JP4799125B2 - 液晶表示を用いた簡易型軟ｘ線検出器 - Google Patents

Description

本発明は、使用者が容易に携行することができる液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器に関するものである。

近年、エネルギーが３〜９．５ｋｅＶで、主波長が２オングストロームの軟Ｘ線を用いたイオナイザー等の装置が市販されている。この種の軟Ｘ線（３〜９．５ｋｅＶ）は、エネルギーが低いために測定が困難であり、その検出器としては、従来、電離箱式サーベーメータ（例えば、米国ビクトリーン社 ４５０Ｂ−ＳＩ）が使用されていた。また、個人被曝線量測定用具は、約２０〜５０ｋｅＶ以上の放射線線量の測定に用いられるものであり、軟Ｘ線（３〜９．５ｋｅＶ）のような低エネルギーの放射線線量の測定はできなかった。なお、電離箱式のＸ線検出器としては、特許文献１に示したような技術が知られている。
特開平１１−３１７１９１号公報

しかしながら、上述したような電離箱式サーベーメータは、測定に必要な線量を確保するために、サイズを大きくする必要があるため（例えば、米国ビクトリーン社 ４５０Ｂ−ＳＩは、約１２０×１２０×２００ｍｍ）、個人被曝線量測定用具として、作業員が胸部等に装着して作業中の被曝量を測定することは困難であった。そのため、現状では、作業者がどの程度被曝したか、あるいは被曝限度を超えているかどうかを知るための手段がなかった。また、電離箱式サーベーメータは高価であるため、それに代わって、安価で簡単に被曝量を測定できる検出器の開発が切望されていた。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、作業員等が携行しやすい、小型で安価な液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器は、チャンバの内部が、液晶プレート設置部と金属電極設置部に区分され、前記チャンバの一側面には、前記金属電極設置部に第１の開口部が形成され、前記液晶プレート設置部に第２の開口部が形成され、前記第１の開口部には、軟Ｘ線透過フィルムが取り付けられると共に、前記金属電極設置部内には、電気的に高絶縁された金属電極が配設され、前記第２の開口部には、内部に液晶を封入した液晶充填プレートが取り付けられ、前記液晶充填プレートの一端に設けられた第１の電極が、前記金属電極の一端と接続されると共に、前記液晶充填プレートの他端に設けられた第２の電極が、接地用電極と接続され、本検出器の装着前に、前記金属電極を帯電することにより、前記液晶充填プレート内の液晶を配向させ、本検出器の装着後に、軟Ｘ線の被曝量に応じて、前記液晶の配向が解除されるように構成されていることを特徴とするものである。

上記のような構成を有する請求項１に記載の発明によれば、予め帯電させた金属電極が軟Ｘ線に被曝したことにより中和され、それに伴って、液晶充填プレート内の液晶の配向が解除され、第１の電極に近いところから徐々に元の色に戻るため、この液晶の色が変わった距離とその変化にかかった時間から線量率を測定することができる。また、液晶充填プレートの色が変わった距離により積算線量をも測定できるので、線量率型兼積算線量型の軟Ｘ線検出器を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器において、前記金属電極設置部の所定の位置に密閉可能な開口部が形成され、前記開口部を介して前記金属電極を帯電することができるように構成されていることを特徴とするものである。
上記のような構成を有する請求項２に記載の発明によれば、金属電極設置部内に配設された金属電極を防湿した状態のまま、容易に帯電作業が実施できるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器において、前記金属電極が円柱形状を有することを特徴とするものである。
上記のような構成を有する請求項３に記載の発明によれば、金属電極それ自体からの気中放電を防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器において、前記金属電極設置部に対応するチャンバの内面に、光電子放出材からなる膜が形成されていることを特徴とする。

上記のような構成を有する請求項４に記載の発明によれば、入射した軟Ｘ線の電離作用でイオンができるだけでなく、軟Ｘ線が光電子放出材からなる膜に当たると、その線量に応じて光電子が放出され、それが空気分子に付着して負のイオンを生成し、その結果、イオン量が増幅されるため、少ない軟Ｘ線量でも液晶の配向が変わるので、検出感度を上げることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器において、前記第２の開口部の側部に、前記液晶充填プレートの変色位置を測定するための目盛りが形成されていることを特徴とするものである。
上記のような構成を有する請求項５に記載の発明によれば、液晶充填プレートの変色位置をより正確に測定することができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器において、前記金属電極を帯電する電荷量が、軟Ｘ線の被曝量が被曝限度量を超えた場合に、前記液晶充填プレートの液晶の配向が解除されて色が変わるような値に設定されていることを特徴とするものである。

上記のような構成を有する請求項６に記載の発明によれば、軟Ｘ線の被曝量が被曝限度量を超えた場合に液晶充填プレートの色が変わるので、被曝量がある一定値を超えたことを、検出器の外部から目視で容易に確認することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器において、前記金属電極の静電容量と印加電圧とを調整することにより、所望の軟Ｘ線の検出範囲に応じて、前記液晶充填プレートの色が変わるように構成されていることを特徴とするものである。

上記のような構成を有する請求項７に記載の発明によれば、法規で定められた種々の軟Ｘ線の被曝制限に応じて、本検出器をその監視装置として使用することができるようになる。

本発明によれば、作業員等が携行しやすい、小型で安価な液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器を提供することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態（以下、実施形態という）を、図面を参照して説明する。

（１）第１実施形態
（１−１）構成
本実施形態の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器は、図１に示すように構成されている。すなわち、図１（Ａ）に示したように、樹脂製の四角柱形チャンバ（以下、チャンバという）１の内部が、仕切板１ｃによって、液晶プレート設置部１ａと金属電極設置部１ｂの２つに区分されている。なお、チャンバ１の内部を仕切板１ｃによって２つに区分したのは、金属電極設置部１ｂを防湿構造とするためである。

また、図１（Ａ）（Ｂ）に示したように、前記チャンバ１の一側面には、金属電極設置部１ｂに対応する位置に、軟Ｘ線を透過するポリイミド樹脂（カプトン（登録商標））等からなるフィルム２を貼った窓（請求項の第１の開口部に対応）３が形成され、その内部には、電気的に高絶縁された円柱状の金属電極（帯電電極）４が配設されている。なお、この金属電極４は、それ自体からの気中放電を防止するため、円柱状等のエッジを持たない形状とされている。

また、前記金属電極４は、金属電極設置部１ｂの上面に配設されたテフロン（登録商標）等からなる上部絶縁材７と、金属電極４の下端部近傍に配設されたテフロン等からなる下部絶縁材８によって支持されている。なお、前記上部絶縁材７と下部絶縁材８により仕切られたエリアは、防湿のため、気密構造となっている。また、前記金属電極設置部１ｂの底面は開口され、キャップ９によって密閉できるように構成されている。

一方、図１（Ａ）（Ｃ）に示したように、前記液晶プレート設置部１ａには、前記金属電極設置部１ｂに設けられた窓３と同一側面に液晶プレート設置用窓（請求項の第２の開口部に対応）５が形成され、この窓５に、内部に液晶を封入したプレート（以下、液晶充填プレートという）６が取り付けられている。この液晶充填プレート６には、その両端にそれぞれ電極ａ（請求項の第１の電極に対応）及び電極ｂ（請求項の第２の電極に対応）が設けられている。

また、前記液晶プレート設置部１ａの底面には、接地用の電極ｃが設けられ、前記液晶充填プレート６の電極ｂと接続されている。さらに、前記液晶充填プレート６の電極ａは、金属電極設置部１ｂ内に設置された金属電極４の上端部と接続されている。

（１−２）作用
上記のような構成を有する本実施形態の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器は、以下のようにして、軟Ｘ線の被曝量を検出することができる。

まず、作業員が本実施形態の簡易型軟Ｘ線検出器を装着する前の操作について説明する。すなわち、図１に示したように、前記液晶プレート設置部１ａの電極ｂ又は電極ｃを接地した状態で、前記金属電極設置部１ｂの底面に装着されたキャップ９を外し、下部絶縁材８から露出している金属電極４の一部に、高圧電源（図示せず）の出力ケーブルの先端を接触させて、金属電極４を帯電させる。

このようにして金属電極４を帯電させると、それと接続された電極ａも帯電され、液晶充填プレート６内の液晶が配向して、プレートの長手方向に液晶の色が変わる。なお、金属電極４の帯電後は、チャンバ１内への透湿を防止するために再度キャップ９を取り付けた後、作業員の胸部等に簡易型軟Ｘ線検出器を装着させる。

上記のようにして本実施形態の簡易型軟Ｘ線検出器を装着した作業員が軟Ｘ線に被曝すると、軟Ｘ線透過フィルム２を貼った窓３より入射した軟Ｘ線は、その電離作用により、入射した軟Ｘ線量に応じて正負イオンを発生し、そのイオンにより、予め帯電していた金属電極４を中和する。その結果、軟Ｘ線の線量に応じて金属電極４上の静電荷量が減少し、金属電極４と接続された電極ａにかかる電圧が低下し、液晶充填プレート６内の液晶の配向が解除されるので、電極ａに近いところから徐々に元の色に戻る。

（１−３）効果
上述したように、本実施形態の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器によれば、予め帯電させた金属電極が軟Ｘ線に被曝したことにより中和され、それに伴って、液晶充填プレート内の液晶の配向が解除され、電極ａに近いところから徐々に元の色に戻るため、この液晶の色が変わった距離とその変化にかかった時間から線量率を測定できる。また、液晶充填プレート６の色が変わった距離により積算線量をも測定できる。従って、本発明によれば、上記のような簡単な構成で、線量率型兼積算線量型の軟Ｘ線検出器を得ることができる。

また、金属電極４の静電容量と印加電圧とにより、軟Ｘ線の被曝限度量を超えると、液晶充填プレート内の液晶の配向が解除されて、プレートの色が変わるように、金属電極４の電荷量を与えることもできる。このように構成することにより、軟Ｘ線の被曝量が予め設定した限度量を超えたことを、検出器の外部から目視で容易に確認することができるようになる。

さらに、金属電極４の静電容量と印加電圧とを調整することにより、軟Ｘ線の所望の検出範囲に応じてプレートの色が変わるように金属電極４の電荷量を与えることもできる。このように構成することにより、法規で定められた種々の軟Ｘ線の被曝制限に応じて、本検出器をその監視装置として使用することができるようになる。

また、この検出器は、可動部がないため、振動や衝撃に強いという特長がある。さらに、テーブル等の上に設置して、電離箱式サーベーメータより安価な簡易型エリアセンサーとしても利用することができる。また、従来、作業中の作業者が軟Ｘ線にどの程度被曝したか、あるいは被曝限度を超えているかどうか知るための簡単な手段がなかったが、本発明にかかる軟Ｘ線検出器を用いることで、安価で簡単に軟Ｘ線の被曝量を測定することができるようになる。

（２）第２実施形態
本実施形態の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器は、上記第１実施形態の変形例であって、軟Ｘ線透過フィルム２を貼った窓３から入射した軟Ｘ線が当たるチャンバ内面に、光電子放出材膜（金メッキ等）１０を設けることにより、少ない軟Ｘ線量でも金属電極４の電位が低下し、液晶の配向が解除され、プレートの液晶の色が変わるため、感度を上げることができる。

その理由は、入射した軟Ｘ線の電離作用でイオンができるだけでなく、軟Ｘ線が光電子放出材膜１０に当たると、その線量に応じて光電子が放出され、それが空気分子に付着して負のイオンを生成し、その結果、イオン量が増幅されるためである。ただし、チャンバ内は負イオンが多くなるため、金属電極４は正に帯電している必要がある。

（３）他の実施形態
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、具体的な各部材の形状、あるいは取付位置及び方法は適宜変更可能である。また、金属電極の電位を非接触型の表面電位計で測定することによっても電荷量の変化量を測定することができるので、それにより線量率や積算線量を測定することもできる。また、液晶プレート設置用窓５の側部に、液晶充填プレートの変色位置を測定するための目盛りを形成しても良い。

本発明に係る液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器の第１実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図、（Ｄ）はＣ−Ｃ’断面図である。 本発明に係る液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器の第２実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図、（Ｄ）はＣ−Ｃ’断面図である。

符号の説明

１…チャンバ
１ａ…液晶プレート設置部
１ｂ…金属電極設置部
１ｃ…仕切板
２…フィルム
３…窓
４…金属電極（帯電電極）
５…窓
６…液晶充填プレート
７…上部絶縁材
８…下部絶縁材
９…キャップ
１０…光電子放出材膜

Claims (7)

1. チャンバの内部が、液晶プレート設置部と金属電極設置部に区分され、
   前記チャンバの一側面には、前記金属電極設置部に第１の開口部が形成され、前記液晶プレート設置部に第２の開口部が形成され、
   前記第１の開口部には、軟Ｘ線透過フィルムが取り付けられると共に、前記金属電極設置部内には、電気的に高絶縁された金属電極が配設され、
   前記第２の開口部には、内部に液晶を封入した液晶充填プレートが取り付けられ、前記液晶充填プレートの一端に設けられた第１の電極が、前記金属電極の一端と接続されると共に、前記液晶充填プレートの他端に設けられた第２の電極が、接地用電極と接続され、
   本検出器の装着前に、前記金属電極を帯電することにより、前記液晶充填プレート内の液晶を配向させ、
   本検出器の装着後に、軟Ｘ線の被曝量に応じて、前記液晶の配向が解除されるように構成されていることを特徴とする液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器。
2. 前記金属電極設置部の所定の位置に密閉可能な開口部が形成され、前記開口部を介して前記金属電極を帯電することができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器。
3. 前記金属電極が、円柱形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器。
4. 前記金属電極設置部に対応するチャンバの内面に、光電子放出材からなる膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器。
5. 前記第２の開口部の側部に、前記液晶充填プレートの変色位置を測定するための目盛りが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器。
6. 前記金属電極を帯電する電荷量が、軟Ｘ線の被曝量が被曝限度量を超えた場合に、前記液晶充填プレートの液晶の配向が解除されて、色が変わるような値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器。
7. 前記金属電極の静電容量と印加電圧とを調整することにより、所望の軟Ｘ線の検出範囲に応じて、前記液晶充填プレートの色が変わるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の液晶表示を用いた簡易型軟Ｘ線検出器。

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