ゲルマニウム半導体検出器による定量下限と効率的な測定
核種測定における定量限界
ゲルマニウム半導体検出器による核種（放射性物質の種類）の定量測定においては、測定条件により定量下限値は変動します。 測定は、周囲の環境からの放射線を遮るため厚さ10cmの鉛遮蔽容器内で行われますが、定量下限値については、検体に含まれる放射性物質の種類や量、検出器の相対効率（ゲルマニウム半導体検出器の検出の効率：高い程、良好な検出となる）、測定対象の核種（例えばセシウム１３４や１３７と近接したエネルギーを持つ核種の存在）などの要因により測定毎に変動します。 また測定においては、検体に含まれる核種（放射性物質の種類）を特定する「定性」と、核種別の放射能量を測定する「定量」が行われます。定性での測定の場合、それぞれの核種は、特有のエネルギーを発しますので、下図のように個々の核種がピークとして検出されます。 この検出されたピークを、核種別のデータに基づいて解析し、核種を特定します。次に、特定の核種を定量する場合、測定容器内に何もない状態で測定を行い「バックグラウンド」と呼ばれる「何もない状態」の測定データと、あらかじめγ線量が明確な「標準」となる標準線源を測定したデータをもとに、検体を測定して得られたエネルギーパルスの面積を解析し、定量（Bq/kg）を行います。下図に、実際の測定されたスペクトルを示します。
定量下限を左右する要因
測定においては、時間の経過と共に、検出されるパルス（各スペクトルのピーク）は、積算されますので、放射性物質の含有が微量であっても測定時間を長く取ることで検出が可能となります。これが一般的に、ゲルマニウム半導体検出器による測定では、測定時間を長くとれば、検出限界がより低くなる言われるものです。 しかし、これは検体に含まれる放射性物質の種類が少なく、また放出される放射線量も強くない場合であり、どのような検体でも測定時間を延ばせば定量下限値が小さくなるというものではありません。例としては、福島一帯の土壌の多くは、原子力発電所事故により多くの核種を含み、かつ放射線量も高めである為、長時間測定を行ってもさまざまな核種の放出する放射線による「ノイズ」により測定容器内の「バックグラウンド」が、高くなってしまいます。 ちょうど、郊外で夜空の星を観測する場合と、都心部の光にあふれた場所で観測するのでは、同じ時間・場所でも、郊外で観測する方が、わずかな星の光も観測する事ができるという事に似ています。測定容器内で、強い放射線を出す核種が多数存在したり、測定器の設置場所自体が、周辺より放射線を受ける場所であったり、またはセシウム１３４や１３７のエネルギーと近い核種が存在するほど、定量する事はより困難となり、定量下限値は高くなります。 逆に、放射性セシウムを測定する場合、セシウム以外の放射性物質がほとんど存在せず、装置周辺も良好な放射能遮蔽があれば、放射性セシウムは、より明瞭に検出され、測定時間が短くても、わずかな値まで測定が可能となります。 以下に例として土壌Aと土壌Bを示します。土壌Ａは、Cs-137が720Bq/kg、土壌Ｂは、Cs-137が10,045 Bq/kg存在します。それぞれを同一条件（検体量・測定時間）で測定した場合、土壌Aでは、検出限界は、7Bq/kg、土壌Ｂは、720 Bq/kgとなります。このように検体中に多核種が存在する場合や、放射線量が強い場合には、微量の核種については、測定が困難となります。このような場合には、検体量、測定時間を調整します。 厚生労働省の定めた「緊急時における食品の放射能測定マニュアル」では、周囲に放射性物質が少ない「平時」の状態での測定においては、２Ｌの容器〔マリネリ容器〕を用いて牛乳を測定した場合、1時間測定で定量限界は、０．８Bq/Lとあります。一方、緊急時（現在のような多様な放射性物質が存在する状態）であれば、同じ測定状態でも定量限界は、１６Bq/Lとなり、２０倍も高くなってしまいます。 この目安は、ゲルマニウム半導体検出器自体の検出能力（相対効率）を１５％としているものなので、周辺の環境以外に、測定装置（検出器）が、より高い能力（例えば相対効率２０％、２５％など）を持つ装置であれば、定量限界は、改善されると思われます。 いずれにせよ、定量下限（限界）は、検体の種類や形状、装置の設置場所、検出器の能力（相対効率）、検体中の放射性物質の存在状態などにより変動する事に留意が必要です。バックグラウンドが低い
バックグラウンドが高い
測定時間と定量下限
それでは実際の測定において、どのように定量下限を設定して測定を行うのでしょうか？同位体研究所においての測定においては、例えば水を２Ｌ容器で測定した場合、30分程度で定量下限値は、1Bq/L未満を示します。 装置の設置場所が周辺からの環境放射能が非常に低い場所でもあった為、測定容器内の「バックグラウンド」が非常に低く、かつ測定用のゲルマニウム半導体検出器も相対効率２０％超なので、良好な検出下限値（限界）を示しています。短時間に、より低い定量限界での測定を意図するのであれば、検体量としても２Ｌ（２ＫＧ）を２Ｌ容器に充填して測定すれば、良好な定量限界を得る事ができます。 しかし、実際の測定の現場では、検査対象となる検体が重量当たりで高額となるものも少なくありません。茶葉や、牛肉や化成品などは、重量単価が高い為、２Ｌ又は２ＫＧを検査に使用するとなると、大量の検体を検査にかかるコストは莫大なものとなります。 このため土壌や、米、肉などの測定には主にＵ８という約１００ｍｌ程度の容量の小型容器を使用します。この容器を使用した場合、２Ｌの容器を使用する場合と比較して、放射線の検出効率が低下する為、より長時間の測定が必要となりますが、検体の輸送等も含めて扱いが容易となります。もちろん、飲料水の測定などの検体で、迅速性、低濃度での検出能力を確保する点から２Ｌ容器（マリネリ容器）を使用して測定するものもあります。 さらに微量の放射性セシウムの検出を行う場合には、５Ｌの水を濃縮して測定を行う場合もあります。 測定時間・検体量と定量下限の関係については、別ページにてさらに詳細に説明していますので、ご参照ください。実際の測定時間と定量限界の変動（Ｕ８容器での測定）
実際に牛肉を例に、Ｕ８容器（内容量１００ｇ程度）を用いた測定における測定時間と定量限界の変動をまとめると次のようになります。
