JPH0672075U

JPH0672075U - Ｒｉ計測装置

Info

Publication number: JPH0672075U
Application number: JP8421192U
Authority: JP
Inventors: 恭一宮下
Original assignee: アースニクス株式会社
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】【目的】温度変化などの外乱に伴う増幅系の利得変動
を、高精度で補償すること。【構成】定常時の光ピークの中心値を境界値とする上
側ウインドウディスクリミネータ６３と下側ウインドウ
ディスクリミネータ６２を設け、この両ウインドウディ
スクリミネータを通過したパルス信号を、上側計数率計
８３と下側計数率計８２でそれぞれ計数し、両者の計数
値の引算値と、定常時における当該引算値（基準値）と
の差が零となるように増幅系の利得を調節する制御手段
１６を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ラジオアイオソトープ（以下、「ＲＩ」という）を用いた計測装置に関し、特に、シンチレーションカウンタを用いて検出効果を高めるとともに、温度変化等の外乱に対して安定化を図り、もって法規制をうけない線源を用いて、野外等においても高検出効率、ひいては高精度の計測をなしうるようにした計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

シンチレータと光電子倍増管とを用いたシンチレーションカウンタは、ＧＭ計数管などに比べて検出効率（パルスカウント／入射放射線の数）が１００倍程度大きいという利点がある。この利点は、弱い線源を使用しなければならないときに特に魅力的である。しかし、シンチレーションカウンタは、使用するシンチレータの光電変換効率に温度係数があり、さらに同じ種類のシンチレータでも個々の特性が相違する。また光電子倍増管の利得は、印加電圧の変動に伴って大きく変化し、温度係数も−０．１〜−１．０％／℃程度と大きい。ＧＭ管と違ってシンチレータの出力パルスの波高は単一でなく、かつ広範囲に分布しているため、上記光電変換効率や利得が変化すると全計数値が変化することになる。従ってシンチレーションカウンタの使用に際しては、温度コントロールが不可欠となり、更に測定のたびに較正を行う必要がある。

【０００３】このような事情からシンチレーションカウンタは、野外や屋外のような温度コントロールを行い得ない場所での測定や、長時間連続的に測定する必要があり、途中で較正を行い得ないような条件下での測定や、四季を通じて安定した性能が要求される施工現場における測定などの用途には実用的でない。この事情は、安全の見地から線源になるべく弱いものを使用する場合にも同様であって、更にこの場合には、測定時間を長くしなければならないこともあって、その不安定性から検出器にシンチレータを適用することは、ますます困難となる。

【０００４】かかる難点の解消のため、測定対象である線源の外に、マーカとして利用する弱いα源、例えばＡｍ−２４１をシンチレータのなかに埋め込み、このマーカ用線源から放射されるα線の検出パルスの波高分布のピークの位置が、一定の位置を保つように、光電子倍増管又はパルスアンプなどのパルス信号増幅系の増幅度をフィードバック制御する構成とした安定化シンチレーションカウンタが、主としてスペクトル測定の目的に用いられている。

【０００５】つぎに、従来のマーカ用の線源を用いた安定化シンチレーションカウンタの構成と、その作用を説明する。図５は、従来の安定化シンチレーションカウンタの構成を示すブロツク図で、シンチレータ１は、例えばＮａＩ（Ｔｌ）が密封されており、容器内には極微量のマーカ用のα線源（Ａｍ−２４１）１１αが埋め込まれている。このマーカ用線源１１αから放射されたα線は、ＮａＩ（Ｔｌ）に蛍光を発生させる。蛍光は光電子倍増管２で電気信号に変換され、増幅されてパルス信号としてパルスアンプ５に入力され、増幅される。４は光電子倍増管２を駆動する高圧電源で、１，２で放射線検出器３を構成する。

【０００６】図６は、パルスアンプ５から出力されるパルス信号の波高分布を示す図で、Ａｍ−２４１のα線は鋭いピークを示す。ディスクリミネータ６は、弁別値設定回路７により設定される弁別値Ｖ_Dより大きいパルス信号を通過させ、計数率計８は、このパルス数を計数する。一方、下側ウインドウディスクリミネータ６２は、図６中に示す弁別値Ｖ_L〜Ｖ_Cの間の波高値をもつパルス信号のみを通過させ、下側計数率計８２は、この通過してきたパルス数を計数する。上側ウインドウディスクリミネータ６３は、弁別値Ｖ_C〜Ｖ_Uの間の波高値をもつパルス信号のみを通過させ、上側計数率計８３は、この通過してきたパルス数を計数する。これら二つの計数値Ｎ_L，Ｎ_Uは、それぞれ図６中に斜線を施した範囲内の総和となる。

【０００７】引算器９は、Ｎ_U−Ｎ_Lの引算を行い、その値を制御回路１０に入力する。制御回路１０は、高圧電源４を制御し、Ｎ_U−Ｎ_L→０となるように光電子倍増管２への印加電圧を調整させる。即ち、Ｎ_U−Ｎ_Lの値は、α線ピークＰＨの予め定めた基準位置に対する変位を表しており、制御回路１０は、図７（ａ）に示すように、α線ピークＰＨが左方に変位したとき（パルス信号の増幅系の増幅率が減少した場合に相当する）は印加電圧を高くし、同図（ｃ）に示すように右方に変位したときは印加電圧を低下させる。

【０００８】図８は、引算器９のα線ピークＰＨの変位に伴う引算値の変化特性を示しており、結局、α線ピークＰＨはＮ_U−Ｎ_L＝０となる位置、即ち図７（ｂ）に示す基準位置に安定する。このように、このフィードバック制御系は、α線ピークＰＨを基準位置に収斂させる制御系を構成しており、シンチレータ１、光電子倍増管２、高圧電源４、パルスアンプ５などの変動を全て補償することができるので、シンチレーションカウンタの安定化が実現できることになる。

【０００９】なお、図５中に破線の矢印で示すように、制御回路１０によりパルスアンプ５の増幅度を調節する構成としてもよいことはいうまでもない。

【００１０】しかし、この装置では、マーカとして測定対象（γ線）とは異なるα線源を使用している。シンチレータの温度係数は、γ線パルスとα線パルスとでそれぞれ若干異なる。このため、マーカによる補償だけでは誤差要因を完全にフィードバックしたとはいえず、その上にα線源を埋め込んだ特別のシンチレータを必要とするため高価であり、研究用としては使用し得ても、広く産業用として使用するには不便である。

【００１１】つぎに、マーカ用線源を用いないでシンチレーションカウンタの安定化を図ったものに，第１７回ＳＩＣＥ学術講演会（昭和５３年８月２３〜２５日）で発表された、プラスチックシンチレータを用いたγ線厚さ計（予稿集Ｐ５６３〜５６４）がある。図９は、その構成を示すブロツク図、図１０は、そのパルス波高分布を示す図で、シンチレータ１にはプラスチックシンチレータを用いて最高計数率を高くし、安定化のための制御は、図１０に示す弁別値Ｖ_D以上の波高値をもつパルスの計数値Ｎと、図１０に示すように、波高分布曲線の上端部の傾斜部に設定されたＶ_U以上の波高値をもつパルス信号を弁別する上側ディスクリミネータ６１と、これをとおったパルス数を計数する上側計数率計８１の計数値Ｎ_Uとの比Ｎ_U／Ｎを算出する割算器１５と、この割算器１５の出力Ｎ_U／Ｎが予め定めた基準値となるように、高圧電源４の印加電圧を調節する制御回路１６とを備えたものである。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

この従来例によれば、図５に示したようなマーカ用の線源がなくても一応の安定化が図れるが、温度変化に伴う変動に対しては検出感度が不足しているため、十分な補償ができないので、放射温度計を検出器３の近傍に配設して別に温度変化に伴う補償回路を設ける必要があり、構成が複雑となる難点がある。この考案は、かかる従来装置の難点の解消を目的としてなされたもので、簡単な回路構成で温度補償のできるＲＩ計測装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

この考案は、γ線源から被測定物にγ線を照射し、その透過γ線をシンチレータで検出してその強度を測定するように構成されたものにおいて、上記γ線源から放射されたγ線であって上記シンチレータで検出されたパルス信号の一部である光電ピークの基準位置に対する変位量を検出する手段と、当該変位量が常に零となるように上記検出パルスの増幅系の増幅度を調節する制御手段とを備えたＲＩ計測装置であって、上記構成要素中、光電ピークの変位検出手段が、光電ピークが基準位置にあるときのパルス波高値の中心値を境界値として上側と下側に同じ幅の弁別電圧窓を有する上側ウインドウディスクリミネータおよび下側ウインドウディスクリミネータと、この両ウインドウディスクリミネータの通過パルス数を各別に計数する上側計数率計および下側計数率計と、この両計数率計の計数値の引算を行う引算器と、この引算値と光電ピークが基準位置にあるときの引算値との差を算出する手段とで構成されたものである。また、パルス信号増幅系の増幅度の調節手段は、公知の技術手段が全て含まれ、また、測定用の線源にはＣｓ−１３７，Ｃｏ−６０などのγ線源が適用でき、また、ＲＩ計測装置には、γ線密度計、およびこれと原理を同じくする各種のＲＩ計測装置が全てが含まれる。

【００１４】

【作用】

この考案によれば、シンチレータで検出されたパルス信号の光電ピーク部分を、その中心値を境界値として上側と下側とに同じ幅の弁別電圧窓をもつ上下のウインドウディスクリミネータでそれぞれ計数し、この両計数率の引算値が定常時における引算値と同じとなるように上記パルス信号の増幅系の利得を制御するようにしたので、外乱に対して高精度で増幅系の安定化が図れる。

【００１５】

【実施例】

図１はこの考案を透過型γ線密度計に適用した一実施例の要部の構成を示す断面図で、図５と同一符号はそれぞれ同一または相当する構成部分を示しており、１２は例えばグラウトなどの被測定流体１３が流される鋼管、１４γは測定用の γ線源で、放射線検出器３は鋼管１２を挟んでγ線源１４γとシンチレータ１が対向する位置に配設される。

【００１６】図２は、１００μＣｉのＣｓ−１３７で構成されたγ線源１４γから放射されるγ線を、直接２インチφのＮａＩ（Ｔｌ）のシンチレータ１で検出した場合のパルスアンプ５から出力されるパルス信号の波高分布を示す図で、波高値を横軸に、計数率を縦軸にとったもので、光電ピークＰＨのＦＷＨＭは、約８％となる。

【００１７】図３は、同じくγ線源１４γに１００μＣｉのＣｓ−１３７を適用し、径１〜２インチの鋼管１２内に流体１３を流しているときの透過γ線を、２インチφのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータで検出した場合のパルス信号の波高分布を示す図で、光電ピークＰＨの計数率（縦軸）は約１／８に大幅に減少し、また分布の形も変化するが、光電ピークＰＨの位置（横軸）は変化していないことを示している。したがって、この二つの光電ピークＰＨは、α線のピークと同様に、十分マーカとして使用できる。

【００１８】この実施例は、この透過γ線に存在する光電ピークＰＨをマーカとして使用することにより、マーカ埋込型のシンチレータを用いることなくシンチレーションカウンタの安定化を図ったものである。即ち、安定状態における光電ピークＰＨの位置を基準位置とし、その中心値を境界値Ｖ_Cとして上下同じ幅の弁別電圧Ｖ _U とＶ_Lとを設定し、Ｖ_L〜Ｖ_CとＶ_C〜Ｖ_Uのウィンドウをもつディスクリミネータ６２，６３を設け、各別に通過パルス数を計数する構成としたものである。

【００１９】この構成において、被測定流体１３の密度が変化すると、当然に光電ピークＰＨの計数率も変化するが、光電ピークＰＨの位置は変わらないので上記制御は正しく行われる。

【００２０】図４（ａ）は上記実施例において、光電ピークＰＨの変位によりＮ_U−Ｎ_Lの値の変化の態様を示す特性図で、図中のイないしヘは、それぞれ同図（ｂ）の（イ）ないし（ヘ）の光電ピークＰＨの変位位置に対応している。図４（ａ）の特性曲線のイないしホは、図８の特性曲線に類似しており、基準位置であるハの位置、即ち図４（ｂ）の（ハ）の位置に光電ピークＰＨが収斂するように作動し、ＲＩ計測装置の安定化が達成される。

【００２１】図７は、光電ピークＰＨの変位と割算値との関係を示す特性図で、図中のハないしホは、それぞれ図４（ｂ）中の（ハ）ないし（ホ）に対応する。この実施例２においても、図４に示した実施例１と同様の効果が得られることは明らかである。

【００２３】

【考案の効果】

この考案は、以上説明したように、γ線源から被測定物にγ線を照射し、その透過γ線をシンチレータで検出してその強度を測定するように構成されたものにおいて、上記γ線源から放射されたγ線であって上記シンチレータで検出されたパルス信号の光電ピークの基準位置に対する変位量を検出する手段が、光電ピークが基準位置にあるときのパルス波高値の中心値を境界値として上側と下側に同じ幅の弁別電圧窓を有する上側ウインドウディスクリミネータおよび下側ウインドウディスクリミネータと、この両ウインドウディスクリミネータの通過パルス数を各別に計数する上側計数率計および下側計数率計と、この両計数率計の計数値の引算を行う引算器と、この引算値と光電ピークが基準位置にあるときの引算値との差を算出する手段とで構成されているＲＩ計測装置であるから、マーカ用のα線源を埋込んだシンチレータを用いることなく、汎用性のある普通のＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いて、原理的にも誤差要因が完全に補償された安定性のあるＲＩ計測装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例のγ線透過型密度計の要部
の構成を示す断面図である。

【図２】この実施例のＣｓ−１３７から放射されたγ線
をＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータで直接検出したときのパ
ルス波高の分布特性を示す図である。

【図３】この実施例の透過γ線のパルス波高の分布特性
を示す図である。

【図４】この実施例の透過γ線検出パルスの光電ピーク
の変位と引算器の出力値との関係を示す特性と、その特
性曲線中のイないしヘの値に対応する光電ピークの変位
位置を示す図である。

【図５】従来のマーカ用線源を用いた安定化シンチレー
ションカウンタの構成を示すブロツク図である。

【図６】従来例のマーカ用α線源（Ａｍ−２４１）の検
出ピークと、上・下ウインドウディスクリミネータの弁
別値の関係を示す図である。

【図７】従来例の光電ピークの変位と計数値の変化関係
を示す図である。

【図８】従来例の検出ピークの変位と引算器の出力値の
関係を示す特性図である。

【図９】マーカ用の線源を用いないで安定化を図った第
二の従来例の構成を示すブロツク図である。

【図１０】第二の従来例のパルス波高分布と、ディスク
リミネータの弁別電圧との関係を示す図である。

【符号の説明】

１シンチレータ２光電子倍増管３放射線検出器４高圧電源５パルスアンプ６ディスクリミネータ７弁別値設定回路８計数率計９引算器１０制御回路１２鋼管１３被測定流体１４γ γ線源１５割算器１６制御回路６２下側ウインドウディスクリミネータ６３上側ウインドウディスクリミネータ８２下側計数率計８３上側計数率計

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】 γ線源から被測定物にγ線を照射し、そ
の透過γ線をシンチレータで検出してその強度を測定す
るように構成されたものにおいて、上記γ線源から放射
されたγ線であって上記シンチレータで検出されたパル
ス信号の光電ピークの基準位置に対する変位量を検出す
る手段と、当該変位量が常に零となるように上記検出パ
ルスの増幅系の増幅度を調節する制御手段とを備え、上
記光電ピークの基準位置に対する変位量を検出する手段
が、光電ピークが基準位置にあるときのパルス波高値の
中心値を境界値として上側と下側に同じ幅の弁別電圧窓
を有する上側ウインドウディスクリミネータおよび下側
ウインドウディスクリミネータと、この両ウインドウデ
ィスクリミネータの通過パルス数を各別に計数する上側
計数率計および下側計数率計と、この両計数率計の計数
値の引算を行う引算器と、この引算値と光電ピークが基
準位置にあるときの引算値との差を算出する手段とで構
成されてなるＲＩ計測装置。