特許 6978091 密度測定装置および密度測定方法

(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】6978091

(24)【登録日】2021年11月15日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】密度測定装置および密度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 9/24 20060101AFI20211125BHJP

   G01N 23/203 20060101ALI20211125BHJP

   G01T 1/167 20060101ALI20211125BHJP

   G01T 1/36 20060101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   G01N9/24 F

   G01N23/203

   G01T1/167 H

   G01T1/167 C

   G01T1/36 D

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-117300(P2019-117300)

(22)【出願日】2019年6月25日

(65)【公開番号】特開2021-4747(P2021-4747A)

(43)【公開日】2021年1月14日

【審査請求日】2021年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】592069296

【氏名又は名称】ソイルアンドロックエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179855

【弁理士】

【氏名又は名称】藁科 えりか

(74)【代理人】

【識別番号】100086195

【弁理士】

【氏名又は名称】藁科 孝雄

(72)【発明者】

【氏名】池永 太一

【審査官】 野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−１３３８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−３２３９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１５１８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１５３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２９７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２８５９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１０４２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１３９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１７０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２６１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−３０５１５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ５／００−９／３６

Ｇ０１Ｎ ２３／２０３

Ｇ０１Ｔ １／１６７

Ｇ０１Ｔ １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象に対して放射線を発生する放射線源と、
入射した放射線を検出する放射線検出器と、
を少なくとも備え、放射線により測定対象の密度を測定する密度測定装置において、
放射線はガンマ線とされ、
前記放射線検出器は、前記放射線源およびバックグラウンドによるガンマ線を検出可能とするとともに、制御装置を有し、
前記制御装置は、前記放射線検出器により検出されたガンマ線のスペクトルにおいて、ピークの半値幅の倍に相当するガンマ線のエネルギー値を閾値として算出、設定し、前記閾値以上のガンマ線のエネルギー領域のみを抽出し、前記抽出したエネルギー領域から前記閾値未満のガンマ線のエネルギー領域を推定し、前記推定した閾値未満のガンマ線のエネルギー領域と、前記抽出した閾値以上のエネルギー領域とを合算してバックグラウンドによるガンマ線の全エネルギー領域とする密度測定装置。

【請求項2】

前記放射線源としてセシウム１３７が使用され、
前記制御装置は、セシウム１３７のスペクトルのピークのうち、ガンマ線のエネルギーの高い方のピークにおけるスペクトルの半値幅により閾値を算出、設定する請求項１記載の密度測定装置。

【請求項3】

密度を測定する測定対象に対してガンマ線を発生、照射する発生工程と、
前記発生工程で発生されたガンマ線とバックグラウンドによるガンマ線とを検出する検出工程と、
前記検出工程で検出されたガンマ線のスペクトルにおいて、ピークの半値幅の倍に相当するガンマ線のエネルギー値を閾値として算出、設定する算出工程と、
前記閾値以上のガンマ線のエネルギー領域のみを抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出した閾値以上のエネルギー領域から前記閾値未満のガンマ線のエネルギー領域を推定し、前記推定した閾値未満のガンマ線のエネルギー領域と、前記抽出工程で抽出した閾値以上のエネルギー領域とを合算してバックグラウンドによるガンマ線の全エネルギー領域とする推定工程と、
を少なくとも備えた密度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設現場などの盤体の密度を検出するための密度測定装置および密度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建設現場などにおいては、密度測定装置を用いて建設現場などの盤体（測定対象）の物質の密度を測定する。
密度を測定する回数は測定する面積ごとに規定されており、「規定点数」と呼ばれている。工事請負業者などの測定者は、測定対象内で移動して規定点数に対応する測定点を位置決めし、測定点の地表面や地中に密度測定装置を搬送、設置し、測定点の密度の測定を規定点数に至るまで繰り返し行っている。

【0003】

密度測定装置は、放射線を発生する放射線源と、放射線を検出する放射線（より正確には、物質の原子と反応して放出された電子）を検出する放射線検出器とを備えている。
放射線にはアルファ線、ベータ線、ガンマ線の３種類があるが、密度測定装置ではその透過力からガンマ線がよく採用される。ガンマ線を発生する放射線源（ガンマ線源）として、たとえばコバルト６０（Ｃｏ−６０）、セシウム１３７（Ｃｓ−１３７）、バリウム１３３（Ｂａ−１３３）、カリフォルニウム２５２（Ｃｆ−２５２）等の放射性同位元素が使用される。

【0004】

密度測定装置で使用される放射線検出器として、たとえばガイガーミュラー（ＧＭ）計数管、シンチレーション式ガンマ線検出器、半導体検出器などが挙げられるが、本発明の要部ではないため、その説明を省略する。

【0005】

測定されたガンマ線は、単位時間あたりに放射線検出器に入射したガンマ線の数（カウント数）を示す「計数率」で主に表される。
放射線検出器で検出されたガンマ線線量（計数率）と、測定対象の物質の密度とは一定の関係があることが知られており、これらの関係は校正式で表される。すなわち、あらかじめ準備された校正式をもとに、放射線検出器で検出されたガンマ線線量から測定対象の密度が算出される。

【0006】

ところで、ガンマ線を含む放射線は宇宙や空気、土壌からも放出されており、自然界にも当然に存在している。自然界から放出された放射線はバックグラウンド（自然放射線）と呼ばれている。バックグラウンドは、たとえばカリウム４０（Ｋ−４０）によるガンマ線などが含まれている。

【0007】

測定対象においては、密度測定装置の外部からバックグラウンドが入射すると密度測定装置（具体的には放射線検出器）の測定値に誤差が生じ、測定対象の放射線（ガンマ線）線量が正確に測定できない。
そのため、バックグラウンドの影響を除いた補正処理を密度測定装置内で行うことが知られている（たとえば、特開２０１８−１５１２２５号公報、特開平０６−３２３９８０号公報）。

【0008】

特開２０１８−１５１２２５号公報では、まず放射線の線源を取り外してからバックグラウンドの測定を行い、その後、線源を再度取り付けて測定対象物の測定を行っている。このように、バックグラウンドの測定値と測定対象物の測定値との差分を算出（減算）して測定対象物のみの放射線線量とする方法が、通常よく行われている。
また、特開平０６−３２３９８０号公報では、ガンマ線は毎日値が異なることから、まず測定する日ごとにガンマ線線量を測定して標準値を求めている。具体的に、まずガンマ線源（放射線源）を除いて標準的なバックグラウンドの計数率ＮＳ_ＢＧを測定し、それからガンマ線源（放射線源）を取り付けて標準的なガンマ線の計数率ＮＳを測定している。そして、標準値となるガンマ線の計数率ＮＳ_ＢをＮＳ_Ｂ＝ＮＳ−ＮＳ_ＢＧとして補正処理を行っている。
次に、規定点数に対応する測定点を位置決めし、測定点において、放射線源を除いたバックグラウンドのガンマ線の計数率ＮＦ_ＢＧ、ガンマ線源（放射線源）を取り付けたガンマ線線量ＮＦをそれぞれ測定し、測定値となるガンマ線の計数率ＮＦ_ＢをＮＦ_Ｂ＝ＮＦ−ＮＦ_ＢＧとして補正処理を行っている。
そして、ガンマ計数比ＲＧ＝ＮＦ_Ｂ／ＮＳ_Ｂを算出し、これを校正式に当てはめて、測定対象の密度を算出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１８−１５１２２５号公報

【特許文献2】特開平０６−３２３９８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特開２０１８−１５１２２５号公報によれば、減算という簡単な補正で実際の放射線（ガンマ線）線量を求めることができる。
特開平０６−３２３９８０号公報によれば、標準値および測定値のいずれにおいても、測定した放射線（ガンマ線）の計数率からバックグラウンドの計数率を減算し、補正している。特開平０６−３２３９８０号公報においても、特開２０１８−１５１２２５号公報と同様に、減算という簡単な補正で実際の放射線（ガンマ線）線量を求めることができる。

【0011】

しかし、建設現場などの測定対象における放射線測定は、特開２０１８−１５１２２５号公報のように通常、まずバックグラウンドの測定を一回のみ行い、それから建設現場の地中の測定を規定点数に至るまで繰り返す測定フローを採用している。つまり、規定点数に至るまで各測定点で複数回測定した計数率から、一回のみ測定したバックグラウンドの計数率を減算する補正処理は、バックグラウンドが一定であることが前提となっている。
また、広大な現場や土質が一定ではない現場等、バックグラウンドが一定とはいえない現場においては、一回のみのバックグラウンドの測定に基づいて減算する補正処理では、実際の計数率を正確に算出することができない。

【0012】

バックグラウンドの測定を一回のみではなく、特開平０６−３２３９８０号公報のように複数回行うことも考えられる。バックグラウンドの測定を複数回行えば、バックグラウンドが一定でない現場でもバックグラウンドの計数率を正確に把握することができる。
しかし、バックグラウンドを複数回測定すると測定時間がかかり、測定者の負担が増大する。また、密度測定装置はその内部に放射線源や放射線源からの放射線の影響を遮断する遮蔽体などを備えており、大型化、重量化する可能性が否定できない。

【0013】

本発明は、測定対象である盤体に対して、その密度の測定回数を減らして測定者の負担を軽減するとともに、小型化、軽量化を実現することのできる密度測定装置の提供を目的としている。
また、本発明は、測定対象である盤体に対して、その密度の測定回数を減らして測定者の負担を軽減するとともに、小型化、軽量化を実現することのできる密度測定方法の提供を別の目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するために、密度測定装置は放射線源およびバックグラウンドによるガンマ線を合わせて検出し、検出した値からバックグラウンドによるガンマ線のみの計数率（エネルギー領域）を自動的に推定している。
すなわち、請求項１に係る本発明によれば、測定対象に対して放射線を発生する放射線源と、入射した放射線を検出する放射線検出器と、を少なくとも備え、放射線により測定対象の密度を測定する密度測定装置において、放射線はガンマ線とされ、前記放射線検出器は、前記放射線源およびバックグラウンドによるガンマ線を検出可能とするとともに、制御装置を有し、前記制御装置は、前記放射線検出器により検出されたガンマ線のスペクトルにおいて、ピークの半値幅の倍に相当するガンマ線のエネルギー値を閾値として算出、設定し、前記閾値以上のガンマ線のエネルギー領域のみを抽出し、前記抽出したエネルギー領域から前記閾値未満のガンマ線のエネルギー領域を推定し、前記推定した閾値未満のガンマ線のエネルギー領域と、前記抽出した閾値以上のエネルギー領域とを合算してバックグラウンドによるガンマ線の全エネルギー領域としている。
また、請求項３に係る本発明によれば、密度を測定する測定対象に対してガンマ線を発生、照射する発生工程と、前記発生工程で発生されたガンマ線とバックグラウンドによるガンマ線とを検出する検出工程と、前記検出工程で検出されたガンマ線のスペクトルにおいて、ピークの半値幅の倍に相当するガンマ線のエネルギー値を閾値として算出、設定する算出工程と、前記閾値以上のガンマ線のエネルギー領域のみを抽出する抽出工程と、前記抽出工程で抽出した閾値以上のエネルギー領域から前記閾値未満のガンマ線のエネルギー領域を推定し、前記推定した閾値未満のガンマ線のエネルギー領域と、前記抽出工程で抽出した閾値以上のエネルギー領域とを合算してバックグラウンドによるガンマ線の全エネルギー領域とする推定工程と、を少なくとも備えている。

【発明の効果】

【0015】

請求項１、３に係る本発明では、放射線源からのガンマ線とバックグラウンドによるガンマ線とを合わせて検出しても、自動的にバックグラウンドの全エネルギー領域を推定することができる。そのため、検出した値（計数率）からバックグラウンドによるガンマ線の影響（値）を分離して、放射線源からのガンマ線のみの影響（値）を把握することができる。
これにより、（密度測定方法を具体化した）密度測定装置から放射線源を取り外してバックグラウンドのガンマ線を事前に測定する必要はなく、測定回数そのものを減らすことができる。測定回数が減ることで、測定者の負担を軽減させることができる。また、バックグラウンドの測定のために放射線源を地中に埋設するための容器が不要となり、密度測定装置の小型化、軽量化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施例に係る密度測定装置（本発明の実施例に係る密度測定方法を具体化した装置）の概略側面図を示す。

【図2】測定したセシウム１３７およびカリウム４０のエネルギースペクトル（スペクトル）を表したグラフを示す。

【図3】密度測定装置による密度測定（推定）のフロー図を示す。

【図4】バックグラウンドにおいて、閾値以上のガンマ線のエネルギー領域における計数率から全エネルギー領域の計数率を導出する関係式および相関関係を示すグラフを示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

測定対象に対して放射線を発生する放射線源と、入射した放射線を検出する放射線検出器と、を少なくとも備え、放射線により測定対象の密度を測定する密度測定装置において、放射線はガンマ線とされ、前記放射線検出器は、前記放射線源およびバックグラウンドによるガンマ線を検出可能とするとともに、制御装置を有し、前記制御装置は、前記放射線検出器により検出されたガンマ線のスペクトルにおいて、ピークの半値幅の倍に相当するガンマ線のエネルギー値を閾値として算出、設定し、前記閾値以上のガンマ線のエネルギー領域のみを抽出し、前記抽出したエネルギー領域から前記閾値未満のガンマ線のエネルギー領域を推定し、前記推定した閾値未満のガンマ線のエネルギー領域と、前記抽出した閾値以上のエネルギー領域とを合算してバックグラウンドによるガンマ線の全エネルギー領域としている。

【実施例】

【0018】

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る密度測定装置（本発明の実施例に係る密度測定方法を具体化した装置）の概略側面図を示す。

【0019】

（密度測定方法を具体化した）密度測定装置１０は、たとえば散乱型ＲＩ（ラジオアイソトープ）密度測定装置とされている。密度測定装置１０は、図示しない水分量測定装置を併設してもよい。
密度測定装置（ＲＩ（ラジオアイソトープ）密度測定装置）１０は、建設現場などの盤体（測定対象、地中）２０の物質の密度を測定するため、建設現場の地表面２２上を移動可能に設置されている。なお、密度測定装置１０の底面と建設現場の地表面２２との間で隙間を形成することなく充填材（図示しない）を充填する場合があるが、本発明の趣旨ではない。図１では地表面２２は一点鎖線で表されている。

【0020】

図１を見るとわかるように、密度測定装置１０は、測定対象（地中）２０に対して放射線を発生する放射線源１２と、入射した放射線を検出する放射線検出器１４とを少なくとも備えて構成されている。また、図１では、放射線源１２、放射線検出器１４の間に放射線を遮蔽する遮蔽体１６を設けているが、この構成に限定されない。

【0021】

放射線源１２は、格納部３０に厳重に封入、格納されており、たとえば密度測定装置１０の側部に設けられている。格納部３０には放射線源１２のほか、たとえば中性子源（図示しない）などが封入される場合もあり、必要に応じて封入する物質を追加することができる。放射線源１２は、地表面２２からわずかに離反した位置から測定対象である地中２０に向けて放射線（後述するガンマ線γ）を発生、散乱放射している。

【0022】

放射線源１２として、実施例ではガンマ線γを発生するガンマ線源を使用する。符号γは、放射線源１２から発生して地中内の物質２０−１（より正確には、物質２０−１の原子と反応して放出された電子）で反射したガンマ線を含み、放射線源によるガンマ線を表わしている。
また、実施例では、ガンマ線γを発生する放射線源（ガンマ線源）１２として、セシウム１３７（Ｃｓ−１３７）を使用している。セシウム１３７は、散乱型ＲＩ（ラジオアイソトープ）密度測定装置の放射線源として通常よく使用されている。

【0023】

放射線検出器１４は、放射線源１２およびバックグラウンドによるガンマ線を検出可能とするとともに、制御装置１４−１を有している。また、放射線検出器１４は、放射線、特にガンマ線を検出可能とするように、密度測定装置１０の底部、すなわち地表面２２付近に固定される。
密度測定装置１０内へは、放射線源（ガンマ線源）１２による発生した放射線（ガンマ線）のみならず、放射線検出器の外部から自然界にある放射線（ガンマ線；バックグラウンド）がわずかながら入射する。つまり、放射線検出器１４では、セシウム１３７を用いた放射線源１２によるガンマ線γと、バックグラウンドによるガンマ線γ’との双方が同時に入射し、検出される。符号γ’はバックグラウンドによるガンマ線を表わしている。

【0024】

制御装置１４−１は、放射線検出器１４に接続されている。制御装置１４−１は、たとえば、情報処理機能を有するＣＰＵ１４−１’（プロセッサ）などから構成されて密度測定装置１０を制御するとともに、各種のプログラムを実行する制御部１４−１ａ、フラッシュメモリなどの記憶媒体から構成されて情報を記憶する記憶部１４−１ｂ、タッチパネルやキーボード、ボタンなどの入力手段１４−１ｃ’からの入力を受け付ける入力部１４−１ｃ、ディスプレイなどの出力（表示）手段１４−１ｄ’に出力する出力部１４−１ｄなどを有している。そのほか、制御装置１４−１は、ネットワークを介して外部と通信する通信部（図示しない）などを有していてもよく、この構成に限定されない。

【0025】

制御装置の記憶部１４−１ｂには、たとえば密度測定プログラム（図示しない）や密度を算出する校正式が記憶されている。制御部１４−１ａは、記憶部１４−１ｂに記憶された密度測定プログラム（図示しない）を実行することで、たとえば放射線検出器１４で検出したガンマ線γ、γ’のエネルギーに対する計数率を算出してガンマ線のスペクトルを作成し、そのスペクトルにおいて、ピークの半値幅の倍に相当するガンマ線のエネルギー値を閾値として算出、設定する算出手段１４−１ａ１（ステップＳ２−１；算出工程。後述する図３参照）、閾値以上のガンマ線のエネルギー領域のみを抽出する抽出手段１４−１ａ２（ステップＳ２−２；抽出工程）、抽出したエネルギー領域から閾値未満のガンマ線のエネルギー領域を推定し、推定した閾値未満のガンマ線のエネルギー領域と、抽出した閾値以上のエネルギー領域とを合算してバックグラウンドによるガンマ線の全エネルギー領域とする推定手段１４−１ａ３（ステップＳ２−３；推定工程）などとして機能する。

【0026】

図２は、測定したセシウム１３７およびカリウム４０のエネルギースペクトル（スペクトル）を表したグラフを示す。縦軸は計数率（カウント数；ｃｐｍ）、横軸はガンマ線のエネルギー（ｋｅＶ）である。
図２の破線は、放射線源としてセシウム１３７を使用して放射線検出器１４で検出されたセシウム１３７のスペクトルを示している。なお、図２の実線はカリウム４０のスペクトルを示している。
図２の破線で示すセシウム１３７のスペクトルには、放射線検出器１４により検出される２つのガンマ線、つまり放射線源１２からのガンマ線γおよびバックグラウンドによるガンマ線γ’の双方のエネルギーが合算されて表されている。放射線検出器１４で検出されたガンマ線の値（計数率）のみを見ても、射線源１２からのガンマ線γに由来する値（計数率）と、バックグラウンドによるガンマ線γ’に由来する値（計数率）とを分離することはできない。
図２の符号Ｘ１、Ｘ２はエネルギースペクトルのピークをそれぞれ表し、ガンマ線のエネルギーの低い方から第１ピーク、第二ピークとされる。第二ピークＸ２におけるガンマ線のエネルギー（横軸）はおよそ６６２ｋｅＶとされる。

【0027】

本発明では自然由来の放射線（バックグラウンド）はカリウム４０（Ｋ−４０）によるものが大部分と考え、セシウム１３７と比較してカリウム４０のスペクトルも併せて図２に表している。図２を見るとわかるように、セシウム１３７、カリウム４０のスペクトルは、ガンマ線のエネルギーの高い領域（図２の領域α）において、およそ一致している。すなわち、ガンマ線のエネルギーの高い領域αにおいては、セシウム１３７のガンマ線の計数率とバックグラウンドのガンマ線の計数率との挙動がほぼ同じであることがわかる。

【0028】

ここで、セシウム１３７、カリウム４０のスペクトルの挙動の分岐となる閾値として、実施例ではセシウム１３７のスペクトルのうち、ガンマ線のエネルギーの高い方のピークにおけるスペクトルの半値幅により閾値を算出、設定している。具体的にはまず、セシウム１３７の第二ピークを形成するスペクトルにおいて、この第二ピーク値の半分になる幅、つまり半値幅を算出する。そして、半値幅の倍となる値を第二ピークにおけるガンマ線のエネルギー（およそ６６２ｋｅＶ）に加算し、この値を閾値とする。実施例のセシウム１３７を使用する場合、閾値は８００〜９００ｋｅＶとされる（実施例の図２ではおよそ８００ｋｅＶ）。

【0029】

つまり、放射線源１２としてセシウム１３７を使用してガンマ線のエネルギーを測定し、測定したガンマ線のエネルギーのスペクトル（図２の破線）において閾値以上のガンマ線のエネルギー領域αのみを抽出すれば、閾値未満のカリウム４０のエネルギー領域βを推定することができる。推定に用いる関係式については後述する。カリウム４０のエネルギー領域は、上述のとおりバックグラウンドのエネルギー領域とほぼ同じである。そのため、セシウム１３７を使用してガンマ線のエネルギーを測定した場合のスペクトルにおいて、閾値以上のガンマ線のエネルギー領域αから、バックグラウンド（カリウム４０）によるガンマ線γ’のエネルギー領域α、βすべてを推定することができる。

【0030】

図３は密度測定装置による密度測定（推定）のフロー図を示す。
バックグラウンドによるガンマ線γ’のエネルギー領域すべてを推定するための密度測定装置１０による密度測定方法は、図３を見るとわかるように、概略、測定工程（ステップＳ１）、抽出・推定工程（ステップＳ２）を含んでいる。後述するように、測定工程（ステップＳ１）、抽出・推定工程（ステップＳ２）は放射線検出器の制御装置１４−１により行われる。

【0031】

測定工程（ステップＳ１）は、密度測定装置１０を測定対象の地表面２２に設置し、放射線源１２からガンマ線γを発生させて測定対象２０の密度を測定する工程である。測定工程（ステップＳ１）は、放射線源１２からガンマ線γを発生させる発生工程（ステップＳ１−１）と、放射線源およびバックグラウンドによるガンマ線γ、γ’を合わせて検出、測定する検出工程（ステップＳ１−２）とを含んでいる。
抽出・推定工程（ステップＳ２）は、検出されたガンマ線γ、γ’のスペクトルを作成し、閾値を算出、設定する算出工程（ステップＳ２−１）と、閾値以上のエネルギー領域のみを抽出する抽出工程（ステップＳ２−２）と、抽出工程で抽出した閾値以上のエネルギー領域から閾値未満のガンマ線のエネルギー領域を推定し、推定した閾値未満のガンマ線のエネルギー領域と、抽出工程で抽出した閾値以上のエネルギー領域とを合算してバックグラウンドによるガンマ線の全エネルギー領域とする推定工程（ステップＳ２−３；ステップＳ２−３ａ、ｂ）とを含んでいる。

【0032】

図１〜３を用いて、密度測定装置による密度測定（推定）方法について説明する。
まず、密度測定装置１０を建設現場の地表面２２上に設置する。そして、セシウム１３７を用いた放射線源１２から放射線（ガンマ線γ）を発生させ、測定対象の地中２０へ散乱放射する（ステップＳ１−１、発生工程）。そして、放射線検出器１４へ入射したガンマ線γ（より正確には、物質２０−１の原子と反応して放出された電子）と、密度測定装置１０の外部より入射するバックグラウンドによるガンマ線γ’とを放射線検出器１４で検出する（ステップＳ１−２、検出工程）。これにより現場におけるガンマ線、つまり、放射線源１２によるガンマ線γとバックグラウンドによるガンマ線γ’とが密度測定装置１０で同時に検出、測定される。

【0033】

放射線検出器の制御装置１４−１は、検出したガンマ線γ、γ’のエネルギーに対する計数率（カウント数、単位ｃｐｍ）を算出してスペクトルを作成する。なお、スペクトルは、ピークを明確化するために平滑化処理を施したものが好ましい。
そして、制御装置の制御部１４−１ａは、上述のとおり、検出したガンマ線のスペクトルにおいて、この第二ピーク値の半分になる幅、つまり半値幅を算出する。そして、半値幅の倍となる値を第二ピークにおけるガンマ線のエネルギー（図２ではおよそ６６２ｋｅＶ）に加算し、この値を閾値として算出、設定する（ステップＳ２−１、算出工程）。実施例のセシウム１３７を使用する場合、閾値は８００〜９００ｋｅＶとなる（図２）。算出工程（ステップＳ２−１）で作成されたスペクトルは、制御装置の制御部１４−１ａを介して出力手段（ディスプレイ）１４−１ｄ’に表示してもよい。

【0034】

制御装置の制御部１４−１ａは、算出工程（ステップＳ２−１）で算出された閾値以上のエネルギー領域のみを抽出する（ステップＳ２−２、抽出工程）。すなわち、算出工程（ステップＳ２−１）で作成されたスペクトルについて、閾値以上のガンマ線のエネルギー領域αのみを抽出する。

【0035】

次に、制御装置の制御部１４−１ａは、抽出工程（ステップＳ２−２）で抽出したエネルギー領域αから閾値未満のガンマ線のエネルギー領域βを推定する（ステップＳ２−３ａ）。推定に用いる関係式については後述する。
そして、制御装置の制御部１４−１ａは、抽出工程（ステップＳ２−２）で抽出された閾値以上のガンマ線のエネルギー領域αと、推定工程（ステップＳ２−３）で閾値未満のガンマ線βとを合算し、これをバックグラウンドの全エネルギー領域とする（ステップＳ２−３ｂ）。出力手段（ディスプレイ）１４−１ｄ’に、閾値以上のガンマ線のエネルギー領域αと、閾値未満のガンマ線のエネルギー領域βとを合算した一連のバックグラウンドの全エネルギー領域をスペクトルとして表示してもよい。あるいは、出力手段（ディスプレイ）１４−１ｄ’に、測定されたガンマ線のエネルギー領域から推定されたバックグラウンドの全エネルギー領域を除いて放射線源１２からのエネルギー領域を算出し、これをスペクトルとして表示してもよい。
規定点数が規定されている場合は、ステップＳ１−１〜Ｓ２−３の工程を規定点数に至るまで繰り返す。

【0036】

図４は、バックグラウンドにおいて、閾値以上のガンマ線のエネルギー領域における計数率から全エネルギー領域の計数率を導出する関係式および相関関係を示すグラフを示す。
密度測定装置１０による密度測定（推定）方法で、放射線源１２として実施例のセシウム１３７を使用するとともに、閾値を９００ｋｅＶと設定したところ、図４の関係式を得た。図４を見るとわかるように、関係式は１次関数として表すことができる。図中のＲ^２は近似曲線の決定係数である。決定係数Ｒ^２が０．９５２２であり、バックグラウンドにおいて、閾値以上のガンマ線のエネルギー領域αにおける計数率と全エネルギー領域α、βの計数率とが高い相関関係にあることが理解される。
つまり、図４に示す関係式を使用すれば、推定工程（ステップＳ２−３）において、抽出工程（ステップＳ２−２）で抽出したエネルギー領域αから閾値未満のガンマ線のエネルギー領域βを推定し、さらに、推定した閾値未満および抽出した閾値以上のバックグラウンドのエネルギー領域α、βを合算してバックグラウンドの全エネルギー領域とすることが可能である。

【0037】

（密度測定方法を具体化した）密度測定装置１０において、制御装置の制御部１４−１ａは、測定したガンマ線γ、γ’からスペクトルを作成して閾値を算出し（ステップＳ２−１）、測定したガンマ線γ、γ’の閾値以上のエネルギー領域αから、バックグラウンドによるガンマ線γ’のエネルギー領域βを含むすべてのバックグラウンドのエネルギー領域を推定している（ステップＳ２−２、３）。すなわち、自動的にバックグラウンドの全エネルギー領域を推定して、測定されたガンマ線のエネルギー領域からバックグラウンドによるガンマ線の影響（計数率）を分離して、放射線源からのガンマ線のみの影響（計数率）を把握することができる。
そのため、測定対象での測定前にバックグラウンドを測定する必要がなく、全体の測定時間を大幅に短縮し、測定者の負担を軽減させることができる。

【0038】

測定対象２０の測定にあたり、密度測定装置１０を測定対象の地表面２２上に設置して、放射線源１２からガンマ線γを照射すれば足りる。つまり、放射線源１２の格納部３０を取り外して測定対象２０である地中に埋設する必要がなく、この点からも測定者の負担を軽減させることができる。また、密度測定装置１０を測定対象の地表面２２上に設置すれば足りることから、測定対象の地表面を走行する自走装置に設置することができ、この点でも測定者の負担を軽減させることができる。
さらに、放射線源１２を地中に埋設するための容器が不要となり、密度測定装置の小型化、軽量化を実現することができる。また、放射線源１２の容器を埋設のために脱着可能に設ける必要がないため、放射線源を紛失するおそれがない。

【0039】

上述した実施例は、この発明を説明するためのものであり、この発明を何等限定するものでなく、この発明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明に包含されることはいうまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、（密度測定方法を具体化した）密度測定装置に適するとはいえ、密度測定装置、水分量測定装置の双方を備えるＲＩ密度水分量測定装置にも応用できる。そして、（密度測定方法を具体化した）密度測定装置を設置した自走装置にも応用できる。

【符号の説明】

【0041】

１０ 密度測定装置
１２ 放射線源
１４ 放射線検出器
１４−１ 制御装置
γ、γ’ 放射線源によるガンマ線、バックグラウンドによるガンマ線
α 閾値以上のガンマ線のエネルギー領域
β 閾値未満のガンマ線のエネルギー領域
Ｓ１−１ 発生工程
Ｓ１−２ 検出工程
Ｓ２−１ 算出工程
Ｓ２−２ 抽出工程
Ｓ２−３ 推定工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】