JP3549931B2

JP3549931B2 - Radiation measurement device

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Publication number: JP3549931B2
Application number: JP1597795A
Authority: JP
Inventors: 栄一田中; 清司小池; 祐二森; 文彦下村
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JPH08211157A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放射線測定用の電離箱に係り、特に、微弱な放射線を検出する放射線測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電離箱は、放射線の気体に対する電離作用を利用した放射線測定器である。放射線には、β線，α線，陽子線などの直接電離性放射線と、Ｘ線，γ線，中性子線などの間接電離性放射線がある。直接電離性放射線が電離箱内に入射すると、その経路に沿って電離箱内の気体を電離する。一方、間接電離性放射線が電離箱に照射されると、電離箱の壁材や電離箱内の気体と相互作用することによって二次荷電粒子（Ｘ，γ線の場合には電子、中性子の場合には相互作用の種類により陽子線、α線等）を発生し、この二次荷電粒子が電離箱内の気体中を通過するとその気体を電離する。
【０００３】
この性質を利用して、放射線による電離の結果生じる電子あるいはイオンをイオン収集電極に収集する電離箱を使用し、所定の時間内に収集される電荷量から放射線の線量を測定する放射線測定装置が多用されている。こうした電離箱として、微小放射線の測定に適した磁気浮上電離箱が提案されている（特開平２−２９１６５９）。
【０００４】
こうした電離箱を使用した放射線計測器として、電離箱を１つ使用する装置が従来から一般的であり、電離箱に蓄積された電荷量を検出することにより、放射線の線量の測定する。そして、特定の放射線のみの測定を行うために、電離箱の外壁の材料を選択して、測定したい放射線以外を効率的に遮断したり、外部からの放射線全てを効率的に遮断するとともに電離箱内部に放射線源を導入したりして、測定したい放射線の線量を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線測定装置は上記のように構成されるので、例えば、測定したい放射線が微弱であり、かつ、この放射線の検出にあたっては背景ノイズを避けることができないような場合には、背景ノイズの放射線のみを検出する電離箱と、背景ノイズの放射線に測定したい放射線を加えたものを検出する電離箱とを夫々用意し、夫々の電離箱に蓄積された電荷量の差を演算して、測定したい放射線の線量を求めることが考えられる。しかし、こうした場合には、電離箱ごとに電荷検出部を設けるともに、各電荷検出部ごとの特性を略一致させる必要があり、装置全体として複雑であり、かつ微調整が必要なものとなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で精度良く放射線の線量を測定する放射線測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の放射線測定装置は、（ａ）導電性の壁電極を有する電離箱容器と、電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極と、電離箱容器の一部に設けられた測定用接点とから構成される密封型の第１の磁気浮上電離箱及び通気型の第２の磁気浮上電離箱を備え、夫々の測定用接点が互いに電気的に接続された差動電離箱と、（ｂ）壁電極にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源と、（ｃ）所定の時間ごとに所定の順序で異なった時刻に夫々の磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた夫々の磁気浮上電離箱の前記電荷収集電極を異なった時刻に測定用接点に接触させ、電荷収集電極の電位をリセットするリセット手段と、（ｄ）電荷収集電極の電位のリセットの際に、夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷の量を検出する電荷検出手段と、（ｅ）夫々の磁気浮上電離箱について電荷検出手段で検出された電荷量に基づいて所定の放射線の線量を求める処理部とを備え、処理部は、引用文献第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値に基づいて背景γ線量を、引用文献第２の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値と引用文献第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値との差に基づいて大気中の放射能濃度を測定する、ことを特徴とする。或いは、本発明の放射線測定装置は、（ａ）導電性の壁電極を有する電離箱容器と、電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極と、電離箱容器の一部に設けられた測定用接点とから構成される通気型の磁気浮上電離箱を２つ備え、夫々の測定用接点が互いに電気的に接続された差動電離箱と、（ｂ）壁電極にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源と、（ｃ）所定の時間ごとに所定の順序で異なった時刻に夫々の磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた夫々の磁気浮上電離箱の前記電荷収集電極を異なった時刻に測定用接点に接触させ、電荷収集電極の電位をリセットするリセット手段と、（ｄ）電荷収集電極の電位のリセットの際に、夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷の量を検出する電荷検出手段と、（ｅ）夫々の磁気浮上電離箱について電荷検出手段で検出された電荷量に基づいて所定の放射線の線量を求める処理部と、（ｆ）第１の磁気浮上電離箱の内部の気体と外部大気との換気を第１の換気速度で行う第１の換気器と、（ｇ）第２の磁気浮上電離箱の内部の気体と外部大気との換気を第１の換気速度とは異なる第２の換気速度で行う第２の換気器とを備え、処理部は、第２の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値、第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値、および第１の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値と第２の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値との差に基づいて、第１の換気速度、第２の換気速度、および第１の換気速度と第２の換気速度との差に応じて決定される寿命範囲内の寿命を有する大気中の放射性核種の放射能濃度を求める、ことを特徴とする。
【０００８】
ここで、▲１▼処理部は、電荷検出手段が検出した電荷量について、夫々の検出電荷量の絶対値間の差および比のいずれか一方を演算し、電荷検出手段の検出結果および演算手段の演算結果の少なくともいずれか１つに基づいて、所定の放射線の線量を求めることとしてもよいし、▲２▼処理部は、電荷検出手段が検出した電荷量の補正を行った後、夫々の補正電荷量の絶対値間の差および比のいずれか一方を演算し、電荷検出手段の検出結果および演算手段の演算結果の少なくともいずれか１つに基づいて、所定の放射線の線量を求めることとしてもよい。ここで、処理部は、電荷検出手段で検出された夫々の前記磁気浮上電離箱に関する電荷量および差または比の演算結果の少なくともいずれか一方を記録し表示する記録表示装置とを更に備える、ことが好適である。
【０００９】
また、電荷検出手段は、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号に従って時間積分して電圧信号を出力する積分器と、▲３▼積分器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期して積分動作指示信号およびサンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えることを特徴としてもよいし、また、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の前記測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、ピーク保持動作指示信号に従って動作時間内での入力信号の最大値に応じた値の電圧信号を出力するピーク保持器と、▲３▼ピーク保持器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期して前記ピーク保持動作指示信号および前記サンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えることを特徴としてもよい。
【００１０】
また、２つ以上の磁気浮上電離箱は一体化されて差動電離箱を構成することを特徴としてもよい。
【００１１】
また、▲１▼磁気浮上電離箱を２つ備えるとともに、▲２▼第１の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性と第２の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性とを互いに逆極性とし、▲３▼電荷検出手段では、第１の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量と第２の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量との和を演算することにより、夫々の電荷量の絶対値間の差を演算することを特徴としてもよい。
【００１２】
【作用】
本発明の放射線測定装置では、２つ以上の磁気浮上電離箱で、互いに関連はあるが測定対象が異なるか、または、同一の測定対象であっても互いに測定特性が異なるものを組合わせ、各磁気浮上電離箱の測定用端子を互いに接続して差動電離箱を構成している。そして、本発明の放射線測定装置は、以下のようにして所定の放射線の線量を測定する。
【００１３】
まず、全ての磁気浮上電離箱内の電荷収集電極を夫々の磁気浮上電離箱の磁気浮上手段により浮上させる。引き続き、電荷収集に必要な時間だけ放置する。
【００１４】
次に、リセット手段が第１の磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた第１の磁気浮上電離箱の電荷収集電極を測定用端子に接触させる。この接触がおこると、電荷収集電極に蓄積された電荷は、電荷収集電極から測定用端子を介して、電荷検出手段に流入する。電荷検出手段は、入力した電荷信号を処理して流入電荷量に応じた値の信号を出力する。
【００１５】
ここで、電荷検出手段を、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号に従って時間積分して電圧信号を出力する積分器と、▲３▼積分器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期して積分動作指示信号およびサンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えて構成することが可能である。この場合には、電荷収集電極に蓄積された電荷量の総和に応じた電圧値が積分器から出力され、アナログデジタル変換器からは積分器の出力電圧値がデジタル形式の信号として出力される。
【００１６】
また、電荷検出手段を、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の前記測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、ピーク保持動作指示信号に従って動作時間内での入力信号の最大値に応じた値の電圧信号を出力するピーク保持器と、▲３▼ピーク保持器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期してピーク保持動作指示信号およびサンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えて構成することも可能である。この場合には、電荷収集電極に蓄積された電荷量の総和に応じた電圧値がピーク保持器から出力され、アナログデジタル変換器からはピーク保持器の出力電圧値がデジタル形式の信号として出力される。なお、電荷検出手段に流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係にあるとき以外は、ピーク保持器の採用はできない。
【００１７】
電荷検出手段から出力された信号は処理部に通知され、処理部は通知された電荷量を格納する。
【００１８】
引き続き、リセット手段は第２以降の磁気浮上電離箱を順次リセットし、夫々の磁気浮上電離箱ごとに、上記と同様にして夫々の磁気浮上電離箱に蓄積された電荷量を検出し格納する。一連のリセット−電荷検出−格納動作が終了すると、処理部は各磁気浮上電離箱での測定電荷量の絶対値の差または比を求めることにより、所定の放射線の線量を測定する。
【００１９】
なお、２つ以上の磁気浮上電離箱を一体化すれば、磁気浮上電離箱相互間の距離が短くできるので、互いの測定値の関連性を確保することができる。
【００２０】
また、▲１▼磁気浮上電離箱を２つ備えるとともに、▲２▼第１の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性と第２の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性とを互いに逆極性とし、▲３▼電荷検出手段では、第１の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量と第２の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量との和を演算する（例えば、第１の磁気浮上電離箱に蓄積された電荷と第２の磁気浮上電離箱に蓄積された電荷とを積分器で積分する）ことにより、処理部での夫々の電荷量の絶対値間の差を演算の演算を省略可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の放射線測定装置の実施例を説明する。なお、図面の説明にあたって同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第１実施例）
図１は、本発明の放射線測定器の第１実施例の構成図である。本実施例の装置は、背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する放射線測定装置である。図１に示すように、本実施例の装置は、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１１９を有する電離箱容器１１１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１１２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１１３とから構成される密封型の磁気浮上電離箱１１０と、（ｂ）磁気浮上電離箱１１０に隣接して配置された、▲１▼導電性１２９の壁電極を有し、電離箱容器１１１と同一の容積の電離箱容器１２１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１２２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１１３と電気的に接続された測定用接点１２３と、▲４▼電離箱容器１２１内の雰囲気を大気と換気する換気器１２４とから構成される通気型の磁気浮上電離箱１２０と、（ｃ）壁電極１１９および壁電極１２９にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源２１０と、（ｄ）時間Ｔごとに磁気浮上電離箱１１０、磁気浮上電離箱１２０の順にリセットし、電荷収集電極１１２を測定用接点１１３に接触させて電荷収集電極１１２の電位をリセットするとともに、電荷収集電極１２２を測定用接点１２３に接触させて電荷収集電極１２２の電位をリセットするリセット部３００と、（ｅ）電荷収集電極１１２または電荷収集電極１２２の電位のリセットの際に、電荷収集電極１１２から測定用接点１１３に流入した電荷の量および電荷収集電極１２２から測定用接点１２３に流入した電荷の量を検出する電荷検出部４１０と、（ｆ）電荷検出部４００で検出された、磁気浮上電離箱１１０および磁気浮上電離箱１２０についての電荷量に基づいて大気中の短寿命の放射線源から放出された放射線の線量を求める処理部５１０とを備える。なお、磁気浮上電離箱１１０の内部には大気と略同一の雰囲気に設定されるとともに、磁気浮上電離箱１１０と磁気浮上電離箱１２０とは一体化されて構成され、差動電離箱を構成する。
【００２３】
ここで、イオン収集電源２１０は高電圧直流電源であり、イオン収集電源２１０から壁電極１１９と壁電極１２９とには同様に電圧が印加され、同一電位に設定される。
【００２４】
リセット部３００は、▲１▼磁気浮上電離箱１１０のリセットを指示する周期Ｔのリセット信号Ｒ１と、磁気浮上電離箱１２０のリセットを指示する周期Ｔのリセット信号であって、リセット信号Ｒ１とは同時に有意とならず、かつ、リセット信号Ｒ１の有意時間終了から所定時間（本実施例では５ｓｅｃ）後に有意となるリセット信号Ｒ２とを発生するリセット信号発生器３１０と、▲２▼リセット信号Ｒ１を受けて磁気浮上電離箱１１０をリセットするリセット器３２１と、▲３▼リセット信号Ｒ２を受けて磁気浮上電離箱１２０をリセットするリセット器３２２とを備える。なお、リセット信号Ｒ１の有意時間幅およびリセット信号Ｒ２の有意時間幅は、電荷収集用電極１１２、１２２が夫々測定用接点１１３、１２３に接触し、蓄積電荷量の略全部が夫々測定用接点１１３、１２３から流出するのに充分な時間が設定される。
【００２５】
図２は、電荷検出部４１０の構成図である。図２に示すように、電荷検出部４１０は、▲１▼電荷収集電極１１２、１２２から夫々の測定用接点１１３、１２３に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器４１１と、▲２▼電荷増幅器４１１から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号Ｉに従って時間積分して電圧信号を出力する積分器４１２と、▲３▼積分器４１２から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号Ｓに従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器４１３と、▲４▼リセット信号発生器３１０が発行するリセット信号Ｒ１、Ｒ２を入力し、リセット信号Ｒ１、Ｒ２に同期して積分動作指示信号Ｉおよびサンプリング指示信号Ｓを発行する読み取り信号発生器４１４とを備える。
【００２６】
処理部５１０は、▲１▼電荷検出部４１０から出力された、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量に関するデジタルデータと磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量に関するデジタルデータとを収集し、これらのデジタルデータの値の差を演算し、この演算結果と電荷収集時間（＝（周期時間Ｔ）−（リセット信号の有意時間））とから大気中の放射線源から放射された放射線の線量および大気中の放射線源の濃度を求める演算処理器５１１と、▲２▼演算処理部５１１の指示により、演算処理部５１１の収集デジタルデータと、デジタルデータの値の差の演算結果、および測定結果である大気中の放射線源から放射された放射線の線量および大気中の放射線源の濃度を表示する表示器５１２とを備える。
【００２７】
本実施例の放射線測定器は、以下のようにして背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する。
【００２８】
磁気浮上電離箱１１０は、リセット信号Ｒ１が非有意な時間（すなわち、電荷収集時間）には電荷収集電極１１２が空中に浮上しており、外部から磁気浮上電離箱１１０内に入射したγ線が内部気体の分子と相互作用した結果生じたイオンを電荷収集電極１１２に蓄積する。磁気浮上電離箱１１０は密封型なので、当初に大気と同一の成分が導入さていても、充分に時間を経た後では、密封当初に存在した比較的寿命が短い放射性物質の殆どは既に放射性を失っている。したがって、磁気浮上電離箱１１０では、外部から入射したγ線によって発生したイオンを収集する。
【００２９】
磁気浮上電離箱１２０は、磁気浮上電離箱１１０と同様に、リセット信号Ｒ２が非有意な時間（すなわち、電荷収集時間）には電荷収集電極１２２が空中に浮上しており、外部から磁気浮上電離箱１２０内に入射したγ線が内部気体の分子と相互作用した結果生じたイオンおよび磁気浮上電離箱１２０内部の放射性物質から放射線が放射された結果として発生したイオンを電荷収集電極１２２に蓄積する。磁気浮上電離箱１２０では、内部空間の雰囲気が換気器１２４によって周辺大気と常に換気されているので、内部空間には常に周辺大気内に存在する放射性物質が存在する。そして、磁気浮上電離箱１２０の内部空間における放射性物質の濃度は、換気速度と放射性物質の寿命時間と周辺大気中での放射性物質の濃度との関係で決まる。なお、換気速度に対して放射性物質の寿命が充分に長ければ、磁気浮上電離箱１２０の内部空間における放射性物質の濃度は周辺大気中の濃度と略同一なる。
【００３０】
図３は、本実施例の装置の動作タイミングチャートである。以下、図３を参照して本実施例の装置の動作を説明する。
【００３１】
リセット信号発生器３１０は、前回のリセット信号Ｒ１を発行した後、所定の時間Ｔが経過すると、まず、リセット信号Ｒ１を有意にする。リセット信号Ｒ１が有意になると、リセット器３２１はＴ１（本実施例では約１秒）後に電荷収集電極１１２を測定用接点１１３に接触させる。電荷収集電極１１２が測定用接点１１３に接触すると、電荷収集電極１１２に蓄積された電荷が測定用接点１１３を介して外部に流出する。
【００３２】
この電荷信号Ｃ１は、電荷検出部４１０の電荷増幅器４１１に入力する。電荷増幅器４１１では、入力電荷信号Ｃ１を増幅して出力する。増幅された電荷信号は積分器４１２に入力して積分された後に電圧信号Ｖとして出力される。この積分器４１２の積分動作は、リセット信号Ｒ１を入力した読み取り信号発生器４１４がリセット信号Ｒ１が有意になった後、Ｔ１経過時からＴ２（本実施例では約３秒）間にわたって有意となる、読み取り信号発生器４１４から出力される積分指示信号Ｉに従って実行される。積分器４１２から出力される電圧信号Ｖは、積分動作開始からＴ３（本実施例では約２秒＜Ｔ２）後には値として飽和する。
【００３３】
読み取り信号発生器４１４は、積分動作開始からＴ３後にアナログデジタル変換器４１３に向けてサンプル指示信号Ｓを出力する。アナログデジタル変換器４１３はサンプル指示信号Ｓを受けると、入力している電圧信号Ｖの電圧値をデジタルデータ信号に変換して出力する。
【００３４】
処理部５１０の演算処理部５１１は、アナログデジタル変換器４１３が出力したデジタルデータを収集し、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量として格納する。
【００３５】
次に、リセット信号発生器３１０は、リセット信号Ｒ１を発行した後、時間Ｔ４（本実施例では５秒）が経過時にリセット信号Ｒ２を有意にする。リセット信号Ｒ２が有意になると、リセット器３２２はＴ１後に電荷収集電極１２２を測定用接点１２３に接触させる。電荷収集電極１２２が測定用接点１２３に接触すると、電荷収集電極１２２に蓄積された電荷が測定用接点１２３を介して外部に流出する。
【００３６】
この電荷信号Ｃ２は、電荷検出部４１０の電荷増幅器４１１に入力する。電荷増幅器４１１では、入力電荷信号Ｃ２を増幅して出力する。増幅された電荷信号は積分器４１２に入力して積分された後に電圧信号Ｖとして出力される。この積分器４１２の積分動作は、リセット信号Ｒ２を入力した読み取り信号発生器４１４がリセット信号Ｒ２が有意になった後、Ｔ１経過時からＴ２間にわたって有意となる、読み取り信号発生器４１４から出力される積分指示信号Ｉに従って実行される。積分器４１２から出力される電圧信号Ｖは、積分動作開始からＴ３後には値として飽和する。
【００３７】
読み取り信号発生器４１４は、積分動作開始からＴ３後にアナログデジタル変換器４１３に向けてサンプル指示信号Ｓを出力する。アナログデジタル変換器４１３はサンプル指示信号Ｓを受けると、入力している電圧信号Ｖの電圧値をデジタルデータ信号に変換して出力する。
【００３８】
処理部５１０の演算処理部５１１は、アナログデジタル変換器４１３が出力したデジタルデータを収集し、磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量として格納する。
【００３９】
次いで、演算処理部５１１は、格納した２つの電荷量データの差を演算し、大気中の放射性物質から放射された放射線の線量を求める。引き続き、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、放射性物質の平均寿命、時間Ｔ、および換気速度から大気中の放射性物質の放射能濃度を求める。そして、電荷量データ、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、および大気中の放射性物質の放射能濃度を表示器５１２に表示する。
【００４０】
なお、本実施例では積分器４１２を使用したが、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。
【００４１】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例の放射線計測器の構成図である。本実施例の装置は、第１実施例と同様に、背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する放射線測定装置である。図２に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、▲１▼イオン収集用電源２１０に替えて、正の高電圧直流電圧と負の高電圧直流電圧とを出力するイオン収集用電源２２０を採用し、正の高電圧直流電圧を壁電極１１９に印加するとともに、負の高電圧直流電圧を壁電極１１９に印加する点、▲２▼電荷検出部４１０に替えて、電荷検出部４１０の機能に加えて、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量に応じた量の絶対値と磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量に応じた量の絶対値との差の演算を行う電荷検出部４２０を採用した点、および▲３▼電荷検出部の出力デジタルデータを収集し、収集したデータから直接に大気中の放射性物質から放射された放射線の線量を求める処理部５２０を採用する点で異なる。より詳細には、電荷検出部４２０では読み取りタイミング発生器４２４を採用し、処理部５２０では演算処理部５２１を採用する点で第１実施例と異なる。
【００４２】
図５は、電荷検出部４２０の構成図である。図５に示すように、電荷検出部４２０は、▲１▼電荷収集電極１１２、１２２から夫々の測定用接点１１３、１２３に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器４１１と、▲２▼電荷増幅器４１１から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号Ｉに従って時間積分して電圧信号を出力する積分器４１２と、▲３▼積分器４１２から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号Ｓに従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器４１３と、▲４▼リセット信号発生器３１０が発行するリセット信号Ｒ１、Ｒ２を入力し、リセット信号Ｒ１、Ｒ２に同期して積分動作指示信号Ｉおよびサンプリング指示信号Ｓを発行する読み取り信号発生器４２４とを備える。
【００４３】
本実施例では、以下のようにして背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する。
【００４４】
磁気浮上電離箱１１０と磁気浮上電離箱１２０とは、第１実施例と同様にして電荷を蓄積する。このとき、壁電極１１９への印加電圧の極性と壁電極１２９への印加電圧の極性とは互いに逆なので、電荷収集電極１１２に蓄積される電荷の極性と電荷収集電極１２２に蓄積される電荷の極性とは互いに逆となる。
【００４５】
図６は、本実施例の装置の動作タイミングチャートである。以下、図６を参照して本実施例の装置の動作を説明する。
【００４６】
磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量に応じた電圧信号を積分器４１２から出力するまでは第１実施例と同様に動作する。なお、読み取りタイミング発生器４２４は、時間Ｔ６（本実施例では約９秒）間にわたって積分指示信号Ｉを有意にする。
【００４７】
次に、リセット信号発生器３１０は、リセット信号Ｒ１を発行した後、時間Ｔ４が経過時にリセット信号Ｒ２を有意にする。リセット信号Ｒ２が有意になると、リセット器３２２はＴ１後に電荷収集電極１２２を測定用接点１２３に接触させる。電荷収集電極１２２が測定用接点１２３に接触すると、電荷収集電極１２２に蓄積された電荷が測定用接点１２３を介して外部に流出する。
【００４８】
この電荷信号Ｃ２は、電荷検出部４１０の電荷増幅器４１１に入力する。電荷増幅器４１１では、入力電荷信号Ｃ２を増幅して出力する。増幅された電荷信号は積分器４１２に入力して積分される。
【００４９】
積分器４１２では、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷に関する積分動作に引き続いて磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷の積分を行うので、磁気浮上電離箱１１０に関する電荷と磁気浮上電離箱１２０に関する電荷とが積分器４１２で加算されるとこになる。ところで、磁気浮上電離箱１１０に関する電荷の極性と磁気浮上電離箱１２０に関する電荷の極性とは互いに逆なので、積分器４１２の出力する電圧信号Ｖの値は、磁気浮上電離箱１１０に関する電荷量の絶対値と磁気浮上電離箱１２０に関する電荷量の絶対値との差に応じた量となる。
【００５０】
この積分器４１２の積分動作は、リセット信号Ｒ２を入力した読み取り信号発生器４１４がリセット信号Ｒ２が有意になった後、Ｔ１経過時からＴ２間にわたって有意となる、読み取り信号発生器４１４から出力される積分指示信号Ｉに従って実行される。積分器４１２から出力される電圧信号Ｖは、積分動作開始からＴ３後には値として飽和する。
【００５１】
読み取り信号発生器４１４は、積分動作開始からＴ３後にアナログデジタル変換器４１３に向けてサンプル指示信号Ｓを出力する。アナログデジタル変換器４１３はサンプル指示信号Ｓを受けると、入力している電圧信号Ｖの電圧値をデジタルデータ信号に変換して出力する。
【００５２】
処理部５１０の演算処理部５１１は、アナログデジタル変換器４１３が出力したデジタルデータを収集し、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量の絶対値と磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量の絶対値との差として格納する。
【００５３】
次いで、演算処理部５１１は、格納したデータから大気中の放射性物質から放射された放射線の線量を求める。引き続き、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、放射性物質の平均寿命、時間Ｔ、および換気速度から大気中の放射性物質の放射能濃度を求める。そして、電荷検出部４２０から収集したデータ、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、および大気中の放射性物質の放射能濃度を表示器５１２に表示する。
【００５４】
なお、本実施例では第１実施例のように、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することはできない。
【００５５】
（第３実施例）
図７は、本発明の放射線測定器の第３実施例の構成図である。本実施例の装置は、寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する放射線測定装置である。図７に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１３９を有する電離箱容器１３１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１３２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１３３と、▲４▼電離箱容器１３１内の雰囲気を大気と換気する換気器１３４（換気速度＝ｖ_３［ｍ^３／ｓｅｃ］）とを備える通気型の磁気浮上電離箱１３０と、（ｂ）磁気浮上電離箱１３０に隣接して配置された、▲１▼導電性１２９の壁電極を有し、電離箱容器１３１と同一の容積の電離箱容器１２１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１２２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１１３と電気的に接続された測定用接点１２３と、▲４▼電離箱容器１２１内の雰囲気を大気と換気する換気器１２４（換気速度＝ｖ_２［ｍ^３／ｓｅｃ］≠ｖ_３）とから構成される通気型の磁気浮上電離箱１２０と、で差動電離箱を構成する点が異なる。
【００５６】
本実施例の差動電離箱では、大気中の放射性物質が常に磁気浮上電離箱１２０および磁気浮上電離箱１３０に供給されるが、換気速度ｖ_２と換気速度ｖ_３とが異なるため、ある放射性物質がそれらの内部に存在する時間が異なる。この結果、放射性物質が夫々の内部空間で放射する放射線量が異なる。したがって、磁気浮上電離箱１２０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１３０に蓄積される電荷量とは異なる事になる。
【００５７】
本実施例の装置は、第１と同様に動作して、磁気浮上電離箱１２０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１３０に蓄積される電荷量とを検出し、これらの電荷量の差を演算し、この演算結果から所定の放射性物質から放射された放射線の線量を求め、大気中の放射性物質の放射能濃度を求め、これらを表示する。
【００５８】
本実施例においても第１実施例と同様に、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。また、第１実施例に対する第２実施例への変形と同様の変形が可能である。
【００５９】
（第４実施例）
図８は、本発明の放射線測定器の第４実施例の構成図である。本実施例の装置は、放射線（例えば、γ線）のエネルギ分布を測定する放射線測定装置である。図８に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１４９を有するするとともに、壁材の厚さがｔ_１［ｍｍ］である電離箱容器１４１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１４２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１４３とを備える密封型の磁気浮上電離箱１４０と、（ｂ）磁気浮上電離箱１４０に隣接して配置された、▲１▼導電性１５９の壁電極を有し、電離箱容器１４１と同一の容積を有し、電離箱容器１４１の壁材と同一の壁材を有するとともに壁材の厚さがｔ_２［ｍｍ］（＞ｔ_１）の電離箱容器１５１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１５２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１４３と電気的に接続された測定用接点１５３とから構成される通気型の磁気浮上電離箱１５０と、で差動電離箱を構成する点が異なる。
【００６０】
一般に、放射線のエネルギが高い程、物質中の透過性が高い。また、放射線が経由する物質部分の経路が長いほど放射線は物質を通り抜けにくい。本実施例の差動電離箱では、磁気浮上電離箱１４０の電離箱容器１４１の壁材と磁気浮上電離箱１５０の電離箱容器１５１の壁材とは同一であり、かつ、夫々の壁材の厚さが異なるので、外部から電離箱容器１５１内に入射する放射線は、外部から電離箱容器１４１内に入射する放射線に比べて、低エネルギ側の特定の範囲のエネルギの放射線が高エネルギ側の放射線よりも効率よく除去されている。したがって、磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量とは異なる事になり、これらの電荷量の差または比は、特定の範囲のエネルギの放射線の線量を反映することになる。
【００６１】
本実施例の上記の説明では、電離箱容器１４１と電離箱容器１５１は同一の材質で、厚さが異なる場合について説明したが、一般に放射線の透過率や電離箱の放射線に対する検出感度は壁材の厚さのみならず、壁材の密度や原子組成によっても異なる。したがって、電離箱容器１４１と電離箱容器１５１の壁材の厚さのみならず密度もしくは原子組成を異なるものとすることよっても同様な目的に使用できる。
【００６２】
本実施例の装置は、第１実施例と同様に動作して、磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量とを検出し、これらの電荷量の差または比を演算し、この演算結果と磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量または磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量とから特定のエネルギ範囲の放射線の線量を求め、これらを表示する。
【００６３】
本実施例においても第１実施例と同様に、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。
【００６４】
また、第１実施例に対する第２実施例への変形と同様の変形が可能である。ただし、本実施例においては、磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量または磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量が処理部にとって必須なので、例えば、磁気浮上電離箱１４０に関する積分器４１２の出力を本実施例のアナログデジタル変換タイミングでサンプルし、これを処理部が収集するという変形が更に必要である。
【００６５】
（第５実施例）
図９は、本発明の放射線測定器の第５実施例の構成図である。本実施例の装置は、γ線の線量と中性子線の線量とを測定する放射線測定装置である。一般に電離箱の中性子線に対する検出感度は電離箱容器の壁材又は内部気体の原子組成に大きく依存する。たとえば電離箱壁材にポリエチレンなどの水素原子を多量に含む材料を用いるか、あるいは内部気体としてエチレンガスを封入すると、速中性子線が入射した際に水素原子を反跳して陽子線が発生し、これが電離箱内の気体を電離する。また、電離箱容器の内壁に^１０Ｂを含む材料を塗布すると^１０Ｂ（ｎ，α）^７Ｌｉ反応によって熱中性子が入射した際にα線を発生し、これが電離箱内の気体を電離する。本実施例は、これらの性質を利用して異なった原子組成の壁材又は内部気体を有する２つの電離箱を使用することによって中性子とγ線をそれぞれ区別して測定するものである。
【００６６】
図９に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１６９を有する電離箱容器１６１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１６２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１６３とを備える密封型の磁気浮上電離箱１６０と、（ｂ）磁気浮上電離箱１６０に隣接して配置された、▲１▼導電性１７９の壁電極を有する電離箱容器１７１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１７２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１７３と電気的に接続された測定用接点１７３とから構成される密封型の磁気浮上電離箱１７０と、で差動電離箱を構成する点が異なる。
【００６７】
ここで、磁気浮上電離箱１６０のγ線検出効率はα_１、中性子線検出効率はα_２であり、磁気浮上電離箱１７０のγ線検出効率はα_３、中性子線検出効率はα_４である。そして、
α_１／α_２≠α_３／α_４ …（１）
と設定される。
【００６８】
本実施例の装置は、第１実施例と同様に動作して、磁気浮上電離箱１６０に蓄積される電荷量Ｑ_１と磁気浮上電離箱１７０に蓄積される電荷量Ｑ_２とを検出する。そして、電荷量Ｑ_１および電荷量Ｑ_２は、
Ｑ_１＝α_１・Ｉ_γ _１＋α_２・Ｉ_Ｎ１ …（２）
Ｑ_２＝α_３・Ｉ_γ _２＋α_４・Ｉ_Ｎ２ …（３）
ここで、Ｉ_γ _１：磁気浮上電離箱１６０に入射したγ線の線量
Ｉ_Ｎ１：磁気浮上電離箱１６０に入射した中性子線の線量
Ｉ_γ _２：磁気浮上電離箱１７０に入射したγ線の線量
Ｉ_Ｎ２：磁気浮上電離箱１７０に入射した中性子線の線量
となる。
【００６９】
ところで、磁気浮上電離箱１６０と磁気浮上電離箱１７０とは同一形状であり、かつ、隣接しているので、Ｉ_γ _１＝Ｉ_γ _２＝Ｉ_γ 、Ｉ_Ｎ１＝Ｉ_Ｎ２＝Ｉ_Ｎと考えてよい。したがって、（２）式および（３）式は、
Ｑ_１＝α_１・Ｉ_γ ＋α_２・Ｉ_Ｎ …（４）
Ｑ_２＝α_３・Ｉ_γ ＋α_４・Ｉ_Ｎ …（５）
と変形される。（４）式および（５）式を連立方程式と考えると、式が２つで未知数（Ｉ_γ 、Ｉ_Ｎ）が２つなので、処理部５５０が、この連立方程式を解いて
（Ｉ_γ 、Ｉ_Ｎ）が求まる。
【００７０】
本実施例においても第１実施例と同様に、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。
【００７１】
また、本実施例では磁気浮上電離箱として全て密封型を使用したが、全てを通気型とすることもできる。
【００７２】
なお、本実施例ではγ線と中性子線との測定に適用したが、２つの放射線種の検出効率比が互に異なる磁気浮上電離箱の用意が可能であれば、この２つの放射線の測定に適用することができる。
【００７３】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく変形が可能である。例えば、第４実施例のように放射線のエネルギ分布を測定するものであれば、互いに壁材の厚さが異なる磁気浮上電離箱を３つ以上使用して、広いエネルギ範囲のエネルギ分布を測定することが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の放射線測定器によれば、磁気浮上電離箱を２つ以上互いに隣接して配置し、各磁気浮上電離箱が蓄積した電荷の流出端子を互いに電気的に接続するとともに、時分割で各磁気浮上電離箱が蓄積した電荷を読み出して、読み出した電荷量に基づいて放射線の線量を測定するので、簡易な構成で精度良く放射線の線量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の放射線測定器の構成図である。
【図２】第１実施例の装置の電荷検出部の構成図である。
【図３】第１実施例の装置の電荷検出部の動作のタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施例の放射線測定器の構成図である。
【図５】第２実施例の装置の電荷検出部の構成図である。
【図６】第２実施例の装置の電荷検出部の動作のタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３実施例の放射線測定器の構成図である。
【図８】本発明の第４実施例の放射線測定器の構成図である。
【図９】本発明の第５実施例の放射線測定器の構成図である。
【符号の説明】
１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０…磁気浮上電離箱、１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１…電離箱容器、１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１６２，１７２…電荷収集電極、１１３，１２３，１３３，１４３，１５３，１６３，１７３…測定用接点、１２４，１３４…換気器、２１０，２２０…イオン収集用電極、３００…リセット部、３１０…リセット信号発生器、３２１，３２２…リセット器、４１０，４２０…電荷検出部、４１１…電荷増幅器、４１２…積分器、４１３…アナログデジタル変換器、４１４，４２４…読み出し信号発生器、５１０，５２０，５３０，５４０，５５０，５６０，５７０…処理部、５１１，５２１，５３１，５４１，５５１，５６１，５７１…演算処理器、５１２…表示器。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an ionization chamber for radiation measurement, and more particularly, to a radiation measurement device that detects weak radiation.
[0002]
[Prior art]
An ionization chamber is a radiation measuring instrument that utilizes the ionizing action of radiation on a gas. Radiation includes direct ionizing radiation such as β-rays, α-rays, and protons, and indirect ionizing radiations such as X-rays, γ-rays, and neutrons. When the direct ionizing radiation enters the ionization chamber, it ionizes the gas in the ionization chamber along the path. On the other hand, when the ionizing chamber is irradiated with indirect ionizing radiation, it interacts with the ionization chamber wall material and the gas inside the ionization chamber to form secondary charged particles (electrons in the case of X and γ-rays and electrons in the case of neutrons). Generates a proton beam or an α-ray depending on the type of interaction, and when the secondary charged particles pass through the gas in the ionization chamber, the gas is ionized.
[0003]
Utilizing this property, a radiation measurement device that uses an ionization chamber that collects electrons or ions resulting from ionization due to radiation in an ion collection electrode and measures the dose of radiation from the amount of charge collected within a predetermined time has been developed. It is heavily used. As such an ionization chamber, a magnetic levitation ionization chamber suitable for measurement of minute radiation has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-291659).
[0004]
Conventionally, as a radiation measuring instrument using such an ionization chamber, an apparatus using one ionization chamber is generally used, and a radiation dose is measured by detecting an amount of electric charge accumulated in the ionization chamber. Then, in order to measure only specific radiation, select the material of the outer wall of the ionization chamber to efficiently block the radiation other than the radiation to be measured, or to efficiently block all external radiation and ionize the ionization chamber. The radiation source to be measured is measured by introducing a radiation source inside.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional radiation measuring apparatus is configured as described above, for example, when the radiation to be measured is weak and the background noise cannot be avoided in detecting this radiation, the radiation of the background noise is used. I would like to prepare an ionization chamber that detects only radiation and an ionization chamber that detects the background noise radiation plus the radiation to be measured, calculate the difference between the amounts of charge accumulated in each ionization chamber, and measure it. It is conceivable to determine the dose of radiation. However, in such a case, it is necessary to provide a charge detection unit for each ionization chamber and to make the characteristics of each charge detection unit approximately match, which makes the entire apparatus complicated and requires fine adjustment. I will.
[0006]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a radiation measurement device that measures a radiation dose with a simple configuration and with high accuracy.
[0007]
The radiation measuring apparatus according to the present invention comprises: (a) an ionization chamber container having a conductive wall electrode; a charge collection electrode that floats in a non-contact state by magnetic levitation means in the ionization chamber vessel; A differential type in which a sealed first magnetic levitation ionization chamber and a vented second magnetic levitation ionization chamber, each of which is electrically connected to each other, are provided. An ionization chamber, (b) an ion collection power supply for supplying a DC voltage for ion collection to the wall electrode, and (c) resetting each magnetic levitation ionization chamber at a predetermined time and at a different time in a predetermined order; Reset means for bringing the charge collection electrodes of the reset magnetic levitation ionization chambers into contact with measurement contacts at different times to reset the potential of the charge collection electrodes; and (d) resetting the potential of the charge collection electrodes. Then, from each charge collection electrode A charge detecting means for detecting the amount of charge flowing into the measuring contact, and (e) a processing unit for obtaining a predetermined radiation dose based on the charge amount detected by the charge detecting means for each magnetic levitation ionization chamber. The processing unit, based on the absolute value of the amount of charge output from the first magnetic levitation ionization chamber of the cited document, the background γ dose, the amount of charge output from the second magnetic levitation ionization chamber of the cited reference The radioactivity concentration in the atmosphere is measured based on the difference between the absolute value and the absolute value of the amount of charge output from the magnetic levitation ionization chamber of the first cited document. Alternatively, the radiation measuring apparatus of the present invention comprises: (a) an ionization chamber container having a conductive wall electrode; a charge collection electrode floating in a non-contact state by a magnetic levitation means in the ionization chamber vessel; A differential ionization chamber having two air-permeable magnetic levitation ionization chambers each including a measurement contact provided in a portion, and each measurement contact being electrically connected to each other; and (b) a wall electrode. (C) resetting each of the magnetic levitation ionization chambers at different times in a predetermined order at predetermined time intervals; Reset means for bringing the charge collecting electrode into contact with the measuring contact at different times to reset the potential of the charge collecting electrode; and (d) resetting the potential of the charge collecting electrode from each of the charge collecting electrodes. Electric current flowing into the measurement contact (E) a processing unit for obtaining a predetermined radiation dose based on the amount of charge detected by the charge detection means for each magnetic levitation ionization chamber; and (f) a first magnetic field. A first ventilator for ventilating the gas inside the levitation ionization chamber and the outside air at a first ventilation rate; and (g) ventilating the gas inside the second magnetic levitation ionization chamber to the outside air. A second ventilator that performs a second ventilation rate different from the first ventilation rate, wherein the processing unit includes: an absolute value of a charge amount output from the second magnetic levitation ionization chamber; The absolute value of the charge output from the ionization chamber and the difference between the absolute value of the charge output from the first magnetic levitation ionization chamber and the absolute value of the charge output from the second magnetic levitation ionization chamber A first ventilation rate, a second ventilation rate, and a first ventilation rate and a second ventilation rate based on Obtaining the radioactivity concentration of the radionuclide in the atmosphere with a lifetime in the lifetime range determined according to the difference, characterized in that.
[0008]
Here, the (1) processing unit calculates one of the difference and the ratio between the absolute values of the detected charge amounts for the charge amount detected by the charge detection unit, and calculates the detection result of the charge detection unit and the calculation unit. The predetermined amount of radiation may be obtained based on at least one of the calculation results of (2). (2) The processing unit corrects the amount of charge detected by the charge detection unit, and Calculating one of the difference and the ratio between the absolute values of the corrected charge amount, and calculating the predetermined radiation dose based on at least one of the detection result of the charge detection unit and the calculation result of the calculation unit. Is also good. Here, the processing unit further includes a recording and display device that records and displays at least one of the charge amount and the difference or ratio calculation result for each of the magnetic levitation ionization chambers detected by the charge detection unit. Is preferred.
[0009]
Further, the charge detecting means includes: (1) a charge amplifier for inputting and amplifying the charge flowing from each charge collecting electrode to each measurement contact, and (2) an amplified charge signal output from the charge amplifier, An integrator that outputs a voltage signal by time-integrating according to the integration operation instruction signal; and (3) an analog digital that receives the voltage signal output from the integrator and converts the voltage value of the voltage signal into a digital value according to the sampling instruction signal A converter, and a read signal generator that inputs a reset signal issued by the reset unit and issues an integration operation instruction signal and a sampling instruction signal in synchronization with the reset signal. Further, (1) a charge amplifier for inputting and amplifying the charge flowing from each charge collecting electrode to each of the measurement contacts, and (2) an output from the charge amplifier. A peak holder for receiving the amplified charge signal and outputting a voltage signal having a value corresponding to the maximum value of the input signal within the operation time according to the peak holding operation instruction signal; and (3) a voltage signal output from the peak holder. And an analog-to-digital converter for converting the voltage value of the voltage signal into a digital value in accordance with the sampling instruction signal; and (4) receiving a reset signal issued by reset means, and synchronizing with the reset signal to instruct the peak holding operation instruction. And a read signal generator that issues the signal and the sampling instruction signal.
[0010]
Also, two or more magnetic levitation ionization chambers may be integrated to form a differential ionization chamber.
[0011]
In addition, (1) two magnetic levitation ionization chambers are provided, and (2) the polarity of the voltage applied to the wall electrode of the first magnetic levitation ionization chamber and the polarity of the voltage applied to the wall electrode of the second magnetic levitation ionization chamber. And (3) the charge detecting means calculates the charge amount measured by the charge measuring means for the first magnetic levitation ionization chamber and the charge amount measured by the charge measuring means for the second magnetic levitation ionization chamber. , The difference between the absolute values of the respective charge amounts may be calculated.
[0012]
[Action]
In the radiation measuring apparatus of the present invention, two or more magnetic levitation ionization chambers, which are related but different from each other, or have the same measurement target but have different measurement characteristics, are combined. The measurement terminals of the magnetic levitation ionization chamber are connected to each other to form a differential ionization chamber. Then, the radiation measuring apparatus of the present invention measures a predetermined radiation dose as follows.
[0013]
First, the charge collection electrodes in all the magnetic levitation ionization chambers are levitated by the magnetic levitation means of each magnetic levitation ionization chamber. Then, it is left for the time required for charge collection.
[0014]
Next, reset means resets the first magnetic levitation ionization chamber, and brings the charge collection electrode of the reset first magnetic levitation ionization chamber into contact with the measurement terminal. When this contact occurs, the charge accumulated in the charge collection electrode flows into the charge detection means from the charge collection electrode via the measurement terminal. The charge detection means processes the input charge signal and outputs a signal having a value corresponding to the amount of inflow charge.
[0015]
Here, the charge detection means includes (1) a charge amplifier for inputting and amplifying the charge flowing from each charge collection electrode to each measurement contact, and (2) an amplified charge signal output from the charge amplifier. An integrator for time-integrating and outputting a voltage signal according to the integration operation instruction signal; and (3) an analog for receiving the voltage signal output from the integrator and converting the voltage value of the voltage signal into a digital value according to the sampling instruction signal. It can be configured to include a digital converter, and a read signal generator that receives a reset signal issued by (4) reset means and issues an integration operation instruction signal and a sampling instruction signal in synchronization with the reset signal. is there. In this case, a voltage value corresponding to the total amount of charges accumulated in the charge collecting electrode is output from the integrator, and the analog-to-digital converter outputs the output voltage value of the integrator as a digital signal.
[0016]
In addition, the charge detection means comprises: (1) a charge amplifier for inputting and amplifying the charge flowing into each of the measuring contacts from each charge collecting electrode; and (2) an amplified charge signal output from the charge amplifier. A peak holder that outputs a voltage signal having a value corresponding to the maximum value of the input signal within the operation time according to the peak holding operation instruction signal, and (3) a voltage signal output from the peak holder and a sampling instruction. An analog-to-digital converter that converts the voltage value of the voltage signal into a digital value according to the signal, and (4) a reset signal issued by the reset means, and issues a peak holding operation instruction signal and a sampling instruction signal in synchronization with the reset signal It is also possible to provide a read signal generator for performing the above. In this case, a voltage value corresponding to the total amount of charge accumulated in the charge collection electrode is output from the peak holder, and the output voltage value of the peak holder is output as a digital signal from the analog-to-digital converter. You. It should be noted that the peak holder cannot be employed unless the correlation between the total amount of charge flowing into the charge detection means and the peak value of the charge signal is substantially proportional.
[0017]
The signal output from the charge detection unit is notified to the processing unit, and the processing unit stores the notified charge amount.
[0018]
Subsequently, the reset means sequentially resets the second and subsequent magnetic levitation ionization chambers, detects and stores the amount of charge accumulated in each magnetic levitation ionization chamber in the same manner as described above for each magnetic levitation ionization chamber. When a series of reset-charge detection-storage operations is completed, the processing unit measures a predetermined radiation dose by calculating the difference or ratio of the absolute value of the measured charge amount in each magnetic levitation ionization chamber.
[0019]
If two or more magnetic levitation ionization chambers are integrated, the distance between the magnetic levitation ionization chambers can be reduced, so that the relevance of the measured values can be ensured.
[0020]
In addition, (1) two magnetic levitation ionization chambers are provided, and (2) the polarity of the voltage applied to the wall electrode of the first magnetic levitation ionization chamber and the polarity of the voltage applied to the wall electrode of the second magnetic levitation ionization chamber. And (3) the charge detecting means calculates the charge amount measured by the charge measuring means for the first magnetic levitation ionization chamber and the charge amount measured by the charge measuring means for the second magnetic levitation ionization chamber. (For example, the electric charge accumulated in the first magnetic levitation ionization chamber and the electric charge accumulated in the second magnetic levitation ionization chamber are integrated by an integrator), whereby each of the processing units The calculation of the difference between the absolute values of the charge amounts can be omitted.
[0021]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the radiation measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
[0022]
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the radiation measuring instrument of the present invention. The apparatus according to the present embodiment is a radiation measuring apparatus that measures the dose of radiation emitted from radioactive substances in air having a relatively short life and superimposed on background γ-rays. As shown in FIG. 1, the apparatus according to the present embodiment comprises (a) (1) an ionization chamber container 111 having a conductive wall electrode 119, and (2) a non-contact state in the ionization chamber container by a magnetic levitation means. (B) Adjacent to the magnetic levitation ionization chamber 110 comprising a sealed magnetic levitation ionization chamber 110 composed of a floating charge collection electrode 112 and a measuring contact 113 provided on a part of the ionization chamber container. And (1) an ionization chamber container 121 having the same volume as the ionization chamber container 111, and (2) a non-contact state in the ionization chamber container by magnetic levitation means. The floating charge collecting electrode 122, (3) a measuring contact 123 provided on a part of the ionization chamber container and electrically connected to the measuring contact 113, and (4) an atmosphere in the ionization chamber container 121. A ventilating type air ventilator 124 Air floating ionization chamber 120, (c) ion collection power supply 210 for supplying a DC voltage for ion collection to wall electrode 119 and wall electrode 129, (d) magnetic levitation ionization chamber 110, magnetic levitation ionization chamber every time T 120, the charge collecting electrode 112 is brought into contact with the measuring contact 113 to reset the potential of the charge collecting electrode 112, and the charge collecting electrode 122 is brought into contact with the measuring contact 123 to reduce the potential of the charge collecting electrode 122. A reset unit 300 for resetting, and (e) the amount of charge flowing into the measurement contact 113 from the charge collection electrode 112 and the measurement from the charge collection electrode 122 when the potential of the charge collection electrode 112 or the charge collection electrode 122 is reset. (F) magnetic levitation ionization detected by the charge detection unit 400, which detects the amount of charge flowing into the contact 123; Based on the amount of charge for 110 and magnetic levitation ionization chamber 120 and a processing section 510 for determining the dose of the radiation emitted from the radiation source of short-lived in the atmosphere. The inside of the magnetic levitation ionization chamber 110 is set to substantially the same atmosphere as the atmosphere, and the magnetic levitation ionization chamber 110 and the magnetic levitation ionization chamber 120 are integrally formed to constitute a differential ionization chamber. .
[0023]
Here, the ion collection power supply 210 is a high-voltage DC power supply, and a voltage is similarly applied to the wall electrode 119 and the wall electrode 129 from the ion collection power supply 210 and set to the same potential.
[0024]
The reset unit 300 includes (1) a reset signal R1 having a period T for instructing reset of the magnetic levitation ionization chamber 110 and a reset signal having cycle T for instructing reset of the magnetic levitation ionization chamber 120. A reset signal generator 310 that generates a reset signal R2 that does not become significant at the same time and becomes significant after a predetermined time (5 seconds in this embodiment) from the end of the significant time of the reset signal R1; A reset unit 321 for receiving and resetting the magnetic levitation ionization chamber 110; and (3) a reset unit 322 for resetting the magnetic levitation ionization chamber 120 in response to the reset signal R2. Note that the significant time width of the reset signal R1 and the significant time width of the reset signal R2 are such that the charge collecting electrodes 112 and 122 are in contact with the measuring contacts 113 and 123, respectively, and substantially all of the accumulated charge amount is in the measuring contact 113, respectively. , 123 are set to a sufficient time.
[0025]
FIG. 2 is a configuration diagram of the charge detection unit 410. As shown in FIG. 2, the charge detection unit 410 includes: (1) a charge amplifier 411 that inputs and amplifies charges flowing from the charge collection electrodes 112 and 122 to the respective measurement contacts 113 and 123; and (2) a charge amplifier. An integrator 412 that receives the amplified charge signal output from the integrator 411, performs time integration in accordance with the integration operation instruction signal I and outputs a voltage signal, and (3) receives the voltage signal output from the integrator 412 and inputs a sampling instruction. An analog-to-digital converter 413 that converts the voltage value of the voltage signal into a digital value according to the signal S, and (4) reset signals R1 and R2 issued by the reset signal generator 310 are input and synchronized with the reset signals R1 and R2. A read signal generator 414 for issuing an integration operation instruction signal I and a sampling instruction signal S;
[0026]
The processing unit 510 collects (1) digital data related to the amount of charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 110 and digital data related to the amount of charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 120, output from the charge detection unit 410. , The difference between the values of these digital data is calculated, and the dose of radiation emitted from the radiation source in the atmosphere is calculated from the calculation result and the charge collection time (= (period time T) − (significant time of reset signal)). And an arithmetic processor 511 for calculating the concentration of the radiation source in the atmosphere, and (2) an arithmetic result of the difference between the collected digital data of the arithmetic processing unit 511 and the value of the digital data, and a measurement result according to an instruction of the arithmetic processing unit 511. And a display 512 for displaying the dose of the radiation emitted from the atmospheric radiation source and the concentration of the atmospheric radiation source.
[0027]
The radiation meter of the present embodiment measures the dose of radiation emitted from a radioactive substance in air having a relatively short life and superimposed on background γ-rays as described below.
[0028]
In the magnetic levitation ionization chamber 110, the charge collection electrode 112 floats in the air at a time when the reset signal R1 is insignificant (that is, the charge collection time). The ions generated as a result of the interaction with the molecules of the internal gas are accumulated on the charge collecting electrode 112. Since the magnetic levitation ionization chamber 110 is a sealed type, even if the same components as the atmosphere are initially introduced, after a sufficient time, most of the relatively short-lived radioactive materials that existed at the beginning of the sealing have already become radioactive. Have lost. Therefore, the magnetic levitation ionization chamber 110 collects ions generated by gamma rays incident from the outside.
[0029]
Like the magnetic levitation ionization chamber 110, the magnetic levitation ionization chamber 120 has the charge collection electrode 122 floating in the air during a time when the reset signal R2 is insignificant (that is, the charge collection time). The ions generated as a result of the gamma rays incident into the box 120 interacting with the molecules of the internal gas and the ions generated as a result of radiation emitted from the radioactive material inside the magnetic levitation ionization box 120 are accumulated in the charge collection electrode 122. . In the magnetic levitation ionization chamber 120, since the atmosphere in the internal space is constantly ventilated to the surrounding atmosphere by the ventilator 124, the internal space always contains radioactive substances existing in the surrounding atmosphere. The concentration of the radioactive substance in the inner space of the magnetic levitation ionization chamber 120 is determined by the relationship between the ventilation rate, the lifetime of the radioactive substance, and the concentration of the radioactive substance in the surrounding atmosphere. If the life of the radioactive substance is sufficiently long with respect to the ventilation rate, the concentration of the radioactive substance in the internal space of the magnetic levitation ionization chamber 120 is substantially the same as the concentration in the surrounding atmosphere.
[0030]
FIG. 3 is an operation timing chart of the device of the present embodiment. Hereinafter, the operation of the device of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0031]
The reset signal generator 310 first makes the reset signal R1 significant when a predetermined time T has elapsed after issuing the previous reset signal R1. When the reset signal R1 becomes significant, the reset unit 321 brings the charge collecting electrode 112 into contact with the measurement contact 113 after T1 (about 1 second in this embodiment). When the charge collecting electrode 112 comes into contact with the measurement contact 113, the charge accumulated in the charge collection electrode 112 flows out through the measurement contact 113 to the outside.
[0032]
This charge signal C1 is input to the charge amplifier 411 of the charge detection unit 410. The charge amplifier 411 amplifies and outputs the input charge signal C1. The amplified charge signal is input to an integrator 412, integrated, and output as a voltage signal V. The integration operation of the integrator 412 becomes significant over a period of T2 (about 3 seconds in the present embodiment) from the lapse of T1 after the read signal generator 414 to which the reset signal R1 has been input makes the reset signal R1 significant. , According to the integration instruction signal I output from the read signal generator 414. The voltage signal V output from the integrator 412 saturates as a value after T3 (about 2 seconds <T2 in this embodiment) from the start of the integration operation.
[0033]
The read signal generator 414 outputs the sample instruction signal S to the analog-to-digital converter 413 after T3 from the start of the integration operation. Upon receiving the sample instruction signal S, the analog-to-digital converter 413 converts the voltage value of the input voltage signal V into a digital data signal and outputs it.
[0034]
The arithmetic processing unit 511 of the processing unit 510 collects digital data output from the analog-to-digital converter 413 and stores the digital data as the amount of charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 110.
[0035]
Next, after issuing the reset signal R1, the reset signal generator 310 makes the reset signal R2 significant when the time T4 (5 seconds in this embodiment) elapses. When the reset signal R2 becomes significant, the reset unit 322 causes the charge collection electrode 122 to contact the measurement contact 123 after T1. When the charge collection electrode 122 comes into contact with the measurement contact 123, the charge accumulated in the charge collection electrode 122 flows out through the measurement contact 123.
[0036]
The charge signal C2 is input to the charge amplifier 411 of the charge detection unit 410. The charge amplifier 411 amplifies and outputs the input charge signal C2. The amplified charge signal is input to an integrator 412, integrated, and output as a voltage signal V. The integration operation of the integrator 412 is output from the read signal generator 414 to which the read signal generator 414 to which the reset signal R2 is input becomes significant over the period from T1 to T2 after the reset signal R2 becomes significant. This is performed according to the integration instruction signal I. The voltage signal V output from the integrator 412 saturates as a value after T3 from the start of the integration operation.
[0037]
The read signal generator 414 outputs the sample instruction signal S to the analog-to-digital converter 413 after T3 from the start of the integration operation. Upon receiving the sample instruction signal S, the analog-to-digital converter 413 converts the voltage value of the input voltage signal V into a digital data signal and outputs it.
[0038]
The arithmetic processing unit 511 of the processing unit 510 collects digital data output from the analog-to-digital converter 413 and stores the digital data as the amount of charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 120.
[0039]
Next, the arithmetic processing unit 511 calculates the difference between the two stored charge amount data, and obtains the dose of radiation emitted from the radioactive substance in the atmosphere. Subsequently, the radioactivity concentration of the radioactive substance in the atmosphere is determined from the obtained dose of the radiation emitted from the radioactive substance in the atmosphere, the average lifetime of the radioactive substance, the time T, and the ventilation rate. Then, the charge amount data, the obtained dose of radiation emitted from the radioactive substance in the atmosphere, and the radioactivity concentration of the radioactive substance in the atmosphere are displayed on the display unit 512.
[0040]
Although the integrator 412 is used in this embodiment, a peak holder can be used instead of the integrator 412 when the correlation between the total amount of charge flowing in and the peak value of the charge signal is substantially proportional.
[0041]
(Second embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram of a radiation measuring instrument according to a second embodiment of the present invention. The apparatus according to the present embodiment is a radiation measuring apparatus that measures the dose of radiation emitted from a radioactive substance in air having a relatively short life and superimposed on background γ-rays, similarly to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the apparatus of the present embodiment is different from the apparatus of the first embodiment in that (1) a positive high-voltage DC voltage and a negative high-voltage DC voltage And a point where a positive high-voltage DC voltage is applied to the wall electrode 119 and a negative high-voltage DC voltage is applied to the wall electrode 119. Instead, in addition to the function of the charge detection unit 410, the absolute value of the amount corresponding to the amount of charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 110 and the absolute value of the amount corresponding to the amount of charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 120 And (3) the digital output data of the charge detection unit is collected, and the dose of the radiation radiated from the radioactive substance in the atmosphere is directly calculated from the collected data. The difference is that the required processing unit 520 is adopted.More specifically, the difference from the first embodiment is that the charge detection unit 420 employs the read timing generator 424 and the processing unit 520 employs the arithmetic processing unit 521.
[0042]
FIG. 5 is a configuration diagram of the charge detection unit 420. As shown in FIG. 5, the charge detection unit 420 includes: (1) a charge amplifier 411 for inputting and amplifying charges flowing from the charge collection electrodes 112 and 122 to the respective measurement contacts 113 and 123; and (2) a charge amplifier. An integrator 412 that receives the amplified charge signal output from the integrator 411, performs time integration in accordance with the integration operation instruction signal I and outputs a voltage signal, and (3) receives the voltage signal output from the integrator 412 and inputs a sampling instruction. An analog-to-digital converter 413 that converts the voltage value of the voltage signal into a digital value according to the signal S, and (4) reset signals R1 and R2 issued by the reset signal generator 310 are input and synchronized with the reset signals R1 and R2. A read signal generator 424 for issuing an integration operation instruction signal I and a sampling instruction signal S;
[0043]
In this embodiment, the dose of the radiation emitted from the radioactive substance in the air having a relatively short life and superimposed on the background γ-ray is measured as follows.
[0044]
The magnetic levitation ionization chamber 110 and the magnetic levitation ionization chamber 120 store electric charges in the same manner as in the first embodiment. At this time, since the polarity of the voltage applied to the wall electrode 119 and the polarity of the voltage applied to the wall electrode 129 are opposite to each other, the polarity of the charge stored in the charge collection electrode 112 and the polarity of the charge stored in the charge collection electrode 122 are different. The polarities are opposite to each other.
[0045]
FIG. 6 is an operation timing chart of the device of the present embodiment. Hereinafter, the operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0046]
The operation is the same as that of the first embodiment until the integrator 412 outputs a voltage signal corresponding to the amount of charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 110. Note that the read timing generator 424 makes the integration instruction signal I significant over a time T6 (about 9 seconds in this embodiment).
[0047]
Next, after issuing the reset signal R1, the reset signal generator 310 makes the reset signal R2 significant when the time T4 has elapsed. When the reset signal R2 becomes significant, the reset unit 322 causes the charge collection electrode 122 to contact the measurement contact 123 after T1. When the charge collection electrode 122 comes into contact with the measurement contact 123, the charge accumulated in the charge collection electrode 122 flows out through the measurement contact 123.
[0048]
The charge signal C2 is input to the charge amplifier 411 of the charge detection unit 410. The charge amplifier 411 amplifies and outputs the input charge signal C2. The amplified charge signal is input to the integrator 412 and integrated.
[0049]
The integrator 412 integrates the electric charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 120 following the integration operation of the electric charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 110. Is added by the integrator 412. By the way, since the polarity of the charge relating to the magnetic levitation ionization chamber 110 and the polarity of the charge relating to the magnetic levitation ionization chamber 120 are opposite to each other, the value of the voltage signal V output from the integrator 412 is the absolute value of the charge amount relating to the magnetic levitation ionization chamber 110. The amount corresponds to the difference between the value and the absolute value of the charge amount of the magnetic levitation ionization chamber 120.
[0050]
The integration operation of the integrator 412 is output from the read signal generator 414 to which the read signal generator 414 to which the reset signal R2 is input becomes significant over the period from T1 to T2 after the reset signal R2 becomes significant. This is performed according to the integration instruction signal I. The voltage signal V output from the integrator 412 saturates as a value after T3 from the start of the integration operation.
[0051]
The read signal generator 414 outputs the sample instruction signal S to the analog-to-digital converter 413 after T3 from the start of the integration operation. Upon receiving the sample instruction signal S, the analog-to-digital converter 413 converts the voltage value of the input voltage signal V into a digital data signal and outputs it.
[0052]
The arithmetic processing unit 511 of the processing unit 510 collects digital data output by the analog-to-digital converter 413, and calculates the absolute value of the electric charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 110 and the electric charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 120. Is stored as the difference from the absolute value of
[0053]
Next, the arithmetic processing unit 511 obtains the dose of radiation emitted from radioactive substances in the atmosphere from the stored data. Subsequently, the radioactivity concentration of the radioactive substance in the atmosphere is determined from the obtained dose of the radiation emitted from the radioactive substance in the atmosphere, the average lifetime of the radioactive substance, the time T, and the ventilation rate. Then, the data collected from the charge detection unit 420, the obtained dose of the radiation emitted from the radioactive substance in the atmosphere, and the radioactivity concentration of the radioactive substance in the atmosphere are displayed on the display unit 512.
[0054]
In this embodiment, a peak holder cannot be used instead of the integrator 412 as in the first embodiment.
[0055]
(Third embodiment)
FIG. 7 is a configuration diagram of a third embodiment of the radiation measuring instrument according to the present invention. The apparatus according to the present embodiment is a radiation measurement apparatus that measures the dose of radiation emitted from radioactive substances in air having a short life. As shown in FIG. 7, the apparatus of this embodiment is different from the apparatus of the first embodiment in that (a) (1) an ionization chamber container 131 having a conductive wall electrode 139 and (2) an ionization chamber container. A charge collecting electrode 132 floating in a non-contact state by magnetic levitation means, (3) a measuring contact 133 provided in a part of the ionization chamber container, and (4) an atmosphere in the ionization chamber vessel 131 with the atmosphere. Ventilator 134 for ventilation (ventilation speed = v₃[M³/ Sec]), and (b) an ionization chamber container 131 having (1) a conductive 129 wall electrode disposed adjacent to the magnetic levitation ionization chamber 130. An ionization chamber container 121 having the same volume as the above, (2) a charge collecting electrode 122 which floats in a non-contact state by magnetic levitation means in the ionization chamber vessel, and (3) a measurement provided in a part of the ionization chamber vessel. Measuring contact 123 electrically connected to the contact 113, and (4) a ventilator 124 for ventilating the atmosphere in the ionization chamber container 121 with the atmosphere (ventilation speed = v₂[M³/ Sec] ≠ v₃And (2) are different from each other in that a differential ionization chamber is constituted by the vented magnetic levitation ionization chamber 120.
[0056]
In the differential ionization chamber of this embodiment, the radioactive substance in the atmosphere is always supplied to the magnetic levitation ionization chamber 120 and the magnetic levitation ionization chamber 130, but the ventilation speed v₂And ventilation rate v₃Are different, the time during which certain radioactive substances are present inside them is different. As a result, the amount of radiation emitted by the radioactive substance in each internal space is different. Therefore, the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 120 is different from the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 130.
[0057]
The apparatus of the present embodiment operates in the same manner as the first, detects the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 120 and the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 130, and detects the difference between these charge amounts. Is calculated, the dose of radiation emitted from a predetermined radioactive substance is determined from the calculation result, the radioactivity concentration of the radioactive substance in the atmosphere is determined, and these are displayed.
[0058]
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a peak holder can be used instead of the integrator 412 when the correlation between the total amount of charge flowing in and the peak value of the charge signal is substantially proportional. Further, a modification similar to the modification of the first embodiment to the second embodiment is possible.
[0059]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the radiation measuring instrument according to the present invention. The apparatus according to the present embodiment is a radiation measuring apparatus that measures the energy distribution of radiation (for example, γ-rays). As shown in FIG. 8, the device of the present embodiment is different from the device of the first embodiment in that (a) (1) it has a conductive wall electrode 149 and the thickness of the wall material is t.₁[Mm], a charge collecting electrode 142 which floats in a non-contact state by magnetic levitation means in the ionization container, and [3] a measurement electrode provided in a part of the ionization container. A sealed magnetic levitation ionization chamber 140 having a contact 143; and (b) a conductive 159 wall electrode disposed adjacent to the magnetic levitation ionization chamber 140, which is the same as the ionization chamber container 141. And has the same wall material as the wall material of the ionization chamber container 141, and the thickness of the wall material is t.₂[Mm] (> t₁), (2) a charge collecting electrode 152 that floats in a non-contact state by magnetic levitation means in the ionization chamber, and (3) a measurement contact 143 provided in a part of the ionization chamber. And a vented magnetic levitation ionization chamber 150 that is electrically connected to a measurement contact 153 in that a differential ionization chamber is formed.
[0060]
In general, the higher the energy of the radiation, the higher the permeability in the substance. Further, the longer the path of the substance portion through which the radiation passes, the harder the radiation passes through the substance. In the differential ionization chamber of the present embodiment, the wall material of the ionization chamber container 141 of the magnetic levitation ionization chamber 140 and the wall material of the ionization chamber container 151 of the magnetic levitation ionization chamber 150 are the same, and Since the thickness is different, the radiation incident on the ionization chamber container 151 from the outside is different from the radiation incident on the ionization chamber vessel 141 from the outside from the radiation of the specific energy on the low energy side on the high energy side. It is more efficiently removed than radiation. Therefore, the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 140 is different from the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 150, and the difference or ratio of these charge amounts is determined by the radiation of a specific range of energy. It will reflect the dose.
[0061]
In the above description of the present embodiment, the case where the ionization chamber container 141 and the ionization chamber chamber 151 are made of the same material and have different thicknesses has been described. Not only the thickness, but also the density and atomic composition of the wall material. Therefore, it is possible to use the ionization chamber container 141 and the ionization chamber container 151 for the same purpose by changing the thickness or the density or the atomic composition as well as the thickness of the wall material.
[0062]
The apparatus of the present embodiment operates in the same manner as the first embodiment, detects the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 140 and the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 150, and Is calculated, and a radiation dose in a specific energy range is obtained from the calculation result and the amount of electric charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 140 or the amount of electric charge accumulated in the magnetic levitation ionization chamber 150. indicate.
[0063]
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a peak holder can be used instead of the integrator 412 when the correlation between the total amount of charge flowing in and the peak value of the charge signal is substantially proportional.
[0064]
Further, a modification similar to the modification of the first embodiment to the second embodiment is possible. However, in the present embodiment, the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 140 or the amount of charge stored in the magnetic levitation ionization chamber 150 is essential for the processing unit. A further modification is required in which the output is sampled at the analog-to-digital conversion timing of the present embodiment, and this is collected by the processor.
[0065]
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a configuration diagram of a radiation measuring instrument according to a fifth embodiment of the present invention. The device of the present embodiment is a radiation measuring device that measures the dose of γ-rays and the dose of neutrons. Generally, the detection sensitivity to neutron radiation of the ionization chamber largely depends on the atomic composition of the wall material or the internal gas of the ionization chamber container. For example, if a material containing a large amount of hydrogen atoms, such as polyethylene, is used for the ionization chamber wall material, or if ethylene gas is sealed as an internal gas, proton beams are generated by recoil of hydrogen atoms when fast neutrons are incident. This ionizes the gas in the ionization chamber. Also, on the inner wall of the ionization chamber container¹⁰When the material containing B is applied¹⁰B (n, α)⁷When thermal neutrons are incident by the Li reaction, α rays are generated, which ionize the gas in the ionization chamber. In the present embodiment, neutrons and γ-rays are separately measured by using two ionization chambers having wall materials or internal gases having different atomic compositions utilizing these properties.
[0066]
As shown in FIG. 9, the apparatus of the present embodiment is different from the apparatus of the first embodiment in that (a) (1) an ionization chamber container having a conductive wall electrode 169 and (2) an ionization chamber container. (B) a sealed magnetic levitation ionization chamber 160 including a charge collection electrode 162 that floats in a non-contact state by magnetic levitation means, and (3) a measurement contact 163 provided in a part of the ionization chamber container. 1) an ionization chamber container 171 having a conductive 179 wall electrode disposed adjacent to the magnetic levitation ionization chamber 160; and 2) a charge floating in a non-contact state in the ionization chamber container by magnetic levitation means. (3) a hermetically sealed magnetic levitation ionization chamber 170 composed of a measurement contact 173 electrically connected to the measurement contact 173 provided on a part of the ionization chamber container. The difference is that a differential ionization chamber is configured.
[0067]
Here, the γ-ray detection efficiency of the magnetic levitation ionization chamber 160 is α₁, The neutron detection efficiency is α₂Γ-ray detection efficiency of the magnetic levitation ionization chamber 170 is α₃, The neutron detection efficiency is α₄It is. And
α₁/ Α₂≠ α₃/ Α₄                                    … (1)
Is set.
[0068]
The apparatus according to the present embodiment operates in the same manner as the first embodiment, and the charge amount Q stored in the magnetic levitation ionization chamber 160.₁And the electric charge Q stored in the magnetic levitation ionization chamber 170₂And detect. And the charge amount Q₁And charge Q₂Is
Q₁= Α₁・ I_γ ₁+ Α₂・ I_N1                          … (2)
Q₂= Α₃・ I_γ ₂+ Α₄・ I_N2                          … (3)
Where I_γ ₁: Dose of gamma rays incident on the magnetic levitation ionization chamber 160
I_N1: Dose of neutron beam incident on the magnetic levitation ionization chamber 160
I_γ ₂： Dose of γ-ray incident on magnetic levitation ionization chamber 170
I_N2： Dose of neutron beam incident on magnetic levitation ionization chamber 170
It becomes.
[0069]
By the way, the magnetic levitation ionization chamber 160 and the magnetic levitation ionization chamber 170 have the same shape and are adjacent to each other._γ ₁= I_γ ₂= I_γ , I_N1= I_N2= I_NYou can think. Therefore, equations (2) and (3) are
Q₁= Α₁・ I_γ + Α₂・ I_N                            … (4)
Q₂= Α₃・ I_γ + Α₄・ I_N                            … (5)
Is transformed. Assuming that equations (4) and (5) are simultaneous equations, there are two equations and the unknown (I_γ , I_N), The processing unit 550 solves this simultaneous equation
(I_γ , I_N) Is obtained.
[0070]
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a peak holder can be used instead of the integrator 412 when the correlation between the total amount of charge flowing in and the peak value of the charge signal is substantially proportional.
[0071]
Further, in this embodiment, all sealed magnetic levitation ionization chambers are used, but all of them can be vented.
[0072]
In this example, the measurement was applied to measurement of γ-rays and neutrons. However, if it is possible to prepare a magnetic levitation ionization chamber in which the detection efficiency ratios of the two radiation species are different from each other, the measurement can be performed for these two radiations Can be applied.
[0073]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be modified. For example, in the case of measuring the energy distribution of radiation as in the fourth embodiment, the energy distribution in a wide energy range is measured using three or more magnetic levitation ionization chambers having mutually different wall materials. It is possible.
[0074]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the radiation measuring apparatus of the present invention, two or more magnetic levitation ionization chambers are arranged adjacent to each other, and the outflow terminals of the electric charges accumulated in each magnetic levitation ionization chamber are electrically connected to each other. In addition to the connection, the electric charge accumulated in each magnetic levitation ionization chamber is read out in a time-division manner, and the radiation dose is measured based on the read electric charge amount. Therefore, the radiation dose can be accurately measured with a simple configuration. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a radiation measuring instrument according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a charge detection unit of the device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a timing chart of the operation of the charge detection unit of the device of the first embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of a radiation measuring instrument according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a charge detection unit of the device according to the second embodiment.
FIG. 6 is a timing chart of the operation of the charge detection unit of the device according to the second embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram of a radiation measuring instrument according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a radiation measuring instrument according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a radiation measuring instrument according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170: magnetic levitation ionization chamber, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171: ionization chamber container, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172 ... Charge collection electrodes, 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173 ... Measurement contacts, 124, 134 ... Ventilator, 210, 220 ... Ion collection electrodes, 300 ... Reset unit, 310 ... Reset signal generator .., 321,... Reset units, 410, 420... Charge detection units, 411, charge amplifiers, 412, integrators, 413, analog-to-digital converters, 414, 424 read signal generators, 550, 560, 570 ... processing unit, 511, 521, 531, 541, 551, 561, 571 ... performance Processor, 512 ... indicator.

Claims

An ionization chamber having conductive wall electrodes, a charge collection electrode that floats in a non-contact state by magnetic levitation means in the ionization chamber, and a measurement contact provided on a part of the ionization chamber. A differential type ionization chamber comprising a sealed first magnetic levitation ionization chamber and a vented second magnetic levitation ionization chamber, wherein the respective measurement contacts are electrically connected to each other;
An ion collection power supply for supplying a DC voltage for ion collection to the wall electrode,
Resetting the respective magnetic levitation ionization chambers at different times in a predetermined order at predetermined time intervals, and contacting the charge collection electrodes of the reset magnetic levitation ionization chambers with the measurement contacts at different times. Reset means for resetting the potential of the charge collection electrode,
At the time of resetting the potential of the charge collection electrode, charge detection means for detecting the amount of charge that has flowed into each of the measurement contacts from each of the charge collection electrodes,
A processing unit that obtains a predetermined radiation dose based on the amount of charge detected by the charge detection unit for each of the magnetic levitation ionization chambers,
The processing unit calculates a background γ dose based on the absolute value of the amount of charge output from the first magnetic levitation ionization chamber, and the absolute value of the amount of charge output from the second magnetic levitation ionization chamber, Measuring the radioactivity concentration in the atmosphere based on the difference from the absolute value of the amount of charge output from the first magnetic levitation ionization chamber,
A radiation measuring device, characterized in that:

An ionization chamber having conductive wall electrodes, a charge collection electrode that floats in a non-contact state by magnetic levitation means in the ionization chamber, and a measurement contact provided on a part of the ionization chamber. A differential ionization chamber provided with two vented magnetic levitation ionization chambers, each of the measurement contacts being electrically connected to each other,
An ion collection power supply for supplying a DC voltage for ion collection to the wall electrode,
Resetting the respective magnetic levitation ionization chambers at different times in a predetermined order at predetermined time intervals, and contacting the charge collection electrodes of the reset magnetic levitation ionization chambers with the measurement contacts at different times. Reset means for resetting the potential of the charge collection electrode,
At the time of resetting the potential of the charge collection electrode, charge detection means for detecting the amount of charge that has flowed into each of the measurement contacts from each of the charge collection electrodes,
A processing unit for obtaining a predetermined radiation dose based on the amount of charge detected by the charge detection unit for each of the magnetic levitation ionization chambers;
A first ventilator for ventilating the gas inside the first magnetic levitation ionization chamber and the outside atmosphere at a first ventilation rate;
A second ventilator that performs ventilation between the gas inside the second magnetic levitation ionization chamber and the outside atmosphere at a second ventilation rate different from the first ventilation rate,
The processing unit includes: an absolute value of an amount of charge output from the second magnetic levitation ionization chamber, an absolute value of an amount of charge output from the first magnetic levitation ionization chamber, and the first magnetic levitation ionization. A first ventilation rate, a second ventilation rate, and a second ventilation rate based on a difference between an absolute value of a charge amount output from the box and an absolute value of a charge amount output from the second magnetic levitation ionization box; And determining a radioactive concentration of radionuclide in the atmosphere having a life within a life range determined according to a difference between the first ventilation rate and the second ventilation rate,
A radiation measuring device, characterized in that: