】

そこで、本実施形態では、図４に示すように波長選択型光路変更部１１で透過させた可視光をカメラ２で測定する構造とし、カメラ２の光軸と２次元光検出器５の光軸とを一致させる。これにより、カメラ２と２次元光検出器５は、反射光に対してもほぼ同等の光路になり、光量分布の補正を行うことが可能になる。

【0053】

一方、これらの光量分布の補正は、多少誤差を含む。例えば、２次元光検出器５において、アルファ線で発光した光の信号量Ｓ（count）と、可視光の光によるノイズ量Ｎ（count）が測定され、カメラ２でＮｃ（輝度情報）が測定された場合、事前にカメラ２の輝度情報Ｎｃと２次元光検出器５で測定されるノイズ量Ｎの相関関係から算出される補正係数ａ，ｂを用いて信号量Ｓ１は、式（１）で計算される。
Ｓ＋Ｎ−(ａ×Ｎｃ＋ｂ)＝信号量Ｓ１ （１）

【0054】

なお、式（１）において、補正係数ａ、補正定数ｂは、カメラ２の輝度情報Ｎｃと２次元光検出器５で測定されるノイズ量Ｎとの相関関係を１次式で補正したものを用いている。この補正する関数は、２次関数や３次関数でもよく、関数の形態は問わない。
算出される信号量Ｓ１は、ノイズ量Ｎ及び輝度情報Ｎｃの統計誤差と補正係数ａの算出誤差との和が誤差として発生する。

【0055】

これに対し、駆動機構１６を駆動して波長遮断部１２を集光部１の前面に移動させ、アルファ線で発光した光を波長遮断部１２で取り除くことで、可視光の光によるノイズ量Ｎ（count）のみを測定（バックグランド測定）する。その後、駆動機構１６を駆動して波長遮断部１２を集光部１の前面から退避させ、アルファ線で発光した光の信号量Ｓ（count）と可視光の光によるノイズ量Ｎ（count）との和Ｓ＋Ｎを測定する。両者の差分式が信号量Ｓ１となり、式（２）の関係になる。
Ｓ＋Ｎ−Ｎ＝信号量Ｓ１ （２）
この場合、誤差は、ノイズ量Ｎにのみ依存し、輝度情報Ｎｃの統計誤差と補正係数ａの算出誤差は含まれないため、精度の高い補正が可能である。

【0056】

しかし、バックグランド測定による補正は、測定時間が長くなるため、測定中に明るさの分布が変わった場合、上記バックグランド測定による補正ができない。そこで、本実施形態では、バックグランド測定中のノイズ量Ｎを、カメラ２で観測された輝度情報Ｎｃで補正することで、観測中に明るさが変わった場合でも補正することが可能になる。

【0057】

さらに、駆動機構１６で波長遮断部１２を光路に対する出し入れの回数は、１測定で複数回行ってもよく、アルファ線で発生した波長の光の透過及び遮断を繰り返すことも可能である。その繰り返し周波数が大きくなるほど、測定中の明るさ分布の変化は小さくなる。そのため、各明るさ分布のデータの差分を積算部１７で積算することで、アルファ線に起因する２次元の光量分布を算出することでも対応が可能になる。

【0058】

（効 果）
したがって、本実施形態では、照明等の測定対象以外の波長の光が存在する環境で、アルファ線で発光した光を測定するため、波長遮断部１２の有無でバックグランド測定成分を差し引いて信号量を算出することで、アルファ線で発光した光の分布を高精度に観測することが可能である。さらに、バックグランド測定中の環境における光量分布の変化は、カメラ２の輝度情報で補正することが可能である。

【0059】

このように本実施形態によれば、照明等の測定対象以外の波長の光が存在する環境であっても、アルファ線を正確に測定することが可能となる。

【0060】

(第３実施形態)
（構 成）
図６は本発明に係るアルファ線観測装置の第３実施形態を示す構成図である。図７は本発明に係るアルファ線観測装置の第３実施形態においてカメラの輝度と測定値との関係を示す図である。図８は第３実施形態において２次元光検出器の１ピクセルあたりカメラが複数のピクセルを備えている場合を示す説明図である。

【0061】

なお、前記第１実施形態と同一の部分又は対応する部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0062】

図６に示すように、本実施形態は、前記第１実施形態の構成に加え、制御部７内にゲイン調整部１８が設けられている。このゲイン調整部１８は、カメラ２のゲインを調整する。ゲイン調整部１８は、パーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ等のようにカメラ２の出力データの解析及び制御信号を出力するものが適用可能である。なお、ゲイン調整部１８は、カメラ２に内蔵のオートゲイン調整が可能なものでもよい。カメラ２に内蔵されている場合は、ゲインの値が外部から読み出せるようにしておけばよい。

【0063】

（作 用）
カメラ２の輝度情報からノイズ光を補正する場合、カメラ２で許容される以上の光が入射した場合、図７に示すように測定値が飽和する。例えば、図８に示すように、２次元光検出器５の１ピクセル（画素）あたり、カメラ２が複数（本実施形態では１６）のピクセルを備えており、いずれかのピクセルが最大の測定値となった場合、これ以上の明るさでは、補正値が過小評価される。

【0064】

そのため、本実施形態では、カメラ２のゲインを低下させて飽和しないようにゲインを調整し、あらかじめ複数のゲインの場合で算出される補正値を用いて補正する。なお、２次元光検出器５の１ピクセルとカメラ２の１ピクセルが同じ大きさであっても、同様の補正処理が可能であり、測定最大値が１２ｂｉｔの場合であっても適用可能である。

【0065】

さらに、照明の光は、様々な波長を含んでおり、カメラ２の多くはＲＧＢ等の３原色の輝度情報を備えており、波長選択部３で透過してノイズとして２次元光検出器５で測定される光も波長特性を有している。

【0066】

そこで、本実施形態では、カメラ２の測定波長区分に応じて、補正係数を算出しておき、1つ以上の輝度情報を用いて補正することで、波長選択部３の特性を考慮した補正が可能となる。

【0067】

（効 果）
したがって、本実施形態は、波長選択部３の特性及び環境光の波長別強度を加味し、ノイズ光の補正が可能となる。また、カメラ２の測定値が飽和してしまうような明るい環境であっても自動的にゲインを調整し、補正を可能とすることで、より幅広い環境変化で使用可能となる。

【0068】

このように本実施形態によれば、照明等の測定対象以外の波長の光が存在する環境であっても、アルファ線を正確に測定することが可能となる。

【0069】

（その他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0070】

上記各実施形態において、集光部１は、カメラ２の画角１４ａより小さい範囲に存在するアルファ線によって発光した光を集光するようにしたが、これに限らずカメラ２の画角１４ａ以下の範囲に存在する光を集光するようにしてもよい。

【0071】

また、上記第２実施形態と第３実施形態は、組み合わせて構成するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0072】

１…集光部、２…カメラ（測定部）、３…波長選択部、４…光路変更部、５…２次元光検出器（２次元光検出部）、６…光量分布補正算出部、７…制御部、８…表示部、９…筐体、１０…暗箱、１１…波長選択型光路変更部、１２…波長遮断部、１３…観測領域、１３ａ…２次元光検出器の画角、１４…観測範囲、１４ａ…カメラの画角、１５ａ…範囲、１５ｂ…範囲、１６…駆動機構、１７…積算部、１８…ゲイン調整部、２０…アルファ線観測装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】