JPH04152288A - 多機能式個人被曝線量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、原子力発電施設、核燃料再処理施設、加速
器施設等において放射線に曝される業務に従事する人の
管理を行うために、個人別の被曝放射線量を計測する個
人被曝線量計に関するもので、特に複数の線種が混在し
た場でも各々の線種を同時かつ独立に測定する機能を備
えた多機能式個人被曝１量計に関する。

〔従来の技術〕

この種の個人被曝線量管理用機器に於いては、各種のフ
ィルターを組合わせることによって、複数の線種を同時
に測定可能なものとして、放射線量ニヨるフィルムの黒
化度を利用したフィルムバンチ。放射線量に依存した物
質内励起量をサーモルミネッセンスとして捕えるＴＬＤ
等がある。又、電気的に放射線を検知して、放射線量を
リアルタイムで直読可能なものとしては、あらかじめ電
荷を与えておいたコンデンサが放射線量に比例して放電
することを利用したポケット線量計、ダイオードの逆バ
イアスにより生ずる空乏層内に入射した放射線が電荷パ
ルスを与えることを利用した半導体式線量針等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

原子力発電施設等に於いては、体外被曝の大部分をＴ線
が占める為、他の線種による被曝は、従来、無視し得た
。ところが被曝総量低減化対策の推進に伴い、Ｔ線被曝
量が低下してきた結果、β線による被曝が相対的に無視
し得なくなってきた。

さらに加速器施設、再処理施設等の増加により、中性子
線の被曝線量が大きな問題となっている。

しかし、これらの線種を同時に測定し得るフィルムバソ
ヂ、ＴＬＤ等は被ｊＩ後に一定の処理をして初めて被曝
線量がわかるもので、予期し得ない被曝については何ら
防護措置をとり得ない。一方、リアルタムで線量を測定
し任意の線量で警報を発住させ得る従来の半導体式線量
計は検知出来るのがＴ線のみであり、Ｔ線、β線、中性
子線の混在場に於いて被Ｉｌｌ量を直読可能でかつ警報
により予定外の被曝を防止し得る個人被曝管理用機器は
存在しなかった。

そこで本発明が課題とするのは、外部被曝にかかわる全
ての放射Ｉ！ｃｒ線、β線、中性子線）を統一的に独立
に測定し、各々の線種毎に警報を発し得る多機能式個人
被曝線量計を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題解決のため、本発明では、個人の被曝にかかる
放射線を計測する個人波ｑｌ線量計において、中性子線
測定系と、Ｔ線測定系と、β線測定系と、とを個々に構
成して一体的に具備した。

〔作用〕

その結果、Ｔ線、β線、中性子線の個人被曝量を同時に
リアルタイムに測定可能となり、被曝量低減化対策の推
進に役立つことになった。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

同図において、測定対象となるβ線の減衰が問題となら
ない様な厚さを持ち、従ってβ線は勿論、Ｔ線も中性子
も透過させるβ線入射窓１をβ線検出素子（β線は勿論
、Ｔ線も検出可能である素子で、以下、β線検出素子と
云えば、この意味に用いる）２の前面に設置する。又、
上記β線を遮へいし、かつ測定対象となるＴ線について
だけ透過するようなＴ線入射窓３Ａをγ線検出素子（中
性子線の検出は可能でなくγ線を検出可能とする素子で
、以下、γ線検出素子と云えば、この意味に用いる）４
の前面に設置し、又同様なＴ線入射窓３をラジェータ５
の前面に設置する。

ここで用いるβ線検出素子（β線およびＴ線を検出可能
とする素子）及びγ線検出素子（中性子線は検出できず
、Ｔ線を検出可能とする素子）は中性子線に対する反応
断面が十分低い素材を用いるものとする。一方、６は熱
中性子検出素子であり、その前面にあるラジェータ５は
高いユネルギーの中性子も検出する為の水素原子の含有
比率の大きな素材を用いた反跳陽子ラジェータである。

７〜９は各々の素子用の信号増幅器、１０〜１２は波高
弁別器、１３〜１５はカウンタである。１６は減算器で
あり、カウンタ１３の計数値から乗算器１７で一定数を
乗算されることにより、補正されたカウンタ１４の計数
値を差し引く。

尚、ここで重要なことはＩ、２，７．１０で規定される
検出系と、３Ａ、４，８．１１で規定される検出系のｒ
’ｌＡに対するエネルギー特性が近似していることにあ
る。

さて、Ｔ線、β線、中性子線の混在場を考えた場合、β
線入射窓１は光を除いて総ての放射線が透過する。しか
し、β線検出素子２では、中性子に対する反応断面積が
十分低い物質を用いていることから、中性子は素子との
相互作用を殆どすることなしに透過し、出力する信号成
分には寄与しない。

一方、Ｔ線は、素子２を構成する母材の原子番号に応し
た確率で相互作用し、検出素子２の中で電子として検出
され、信号が発生する。又、β線は検出素子２の中で直
接検出され信号が発生する。

従って、β線検出素子２は、（Ｔ線＋β線）の信号を出
力し、これが増幅器７で増幅され、波高弁別器１０で波
高弁別された後、カウンタ１３で計数される。

Ｔ線入射窓３Ａは、Ｔ線、中性子線が透過するが、γ線
検出素子４は、上記と同じ理由で中性子には感知せず、
γ線を検知する。従って、増幅器８、波高弁別器ＩＩを
介し、カウンタ１４ではγ線の信号が計数される。

ここで１．２，７．１０の系と３．４，８．１１の系は
、Ｔ線に対するエネルギー特性が近似していることから
、カウンタ１４のＴ線計数値を、乗算器１７で一定数の
乗算により補正して１，２７．１０の系のＴ緑感度と３
．４，８．１．１．１７の系のＴ緑感度を等しくするこ
とにより、減算器１６の出力はβ線計数値のみとなる。

以上を改めて第２図を参照して説明する。

即ち第２図（Ａ）は、第１図において、１，２゜７４１
０の測定系を経てカウンタ１３の出力に寄与した（β線
＋Ｔ線）の波高分布を示す特性図である。第２図（Ｂ）
は、３Ａ、４□　８，１１の測定系を経てカウンタ１４
の出力に寄与したγ線の波高分布を、乗算器１７で成る
所要の定数を乗算して補正することで、１，２，７．１
０の測定系を経てカウンタ１３の出力に寄与したＴ線の
波高分布に近づけた、そのＴ線の波高分布を示している
。

その結果、第１図における減算器１６の出力は、第２図
（Ａ）の波高分布から第２図（Ｂ）の波高分布を差し引
くことにより得られる第２図（Ｃ）のβ線の波高分布と
なることが理解されるであろつ。

さて次に第１図において、ラジェータ５は、窓３を介し
て高速中性子が入射した場合、（ｎ、ｐ）反応に−より
、反跳陽子が発生するのに最適な厚さを有する水素含有
物質であり、その前面にγ線入射窓３Ａが存在する為、
熱中性子検出素子６に入射するのはＴ線、高速中性子線
１陽子線、熱中性子線となる。

一方、熱中性子検出素子６は”Ｂ（ｎ、　α）’Ｌｉ。

’Ｌｉ（ｎ、　　α）Ｔ９等の核反応により熱中性子を
検出する素子である為、高速中性子は相互作用すること
なく、透過する。しかし、高速中性子に起因したラジェ
ータ５からの陽子線は荷電粒子であることから直接検出
される。さらにＴ線についても既述の理由で検出され、
結局、熱中性子検出素子６の出力は、γ線土中性子線（
熱中性子線十高速中性子等価陽子線）となる。この熱中
性子検出素子６の出力を成分的に考えると第３図に示す
ようになる。

ここで第３図について簡単に説明すると、一般に熱中性
子の核反応は発熱反応の為、出力波高はＱ値に応して大
きくなる。反跳陽子は高速中性子のエネルギーを最大波
高として、例えば入射高速中性子が単色の場合、第３図
のように分布する。

γ線ｔコついては素子の有効厚及び原子番号を小さくす
ることにより全エネルギー吸収確率を減らし、入射エネ
ルギーの割に出力波高分布を低くし得る。

かくして、第１図において、波高弁別器１２の波高弁別
レベルを適当な位置に合わせることにより、カウンタ１
５に入るγ線成分を除去可能である。即ち、カウンタ１
５の出力は中性子線計数値のみとなる。

第４図は本発明の別の実施例を示すブロック図である。

同図に示す実施例が、第１図に示した実施例と相違する
点は、β線測定系にある。第１図に示した実施例では、
β線測定系が、１，２，７，１０゜１３．１６．１７の
要素により構成されていたが、第４図の実施例では、２
１，２２，２７，３０゜３３．１６から成る第１の系と
、２３Ａ、２２Ａ。

２７Ａ、３０Ａ、３３Ａから成る第２の系とにより構成
され、第１図の実施例では必要とした乗算器１７が、第
４図の実施例では不要になっている。

以下、第４図を参照して説明する。

２１はＴ線、中性子のみならずβ線も透過するβ線入射
窓で、第１図のβ線入射窓１と同し窓である。２２はβ
線及びｒｇを検出可能であるβ線検出素子で第１図のβ
線検出素子２と同じ素子である。以下、同様に、増幅器
２７、波高弁別器３０、カウンタ３３及び減算器３６は
、それぞれ第１図における増幅器７、波高弁別器１０、
カウンタ１３及び減算器１６と、同じものである。

次に２３Ａは、Ｔ線及び中性子は透過するがβ線は透過
しないＴ線入射窓で、第１図のγ線入射窓３Ａと同じ窓
である。次に、重要な点であるが、２２Ａは、β線及び
Ｔ線を検出可能であるβ線検出素子で、先のβ線検出素
子２２と全く特性の揃った素子である（この点が第１図
の実施例と相違する）。以下、増幅器２７Ａ、波高弁別
器３０Ａ、カウンタ３３Ａは、それぞれ第４図における
増幅器２７、波高弁別器３０、カウンタ３３と、それぞ
れ特性の揃ったものである。

β線検出素子２２Ａは、β線及びＴ線を検出可能である
が、実際には、その前に配置されたＴ線入射窓２３Ａが
β線を透過しないので、β線については検出することな
く、γ線についてのみ検出する。

つまり２１，２２，２７，３０．３３から成る第１の系
と、２３Ａ、、２２Ａ、２７Ａ、３０Ａ３３Ａから成る
第２の系とは、窓２１．２３Ａを除き全く特性の揃った
系ということになる。その結果、第１図で必要とした補
正用の乗算器１７を、第４図の実施例では、不要とした
まま、減算器３６からβ出力を得る正確なβ線測定系を
構成できるという次第である。

第５図は、本発明にかかる多機能式個人被曝線量°計の
外観図である。

同図において、１日はγ線、β線、中性子線の線量及び
各々警報設定値を独立に表示する為の液晶又はＬＥＤ表
示装置、１はβ線入射窓、２０は警報音発生用ブザー、
２１は操作スイッチである。

２２は金属若しくは導電性プラスチックを用いたケース
、１９は内蔵されている検出部の位置を示す。ここでβ
線入射窓１には膜保護を目的としてメツシュカバーを追
加することもある。

動作は各々線種について、検出出力を取り込む図示せざ
るマイコンにより、独立の線量積算１表示が行なわれ、
警報設定値を越えた線種があれば、マイコンの指示でた
だちにブザー２０が警報音を発すると共に、液晶表示装
置１８にはその線種を示す警報マークが表示される。電
源としては、バッテリーが用いられ、個人の胸ポケット
に十分収まる寸法内に全体がおさえられている。

検出部１９は第６図にその平面図を示す。第７図は、第
６図に示すＡ−Ａ’断面図である。

これらの図において、β線入射窓１に例えば、数μｍ厚
のメタライズＰＥＴフィルム等を用いる。

β線検出素子２及びγ線検出素子４は、アモルファスシ
リコン半導体素子、ｐｎ接合半導体素子。

化合物半導体素子、Ｃｓｌ＋ＰＩＮフォートダイオード
等が利用出来、熱中性子線検出素子６には＋ｏＢドープ
のシリコン半導体素子、’ＬｉＦｌ布の半導体素子等が
利用可能である。γ線入射窓３はβ線を効率よく遮へい
し、γ線のエネルギー特性を良好なものとする為、例え
ば重金属フィルタを利用でき、ラジェータ５はポリエチ
レン、ポリアセクール樹脂等を利用出来る。又、これら
は増幅器７．８．９及び図示せざるマイコンと共に、シ
ールドケース２２内に収められ、微少信号の取扱いを可
能としている。

なお第６図、第７図において、第６図の上半分（即ち、
γ線入射窓３、ラジェータ５、熱中性子線検出素子６、
γ線入射窓３Ａ、γ線検出素子４）により一つのセンサ
が構成され、第６図の下半分（即ち、β線入射窓１、β
線検出素子２）により一つのセンサが構成されている。

各センサはハイブリッドＩＣにより構成されている。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、個人の外部被
曝に係わる総ての放射線（γ線、β線、中性子線）を統
一的に独立にリアルタイムで測定し、必要に応じた可視
表示、各線種毎の警報発生を可能にする多機能式個人被
曝線量計を提供できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の各部における放射線の波高分布図、第３図は熱
中性子検出素子の出力成分の波高分布図、第４図は本発
明の別の実施例を示すブロック図、第５図は本発明の一
実施例を示す外観図、第６図は第５図の要部の平面図、
第７図は同断面図、である。 符号の説明 １・・・β線入射窓、２・・・β線検出素子、３，３Ａ
・・・γ線入射窓、４・・・γ線検出素子、５・・・ラ
ジェータ、６・・・熱中性子検出素子、４〜９・・・増
幅器、１０〜１２・・・波高弁別器、１３〜１５・・・
カウンタ、１６・・・減算器、１７・・・乗算器 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 第　２ 図 一一エネ几キパ π３　図 １Ｅ５　図 第４ ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）個人の被曝にかかる放射線を計測する個人被曝線量
   計において、 γ線及び中性子は透過するがβ線は透過しない第１の入
   射窓（３）と、該第１の入射窓の後に配置されたラジエ
   ータ（５）と、前記第１の入射窓を介して前記ラジエー
   タに高速中性子が入射することにより該ラジエータから
   発生する陽子線と前記第１の入射窓と前記ラジエータを
   介したγ線と熱中性子線を入射されそれらの検出出力を
   出力する熱中性子検出素子（６）と、該熱中性子検出素
   子の検出出力を波高弁別することによりγ線成分を除去
   して中性子成分のみを取り出して出力する第１の波高弁
   別器（１２）と、該第１の波高弁別器の出力をカウント
   し中性子線計数値として出力する第１のカウンタ（１５
   ）と、から成る中性子線測定系と、 γ線及び中性子は透過するがβ線は透過しない第２の入
   射窓（３Ａ）と、該第２の入射窓（３Ａ）の後に配置さ
   れていて、中性子線は検出可能ではないが、γ線は検出
   可能である第１の放射線検出素子（４）と、該第１の放
   射線検出素子（４）のγ線検出出力を波高弁別する第２
   の波高弁別器（１１）と、該第２の波高弁別器の出力を
   カウントしγ線計数値として出力する第２のカウンタ（
   １４）と、から成るγ線測定系と、 γ線、中性子のみならずβ線も透過する第３の入射窓（
   １）と、該第３の入射窓（１）の後に配置されていて、
   β線及びγ線を検出可能である第２の放射線検出素子（
   ２）と、該第２の放射線検出素子（２）のγ線及びβ線
   検出出力を波高弁別する第３の波高弁別器（１０）と、
   該第３の波高弁別器の出力をカウントしγ線及びβ線の
   計数値を出力する第３のカウンタ（１３）と、該第３の
   カウンタの出力であるγ線及びβ線の計数値から、前記
   γ線測定系における第２のカウンタ（１４）の出力値に
   所定の一定数を乗算した値を減算してβ線計数値として
   出力する減算器（１６）と、から成るβ線測定系と、 を一体化して具備したことを特徴とする多機能式個人被
   曝線量計。 ２）請求項１に記載の多機能式個人被曝線量計において
   、前記β線測定系が、 γ線、中性子のみならずβ線も透過する第４の入射窓（
   ２１）と、該第４の入射窓（２１）の後に配置されてい
   て、β線及びγ線を検出可能である第３の放射線検出素
   子（２２）と、該第３の放射線検出素子（２２）のγ線
   及びβ線検出出力を波高弁別する第４の波高弁別器（３
   ０）と、該第４の波高弁別器の出力をカウントしγ線及
   びβ線の計数値を出力する第４のカウンタ（３３）と、
   γ線及び中性子は透過するがβ線は透過しない第５の入
   射窓（２３Ａ）と、該第５の入射窓（２３Ａ）の後に配
   置されていて、β線及びγ線を検出可能である第４の放
   射線検出素子（２２Ａ）と、前記第５の入射窓（２３Ａ
   ）がγ線は透過するがβ線は透過しないところから、γ
   線の検出出力を出力する前記第４の放射線検出素子（２
   ２Ａ）の検出出力を波高弁別する第５の波高弁別器（３
   ０Ａ）と、該第５の波高弁別器の出力をカウントしγ線
   計数値を出力する第５のカウンタ（３３Ａ）と、 前記第４のカウンタ（３３）の出力であるγ線及びβ線
   の計数値から、前記第５のカウンタ（３３Ａ）の出力で
   あるγ線計数値を減算してβ線計数値として出力する減
   算器（３６）と、から成ることを特徴とする多機能式個
   人被曝線量計。 ３）請求項１または２に記載の多機能式個人被曝線量計
   において、前記各測定系からの出力をコンピュータに取
   り込んで表示装置にリアルタイムで可視表示することに
   より直読可能にしたことを特徴とする多機能式個人被曝
   線量計。 ４）請求項１、２又は３に記載の多機能式個人被曝線量
   計において、各測定系のカウンタにそれぞれ設定値を設
   け、カウント値が該設定値を超えたとき警報を発生する
   警報手段を具備したことを特徴とする多機能式個人被曝
   線量計。 ５）請求項１又は２に記載の中性子線測定系、γ線測定
   系、β線測定系の中の任意の二つの測定系の組み合わせ
   から成ることを特徴とする多機能式個人被曝線量計。