JP7417824B2 - 放射性物質測定装置 - Google Patents
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Description
特許法第３０条第２項適用 令和元年７月５日発行の「第８回 環境放射能除染研究発表会要旨集，第１１頁」 発行元：一般社団法人 環境放射能とその除染・中間貯蔵および環境再生のための学会
本発明は、ストロンチウム90(90Sr)に由来する放射線を測定できる放射性物質測定装置に関する。
福島第一原子力発電所の事故によって、環境中に放出された放射性核種の一つとして、ストロンチウム90(90Sr)がある。環境中に広く放出された放射性セシウム（134Cs、137Cs）と異なって、90Srは測定が容易なγ線をほとんど放出しないため通常の放射線検出方法では測定ができない。
JIS規格で定められた90Srの放射能測定方法は、ストロンチウムの精製→長期間放置による90Sr90Y（イットリウム）放射平衡状態の実現→イットリウムの分離という工程であるため、結果が判定するまで２～４週間必要である。
このような長期間を要する方法では、例えば海産物中の90Sr濃度を短時間で測定することができない。
このような長期間を要する方法では、例えば海産物中の90Sr濃度を短時間で測定することができない。
そこで、90Srで汚染された食品などを短時間で測定できる放射性物質測定器が特許文献１に提案されている。
ここで提案された放射性物質測定器は、137Cs、134Cs、131I、40Kなどの放射線物質が存在し、様々なエネルギーのβ線やγ線が飛び交う環境中で、90Srの放射能絶対値がリアルタイムで連続測定できるカウンターとして、シリカエアロゲルを用いたしきい値型チェレンコフカウンターを用いるというものである。ただし、この測定器では、測定する対象物を測定器に所定位置に載置してから連続測定する方式である。
ここで提案された放射性物質測定器は、137Cs、134Cs、131I、40Kなどの放射線物質が存在し、様々なエネルギーのβ線やγ線が飛び交う環境中で、90Srの放射能絶対値がリアルタイムで連続測定できるカウンターとして、シリカエアロゲルを用いたしきい値型チェレンコフカウンターを用いるというものである。ただし、この測定器では、測定する対象物を測定器に所定位置に載置してから連続測定する方式である。
そして、特許文献１においては、上記のしきい値型チェレンコフカウンターの原理について、以下のように説明されている。
137Csの崩壊分岐比95%で生じるβ線の最大運動エネルギーは0.512MeVであり、このβ線は、屈折率1.152以上の物質中でチェレンコフ発光する。また、5%の分岐比で137Csが137Baの基底状態に直接崩壊する際のβ線の最大運動エネルギーは1.174MeVであり、このβ線は屈折率1.048以上の物体中でチェレンコフ発光が起きる。
また、90Srはβ線を放出して90Yになり、さらにβ線を放出して安定な90Zrになるが、90Yの最大運動エネルギーは2.28MeVであり、このβ線は屈折率1.018以上でチェレンコフ発光する。
137Csの崩壊分岐比95%で生じるβ線の最大運動エネルギーは0.512MeVであり、このβ線は、屈折率1.152以上の物質中でチェレンコフ発光する。また、5%の分岐比で137Csが137Baの基底状態に直接崩壊する際のβ線の最大運動エネルギーは1.174MeVであり、このβ線は屈折率1.048以上の物体中でチェレンコフ発光が起きる。
また、90Srはβ線を放出して90Yになり、さらにβ線を放出して安定な90Zrになるが、90Yの最大運動エネルギーは2.28MeVであり、このβ線は屈折率1.018以上でチェレンコフ発光する。
すなわち、屈折率が1.018以上1.048以下の透明な物質があれば137Csでは全く発光せず90Srの娘核である90Yから発生する高速β線には反応するしきい値型チェレンコフカウンターが実現できる。なお、134Csは1.4MeVまでのγ線を放出する。このエネルギーでは光電効果は無視でき、コンプトンエッジは1.15MeVである。すなわち、このカウンターは134Csにもほとんど反応しない。
特許文献１に開示の技術は、主としてバルクの食品などを対象としており、特許文献１の図３に示されるように、食品サンプル等の測定対象物を所定の位置に載置して測定するものである。
そのため、例えば放射能に汚染された汚染水を貯留する貯留タンクの表面のように対象物の表面の特定部位のストロンチウム濃度の測定には適していなかった。
そのため、例えば放射能に汚染された汚染水を貯留する貯留タンクの表面のように対象物の表面の特定部位のストロンチウム濃度の測定には適していなかった。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、測定対象物の表面の特定部位におけるストロンチウム濃度を測定できる放射性物質測定装置を得ることを目的としている。
（１）本発明に係る放射性物質測定装置は、測定対象から放射される放射線を導入する放射線導入窓が形成された筐体と、屈折率が1.017以上1.042未満に調整されて前記筐体内に配設されたシリカエアロゲルと、前記筐体内に配設されて前記シリカエアロゲルに所定エネルギー以上の荷電粒子の放射線が入射した際に該シリカエアロゲルから出射されるチェレンコフ光を反射する反射ミラーと、該反射ミラーで反射されたチェレンコフ光を測定するチェレンコフ光測定部と、前記反射ミラーに対して前記放射線導入窓と反対側に配置されて、前記放射線導入窓から直角方向に導入された放射線のみによって発光するように構成された第１トリガー用シンチレーションファイバーと、該第１トリガー用シンチレーションファイバーの発光を計測する第１トリガー測定部と、を備えたことを特徴とするものである。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記反射ミラーと前記第１トリガー用シンチレーションファイバーとの間に放射線の通過を遮断する遮断板を設け、該遮断板に前記放射線導入窓から直角方向に導入された放射線のみを通過させる窓部を設けたことを特徴とするものである。
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記反射ミラーと放射線導入窓との間に設けられて、前記放射線導入窓から導入された放射線によって発光する第２トリガー用シンチレーションファイバーと、該第２トリガー用シンチレーションファイバーの発光を計測する第２トリガー測定部を備えたことを特徴とするものである。
本発明に係る放射性物質測定装置によれば、筐体の放射線導入窓を測定対象の表面に対向配置して走査することで、前記表面のストロンチウム濃度を測定することができる。
本発明に係る放射性物質測定装置１は、図１に示すように、筐体３と、筐体３内に配設されたシリカエアロゲル５と、反射ミラー７と、チェレンコフ光測定部９と、筐体３内に配置されて窓部１１が形成された遮断板１３と、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５と、第１トリガー測定部１７と、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９と、第２トリガー測定部２１とを備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。
以下、各構成を詳細に説明する。
＜筐体＞
筐体３は、図１に示すように、例えば矩形の箱体からなり、その一つの面に測定対象に付着している放射性物質２２から放射される放射線を導入する放射線導入窓２３が形成されている。
筐体３の材質は、β線を通過させない材質製、例えばアルミニウム製のものを用いる。
筐体３は、図１に示すように、例えば矩形の箱体からなり、その一つの面に測定対象に付着している放射性物質２２から放射される放射線を導入する放射線導入窓２３が形成されている。
筐体３の材質は、β線を通過させない材質製、例えばアルミニウム製のものを用いる。
放射線導入窓２３の形状や大きさは特に限定されるものではないが、一例を示すと正方形で50mm×50mmである。
チェレンコフ光測定部９、第１トリガー測定部１７及び第２トリガー測定部２１は、後述するように、PMT（光電子増倍管）によって構成されるが、PMTは、太陽光や照明などの光で機能してしまうため、これらの光でPMTが機能しないように筐体３内を暗室にする必要がある。
このため、放射線導入窓２３には、遮光でき、かつβ線は通過できるような厚さのシート状部材２５が貼り付けてある。これによって、筐体３内は遮光されて暗室になっている。
チェレンコフ光測定部９、第１トリガー測定部１７及び第２トリガー測定部２１は、後述するように、PMT（光電子増倍管）によって構成されるが、PMTは、太陽光や照明などの光で機能してしまうため、これらの光でPMTが機能しないように筐体３内を暗室にする必要がある。
このため、放射線導入窓２３には、遮光でき、かつβ線は通過できるような厚さのシート状部材２５が貼り付けてある。これによって、筐体３内は遮光されて暗室になっている。
放射線導入窓２３に貼付するシート状部材２５としては、JIS L1055 カーテンの遮光性試験方法による遮光率が99.99%以上（遮光１級）の生地で黒色のものが望ましい。
具体的には、ナイロンタフタ（ナイロン平織り）で、黒色生地0.2mmのもので、遮光１級のものが挙げられる。ここで、遮光１級とは(一社)日本インテリアファブリックス協会（NIF)による等級である。
具体的には、ナイロンタフタ（ナイロン平織り）で、黒色生地0.2mmのもので、遮光１級のものが挙げられる。ここで、遮光１級とは(一社)日本インテリアファブリックス協会（NIF)による等級である。
＜シリカエアロゲル＞
シリカエアロゲル５は、二酸化ケイ素（SiO2)微粒子が三次元的に数珠つなぎとなり、体積の95%以上が空隙から成る非結晶質の物質である。
シリカエアロゲル５は、屈折率が1.017以上1.042未満に調整されて筐体３内に配設されている。このように屈折率が調整されたシリカエアロゲル５に90Srの娘核である90Yから発生する高速β線（1.31MeV以上）が入射すると、チェレンコフ発光する。
シリカエアロゲル５は、二酸化ケイ素（SiO2)微粒子が三次元的に数珠つなぎとなり、体積の95%以上が空隙から成る非結晶質の物質である。
シリカエアロゲル５は、屈折率が1.017以上1.042未満に調整されて筐体３内に配設されている。このように屈折率が調整されたシリカエアロゲル５に90Srの娘核である90Yから発生する高速β線（1.31MeV以上）が入射すると、チェレンコフ発光する。
シリカエアロゲル５の有効面積は、放射線導入窓２３と同一の50mm×50mmに設定されている。また、β線の側面からの入射を防止するためにシリカエアロゲル５の側面にはアルミニウム板２７が設けられている。
なお、シリカエアロゲル５の屈折率を上記のように設定した理由は137Cs、40Kなどの放射線物質が存在し、様々なエネルギーのβ線やγ線が飛び交う環境中で、90Srの放射能絶対値をリアルタイムで連続測定できるようにするためである。
発明者の検討によると、137Csが137Baの基底状態に直接崩壊する際のβ線の最大運動エネルギーは1.17MeVであり、このβ線は屈折率1.050以上の物体中でチェレンコフ発光が起きる。
また、40Kが崩壊する際のβ線の最大運動エネルギーは1.31MeVであり、このβ線は屈折率1.042以上の物体中でチェレンコフ発光が起きる。
一方、90Srはβ線を放出して90Yになり、さらにβ線を放出して安定な90Zrになるが、90Yの最大運動エネルギーは2.28MeVであり、このβ線は屈折率1.017以上でチェレンコフ発光する。
したがって、シリカエアロゲル５の屈折率を1.017以上1.042未満に調整することで、137Csや40Kに由来するβ線ではチェレンコフ発光せずに、90Srに由来するβ線によってチェレンコフ発光させることができる。
発明者の検討によると、137Csが137Baの基底状態に直接崩壊する際のβ線の最大運動エネルギーは1.17MeVであり、このβ線は屈折率1.050以上の物体中でチェレンコフ発光が起きる。
また、40Kが崩壊する際のβ線の最大運動エネルギーは1.31MeVであり、このβ線は屈折率1.042以上の物体中でチェレンコフ発光が起きる。
一方、90Srはβ線を放出して90Yになり、さらにβ線を放出して安定な90Zrになるが、90Yの最大運動エネルギーは2.28MeVであり、このβ線は屈折率1.017以上でチェレンコフ発光する。
したがって、シリカエアロゲル５の屈折率を1.017以上1.042未満に調整することで、137Csや40Kに由来するβ線ではチェレンコフ発光せずに、90Srに由来するβ線によってチェレンコフ発光させることができる。
＜反射ミラー＞
反射ミラー７は、筐体３内に配設されてシリカエアロゲル５に所定エネルギー以上の荷電粒子（β線とμ粒子等）の放射線が入射した際にシリカエアロゲル５から出射されるチェレンコフ光を、チェレンコフ光測定部９に向けて反射する。
反射ミラー７は、筐体３内に配設されてシリカエアロゲル５に所定エネルギー以上の荷電粒子（β線とμ粒子等）の放射線が入射した際にシリカエアロゲル５から出射されるチェレンコフ光を、チェレンコフ光測定部９に向けて反射する。
＜チェレンコフ光測定部＞
チェレンコフ光測定部９は、反射ミラー７で反射されたチェレンコフ光を測定するものであり、例えば数個～十数個の光子を測定できるような高感度の光検出器であるPMT（光電子増倍管）である。
チェレンコフ光測定部９は、反射ミラー７で反射されたチェレンコフ光を測定するものであり、例えば数個～十数個の光子を測定できるような高感度の光検出器であるPMT（光電子増倍管）である。
＜第１トリガー用シンチレーションファイバー＞
第１トリガー用シンチレーションファイバー１５は、反射ミラー７に対して放射線導入窓２３と反対側に配置されて、放射線導入窓２３から直角方向に導入された放射線のみによって発光するように構成されている。
第１トリガー用シンチレーションファイバー１５は、放射線の入射によって蛍光（シンチレーション光）を発光し、該発光を第１トリガー測定部１７に導光する。
第１トリガー用シンチレーションファイバー１５は、反射ミラー７に対して放射線導入窓２３と反対側に配置されて、放射線導入窓２３から直角方向に導入された放射線のみによって発光するように構成されている。
第１トリガー用シンチレーションファイバー１５は、放射線の入射によって蛍光（シンチレーション光）を発光し、該発光を第１トリガー測定部１７に導光する。
本実施の形態では、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５が放射線導入窓２３から直角方向に導入された放射線のみで発光するようにするための構成として、反射ミラー７と第１トリガー用シンチレーションファイバー１５との間に放射線の通過を遮断する遮断板１３を設け、遮断板１３に放射線導入窓２３から直角方向に導入された放射線のみを通過させる窓部１１を設けている。
遮断板１３は、例えばβ線を通過させないアルミニウム製で、窓部１１は、放射線導入窓２３を下にした場合にその垂直上方に配置されている。そして、窓部１１の有効面積は、放射線導入窓２３と同一の50mm×50mmに設定されている。これによって、窓部１１を通過する放射線は、放射線導入窓２３から筐体３内に直角方向に導入されたもののみとなる。例えば、放射線導入窓２３から斜めに入射して導入された放射線、例えば自然の環境下に存在する214Biに由来するβ線は、測定対象部位以外から筐体内に導入されるものであるが、このような放射線は、窓部１１を通過できない。
なお、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５が放射線導入窓２３から直角方向に導入された放射線のみで発光するようにするための他の構成として、遮断板１３を設けないで、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５の有効面積を、放射線導入窓２３と同一の50mm×50mmに設定して、放射線導入窓２３の直上に配置するようにしてもよい。
＜第１トリガー測定部＞
第１トリガー測定部１７は、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５によって導光された光を計測するものであり、チェレンコフ光測定部９と同様に、例えば数個～十数個の光子を測定できるような高感度の光検出器であるPMT（光電子増倍管）である。
第１トリガー測定部１７は、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５によって導光された光を計測するものであり、チェレンコフ光測定部９と同様に、例えば数個～十数個の光子を測定できるような高感度の光検出器であるPMT（光電子増倍管）である。
＜第２トリガー用シンチレーションファイバー＞
第２トリガー用シンチレーションファイバー１９は、反射ミラー７と放射線導入窓２３との間に、放射線導入窓２３に近接して設けられて、放射線導入窓２３から導入された放射線によって発光するものである。
第２トリガー用シンチレーションファイバー１９は、反射ミラー７と放射線導入窓２３との間に、放射線導入窓２３に近接して設けられて、放射線導入窓２３から導入された放射線によって発光するものである。
＜第２トリガー測定部＞
第２トリガー測定部２１は、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９によって導光された光を計測するものであり、チェレンコフ光測定部９と同様に、例えば数個～十数個の光子を測定できるような高感度の光検出器であるPMT（光電子増倍管）である。
第２トリガー測定部２１は、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９によって導光された光を計測するものであり、チェレンコフ光測定部９と同様に、例えば数個～十数個の光子を測定できるような高感度の光検出器であるPMT（光電子増倍管）である。
次に、上記のように構成された本実施の形態の放射性物質測定装置１を用いて、例えば放射性物質によって汚染された鋼板における各部位のストロンチウム濃度を測定できる理由について、表１に基づいて説明する。
表１には、筐体３に導入される放射線の種類と、第１トリガー測定部１７、チェレンコフ光測定部９及び第２トリガー測定部２１の発光の有り（〇）、無し（×）が示されている。
表１には、筐体３に導入される放射線の種類と、第１トリガー測定部１７、チェレンコフ光測定部９及び第２トリガー測定部２１の発光の有り（〇）、無し（×）が示されている。
測定に際しては、測定対象の鋼板に対して放射線導入窓２３が対向配置されるように筐体３を保持し、鋼板の表面を走査する。
このような状態では、筐体３には、表１に示すように、放射線導入窓２３を通じてβ線、γ線が導入され、また筐体の上方からはμ粒子が導入される。
このような状態では、筐体３には、表１に示すように、放射線導入窓２３を通じてβ線、γ線が導入され、また筐体の上方からはμ粒子が導入される。
このとき、放射線導入窓２３から90Srに由来する1.31MeV以上のβ線が導入された場合、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５及び第２トリガー用シンチレーションファイバー１９にβ線が入射し、これらが蛍光を発生するので、第１トリガー測定部１７及び第２トリガー測定部２１が受光する。また、β線はシリカエアロゲル５に入射し、シリカエアロゲル５がチェレンコフ発光するので、チェレンコフ光測定部９も受光する。
このように、放射線導入窓２３から90Srに由来するβ線が導入された場合、第１トリガー測定部１７、第２トリガー測定部２１及びチェレンコフ光測定部９の３つの測定部が受光する。
このように、放射線導入窓２３から90Srに由来するβ線が導入された場合、第１トリガー測定部１７、第２トリガー測定部２１及びチェレンコフ光測定部９の３つの測定部が受光する。
また、放射線導入窓２３から137Csや40Kに由来するβ線、γ線が導入された場合、これらの放射線が第１トリガー用シンチレーションファイバー１５及び第２トリガー用シンチレーションファイバー１９に入射し、これらが蛍光を発生するので、第１トリガー測定部１７及び第２トリガー測定部２１の２つの測定部は受光する。しかし、シリカエアロゲル５はチェレンコフ発光しないのでチェレンコフ光測定部９は受光しない。
さらに、環境下にはμ粒子が上方から第１トリガー用シンチレーションファイバー１５及び第２トリガー用シンチレーションファイバー１９に入射するため、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５及び第２トリガー用シンチレーションファイバー１９が蛍光を発生し、第１トリガー測定部１７及び第２トリガー測定部２１の２つの測定部は受光する。
しかし、μ粒子は図１中の上方からシリカエアロゲル５に入射し、チェレンコフ光は下方に向かって発光するので反射ミラー７で反射されずチェレンコフ光測定部９に受光されない。
しかし、μ粒子は図１中の上方からシリカエアロゲル５に入射し、チェレンコフ光は下方に向かって発光するので反射ミラー７で反射されずチェレンコフ光測定部９に受光されない。
また、環境下に存在する214Bi（ビスマス）に由来するβ線が放射線導入窓２３から導入されることがあるが、このβ線は測定対象の鋼板から放出される90Srに由来するβ線のように放射線導入窓２３から真っすぐ上方に向かって、すなわち放射線導入窓２３から直角に入射するものでない。このため、仮に214Biに由来するβ線が放射線導入窓２３から導入されたとしても、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５には入射しないので、第１トリガー測定部１７が受光することはない。
よって、この場合には、第２トリガー測定部２１とチェレンコフ光測定部９は受光するが、第１トリガー測定部１７は受光しない。
よって、この場合には、第２トリガー測定部２１とチェレンコフ光測定部９は受光するが、第１トリガー測定部１７は受光しない。
以上のように、第１トリガー測定部１７、第２トリガー測定部２１及びチェレンコフ光測定部９の３つの測定部が受光するのは、放射線導入窓２３から90Srに由来するβ線が導入された場合のみである。よって、第１トリガー測定部１７、第２トリガー測定部２１及びチェレンコフ光測定部９の３つの測定部が受光した場合におけるチェレンコフ光を計測することで、90Srに由来するβ線を計測することができる。
β線を計測するための具体的な装置構成については、実施例においてその一例を説明する。
β線を計測するための具体的な装置構成については、実施例においてその一例を説明する。
なお、上記の実施の形態においては、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９及び第２トリガー測定部２１を設けているが、本発明に係る放射性物質測定装置においては、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９及び第２トリガー測定部２１は必須ではない。もっとも、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９及び第２トリガー測定部２１を設けることで、第１トリガー測定部１７及びチェレンコフ光測定部９で受光されたものが、放射線導入窓２３から導入された放射線によるものであることをより確実に特定することができる。
上記の実施の形態における実施例を図２、図３に示す。図２は、筐体３内の装置構成を示し、図３は図２の装置構成によって得られる信号を処理する構成を示している。なお、図２、図３において、図１と同一部分には同一の符号を付してある。
図２、図３に基づいて本実施例の放射性物質測定装置について説明する。
筐体３は、アルミニウム製で、その大きさは、例えば500mm×300mm×150mmである。
放射線導入窓２３の直上に、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９、屈折率1.04のシリカエアロゲル５、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５が配置されている。
放射線導入窓２３の大きさは、50mm×50mmの正方形である。シリカエアロゲル５の大きさ（縦×横×厚み）は、50mm×50mm×20mmで、側面はアルミニウム板２７で覆われている。
図２、図３に基づいて本実施例の放射性物質測定装置について説明する。
筐体３は、アルミニウム製で、その大きさは、例えば500mm×300mm×150mmである。
放射線導入窓２３の直上に、第２トリガー用シンチレーションファイバー１９、屈折率1.04のシリカエアロゲル５、第１トリガー用シンチレーションファイバー１５が配置されている。
放射線導入窓２３の大きさは、50mm×50mmの正方形である。シリカエアロゲル５の大きさ（縦×横×厚み）は、50mm×50mm×20mmで、側面はアルミニウム板２７で覆われている。
第１トリガー用シンチレーションファイバー１５の下方（反射ミラー７側）には、アルミニウム製の遮断板１３が設けられ、遮断板１３には放射線導入窓２３と同じ大きさである50mm×50mmの窓部１１が設けられている。
第１トリガー用シンチレーションファイバー１５用のPMT（以下、第1PMT１７）及び第２トリガー用シンチレーションファイバー１９用のPMT（以下、第2PMT２１）には、5/8インチの有効面積のヘッドオン型PMTを用い、チェレンコフ光用のPMT（以下、チェレンコフPMT９）には２インチの有効面積のヘッドオン型PMTを用いた。なお、第1PMT、第2PMT及びチェレンコフPMTは、実施の形態で説明した第１トリガー測定部１７、第２トリガー測定部２１及びチェレンコフ光測定部９にそれぞれ相当するものであり、同一の符号を付している。
そして、各PMTには高電圧素子２９が接続され、高電圧電気をケーブルで供給しており、5/8インチのヘッドオン型PMTには－1000V印加し、２インチの有効面積のPMTには、-1500Vを印加した。なお、各高電圧素子２９にはＤＣ／ＤＣ変換機３１が接続され、ＤＣ／ＤＣ変換機３１は直流電源に接続されている。
第１トリガー用シンチレーションファイバー１５用のPMT（以下、第1PMT１７）及び第２トリガー用シンチレーションファイバー１９用のPMT（以下、第2PMT２１）には、5/8インチの有効面積のヘッドオン型PMTを用い、チェレンコフ光用のPMT（以下、チェレンコフPMT９）には２インチの有効面積のヘッドオン型PMTを用いた。なお、第1PMT、第2PMT及びチェレンコフPMTは、実施の形態で説明した第１トリガー測定部１７、第２トリガー測定部２１及びチェレンコフ光測定部９にそれぞれ相当するものであり、同一の符号を付している。
そして、各PMTには高電圧素子２９が接続され、高電圧電気をケーブルで供給しており、5/8インチのヘッドオン型PMTには－1000V印加し、２インチの有効面積のPMTには、-1500Vを印加した。なお、各高電圧素子２９にはＤＣ／ＤＣ変換機３１が接続され、ＤＣ／ＤＣ変換機３１は直流電源に接続されている。
第1PMT１７、第2PMT２１及びチェレンコフPMT９には、それぞれ第1波高弁別器３３、第2波高弁別器３５及び第3波高弁別器３７が接続されている。
波高弁別器（ディスクリミネーター）（第1波高弁別器３３、第2高弁別器３５及び第3高弁別器３７）は、閾値を超えた信号パルスが入力されたときだけ、矩形波パルス（NIMパルス）を出力する。各PMTから出力される信号は、10ns程度で数10mV程度である。この生信号を、信号処理を行う波高弁別器で矩形波パルスにする。
（※NIM規格（Nuclear Instrument Modules standard）：原子核実験の高速論理回路の規格）
第1波高弁別器３３、第2波高弁別器３５及び第3波高弁別器３７は、第1PMT１７、第2PMT２１及びチェレンコフPMT９の生信号を入力し、それぞれ矩形波パルス(a,b,c)にして出力する。
波高弁別器（ディスクリミネーター）（第1波高弁別器３３、第2高弁別器３５及び第3高弁別器３７）は、閾値を超えた信号パルスが入力されたときだけ、矩形波パルス（NIMパルス）を出力する。各PMTから出力される信号は、10ns程度で数10mV程度である。この生信号を、信号処理を行う波高弁別器で矩形波パルスにする。
（※NIM規格（Nuclear Instrument Modules standard）：原子核実験の高速論理回路の規格）
第1波高弁別器３３、第2波高弁別器３５及び第3波高弁別器３７は、第1PMT１７、第2PMT２１及びチェレンコフPMT９の生信号を入力し、それぞれ矩形波パルス(a,b,c)にして出力する。
第1波高弁別器３３及び第2波高弁別器３５には第1同時計数器３９が接続されている。同時計数回路（コインシデンス）は、同時にNIMパルスが入力された場合に、NIMパルスを出力するAND回路である。
第1同時計数器３９は、２つの矩形波パルス(a,b)が、同時に入力されたときだけ、新たに矩形波パルス(d)を出力する。
また、第１同時計数器３９及び第3波高弁別器３７には第2同時計数器４１が接続され、第2同時計数器４１は、２つの矩形波パルス(d,c)が、同時に入力されたときだけ、新たに矩形波パルス(e)を出力する。
第2同時計数器４１には計数器４３が接続され計数器４３にはパーソナルコンピューター（ＰＣ）４５が接続されている。計数器４３は入ってきたパルス信号の数を電気的に数え、その結果をＰＣ４５に出力し、ＰＣ４５はそれを入力して記録する。
第1同時計数器３９は、２つの矩形波パルス(a,b)が、同時に入力されたときだけ、新たに矩形波パルス(d)を出力する。
また、第１同時計数器３９及び第3波高弁別器３７には第2同時計数器４１が接続され、第2同時計数器４１は、２つの矩形波パルス(d,c)が、同時に入力されたときだけ、新たに矩形波パルス(e)を出力する。
第2同時計数器４１には計数器４３が接続され計数器４３にはパーソナルコンピューター（ＰＣ）４５が接続されている。計数器４３は入ってきたパルス信号の数を電気的に数え、その結果をＰＣ４５に出力し、ＰＣ４５はそれを入力して記録する。
上記のように構成された本実施例の放射性物質測定装置１の動作を説明する。
第1PMT１７と第2PMT２１の生信号を、それぞれ第1波高弁別器３３、第2波高弁別器３５に入力し、第1波高弁別器３３、第2波高弁別器３５から矩形波パルス(a,b)にして出力する。第1、第2波高弁別器３３、３５では、閾値電圧を-10mVとし、出力する信号の幅を20n秒に設定した。２つの矩形波パルス(a,b)が、同時に第1同時計数器３９に入力されたときだけ、第1同時計数器３９は新たに矩形波パルス(d)を出力する。そして、この矩形波パルス(d)を第2同時計数器４１に入力する。
第1PMT１７と第2PMT２１の生信号を、それぞれ第1波高弁別器３３、第2波高弁別器３５に入力し、第1波高弁別器３３、第2波高弁別器３５から矩形波パルス(a,b)にして出力する。第1、第2波高弁別器３３、３５では、閾値電圧を-10mVとし、出力する信号の幅を20n秒に設定した。２つの矩形波パルス(a,b)が、同時に第1同時計数器３９に入力されたときだけ、第1同時計数器３９は新たに矩形波パルス(d)を出力する。そして、この矩形波パルス(d)を第2同時計数器４１に入力する。
また、チェレンコフ光用のチェレンコフPMT９の生信号を、第3波高弁別器３７で-20mVを閾値電圧として、矩形波パルス(c)を、信号幅として30nsとして出力させ、第2同時計数器４１に入力した。２つの矩形波パルス(c,d)が、同時に第2同時計数器４１に入力されたときだけ、新たな矩形波パルス(e)を出力させた。
そして、この矩形波パルス(e)を計数器４３に入力し、計数器４３によって入ってきたパルス信号の数を電気的に数え、その結果をパーソナルコンピューター４５に記録させ、該記録に基づいてＰＣ４５が90Srに由来する放射線量を演算する。
そして、この矩形波パルス(e)を計数器４３に入力し、計数器４３によって入ってきたパルス信号の数を電気的に数え、その結果をパーソナルコンピューター４５に記録させ、該記録に基づいてＰＣ４５が90Srに由来する放射線量を演算する。
１ 放射性物質測定装置
３ 筐体
５ シリカエアロゲル
７ 反射ミラー
９ チェレンコフ光測定部（チェレンコフPMT）
１１ 窓部
１３ 遮断板
１５ 第１トリガー用シンチレーションファイバー
１７ 第１トリガー測定部（第1PMT）
１９ 第２トリガー用シンチレーションファイバー
２１ 第２トリガー測定部（第2PMT）
２２ 放射性物質
２３ 放射線導入窓
２５ シート状部材
２７ アルミニウム板
２９ 高電圧素子
３１ ＤＣ／ＤＣ変換機
３３ 第1波高弁別器
３５ 第2波高弁別器
３７ 第3波高弁別器
３９ 第1同時計数器
４１ 第2同時計数器
４３ 計数器
４５ パーソナルコンピューター（ＰＣ）
３ 筐体
５ シリカエアロゲル
７ 反射ミラー
９ チェレンコフ光測定部（チェレンコフPMT）
１１ 窓部
１３ 遮断板
１５ 第１トリガー用シンチレーションファイバー
１７ 第１トリガー測定部（第1PMT）
１９ 第２トリガー用シンチレーションファイバー
２１ 第２トリガー測定部（第2PMT）
２２ 放射性物質
２３ 放射線導入窓
２５ シート状部材
２７ アルミニウム板
２９ 高電圧素子
３１ ＤＣ／ＤＣ変換機
３３ 第1波高弁別器
３５ 第2波高弁別器
３７ 第3波高弁別器
３９ 第1同時計数器
４１ 第2同時計数器
４３ 計数器
４５ パーソナルコンピューター（ＰＣ）
Claims (3)
- 測定対象から放射される放射線を導入する放射線導入窓が形成された筐体と、屈折率が1.017以上1.042未満に調整されて前記筐体内に配設されたシリカエアロゲルと、前記筐体内に配設されて前記シリカエアロゲルに所定エネルギー以上の荷電粒子の放射線が入射した際に該シリカエアロゲルから出射されるチェレンコフ光を反射する反射ミラーと、該反射ミラーで反射されたチェレンコフ光を測定するチェレンコフ光測定部と、前記反射ミラーに対して前記放射線導入窓と反対側であって前記放射線導入窓の直上に配置され、有効面積が前記放射線導入窓と同一に設定されて放射線によって発光する第１トリガー用シンチレーションファイバーと、該第１トリガー用シンチレーションファイバーの発光を計測する第１トリガー測定部と、を備えたことを特徴とする放射性物質測定装置。
- 測定対象から放射される放射線を導入する放射線導入窓が形成された筐体と、屈折率が1.017以上1.042未満に調整されて前記筐体内に配設されたシリカエアロゲルと、前記筐体内に配設されて前記シリカエアロゲルに所定エネルギー以上の荷電粒子の放射線が入射した際に該シリカエアロゲルから出射されるチェレンコフ光を反射する反射ミラーと、該反射ミラーで反射されたチェレンコフ光を測定するチェレンコフ光測定部と、前記反射ミラーに対して前記放射線導入窓と反対側に配置されて放射線によって発光する第１トリガー用シンチレーションファイバーと、前記反射ミラーと前記第１トリガー用シンチレーションファイバーとの間に設けられて放射線の通過を遮断する遮断板と、該遮断板に設けられて前記放射線導入窓から直角方向に導入された放射線のみを通過させる窓部と、前記第１トリガー用シンチレーションファイバーの発光を計測する第１トリガー測定部と、を備えたことを特徴とする放射性物質測定装置。
- 前記反射ミラーと前記放射線導入窓との間に設けられて、前記放射線導入窓から導入された放射線によって発光する第２トリガー用シンチレーションファイバーと、該第２トリガー用シンチレーションファイバーの発光を計測する第２トリガー測定部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性物質測定装置。
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| JP2020112292A JP7417824B2 (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 放射性物質測定装置 |
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| JP2022022620A JP2022022620A (ja) | 2022-02-07 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2015021913A (ja) | 2013-07-23 | 2015-02-02 | 克広 土橋 | 放射線エネルギー分布の検出方法及びその検出装置 |
| JP2016080557A (ja) | 2014-10-20 | 2016-05-16 | 国立大学法人 千葉大学 | 放射性物質測定器及び放射性物質測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH068859B2 (ja) * | 1989-07-18 | 1994-02-02 | アロカ株式会社 | 食品中β放射性核種含有量測定装置 |
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2020
- 2020-06-30 JP JP2020112292A patent/JP7417824B2/ja active Active
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| S. Iijima et al.，"Development of Realtime 90Sr Counter"，2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2013 NSS/MIC)，2013年，p.1-3 |
| 飯島 周多郎，リアルタイム９０Ｓｒカウンターの開発，日本物理学会講演概要集 ２０１３年秋季大会，日本，日本物理学会，2014年09月26日，第１４０頁，２６ａＢＣ－１ |
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