JP2742214B2 - 中性子測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中性子測定装置、特に
エネルギー感度特性の補正に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所や加速器施設等の放射線取
扱施設においては、例えば１０^-8〜１００ＭｅＶの広い
エネルギー範囲にわたって中性子を測定する必要があ
る。

【０００３】中性子は、電荷を有していないため一般に
他の物質との核反応を利用して検出される。すなわち、
核反応により生じた荷電粒子を半導体検出器等の放射線
検出で検出することにより、間接的に中性子が検出され
る。

【０００４】中性子検出器は、エネルギー感度特性すな
わち各中性子エネルギー毎の感度が大きく異なる。図４
には、一般的な中性子用半導体検出器のエネルギー感度
特性が実線１００で示されている。図示されるように、
１０^-2ＭｅＶ付近まではほぼフラットな特性であるが、
そこから２ＭｅＶまで感度は減少し、それ以上ではほぼ
フラットな特性が得られている。

【０００５】このようなエネルギー感度の不均一性を解
消するため、従来においては、中性子検出器に減速材や
熱中性子遮蔽材を設け、それら面積や厚さを適宜調整し
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の検
出器では、装置が大型になり、また構造が複雑になると
いう問題があった。特に、小型の個人線量計を実現する
ことが困難であった。

【０００７】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、小型かつ軽量でエネルギー感度
特性が良好な中性子測定装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、中性子を検出し、中性子エ
ネルギーに応じた波高値を有する検出パルスを出力する
中性子検出回路と、前記中性子検出回路からの検出パル
スを入力し、ノイズ除去のために固定設定された第１弁
別レベル以上の検出パルスを通過させる第１弁別回路
と、前記中性子検出器からの検出パルスを入力し、前記
中性子検出回路のエネルギー感度特性を補正するために
可変設定される第２弁別レベル以上の検出パルスを通過
させる第２弁別回路と、前記エネルギー感度特性に応じ
て前記第２弁別レベルをスライドさせる弁別レベル可変
回路と、前記第１弁別回路から出力された検出パルスと
前記第２弁別回路から出力された検出パルスとを合せて
計数する計数回路と、を含み、測定時間の重み付けを与
えることによりエネルギー感度特性を補正することを特
徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記中性子検出回
路は、中性子と核反応して２次放射線を放出する中性子
反応物質と、前記中性子反応物質を挟んで対向配置さ
れ、前記２次放射線を検出する一対の放射線検出器と、
を含み、前記一対の放射線検出器の出力を合成した信号
が各弁別回路に入力されることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記請求項１記載の構成によれば、中性子検出
回路から出力される検出パルスが第１弁別回路及び第２
弁別回路に入力される。第１弁別回路は、従来同様にノ
イズ除去のために第１弁別レベル以上の検出パルスを通
過させる。一方、第２弁別回路は、弁別レベル可変回路
によって設定される第２弁別レベル以上の検出パルスを
通過させる。ここで、第２弁別レベルは、エネルギー感
度特性に応じた速度でスライドされるものであり、感度
が低いエネルギー領域において測定時間を長くすること
によりエネルギー感度の補正を行うことが可能となる。
よって、計数回路において各弁別回路から出力された検
出パルスを合せて計数することにより、エネルギー感度
が補正された状態で計数を行うことが可能となる。

【００１１】すなわち、本発明は、感度の不足分を測定
時間を長くすることにより補うものである。よって、特
別な減速材や遮蔽材などを設ける必要がないので、装置
を小型かつ軽量に構成できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１３】図１には、本発明に係る中性子測定装置の
好適な実施例が示されており、この図１に示される中性
子測定装置は個人線量計である。

【００１４】中性子検出回路１０は、中性子を検出して
その中性子エネルギーに応じた波高値を有する検出パル
スを出力する回路であり、中性子と核反応を生じる物質
としてのＬｉフォイル１２と、そのＬｉフォイル１２を
挟んで対向配置された一対の半導体センサ１４，１６
と、で構成される。

【００１５】中性子がＬｉフォイル１２に吸収される
と、次の核反応が生じる。

【００１６】

【数１】 ただし、Ｅｎは、入射した中性子のエネルギーであり、
４．７８ＭｅＶは生じた荷電粒子の運動エネルギーの総
和である。すなわち、中性子がリチウムに吸収される
と、α線とトリチウムが放出される。そして、それらの
荷電粒子が対向配置された半導体センサ１４，１６にて
検出されることになる。

【００１７】本実施例においては、中性子検出回路１０
がＬｉフォイル１２を一対の半導体センサ１４，１６で
挟んだ構造を有するため、発生した荷電粒子はほぼもれ
なくいずれかの半導体センサで検出されることになる。
各半導体センサ１４，１６の出力はワイヤ接続によって
合成され、増幅器２０に出力される。

【００１８】図２（Ａ）には、中性子検出回路１０から
出力されたパルス１１０のスペクトルが示されている。
すなわち、横軸はトリチウムとα線の運動エネルギーを
示す検出エネルギーＥｄであり、縦軸は各エネルギーに
おけるカウント値である。（Ａ）に示す１０３は、熱中
性子の検出ピークを示している。周知のように、熱中性
子のエネルギーは極めて小さいため、その検出ピーク１
０３はトリチウムとα線の運動エネルギーの総和である
４．７８Ｍｅｖに一致している。なお、この検出ピーク
１０３の波形がなまっているのはＬｉフォイル１２内で
荷電粒子の運動エネルギーが若干失われるためである。

【００１９】なお、中性子検出回路１０において、いず
れの半導体センサ１４，１６でも検出されない漏洩荷電
粒子が生じると、（Ａ）に示すα線のピーク１０１やト
リチウムのピーク１０２が生じる。つまり、一対の半導
体センサ１４，１６の出力が合成されない分だけ、低い
エネルギーのところにピークが生じている。

【００２０】（Ａ）に示す１０４は１Ｍｅｖの運動エネ
ルギーをもった速中性子の検出ピークであり、その最大
値は上述した４．７８Ｍｅｖに速中性子の運動エネルギ
ーである１Ｍｅｖを加えた５．７８Ｍｅｖである。

【００２１】すなわち、中性子検出回路１０は、上述し
たように、荷電粒子の運動エネルギーの総和という形式
で入射された中性子のエネルギーに応じた検出パルスを
出力している。

【００２２】図１に戻って、増幅器２０において、中性
子検出回路１０から出力された検出パルスが増幅され、
その検出パルスが第１弁別回路２２及び第２弁別回路２
４に入力される。第１弁別回路２２は、図２（Ａ）に示
すように、第１弁別レベルＡを有しており、その第１弁
別レベルＡ以上の検出パルスのみを通過させる。すなわ
ち、この第１弁別回路２２は、従来同様にノイズを除去
するために機能する。

【００２３】一方、第２弁別回路２４は、弁別レベル可
変回路２６によって可変設定される第２弁別レベルＢ以
上の検出パルスを通過させるものである。

【００２４】すなわち、本実施例においては、エネルギ
ー感度特性に応じて第２弁別レベルに応じた速度で第２
弁別レベルをスライド移動させ、これによって測定時間
の重み付けを与えることによりエネルギー感度を補正す
るものである。これについて具体的に説明する。

【００２５】図２（Ａ）に示す１０６は第２弁別レベル
Ｂをスライドさせる範囲を示している。すなわち、本実
施例においては、熱中性子ピーク１０３を越える４．７
９Ｍｅｖから６．７８Ｍｅｖの間で第２弁別レベルＢが
スライドされており、その速度変化が図２の（Ｂ）に示
されている。

【００２６】すなわち、この速度変化は、図４に示した
期間１０４における感度の落込みに対応するものであ
る。

【００２７】図３には、弁別レベル可変回路２６によっ
て設定される第２弁別レベルＢの時間変化が示されてい
る。図３の２００が１周期であり、この期間内で後述す
るように計数が行われる。第２弁別レベルＢを変動させ
る期間とそのレベルを６．７８Ｍｅｖに維持する期間と
が１対９９であるのは、図４に示す区間１０４の両側の
感度差がおよそ１／１００であるためである。

【００２８】従って、弁別レベル可変回路２６によって
図３に示したように第２弁別レベルＢが可変設定される
と、第２弁別回路２４はその第２弁別レベルＢ以上の検
出パルスのみを通過させ、それが加算器３０に送られ
る。

【００２９】一方、第１弁別回路２２から出力された検
出パルスは、乗算器２８において１／１００倍される。
これは上述したように、図４に示した区間１０４の両側
で感度差が１対１００であることに基づく。そしてこの
ような計数が乗算された検出パルスが加算器３０に送ら
れ、上述した第２弁別回路２４から出力された検出パル
スと加算され、それが計数回路３２に送られる。

【００３０】従って、計数回路３２においては、第１弁
別回路２２から乗算器２８を介して送られた検出パルス
と第２弁別回路２４から検出された検出パルスとを合せ
て計数することになる。すなわち、感度補正が行われた
状態で計数が実現される。

【００３１】そして、演算回路３４は、計数結果に基づ
き中性子線量などを演算し、表示回路３６でその演算結
果が表示される。

【００３２】図４には、補正を行った後の感度特性１０
２が破線で示されている。図示されるように、感度の落
込みが補われて、ほぼ均一な感度特性が得られている。

【００３３】以上のように、およそ０．１〜２Ｍｅｖの
間における感度の落込みに対し、第２弁別レベルを感度
特性に応じた速度変化をもたせつつスライドさせること
によって結果として各エネルギーに測定時間の重み付け
を与えて感度補正を行っているので、特別な遮蔽材や減
速材などを用いずに広エネルギー中性子測定装置を構成
でき、例えば小型かつ軽量の個人線量計を構成できると
いう利点がある。なお、図３などに示した弁別レベルの
可変特性は一例であり、中性子検出回路１０の感度特性
に応じて弁別レベルのスライドを行わせる必要がある。

【００３４】なお、中性子反応物質としては、上述した
リチウムのほかに、他の物質を用いることも可能であ
る。いずれにおいても、本実施例では、一対の半導体セ
ンサ１４，１６によりほぼもれなく発生された荷電粒子
を検出できるので、中性子のエネルギーを精度良く測定
でき、さらにそのエネルギーに応じた感度補正を行うこ
とができる。

【００３５】従来においては、熱中性子の感度が高いた
めに例えば熱中性子遮蔽材などを用いて感度調整を行っ
ていたが、本実施例によればそのような感度損失を生じ
させることなく能率的に感度の補正を実現できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第２弁別レベルをスライドさせることにより測定時間の
重み付けを与えてエネルギー感度を補正できるので、特
別な減速材や遮蔽材などを用いずにエネルギー感度の補
正を行えるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中性子検出装置の全体構成を示す
ブロック図である。

【図２】検出スペクトルと第２弁別レベルのスライド速
度とを示す図である。

【図３】第２弁別レベルの時間変化を示す図である。

【図４】補正前のエネルギー感度特性と補正後のエネル
ギー感度特性とを示す図である。

【符号の説明】

１０ 中性子検出回路 １２ Ｌｉフォイル １４，１６ 半導体センサ ２２ 第１弁別回路 ２４ 第２弁別回路 ２６ 弁別レベル可変回路 ３０ 加算器 ３２ 計数回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中性子を検出し、中性子エネルギーに応
   じた波高値を有する検出パルスを出力する中性子検出回
   路と、 前記中性子検出回路からの検出パルスを入力し、ノイズ
   除去のために固定設定された第１弁別レベル以上の検出
   パルスを通過させる第１弁別回路と、 前記中性子検出器からの検出パルスを入力し、前記中性
   子検出回路のエネルギー感度特性を補正するために可変
   設定される第２弁別レベル以上の検出パルスを通過させ
   る第２弁別回路と、 前記エネルギー感度特性に応じて前記第２弁別レベルを
   スライドさせる弁別レベル可変回路と、 前記第１弁別回路から出力された検出パルスと前記第２
   弁別回路から出力された検出パルスとを合せて計数する
   計数回路と、 を含み、 測定時間の重み付けを与えることによりエネルギー感度
   特性を補正することを特徴とする中性子測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記中性子検出回路は、 中性子と核反応して２次放射線を放出する中性子反応物
   質と、 前記中性子反応物質を挟んで対向配置され、前記２次放
   射線を検出する一対の放射線検出器と、 を含み、 前記一対の放射線検出器の出力を合成した信号が各弁別
   回路に入力されることを特徴とする中性子測定装置。