JPH0471192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、放射線モニタ装置、特に、流体中に
放射能を有するものの放射性モニタ装置であつ
て、サンプル流体中の放射能濃度、又は放射能量
を連続又は間欠的に測定するための放射線モニタ
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図Ａ，Ｂに示すものは、高感度化とサンプ
ル中の放射能濃度又は放射能量の変化に対する応
答性を改善するために従来使用されている放射線
モニタ装置の一例の検出部の一部である。

図において、符号１は放射能を含むサンプル流
体を入れるらせん型サンプラ、２ａはサンプルを
らせん型サンプラ１に導入するためのサンプラ入
口配管、２ｂはサンプルをらせん型サンプラ１外
に排出するためのサンプラ出口配管、３はらせん
型サンプラ１内のサンプル中に含まれる放射能か
らのγ線を測定するための放射線検出器である。
なお、同図においては放射線検出器３がらせん型
サンプラ１内に挿入されている状態を示してい
る。

第２図Ａ，Ｂに示すものは、らせん型サンプラ
１のらせん中心軸にそつて放射線検出器３の中心
O′がサンプラ中心Ｏから距離Ｌだけ離れており、
らせん型サンプラ１と放射線検出器３との間にコ
リメータ４を挿入したものであつて、らせん型サ
ンプラ１、サンプラ入口、出口配管２ａ，２ｂ及
び放射線検出器３はいずれも第１図と同様のもの
であり、コリメータ４はらせん型サンプラ１から
のγ線の一部をしやへいするためのものである。
なお、コリメータ４の開口部は幅Ｔのスリツト状
になつている。

次にこれらの動作について説明する。

第１図において、放射能を含むサンプル流体は
サンプラ入口配管２ａを通り、らせん型サンプラ
１に導かれる。らせん型サンプラ１にサンプル流
体が充満した段階で、らせん型サンプラ１内のサ
ンプルに含まれる放射能より放出されるγ線を放
射線検出器３によつて測定する。この時の放射線
検出器３の出力信号から、あらかじめ求めておい
た較正値を使つて、サンプル流体中の放射能濃度
又は放射能量を評価する。測定の終つたサンプル
流体は、サンプラ出口配管２ｂより排出される。

以上のプロセスはサンプル流体を連続的に流し
ながら実施される場合もあるし、あるいは、サン
プル流体をサンプラ１に貯留し、間欠的に実施す
る場合もある。

このようならせん型サンプラは、高感度化と、
サンプル中の放射能濃度若しくは量の変化に対す
る放射線モニタの応答性を良くするという要求、
更に、１回の測定に対して必要なサンプラを通過
するサンプル流体総量を小さく抑えたいという要
求がある場合に採用するものである。すなわち、
らせん型にすることにより、放射線検出器近傍に
存在するサンプル流体の比率を増すことにより、
サンプラを小容量化するとともに、新旧のサンプ
ル流体の接触面積を極力小さく抑えることによ
り、両者の混合を小さくして、サンプル中の放射
能濃度若しくは量の変化に対する放射線モニタ装
置の応答性を改善したものである。

これらの改善により、結果としてサンプラ中の
新旧サンプル流体入れ替えに必要な新しいサンプ
ル流体のサンプラ通過総量も小さくなる。

次に第２図は、以上述べた特徴に加えて、広い
範囲にわたる放射能濃度若しくは量の測定を可能
にしたものを示す。その動作は第１図の場合とほ
ぼ同様であるが、らせん型サンプラ１のらせん中
心軸に沿つて放射線検出器３が移動できるととも
にらせん型サンプラ１と放射線検出器３との間に
コリメータ４を挿入できるようにしてある。この
コリメータ４の開口部は一般にスリツト状になつ
ており、スリツト幅Ｔは可変にすることもでき
る。このように構成することによつて、高感度測
定の必要がある場合には第１図に示すように放射
線検出器３をらせん型サンプラ１のらせんの中に
挿入した形で測定し、また、サンプル中の放射能
濃度又は量が増加して、放射線検出器３の測定可
能な上限計数率を超えてしまう恐れがある場合に
は、らせん型サンプラ１と放射線検出器３との間
の距離Ｌを第２図に示すように大きくとり、検出
効率を小さくして測定する。しかし、一般にはス
ペース上の制約から、距離Ｌには上限があるため
に、この上限距離内で測定できる放射能濃度又は
量を超えて測定する必要がある場合には、コリメ
ータ４を第２図に示すように、らせん型サンプラ
１と放射線検出器３との間に挿入設置する。この
コリメータ４の開口形状は、円形、矩形、スリツ
ト形と各種考えられるが、ここでは、スリツト形
を示してある。サンプラ内に含まれる放射能から
放出されるγ線のうち、放射線検出器３に入射す
るγ線の一部をこのコリメータ４でしやへいして
検出効率を小さくすることにより、測定可能な放
射能濃度又は量の上限値を更に大きくし、その結
果、測定範囲を広げることができるものである。

以上述べた検出効率の距離依存性曲線を第５図
の曲線５に、又、検出効率のコリメータ開口寸法
依存性を第６図の曲線８と曲線９とに示す。曲線
８はコリメータ開口形状がスリツト型の場合であ
つて、開口幅すなわちスリツト幅Ｔを変えた場合
の検出効率の変化を示す。また、曲線９は開口形
状が矩形の場合であつて、スリツト形では、Ｙ方
向のコリメートがなされていないのに対して、こ
の方向の幅をある値例えばT_wにコリメートする
とともに、Ｘ方向の開口幅Ｔを変えた場合の検出
効率の変化を示すものである。ここでは幅Twの
値をらせん内径に比べて充分小さくとつたものと
して示してある。開口幅がらせん型サンプラ外径
（＝D_s＋2D）より大きくなると、曲線８，９のい
ずれの場合も検出効率は一定になる。なお、ここ
でD_s、Ｄはそれぞれらせん型サンプラのらせん
内径及びらせん管外径である。

曲線９のこの飽和値と、それに対応する曲線８
から求める開口幅がT_wに等しい。

ここで曲線８に付随したＴ＝T₁は、コリメー
トしない場合の検出効率をη₀として、例えば、そ
の1/10の検出効率にするのに必要なスリツト幅Ｔ
を示す。又、曲線９に付随したＴ＝T₂は開口形
状がT_w×Ｔの矩形の場合にη₀／10の検出効率を
得るために必要な開口幅Ｔを示す。ただし、T_w
は一定としている。

以上のように、らせん型サンプラ１を備え、サ
ンプラと放射線検出器との間の距離を変えること
ができ、かつ、コリメータを両者間に挿入設置す
ることができてこのコリメータの開口幅を変える
ことのできる放射線モニタ装置の運用例を次に述
べる。

まず、サンプル中放射能濃度又は量が小さい場
合には、高感度測定が必要なことから、先に述べ
たように、第１図に示す形で測定する。次に放射
能濃度又は大きくなつてくると、それに伴い検出
効率を小さくしていく必要があるために、らせん
型サンプラと放射線検出器との間の距離Ｌを大き
くしていく。なお、距離Ｌがある程度大きくなつ
てコリメータが挿入できる間隔にならないとコリ
メータによる検出効率の低減化はできない。

いま検出効率を１／Ｎにする必要があるとする
と、第５図の曲線５より距離Ｌ＝L₂にする必要
があるが、空間スペース上の制約等から、Ｌ＝
L₁が限界であるとする。この場合の検出効率は
１／Ｋ（Ｋ＜Ｎ）にしかなつていないので、Ｋ／
Ｎ分だけ、コリメータにより検出効率を小さくす
ることになる。以下簡単のためにＫ／Ｎ＝1/10と
する。

第６図より検出効率を1/10にするために必要な
コリメータ開口幅は、スリツト形ではＴ＝T₁、
矩形ではＴ＝T₂である。スリツト形であればT₁
が小さな値になり、かつ、そこでＴの変化に対す
る検出効率の変化も小さなものではない。又、矩
形開口形状においては、T₂は大きな値になるが、
Ｔの微小変化に対する検出効率の変化は大きなも
のになる。開口形状が円形の場合は矩形の場合と
様相は似ており、Ｔの変化に対する検出効率の変
化は、より一層大きいものとなる。又、矩形、円
形コリメータ開口形状の場合には、開口部中心軸
がサンプラらせん中心軸に対して偏心した場合も
検出効率変化が著しい。

従来の装置は以上のような構成と特性を持つて
いるので、限られたスペースの中で、高精度の測
定条件を保ちながら測定範囲を拡大するには、コ
リメータ製作において高い加工精度が要求され、
又円形、矩形開口部を有するコリメータに対して
は、その設置位置についても高い精度が要求され
るという欠点があつた。コリメータ開口幅又は開
口径を可変にして運用する場合は、特にこれらの
欠点が著しくなる。

〔発明の概要〕

本発明は、上記のような従来装置における欠点
を除去するためになされたものであつて、サンプ
ラを、従来のらせん型サンプラの放射線検出器挿
入端とは反対側のらせん型サンプラの端部に連続
して、らせん部開口を一部塞ぐ形に、端部サンプ
ラを付加したものによつて構成し、これによつ
て、従来のらせん型サンプラを採用した放射線モ
ニタ装置の特長を保持したまま、良好な測定精度
をもち、かつ、広い放射能濃度又は量の測定が可
能な放射線モニタ装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明をその一実施例を示す図に基づいて
説明する。

第３図において、らせん型サンプラ１のらせん
部分、サンプラ入口、出口配管２ａ，２ｂ及び放
射線検出器３は第１図に示した従来装置のそれら
と同じものである。

次に符号２１は、らせん型サンプラ１に連続し
て付加された端部サンプラであつて、らせん型サ
ンプラ１の放射線検出器挿入側とは反対側の端部
にとり付けてあり、らせん中心軸に直交しかつら
せん中心軸に対してほぼ点対称形に形成されてい
る。そして、サンプル流路はらせん型サンプラ１
と接続して形成されている。

なお、第３図では、端部サンプラ２１としては
直管型サンプラを採用した場合について示した。

また、第４図に示す実施例においては、らせん
型サンプラ１、端部サンプラ２１、サンプラ入
口、出口配管２ａ，２ｂ、放射線検出器３は第３
図に示すものと同様のものである。ここでコリメ
ータ２２は、従来の場合と異なり、矩形若しくは
円形にする。矩形の場合はＸ方向、Ｙ方向に独立
のスリツト型コリメータを設けて実質的に矩形開
口部を形成するコリメータも含む。第４図では通
常の矩形コリメータの場合を示す。開口部寸法は
Ｘ方向をＴ、Ｙ方向をT_wとする。

次に上記本発明装置の動作について説明する。

ここでサンプル流体がらせん型サンプラ１だけ
でなく、端部サンプラ２１にも入り、両サンプラ
内の放射能から放出されるγ線を測定するという
点を除き、すべて従来のらせん型サンプラのみを
採用した放射線モニタ装置と同様である。以下で
はこの新しいサンプラを使用した場合の動作特性
について説明する。

本発明装置におけるサンプラは、従来のらせん
型サンプラ１に端部サンプラ２１が付加されてい
るので、検出効率の特性を見る場合両サンプラを
便宜上分けて考える。

第５図の曲線６は端部サンプラに対する検出効
率のサンプラ・放射線検出器間距離依存性であ
り、また曲線７は本発明装置におけるサンプラに
対する検出効率のサンプラ・放射線検出器間距離
依存性を表わすものである。この曲線７はらせん
型サンプラに対する同曲線５と曲線６とを加えた
ものに等しい。曲線６の検出効率は曲線５の検出
効率より第３図の設置状態において必要な程度小
さく抑えられた値例えば1/10程度にしておく。こ
れは端部サンプラとして使用する管の管径により
制御できる。従つてらせん型サンプラのみを使用
した従来型放射線モニタ装置の検出効率と本発明
によるサンプラを使つた場合の放射線モニタ装置
の検出効率とはほとんど等しいと考えてよい。こ
れは、第５図に示す曲線５と曲線７とを比較すれ
ば明らかである。

次に検出効率のコリメート特性について説明す
る。

第４図において、コリメータ開口部のＹ方向幅
寸法T_wをらせん内径D_sより充分小さくし固定し
ておく。これは、具体的には開口部寸法をT_w×
T_wにした場合にらせん型サンプラ内放射能から
の放射線検出器に対する寄与が零になるように
T_wを設定する。

この状態でＸ方向のコリメータ開口寸法Ｔに対
する端部サンプラの検出効率依存性を第６図曲線
１０に示す。らせん型サンプラの同依存性は曲線
９で示されているから、本発明におけるサンプラ
に対する検出効率のコリメータ開口幅依存性は曲
線１１であつて、これは、曲線９と曲線１０との
和に等しい。第６図では従来のらせん型サンプラ
のコリメートしない場合の検出効率をη₀として、
その1/10の検出効率を有するために必要なコリメ
ータ開口幅は曲線１１からT₃が求められる。ま
た、T₃はT₂より小さいもののT₁に比べると充分
大きく、又、Ｔ＝T₃近辺でのＴの微小変化によ
る検出効率変化も従来型の装置に比べて、遥かに
小さなものになつていることがわかる。

なお、上記実施例では端部サンプラとして直管
型サンプラを使つたが、この直管型に限らず、ら
せん中心軸に直交する平面状でらせん中心軸に交
わると共にらせん中心軸に対して対象形状に形成
したものでもよく、また、らせん型サンプラに対
する検出効率との差をあまり大きくしたくない場
合には、Ｓ字型又はらせん半径が漸次小径となる
らせん状などサンプル流体通過長が長くなるよう
な任意の形状をとつてもよい。たヾし、、コリメ
ータ開口部中心軸がらせん中心軸とほヾ同心に設
置されること、並びに、これが時により若干偏心
する可能性のあることを考慮して、端部サンプラ
はらせん中心軸に直交し、かつ、中心軸に対して
対称な形状に構成する必要がある。

又、コリメータ開口部を矩形としたが、Ｘ方
向、Ｙ方向にそれぞれスリツトを有する２個のス
リツト型コリメータを組み合わせて実質的な矩形
コリメータとして採用してもよく、この場合はス
リツト幅のコントロールでコリメート率が任意に
変えられるというメリツトがあり、更に又、コリ
メータの厚さを変え得るように構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、らせん型サン
プラに対して放射線検出器挿入端とは反対の端部
に端部サンプラを設けると共に、サンプラとの間
の距離を可変可能にするためにサンプラの中心軸
に沿つて移動する放射線検出器を備え、更にサン
プラと放射線検出器との間に開口部がスリツト状
でないコリメータを挿入可能に構成したので、従
来のらせん型サンプラを設けた放射線モニタ装置
の高感度性とサンプル中放射能濃度又は量の変化
に対する応答性および通過流体量の削減という特
長を残したまま、良好な測定精度で広い放射能濃
度又は量の測定が可能である放射線モニタ装置が
得られるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来の放射線モニタ装置の一例の正
面図、第１図Ｂは第１図Ａの平面図、第２図Ａは
従来型放射線モニタ装置にコリメータを付加した
場合の放射線モニタ装置の正面図、第２図Ｂは第
２図Ａの平面図、第３図Ａは本発明の一実施例に
よる放射線モニタ装置の正面図、第３図Ｂは第３
図Ａの平面図、第４図Ａは本発明の一実施例によ
る放射線モニタ装置にコリメータを付加した場合
の正面図、第４図Ｂは第４図Ａの平面図、第５図
は従来型放射線モニタ装置および本発明の放射線
モニタ装置に対する検出効率のサンプラ・検出器
間距離依存性線図、第６図はコリメータ使用時の
検出効率のコリメータ開口幅依存性線図である。 １……らせん型サンプラ、２ａ……サンプラ入
口配管、２ｂ……サンプラ出口配管、３……放射
線検出器、４，２２……コリメータ、５……らせ
ん型サンプラに対する検出効率の距離依存性曲
線、６……端部サンプラに対する検出効率の距離
依存性曲線、７……本発明サンプラに対する検出
効率の距離依存性曲線、８……らせん型サンプラ
に対する検出効率のコリメータ開口幅依存性曲線
（スリツト形開口）、９……らせん型サンプラに対
する検出効率のコリメータＸ方向開口寸法依存性
曲線（Ｙ方向コリメータ開口寸法は一定）、１０
……端部サンプラに対する検出効率のコリメータ
Ｘ方向開口寸法依存性曲線（Ｙ方向コリメータ開
口寸法は一定）、１１……本発明サンプラに対す
る検出効率のコリメータＸ方向開口寸法依存性曲
線（Ｙ方向コリメータ開口寸法は一定）、２１…
…端部サンプラ。なお、各図中、同一符号は同一
又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ らせん状に管を巻いて形成したらせん型サン
   プラの一端にらせん中心軸と直交するように接続
   して形成した端部サンプラを備えたサンプラと、
   上記らせん型サンプラの他端かららせん中心軸に
   沿つて上記らせん型サンプラ内に出し入れできる
   と共に上記らせん型サンプラとの間の距離を可変
   設定できるように構成した放射線検出器と、上記
   らせん型サンプラ及び上記放射線検出器の間に挿
   入可能に構成した開口部がスリツト状でないコリ
   メータとを備えていることを特徴とする放射線モ
   ニタ装置。 ２ コリメータは、その厚さ及び開口寸法の少な
   くともいずれか一方を可変設定可能に構成してい
   る特許請求の範囲第１項に記載の放射線モニタ装
   置。 ３ 端部サンプラが直線状管で構成されている特
   許請求の範囲第１項又は第２項に記載の放射線モ
   ニタ装置。 ４ 端部サンプラがらせん中心軸に直交する平面
   上でらせん中心軸と交わると共にらせん中心軸に
   対して対称形状を有するように形成されている特
   許請求の範囲第１項又は第２項に記載の放射線モ
   ニタ装置。 ５ 端部サンプラがらせん型サンプラのらせん中
   心軸と共通のらせん中心軸を有し且つらせん半径
   が除々に小さくなるようにらせん状に形成されて
   いる特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の放
   射線モニタ装置。