特許 7301288 放射線強度分布測定装置、放射線強度分布測定方法

(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】

(24)【登録日】2023-06-23

(45)【発行日】2023-07-03

(54)【発明の名称】放射線強度分布測定装置、放射線強度分布測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/16 20060101AFI20230626BHJP

   G01T 1/00 20060101ALI20230626BHJP

   G01T 1/20 20060101ALI20230626BHJP

【ＦＩ】

G01T1/16 A

G01T1/00 A

G01T1/20 D

G01T1/20 C

G01T1/20 B

G01T1/20 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019150991

(22)【出願日】2019-08-21

(65)【公開番号】P2021032627

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-19

(73)【特許権者】

【識別番号】505374783

【氏名又は名称】国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(74)【代理人】

【識別番号】100194283

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 大勇

(72)【発明者】

【氏名】寺阪 祐太

(72)【発明者】

【氏名】瓜谷 章

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 賢一

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１９０８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】Yasuhiro Tsutsumi et al.，Position-sensitive detectors based on redshifts in photoluminescence spectra，Optical Engineering，2019年07月，volume 58, issue 7, #077108

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバーの長さ方向に沿った放射線の強度分布を測定する放射線強度分布測定装置であって、
前記光ファイバーは、前記放射線を吸収することによって蛍光を発すると共に前記蛍光を伝搬させ、
前記光ファイバーの長さ方向における一方の端部側において、前記光ファイバーから伝搬した光の波長スペクトルを測定する分光器と、
前記波長スペクトルをビンニングして離散化した複数の成分をもつ波長スペクトルデータと、前記強度分布をビンニングして離散化した複数の成分をもつ放射線強度分布データとを、前記蛍光の前記光ファイバー中での伝搬における減衰特性を考慮した上で一次関係で結びつける係数の行列である係数行列を予め認識し、当該係数行列を用いて、前記波長スペクトルデータより前記放射線強度分布データを算出する解析部と、
を具備することを特徴とする放射線強度分布測定装置。

【請求項2】

前記係数行列を記憶する記憶部を具備することを特徴とする請求項１に記載の放射線強度分布測定装置。

【請求項3】

前記光ファイバーにおける他方の端部側に無反射処理が施されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線強度分布測定装置。

【請求項4】

前記光ファイバーと前記分光器との間に、前記光ファイバーとは異なる材料で構成された他の光ファイバーが介在されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の放射線強度分布測定装置。

【請求項5】

光ファイバーの長さ方向に沿った放射線の強度分布を測定する放射線強度分布測定方法であって、
前記放射線を吸収することによって蛍光を発すると共に、前記蛍光を伝搬させる前記光ファイバーを用い、
前記光ファイバーの長さ方向における一方の端部側における、前記光ファイバーから伝搬した光の波長スペクトルを測定するスペクトル取得工程と、
前記波長スペクトルをビンニングして離散化した複数の成分をもつ波長スペクトルデータと、前記強度分布をビンニングして離散化した複数の成分をもつ放射線強度分布データとを、前記蛍光の前記光ファイバー中での伝搬における減衰特性を考慮した上で一次関係で結びつける係数の行列である係数行列を予め認識し、当該係数行列を用いて、前記波長スペクトルデータより前記放射線強度分布データを算出する算出工程と、
を具備することを特徴とする放射線強度分布測定方法。

【請求項6】

前記算出工程において、
前記放射線強度分布データの各成分をフィッティングパラメータとして前記係数行列を用いて前記波長スペクトルデータに対応した比較用波長スペクトルデータを算出し、前記比較用波長スペクトルデータの各成分と、対応する前記波長スペクトルデータの各成分毎の差の二乗和が最小となるような、前記放射線強度分布データの各成分を算出することを特徴とする請求項５に記載の放射線強度分布測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線強度の空間分布を測定する放射線強度分布測定装置、放射線強度分布測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線源の空間分布を測定するためには、放射線強度の空間分布を測定することが有効である。特にこうした測定は、測定箇所から遠隔した地点にいる作業者の操作により行われる。光ファイバーを用いた単純な構成によってこのような測定を行う構成については、例えば非特許文献１に記載されている。

【0003】

図５（ａ）は、このような放射線強度分布測定装置９０の構成を模式化して示す図である。放射線強度分布測定装置９０においては、長さに対して径が無視できる程度の長いシンチレーション光ファイバー（光ファイバー）１０が用いられ、その両端にそれぞれ第１検出器９１、第２検出器９２が配される。この放射線強度分布測定装置９０においては、光ファイバー１０の長さ（図中左右方向）方向における放射線の入射位置が検出される。光ファイバー１０は、放射線のエネルギーを吸収することによって可視光（蛍光）を発するシンチレータ材料で構成されると共に、このような可視光を長さ方向に伝搬させる光ファイバーとしての機能を有する。こうした光ファイバー１０は、プラスチックシンチレータ材料を用いて構成することができる。

【0004】

図５（ａ）において、例えばγ線光子Ｇが入射地点Ｐにおいて時刻ｔ０に光ファイバー１０に入射した場合、前記の蛍光は、左右に向けて発せられる。このうち、左側に向かう蛍光Ｆ１は光ファイバー１０の左側に達して第１検出器９１で検出され、右側に向かう蛍光Ｆ２は光ファイバー１０の右側に達して第２検出器９２で検出される。蛍光Ｆ１の経路長はＬ１、蛍光Ｆ２の経路長はＬ２となる。第１検出器９１、第２検出器９２として、このような微弱な蛍光Ｆ１、Ｆ２（可視光）を高い時間分解能で検出可能な光電子増倍管等を用いることができる。

【0005】

図５（ｂ）は、この場合において第１検出器９１、第２検出器９２がそれぞれ蛍光Ｆ１、Ｆ２を検出した際の出力の時間経過を模式的に示す、この出力はパルス状であるため、蛍光Ｆ１の第１検出器９１による検出時刻をｔ１、蛍光ｔ２の第２検出器９２による検出タイミングをｔ２と認識することができる。蛍光Ｆ１の経路長Ｌ１＞蛍光Ｆ２の経路長Ｌ２であるため、ｔ１はｔ２よりも後になる。この場合、図５（ａ）においてγ線光子Ｇの入射位置の光ファイバー１０の中心Ａからの距離をｙとして、ｙ＝（ｔ１－ｔ２）×ｃ／２となる。ここで、ｃは光ファイバー１０内における光（蛍光）の伝搬速度である。すなわち、ｔ１、ｔ２を認識することによって、入射地点Ｐの位置（入射位置）を認識することができる。

【0006】

図５（ａ）においては、光ファイバー１０は直線状とされ、その長さ方向におけるγ線光子Ｇの入射位置（ｙ）が上記のように算出される。しかしながら、可撓性の光ファイバー１０を用い、これを多数回屈曲させて２次元平面のある領域内を覆うように敷設すれば、光ファイバー１０の長さ方向における位置（上記のｙ）と、この領域内の２次元平面内の位置とを１対１に対応させることもできる。この場合には、図５（ａ）の構成により放射線強度の２次元分布を測定することもできる。図５（ａ）の構成は、上記のような光ファイバー１０と２つの検出器（光電子増倍管）を用いて実現することができるため、この放射線強度分布測定装置９０を安価とすることができる。また、上記の例ではγ線が検出対象となったが、光ファイバー１０を構成するシンチレータ材料を用いて検出可能な全ての放射線（α線、β線、γ線、中性子線等）に対して、同様の測定を行うことができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【文献】Ｅ．Ｔａｋａｄａ、Ｋ．Ｓｕｇｉｙａｍａ、Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ、Ｔ．Ｉｇｕｃｈｉ、ａｎｄ Ｍ．Ｎａｋａｚａｗａ、「Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｗｉｔｈ Ｔｈｅ Ｔｉｍｅ－Ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ、Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．４、ｐ５７０（１９９５）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図５（ａ）においては、長い光ファイバー１０内の１箇所である入射地点Ｐで一つのγ線光子Ｇのみが入射するものとしており、この放射線強度分布測定装置９０の測定対象が低線量率である場合にはこうした状況となる。この場合には、第１検出器９１が検出する蛍光Ｆ１、第２検出器９２が検出する蛍光Ｆ２は、このγ線光子Ｇに起因して発せられたものであることが明らかであるために、上記のようにｔ１、ｔ２よりｙが算出できる。一方、図６は、高線量率の測定対象に対しての状況を図５に対応させて示す。測定対象が高線量率である場合、図６（ａ）に示されるように、光ファイバー１０内における前記の入射地点Ｐとは別の他の入射地点Ｐ’に、他のγ線光子Ｇ’が、時刻ｔ０に近い時刻ｔ０’で入射する場合があり、この場合には入射地点Ｐ’からも蛍光が左右にそれぞれ発せられる。

【0009】

この場合、図６（ｂ）に示されるように、例えば蛍光Ｆ１が第１検出器９１で検出されたタイミングｔ１と蛍光Ｆ１’が第１検出器９１で検出されたタイミングｔ１’、あるいは蛍光Ｆ２がそれぞれ第２検出器９２で検出されたタイミングｔ２と蛍光Ｆ２’が第２検出器９２で検出されたタイミングｔ２’とがそれぞれ近接する。この場合には、第１検出器９１、第２検出器９２が検出した蛍光が、γ線光子Ｇ、Ｇ’のどちらに起因するかを識別することは困難となる。このため、例えば本来はｔ１－ｔ２、ｔ１’－ｔ２’を算出すべきところ、誤ってｔ１－ｔ２’、ｔ１’－ｔ２等が算出される場合がある。

【0010】

すなわち、図６（ｂ）の場合には、上記のｔ１－ｔ２、あるいはｔ１’－ｔ２’を適正に算出することによりγ線光子Ｇ、Ｇ’の入射位置を算出することが困難となった。図６の例ではγ線光子Ｇ、Ｇ’の２つが光ファイバー１０に入射する設定とされたが、測定対象が高線量率である場合においては、短時間の間により多くのγ線光子（放射線）が光ファイバー１０に入射する場合がある。この場合においては、放射線の入射位置の算出は更に困難となる。このため、前記の放射線強度分布測定装置９０は、特に高線量率の測定対象における放射線強度分布を測定することができなかった。

【0011】

このため、高線量率の測定対象に対しても、簡易な装置構成で放射線強度分布を測定できることが望まれた。

【0012】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の放射線強度分布測定装置は、光ファイバーの長さ方向に沿った放射線の強度分布を測定する放射線強度分布測定装置であって、前記光ファイバーは、前記放射線を吸収することによって蛍光を発すると共に前記蛍光を伝搬させ、前記光ファイバーの長さ方向における一方の端部側において、前記光ファイバーから伝搬した光の波長スペクトルを測定する分光器と、前記波長スペクトルをビンニングして離散化した複数の成分をもつ波長スペクトルデータと、前記強度分布をビンニングして離散化した複数の成分をもつ放射線強度分布データとを、前記蛍光の前記光ファイバー中での伝搬における減衰特性を考慮した上で一次関係で結びつける係数の行列である係数行列を予め認識し、当該係数行列を用いて、前記波長スペクトルデータより前記放射線強度分布データを算出する解析部と、を具備することを特徴とする。
本発明の放射線強度分布測定装置は、前記係数行列を記憶する記憶部を具備することを特徴とする。
本発明の放射線強度分布測定装置は、前記光ファイバーにおける他方の端部側に無反射処理が施されたことを特徴とする。
本発明の放射線強度分布測定装置は、前記光ファイバーと前記分光器との間に、前記光ファイバーとは異なる材料で構成された他の光ファイバーが介在されたことを特徴とする。
本発明の放射線強度分布測定方法は、光ファイバーの長さ方向に沿った放射線の強度分布を測定する放射線強度分布測定方法であって、前記放射線を吸収することによって蛍光を発すると共に、前記蛍光を伝搬させる前記光ファイバーを用い、前記光ファイバーの長さ方向における一方の端部側における、前記光ファイバーから伝搬した光の波長スペクトルを測定するスペクトル取得工程と、前記波長スペクトルをビンニングして離散化した複数の成分をもつ波長スペクトルデータと、前記強度分布をビンニングして離散化した複数の成分をもつ放射線強度分布データとを、前記蛍光の前記光ファイバー中での伝搬における減衰特性を考慮した上で一次関係で結びつける係数の行列である係数行列を予め認識し、当該係数行列を用いて、前記波長スペクトルデータより前記放射線強度分布データを算出する算出工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の放射線強度分布測定方法は、前記算出工程において、前記放射線強度分布データの各成分をフィッティングパラメータとして前記係数行列を用いて前記波長スペクトルデータに対応した比較用波長スペクトルデータを算出し、前記比較用波長スペクトルデータの各成分と、対応する前記波長スペクトルデータの各成分毎の差の二乗和が最小となるような、前記放射線強度分布データの各成分を算出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明は以上のように構成されているので、高線量率の測定対象に対しても、簡易な装置構成で放射線強度分布を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態に係る放射線強度分布測定装置の構成を示す図である。

【図2】分光器によって計測される蛍光の波長スペクトルの、蛍光の伝搬距離依存性を調べた結果である。

【図3】本発明の実施の形態に係る放射線強度分布測定方法において計算に用いられる波長スペクトルデータ（ａ）、放射線強度分布データ（ｂ）の例である。

【図4】本発明の実施の形態に係る放射線強度分布測定方法によって算出された放射線強度分布の３つの例である。

【図5】従来の放射線強度分布測定装置の構成（ａ）、及びその原理（ｂ）を、測定対象が低線量率である場合において説明する図である。

【図6】従来の放射線強度分布測定装置の構成（ａ）、及びその原理（ｂ）を、測定対象が高線量率である場合において説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態に係る放射線強度分布測定装置、放射線強度分布測定方法について説明する。図１は、この放射線強度分布測定装置１の構成を示す図である。この温度測定装置１においても、前記と同様にシンチレータ(プラスチックシンチレータ）材料で構成された長いシンチレーション光ファイバー（光ファイバー）１０が用いられ、光ファイバー１０の長さ（図中左右方向）方向における放射線の入射位置が検出される。このため、γ線光子Ｇがこの光ファイバー１０のある地点（入射地点Ｐ）に入射すると、蛍光Ｆ１、Ｆ２が発せられ、かつこれらが光ファイバー１０中を伝搬する点についても同様である。

【0017】

ここでは、前記の光検出器９１、９２(光電子増倍管）の代わりに、この光ファイバー１０が発する蛍光（可視光）のスペクトルを測定可能な分光器２０が、光ファイバー１０の一方（図中右側）の端部においてのみ設けられる。前記の光検出器９１、９２としては、蛍光の検出時刻を精密に認識できるように、高い時間分解能が要求されたのに対し、ここで分光器２０によって測定されるのは、一定の時間範囲において検出された光ファイバー１０側から発せられた多くの蛍光Ｆ２に対応した発光スペクトルである。このため、分光器２０としては、この蛍光に起因するスペクトル（波長スペクトル）を測定可能なものが適宜用いられる。

【0018】

一方、光ファイバー１０の他端（図中左側）の端部は、この部分で光ファイバー１０中を他端側に向かう光（蛍光Ｆ１に対応）が反射しないように、無反射処理される。これによって、分光器２０によって検出される光を、γ線光子Ｇの入射によって発せられた蛍光Ｆ１、Ｆ２のうち、右側に進行する蛍光Ｆ２のみとすることができる。

【0019】

解析部３０はパーソナルコンピュータであり、分光器２０を制御し、上記のように得られた発光スペクトルから、放射線強度を、光ファイバー１０中における分光器２０からの距離ｘの関数として算出する。記憶部４０は、例えばハードディスクであり、この算出に際して必要となる定数等を記憶する。

【0020】

なお、放射線（γ線光子Ｇ）を直接受ける光ファイバー１０とは異なり、分光器２０、解析部３０、記憶部４０は、高線量の環境下に載置されないことが好ましい。このため、光ファイバー１０と分光器２０との間に、シンチレータとしての機能（γ線光子Ｇを吸収して蛍光を発する機能）はもたず蛍光を伝搬させる機能のみをもつ他の光ファイバーを介在させることにより、光ファイバー１０と分光器２０、解析部３０、記憶部４０とを離間させてもよい。この場合においては、前記の光ファイバー１０と比べて伝搬効率が高い（減衰の小さい）ものを用いることができる。こうした場合においても、以下の解析を同様に行わせることができる。

【0021】

以下に、上記の構成における放射線強度分布の測定の原理について説明する。この放射線強度分布測定方法においては、まず、一定の時間範囲内で分光器２０によって前記のスペクトル（波長スペクトル）を得るスペクトル取得工程が行われ、その後に、このスペクトルより放射線強度分布（放射線強度のｘ依存性）を算出する算出工程が行われる。

【0022】

スペクトル取得工程において、測定対象が高線量率である場合には、短時間の間でγ線光子Ｇは光ファイバー１０における複数の箇所に入射し、各々の点から蛍光Ｆ１、Ｆ２が発せられる。この蛍光Ｆ１、Ｆ２のスペクトルは、光ファイバー１０を構成するプラスチックシンチレータの材料によって定まるため、この場合において、発せられた時点での全ての蛍光Ｆ１、Ｆ２の発光スペクトルは同一である。一方、この蛍光Ｆ１、Ｆ２を構成する可視光の光子は、光ファイバー１０中を伝搬する際に一部が吸収される。

【0023】

この吸収（減衰）の影響は、蛍光Ｆ２が発せられてから分光器２０に達するまでの伝搬距離ｘに依存する。図１におけるｘが大きな地点で発せられた蛍光Ｆ２が分光器２０に達するまでの伝搬距離と、ｘが小さな地点で発せられた蛍光Ｆ２が分光器２０に達するまでの伝搬距離とは、大きく異なる。このため、蛍光Ｆ２のスペクトルは、これが発せられた地点においてはその位置（ｘ）に依存しないが、分光器２０によって検出されたこの蛍光Ｆ２のスペクトルには、この伝搬距離（ｘ）に対する依存性が認められる。

【0024】

図２は、このようなプラスチックシンチレータの蛍光Ｆ２を分光器２０で検出して得られたスペクトルの、伝搬距離（ｘ）依存性を測定した結果である。ここでは、γ線光子Ｇの伝搬距離（入射位置）ｘを分光器２０から１．０ｍ～６．０ｍに変化させた場合における、分光器２０で測定されたスペクトル（波長スペクトル）が示されている。前記のように伝搬距離に応じた吸収（減衰）が見られるが、この吸収は特に短波長側で大きく、長波長側で小さい。このため、図２における各スペクトルは、伝搬距離に応じて、ピーク値が異なるだけではなく、その形状が異なる。

【0025】

光ファイバー１０における複数の異なる箇所にγ線光子Ｇが入射した場合には、入射の度に蛍光Ｆ２が発せられ、分光器２０で検出されるスペクトル（波長スペクトル）は、各蛍光Ｆ２によるものの積算となる。ただし、この際の元となる個々の蛍光Ｆ２のスペクトルには、図２で示されたような距離依存性が存在する。仮にこのスペクトルの形状に距離依存性がなく、距離に応じてスペクトル全体が比例縮小（拡大）する場合には、分光器２０で検出されるスペクトルの形状は、放射線強度分布によらず一定となる。

【0026】

しかしながら、図２に示されたように、光ファイバー１０中における光吸収には波長依存性があるために、スペクトルの形状自身に距離依存性が認められる。このため、算出工程において、スペクトル取得工程で得られたスペクトルから放射線強度分布を求めることができる。

【0027】

図３は、この計算手法を説明するための図である。図３（ａ）は、分光器２０によって直接測定されるスペクトル（波長スペクトル）を、波長λを１～ｉの区間に分割してビンニングした場合を示す。この場合、実測された波長毎の検出強度Ｑ（点線）は、実線で示されたように１～ｉに対応して区間毎に算出されたＱ_１、Ｑ_２～Ｑ_ｉを各成分とする波長スペクトルデータとして取り扱うことができる。

【0028】

同様に、図３（ｂ）は、ここで測定されるべき放射線強度分布を、位置ｘ（伝搬距離）を１～ｊの区間に分割してビンニングした場合を示す。この場合、測定されるべき放射線強度Ｘ（点線）は、実線で示されたように１～ｊに対応して区間毎にＺ_１、Ｚ_２～Ｚ_ｊを各成分とする放射線強度分布データとして取り扱うことができる。Ｑ_１、Ｑ_２～Ｑ_ｉは、分光器２０によって実測される量あるいはこれから直接換算される量であり、解析部３０が認識することができ、これからＺ_１、Ｚ_２～Ｚ_ｊを算出することが求められる。

【0029】

実測されるＱ_１、Ｑ_２～Ｑ_ｉの各々は、ある係数（重み付け係数）をＺ_１、Ｚ_２～Ｚ_ｊの各々に乗じた上で加算した値に対応すると考えることができ、この重み付け係数は、図２に示されたようなスペクトルのｘ依存性によって定まる。すなわち、波長スペクトルデータ（Ｑ_１、Ｑ_２、・・・Ｑ_ｉ）と、放射線強度分布データ（Ｚ_１、Ｚ_２、・・・Ｚ_ｊ）の関係は（１）式で表される。

【0030】

【数1】

【0031】

ここで、Γ_ｍ，ｎ（ｍ＝１～ｉ、ｎ＝１～ｊ）を各成分とする係数行列Γが用いられ、前記の重み付け係数となるΓ_ｍ，ｎは、図２の特性より算出することができる。例えば、図３（ｂ）において、予め位置ｘにおけるｋの区間にのみ放射線が入射し他の区間では放射線強度が零となるように設定した場合のスペクトルを分光器２０で測定してＱ_１～Ｑ_ｉを得た場合、（１）式より、Ｑ_１～Ｑ_ｉの各々からΓ_１，ｋ～Γ_ｉ，ｋを算出することができる。また、光ファイバー１０の発する蛍光の発光スペクトルと、光ファイバー１０中の可視光の吸収特性（吸収係数の波長依存性）が判明していれば、Γ_ｍ，ｎを算出することもできる。いずれの場合も、実際の放射線強度分布の測定の前に、予め係数行列Γを求めることができる。なお、前記のように光ファイバー１０と分光器２０の間に他の光ファイバーを介した場合には、係数行列Γはこの光ファイバーによる減衰も考慮されて算出されるが、前記のように、この光ファイバーには減衰の小さなものを用いることができる。

【0032】

Ｑ_１～Ｑ_ｉは分光器２０によって測定することができるため、解析部３０は、（１）式における係数行列Γの逆行列を算出し、これを波長スペクトルデータ（Ｑ_１、Ｑ_２、・・・Ｑ_ｉ）からなる行列に乗じることによって、放射線強度分布データ（Ｚ_１、Ｚ_２、・・・Ｚ_ｊ）を算出することができる。

【0033】

ただし、実際には、実測される（Ｑ_１、Ｑ_２、・・・Ｑ_ｉ）には統計誤差が多く含まれているため、上記のような単純な算出方法では、算出された（Ｚ_１、Ｚ_２、・・・Ｚ_ｊ）の誤差は大きくなる。このため、実際には、係数行列Γを既知とし、実測された（Ｑ_１、Ｑ_２、・・・Ｑ_ｉ）と最も近いスペクトルを再現するような（Ｚ_１、Ｚ_２、・・・Ｚ_ｊ）が算出される。具体的には、（Ｘ_１、Ｘ_２、・・・Ｘ_ｊ）をフィッティングパラメータとして（２）式によって算出された（Ｑ_{ｒｅｓ １}、・・・Ｑ_{ｒｅｓ ｉ}）について、（３）式で定義されるΔが最小となるように（Ｘ_１、Ｘ_２、・・・Ｘ_ｊ）を設定する最小二乗法を適用することができる。この場合の（Ｘ_１、Ｘ_２、・・・Ｘ_ｊ）が（Ｚ_１、Ｚ_２、・・・Ｚ_ｊ）であるとすることができる。

【0034】

【数2】

【数3】

【0035】

図４は、図２の特性の下で、この手法によって実際に放射線強度分布を算出した例である。図４（ａ）は、分光器２０から１ｍの地点に点状の線源を置いた場合、図４（ｂ）は、同じく２ｍの地点に点状の線源を置いた場合、図４（ｃ）は、同じく１ｍ、２ｍ、３ｍの地点にそれぞれ点状の線源を置いた場合を示す。適正に線源の位置が認識されることが確認できる。すなわち、上記の方法によって放射線強度分布が適正に測定できた。

【0036】

上記の構成において、分光器２０が検出するスペクトルは、計測時間内における全てのγ線光子Ｇによって光ファイバー１０内で発せられた蛍光によって得られる。このため、測定対象が高線量率である場合においても、図１の放射線強度分布測定装置１によって、放射線強度の空間分布を測定することができる。

【0037】

また、上記の例ではγ線光子Ｇの強度分布が測定されるものとしたが、同様に光ファイバー１０中で蛍光が発せられる限りにおいて、γ線以外の放射線、例えばα線、β線、中性子線等の強度分布も同様に測定できる。

【0038】

この際、前記の放射線強度分布測定装置９０と同様に、可撓性の光ファイバー１０を用いた場合には、放射線強度の１次元分布だけでなく、これを屈曲させて敷設することによって２次元分布を求めることもできる。また、前記の放射線強度分布測定装置９０と比べて、第１検出器９１、第２検出器９２の代わりに分光器２０が用いられている点が異なるが、分光器２０としては、通常知られる一般的なもの（例えば蛍光に対応した可視光域用）を用いることができる。また、解析部３０、記憶部４０としては、通常のパーソナルコンピュータ及びその付帯機器を用いることができる。このため、この放射線強度分布測定装置を単純な構成とすることができる。

【0039】

なお、図１の構成においては、光ファイバー１０の長さ方向における一方の側（右側）に分光器２０が設けられ、他方の側（左側）には無反射処理が施された。しかしながら、左側にも同様に分光器を設けてもよい。この場合には、解析部は、左側の分光器を用いても同様の計算を行うことができる。

【0040】

また、図３において示されたビンニングは、分光器２０の特性や要求される強度分布の位置分解能等に応じて、適宜設定が可能である。また、分光器２０が検出する波長スペクトルの波長帯域は光ファイバー１０内で発生する蛍光に応じて適宜設定される。また、上記の例では光ファイバー１０を構成する材料はプラスチックシンチレータ材料であるとされたが、検出すべき放射線によって発光をし、かつこの光を分光器まで伝搬させることが可能な材料であれば、光ファイバー１０の材料として用いることができる。

【0041】

また、上記の計算手法以外でも、蛍光の光ファイバー１０中での伝搬における減衰特性を考慮して予め設定された係数を適宜用いることによって、実測された波長スペクトルから放射線強度分布を算出することができる。

【符号の説明】

【0042】

１、９０ 放射線強度分布測定装置
１０ シンチレーション光ファイバー（光ファイバー）
２０ 分光器
３０ 解析部
４０ 記憶部
９１ 第１検出器
９２ 第２検出器
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ１’、Ｆ２’ 蛍光
Ｇ、Ｇ’ γ線光子
Ｐ、Ｐ’ 入射地点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】