その場スペクトロスコピーは、困難な場合があります。そこで、お客様から寄せられる難しい質問に回答し、情報に基づいたアドバイスを提供できるように、MIRIONの専門家によるパネルディスカッションを開催しました。その場での応用と技術に関する、当社専門家チームのコメントをご覧ください。
MIRIONのガンマ分光ソフトウェア＆サービス担当製品ラインマネージャーであるKara Phillipsが、このQ&Aセッションのホストを務めています。
Nasser Rashidifardは、MIRIONの検出測定部門のアプリケーションサポートマネージャーです。
Nasser：
数学的校正のモデリングでは、常に最も一致するものにする方がよいでしょう。私はいつも、複雑な装置をモデリングしています。私は多くのプロセス知識を使用して、ソースタームがどこにあるのか、それが衝突点なのか、また多孔質表面が存在するのかを判断しています。弊社のISOCS™およびLabSOCS™ソフトウェアには、減衰係数、緩和距離、活性化とコンクリート、それに続く減衰など、さまざまな均一性に対応したジオメトリーがいくつか用意されています。ISOCSとLabSOCSソフトウェアによいモデルが見つからない場合は、プロセス知識に基づいて汚染の可能性が高い場所を最もよく表しているモデルを、常に選択するようにしています。
時には吸収体のパラメーターの一部を見て、それを組み込む必要がある場合があります。例えば、私は加圧水型原子炉（PWR）用の湿分分離器の再加熱装置のモデリングをしていました。衝突点は、蒸気が最初に接触する内側の山形プレートになる予定でした。一度にすべてを調査することはできなかったので、ISOCSのモデリングに基づいて実際には内部から検証しました。放射能が遠くにたくさんあるのであれ、やや近くにあるのであれ、カウント数は同じです。ある程度の安全な余裕を持って、現実的な数値にしたいところです。私達は、この方法と持っているプロセスに関する知識をすべて使用して、ソースタームがどこにあるかを判断しています。これらの距離に面線源を合わせて、壁の厚みを補正し、これらの数値を測定しました。最終的には、廃棄のための切断工程でフォローアップ調査を行って確認することで、モデリングを成功させています。
パラメーターには細心の注意を払う必要があります。オンラインで容器を注文すると、一部の密度にはプラスチックが含まれていると表示されていることがあります。異なるものが届いたり、大量に注文することを想定しているため、同等品が送られてくることもあります。非常に入念に確認する必要があります。私はスケールを使用して容器の密度を測定し、モデルではこれらの密度を考慮しました。
Nasser：
ほとんどの測定器、特に高純度ゲルマニウムを使用する場合は、標準的なその場測定で0～2MeVまたは0～3MeVのどちらなのかを心配する必要はありません。16,000～32,000チャネルを実行するのですから、検出器に任せます。シンチレーターベースの検出システムやCZTシステムを使用している場合は、これらのパラメーターに注意する必要があるかもしれませんが、この場合、超高エネルギーだとあまり上手くいきません。
私はいつもマルチラインソースを使用します。ISOCS検出器には、広範囲をカバーするユーロピウムナトリウム源が付属しています。私は個人的な仕事にはユーロピウム152を使用します。それ以外にも、混合ガンマ線源も常にうまくいきます。ウラン濃縮プルトニウムのようなものや、放出限度が極めて低く、高不確実性と低エネルギーの光子が発生する可能性があるものを検討する場合、もし様々な種類があるのであれば、いつでも代表的なものを選択して標準化することができます。デコミッショニング計画に基づく測定では、測定値を固定するので、他のすべてと比率を合わせる核種を選択できます。その後、さまざまなマトリックス、さまざまな充填高、さまざまな密度を備えたISOCSソフトウェアを活用して、そこから進めることができます。
主なポイントは、非常に効果的であるため、できるだけその基礎を固めることです。使い方に注意し、正しい方向性であることを確認するために、時々基礎を固める必要があります。
Greg Landryは、MIRIONに21年以上勤務しているアプリケーションサポートマネージャー兼製品ラインマネージャーです。
Greg：
当然ながら、シンチレーターとHPGe検出器を区別する必要があります。HPGe検出器は、分解能を得られることから、常に最もよい選択になります。環境条件や価格上の制約があってシンチレーターを使わざるを得ない場合、それが最良の選択となることもあります。
ゲルマニウム検出器に関しては、MIRIONには構成が異なるモデルが多数あります。主な構成の違いは、測定対象と検出器の入射窓に対する接点の位置の違いになると思います。
計算に入れる必要がある主な検討事項の1つは、測定しようとしている光子のエネルギーです。特に40keV未満の低エネルギーの光子を測定する場合、広エネルギーのゲルマニウム検出器または逆電極ゲルマニウム検出器が適しています。また、XtRa™検出器と呼ばれる特殊な同軸検出器もあり、検出器の表面には非常に低エネルギーの入射口があります。
エネルギーに関する検討事項にそれほど制約がなく、主に40keVを超える測定値に着目するのであれば、さまざまな同軸検出器を検討してみることができます。当社には、従来「同軸」と呼ばれていたシンプルな電気ゲルマニウム検出器があります。
もう1つの検討事項として、結晶自体の形状も考慮に入れたいとします。同軸検出器のアスペクト比は、シリンダーの方が長い傾向にありますが、広エネルギーゲルマニウム検出器は、平面検出器（同軸検出器と比較して平坦）のほうに近い傾向があります。このシリンダーが長いほうが効率が向上すると思われる作業を行っている場合、40keV以下を考慮しているのでないのであれば、このことを計算に入れた方がよいかもしれません。例外として、当社の逆電極ゲルマニウム検出器（REGe™検出器）があります。これは実際には同軸検出器ですが、検出器全体が数keVまでの低エネルギー測定に対応しています。
Sean Stanfieldは、MIRIONに22年以上勤務している測定サービス担当ディレクターです。原子力工学の学士号と修士号を取得しています。
Sean：
ISOCSソフトウェアをはじめ、使用できるツールがいくつかあります。不均質になる可能性がある線源位置で近似推定を行って感度モデリングを行い、その後検出器の距離に基づいて不確実性がどこにあるかを理解するために均質モデリングをいくつか行うことができます。
また、測定値そのものだけでなく、測定の不確実性でも、こうした偏りを考慮することができます。当社では、特定の容器や特定のその場にある物を使って、そのホットスポットがある場所や、検出器に関連する放射能があるさまざまな場所の不確実性を実際に推定するプロセスがあります。この多くには、モデリングや事前の作業が必要になります。時間があれば、経験上のデータを使用して、特定の測定に対してどこが有効かを把握することもできます。しかし、実際には、おそらくISOCSソフトウェアやIUEなどのモデリングツールを使用して、前もってモデリング作業を行う必要があるでしょう。実際、一部の廃棄物処理場の測定で、このような現象がよく見られます。例えば、ドラム缶などでさまざまな場所をモデル化し、その不確実性の合計を測定結果に反映させます。
Greg：
基本的に重要度のしきい値は、第2差分ピーク検索エンジンで使用される感度設定です。その基本的な目的は、ピークではない不要なデータを選別して排除し、実際にスペクトルのピークに集中できるようにすることです。クリティカルレベルテストに近いため、通常、初期値として3を設定するよう推奨しています。幸いなことに、ピーク分析ステップでは、実際のクリティカルレベルテストを行うことができます。しかし、このパラメーターの操作に関しては、初期値を3のままにしておく以外に2つの方法があります。詳細な分析では、初期値を約2.5まで下げて、クリティカルレベルによって選別される前に、クリティカルレベル以下の場合にどうなるのかを確認するケースもありました。さらに個人的には、注目している校正ピーク以外の校正スペクトルに不要なデータが含まれないよう、少なくとも最終レポートでは初期値を十分に高く設定します。
ナセル：
ボックスやドラム缶の対応作業のために呼ばれることが多いのですが、予備知識がないため、事前にリスクの大きさを評価しておく必要があります。事前にできるだけ多くのプロセス知識を得ることができれば、後々エラーが発生する可能性を大幅に減らすことができます。例えば、化学廃棄物、生物学的廃棄物、医療廃棄物のような非放射線リスクを知っていれば、その取り扱いを制限したり、予期せぬ安全上のリスクを提示することができます。また、ソースタームが分からない場合は、分析を行うか、構成、分散、離散などについて仮定を立てる必要があります。あまりに保守的な仮定を立てると、間違いなくMDAが高くなり、カウント時間が長くなります。通常、何らかのアクションレベルまたは派生濃度ガイドラインレベル（DCGL）、あるいは放出限界までカウントするでしょう。十分な時間カウントすれば、核種のチャートでほとんどすべてを確認できるので、調査計画の内容を取得するところまでカウントしたいと考えるでしょう。
もう1つ私が気付いた問題点は、サンプルの周りを歩くのに物理的なスペースが十分ないことです。素材を敷き詰めることができるメリットがある場合や、その周囲を安全かつ容易に移動できるように設定されている場合は、カスタムISOCSモデルをその場で作成する手間を省くことができます。また、毎回同じ一貫性のあるジオメトリーを使用できます。地面のしきい値やカーブをカートが越えられないような場合、基本的にはそれを飛べるようにしなければならず、他とは違うものとして目立ってしまいます。特に規制当局による監査を受け、その理由を正当化する際、これによって他のエラーが発生する可能性があります。
私が今まで経験した一般的な問題の中には、システムに大きな電気ノイズを伝える電力発生器があります。発電機から送られる電力が非常に不安定であったため、3台連結して電力調整器を使用しなければならなかったことがありました。したがって、直流（DC）電力で作業する機会があり、DCからDCへ移動するのであれば、それが望ましいです。
温度変化。特に液体窒素ISOCS装置では結露が多く、エネルギーゲインシフトが発生します。そして、4,000ボルトの電圧と結露があると、時には問題になることがあります。このような安全上の注意点がいくつかあります。
装置固有の懸念事項としては、関連する高純度ゲルマニウム検出器があります。これはその場分解能と性能の点では最高ですが、複雑で大型でもあります。他の同じようなシンチレーター装置よりも、手入れと供給が必要になります。一方、シンチレーターは、単純なスペクトルや一般的な核種があれば、非常に実用的です。しかし、シンチレーターはデリケートなので、気を付けていないと壊れる可能性があることも忘れてしまいます。以上が、私が仕事をする上で測定器を選ぶ際に懸念していたことです。素材の物理的なレイアウトに基づいて測定器を調整する必要があるかもしれません。スペースがあまりない場合、狭いスペースにゲルマニウムを入れることができないため、シンチレーターのソリューションは、残されたままの状態になることがあります。しかし、機会があれば、私は必ずゲルマニウムを選びます。
グレッグ
：特性評価でも、モデルでも、それは考慮していません。できれば、ISOCSカートの検出器を下向きに設置しないようにしましょう。しかし、シールディングの追加を考慮する必要がある場合は、吸収体の1つで遊ぶことができます。無限平面吸収材でISOCSカートコンポーネントをシミュレートするには、難しい近似処理を行う必要がありますが、それが最善の方法だと思います。当社は、ISOCS作業、特に野外での土壌測定に使用する三脚を販売しています。三脚を使って検出器を下に向けるだけで、小さな金属脚数本（これは排除して、無視するのが妥当だと思います）を除いて、検出器の妨げとなるものを完全に取り除くことができます。詳細については、当社のISOCSの現場アクセサリーのページをご覧ください。
ナセル：
下向きの撮影は常に厄介です。カートの年代やGenie™リフトを使用しているかどうかにもよりますが、鉄板やアルミニウム板があるかもしれません。この構成では、ほとんど胸の高さか腰の高さで撮影することになります。三脚を使ったソリューションの方がはるかに優れています。現場から検出器まで4πの開けた場所があれば、コリメート法ではなく、下向きに撮影することができます。もし自分がいるべき場所より上にいる場合、その効率は、逆二乗則を用いると全てが落ちてしまうため、目の前にある小さな関心領域によって左右されることになります。したがって、バックグラウンド、MDA、カウント時間が調査基準を満たす限り、おそらくこれが最良の方法です。三脚があれば、その周囲を遮光することができます。三脚のメリットは、自分がカートより少し高い位置にいるので、視野が少し広くなることです。放射能の航空測量を行うのであれば、おそらくそれが理想的な選択肢でしょう。D&Dの現場では、三脚を使用するのがかなり一般的です。
ショーン：
実際には、NDA 2000™ソフトウェアの一部であるSAC補正アルゴリズムがあり、Genieソフトウェアと統合できます。ISOCSソフトウェアで分析が完了したら、その自己吸収補正アルゴリズムを使用して、一括補正分析を行うこともできます。これは直接ISOCSのモデリングに関係ありませんが、モデルについて何かいいアイデアがあれば、SACはその補正に役立ちます。これは必ずしも、誰もができることではありません。NDA 2000からそれを引き出すには、MIRIONの専門家の手助けが必要な場合がありますが、当社は以前にもそれを実施したことがあります。
ISOCSソフトウェアで直接モデル化しようとする以外にも、当社は最近、微分ピーク分析も少し使い始めました。この部分は、効率曲線を定義するために、「性能指数」と呼んでいるバックエンドのデータを統合しています。一括処理ができる場合は、性能指数に表示されている内容に基づいて、モデルをその場でまたは分析中に調整できます。こうした情報の多くは、実際に測定で確認できる量に基づいています。しかし、一括処理をしているのであれば、それなりの量の反応を確認していると思います。
これらが、当社で最も一般的に使用している2つの方法です。どちらの方法もWIPPでテストを受け、認定されており、WIPPの性能実証プログラムでブラインド分析を受けています。
また、もっと深く掘り下げて、ISOCSソフトウェアを独自に使用し、モデルで最適なランプ補正の種類を決定してみることもできます。当社のさまざまなモデルテンプレートを使用して、イメージング技術でランプの位置を特定したり、何らかの伝送を行うことができます。通常、その場測定では、あらゆる種類の伝送を行うことが困難です。しかし、もっと深く追求したいのであれば、一括処理の位置を把握してそれを特定し、ISOCSテンプレートの1つで直接モデル化しようとすることもできます。
ショーン
：直接MIRIONの専門家と一緒に実地プログラムを行うこともできます。当社のサービスグループを通じて行うことができるトレーニングもあります。しかし、WIPPプログラム内での実施方法について詳細を知りたい場合は、私にご連絡いただければ直接説明できます。または、当社のウェブサイトで情報を確認することができます。
ナセル：
このアプリケーションに最適なオプションは、GenieXPort™機能です。SPIR-Aceユニットは、それ自体では単純なRIIDです。これには、ISO規格の一部に基づいて国際的に合意された所定のアルゴリズムがあります。それは簡単に放射能に役立っているわけではありません。しかし、当社のバージョンでは、RIIDアルゴリズムから標準的なGenieフォーマットにスペクトルファイルを移植することができます。
したがって、それを使用する最良の方法は、シナリオがどんなものであれ、頭の高さ、地面の高さ、腰の高さなど、それを保持する場合のエリアを決定し、代表的なISOCSモデル（あるいは、構成によってはLabSOCSモデル）を生成することです。SPIR-Aceユニットで一般的な特性評価を使用して、その効率を生成できます。その後、その効率ファイルをSPIR-Aceユニットに読み込むことができ、あるエリアに到達したらスペクトルを収集できます。
Wi-Fi、SIMカード、セルラーネットワーク、さらにはUSBケーブル経由でSPIR-Aceデバイスへのリーチバック機能を使用することで、ノートパソコンややWindowsタブレットでスペクトルを収集し、Genieソフトウェアを使用して処理できます。すべての効率校正はPCに引き継がれるため、規制当局やRadResponder機関が熟知しているすべての標準的なGenieテンプレートやレポートを使用して処理できます。また、これによって、Genieソフトウェアで入力でき、アクティビティがバック修正されるため、何時に収集し、どのくらいの時間収集したかを記録しておくこともできます。リーチバックの素晴らしい特長は、誰かが現場に出てデバイスを使っている間に、誰かにコマンドセンターで処理してもらうことができることで、計算をする必要がありません。直接フィードバックするだけです。
核種の比率に関しては、2つの方法があります。1つは、以前に説明した方法と非常によく似ています。Genieソフトウェアを使用して処理したいと考えるでしょう。このソフトウェアは、すべての収率、特に減衰補正を処理します。ヨウ素は、セシウムに対して寿命が短いことがあります。Genieソフトウェアはそうしたことをすべて処理し、それらの核種の比率を提供してくれます。
SPIR-Aceユニット本体のディスプレイを使用するのが、手っ取り早い手軽な方法です。それを使えば、デバイスのローカルにスペクトルが表示されます。重心を見分け、計数率と重心の比率を表し、その後、歩留まりの計算を行う必要があります。またスペクトルも表示されるので、後処理をする際やその直後に検証できます。
ショーン：線源の場所については、言うまでもなくハンドヘルドを使用してホットスポットを見つけることができます。当社が所有するツールの1つに、iPIX™ポータブルイメージングシステムがあります。
このガンマカメラは、さまざまな測定で特定のタイプのホットスポットを見つけることができます。iPIXカメラは、必ずしも識別するわけではありません。このような場合、一度スポットが特定されると、SPIR-Ace測定値を統合できます。
線源の位置が分かれば、他のタイプのガンマスペクトロスコピー測定を行うことができ、SPIR-Aceユニットや、Aegis™ポータブル検出器のようなゲルマニウムを使用して同位体同定を行い、現場で取り込むこともできます。しかし、ハンドヘルド測定やiPIXシステムによって線源を特定し、建物内や何らかのプロセスで、測定について他のことは何も知らずに実際に何かを見つけることが最良の選択肢です。
ナセル：
線源の位置を特定することは容易ではなく、ツールセットがそれぞれ若干異なるため、多くのツールで定性的結果と定量的結果はトレードオフされます。ショーンが言ったように、iPIXカメラは線源によってはかなり優れています。もしそれが小さいと、あらゆる種類の可視化が困難になります。もしそれが高活性線源であれば、かなり迅速に処理できます。
もう一つの技術として、ALARAが許せば、複数の方向から、例えば、90度、180度、または端で操作して撮影できます。それぞれに対してISOCSモデルを調整する際、正しい位置に到達すると、集結していくのが分かります。それには少し手間がかかります。ソースタームが実際にやがて移動するようなプラントプロセスを使用している場合、ガンマイメージングは困難になります。通常、それにはかなり高い放射線源が必要です。当社には、HDR-Vue™システムという製品があります。これは医療用品ですが、ライブビデオで線源の可視化を行います。
グレッグ：
まず、ラドン228はトリウム系列の要素であるということが重要であることを言及しておきます。ラジウム228には、大きなガンマ線はなく、1%を超えるものはありません。ラジウムから放出されるX 線は、トリウム系列やその他の系列のあらゆるラジウム種で共通するものになります。トリウム系列を扱うことになると、私はいつも、例えば土壌サンプルにウラン系列が含まれるかどうかを考慮し、またアクチニウム系列が含まれるかどうかも調べることがあります。したがって、この系列の下流部分（ラジウム228の娘核種）であるアクチニウム228には、多くのガンマ線が含まれており、それらのうちのかなりの数が相当重要なものになります。911keVのガンマは、20～26%ほどだと思います。
他に考慮する必要があるのは、ラジウム228がトリウム系列だと仮定すると、それが分離され隔離されていたとしても、ラジウムの下流にある娘核種に対処し、自分が永続平衡からどれくらい離れているかを考慮する必要があります。しかし、永続平衡状態にある場合、例えば土壌サンプルのようなものを用いる場合、系列のあらゆる要素の放射能は、ほぼ同じ放射能を有すると仮定できます。したがって、例えばアクチニウム228を911keVで測定し、これがラジウム228の放射能の測定値であると仮定できます。
スライドを見ると、トリウム232とラジウム228を確認することができると思います。X 線もありますし、非常に強度の低い63keVのガンマ線も確認できます。ラジウムでは、強度0.14%で26keVを確認できます。X 線があります。これらは、トリウム系列のラジウムに共通するものです。これらは、アクチニウム系列のラジウムに共通するものです。これらは、ウラン系列のラジウムに共通するものです。つまり、ラジウム228から直接何かを使用しようとするのを妨げるような低エネルギー物質が数多くあるということです。
この系列の作業を行う際に考慮すべきことは、ラドンは気体で、サンプルから出ていく物質なので、ラドンがどこにあるかを特定したいということです。それを考慮する必要があります。ここでトロン娘核種について気にしていなければ、トリウム系列は、サンプル中に主要な物質がすべて残っているため、実際のところかなり素晴らしいものです。したがって、すべてがサンプルに含まれるていると考えられます。
最後に、これを行うことで永続平衡（あるいは完全に永続平衡でない場合は、何らかの分別因子）を仮定する場合、次の2つのことを実行する必要があります。一つはサンプル日を入れないこと、もう一つは、長期の親の半減期が何であれ、すべての半減期が設定されているライブラリーを使用して、それらの数を正しく取得することです。
ナセル：
古い装置の計数率が高いのは、いつも非常に困る問題です。デッドタイムの目安が25～30%の場合、計数は無意味になります。最近のMCAではデッドタイムがかなり高く、特に最新のMCAでは95％以上になるケースもあります。そのため、デッドタイムについてはあまり心配する必要はありません。ただ、ライブ時間をカウントしていることを確認するだけです。そうすれば、実際にMDAの総計数を取得できます。
これらを定量化するには、通常、多くのシールディングや非常に小型の検出器など、コンプトンとデッドタイムの大部分を取り除くオプションがいくつかあります。一般的な方法として、ピンホール開口部または非常に長いコリメート用チューブがあります。ISOCSカートに精通していて、チューブがある場合は、それを拡張するか、元に戻して、もう少し焦点を絞った視野を作成できます。基本的に、立体角が減少するので、周囲にあるものが見えなくなります。可能であれば、後ろに下がって距離とります。時には、それが一番安上がりなこともあります。しかし、そんな自由はないかもしれません。あるいは、ホットセルや医療用同位元素を生成しているような場所にいるかもしれません。これらのシールド測定を行うと、特に鉛を使用している場合は、多くの特性X 線が得られます。それは扱いやすいので、サミングや積み上げの問題がなく、そこに干渉しないようにしてください。タングステンにも自然に発生するピークがあります。そのため、タングステンを大量に使用している場合、何らかの信号を伝える可能性はありますが、その量ははるかに少なくなります。
これらのアプリケーションでは、購入できる最小のものを使用するのが一般的です。CZTはこの点で非常に優れており、当社のCSMシステムには1CCのものがあります。当社のMicroGe™検出器で、1CCゲルマニウム検出器を今すぐ入手できます。これにより、余分なバックグラウンドの多くをカットすることができます。
REGeまたは同軸検出器とBEGe™検出器のどちらかを選択しようとしていますが、私ならBEGe検出器を選択すると思います。下端のバックグラウンドがはるかに少なくなります。ジオメトリーに近く、高放射能がある場合は、サミングの問題に注意する必要があります。特に、スペクトル内のものが失われたり、余分なものが取り上げられたりする可能性がある高バックグラウンド検討する場合、本当にすべてを取り除くことができます。
自分の状況に応じてゲームをするようなものです。ホットセルは難しいので、私なら最小の検出器から始めて、その後シールディングを追加します。小型検出器では、事前にそれほど多くのインフラや建材が必要ありません。
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