JP2016213082A

JP2016213082A - 電離箱装置

Info

Publication number: JP2016213082A
Application number: JP2015096416A
Authority: JP
Inventors: 憲之疋田; Noriyuki Hikita
Original assignee: Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-12-15

Abstract

【課題】電離電流を精度よく測定できる電離箱装置を提供する。【解決手段】電離箱装置10は、電離ガス17を封入した容器16、容器16内に配置された電極としての陽極18、電離電流出力用ケーブル34aおよび自己出力電流検出用ケーブル34bを備える。電離電流出力用ケーブル34aは、一端が容器16側に配置されるとともに陽極18に接続され、他端が第１の電流検出手段としての第１の電流計38aに接続される。自己出力電流検出用ケーブル34bは、電離電流出力用ケーブル34aと同一構成とされ、一端が電離電流出力用ケーブル34aとともに容器16側に配置され、他端が第２の電流検出手段としての第２の電流計38bに接続される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線を検出する電離箱装置に関する。

電離箱は、放射線検出器の一種であり、無機物だけで構成することが可能であることから、高線量、高温といった過酷な環境下で用いられている。高温環境で用いられる電離箱では、電離箱本体の絶縁物としてセラミックが用いられるだけではなく、信号処理用の電気回路に電離電流を出力するケーブルについても、無機物で構成されたＭＩケーブル（Mineral Insulated Cable）が用いられることが多い。

一般的に、ＭＩケーブルでは、絶縁物として、アルミナや酸化マグネシウム、シリカといったセラミックが用いられている。これらセラミックは、高温になると抵抗値が低下することが知られている。公知のデータとしては、例えば、サムソノフ監修最新酸化物便覧（モスクワ＜冶金＞出版所 1978年）を参照すると、おおよそ１００℃あたりで１桁ずつ体積抵抗が低下することが記載されている。

また、ＭＩケーブルで電離電流を伝送する場合、ＭＩケーブルの電離箱側である一端とは反対側の他端は、電気回路系もしくは絶縁物として樹脂を用いた延長用のケーブルが接続されることが多い。もし電離箱本体付近が高温となった場合、ＭＩケーブルの電離箱側の一端は高温で、他端は電気回路や樹脂を用いた延長ケーブルが設置される室温程度の温度となり、ケーブルの両端に温度差が生じる状況となる。この温度差により、ケーブルの両端に電位差が生じる。一般的には、電離箱に用いるＭＩケーブルは、電離電流の微小な信号を伝送する必要があることから外来ノイズに強い同軸形状となっているが、信号用の中心導体と被覆導体とでの材料の違いやＭＩケーブル内の温度分布の差異から中心導体と被覆導体とに生じる起電力が異なると、中心導体と被覆導体との間に電位差が生じる。これに加え、前述のとおり、高温では絶縁物の抵抗が低下することから、絶縁物を介し、中心導体と被覆導体との間で電流が流れることとなる。(なお、この電流を自己出力電流と称する)この自己出力電流は、電圧を印加せずとも電離箱の温度を高くするだけでケーブルに流れ、電離電流に重畳してしまう。

電離電流に重畳してしまう自己出力電流を抑制するには、ケーブルの中心導体と被覆導体とに同じ材料を用いるなどの対策が考えられるが、同軸ケーブルの場合、たとえ同じ材料を用いても、中心導体と被覆導体とをまったく同じ温度分布とすることは実用上困難であるため、ケーブルでの自己出力電流の発生を防止することは困難である。

特公平７−８７０８８号公報

ケーブルで発生する自己出力電流によって電離電流の測定精度に影響が生じていた。

本発明が解決しようとする課題は、電離電流を精度よく測定できる電離箱装置を提供することである。

本実施形態の電離箱装置は、電離ガスを封入した容器、容器内に配置された電極、電離電流出力用ケーブルおよび自己出力電流検出用ケーブルを備える。電離電流出力用ケーブルは、一端が容器側に配置されるとともに電極に接続され、他端が第１の電流検出手段に接続される。自己出力電流検出用ケーブルは、電離電流出力用ケーブルと同一構成とされ、一端が電離電流出力用ケーブルとともに容器側に配置され、他端が第２の電流検出手段に接続される。

一実施形態を示す電離箱装置の構成図である。

以下、一実施形態を、図１を参照して説明する。

電離箱装置10は、電離箱本体11、電源供給手段12および出力手段13を備えている。

そして、電離箱本体11は、容器16を備えている。容器16内には、電離ガス17が封入されているとともに、電極としての陽極18と陰極19とが互いに対向するように配置されている。容器16は、ガード電極としての役割を持たすために金属材料で形成されている。容器16には、絶縁物で構成された３つのフィードスルー20、21、22が取り付けられている。３つのうちの１つのフィードスルー20は電源供給手段12が接続される電源端子部23を構成し、電源端子部23は陰極19と電気的に接続されている。３つのうちの残り２つのフィードスルー21，22は出力手段13が接続される出力端子部24aおよび装着部24bを構成し、出力端子部24aは陽極18と電気的に接続され、装着部24bは陽極18には電気的に接続されていない。

また、電源供給手段12は、電源用ケーブル27を備えている。電源用ケーブル27は、例えば、無機物で構成されたＭＩケーブルが用いられている。電源用ケーブル27は、同軸ケーブル構造に形成されており、中心導体28、この中心導体28の周囲に配置される被覆導体29、およびこれら中心導体28および被覆導体29を絶縁する絶縁体30等を備えている。電源用ケーブル27の一端側は電源端子部23に接続され、中心導体28が陰極19に電気的に接続され、被覆導体29が容器16に電気的に接続されている。電源用ケーブル27の他端側は陽極18と陰極19との間に高電圧を印加する電源31に接続されており、中心導体28が電源31の負極側に接続され、被覆導体29が電源31の正極側に接続されている。

また、出力手段13は、同一構成（長さ、径、材質が全て同じ）の電離電流出力用ケーブル34aおよび自己出力電流検出用ケーブル34bを備えている。これらケーブル34a，34bは、例えば、無機物で構成されたＭＩケーブルが用いられている。これらケーブル34a，34bは、同軸ケーブル構造に形成されており、中心導体35a，35bこの中心導体35a，35bの周囲に配置される被覆導体36a，36b、およびこれら中心導体35a，35bおよび被覆導体36a，36bを絶縁する絶縁体37a，37b等を備えている。

電離電流出力用ケーブル34aの一端側は出力端子部24aに接続され、中心導体35aが陽極18に電気的に接続され、被覆導体36aが容器16に電気的に接続されている。電離電流出力用ケーブル34aの他端側は第１の電流検出手段としての第１の電流計38aに接続されている。

自己出力電流検出用ケーブル34bの一端側は装着部24bに装着されるが、中心導体35bは陽極18に電気的に接続されず、被覆導体36bについても容器16に電気的に接続されなくてもよい。自己出力電流検出用ケーブル34bの他端側は第２の電流検出手段としての第２の電流計38bに接続されている。

２本のケーブル34a，34bは、例えば一緒に束ねられており、常に同じ環境下に配置される。

そして、電離箱装置10の使用例としては、例えば、電離箱本体11が高線量、高温といった環境となる測定場所に設置され、電源31および電流計38a，38bが測定場所から離れた部屋等に設置され、電離箱本体11と電源31および電流計38a，38bとが各ケーブル27，34a，34bで接続される。

電源31からの高電圧を陽極18と陰極19との間に印加する。容器16内に放射線が入ることにより、電離ガス17が陽イオンと電子に電離され、陽イオンが陰極19に移動し、電子が陽極18に移動し、電離電流Iaが流れる。この電離電流Iaは電離電流出力用ケーブル34aを通じて第１の電流計38aに流れ、第１の電流計38aで測定される電離電流Iaの値から放射線の有無および強度を把握することができる。

また、容器16は、高電圧の印加により絶縁物に流れるリーク電流Ibが電離電流Iaに重畳しないようにするガード電極としての役割を果たしている。

また、電離箱本体11が高温の環境下に設置され、電流計38a，38bが室温の環境下に設置される場合、電離電流出力用ケーブル34aの一端側と他端側とで温度差が生じ、この温度差によって電離電流出力用ケーブル34aの両端に電位差が生じる。これに加え、高温の環境下では絶縁体37aの抵抗が低下する。そのため、電離電流出力用ケーブル34aの両端の温度差による熱起電力により、絶縁体37aを介して中心導体35aと被覆導体36aとの間で自己出力電流Icが流れる。この自己出力電流Icが電離電流出力用ケーブル34aを流れる電離電流Iaに重畳し、第１の電流計38aで測定する電離電流Iaの測定精度に影響が生じてしまう。

一方、自己出力電流検出用ケーブル34bには、電離電流Iaは流れないが、自己出力電流検出用ケーブル34bの両端の温度差による熱起電力と高温による絶縁体37bの抵抗の低下とにより、自己出力電流Icのみが流れる。自己出力電流検出用ケーブル34bに流れる自己出力電流Icは、第２の電流計38bで測定される。そして、自己出力電流検出用ケーブル34bに流れる自己出力電流Icは、同一構成および同一環境の電離電流出力用ケーブル34aと同じ値の自己出力電流Icとなる。

そのため、第１の電流計38aで測定される電流値と第２の電流計38bで測定される電流値との差を取れば、電離電流Iaのみを精度よく測定できる。

したがって、電離電流Iaの測定精度を向上できる電離箱装置を提供することができる。

なお、ケーブル34a，34bに流れる電流を第１および第２の電流検出手段で検出し、これら検出された電流値を比較して、電離電流Iaのみを出力または表示する回路構成を用いてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 電離箱装置
16 容器
17 電離ガス
18 電極としての陽極
34a 電離電流出力用ケーブル
34b 自己出力電流検出用ケーブル
38a 第１の電流検出手段としての第１の電流計
38b 第２の電流検出手段としての第２の電流計

Claims

電離ガスを封入した容器と、
前記容器内に配置された電極と、
一端が前記容器側に配置されるとともに前記電極に接続され、他端が第１の電流検出手段に接続される電離電流出力用ケーブルと、
前記電離電流出力用ケーブルと同一構成とされ、一端が前記電離電流出力用ケーブルとともに前記容器側に配置され、他端が第２の電流検出手段に接続される自己出力電流検出用ケーブルと
を具備することを特徴とする電離箱装置。