JP2003315463A

JP2003315463A - ラドン濃度測定装置

Info

Publication number: JP2003315463A
Application number: JP2002124686A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yamamoto; 誠一山本; Takao Iida; 孝夫飯田
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】携便且つ小型で地中に埋め込み、地中雰囲気
中のラドン濃度を長時間、連続的にモニターできるラド
ン濃度測定装置を提供する。【解決手段】ラドン検出部は、筒状をした容器１の内
面には先端部に配置されたラドンを検出するチェンバー
２を形成し、チェンバー２と外部を区分する空気のみを
透過する気水分離膜４が配置される。チェンバー２には
内部側面に薄膜シンチレータ５が配置されている。容器
１の筒状の内部に沿って、かつラドンおよびラドン娘核
種から放出されるα線によるシンチレータ５の発光を空
間２の後方に伝達する光ガイドとして、光ファイバー６
を配置する。光ファイバー６の終端は、内部空間２に隣
接して光検出器としての光電子倍増管（ＰＭＴ）７を配
置し、ＰＭＴを後述するラドン濃度を解析するデータ収
集装置に接続し、ラドン濃度測定装置が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、本発明は放射線計
数装置、特に地中ラドン濃度を測定するために好適なラ
ドン測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラドンは大気中に存在する自然放射性ガ
スであり、土壌や岩石中のウラン、トリウムなどの放射
性壊変の過程で放出される。自然放射線には、宇宙線、
地中からのガンマ線等があるが、国連科学委員会の報告
によれば、自然放射線から受ける被曝の半分以上がラド
ンとその娘核種によるものであり、なかでも、最も人体
に大きな被曝線量を与えているのがＲｎ-２２（ラド
ン）とその娘核種から放出されるα線による体内被曝で
ある。

【０００３】これらによる内部被曝が喫煙に次いで肺ガ
ンの主要な原因の一つであると報告されている。米国で
は、米国環境保護庁（ＥＰＡ）や米国地質調査所（ＵＳ
ＧＳ）を中心として、既に、全国的な環境ラドンの測定
とモニターを行っているが、日本においても、地中ラド
ンの測定は、居住環境における環境放射能のモニターや
地震予知への応用の観点で重要と考えれ、今後、全国的
な調査へ進むものと考えられる。

【０００４】従来、ラドン濃度の連続測定方法として
は、通気式電離箱やシンチレーションセル法、電場捕集
型ラドン濃度測定法等があるが、その構造上、地中のラ
ドン濃度の測定には利用できない。また、市販されてい
る地中ラドン濃度の測定法としては、（１）地中空気を
ポンプで吸引し、配管を通して送られてくる空気中のラ
ドンをラドン計で測定する方法、（２）地中に一定期
間、ポリカーボネートなどのプラスチック板を地中に埋
め込み、プラスチック板に記録される核分裂飛跡の数を
測定する方法が一般的である。

【０００５】また、本発明者らによる「ラドン濃度測定
装置および方法」（特願２０００−２５５０９４）が提
案されているが、この発明は細長い筒の先端に光検出器
と薄膜のシンチレータを配置し、筒の先端の空間で発生
するラドンやラドン娘核種の放出するα線を光に変換
し、その発光を光検出器で電気信号に変換する装置であ
り、筒の先端部分は土に埋めて測定する。この装置は連
続で地中のラドン濃度を測定できることから極めて有用
なラドン測定装置であることが実証されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記（１）の
方法は、システムの構成規模が大きく、コストも高いと
いう難点があり、上記（２）の方法は、ラドンの集積濃
度のみが得られるため、連続的なラドンのモニターには
利用できなかった。また、光検出器に光電子増倍管（以
下、「ＰＭＴ」という）を用いた場合、内部の電場が影
響を受けるので金属を密着して配置できない場合があ
る。この場合、光検出器を細い棒状の筒の先端に配置す
るため、筒の径を光検出器の径を更に大きくする、ある
いは筒の材質を絶縁体にする必要があった。そこで本発
明は、携便且つ小型で地中に埋め込み、地中雰囲気中の
ラドン濃度を長時間、連続的にモニターできるラドン濃
度測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の請求項１に係るラドン濃度測定装置は、
地中空気のみを透過する気水分離膜で区分された空間
（チェンバー）と内壁にシンチレータとを配置した容器
と、気水透過膜を通して地中空気中のラドンおよびラド
ン娘核種が容器中に取り込まれ、ラドンおよびラドン娘
核種から放出されるα線によるシンチレータの発光を伝
達する光ガイドと、伝達された光強度を測定する光検出
器と、前記光検出器の出力に基づいてラドン濃度を解析
するデータ収集装置とからなる構成とした。

【０００８】この発明の請求項２に係るラドン濃度測定
装置は、地中空気のみを透過する気水分離膜で区分され
た空間（チェンバー）と内壁にシンチレータとを配置し
た筒状の容器と、気水透過膜を通して地中空気中のラド
ンおよびラドン娘核種が容器中に取り込まれ、ラドンお
よびラドン娘核種から放出されるα線によるシンチレー
タの発光を伝達する光ガイドと、伝達された光強度を測
定する光検出器と、前記光検出器の出力に基づいてラド
ン濃度を解析するデータ収集装置とからなる構成とし
た。

【０００９】この発明の請求項３に係るラドン濃度測定
装置は、地中空気のみを透過する気水分離膜で区分され
た空間（チェンバー）と内壁にシンチレータとを配置し
た容器と、気水透過膜を通して地中空気中のラドンおよ
びラドン娘核種が容器中に取り込まれ、ラドンおよびラ
ドン娘核種から放出されるα線によるシンチレータの発
光を伝達する光ガイドと、伝達された光強度を測定する
光電子倍増管と、前記光電子倍増管の出力に基づいてラ
ドン濃度を解析するデータ収集装置とからなる構成とし
た。

【００１０】これにより、従来のシンチレータ部のみを
細い筒の先端に配置し土に埋め、ラドン及びラドン娘核
種からのα線が入射することにより生じるシンチレータ
の発光を光ガイドで土の外に配置した光検出器に伝達す
る。このことにより、地中空気取入部とシンチレータ部
を含む先端部と光検出器を切り離し、光ガイドでシンチ
レータ部と光検出部を接続することにより、光検出器
（ＰＭＴ）の径より小さな径の筒を地中に埋め込むこと
が可能となる。

【００１１】この発明の請求項４に係るラドン濃度測定
装置は、請求項１乃至請求項３記載の装置において、粉
末状のシンチレータを反射効率の高い反射膜に塗布した
構造のシンチレータを用いた構成とした。

【００１２】この発明の請求項５に係るラドン濃度測定
装置は、請求項４記載の装置において、空間のシンチレ
ータ以外の部分も高反射膜で囲った構造とした。

【００１３】この発明の請求項６に係るラドン濃度測定
装置は、請求項１乃至請求項５記載の装置において、前
記シンチレータはＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータを用いる
構成とした。

【００１４】これにより、光ファイバーを用いることに
よる光損失が生じるが、高い反射効率の反射材をＺｎＳ
（Ａｇ）シンチレータの後部及びチェンバー内に用いる
ことにより、損失を最小に押さえることが可能となりノ
イズの影響を減少できる。

【００１５】この発明の請求項７に係るラドン濃度測定
装置は、請求項１乃至請求項６記載の装置において、光
ガイドを光ファイバーとする構成とした。

【００１６】これにより、検出器先端部の土に埋める部
分の直径を光ファイバーの径にまで細くすることが可能
となる。また光ファイバーを用いることによりノイズの
影響を減少できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るラドン濃度測
定装置について図面を参照して説明すると、図１はラド
ン濃度測定装置に用いるラドン検出部の断面図であり、
図１（Ａ）は全体側断面図、図１（Ｂ）は要部拡大断面
図とラドンの検出状態図である。図２はラドン濃度測定
装置内のデータ収集装置の構成図である。

【００１８】図１（Ａ）において、ラドン検出部は、筒
状をした容器１を有しており、その先端部は地中に挿入
し易いように尖った形状に形成している。容器１の内面
には先端部に配置されたラドンを検出する空間（以下、
「チェンバー」という）２を形成し、容器１の片側端部
に保護部材３を配置し、更に、その保護部材３の内側に
チェンバー２と外部を区分する空気のみを透過する気水
分離膜４がチェンバー２の先端部に配置される。チェン
バー２には内部側面に薄膜シンチレータ５が配置されて
いる。

【００１９】薄膜シンチレータ５には粉末状のシンチレ
ータを反射効率の高い反射膜に塗布した構造のシンチレ
ータを用い、この実施態様ではシンチレータの材料は、
例えば、ＺｎＳ（Ａｇ）を使用した。また、空間のシン
チレータ以外の部分も高反射膜で囲った構造とする。従
って、シンチレータ５の内部の空間２はα線発生空間と
なる。構成される部分全体は遮光され、また、地中に埋
めた場合にも外部の影響を受けにくいように金属容器に
封入されている。

【００２０】容器１の筒状の内部に沿って、かつラドン
およびラドン娘核種から放出されるα線によるシンチレ
ータ５の発光を空間２の後方に伝達する光ガイドとし
て、光ファイバー６を配置する。光ファイバー６の終端
は、内部空間２に隣接して光検出器としての光電子倍増
管（ＰＭＴ）７を配置し、ＰＭＴを後述するラドン濃度
を解析するデータ収集装置に接続し、ラドン濃度測定装
置が構成される。

【００２１】次に、ラドン検出部の動作原理を図１
（Ｂ）を参照して説明する。検出部先端の金属容器の部
分は使用時には地中に埋められる。地中の土や砂等から
発生したラドンガスは検出部の先端側面に設けた通気孔
８から検出部先端に配置された空気のみを透過する気水
分離膜４を介してチェンバー２の内部に入る。

【００２２】ラドンガスはチェンバー内で矢印方向のα
線を放出する。また、ラドンが崩壊して生成されるラド
ン娘核種もα線を放出する。これらの放出されたα線の
エネルギーは数センチの飛程を有するのでチェンバー内
側面部に配置されたシンチレータ５に入射し発光する。
シンチレータ５には通常α線に対する発光効率の良いＺ
ｎＳ(Ａｇ)が用いられるが、他のシンチレータであって
も原理的には同様の効果が得られる。ＺｎＳ(Ａｇ)は粉
末状のシンチレータで、通常は容器や膜に塗布して利用
する。

【００２３】本発明ではＺｎＳ(Ａｇ)での発光を効率よ
くＰＭＴ７に導くために、反射効率の高い反射膜の上に
塗布する。反射効率の高い材質としては、多層高反射膜
フィルム、テフロン（登録商標）テープなどが挙げられ
るが、これらに限ることはない。あるいは容器の内側に
反射効率の高い材料、例えば、ＢａＳＯ₄ や酸化マグネ
シウムを塗布した後、その上にシンチレータを塗布して
も同様な効果が得られる。

【００２４】シンチレータ５での発光は直接、光ファイ
バー６に入ると共にシンチレータ５の検出器容器側に配
置された反射材により反射された後、光ファイバーに入
射する。また、側面のシンチレータ５を配置した場所以
外、例えば、ガスのみを通す気水分離膜４のチャンバー
２側等にも反射膜を配置することで、光の収集効率（光
ファイバーへの伝達効率）を向上させることができる。

【００２５】光ファイバー６に導かれたシンチレーショ
ン光は光ファイバー内を通り、検出部後部に配置された
ＰＭＴ７に伝達される。光ファイバーは本実施例では直
径５ｍｍのものを用いているが、細い直径のものを束ね
ても良いし、他の直径のものでも差し支えない。発生し
たシンチレーションはＰＭＴ７により電気信号に変換さ
れ増倍され、α線に対するパルス信号を後段に設けたデ
ータ収集装置にに伝達する。

【００２６】図２にデータ収集装置の構成図を示す。デ
ータ収集装置はＰＴＭ７からのアナログパルス信号をオ
ペアンプで増幅し、アナログディジタル変換を行いパソ
コンボードに取り込み、一定時間当たりの計数値を保存
し、液晶パネルに表示する。また、測定装置に必要な高
電圧を供給する高電圧電源も内蔵している。

【００２７】データ収集および処理の流れを説明する
と、地中ラドン検出部からのアナログパルス信号をまず
オペアンプで増幅し、コンパレータによって波高弁別し
て一定値以下はノイズとしてカットする。同時に一定値
以上のアナログ信号はディジタル信号へと変換される。
コンパレータによって変換したディジタル信号をワンシ
ョットマルチバイブレータによって遅延し、パソコンボ
ードに割り込み、トリガを受けたパソコンボードは一定
時間当たりの割り込みの数を加算し、その計数値を内臓
メモリに保存する。

【００２８】また、パソコンボードの内臓メモリに保存
した計数値は、校正によりラドン濃度に変換し、液晶パ
ネルで表示して被測定者に対しラドン濃度を知らせる。
メモリに保存されたデータは測定終了時に外部のパソコ
ンを接続し回収する。

【００２９】本発明の実施の形態については、シンチレ
ーション、光検出器、データ収集装置等は、上記実施態
様で説明した機能を達成できるものであれば、種々のも
のを使用することができることは勿論のことであり、更
に、本発明はその主要な特徴から逸脱することなく、他
の変形した状態でも実施することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明のラドン濃度測定
装置は、ラドン検出部の地中空気中のラドンを取り込
む、小型のチェンバー部から成る筒部のみを地中に埋め
込み、シンチレータの発光を光ファイバーなどの光ガイ
ドを通して、地上の光検出部分で測定できるため、検出
器先端部の土に埋める部分の直径を光ファイバーの径に
まで細くすることが可能となり、狭い隆部でのラドン測
定、地中に掘削した孔内のラドン測定が可能になる。

【００３１】そして、携帯性に富み、屋外や野外での地
中ラドンの観測が低コストで著しく容易になり、地中内
部のラドン濃度を観測地域における多数側点で連続的に
測定、モニターすることが可能になるため、環境放射能
の測定と環境保全や住民の健康保全への広範な利用が期
待できる。また、光電子増倍管など高価な部品を含む光
検出器を地表での保守管理を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラドン濃度測定装置に用いるラドン検
出部の全体側面図と要部拡大断面図。

【図２】データ収集装置のブロック図。

【符号の説明】

１筒状の容器２チェンバー３保護部材４気水分離膜５シンチレータ６光ガイド（光ファイバー）７光検出器（光電子倍増管）８通気孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地中空気のみを透過する気水分離膜で区
分された空間（チェンバー）と内壁にシンチレータとを
配置した容器と、気水透過膜を通して地中空気中のラド
ンおよびラドン娘核種が容器中に取り込まれ、ラドンお
よびラドン娘核種から放出されるα線によるシンチレー
タの発光を伝達する光ガイドと、伝達された光強度を測
定する光検出器と、前記光検出器の出力に基づいてラド
ン濃度を解析するデータ収集装置とからなることを特徴
とするラドン濃度測定装置。
【請求項２】前記容器は筒状をしていることを特徴と
する請求項１記載のラドン濃度測定装置。
【請求項３】前記光検出器は光電子倍増管であること
を特徴とする請求項１記載のラドン濃度測定装置。
【請求項４】粉末状のシンチレータを反射効率の高い
反射膜に塗布した構造のシンチレータを用いることを特
徴とする請求項１乃至請求項３記載のラドン濃度測定装
置。
【請求項５】空間のシンチレータ以外の部分も高反射
膜で囲った構造とすることを特徴とする請求項４記載の
ラドン濃度測定装置。
【請求項６】前記シンチレータはＺｎＳ（Ａｇ）シンチ
レータであることを特徴とする請求項１乃至請求項５記
載のラドン濃度測定装置。
【請求項７】光ガイドが光ファイバーであることを特
徴とする請求項１乃至請求項６記載のラドン濃度測定装
置。