JPH0447253A - 密度・水分計測装置 - Google Patents
密度・水分計測装置Info
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- JPH0447253A JPH0447253A JP2156363A JP15636390A JPH0447253A JP H0447253 A JPH0447253 A JP H0447253A JP 2156363 A JP2156363 A JP 2156363A JP 15636390 A JP15636390 A JP 15636390A JP H0447253 A JPH0447253 A JP H0447253A
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- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/24—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing the transmission of wave or particle radiation through the material
-
- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
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- G—PHYSICS
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- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
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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。
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］
この発明はガンマ線と速中性子線を用いて密度と水分量
とを同時に計測する装置に関する。
とを同時に計測する装置に関する。
［従来の技術］
従来、被測定物の密度と水分量とを同時に計測するには
、ガンマ線を用いた密度計と、連中性子を用いた水分計
とが用いられていた。
、ガンマ線を用いた密度計と、連中性子を用いた水分計
とが用いられていた。
しかし、２種類の計測器を用いて一つの被測定物を同時
に測定することは各計測器の配置スペースを必要とし、
また保守管理も煩わしいという難点があった。
に測定することは各計測器の配置スペースを必要とし、
また保守管理も煩わしいという難点があった。
このような難点を解決する手段として、ＮａＩシンチレ
ータと液体シンチレータを有するホスウィッチ検出器を
用いることが考えられる。
ータと液体シンチレータを有するホスウィッチ検出器を
用いることが考えられる。
第３図は上記ホスウィッチ検出器を用いた公知技術の組
合せによる密度・水分計測装置のブロック回路図で、（
１）はガンマ線および速中性子線を放射する第１の線源
で、ここではＣｆ−２５２である。（２）は光電ビーク
を形成するガンマ線を放射する第２の線源で、ここでは
Ｃｓ−１３７である。
合せによる密度・水分計測装置のブロック回路図で、（
１）はガンマ線および速中性子線を放射する第１の線源
で、ここではＣｆ−２５２である。（２）は光電ビーク
を形成するガンマ線を放射する第２の線源で、ここでは
Ｃｓ−１３７である。
（３）はホスウィッチ検出器でＮａミニシンチレータ４
）と液体シンチレータ（５）と光電増倍管（６）とで構
成され、また、ＮａＩシンチレータ（４）からのシンチ
レーション光は、液体シンチレータ（５）を透過して光
電子増倍管（６）に入射するよう配置されている。第１
の線源（１）からの放射線は被測定物（２０）を透過し
て両シンチレータ（４）、 （５）に入射するよう配置
され、第２の線源（２）のガンマ線は被測定物（２０）
を透過することなく直接ＮａＩシンチレータ（４）に入
射するように配置される。（））はプリアンプ、（８）
はＡＧＣ回路、（９）は高圧電源で、ＡＧＣ回路（８）
は、プリアンプ（７）の出力信号に含まれている第２の
線源（２）からのガンマ線検出信号の光電ビークのパル
ス高さが一定となるように高圧電源（９）の出力電圧を
制御する。 （１０）はパルス波形弁別回路（以下、ｒ
ＰＳＤ回路」という）で、プリアンプ（７）から入力さ
れる検出信号のパルスの立上がり時間の差を弁別して、
その立上り時間に応じたパルス群別に出力する。
）と液体シンチレータ（５）と光電増倍管（６）とで構
成され、また、ＮａＩシンチレータ（４）からのシンチ
レーション光は、液体シンチレータ（５）を透過して光
電子増倍管（６）に入射するよう配置されている。第１
の線源（１）からの放射線は被測定物（２０）を透過し
て両シンチレータ（４）、 （５）に入射するよう配置
され、第２の線源（２）のガンマ線は被測定物（２０）
を透過することなく直接ＮａＩシンチレータ（４）に入
射するように配置される。（））はプリアンプ、（８）
はＡＧＣ回路、（９）は高圧電源で、ＡＧＣ回路（８）
は、プリアンプ（７）の出力信号に含まれている第２の
線源（２）からのガンマ線検出信号の光電ビークのパル
ス高さが一定となるように高圧電源（９）の出力電圧を
制御する。 （１０）はパルス波形弁別回路（以下、ｒ
ＰＳＤ回路」という）で、プリアンプ（７）から入力さ
れる検出信号のパルスの立上がり時間の差を弁別して、
その立上り時間に応じたパルス群別に出力する。
第４図はＰＳＤ回路（１０）に入力される検出１８号の
パルスの立上がり時間とその数の分布図で、図中の■は
液体シンチレータ（５）で検出された中性子線検出パレ
スの単位時間当りのパルス数（計数率）を、■は液体シ
ンチレータ（５）で検出された第１の線源（１）からの
ガンマ線および第２の＃ｊ！（２）からのガンマ線検出
パルスの計数率を、■はＮａＩシンチレータ（４）で検
出された第１および第２の線ｆｉ（１）、（２）からの
ガンマ線検出パルスの計数率を示している。
パルスの立上がり時間とその数の分布図で、図中の■は
液体シンチレータ（５）で検出された中性子線検出パレ
スの単位時間当りのパルス数（計数率）を、■は液体シ
ンチレータ（５）で検出された第１の線源（１）からの
ガンマ線および第２の＃ｊ！（２）からのガンマ線検出
パルスの計数率を、■はＮａＩシンチレータ（４）で検
出された第１および第２の線ｆｉ（１）、（２）からの
ガンマ線検出パルスの計数率を示している。
ＰＳＤ回路（１０）は第３図中の■、■、■を分離し、
第１、第２、第３のカウンタ（１１）、（１２）、（１
３）はそれぞれ■、■、■のパルス数をカウントしてそ
の計数率Ｎ ５． Ｎ ２、Ｎ３を出力する。この計数
率Ｎ、は被測定物（２０）の水分量に応じて減少する値
であり、計数値Ｎ２は被測定物（２０）の密度に応じて
減少する。（ただし、第２の１ｓ源（２）による一定の
計数率を含む）値である。
第１、第２、第３のカウンタ（１１）、（１２）、（１
３）はそれぞれ■、■、■のパルス数をカウントしてそ
の計数率Ｎ ５． Ｎ ２、Ｎ３を出力する。この計数
率Ｎ、は被測定物（２０）の水分量に応じて減少する値
であり、計数値Ｎ２は被測定物（２０）の密度に応じて
減少する。（ただし、第２の１ｓ源（２）による一定の
計数率を含む）値である。
ＣＰＵ（１４）はこれらの計数値Ｎｎ．Ｎ２がら下式の
演算を行って水分量Ｗおよび密度ρを算出する。
演算を行って水分量Ｗおよび密度ρを算出する。
Ｎ、＝ＮｔｏｅＸｐ（−μ、Ｗ）
Ｎ２−Ｎａ＝ （Ｎ２０−Ｎ５）ｅＸ ｐ（−ＡＩ７１
３）ただし、Ｎ、、、Ｎ２゜は被測定物（２０）を取り
除いた場合（それぞれ水分量Ｗおよび密度ρが０のとき
に相当）の計数率 Ｎ８は第２の線源（２）の寄与分 μ０、μ、は装置の定数である。
３）ただし、Ｎ、、、Ｎ２゜は被測定物（２０）を取り
除いた場合（それぞれ水分量Ｗおよび密度ρが０のとき
に相当）の計数率 Ｎ８は第２の線源（２）の寄与分 μ０、μ、は装置の定数である。
なお、第３０カウンタ（１３）の計数１！Ｎ３を用いて
も、密度測定ができるが、ここでは説明を省略する。
も、密度測定ができるが、ここでは説明を省略する。
［発明が解決しようとする課題］
このように第３図に示した構成とすれば、一つのホスウ
ィッチ検出器（３）を用いた計測装置で密度と水分量と
を同時に高い効率でもって計測することができ、同時に
ＮａＩシンチレータ（４）からの信号をＡＧＣ回路（８
）にみちびいて、利得の安定化が図れる。
ィッチ検出器（３）を用いた計測装置で密度と水分量と
を同時に高い効率でもって計測することができ、同時に
ＮａＩシンチレータ（４）からの信号をＡＧＣ回路（８
）にみちびいて、利得の安定化が図れる。
このように液体シンチレータをＰＳＤ技術と組合わせる
と、中性子とガンマ線を弁別できるという長所をもつが
、液体シンチレータは機械的強度に乏しく、かつ可燃性
であるので取扱いが難しく、さらに極めて高価であると
いう問題点があるため、研究室内での利用を除いて実用
化が困難である。
と、中性子とガンマ線を弁別できるという長所をもつが
、液体シンチレータは機械的強度に乏しく、かつ可燃性
であるので取扱いが難しく、さらに極めて高価であると
いう問題点があるため、研究室内での利用を除いて実用
化が困難である。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、液体シンチレータに代えて中性子とガンマ線
との弁別能をもたないプラスチックシンチレータを用い
たホスウィッチ検出器を用いて密度および水分量を高効
率で安定に計測でき、かつ、取扱いの容易な密度・水分
計測装置を得ることを目的とする。
たもので、液体シンチレータに代えて中性子とガンマ線
との弁別能をもたないプラスチックシンチレータを用い
たホスウィッチ検出器を用いて密度および水分量を高効
率で安定に計測でき、かつ、取扱いの容易な密度・水分
計測装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
被測定物を透過するようにガンマ線および速中性子線を
放出する第１の線源と、ＮａＩシンチレータとプラスチ
ックシンチレータとを一つの光電子増倍管に光学的に結
合してなり上記被測定物を透過したガンマ線および速中
性子線を検出するホスウィッチ検出器と、この検出器の
出力信号をそのパルス立上がり時間の差にもとすいて、
プラスチックシンチレータ部分からの第１の検出記号と
ＮａＩシンチレータからの第２の検出信号とに弁別する
ＰＳＤ回路と、上記第１の検出信号および第２の検出記
号の計数率Ｎｐ、ＮＣを別々に計測する手段と、上記第
１の信号の計数率Ｎｐ（中性子による寄与分とガンマ線
による寄与分の和で構成されている）を上記ホスウィッ
チ検出器及びＩｓ源の構成によって定まる比率にもとづ
いてガンマ線寄与分Ｎ７と中性子線寄与分Ｎｎとに配分
する手段とを備え、この計数率Ｎ、およびＮｏから密度
ρおよび水分率Ｗを算出するようにしたものである。
放出する第１の線源と、ＮａＩシンチレータとプラスチ
ックシンチレータとを一つの光電子増倍管に光学的に結
合してなり上記被測定物を透過したガンマ線および速中
性子線を検出するホスウィッチ検出器と、この検出器の
出力信号をそのパルス立上がり時間の差にもとすいて、
プラスチックシンチレータ部分からの第１の検出記号と
ＮａＩシンチレータからの第２の検出信号とに弁別する
ＰＳＤ回路と、上記第１の検出信号および第２の検出記
号の計数率Ｎｐ、ＮＣを別々に計測する手段と、上記第
１の信号の計数率Ｎｐ（中性子による寄与分とガンマ線
による寄与分の和で構成されている）を上記ホスウィッ
チ検出器及びＩｓ源の構成によって定まる比率にもとづ
いてガンマ線寄与分Ｎ７と中性子線寄与分Ｎｎとに配分
する手段とを備え、この計数率Ｎ、およびＮｏから密度
ρおよび水分率Ｗを算出するようにしたものである。
［作 用］
線源から放射されたガンマ線と速中性子線は、被測定物
を透過してプラスチックシンチレータで検出されるとと
もに、ガンマ線はＮａＩシンチレータでも検出される。
を透過してプラスチックシンチレータで検出されるとと
もに、ガンマ線はＮａＩシンチレータでも検出される。
ＰＳＤ回路は、プラスチックシンチレータによる検出信
号とＮａＩシンチレータによる検出信号とを両信号のパ
ルス立上がり時間の差を利用して分離する。計数率Ｎｐ
、Ｎｃを計測する手段は、分離されたプラスチックシン
チレータからの検出信号の単位時間当りのパルス数（計
数率）ＮｐとＮａＩシンチレータからの検出信号の計数
率Ｎｃとをカウントする。第１の計数率Ｎ。
号とＮａＩシンチレータによる検出信号とを両信号のパ
ルス立上がり時間の差を利用して分離する。計数率Ｎｐ
、Ｎｃを計測する手段は、分離されたプラスチックシン
チレータからの検出信号の単位時間当りのパルス数（計
数率）ＮｐとＮａＩシンチレータからの検出信号の計数
率Ｎｃとをカウントする。第１の計数率Ｎ。
を配分する手段は、ホスウィッチ検出器と線源の構成に
よって定まる配分比にもとづいて計数率Ｎｐをガンマ線
分Ｎ、と中性子線分Ｎゎとに分配する。水分量算出手段
は、上記のようにして配分された中性子線計数率にもと
づいて被測定物の水分量を算出し、密度算出手段は、同
じく配分されたガンマ線計数率にもとづいて被測定物の
密度を算出する。
よって定まる配分比にもとづいて計数率Ｎｐをガンマ線
分Ｎ、と中性子線分Ｎゎとに分配する。水分量算出手段
は、上記のようにして配分された中性子線計数率にもと
づいて被測定物の水分量を算出し、密度算出手段は、同
じく配分されたガンマ線計数率にもとづいて被測定物の
密度を算出する。
［発明の実施例］
第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図で、（１
５）はプラスチックシンチレータ、（１６）はＰＳＤ回
路で、第２図に示すようなパルスの立上がり時間の差に
よる分離能を有しており、図中の■はプラスチックシン
チレータ（１５）による第１の線源（１）からの速中性
子線およびガンマ線の検出信号を、■はＮａＩシンチレ
ータ（４）による第１の線源（１）からのガンマ線およ
び第２の線源（２）からのガンマ線の検出信号を示して
おり、ＰＳＤ回路（１６）は、入力信号を■と■に弁別
して第１、第２のカウンタ（１７）、（１８）に出力す
る。（１９）はＣＰＵで、第１のカウンタ（１７）の計
数率Ｎｐを中性子線分の計数率Ｎゎとガンマ線計数率Ｎ
γ１とに配分する。
５）はプラスチックシンチレータ、（１６）はＰＳＤ回
路で、第２図に示すようなパルスの立上がり時間の差に
よる分離能を有しており、図中の■はプラスチックシン
チレータ（１５）による第１の線源（１）からの速中性
子線およびガンマ線の検出信号を、■はＮａＩシンチレ
ータ（４）による第１の線源（１）からのガンマ線およ
び第２の線源（２）からのガンマ線の検出信号を示して
おり、ＰＳＤ回路（１６）は、入力信号を■と■に弁別
して第１、第２のカウンタ（１７）、（１８）に出力す
る。（１９）はＣＰＵで、第１のカウンタ（１７）の計
数率Ｎｐを中性子線分の計数率Ｎゎとガンマ線計数率Ｎ
γ１とに配分する。
次に、第１の計数率Ｎｒの配分方法について説明する。
配分方法１
計測系を、被測定物（２０）を取除き、かつ第１の線１
ｉｆｉ（１）の位置にガンマ５ＩＩｊ、を代置したとき
の第１の計数率１’Ｊｐｏと第２の計数率ＮｃＯとを実
測し、下記の算式にもとづいて配分する。
ｉｆｉ（１）の位置にガンマ５ＩＩｊ、を代置したとき
の第１の計数率１’Ｊｐｏと第２の計数率ＮｃＯとを実
測し、下記の算式にもとづいて配分する。
Ｎ ｐ Ｘ （Ｎ ｐｏ／ Ｎ ｃｏ ） ＝ ＮｌＮ
ｐ Ｎ（＝ Ｎ ｎ 配分方法２ 計測系を、被測定物（２０）を取り除き、かつ、プラス
チックシンチレータ（１５）と同じ寸法の液体シンチレ
ータ（５）を代置した第３図の構成とした場合の第５図
中の成分■と■の計数率Ｎ２０とＮ３０とを実測し、下
記の算式にもとづいて配分する。
ｐ Ｎ（＝ Ｎ ｎ 配分方法２ 計測系を、被測定物（２０）を取り除き、かつ、プラス
チックシンチレータ（１５）と同じ寸法の液体シンチレ
ータ（５）を代置した第３図の構成とした場合の第５図
中の成分■と■の計数率Ｎ２０とＮ３０とを実測し、下
記の算式にもとづいて配分する。
ＮｐｘＮ２ｏ／Ｎ３゜＝ＮＩ
Ｎｐ−Ｎｙ二Ｎｎ
プラスチックシンチレータと液体シンチレータは同寸法
であればその組成が近似しているために、両者の速中性
子線およびガンマ線の検出効率は実質上等しいと考えら
れるからである。
であればその組成が近似しているために、両者の速中性
子線およびガンマ線の検出効率は実質上等しいと考えら
れるからである。
このようにして配分した計数率ＮＩ、およびＮ７’にも
とづいて、次のような演算を実行することによって水分
量Ｗ、および密度ρを得る。
とづいて、次のような演算を実行することによって水分
量Ｗ、および密度ρを得る。
Ｎ ｎ ” Ｎ ｔｌｏｅ Ｘ ｐ （−μｔｌＷ）Ｎ
ｙ＝ＮｙｏｅｘＰ Ｃ−μｙρ） ただし、Ｗ：被測定物の体積当りの水分量ρ：被測定物
の密度で体積当りの重量 Ｎゎ。：被測定物を取り除いたときの計数率ＮイＮｆ、
：被測定物を取り除いたときの計数率Ｎ（μ！１１μと
：装置定数 （ここでの被測定物の厚さは一定とする）である。なお
、パーセント水分量ηは ヮ＝１００Ｘ（Ｗ／ρ）から求められる。
ｙ＝ＮｙｏｅｘＰ Ｃ−μｙρ） ただし、Ｗ：被測定物の体積当りの水分量ρ：被測定物
の密度で体積当りの重量 Ｎゎ。：被測定物を取り除いたときの計数率ＮイＮｆ、
：被測定物を取り除いたときの計数率Ｎ（μ！１１μと
：装置定数 （ここでの被測定物の厚さは一定とする）である。なお
、パーセント水分量ηは ヮ＝１００Ｘ（Ｗ／ρ）から求められる。
なお、上記実施例では、第１の線源（１）にＣｆ−２５
２を用いたが、速中性子とガンマ線を放出する単一また
は複数の線源であればよい。
２を用いたが、速中性子とガンマ線を放出する単一また
は複数の線源であればよい。
また、上記実施例では、ＡＧＣ回路（８）を作動させる
ための第２の線源を設けたが、これは測定系の利得の安
定を図るためであって、高安定度を要しない場合は第２
の線源（２）およびＡＧＣ回路（８）は必要ではない。
ための第２の線源を設けたが、これは測定系の利得の安
定を図るためであって、高安定度を要しない場合は第２
の線源（２）およびＡＧＣ回路（８）は必要ではない。
［５Ｐ明の効果］
この発明によれば、ＮａＩシンチレータとプラスチック
シンチレータとを一つの光電増倍管に光学的に結合した
ホスウィッチ検出器を用いて、被測定物の密度と水分量
とを効率よく、かつ、安定に計測することができ、さら
にプラスチックシンチレータを用いたので機械的強度が
優れ、取扱いが容易で安価な密度・水分計測装置が得ら
れる効果がある。
シンチレータとを一つの光電増倍管に光学的に結合した
ホスウィッチ検出器を用いて、被測定物の密度と水分量
とを効率よく、かつ、安定に計測することができ、さら
にプラスチックシンチレータを用いたので機械的強度が
優れ、取扱いが容易で安価な密度・水分計測装置が得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図、第２図
はこの実施例のホスウィッチ検出器の検出パルスの立上
がり時間に対する計数率の分布特性を示す図、第３図は
ＮａＩシンチレータと液体シンチレータとを有するホス
ウィッチ検出器を用いた 公知技術の組合せによる密度・水分計測装置の一槽成例
のブロック回路図、第４図はこの構成例のホスウィッチ
検出器の検出パルスの立上り時間に対する計数率の分布
特性を示す図である。 （１）・・・・第１の線源、（２）・・・・第２の線源
、（３）・・・・ホスウィッチ検出器、（４）・・・・
ＮａＩシンチレータ、（６）・・・・光電増倍管、（１
５）・・・・プラスチックシンチレータ、（１６）・・
・・波形弁別回路、（１７）、（１８）・・・・カウン
タ、（１９）・・・・ＣＰｔＪ。 なお、各図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部分
を示す。
はこの実施例のホスウィッチ検出器の検出パルスの立上
がり時間に対する計数率の分布特性を示す図、第３図は
ＮａＩシンチレータと液体シンチレータとを有するホス
ウィッチ検出器を用いた 公知技術の組合せによる密度・水分計測装置の一槽成例
のブロック回路図、第４図はこの構成例のホスウィッチ
検出器の検出パルスの立上り時間に対する計数率の分布
特性を示す図である。 （１）・・・・第１の線源、（２）・・・・第２の線源
、（３）・・・・ホスウィッチ検出器、（４）・・・・
ＮａＩシンチレータ、（６）・・・・光電増倍管、（１
５）・・・・プラスチックシンチレータ、（１６）・・
・・波形弁別回路、（１７）、（１８）・・・・カウン
タ、（１９）・・・・ＣＰｔＪ。 なお、各図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部分
を示す。
Claims (1)
- （１）ガンマ線および速中性子線を検出するプラスチッ
クシンチレータおよびガンマ線用シンチレータを一つの
光電子増倍管に光学的に結合してなるホスウィッチ検出
器と、放射したガンマ線および速中性子線が被測定物を
透過して上記ホスウィッチ検出器に入射するように配置
された線源と、上記ホスウィッチ検出器の検出信号をプ
ラスチックシンチレータによって検出された第１の信号
成分とガンマ線用シンチレータによって検出された第２
の信号成分とに分離する手段と、この分離された第１の
信号成分の計数率Ｎ＿ｐおよび第２の信号成分の計数率
Ｎ＿ｃをカウントする手段と、上記第１の計数率Ｎ＿ｐ
を上記線源およびホスウィッチ検出器の構成によって定
まる比率でもってガンマ線分の計数率Ｎ＿ｙと中性子線
分の計数率Ｎ＿ｎとに配分する手段と、この配分された
計数率Ｎ＿ｙおよびＮ＿ｎにもとづいて被測定物の密度
ρおよび水分量Ｗを算出する手段とを備えた密度・水分
計測装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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