JPH06186343A

JPH06186343A - 検出器ゲイン安定化方式

Info

Publication number: JPH06186343A
Application number: JP33835592A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Higuchi; 善教樋口
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Naka Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Control Systems Corp
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【構成】半減期が長く（通常の使用期間に対しその経時
的変動が無視できる程度の）、容量が法的規制外（３.
７ＭＢｑ以下）で、計測に利用される線源の信号と十
分識別できるようなエネルギー帯を有する線源(例えば
²⁴¹Ａｍ−Ｂｅ）を基準パルサーとして用い且つ、検出
要素のプラスチックシンチレータ（の先端部）に装着
し、検出系の温度変動や経時的変化に基づく測定系全体
のゲイン変動を制御する検出器ゲイン安定化方式。【効果】シンチレータ，ホトマル，プリアンプという一
連の測定系全体の変動をモニターできる。また、温度変
化の影響もなく一定、且つ安定な参照信号を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測定条件（測定用線
源の照射強度や測定対象の状態）検出部の温度、要素の
経時的変動などにかかわりなく、常に一定の信号を送出
する基準パルサーを備えて、その基準パルスを常時モニ
ターすることにより、測定系のゲイン変動に基づく誤差
を自動補正し、常に計測が測定対象のみに依存して、正
しく計測できるように計ったγ線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１のように広角のγ線ビームと棒状検
出器を用いて、ベッセル内容物のレベルを非接触式に測
定する方式において、検出器出力は、内容物のレベル変
化によるγ線の吸収量変化のみで一義的に定まり、他の
変動要因の依存度を極力押さえることが重要となる。

【０００３】本例のように、棒状の長いシンチレータを
用いる場合、シンチレータ自体の温度，経時的変化の測
定値に対する影響度は特に重要となる。

【０００４】このようなシンチレータ（ＳＣＴ）とホト
マル（ＰＭ）よりなるシンチレーションカウンタ自体の
変動に基づく検出系のゲイン変動補正は、これまでにも
数多くの報告がなされているが、いずれにしても、参照
信号と設定値とのつき合せによる制御量にて、系にフィ
ードバック（ＦＢ）をかけて自動補正を与える方法が取
られている。

【０００５】この中で、基準となる参照信号が外界条件
によって変動せず、常に一定値を維持することが重要
で、安定な程良い制御が得られることになる。

【０００６】方式的には、（ａ）一定な光パルスを参照信号として用いる。

【０００７】標準光としてＬＥＤを発光させ、その時の
検出出力が一定になるように検出部の高圧電源を制御す
る。

【０００８】（ｂ）補助的な放射線線源を別なシンチレ
ータとともに使用する。

【０００９】シンチレータ（ＮａＩ）の表面、もしくは
内部に微少量のアルファ線源(²⁴¹Ａｍ）を配置し、この
アルファ線によって生じるパルスの波高値が一定となる
ように増巾系のゲインを制御する。

【００１０】（ｃ）２種のシンチレータを用いる方法２種類のシンチレータ（例えば、ＮａＩとプラシン）で
直列接合型シンチレータを構成させる。これにγ線を当
てるとシンチレータはそれぞれ発光するが、ＮａＩシン
チレータは、γ線の種類によりそれぞれ特有のスペクト
ル発光を呈する。

【００１１】この光は、プラシン自体のγ線のスペクト
ルとともにＰＭに入射するが、これを分離して、ＮａＩ
の発光信号を基準信号として増巾系の変動の補正に利用
する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】これらの方式は、測定
精度，用途，目的などによってその評価も異なってくる
が、一般的に各方式それぞれ下記のような問題がある。

【００１３】（１）ａ方式においては、ＬＥＤ自体の温
度，経時的変化，装置装着上の幾何学的条件などの影響（２）ｂ方式においては、²⁴¹Ａｍ自体の経年変化は考
慮外となるが、ＮａＩ自体の温度影響，経年変化にとも
なう黄化現象の問題（３）Ｃ方式においては、上記同様シンチレータ自体の
温度，経時的変化の問題が不可欠で、制御対象の変動と
の分離ができない。

【００１４】などの本質的問題をそれぞれ抱えている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】シンチレータ，ホトマル
それに続くプリアンプという一連の測定系の変動を検出
し、ゲイン補正を自動的に行わせるには、当然のことな
がら、系の変動が他の変動と明確に分離し得て、検出で
きることが、絶対条件となる。従って、前項に述べたご
とく、系の変動を検出する制御系の変動がこれに関与す
るようなものは、好ましくない。そのため、参照信号を
与えるもの自体は、常に一定であることが前提となる。

【００１６】このため、本発明では、参照信号を与える
手段として補助的な線源を用いる。但し、その線源に
は、下記のような条件を備えたものを利用する。

【００１７】（ａ）線源の半減期が、装置の通常の使用
期間に対しその経時的変化が無視できる程長いこと。

【００１８】（ｂ）線源のエネルギースペクトル特性
が、測定信号のエネルギースペクトル特性と明確に分離
できるものであること。

【００１９】（ｃ）線源の出力が、容量に対して効率良
く得られるとともに、その容量は、法規制値の３.７Ｍ
Ｂｑ以下にてその目的が得られるものであること。

【００２０】

【作用】前項に述べたような条件を具備した補助線源
を、基準パルサーとして用いる。これを、検出器のシン
チレータのできるだけ先端部に装着する。先端部に装着
することにより、シンチレータ，ホトマル，プリアンプ
という一連の測定系全体の変動をモニターできる。本パ
ルサーは、半減期が非常に長い線源を用いるために経時
的変化はもとより、温度変化の影響もなく一定、且つ安
定な参照信号を得ることができる。

【００２１】また、測定信号と参照信号は、そのスペク
トル特性が明確に分離できることから測定条件とは無関
係に取扱える。

【００２２】更に、法規制値以下の容量の線源であるの
で、これを用いる特別な法規制上の問題は存在せず、ま
た半減期の長い線源を利用することにより、使用後回収
して再利用することも可能となる。

【００２３】また、少容量線源の参照信号としての発生
パルス数の問題は、サンプリング時間の考慮からこれを
カバーすることは十分可能である。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を、溶液や粉体を収納する容
器のレベル測定に用いられる装置を例に説明する。

【００２５】まず、装置構成を図１（ａ）により説明す
る。１は、溶液や粉体を収納する通常ベッセルと呼ばれ
る容器で、装置は、この容器の内容物の貯蔵状態、つま
りベッセル内のレベル状態を非接触式に測定するのに用
いられる。その目的のため、ベッセルを挾んで、線源と
線源を収納している遮蔽容器２、それと相対する位置に
図に示すような検出器３が配置される。この検出器は、
ベッセル内の測定しようとするレベル範囲に沿って、長
さ方向に図のような棒状の形態をとっている。また、こ
の検出器からは、容器のレベルに対応した信号が、ケー
ブル４にて計器室に設置されている信号処理装置５へ伝
送されることになる。このような装置構成において、遮
蔽容器２からは、図示のように測定範囲を照射する形に
広角的にγ線ビームが照射されている。いま、ベッセル
内の内容物が、あるレベル位置にある場合、棒状の検出
器には、γ線ビームが内容物によって吸収される部分
と、されない部分のものが信号として検出されることと
なる。この信号が、ベッセル内のレベルと、ある関係で
対応することから、レベルを非接触式に測定できること
となる。即ち、γ線強度とレベルとの関係は次式のごと
く表わされる。

【００２６】

【数１】

【００２７】また、装置の特性例としては、図１（ｂ）
のようになる。

【００２８】このような装置において、レベルを正確に
測定するには、検出器出力が内容物レベル変化に対し、
γ線の吸収量変化のみに依存して一義的に定まり、他の
変動要因の介在が極力押さえられることが重要となる。

【００２９】いま、この装置の検出器構成を見てみる
と、おおよそ図２に示すような構成となる。ここで、１
は、γ線を受けその強度に応じて光パルスを発光させる
棒状のシンチレータ、３は、その光信号を増巾し、光を
電気信号に変換し出力させるところの光電子増倍管、４
は、その出力を処理し易い信号に調整するところのプリ
アンプ部，各要素は、６の金属ケースに収納されて図示
のような棒状の検出器を構成している。

【００３０】このような構成からなる検出器において、
各要素が特性的に安定で、外部条件の変動に対しても測
定信号のみに依存した安定な出力を取り出せれば良い
が、一般的には、それぞれ温度依存性，経時的変化の問
題があり、精度良い測定を維持するには何らかの対策が
必要となる。

【００３１】このような目的のために本発明は、検出器
シンチレータ先端部に、前項で示したような条件を具備
した補助的な放射性線源を基準パルサーとして用い、各
要素の変動に対し、一定値が維持できるような補正方式
を提案するものである。

【００３２】本例において、具体的な実施例として、
²⁴¹Ａｍ−Ｂｅの中性子線源を用いる場合を考えてみ
る。周知のように、²⁴¹Ａｍ−Ｂｅは中性子線源で、一
般的にそのエネルギースペクトルは、２ＭｅＶ〜２０Ｍ
ｅＶを示す。半減期は、ほぼ450年程度である。また、
発生パルスは、２.２×１０⁶／ｓｅｃ・Ｃｉとなる。

【００３３】このような線源をいま、基準パルサーとし
てシンチレータの先端部に設ける。本パルサーは、エネ
ルギースペクトルが２〜２０ＭｅＶと高いゆえに、通常
測定に用いられる¹³⁷Ｃｓ（０.６４ＭｅＶ），⁶⁰Ｃｏ
（１.１，１.３ＭｅＶ）と、明確に波高弁別が容易に計
れる。また、エネルギーが高いゆえ、２ｍを超える棒状
のプラスチックシンチレータの先端部に設置しても、シ
ンチレータ透過時の減衰が少なく、全長を通して測定系
全体の安定なモニター信号を供給できる。また、４５０
年という長半減期線源よりの放射エネルギーを利用する
ため、経時的，温度的影響を考慮する必要はなく、安定
した一定の参照信号を得ることができる。これを用いて
系の安定化を計るには、図３のスペクトルにおいて、図
示のようにディスクリを設定し、ＤＳ−２以下が測定信
号、以上が参照信号として取り出す。ＤＳ−２以上の参
照信号は、一般的に計数率が少ないことが考えられるた
め、その場合は、或る必要時間を積算することを考え
る。その積算値は、或るタイミングで設定値と比較し、
その増減に比例した制御量でもって、系のゲインを補正
するようにする。ゲイン安定化制御の一般的方式を図４
に示す。

【００３４】

【発明の効果】本方式の効果は、半減期の長い線源を用いるため、温度、または経時
的変化を考慮せず、安定な参照信号を得ることができ
る。

【００３５】Ａｍ−Ｂｅのような中性子を用いるこ
とによって、エネルギースペクトルが測定用と明確に分
離できるとともに、エネルギーが高いゆえ、長尺のプラ
スチック全長を透過しても、光パルスの減衰が小さく安
定な基準パルサーとなる。法規制の３.７ＭＢｑ以下の容量を用いることによ
って、使用上の法的問題はなく、また長半減期線源ゆ
え、使用後も回収して再利用を計ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置構成と計測特性例を示す図である。

【図２】棒状検出器の構成図である。

【図３】検出器スペクトルと計測特性例を示す図であ
る。

【図４】シンチレーションカウンタ安定化機構構成図で
ある。

【符号の説明】

１…ベッセル、２…遮蔽容器、３…棒状検出器、４…ケ
ーブル、５…信号処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】γ線ビームを広角的に照射する線源部と、
測定対象（例えば、溶液や粉体を収納するベッセル）を
挾んで相対して配置され、検出要素母体がプラスチック
のシンチレータで構成されるγ線検出器において、半減
期が長く（通常の使用期間に対しその経時的変動が無視
できる程度の）、容量が法的規制外（３.７ＭＢｑ以
下）で、計測に利用される線源の信号と十分識別できる
ようなエネルギー帯を有する線源(例えば²⁴¹Ａｍ−Ｂ
ｅ）を基準パルサーとして用い且つ、検出要素のプラス
チックシンチレータ（の先端部）に装着し、検出系の温
度変動や経時的変化に基づく測定系全体のゲイン変動を
制御することを特徴とする検出器ゲイン安定化方式。