JPH0420894A - 携帯用中性子線量当量計 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、放射線の安全管理のため作業場における作業
者各個人の中性子の線量当量を評価する中性子線量当量
計に関する。

［従来の技術］ 放射線の検出には従来から種々の方法かあるか、電気的
な検出法として気体の電離を利用した電離箱や比例計数
管などが知られている。しかしなから、中性子は荷電粒
子ではなく、直接電離作用を生じさせることがないので
、中性子を何らかの方法で荷電粒子などに変換して測定
する方法をとる必要がある。すなわち、まず核反応を起
こさせ、その結果飛び出るα線などによって電離作用を
生じさせて中性子の検出を行うものである。

この場合、例えば電離箱内に３Ｈｅ、　　１０Ｂなどを
含むガスを使用して（ｎ、ｐ）、　　（ｎ、　　α）反
応を生じさせる場合、第５図の各気体の中性子エネルギ
ーに対する核反応断面積の特性図に示すように中性子の
エネルギーが高くなるにつれてその断面積は小さくなる
。すなわち、それらの気体中に直接入射されて核反応及
びそれに伴う電離作用を生じさせることのできるのは、
比較的大きい核反応断面積を有する熱中性子（０，０２
５ｅＶ）程度の低エネルギー領域の中性子に限られるこ
とか理解される。

従って、熱中性子よりもエネルギーの高い中高速中性子
を気体の電離を利用した検出器によってそのまま計測す
ることは困難である。

そこで、第４図に示すように、例えば比例計数管１３内
にｌＱＢを含むガスを充填し、この比例計数管１３内に
入射する中性子を測定する場合、中性子を減速しそのエ
ネルギーを低下させて熱中性子とするために減速材が使
用される。本例では、図示のように最も外郭に減速材１
２を比例計数管１３を囲むように配置し、更にその内側
に熱中性子を吸収遮蔽し中高速中性子はそのまま通過さ
せる材質にて形成した中性子フィルタ１４を配設し、更
にその内側に減速材１６を配設している。減速材の材料
は、例えば、ポリエチレンやパラフィンなとの水素原子
核を多く含む物質か用いられる。

中性子フィルタ１４は本例ではＣｄにて形成している。

そして、この中性子フィルタ１４には、熱中性子を所定
の割合たけ通過させるための通過孔１４ａか設けられて
いる。これは、第６図のグラフ、すなわち中性子の平行
ビームかＩＣＲＵ球ファシフアントムしたときの粒子フ
ルエンス−線量当量の換算係数を中性子エネルギーを関
数として示したグラフ（１ｃｍ線量当量、３ｍｍ線量当
量、７０μｍ線量当量について示されている）から理解
されるように、エネルギーの高い高速中性子になるにつ
れて人体への影響か大きくなることから、線量当量を計
測する場合には、高速中性子をより重く評価することに
よって適切な計測値とすることかできるからである。

すなわち、高速中性子は、熱中性子の約１００倍程度の
換算係数であり、この換算係数に対応させて、中性子フ
ィルタ１４に通過孔１４ａを形成するものである。例え
ば、中性子フィルタ１４の総面積の約１／１００の開口
面積を有する通過孔１４ａを形成することによって、高
速中性子を熱中性子の１００倍通すことができ、人体へ
の影響を考慮した適切な重み付けを行うことができる。

そして、減速材１２である程度減速され、中性子フィル
タ１４を通過した中高速中性子を更に減速材１６によっ
て減速させて熱中性子として比例計数管１３内に入射さ
せている。これにより、比例計数管１３内では熱中性子
とｌｏＢとの核反応によってα線が生し、このα線によ
って起こる電離電荷をガス増幅してパルスとして検知す
るようにしている。

比例計数管１３内には陽電極１７が配置されており、こ
の陽電極１７は比例計数管１３の陰極である金属容器な
どから絶縁された状態となっており、電源２０によって
前記容器と陽電極１７との間に電圧か印加されている。

そして、比例計数管１３内の電離作用によって生じた電
子が陽電極１７に到着し、このときに生じるパルスをパ
ルス増幅回路２２によって増幅し、これを計数回路２４
にて計数している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の中性子線量計ては、比例計数
管１３内で核反応を起こし、α線によって電離を生しさ
せることかできるように、中高速中性子を熱中性子に変
換するため減速材］２及び〕６か必要となる。このよう
な減速材を設けることによって計測器全体か大型化し、
またポリエチレン等で形成するためその重量も大きなも
のとなる。例えば、外側の減速材１２は全体で約２０ｋ
ｇ程度のものとなり、このような中性子線量計では、個
人被曝管理のため個々人が装着するため携帯用の中性子
線量当量計として使用することかできなかった。

また、中性子線量当量を計測する手段として、フィルム
バッジ、熱ルミネスセンス線量計（ＴＬＤ）、固体飛跡
検出器又はポケット線量計などを用いることも可能であ
るか、フィルムバッジの場合は、中性子の全エネルギー
範囲を測定する場合には熱中性子用のフィルムと中高速
中性子用のフィルムの２種類のフィルムが必要となり、
また計測結果を得るまでに時間を要するという問題があ
る。

また、ＴＬＤ及びポケット線量計の場合には、γ線に対
する感度が高く、γ線量率の高い場所での中性子−ｆｎ
ｌ定の精度が悪いという問題がある。

更に、固体飛跡検出器の場合には、簡便で低価格ではあ
るが、飛跡を計数するためには大変な労力あるいは複雑
で高価な装置が必要となるという問題があった。

発明の目的 本発明は、上記問題点を解決することを課題としてなさ
れたものであり、その目的は電離箱を用いた小型、軽量
な中性子線量当量計でかつ実時間で中性子の広範囲のエ
ネルギー領域を適切な重み付けを行って精度良く計測す
ることのできる携帯用中性子線量当量計を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明に係る携帯用中性子線
量当量計は、中性子の入射に起因して電離の生じる気体
か所定圧で充填された携帯可能な２つの第１及び第２の
電離箱部を対向配置して成り、第１の電離箱部を人体装
着側電離箱部とし、第２の電離箱部を人体外側電離箱部
とした一対の電離箱部と、該一対の電離箱部の各電離箱
部の電極を兼ねる容器と各電離箱部内に配置された集電
極との間にそれぞれ電圧を印加する電源部と、前記対向
配置された２つの電離箱部間に配置され、これら２つの
電離箱部の対向面を覆うフィルタであって、熱中性子の
みを吸収遮蔽し熱中性子よりも高エネルギーの中高速中
性子は通過させる中性子フィルタと、人体内に入射し後
方散乱して中高速中性子から熱中性子に減速して出てく
る熱中性子を前記人体装着側の第１の電離箱部にて検出
し、直接入射される熱中性子を第２の電離箱部にて検出
しそれぞれ求められた計数値に対して前記人体装着側の
第１の電離箱部の計数値を重く評価する重み付け演算を
行う演算手段と、を含み、全エネルギー領域の中性子を
人体への影響度を考慮して計測するようにしたことを特
徴とする。

［作用］ 上記構成の携帯用中性子線量当量計によれば、電離箱部
は、人体装着側の電離箱部（以下「第１の電離箱部」と
いう）と非装着側に配置される電離箱部（以下「第２の
電離箱部」という）を有している。

そして、この第２の電離箱部では直接入射した熱中性子
を計測し、第１の電離箱部では人体に入射した中高速中
性子であって人体内で後方散乱し熱中性子（アルベド中
性子）として人体外に出射されこの第１の電離箱部に入
射した熱中性子を計ｎｊするようにしている。

一対の電離箱部の間には、中性子フィルタが配置され、
このフィルタは、第２の電離箱部を通過した熱中性子を
第１の電離箱部に入射しないように吸収する。また、こ
れと同様に、このフィルタは、第１の電離箱部を通過し
た熱中性子を第２の電離箱部に入射しないように吸収す
る。

また、エネルギーの高い中高速中性子は、熱中性子に比
べ極めて反応断面積が小さいので、２つの電離箱部では
反応することなく通過し、また中性子フィルタも通過し
て人体に入射される。そして、人体内で散乱し熱中性子
となって出射されたものが上記第１の電離箱部内に入射
しここで反応し、間接的に電離を生じさせるものであり
、これにより、第１の電離箱部によって中高速中性子の
計測を行うことができる。また、後方散乱によって人体
から出射された熱中性子が第１の電離箱部を通過した場
合でも、中性子フィルタにて吸収遮蔽されるので、再び
第２の電離箱部内で反応することがない。

更に、本発明では各電離箱部での中性子の計数値に対し
て人体に対する影響度のより高い中高速中性子の計数値
を重く評価するように重み付け演算を行う演算手段が設
けられているので、全エネルギー領域についての中性子
を人体への影響度を考慮して精度良く計測することが可
能となる。

このように、本発明は人体内で減速して熱中性子となっ
たものを計測できるので、減速材が不要である。これに
より、電離箱を用いた中性子線量当量計を個人被曝管理
のための小型の携帯用中性子線量計として構成すること
かできる。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の特徴的構成要素である電離箱部と中性
子フィルタの概略構成を示す説明図であり、図において
人体装着側の第１の電離箱部１〇−１と非装着側の第２
の電離箱部１０−２の２つの電離箱部によって電離箱部
が形成されている。

各電離箱部１０−１．１０−２は、携帯に適するように
比較的薄型（厚さ３〜３０ｍｍ程度）に形成されており
、その内部空間には高濃縮１０１３を含む１°ＢＦ３ガ
スが封入されている。そして、このＩＱＢＦ３ガスは検
出効率を向上させるために、加圧して封入しており、本
実施例では約８気圧程度に圧縮して充填している。２つ
の電離箱部１〇−１，１０−２の間には、中性子フィル
タ１４か配置されている。この中性子フィルタ１４は少
なくとも両電離箱部１０−１及び１０−２の対向面を覆
うように設けられている。そして、この中性子フィルタ
１４は、中性子のうちエネルギーの低い熱中性子のみを
吸収遮蔽し、熱中性子よりも高エネルギーの中高速中性
子は、そのまま通過させる性質を有している。本実施例
ではＣｄあるいは０Ｂを含む吸収板にてこの中性子フィ
ルタ１４を形成している。

図において、熱中性子は、矢印１００にて示されており
、中高速中性子は白矢印２００にて示されている。

次に、第２図は、電離箱部１０の構造を示す略断面図で
、電離箱部１０の内部空間１０ａには１０８Ｆ３が圧縮
封入されるとともに、集電極１８が配設されている。こ
の集電極１８は、リング状の第１の絶縁部材２８、ガー
ドリング３０及びリング状の第２の絶縁部材３２にて挟
持され、その尾端部１８ａ側は抵抗Ｒ１を介して接地さ
れると共にコンデンサＣ１を介して演算部（図示せず）
に接続されている。上記ガードリング３０は、接地され
ており、第１及び第２の絶縁部材２８及び３２による集
電極１８と電離箱部１０の金属容器１１との間の絶縁の
完全化か図られている。

電離箱部１０には電源３４か接続され、集電極１８と電
離箱部１０との間に所定電圧が印加されている。この電
源３４は携帯に適するようにするため小型電池が用いら
れ、この電圧を調整するために所定の昇圧手段か用いら
れる。なお、電離箱部１０の平面形状は、円形あるいは
四角形なと携帯に適した任意の形状とすることか可能で
ある。

次に、第３図は各電離箱部の集電極１８に接続される計
数手段及び演算手段の構成を示すブロック図であり、本
実施例の第１及び第２の電離箱部１０−１．１０−２を
本体とする電離箱３６−１．３６−２からの出力すなわ
ち集電極１８−１及び１８−２の出力側の構成が示され
ている。

各集電極１８からのパルス出力は、まず前置増幅器４０
及び比例増幅器４２によって増幅され、史に波高弁別器
４４−１．４４−２によって、熱中性子入射による核反
応により生したα線による電離作用に基づくパルスのみ
を検出するようにしている。すなわち、γ線の作用によ
るパルスを除去している。

そして、熱中性子の核反応により生したα線に基つくパ
ルスのみを各計数計４６−１．４６−２にて計数するよ
うにしている。

そして、各計数値は演算回路４８に送られる。

この演算回路４８は、各計数値に対して所定の重み付け
を行い、適切な中性子線量当量を算出する。

この算出結果は表示部５０にて実時間で表示される。

次に、以上の構成から成る本実施例の特徴的動作につい
て説明する。

第１図に示すように、本実施例に係る中性子線量当量計
が、人体２６に装着されている場合に、外方から熱中性
子１００か照射された場合、二の熱中性子１００は非装
着側の第２の電離箱部１０−２内に入射し、ここで反応
してα線を生じさせ、このα線によって電離が生じる。

この電離作用によって電子が集電極１８−２に到着し、
このときに生じるパルスが上記計数計４６−２にて計数
される。

また、外方から中高速中性子２００が照射され第２の電
離箱部１０−２に入射した場合、上述のようにエネルギ
ーの高い中高速中性子は、ＪＯＢとの反応断面積が極め
て小さくこの電離箱部１０２を通過する。更に、中性子
フィルタ１４もこのような中高速中性子２００はそのま
ま通過させるので、中高速中性子２００は更に第１の電
離箱部１０−１を通過し人体２６内に入射する。

そして、この人体内に入射した中高速中性子２００は、
人体内で散乱し、エネルギーを減少させ熱中性子（アル
ベド中性子）３００となって人体２６外へ出射され、再
び人体装着側の第１の電離箱部１０−１内に入射する。

すなわち、人体２６に入射された中高速中性子２００は
、後方散乱して熱中性子３００として第１の電離箱部１
０−１内に入射する。ここで、この熱中性子３００は反
応してα線を生じさせ電離が生じる。そして、同様に第
１の電離箱部１０−１におけるパルス計数計４６−１に
て計数される。

なお、外方から第２の電離箱部１０−２に入射した熱中
性子１００のうちこの電離箱部１０−２を通過した熱中
性子は、中性子フィルタ１４にて吸収遮蔽され、第１の
電離箱部１０−１内に入射することはない。そして、人
体２６側から第１の電離箱部１０−１内に入射する熱中
性子３００は、この第１の電離箱部１０−１を通過した
場合でも中性子フィルタ１４によって吸収遮蔽されるの
で、更に第２の電離箱部１０−２に入射されることはな
い。従って、外方から照射されてくる熱中性子から中高
速中性子までの広範囲のエネルギーの中性子の計測を２
つの電離箱部によって重複計測することなく精度良く計
測することができる。

第２の電離箱部１０−２側で計数された熱中性子につい
ての計数値及び第１の電離箱部１０−１側で計測された
中高速中性子２００についての計数値は、演算回路４８
で所定の重み付けが行われる。この重み付けは上記第６
図にて示したようにエネルギーの高い中高速中性子の方
が人体に対する危険度が高いので、その第６図に示され
た換算係数に対応して行われる。すなわち、計数計４６
＝１からの計数値を重く評価する（約１００倍）重み付
け演算を行う。この演算によって、中性子のエネルギー
毎に異なる人体への危険度を考慮して適切な中性子線量
当量の計測を行うことかできる。この計測結果は、表示
部５０にて例えばデジタル表示されるので使用者は迅速
かつ容易に計測結果を知ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る携帯用中性子線量当
量計は、２つの電離箱部を用いて、減速材を使用するこ
となく構成されているので小型かつ軽量の中性子線量当
量計を実現する二とができ、実時間で全てのエネルギー
領域の中性子を精度良く、かつ適切な重み付けを行って
計測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要構成部の概念図、第２図は本発明
の実施例に係る電離箱部の概略構成図、 第３図は本発明の実施例に係る集電極の出力側の構成を
示すブロック図、 第４図は電離箱及び減速材を用いた従来の線量当量計を
示す説明図、 第５図は中性子検出用として重要な各種原子の中性子エ
ネルギーに対する反応断面積を示す図、第６図はＩＣＲ
Ｕ球ファレフアントムした中性子の線量当量換算係数を
示す図である。 １０−２　・・・　電離箱部 中性子フィルタ 集電極 電源 ・・・　熱中性子 ・・・　中高速中性子 １０−１゜ １４　　・・・ １８　　・・・ ３４　　・・・ ２６人イ４に 第 ■ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　中性子の入射に起因して電離の生じる気体が所定圧で
   充填された携帯可能な第１及び第２の電離箱部を対向配
   置して成り、第１の電離箱部を人体装着側電離箱部とし
   第２の電離箱部を人体外側電離箱部とした一対の電離箱
   部と、 該一対の電離箱部の各電離箱部の電極を兼ねる容器と各
   電離箱部内に配置された集電極との間にそれぞれ電圧を
   印加する電源部と、 前記対向配置された一対の電離箱部の間に配置され、こ
   れらの電離箱部の対向面を覆うフィルタであって、熱中
   性子のみを吸収遮蔽し熱中性子よりも高エネルギーの中
   高速中性子は通過させる中性子フィルタと、 人体内に入射し後方散乱して中高速中性子から熱中性子
   に減速して出てくる熱中性子を前記第１の電離箱部にて
   検出し、直接入射される熱中性子を前記第２の電離箱部
   にて検出しそれぞれ求められた計数値に対して前記第１
   の電離箱部の計数値を重く評価する重み付け演算を行う
   演算手段と、を含み、全エネルギー領域の中性子を人体
   への影響度を考慮して計測するようにしたことを特徴と
   する携帯用中性子線量当量計。