JPH0820517B2 - γ線核種分析方法及び装置 - Google Patents

γ線核種分析方法及び装置

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JPH0820517B2 JP1260299A JP26029989A JPH0820517B2 JP H0820517 B2 JPH0820517 B2 JP H0820517B2 JP 1260299 A JP1260299 A JP 1260299A JP 26029989 A JP26029989 A JP 26029989A JP H0820517 B2 JPH0820517 B2 JP H0820517B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、γ線核種分析装置,特に高計数率下で使用
するのに好適なγ線核種分析方法及び装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のγ線核種分析装置を第2図に示す。γ線源1
は、各種のγ線を放出する線源であり、原子炉の配管や
廃棄物等が該当する。ここで、各種のγ線とは、γ線に
はエネルギーを異にする多数のγ線が存在する故にこれ
らのエネルギーを異にする複数のγ線を総称したもので
ある。
ゲルマニューム検出器2は、半導体放射線検出器の一
種であり、バイアス電源7からの直流電圧印加のもと
で、入射γ線を電気パルスに変換する。この電気パルス
は、前置増幅器3で増幅され、次いで主増幅器4で波形
整形及び増幅され、マルチチャネル波高分析器5に入力
する。主増幅器4からの出力値は、γ線エネルギーに比
例した波高のパルスであり、これがマルチチャネル波高
分析器5の入力となる。
マルチチャネル波高分析器5は、入力してくる波高パ
ルスを波高分析し、γ線スペクトルを抽出する。コンピ
ュータ6は、このγ線スペクトルを解析し、スペクトル
内のピーク面積からγ線核種の単位濃度を求める。ここ
で、γ線は、核種特有のエネルギーを持っており、且
つ、各種固有の発生割合も決まっているので、γ線スペ
クトルでは、特定の波高位置にピークが現われ、このピ
ークの面積を核種の定量に用いることとしたのである。
第3図には、横軸にγ線エネルギー(種別)縦軸にそ
の計数値を例を示した。58Co,56Mn,40K(KOH)等におい
て、特有のエネルギーを持っており、且つ特定の計数値
をとることが第3図からわかる。
さて、γ線の計数には、パイルアップの問題がある。
パイルアップとは、短時間に入射するγ線量が多くなる
と、パルス同士で積み重ねが生じ、時間的にみて入射γ
線相互の区別がつきにくくなる現象を云う。パイルアッ
プの生じる原因は、同一時刻近傍で異なるγ線が発生す
ることが基本であるが、増幅器3,4,マルチチャネル波高
分析器5の処理能力に限界があることも理由の1つであ
る。
このパイルアップ現象例を第4図に示した。第4図
(イ)は、パイルアップ発生しない例であって、2つの
パルスA,Bがそれぞれ識別可能な異なる時間帯で発生し
ている例である。第4図(ロ)〜(ヘ)は、パイルアッ
プ発生例であり、(ロ)→(ハ)に向うに従って、パイ
プアップ度は高くなる例を示した。(ロ)では、未だA
とBとの波高h1とh2とは、どうにか識別可能であるが、
(ハ)以下ではもはやAとBとの識別は困難である。
以上の如く、パイルアップにより2つ以上のパルスが
重なった場合の波高値h3は、重なり前の各波高h1,h2
異なる。h1,h2,h3の間の関係は(1)式か(2)式かの
いずれかになると思われる。
h1<h3<h1+h2 ……(1) h2<h3<h1+h2 ……(2) このように、パイルアップパルスの波高は、元のパル
スより高くなることは明らかであるが、重なり具合や重
なり合う相手のパルスが任意であるため、実際にパイル
アップした波高がいかなる値になるかは全くわからな
い。
この様子を第5図、第6図で説明する。横軸にチャネ
ル(エネルギー)、縦軸に計数値を示した。第5図はパ
イルアップが生じなかった場合のγ線スペクトル図、第
6図はパイルアップが生じた場合のγ線スペクトル図で
ある。第6図に示すように、パイルアップが生ずると、
2つ以上の任意のチャネルに収納されるべきパルスの計
数値が、パイルアップした波高位置に1カウントとして
収納される。然るに、核種の定量を行う場合、第5図、
第6図の斜線部分に示すように、ピークの面積である斜
線部分から算出するので、パイルアップすると面積の減
少(計数損失)が生じ定量が不正確になる。
この対策として、使用条件として高計数率にならない
ように線源強度を小さくしたり、遮へいやコリメータを
設けたり、線源と検出器の距離を変化させる等、検出器
へ入射するγ線量を制限する工夫がされてきた。
パイルアップに対する電子回路の改善の従来例には、
特開昭60−164287号,特開昭60−187875号があり、パイ
ルアップパルスを識別する回路やパルス整形を短かい時
間幅にする回路を設けて、計数損失を少なくしている。
また、パイルアップによる計数損失を測定する従来例
には、「γ線スペクトロメトリ」(1980年。野口正安
著。183頁〜184頁)があり、パルサー(パルス発振器)
を用いた例が示されている。
更に、基準放射線源を設けた放射線測定装置として
は、特開昭55−44942号がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術で検出器に入射するγ線量を制限する方
法は、測定対象や測定条件が多様化し従来技術では対応
しきれない問題があった。
また、電子回路による方法は、第4図に示す様にパル
ス幅はあくまで有限の幅を持ち、また、パルス間隔/パ
ルス幅が小さくなるとパイルアップパルスか、正常パル
スかの識別が困難になり完全なパイルアップ対策はなか
った。
パルサーによる計数損失を測定する方法を応用して核
種のピーク計数率を補正する場合、パルサパルスとγ線
パルスの形が異なるのでパルス整形がうまくいかず十分
な補正ができない問題があった。
基準放射線源を設けた放射線測定装置(特開昭55−44
942号)は、パイルアップについての配慮がされておら
ず高計数率時に信頼性が悪くなる問題点があった。
本発明の目的は、高計数率下でパイルアップによる計
数損失が生じても正確な計数率が得られるγ線核種分析
方法及び装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、半導体γ線検出器の近傍に基準放射線源を
設け、測定対象物と同時に基準放射線源からのγ線を測
定し、基準放射線源のスペクトルピーク計数率の変化か
らパイルアップによる計数損失の割合を求め、測定対象
物のスペクトルピーク計数率を補正することとした。
〔作用〕
本発明によれば、測定対象物と同時に基準放射線源か
らのγ線を測定し、基準放射線源のスペクトルピーク計
数率の変化からパイルアップによる計数損失の割合を求
め、測定対象物のスペクトルピーク計数率を補正する。
〔実施例〕
先ず、本発明の原理を説明する。
ゲルマニュームγ線検出器へ入射するγ線のタイミン
グはランダムなのでγ線が多くなるとパルスがパイルア
ップする確率が高くなることが容易に想像できる。
本発明者は、パイルアップの性質について152Euと60C
oの放射線源を用いて、152Euの計数損失を調査した。そ
の結果、第1表に示すように152Eu単独に比べて60Coと
同時測定した場合の方が152Euの各γ線ピークがほぼ一
様に減少していることがわかる。この性質は、60Coにか
ぎらず他の核種で測定してもスペクトル全体の全計数率
が多くなる程減少率は大きくなることがわかった。ま
た、第1表に示すように計数損失(%)自体もエネルギ
ー依存性がないこともわかる。このため、核種やγ線エ
ネルギーが異なっても同時測定した場合、同じ割合で計
数損失すると考えられる。
そこで、ゲルマニュームγ線検出器に対して3種類の
放射線源を用意した。まず、放射線源A,Bはパイルアッ
プが無視できる程度の弱い強度の放射線源で且つ核種が
異なる放射線源とし、それぞれ別々にスペクトルピーク
計数率を求めた。次に放射線源A,Bをいっしょに並べた
状態でパイルアップが有意に観察できる程度までスペク
トルの全計数率が上がるように線源強度の強い放射線源
Cを加えて測定し、放射線源A,Bのそれぞれのスペクト
ルピーク計数率を求めた。
測定結果を第2表に示す。第2表から放射線源A,Bそ
れぞれのスペクトルピーク計数率は、次の様な関係であ
ることがわかる。
N11:N21=N12:N22 ……(3) (1.48:1.75=1.27:1.51) ここで N11:放射線源A単独でのスペクトルピーク計数
率 N21:放射線源B単独でのスペクトルピーク計数率 N12:放射線源A,B,C同時測定時の放射線源Aのスペクト
ルピーク計数率 N22:放射線源A,B,C同時測定時の放射線源Bのスペクト
ルピーク計数率 従って、実測定ではパイルアップによる計数損失の割
合を放射線源A又はBで測定することにより、他の未知
核種のγ線スペクトルピーク計数率を補正し真の計数率
を求めることができる。
Ni0=f・Ni1 ……(5) ここで f:計数損失補正係数 Ni0:未知核種の真のγ線スペクトルピーク計数率 Ni1:未知核種のγ線スペクトルピーク計数率の測定値 基準放射線源は、測定対象核種や妨害核種のγ線エネ
ルギーと一致したり、スペクトルピークの範囲内に重な
らない核種を選定する必要がある。
特に、40Kは、単一エネルギーのγ線しかださないの
で測定対象核種や妨害核種のγ線と一致する確率が少な
い。また、半減期が1.28×109年と非常に長く半減期の
補正が無視できる。自然界のカリウムに均一に分布して
いるのでカリウムを含む物質を使用すれば線源として利
用できる利点がある。しかし、自然界に分布しているが
ゆえにゲルマニュームγ線検出器のバックグラウンド測
定を行うとしばしば40Kが検出される。しかし、自然界
のバックグラウンド中の40Kは、本発明で問題としてい
る高計数率状態に対してはるかに計数率が低いので、基
準放射線源の40Kの計数効率を高くすればバックグラウ
ンド中の40Kは無視できる。
カリウムを含む物質としては、第3表に示すカリウム
化合物が基準放射線源として有力である。特にフッ化カ
リウムはカリウム含有率が高く、計数率を上げることが
できる。しかし、融点が高いので加工性が悪く、空隙率
が下げられない欠点がある。水酸化カリウムは融点が低
く、空隙を無くすことができ、密封容器に入れて使用す
れば、基準放射線源として好適である。
第1図は本発明の実施例図である。第1図(イ)で、
ゲルマニュームγ線検出器11は遮へい体3中に設置さ
れ、この検出器11へは、被測定物から通路(コリメー
タ)16を通して測定γ線が入射する。更に、γ線検出器
11の通路16と直角方向であって、且つ、検出器11に接し
た状態で基準放射線源12を設置してある。基準放射線源
12のγ線源としては、KOHを使用した。
更に、検出器11の検出信号を増幅する前置増幅器14,
デュワビン15が外部に設定されている。
第1図(ロ)は、第1図(イ)のA−A矢視図を示
す。遮へい体13は円形であり、検出器11の囲りに基準放
射線源12が設けられていることが示されている。
この放射性核種測定装置は、例えば原子炉配管近傍に
取りつけられ、配管内の各種γ線の検出に供される。
この実施例によれば、ゲルマニュームγ線検出器11
は、コリメータ16を入射してくるγ線と、基準放射線源
12から放出したγ線とを同時計測する。これにより、本
実施例でも第2図の如きシステム構成をとれば、マルチ
チャネル波高分析器5では、コリメータ16から入射する
γ線スペクトルと基準放射線源12のγ線スペクトルとを
合成したスペクトルが得られる。
得られたスペクトルデータをコンピュータ6に送り、
スペクトル解析を行ない各γ線スペクトルピーク毎の計
数率を求める。ピークの中には基準放射線源のγ線スペ
クトルピークも含まれているのでこのピークの計数率と
あらかじめ求めてある基準放射線源単独で測定した計数
率から第(6)式により計数損失補正係数を求める。
ここで Co:基準放射線源単独でのスペクトルピーク計
数率 Cs:測定時の基準放射線源スペクトルピーク計数率 次に測定対象核種のスペクトルピークに計数損失補正
係数を剰じて真の計数率を求める。
Ci=f・Ci1 ……(7) ここで Ci:測定対象核種の真のスペクトルピーク計数
率 Ci1:測定対象核種のスペクトルピーク計数率の測定値 以上の計数損失補正を行なうことでゲルマニューム検
出器11に入射するγ線量が変化し、計数損失割合が変っ
ても精度良い測定ができる。
また、基準放射線源として水酸化カリウムを用いてい
るので基準放射線源自体の計数率が高くなく(1.75 CP
S)自己計数損失割合が低い利点がある。
水酸化カリウム中の40Kが基準放射線源なので半減期
が極めて長く半減期補正の必要がない利点がある。
パルサー等の電子機器ではないので故障の心配がな
く、パルス波形も測定対象核種と類似なので波形整形も
同じように行なわれる利点がある。
尚、ゲルマニューム以外の半導体γ線検出器にも適用
できる。更に、コリメータ16を通じて外部からのγ線を
受け入れたが、遮へい体13の内部にサンプル室を設けて
この中に測定対象物を挿入する例もありうる。KOHは最
適例であり、その他のカリウム化合物、カリウム単体、
又はカリウム以外の適用例もありうる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、基準放射線源のγ線スペクトルピー
クの計数損失を求め、他の測定対象核種のγ線スペクト
ルピークの計数損失を補正できるので測定対象核種の計
数率を精度良く測定できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のγ線核種分析装置におけるγ線検出部
の実施例図、第2図は従来のγ線核種分析装置を示す
図、第3図は各種γ線のエネルギースペクトルを示す
図、第4図はパイルアップの説明図、第5図及び第6図
はパイルアップの有無による計測例の説明図である。 11……ゲルマニュームγ線検出器、12……基準放射線
源、16……コリメータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永岡 英幸 茨城県日立市弁天町3丁目10番2号 日立 協和工業株式会社内 (72)発明者 市村 彰 茨城県日立市弁天町3丁目10番2号 日立 協和工業株式会社内 (72)発明者 中下 文雄 茨城県日立市会瀬町2丁目9番1号 株式 会社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 平野 貞邦 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭58−37579(JP,A) 特開 昭57−63462(JP,A) 特開 昭63−53482(JP,A) 特開 昭64−101489(JP,A) 特開 昭62−75370(JP,A) 実開 昭56−137085(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】γ線を検出する半導体γ線検出器と、この
    検出信号を増幅整形する増幅手段と、該増幅手段の出力
    を取込みγ線波高分析を行いγ線スペクトルを抽出する
    マルチチャネル波高分析手段と、このγ線スペクトルを
    解析しスペクトルピーク計数率を求める処理手段とを備
    えるγ線核種分析装置において、 前記半導体γ線検出器に基準γ線を放射する基準放射線
    源を設けて該半導体γ線検出器に基準γ線と測定対象物
    からのγ線を検出させ、該基準放射線源からの測定値か
    ら 計数補正係数f=Co/Cs Co:基準放射線源単独でのスペクトルピーク計数率 Cs:測定時の基準放射線源スペクトルピーク計数率 を求め、 該計数補正係数fを前記処理手段の求めた測定対象物核
    種のスペクトルピーク計数率Cilに乗算して Ci=f・Cil を求め、該Ciを測定対象物の真のスペクトルピーク計数
    率として算出することを特徴とするγ線核種分析方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記基準放射線源は、
    天然の40Kを含むKOHを線源としたものであることを特徴
    とするγ線核種分析方法。
  3. 【請求項3】γ線を検出する半導体γ線検出器と、この
    検出信号を増幅整形する増幅手段と、該増幅手段の出力
    を取込みγ線波高分析を行いγ線スペクトルを抽出する
    マルチチャネル波高分析手段と、このγ線スペクトルを
    解析しスペクトルピーク計数率を求める処理手段とを備
    えるγ線核種分析装置において、 前記半導体γ線検出器に基準γ線を放射する基準放射線
    源を設けて該半導体γ線検出器に基準γ線と測定対象物
    からのγ線を検出させると共に、 前記基準放射線源からの測定値から 計数補正係数f=Co/Cs Co:基準放射線源単独でのスペクトルピーク計数率 Cs:測定時の基準放射線源スペクトルピーク計数率 を求める手段と、 該計数補正係数fを前記処理手段の求めた測定対象物核
    種のスペクトルピーク計数率Cilに乗算して Ci=f・Cil を求め、該Ciを測定対象物の真のスペクトルピーク計数
    率として算出する手段と を設けたことを特徴とするγ線核種分析装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記半導体γ線検出器
    は、ゲルマニュームγ線検出器であり、前記基準放射線
    源は天然の40Kを含むKOHを線源としたものであることを
    特徴とするγ線核種分析装置。
  5. 【請求項5】請求項3または請求項4において、前記半
    導体γ線検出器は遮へい体中に設けられ、且つ遮へい体
    中に設けたコリメータを介して被測定対象物からのγ線
    を取り込み、前記基準放射線源は該半導体γ線検出器に
    近接して遮へい体中に設けてなることを特徴とするγ線
    核種分析装置。
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