JP5052733B2 - 空気中のα粒子放射線用の検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、周囲の空気を検出媒体として使用する空気中の放射性原子核からのα粒子放射線を電離するための検出装置の分野に関する。
【０００２】
米国科学アカデミーの報告書ＢＥＩＲ ＶＩ（１９９８年２月１９日発行）が、ラドン（自然に発生する放射性希ガス）によるビルの汚染により、アメリカ国内で年間約１５，０００人が肺ガンにより死亡し、他の地域でも対応する死者がでていると報告している。ラドンのレベルは予測できない。すなわち、多くの場合、類似の構造の隣接するビルのラドンの内部レベルは大きく異なり、種々の最低基準より高いラドン・レベルが検出されている。米国環境保護局（ＥＰＡ）は、各住居についてラドンをチェックすべきであると勧告している。都合のよいことに、ラドンによる汚染が検出された場合、簡単でコストの安い方法で汚染を低減することができる。ラドンは継続的に測定することが望ましい。何故なら、ラドン・レベルは、地殻構造プレートの変動、季節による温度および換気の変化、およびビルの改装および保護方法により変化するからである。さらに、ラドン・レベルは、多くの場合、地震の前に変化する（例えば、１９９５年のサイエンス２６９巻、６０ページ参照）。例えば、既知の断層線を取巻く広い地域にわたる、リアルタイムでのラドン・レベルを監視し、監視責任者にネットワークを通してこれらの観察結果を報告すれば、切迫した地震の危険を警告することができる。
【０００３】
放射線の放出は、時間により変化する場合があるので、また、例えば、２４時間の間の全放射は、空気中のα粒子放射線のレベルが高かった数時間の放射、および上記レベルが低かった残りの時間の放射を含んでいる場合があるので、複数の時間にわたって放射レベルをサンプリングすることが望ましい。空気中のα粒子放射線の他の潜在的なソースとしては、プルトニウムおよびウランがある。このような元素は、採鉱、原子炉または核燃料または兵器処理施設での事故、または１つまたは数個の核兵器、または核兵器および／または劣化ウラン軍需品による戦争、または放射性物質が攻撃を受ける戦争またはテロ行為、または地震または噴火のような自然災害により空気中に放出される場合がある。このような放出の後で、α粒子放射性物質は、かなり長期間にわたって空気中に残留するか、または地上に堆積し、風、農作業、車両の移動等により再び空気中に戻る。できれば、空気中のα粒子放射線をリアルタイムで警告できる検出装置があれば便利である。このような空気中の放射線を検出した場合には、ビルの換気を変えるとか、および／または口の周りをハンカチのような簡単なフィルタで覆うとかといった簡単な行為により、放射線への被爆および病気の危険を低減することができる。また、空気中のα粒子放射線のレベルの全体像を供給するために、このような検出装置をネットワークで接続することもできる。
【０００４】
現在、２種類のα粒子検出装置が実際に使用されている。すなわち、（１）リアルタイムで監視を行わない、長期間配置される低コストのデバイス。このデバイスの場合には、多くの場合、後に実験室で処理が行われ、通常、ラドン被爆の合計値だけが測定される。（２）リアルタイムでデータを供給する、熟練したオペレータを必要とする高性能の高価な検出装置。周囲の空気用のイオン・カウンタをベースとする装置はどちらの種類にも存在する。低コストのイオン・カウンタは、電離放射線により発生するエレクトレットのような荷電電極の減衰率を検出する。高性能のイオン・カウンタは、大気中の電離放射線による直流の総和を検出、またはＫｅｉｔｈｌｅｙ（米国オハイオ州の）電位計のような高性能低電流測定装置、または高性能デジタル信号処理（ＤＳＰ）技術により、個々のα粒子の崩壊を計測することができる。大気イオン・カウンタの電荷収集速度は本質的に遅いので、従来技術の高速信号成形は使用できず、このような検出装置は多くの場合、マイクロフォニック雑音に妨害され、誤測定の防止のため、障害を受けない注意深い設置および／または高性能なＤＳＰ技術を必要とした。
【０００５】
このような要件は、丈夫さ、保守を必要としない操作、および市場に大量に出回っている検出装置と両立しないものである。すべての先行技術は、高価であること、高性能のため熟練した操作が必要であること、測定してから結果がでるまでの時間が長いこと、長期間のリアルタイムでの測定ができないこと、検出装置の大きさおよび容積が大きいこと、およびマイクロフォニック雑音の影響を受け安い等の欠点を持っていた。このような欠点のために、ラドン読み出し検出装置を継続して大規模に使用することができなかった。家庭用に適当な大きさにでき、複数の時間期間にわたって連続的に測定することができ、最低の保守ですみ、簡単に入手できる部材で容易に製造でき、操作するのに特別な訓練を受けたスタッフを必要としない、空気中のα粒子放射線用の本当に実用的な検出装置についての提案は今迄行われなかった。
【０００６】
本発明は、先行技術とは異なる３つの重要な機能を持つ。第１の機能は、受動的で通常のフィードバック構成部品が、放射性崩壊による特有の信号に対してだけ高い電子利得を提供し、他の信号に対しては低い利得を提供する通常の集積回路増幅器と一緒に使用することができることである。これにより、雷雨等のような他の発生源により発生した空気イオン（電子を失ったか、外部から受け取って、そのために電荷を持つ空気の原子および分子）が検出されなくなる。簡単な受動フィードバック構成部品を使用することにより、製造が簡単になり、信頼性が向上する。第２の機能は、マイクロフォニック雑音に起因する、誤測定の恐れがある外乱を検出するために、１つまたは複数の振動センサを使用していることである。このような外乱が存在している間は、データの取得は停止し、この停止時間（デッド・タイム）は、放射性崩壊の速度の正確な測定を容易にすると見なされている。第３の機能は、十分な検出イオン数を生成する前に、この領域内で発生する放射能崩壊の一部分が非感受性の境界に衝突する短い軌跡を有するように、カウンタの高感度領域が選択される。検出効率は、実質的に１００％より低い。このように寸法を制限することにより、家庭で使用するのに適した大きさのカウンタが可能になる。
【０００７】
さらに、（最も普通の汚染物質である）ラドン２２２の放射性崩壊によって生じた第１の娘核（ポロニウム２１８）が、陽イオンとして形成されるので、負に帯電した電極に引きよせられる恐れがある。ポロニウム２１８および放射性崩壊によって生じた他の娘核（ポロニウム２１４）もα粒子を放出し、その結果、ラドン２２２の核が崩壊した後で、数時間以内に、２つの後続のα粒子となる。（半減期２２年の）鉛２１０を経て形成されるポロニウム２１０もα粒子を放出する。ラドン２２２の高いレベルで動作している検出装置は、数年後、鉛２１０により汚染される恐れがあり、クリーニングまたは交換が必要になるか、汚染をモデル化するか、または被爆に基づく修正係数を計算する。
【０００８】
任意の所与の電極構成の絶対検出効率は、検出装置を既知の放射能環境内に置くか、および／または数値によりモデル化し、測定または計算した検出速度を既知の情報源または数値によりシミュレートした強度と比較することにより決定可能である。決定された修正係数は、測定速度を本当のレベルに変換するために使用される。形成される任意の特定の電極形状に対して必要な上記測定または計算は１回だけであることに注目することは重要である。特定の電極構成に対する修正係数が決定されると、この電極構成を持つ検出装置を製造するために追加の修正係数を決定する必要はない。
【０００９】
本発明は、電気的に遮蔽された容器であって、ラドンまたは他の空気中のα粒子放射性元素が、拡散により上記容器に入ることができる電気的に遮蔽されたフィルタによりカバーされている開口部、および／またはダストのような放射性物質が適当な大きさの電気的に遮蔽されたフィルタを通して容器に入ることが可能な閉鎖することができる開口部を備える容器と、隣接電極間のスペース内で発生する僅かな放射性崩壊が、検出対象の十分な数のイオンが発生する前に、感受性を持たない境界に衝突する短い軌跡を持つことができ、そのため検出効率が１００％よりかなり低くなるように分離している、内側に装着され上記容器から電気的に絶縁している複数の電極と、α粒子の放射性崩壊によって生じた空気イオンを収集するために必要な電界強度が隣接電極間に形成されるように実質的に平滑な高電圧を供給するための手段と、電子電荷を感知する前置増幅器と、放射性崩壊による特有の信号に対してだけ高電子利得を供給し、他の信号に対しては低利得を供給する受動フィードバック構成部品を備える増幅器と、上記容器内に装着されている１つまたは複数の振動センサからの信号を増幅するための電子増幅器とを含む電子回路盤に電力を供給するための手段と、増幅器からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、イオン信号の数をカウントし、１つまたは複数の振動信号が存在しない場合のライブ時間を記録し、複数の時間にわたる測定した崩壊速度を本当の崩壊速度に変換するように構成されている電子デジタル論理回路と、測定した空気中のα粒子速度を表示するための、光学的または音響による、または両方による表示ユニットと、公式の安全レベルを超えた速度およびデッド・タイムのための（光学的、音響、または両方による）警報とを備える空気中のα粒子放出核用の検出装置を提供する。
【００１０】
添付の図面を参照しながら特定の実施形態について説明するが、これらの実施形態は単に説明のためのものであって、本発明の範囲を制限するものではない。
図１に示すように、本発明の一実施形態は、外部からの電気的干渉に対して、内部を遮蔽する電気的に遮蔽された容器１を備える。上記電気的に遮蔽された容器は、支持体２を使用して住居の壁部のような垂直面に固定し、または他の支持体２（図示せず）および固定点を使用して水平面に固定可能である。振動防止材（図示せず）は、本発明に伝わる恐れがある振動の強度を低減するために使用可能である。容器の内側には、振動センサ３が設置されている。１つまたは複数のバッテリー４が、容器の内部に設置されている。これらのバッテリーは、導電性フラップ５を開くことにより挿入することができ、バッテリーを挿入した後で、上記フラップを閉じることにより電気的に遮蔽することができる。表示および警報ユニット６は、容器１の前面に設置される。ラドンまたは他の放射性α粒子放出ガスが、フィルタ９を通して容器１内に拡散できるように、格子８とフィルタ９が容器１内の開口部１５をカバーし、また電気的遮蔽を維持するため、容器１に対してフィルタ９を支持する細かい金属格子８を含むプレート７が取り付けられている。フィルタは、また、ダストまたは類似の大きさの大気汚染物質および昆虫の侵入を阻止する大きさになっている。
【００１１】
適当な強度の中央部材を含むテフロン（ＲＴＭ）のような４つの優れた電気絶縁材１０が、導電性プレート１１および１２を相互に均等な間隔で支持し、電気的に絶縁している。優れた電気絶縁材であり、プレート１１および１２への振動の伝導を軽減し、プレート間に均等な間隔を提供する複数の追加の支持体（図示せず）を容器１の内壁に取り付け可能である。プレートから電気的に遮蔽可能な電子回路盤１４が、容器１内に設置されている。プレートの中の一方は高電圧に接続していて、そのため、空気イオンを収集するのに十分な強度の電界（１０〜２０ボルト／ミリメートルまたはそれ以上）が、プレート間の空間１３内に供給される。高電圧は、１つまたは複数の高電圧バッテリーから継続的に供給することも可能であり、または、電子回路により継続的に供給することも可能であり、プレート状の電圧を感知し、上記電圧が下がった場合に再度供給することも可能であり、または、イオンを収集するのに十分な電界が電極間に維持されるように、上記電圧を十分近接した時間に再度供給することも可能である。
【００１２】
荷電した電極の消費電流は非常に小さいので、少ない電力で電界を維持することができる。電子回路の電力は、１つまたは複数のバッテリーからのものであっても、主電源（図示せず）からのものであっても、または、数時間の停電用のバックアップ（図示せず）を備える太陽電池パネル（図示せず）からのものであってもよい。高電圧は、デュラックまたはザンボニー電池とも呼ばれる乾電池（図示せず）から得ることもできる。このような電池は、長い寿命が必要な地下での長時間の使用に役に立つ。電池は、１６０年以上連続して動作してきた。バッテリー動作の場合には、バッテリーを交換しなければならない時、または再充電が必要な場合に再充電ができる場合には、音響インジケータ、光学式インジケータ、または両者の組み合わせのような、ユーザに警告するためのある種の方法が提供される。
【００１３】
図２は、導電性のプレートおよび電子回路盤への電気接続を示す。プレート１２は、高電圧源に電気的に接続していて、容器１から電気的に絶縁されている。空気イオン信号（図示せず）は、容器１と電気的に絶縁しているプレート１１から、導線１６を通って電子回路盤１４に入力される。振動センサ３も、導線１７により電子回路盤に接続している。導線１６は、ＩＣ１の周囲に設置されている電荷感知増幅器に接続しており、それは略図に示すように、（ＴＬ０６１または類似のもののような）低コストおよび低電力ＦＥＴ入力演算増幅器であってもよい（図３）。フィードバック抵抗Ｒ１としては、１００メガオームを使用することができる。上記フィードバック抵抗は、電荷の漏洩を最小限度に低減するためにコーティングすることができる。フィードバック・コンデンサＣ１としては、１．８ｐＦのコンデンサを使用することができる。他の値のものも使用することができる。回路盤への接続は、電荷の漏洩を最小限度に低減するために、テフロン（ＲＴＭ）のような高品質の電気絶縁体で作ることができる。
【００１４】
この増幅器の出力は、図３に概略示すように、ＩＣ２（この場合も、ＴＬ０６１または類似のものであってもよい）の周りに設置されている第２の増幅器に接続している。ＩＣ２の周囲のフィードバック構成部品は、空気中のα粒子の放射能により生成された空気イオン（図示せず）により発生した信号の特性に対して、非常に高い利得が得られるように、また異なる特性を持つ信号に対して低利得になるように選択され、その結果、空間領域１３内の電離α粒子崩壊により生成されたのではない空気イオンに対して最小の感度になる。空間領域１３内の一次宇宙線からの二次放射線と共に、地上ガンマ線およびベータ線により生成可能な空気イオンの数は、非常に少なく検出不能である。典型的な値は、Ｒ５は４７キロオームであり、Ｃ２は０．６マイクロファラッドであり、Ｒ２は５００オームであり、Ｒ４は５００キロオームであり、Ｃ３は６４０ピコファラッドであり、Ｒ３は１２キロオームである。これらの部材の値は、多少は変更可能である。必要な性能を達成するために、他の電子回路も使用可能である。
【００１５】
振動センサからの電気接続は、図４に概略示すように、ＩＣ３（ＴＬ０６１または類似のものであってもよい）の周囲に設置されている増幅器に送られる。Ｒ８は、振動センサのインピーダンスにマッチするように選択可能であり、バイモルフ・センサのような振動センサでは、典型的に１メガオームであり、Ｒ６は１キロオームであり、Ｒ７は１メガオームである。これらの部材内である種の振動を起させることもできる。必要な性能を達成するために、他の電子回路も使用可能である。製造目的のため、バラつきのない性能を確実に達成するために、小さな許容誤差を持つ電子部材を使用可能である、あるいは可変抵抗を使用して、永久に固定する前に電子的利得を微調整可能である。（増幅器ＩＣ１とＩＣ２による増幅の後で、２つのプレート間にイオンの軌跡を形成する５．５ＭｅＶα粒子からの）図５に示す形の波形は、導線１８を通ってコンパレータＩＣ４（ＬＰ３３９または類似のものであってもよい）（図６）に送られ、上記波形が予め定めたコンパレータのしきい値を超えた場合には、論理信号が、単安定ＩＣ５（７４ＨＣＴ４２３または類似のものであってもよい）の入力に適用される。
【００１６】
振動センサからの信号が、ＩＣ８（ＬＰ３３９または類似のものであってもよい）の周囲に設置されているコンパレータのしきい値を超えない場合には、単安定ＩＣ５からの信号は、ＩＣ６（７４ＨＣＴ４２３であってもよい）を通り、論理信号２０を、最終的には警報および表示ユニット（図示せず）を駆動するデジタル論理回路（図示せず）に送る。デジタル論理回路（図示せず）は、当業者であれば周知の種々の電子回路およびデバイスにより、多くの方法で実施することができる。警報および表示ユニットは、多くの形をとることができ、光学的表示、音響による表示、又はこれらの組み合わせ、および警報機能を持つことが可能である。しかし、ＩＣ３により増幅され導線１９を通して出力を供給する、振動センサからの同時又は直後の信号が、ＩＣ８の周囲に設置されているコンパレータのしきい値を超える場合には、論理信号２０で信号は生成されない。代わりに、デジタル論理回路（図示せず）に、装置が計測不能であったこと（デッド・タイム）を示す信号２１が送られ、率の計算にデッド・タイムが含まれないように、放射性崩壊率の以降の測定を修正可能である。このようなデッド・タイムを、光学的信号またはオーディオ信号又はその組合わせによりユーザに表示することが可能である。必要な性能の達成のため、他の電子回路も使用可能である。
【００１７】
本発明の他の実施形態（図示せず）の場合には、信号を増幅するための電子回路を含む複数の振動センサ、およびこれらの信号を処理するための論理回路が、電極を含む電気的に遮蔽された容器１内に設置される。予め定めた１つまたは複数のしきい値を超える外乱は、上記外乱がやむまでデータの取得を停止する信号（「デッド・タイム」）を生成する。このような設定は、１つの振動センサでは記録不可能な外乱を受けるような用途に有用である。
【００１８】
本発明の他の実施形態（図７）の場合には、電極は、電気的に遮蔽された容器１内に設置され、容器から絶縁され、絶縁体２３により間隔を置いて設置されている２つの同心の導電性円筒２２である。振動を低減するための材料（図示せず）を含むことが可能な他の電気絶縁支持体を、２つの電極をさらに固定し、容器１の内面に対して間隔を維持するために使用可能である。その他の動作モードおよび関連部材（図示せず）は、図１〜図６のところで既に説明したものと類似である。１つの実際の違いは、α粒子放射線により発生した空気イオン（図示せず）を収集するのに、同心円筒間には平行なプレート間の電圧よりも一般的に高い電圧が必要になることである。
【００１９】
本発明の他の実施形態（図８）の場合には、４つの平行なプレート電極２４、２５、２６および２７が、エンクロージャ１内に設置されている。電極間の間隔を均等にするために、またこれらの電極をエンクロージャ１内に固定するために、振動低減材を含むことができる追加の絶縁サポート（図示せず）を使用することができる。エンクロージャ内には、もっと多くの電極（図示せず）を設置することもできる。このような実施形態は、時間分解能で、２つの崩壊が起こる確率がかなり高いほど崩壊の数が多い、高いレベルの空気中のα粒子放射線を測定するのに適している。複数の電極を使用することにより、サンプリング放射能の最高のレベルにおいて、時間分解能に発生する２つ以上の検出できる崩壊の確率が小さくなるように感知量を選択することができる。そうすることにより、正確な測定を行うことができる。この実施形態の場合には、隣接する各電極のペアは、増幅器（図示せず）、およびカウントを行うエレクトロニクス（図示せず）を備える。同心シリンダ（図示せず）の複数のペアも使用することができる。
【００２０】
本発明の他の実施形態（図９）では、電極は、３つの平行プレートからなる。中央のプレート１２Ａは、高電圧源に接続していて、そのため、空気イオン（図示せず）を収集するために十分な電界が、中央プレートと他の２つのプレート１１Ａおよび１１Ｂ間の空間領域１３Ａおよび１３Ｂ内に存在する。２つのプレート上で検出された空気イオン信号（図示せず）を増幅するために、導線１６Ａおよび１６Ｂにより接続する電子増幅器（図示せず）が設置される。複数の３つの電極装置を容器１内に設置可能である。
【００２１】
図１０は、本発明の他の実施形態である。この実施形態では、電極間の感知領域１３への電気的遮蔽を維持しながら、容器１内に、放射性ダストが入ることができる十分な大きさの導電性格子２９を含む開口部の上に置かれる可動カバー３０が設置されている。通常の動作では、ダストが優先的にこの開口部上に落下するような方向に検出装置が向いている。カバー３０は、取付具３１を孔部３２および３３を通して押し込むことにより、格子２９を覆う正しい位置に保持される。上記カバーは、ガイド３５により容器１の表面との接触を維持しながら、内蔵の移動デバイス３４により、（図に示すように）格子２９が露出する位置に移動可能である。次に、カバー３０は、取付具３６により孔部３７に固定可能である。その後で、そうしたい場合には、格子２９が覆われるようにカバー３０を移動可能である。カバーは多くの動きが可能である。カバーは、また、遠隔操作機構（図示せず）により移動可能である。このような実施形態は、容器１内への放射性の空気中のα粒子放出材料の拡散が起こる可能性が低い場合に、ダストのようなある形の上記材料を検出するのに有用である。
【００２２】
他の実施形態（図示せず）では、拡散開口部を含まない、図１０の装置が設置されており、フィルタ９および格子８およびプレート７は不要である。他のすべての流入ルートは閉鎖されているので、α粒子を放出することにより崩壊する放射性原子核は、カバー３０が移動して格子２９が露出した時にだけ内部に侵入可能である。カバーは、また、遠隔操作機構（図示せず）により移動可能である。このような検出装置は、カバー３０を移動して、格子２９を露出させた後で、カバー３０を格子２９上に移動させて再度封鎖することにより、放射性ダストのサンプリングを含むいくつかの用途に使用可能である。サンプリング期間中に入手した任意のラドンの崩壊時間を考慮に入れた後で測定したカウント値は、ラドンの崩壊を含まない。
【００２３】
他の実施形態では、通信装置（図示せず）が、検出装置に取り付けられているので、測定した空気中のα粒子放射線のレベルを、住居、事務所、工場、レストラン、店舗または他のビル、または多くの別のビルの周囲に設置されている複数の類似の検出装置に送ることができる。動作を確認し、故障を容易に識別できるように、適当な電子回路（図示せず）により診断情報を提供し、担当スタッフに通知可能である。この実施形態では、また、図１０の形のカバー（図示せず）を移動させることにより、放射性ダストを検出する機能を持つことも可能である。通信方法としては、電線、光ケーブル、主電気ケーブル、無線または類似の手段を使用することができる。
【００２４】
ある実施形態では、各検出装置上の警報および表示モジュールは、１つまたは複数の他の検出装置上のα粒子放射線のレベルが、公式基準を超えたことを表示する機能（図示せず）、および検出装置の中のどれが検出したのかを表示する機能（図示せず）を持つこともできる。例えば、地下室内に設置された（図１１の）検出装置３８は、空気中のα粒子放射線のレベルを記録することができ、一方、上の室内に設置された検出装置３９は上記検出を行うことができない。また、その逆もある。さらに、検出装置を、適当な接続媒体４０により、適当なソフトウェアで、住居、事務所、工場、レストラン、店舗または他のビル内の空気中のα粒子放射線のレベルについて、より多くの情報を提供することができるコンピュータ４１にリンクすることもできる。また、各検出装置への接続が、二重通信をサポートし、各検出装置が適当な電子回路（図示せず）を含んでいる場合には、必要な場合または将来の安全基準に適合するため、システムのオペレータにより、検出閾値および他のこのようなタスクを変更する目的で、検出装置をリセットするために使用することができる。
【００２５】
他の実施形態（図示せず）では、検出装置は、ある機構を備えていて、それにより、インターネット、陸上通信線、電話、光ファイバ・ネットワーク、衛星リンク、セルラーホンまたは類似の通信媒体により、遠方の１つまたはいくつかの事務所に、空気中のα粒子放射線の測定レベルを送信可能である。動作を確認し、故障を容易に識別できるように、適当な電子回路（図示せず）により診断情報を提供し、担当スタッフに知らせることも可能である。この実施形態は、また、図１０の形のカバー（図示せず）を移動させることにより、放射性ダストを検出する機能を持つことも可能である。本発明は、バッテリーから、または主電源から、または停電の際のバックアップを備える太陽電池から、またはこれらの組み合わせから、または他の類似の電源から電力の供給を受けることができる。
【００２６】
通信方法としては二重通信を使用することができ、本発明の電子回路（図示せず）は、報告する前のデータの取得および望ましい類似の動作が行われる期間中に、遠隔地のオペレータが、検出装置をリセットおよび／またはしきい値レベルを変更することが可能なものであってもよい。このようなデバイスは、カリフォルニア４３内のような既知の地理的断層線４２に沿って設置可能である（図１２）。説明のため、図には少数の検出装置４４しか示していないが、実際には、もっと多くの検出装置を設置可能であり、その中のいくつかを地下に設置可能であり、これらの検出装置は、（図に示すように）１つのセンター４６、または政府機関および／または大学のような幾つかのセンター（図示せず）に、ネットワーク４５または種々のネットワーク（図示せず）によりデータを報告可能である。
【００２７】
気圧、温度および相対湿度の変化に対する検出装置の感度の変動は少ないけれども、これらの数値または風速および／または風向のような関心のある他のパラメータの中の幾つか又は全部を測定するセンサを、適当な電子回路と一緒に、α粒子検出装置に内蔵可能であり、測定信号を修正可能であり、および／または検出装置が通信デバイスを備えている場合には、１つまたは複数の値を、通信媒体を通して検出装置のユーザに通知可能である。また、このようなセンサ情報は、遠隔操作の機能障害を起している検出装置用の、有用な診断データとして使用可能である。
【００２８】
本発明の他の実施形態（図示せず）では、ある種の用途に対して便利な多機能装置を形成するため、保安用途用の煙センサ、二酸化炭素センサ、または光学的または赤外線カメラのような、１つまたは複数の他のセンサと組み合わせて使用可能である。
本発明の実施形態についての上記説明は、説明および記述のためのものであり、本発明の全てを説明するためのものでもなければ、説明した正確な形態に本発明を制限するためのものでもない。実施形態は、本発明の原理およびその実際的な用途を説明するために選択された。本発明の精神から逸脱することなく、また本発明の原理に影響を与えないで、本発明を種々に変更することが可能である。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電極が２つの平行なプレートである、本発明の一実施形態の略図である。
【図２】 電極が２つの平行なプレートである、本発明の一実施形態の電気接続の略図である。
【図３】 本発明の一実施形態の電子増幅器の略図である。
【図４】 本発明の一実施形態の振動センサ用の電子増幅器の略図である。
【図５】 本発明の一実施形態の５．５ＭｅＶα粒子により発生した空気イオン信号の増幅した波形の略図である。
【図６】 本発明の一実施形態の、振動センサからの同時または直後の信号に関連するカウントを排除するために使用可能な電子デジタル回路の略図である。
【図７】 電極が２つの同心円筒である、本発明の一実施形態である。
【図８】 電極が４つの平行なプレートである、本発明の一実施形態である。
【図９】 電極が３つの平行なプレートからなる、本発明の一実施形態の電極の略図である。
【図１０】 電気的に遮蔽された容器内の電極間に放射性ダストが入ることができる十分な大きさの導電性格子を含む開口部上を移動できるカバーを備える、本発明の一実施形態である。
【図１１】 ビル全体を監視することができる、本発明の一実施形態の配置の略図である。
【図１２】 広い地理的領域を監視することができる、本発明の一実施形態の配置の略図である。
【符号の説明】
１ 容器 ２ 支持体 ３ 振動センサ
４ バッテリー ５ 導電性フラップ ６ 警報・ユニット
７ プレート ８ 金属格子 ９ フィルタ
１０ 電気絶縁材 １１、１２ 導電性プレート １３ スペース
１４ 電子回路盤 １５ 開口部 １６、１７ 導線
２２ 導電性円筒 ２３ 絶縁体
２４，２５，２６，２７ プレート電極

Claims (16)

1. 電気的に遮蔽された容器と、
   前記容器は、電気的に遮蔽されたフィルタによりカバーされた開口部を有し、ラドンまたは他の空気中のα粒子放射性元素が、前記開口部を通過して拡散により前記容器に入ることができ、および／または閉鎖可能な開口部を有し、ダストのような放射性物質が適当な大きさの電気的に遮蔽されたフィルタを通して前記開口部を通過して容器に入ることができ、
   内側に装着され、前記容器から電気的に絶縁している複数の電極と、
   検出効率が１００％より実質的に低くなりうるため、隣接する前記電極間のスペース内で発生する放射性崩壊の一部分が、十分な数の検出対象イオンを生成する前に、非感受性の境界に衝突する短い軌跡を持つことができるように、隣接する前記電極が離れており、
   α粒子放射性崩壊によって生じた空気イオンを収集するために必要な電界強度が隣接電極間に存在するように、平滑な高電圧を供給する手段と、
   電子回路盤に電力を供給するための手段と、
   前記電子回路は、
   電子電荷を感知する前置増幅器と、
   放射性崩壊による特有の信号に対してだけ高利得を供給し、他の信号に対しては低利得を供給する受動フィードバック構成部品を備える増幅器と、
   前記容器内に装着されている１つまたは複数の振動センサからの信号を増幅するための電子増幅器と、
   前記増幅器からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、イオン信号の数をカウントし、１つまたは複数の振動信号が存在しない場合のライブ時間を記録し、複数の時間にわたる測定した崩壊速度を本当の崩壊速度に変換するように構成されている電子デジタル論理回路と、
   測定した空気中のα粒子速度を表示するための、光学的または音響による、または両方による表示ユニットと、
   公式の安全レベルを超えた速度およびデッド・タイムのための（光学的、音響、または両方による）警報と、
   を備えることを特徴とする空気中のα粒子放出原子核用の検出装置。
2. 前記複数の電極が、複数の同じ寸法の平行な導電性プレートを備えることを特徴とする請求項１記載のα粒子検出装置。
3. 前記複数の電極が、２つの同心の導電性円筒を備えることを特徴とする請求項１記載のα粒子検出装置。
4. 前記複数の電極が、同心の導電性の円筒の複数のペアを備えることを特徴とする請求項１記載のα粒子検出装置。
5. 前記電気的に遮蔽された容器が、適当な点において、電気的遮蔽を維持しながら、内部電極間に放射性ダストが入ることができる十分な大きさの導電性格子を有する開口部上に手動または遠隔操作機構により移動可能なカバーを備え、前記カバーは、前記電気的に遮蔽された容器への前記ダストの侵入を可能に或いは不可能にするため移動可能であることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
6. 電気的に遮蔽されたフィルタによりカバーされた開口部であって、前記開口部を通ってラドン又は他の空気中のα粒子放射能要素が拡散により前記容器に入ることが可能で、移動可能なカバーを持たないことを特徴とする開口部、を有しないことを特徴とする請求項５記載のα粒子検出装置。
7. １つのビルおよび／または複数のビル内のもう１つまたは複数の類似のデバイスと、および／または適当なソフトウェアを備えている１台または複数のコンピュータと、通信することができるように通信装置と他の電子回路を備え、通信プロトコルが、デバイスを相互にリセットすることができ、各デバイスをもう１つのデバイスまたは１台のコンピュータまたは複数のコンピュータから制御することを許容する二重プロトコルである、ことを特徴とする請求項１―６のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
8. 広い範囲で空気中のα粒子放射線を監視することができるように、１つの中央局または複数の中央局に、インターネット、衛星リンクまたは類似のリンクのようなネットワークにより測定値を送ることができる通信装置および他の電子回路を備え、通信プロトコルが、適当なソフトウェアを備えている中央の１台または複数のコンピュータが、各検出装置をリセットすることを許容し、および／または取得パラメータの変化を許容する二重プロトコルである、ことを特徴とする請求項１−６のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
9. 気圧センサおよび／または風センサおよび／または風向センサおよび適当な電子回路を備え、それにより測定値を圧力および風の変化に対して修正でき、オペレータに大気状態の変化を通知可能であることを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
10. 相対湿度センサおよび適当な電子回路を備え、それにより測定値を相対湿度の変化に対して修正することができ、オペレータに前記相対湿度を通知可能である、ことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
11. 温度センサおよび適当な電子回路を備え、それにより測定値を温度の変化に対して修正することができ、オペレータに前記温度を通知可能である、ことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
12. ある種の用途のために便利な多機能デバイスを形成するために、前記センサが、保安用途用の煙センサ、一酸化炭素センサ、または光学的カメラまたは赤外線カメラのような他の１つまたは複数の他のセンサと結合していることを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
13. 電子回路に高電圧および電力を供給するための手段が、バッテリーの交換が必要な時は交換を、または再充電可能バッテリーの場合は、再充電をユーザに表示する、１つまたは複数の内部バッテリーであり、
    前記電子回路は、
    受動フィードバック要素を有し、放射線崩壊からの特性信号に対してのみ大きな利得を提供し、その他の信号に対しては小さな利得を提供する、電子充電感知プレアンプとアンプと、
    振動センサ又は前記容器内に搭載されたセンサからの信号を増幅するアンプと、
    デジタル論理回路と、
    を有する、
    ことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
14. 電子回路に高電圧および電力を供給するための手段が主電源であり、
    前記電子回路は、
    受動フィードバック要素を有し、放射線崩壊からの特性信号に対してのみ大きな利得を提供し、その他の信号に対しては小さな利得を提供する、電子充電感知プレアンプとアンプと、
    振動センサ又は前記容器内に搭載されたセンサからの信号を増幅するアンプと、
    デジタル論理回路と、
    を有する、
    ことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
15. 電子回路に高電圧および電力を供給するための手段が、暗い時および光の強度が不十分な時用の適当なバックアップを備える１つまたは複数の太陽電池パネルまたは他の太陽熱電源に由来し、
    前記電子回路は、
    受動フィードバック要素を有し、放射線崩壊からの特性信号に対してのみ大きな利得を提供し、その他の信号に対しては小さな利得を提供する、電子充電感知プレアンプとアンプと、
    振動センサ又は前記容器内に搭載されたセンサからの信号を増幅するアンプと、
    デジタル論理回路と、
    を有する、
    ことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。
16. 前記高電圧を供給するための手段が、デュラックまたはザンボニー電池とも呼ばれる乾電池であることを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のα粒子検出装置。

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