JPH0477274B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は放射線被曝した螢光ガラスの被曝線量
を簡易に且つ高精度に測定することのできるガラ
ス線量測定方法とその測定装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、線量計ガラス素子として銀活性燐酸塩ガ
ラスや銀活性硼酸塩ガラス等が知られている。こ
の種の線量計ガラス素子、例えば上記銀活性燐酸
塩ガラスは、放射線被曝によつて生起した電子と
正孔とをその内部のAg⁺にて捕獲し、Ag⁰または
Ag²⁺とするものである。しかして上記Ag²⁺は
320mmに最大励起スペクトルを有することから、
これを紫外線を用いて励起すると上記ガラスは
600mmにピークを有する螢光を発する。この螢光
の強度が前記放射線被曝量に比例することから、
これを利用して前記線量計ガラス素子の紫外線励
起による螢光を検出して被曝線量の測定が行われ
ている。

ところが、上記ガラス素子の表面に付着した汚
れ、主として有機物も上記紫外線励起によつて螢
光を発し、前記被曝線量測定の誤差要因となつ
た。これ故、その測定前にガラス素子表面を洗浄
して汚れを落す等の前処理が必要であり、測定の
自動化を図ることが難しかつた。しかも前記線量
計ガラス素子は、放射線被曝に関係のないガラス
素子固有の螢光（プレドーズ）を発生する。この
プレドーズの影響により、一般に１ｍＲ以下の低
被曝量を測定することが困難であつた。

そこで従来では、例えば特公昭50−38352号公
報に開示されるように、プレドーズの減衰時定数
が約0.3μs、放射線被曝によるラジオ・フオト・
ルミネツセンスの減衰時定数が約3.2μsと10倍程
度の差があることを利用して上記プレドーズの影
響を除いた放射線量測定が行われている。しか
し、このようにしても、放射線量測定を広範囲に
亘つて高精度に行い得ないと云う問題があつた。

また特開昭57−161674号公報にあつては、時間
分解された個別光子数を計測して低線量の放射線
を測定することが開示されている。しかし、この
種の光子計数法にあつては、入射光強度が大きく
なるに従つて計数率が増大し、更には測定系の有
限の不感時間によつて計数パルスが相互に重なり
合い、この結果計数誤差を招来し易いと云う不具
合があつた。この為、例えば0.1〜10⁶ｍＲと云う
ような広いダイナミツクレンジに亘つて高精度に
放射線量を測定することが困難であつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、線量計ガラスを
用いてその被曝線量を広いダイナミツクレンジに
亘つて簡易に且つ高精度に測定することのできる
実用性の高いガラス線量測定方法とその測定装置
を提供するとにある。

即ち本発明は、線量計ガラス固有のプレドーズ
や、ガラス表面に付着した有機物等の汚れに左右
さることなく、例えば0.1ｍＲから10⁶ｍＲに亘る
広いダイナミツクレンジに亘つてその被曝放射線
量を簡易に且つ高精度に測定可能なガラス線量測
定方法とその測定装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は線量計ガラスを紫外線で励起したとき
に発生する螢光がガラス固有のプレドーズ、およ
びガラス表面の汚れに起因する螢光成分と、上記
ガラスの放射線被曝によつて生じた螢光成分（ラ
ジオ・フオト・ルミネツセンス）と、更にはその
発生原因については不明であるが減衰時定数の長
い第３の螢光成分とからなることを見い出し、こ
れらの各螢光成分が相互に異なる減衰特性を有し
ていることに着目してなされたものである。

即ち、被曝放射線ガラスに励起紫外線をパルス
照射したとき、これによつて上記ガラスが発生す
る螢光が初期時においてプレドーズ等のガラス固
有およびその汚れに起因する成分が現われたの
ち、放射線被曝によるラジオ・フオト・ルミネツ
センス成分が現われ、またこのときを含めて第３
の蛍光成分が比較的長い時間に亘つて発せられる
ことから、上記紫外線励起から所定時間を経過し
た時点で螢光量を検出し、更にこれにより時間を
経たタイミングで前記第３の螢光成分を検出し
て、その差分を被曝線量として求めるようにした
ものである。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば簡易な制御によつてガ
ラス固有のプレドーズや表面汚れに起因する螢光
成分を除去して放射線被曝に関連する螢光を検出
することができる。しかるのち、ラジオ・フオ
ト・ルミネツセンスが消滅した時点で第３の螢光
成分を検出してこれを前記検出螢光値から差引く
ので、ラジオ・フオト・ルミネツセンスのみを極
めて効果的に、且つ高精度に測定可能となる。し
かも従来の光子数計数にみられるような誤差要素
が存在せず、所定のタイミングにおける螢光をそ
れぞれ直接的に検出して前述した各螢光成分を求
めるので、その測定精度が高く、しかも広いダイ
ナミックレンジに亘る効果的な測定が可能であ
る。これ故、その実用的利点は極めて高く、被曝
安全管理等に対して多大な効果が奏せられる。ま
たその被曝線量測定の自動化をも容易に図ること
が可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。

今、放射線被曝した線量計ガラスを波長337mm
の窒素ガスレーザにてパルス励起すると、例えば
第１図に示す螢光が観測される。この第１図に示
す特性は窒素ガスレーザによるパルス励起に同期
して、線量計ガラスが発生する螢光をオシロスコ
ープで観察したものである。この図に示されるよ
うに螢光は、減衰時定数が0.5μs以内の特性Ａと、
減衰時定数が1μs以上の特性Ｂと、減衰時定数が
数10μsで、その減衰が完全に終了するのが250μs
程度と著しく長い特性Ｃとを含んでいることが判
る。但し、上記減衰時定数は、パルス励起によつ
て発生した螢光が１／ｅ（ｅ：自然対数の底）に
減衰するまでの時間として定義される。しかし
て、上記時定数が1μs以下の特性を示す成分は、
主としてガラス固有の被曝前螢光（プレドーズ）
およびガラス表面の汚れに起因した螢光成分であ
り、ここでは0.3μsとして観察される。また1μs以
上で観察される螢光成分は、放射線被曝によつて
生じたラジオ・フオト・ルミネツセンス（RPL）
を主成分とするもので、ここでは3.2μsの時定数
を有する。更に、極端に長い時定数の螢光成分
は、その発生原因については不明ではあるが、上
記した各螢光成分とは明らかに異つており、前記
RPLの大小とは無関係である。そして、その螢
光の強さは、線量相当値として約10ｍＲ程度であ
る。

そこで本発明では、第１図に示すように、線量
計ガラスの紫外線パルス励起時から所定の遅延時
間Td₁を経て特性Ａで示されるプレドーズ等が十
分減衰した第１のサンプリング時点でガラスが発
する螢光をサンプリング検出している。しかるの
ち、即ち上記紫外線パルス励起時から所定の遅延
時間Td₂（Td₁≪Td₂）を経て、前記特性Ｂで示さ
れるRPLが十分に減衰した第２のサンプリング
時点で前記ガラスが発する螢光をサンプリング検
出している。尚、これらの第１および第２のサン
プリング時点における各サンプリング時間Tsは
相互に等しく設定される。

かくして、上記第１のサンプリング時点でサン
プリング検出された螢光成分は、RPLのみなら
ず前述した第３の螢光成分をも含むものであるか
ら、この第１の検出値から前記第２のサンプリン
グ時点におけるサンプリング螢光成分を差引く。
このとき、上記第３の螢光成分の減衰時定数が十
分に長いことにより、サンプリング時間を同じく
する第１および第２のサンプリング時点での第３
の螢光成分は殆んど同じであると看做し得る。従
つて、上記減算処理によつて求められる結果は、
主としてRPLの成分だけと云えるので、ここに
簡易にして放射線被曝量を測定することが可能と
なる。しかもこの測定に際しては、螢光のサンプ
リング時間の制御と云う簡易な処理によつて達成
される。

かくして、紫外線パルス励起により線量計ガラ
スが発生する螢光を、その各螢光成分の減衰特性
を有効に利用してそれぞれ検出する本発明方法に
よれば、プレドーズおよび表面汚れに起因する螢
光成分に左右されることなしに、しかも発生原因
が不明である第３図の螢光成分を除去して放射線
被曝による螢光成分のみを、つまりRPLのみを
効果的に且つ精度良く測定することが可能とな
る。また、このような測定方法によれば、従来の
時間分割された光子計数法と異つて誤差要因がな
く、例えば0.1ｍＲから10⁶ｍＲに亘る広いダイナ
ミツクレンジにおいて高精度な被曝線量測定が可
能となる。

ところで、上述した測定方法に従うガラス線量
測定装置は、例えば第２図に示す如く構成され
る。第２図において、１は窒素ガスレーザ装置で
あり、トリガ回路２により与えられる瞬間的高電
圧によつてパルス発振し、例えば５〜20μsに亘つ
てパルスに波長3371Åの紫外線レーザ光を発振出
力する。しかしてこの発振レーザ光は、色ガラス
フイルタ３を介して、例えば散乱光等の迷光が除
去されたのち、上記3371Åの波長成分の紫外線の
みが取り出される。石英ガラスからなる半透鏡４
は、上記紫外線パルスの一部を透過して線量計ガ
ラス素子５に照射すると共に、他の一部を反射し
て標準螢光ガラス６に照射している。このような
紫外線パルスを受けて線量計ガラス素子５は被曝
螢光パルスを発生し、また標準螢光ガラス６は標
準螢光パルスを発生する。そして、これらの各螢
光パルスは、紫外線カツトフイルタ７，８を介し
たのち光電子増倍管９，１０にそれぞれ入力され
る。尚、上記標準螢光ガラス６としては、例えば
一定の放射線を被曝させた銀活性線量計ガラスが
用いられる。この標準蛍光ガラス６は、前記窒素
ガスレーザ光の出力変動を補正する為に用いられ
るものである。即ち、紫外線励起によつて発生す
るRPLは励起光の強さ（レーザ光強度）に依存
する。そこで、この標準螢光ガラス６を用いて観
測される螢光を以つて、後述するようにRPL測
定値の補正が行われる。

しかして前記光電子増倍管９で検出された被曝
螢光パルスは前置増幅器１１を介したのち、線計
増幅器１２を介して所定の増幅度で増幅される。
また前記光電子増倍管１０で検出された標準螢光
パルスは前置増幅器１３を介して増幅される。シ
ユミツト回路１４は、この標準螢光パルスを検出
するもので、この検出タイミングを基準としてサ
ンプリング設定回路１５，１６は第１および第２
のサンプリング時点をそれぞれ設定している。サ
ンプリング設定回路１５は、シユミツト回路１４
が検出したパルス励起タイミングを基準とし、第
１図に示される遅延時間Td₁、つまり紫外線励起
によつて生じたプレドーズ等の特性Ａで示される
螢光が十分に減衰する時間Td₁を経てこれを第１
のサンプリング時点として設定し、このサンプリ
ング時点を基準として一定時間Tsの時間幅から
なる第１のサンプリングゲート信号を発生してい
る。またサンプリング設定回路１６は同様にし
て、特性Ｂで示される螢光成分が十分に減衰する
時間Td₂を経た時点を第２のサンプリング時点と
し、一定時間幅Tsの第２のサンプリングゲート
信号を発生している。尚、上記第１のサンプリン
グ時点Td₁は１〜3μsecに設定され、第２のサン
プリング時点Td₂は30〜50μsecに設定される。そ
して、これらの各サンプリング時間幅は、それぞ
れ10〜20μsecに設定される。

第１のサンプリングゲート回路１７は上記第１
のサンプリングゲート信号を受けて前記線形増幅
器１２の出力、つまり被曝螢光パルスをサンプリ
ングし、その値を積分器１８に蓄積している。ま
た第２のサンプリングゲート回路１９は、上記第
１のサンプリングゲート信号を受けて前記標準螢
光パルスを受けてこれを積分器２０に蓄積してい
る。更に第３のサンプリングゲート回路２１は前
記第２のサンプリングゲート信号を受けて動作
し、前記被曝螢光パルスをサンプリングしてい
る。そして、このサンプリング値は積分器２２に
蓄積される。即ち、光電子増倍管の出力パルス
が、その平均的直流電流として一定サンプリング
時間Tsずつ積分器１８，２０，２２にそれぞれ
積分値として蓄積されることになる。

演算回路２３は、このようにして求められた各
積分値からRPL成分を求め、放射線被曝量を計
算して、その測定結果を表示器２４を介して表示
するものである。即ち、積分器１８が得る積分値
は、第１図において右上りの斜線部ｘで示される
螢光量である。これに対して積分器２２が得る積
分値は、第１図中左上りの斜線部ｙで示される螢
光量である。そして、この斜線部ｙで示される螢
光量は、第１のサンプリング時点で検出された螢
光量ｘ中に含まれる第３の螢光成分に相当したも
のである。従つて演算回路２３では、第１の積分
器１８が得た積分値ｘから、第３の積分器２２が
得た積分値ｙを差引き、これによつて第１のサン
プリング期間に検出された螢光量中のRPLの成
分のみを検出している。

ところで前述したように、このようにして検出
されるRPLの成分は、被曝蛍光ガラス５を励起
する紫外線パルス光強度に依存している。そこで
第２の積分器２０に、第１のサンプリングゲート
時に同時に求められている標準螢光パルスの蛍光
量を参酌し、上記紫外線パルス光強度の変動を補
正する。この補正は、例えば標準螢光パルス光成
分と前記RPL成分との比を算出し、これを評価
値とすること等によつて行われる。

このようにすれば、被曝螢光パルスの成分は、
そのパルス毎に実際の螢光の強さと、標準螢光パ
ルスの螢光測定値の比を基準として正規化されて
示されることになり、前述した紫外線励起パルス
の強さに依存することのない測定が可能となる。
従つて、パルス光毎の励起パルスのバラツキの影
響を除去して常に精度の高い測定結果を得ること
が可能となる。またこの際、線量計ガラス５と標
準螢光ガラス６とに同一の温度計数を有するもの
を用いておけば、測定環境の温度に関する誤差を
打消すことが可能となる。

かくして上述した構成の装置によれば、プレド
ーズや表面汚れに左右されることなしに、つまり
プレドーズや表面汚れに起因する螢光成分を除い
て、線量計ガラスの螢光量を測定し、また発生原
因の不明な減衰時定数の長い第３の蛍光成分を除
去した上で、しかも紫外線励起の強度の変動を補
正して高精度に被曝線量の測定を簡易に行うこと
ができる。しかもこの場合、ガラス表面の汚れの
影響を受けないのでその洗浄を行う必要がなく、
被曝線量測定の自動化を図る上で極めて好都合で
ある。

尚、装置を実現するに際しては、第２のサンプ
リング時点において検出される第３の螢光成分の
値が、そのサンプリング時間が遅い分だけその減
衰時定数に従つて減衰していることから、その検
出値（積分値ｙ）に1.0〜2.0倍程度の係数を掛
け、上記減衰分を補償することが望ましい。また
徐冷直後の銀活性線量計ガラスを測定した場合に
は、殆んど零に近い測定線量値を示す。従つて、
これらの零調整を、上記した係数を調整すること
によつて行うようにしておけばよい。

また上述した装置による測定を１回のレーザパ
ルス照射においてのみ行うようにしてもよいが、
測定誤差軽減の為には数10回程度の測定を繰返
し、これらの平均値として被曝線量を求めるよう
にしても良い。例えば20Hzの周期でレーザパルス
を発振させ、50回のパルス測定を行つても約2.5
秒でその測定結果を得ることができる。従つて、
このように装置の使用法を工夫すれば、更に高精
度な被曝線量測定を効率良く行うことが可能とな
る。

ちなみに本発明者らの実験においては、銀活性
燐酸塩ガラスとして、その成分をNa（11.00重量
％）、Al（6.12重量％）、Ｐ（31.55重量％）、Ｏ
（51.16重量％）、Ag（0.17重量％）としたものを用
いた。そして、このような組成の大きさ（８×８
×4.7）mm³のサンプルを線量計ガラス５および標
準螢光ガラス６とし、線量計５については徐冷し
貯蔵中の自然放射線被曝を除去する。一方、標準
螢光ガラス６に対しては⁶⁰Co線源により400Rの
照射を行つた。次にこの⁶⁰Co線源により400Rの
照射を行つた標準螢光ガラス６を用いて徐冷され
た線量計ガラス５の放射線量を測定したところ、
略々零なる測定値を知ることができた。しかるの
ち、上記線量計ガラス５を空気中に放置し、その
自然放射線被曝量を測定したところ、１日目では
約0.2ｍＲ、７日後では1.5ｍＲ、14日後では3.0ｍ
Ｒ、30日後では6.5ｍＲの測定値をそれぞれ正確
に得ることができた。更には線量計ガラス５を
⁶⁰Co線源により10³ｍＲから10⁶ｍＲに亘つて被曝
し、これを測定したところ、１％以内の誤差範囲
で高精度な測定結果が得られた。つまり、１ｍＲ
以下の精度で、広いダイナミツクレンジに亘つて
被曝線量を測定することができた。

以上、本発明につき説明したように、本発明に
よれば従来には期待することのできない種々格別
なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施可能なことは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は線量計ガラスの螢光の特性と本発明の
被曝線量測定の原理作用を説明する為の図、第２
図は本発明の一実施例装置の概略構成図である。 １……窒素ガスレーザ装置、２……トリガ回
路、４……半透鏡（光学系）、５……線量計ガラ
ス、６……標準螢光ガラス、９，１０……光電子
増倍管、１５，１６……サンプリング設定回路、
１７，１９，２１……サンプリングゲート回路、
１８，２０，２２……積分器、２３……演算回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射線被爆蛍光ガラスに励起紫外線パルスを
   照射し、この励起紫外線パルスの照射により前記
   放射線被爆蛍光ガラスから発せられる蛍光を、前
   記励起紫外線パルスの照射による前記放射線被爆
   蛍光ガラスからの被爆前蛍光が十分に減衰する時
   間を経て設定される第１のサンプリング時点、お
   よび前記放射線被爆蛍光ガラスの放射線被爆によ
   り生じるラジオ・フオト・ルミネツセンスが十分
   に減衰する時間を経て設定される第２のサンプリ
   ング時点で予め定められた一定時間に亘つてそれ
   ぞれ検出して上記各サンプリング時点での前記蛍
   光の強度の積分値をそれぞれ求め、これらの各サ
   ンプリング時点での蛍光強度の積分値の差分から
   前記放射線被爆蛍光ガラスの被爆線量を求めてな
   ることを特徴とするガラス線量測定方法。 ２ 励起紫外線パルスを発生する窒素ガスレーザ
   と、 上記励起紫外線パルスの一部を放射線被爆蛍光
   ガラスに照射して被爆蛍光を得ると共に、前記励
   起紫外線パルスの他の一部を標準蛍光ガラスに照
   射して標準蛍光を得る光学系と、 上記標準蛍光パルスを検出して前記励起紫外線
   パルスの照射による前記放射線被爆蛍光ガラスま
   たは標準蛍光ガラスからの被爆前蛍光が十分に減
   衰する時間を経た第１のサンプリング時点、およ
   び前記放射線被爆蛍光ガラスの放射線被爆により
   生じるラジオ・フオト・ルミネツセンスが十分に
   減衰する時間を経た第２のサンプリング時点をそ
   れぞれ設定するタイミング回路と、 前記第１のサンプリング時点に前記被爆蛍光を
   予め定められた一定時間に亘つて検出して前記被
   爆蛍光の強度の積分値を求める第１の積分器と、 前記第１のサンプリング時点に前記標準蛍光を
   前記一定時間に亘つて検出して前記標準蛍光の強
   度の積分値を求める第２の積分器と、 前記第２のサンプリング時点に前記被爆蛍光を
   前記一定時間に亘つて検出して前記被爆蛍光の強
   度を積分値を求める第３の積分器と、 前記第１の積分器による積分値と前記第３の積
   分器による積分値との差分と、前記第２の積分器
   による積分値との比を前記放射線被爆蛍光ガラス
   の被爆線量として求める演算回路とを具備したこ
   とを特徴とするガラス線量測定装置。 ３ タイミング回路は、標準蛍光の検出強度をシ
   ミユツト回路を介して弁別した後、被爆前蛍光お
   よびラジオ・フオト・ネミネツセンスの各減衰特
   性に基づいて予め設定された遅延時間を経て規定
   されるタイミングを第１および第２のサンプリン
   グ時点として定めるものである特許請求の範囲第
   ２項に記載のガラス線量測定装置。