JP3542936B2

JP3542936B2 - 放射線測定装置

Info

Publication number: JP3542936B2
Application number: JP30009499A
Authority: JP
Inventors: 賢一矢野; 昌平松原
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: JP2001116844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気の放射能汚染を測定するための放射線測定装置に関し、特に空気を電離箱内に取り込んで測定を行うガスモニタなどの放射線測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＩ（ラジオアイソトープ）施設などでは、作業者の内部被爆防止のために、室内の空気の放射能汚染を監視する必要がある。この目的のために用いられる装置にガスモニタがある。
【０００３】
ガスモニタの中には^３Ｈ（トリチウム）や^１４Ｃなどのβ（γ）線核種による汚染をモニタするβ（γ）線ガスモニタがある（β線を発する核種は一般に同時にγ線も発し、電離箱はこれらを共に検出し両者を区別することはできないので、β（γ）と書いた。以下では簡単のため単にβ線核種、β線ガスモニタと書く）。
【０００４】
β線ガスモニタは、通気型の電離箱を用い、ポンプで電離箱内に外気を連続的に流して測定を行う。周知のように、この種の電離箱では、内部のガス（この場合は空気）に含まれる放射性核種から放出される放射線によりそのガスが電離する。その電離により生じたイオンを高電圧印加により集電極に集め、電離電流として取り出す。この電離電流は、放射線が電離箱内で失ったエネルギーに比例しており、これから各種の測定値を求めることが可能である。ただし、電離電流は極めて微弱なので、電位計（エレクトロメータ）を用いて電圧信号に変換して処理することが一般的である。この電圧信号のレベルから、空気中の放射能濃度を測定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
空気中には、周知のように、天然の放射性元素であるラドン（及びトロン）が含まれている。したがって、空気を電離箱に取り込んで測定した場合、測定したいトリチウム等からのβ線だけでなく、空気中に含まれるラドン・トロンが放出するα線も検出してしまう。
【０００６】
α線は、β線よりも空気を電離させる力がはるかに強い。また、ラドン・トロンの空気中の濃度は、よく知られているように、季節や天候により大きく変動し、場合によっては時間単位で大幅に変化することもある。このようなことから、ガスモニタの測定信号はラドン・トロンの濃度変動に伴って大きく変動し、本当に測定したいβ線核種の濃度変動を表す信号が、ラドン・トロンによる信号成分に埋もれてしまう。このことがβ線の精密な測定を困難にしていた。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、電離箱に外気を取り込んで測定を行うガスモニタ等の放射線測定装置において、環境中のラドン・トロンの影響を除去して測定精度を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る放射線測定装置は、外気を電離箱内に取り込み、電離箱の出力信号から放射線測定値を求める放射線測定装置であって、前記電離箱の出力信号を分析してα線の検出回数を計数するα線計数手段と、前記電離箱の出力信号から放射線測定値を求める測定値算出手段と、前記α線計数手段と計数結果と前記測定値算出手段の測定値との間の換算関係を示す換算情報を記憶する手段と、前記α線計数手段の計数結果を前記換算情報により換算し、この換算の結果に基づき前記測定値算出手段の測定値を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成では、電離箱内に取り込んだ空気に含まれるラドン・トロン等の天然α線核種の崩壊による放射線をα線計数手段で計数する。測定値に対するα線核種崩壊の影響は、α線の計数結果と一定の関係を持っているので、電離箱の出力信号から求めた測定結果をα線計数手段の計数結果で補正することにより、天然α線核種の影響を除去又は低減した測定結果を得ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る放射線測定装置は、電離箱の出力信号を微分する微分回路と、前記微分回路の出力のうち、α線検出のために定められた所定波高以上のパルスを計数する計数回路と、前記電離箱の出力信号を所定の積分時定数で積分する積分回路と、前記計数回路の計数値と前記積分回路の積分値との間の換算関係を示す換算情報を記憶する手段と、前記計数回路による計数結果を前記換算情報により換算し、この換算の結果に基づき前記積分回路の出力を補正し、この補正の結果に基づき放射線測定値を求める測定値算出ユニットとを有する。

【００１１】
この構成でも、上記構成と同様に、測定値からα線の影響を除去することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る放射線測定装置の実施形態の構成を概略的に示す図である。この装置は、トリチウム等の空気中のβ線核種を測定するための装置であり、検出器として電離箱１０を用いている。この電離箱１０は通気型であり、ポンプ１３により一定の流量で吸気口１１から外気が電離箱１０に取り込まれ、排気口１４から排出される。電離箱１０内の空気中に含まれる放射性核種が放射線を放出すると、この放射線が空気を電離させてイオンを発生させる。このイオンが電離箱１０に印加されている高電圧ＨＶによって集電極１７に集められ、微弱な電離電流として出力される。電離電流は電位計２０により電圧信号に変換される。この電圧信号は、電離電流に比例した信号である。ここまでの構成は従来の装置と同様のものである。
【００１４】
図２及び図３は電位計２０の出力の一例を示すものであり、図２はラドン・トロンの濃度が非常に低い状態での出力を示し、図３はラドン・トロンの濃度の高い状態での出力を示す。両者とも、β核種の濃度が変化していない状況での出力である。両者の対比から分かるように、ラドン・トロンの濃度が高い場合の電位計出力には、ラドン・トロンからのα線による大きなピークが間欠的に各所に現れており、これが全体の信号レベルの支配的な成分となっている。以下、検出信号に含まれるα線核種の影響による成分を除去するための回路構成を説明する。
【００１５】
電位計２０から出力された電圧信号は、２つに分岐する。一方の経路Ａでは、電圧信号は微分回路３０で微分される。これにより、電圧信号の立ち上がりの部分が取り出され、変化の急激なα線による立ち上がり部分は大きなパルスとなる。微分回路３０の出力は波高弁別器３２に入力される。波高弁別器３２は、微分回路３０の出力信号から所定の波高閾値以上のパルスを取り出す。波高閾値は、α線によるパルス成分のみを取り出す（β線によるパルス成分は除去する）ように予め求められた値に設定されている。したがって、波高弁別器３２からは、α線に対応するパルスのみが出力される。計数回路３４は、このα線パルスを計数し、所定の時間間隔（例えば１分や１０分など）でのその計数結果、すなわち計数率を順次出力する。計数回路３４で求められる計数率は、演算部５０に順次入力される。
【００１６】
もう一方の経路Ｂでは、電位計２０の出力電圧は、積分回路４０にて所定の積分時定数で積分される。積分時定数は例えば６０秒である。この結果、積分回路４０からは、電位計２０の出力信号を平均化した信号が出力される。この平均化により信号は滑らかなものとなり、電圧計４２でそのレベルを測定することが可能となる。電位計２０の出力電圧は電離電流に対応しているので、その平均化結果である積分回路４０の出力電圧（すなわち電圧計４２の測定結果）は、電離電流の平均に対応した信号となる。電圧計４２の測定結果は、Ａ／Ｄ変換器４４でディジタル値に変換され、演算部５０に入力される。
【００１７】
演算部５０では、経路Ｂで求められた平均電圧と経路Ａで求められたα線計数率とに基づき、β線核種の濃度（単位Ｂｑ／ｍ^３）を算出する。この演算では、α線計数率を平均電圧の値に換算し、この換算結果を経路Ｂで求められた電離箱１０の出力の平均電圧から減算する。これにより、測定結果からラドン・トロンが放出するα線による上昇分が取り除かれる。
【００１８】
α線計数率の平均電圧への換算は、記憶部５２に保存されている換算関数情報に基づき行う。発明者は、β線核種を含まないという条件の下、ラドン・トロンの濃度を様々に変えたガスを用いて実験を行い、α線計数率と電位計２０の出力の平均値（平均電圧）との間にほぼ直線的な関係があることを確認した。平均電圧は、α線計数率の変化に対して図４に示すように変化する。ラドン・トロンから放出されたα線が電離箱内で失うエネルギー（検出パルスの波高に対応）は、一般に各α線ごとに異なるが、ある程度長いスパンで見ればα線のエネルギーは平均的な値になる。したがって、α線の単位時間当たりの検出回数を表す計数率と、α線群が電離箱内で失ったエネルギーに起因する電離電流に対応する平均電圧とは、直線的な関係になるものと考えられる。図４のグラフで、定数部分Ｃはラドン・トロン等のα線核種がなくても生じるバックグラウンドによる電圧である。この定数部分Ｃを減算した比例部分が、α線核種による平均電圧の上昇分を示す。記憶部５２には、例えばこの比例部分の比例定数を換算関数情報として保存しておく。演算部５０は、計数回路３４から入力されたα線計数率に対応する平均電圧をこの情報から計算し、これを電圧計４２で求められた平均電圧から減算する。これにより、検出結果の平均電圧から、ラドン・トロンからのα線による電圧上昇分が取り除かれる。
【００１９】
α線計数率の平均電圧への換算は、各α線計数率に対応する平均電圧値を記憶したテーブルを用いて行ってもよい。
【００２０】
このようにしてラドン・トロンの影響を取り除く補正を施された平均電圧値は、監視対象であるβ線による電離箱１０の電離電流に対応した値となる。演算部５０はこの補正後の平均電圧値を、予め設定されている所定の換算関係を用いて放射能濃度値に換算し、表示したり記録したりする。この換算関係は、監視対象のβ線核種の各種特性や、電離箱１０の容積や構造、電位計２０や積分回路４０などの回路特性などによって決まってくる関係であり、試験等で予め定められ、本装置内に記憶されている。
【００２１】
本実施形態では、このような処理により、ラドン・トロン等による影響を除去した精度のよいβ線核種に関する放射能濃度を求めることができる。また、本実施形態では、電離箱１０内でのラドン・トロン等の崩壊をα線計数率として動的に求め、これにより時々刻々の電位計２０の平均電圧を動的に補正する構成をとっているので、ラドン・トロンの濃度が変化しても、これに追従して精度のよい補正を行うことができる。したがって、測定した放射線濃度に応じてアラームを発するようなシステムを構築した場合でも、アラーム要否の判定基準となる放射線濃度の閾値を固定的なものとすることができ、従来のように操作者が季節や天候等の条件を考慮して設定するなどの必要がなくなる。なお、ラドン・トロンの影響を除去するよう補正された平均電圧からは、放射能濃度以外にも有用な放射線に関する測定値を求めることができる。
【００２２】
以上の例では、電位計２０の出力の平均電圧を、α線計数率の平均電圧換算値の減算により補正したのち、この補正結果を放射能濃度等の所望の放射線測定値に換算したが、この補正と換算の順序は逆にしても当然よい。すなわち、α線計数率を所望の放射線測定値での値に直接換算し、この換算結果により電位計２０の出力の平均を補正することも可能である。
【００２３】
また、ラドンとトロンでは放出するα線のエネルギー等が若干異なるので、ラドンとトロンの成分比率が変わると同じ数のα線が放出されてもそのエネルギーの総和が多少変わってくる。したがって、ラドンとトロンの成分比率に応じて、α線計数率を平均電圧（又は所望の放射線測定値）等に換算するための換算関係を設定変更すると、より精度が向上する。ラドンとトロンの比率は、地域・場所によって異なる可能性があるので、当該設置場所で本装置を校正し、そのとき求めた値で記憶部５２内の換算関係の情報を更新できるような構成にすることも好適である。
【００２４】
以上、外界の空気を電離箱内に連続的に流す通気型のβ線ガスモニタを例にとって説明したが、本実施形態におけるα線計数率による補正手法は、通気型のβ線ガスモニタに限らず、外界の空気を電離箱内に取り込んで測定するタイプの放射線測定装置ならば基本的にどのようなものについても適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電離箱の出力信号から、試料気体中に含まれるラドン・トロン等の崩壊による放射線に関する成分を大幅に低減することができるので、監視したい核種についての測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】ラドン濃度が非常に低い場合の電位計の出力パターンの例を示す図である。
【図３】ラドン濃度が高い場合の電位計の出力パターンの例を示す図である。
【図４】計数回路３４で求められるα線計数率と、積分回路４０の出力である平均電圧（電位計２０の出力の平均）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０電離箱、１１吸気口、１３ポンプ、１５排気口、１７集電極、２０電位計、３０微分回路、３２波高弁別器、３４計数回路、４０積分回路、４２電圧計、４４Ａ／Ｄ変換器、５０演算部、５２記憶部。

Claims

外気を電離箱内に取り込み、電離箱の出力信号から放射線測定値を求める放射線測定装置であって、
前記電離箱の出力信号を分析してα線の検出回数を計数するα線計数手段と、
前記電離箱の出力信号から放射線測定値を求める測定値算出手段と、
前記α線計数手段の計数結果と前記測定値算出手段の測定値との間の換算関係を示す換算情報を記憶する手段と、
前記α線計数手段の計数結果を前記換算情報により換算し、この換算の結果に基づき前記測定値算出手段の測定値を補正する補正手段と、
を有する放射線測定装置。
外気を電離箱内に取り込み、電離箱の出力信号から放射線測定値を求める放射線測定装置であって、
電離箱の出力信号を微分する微分回路と、
前記微分回路の出力のうち、α線検出のために定められた所定波高以上のパルスを計数する計数回路と、
前記電離箱の出力信号を所定の積分時定数で積分する積分回路と、
前記計数回路の計数値と前記積分回路の積分値との間の換算関係を示す換算情報を記憶する手段と、
前記計数回路による計数結果を前記換算情報により換算し、この換算の結果に基づき前記積分回路の出力を補正し、この補正の結果に基づき放射線測定値を求める測定値算出ユニットと、
を有する放射線測定装置。