JPH08313639A - α線検出測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】α線検出器と測定対象のα線を放出する放射線
源の間に介在する大気の温度圧力が変動しても検出計測
されるα線の実効的ピークエネルギーが変動しないα線
検出測定装置を提供する。 【構成】表面からα線を放出する平面状の放射線源に対
向して設けられた入射するα線のエネルギーに対応する
信号を出力するα線検出器と、このα線検出器と放射線
源間の空間の圧力温度を検出する圧力センサおよび温度
センサと、放射線源とα線検出器間の配置間隔を変化さ
せる検出器駆動機構と、この駆動機構を圧力センサと温
度センサの出力を制御入力として放射線源とα線検出器
間の空間に存在する気体の面積密度が一定になるように
制御する検出器位置制御部とによってα線検出測定装置
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、α線を放出する放射能
の核種と濃度を放出されるα線のエネルギーと放出頻度
を検出して測定する放射能測定装置、なかんづく、空気
中のじん埃に含まれるα線放出体をろ紙上に捕集し、ろ
紙上に捕集されたα線放出体が放出するα線を検出する
ことによって空気中のα線放出体の核種と濃度を測定す
るα線ダストモニタに関する。

【０００２】

【従来の技術】α線を放出する核種は、その核種に個有
のエネルギーをもつα線を放出する。そしてα線検出器
に入射したα線は、α線が持つエネルギーに対応する値
の信号を生成して発信する。そこで空気中にじん埃とし
て存在する放射能を測定するダストモニタなどのα線放
出体の濃度測定する装置ではα線のエネルギーを検出す
ることによってα線放出体の核種を同定し、検出の頻度
によって濃度の情報を得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大きな電荷を担い、質
量が大きいα線は、物質と強く相互作用するので、α線
放出体とα線検出器の間にわずかな量の物質が存在して
も、その物質と相互作用してエネルギーを失い、検出器
には、α線放出体核種に個有の本来のエネルギーより低
エネルギーのα線となって入射する。しかも、検出器に
入射するまでのα線の道程は入射α線すべてに同一でな
いので、これに応じて損失エネルギーも分散することと
なり、検出器が発信するα線のエネルギー信号はピーク
エネルギーが低エネルギー側にシフトし、かつ、損失エ
ネルギーの分散に対応した巾をもった信号となる。

【０００４】サンプリング配管系の途中に設置された濾
紙に放射性塵埃を捕集し、そこから放出されるα線を濾
紙前面に配置した検出器により測定するダストモニタに
おいては、時間の経過と共に塵埃の捕集量が増加して濾
紙の圧力損失が増大し、検出器と濾紙間の圧力が増大す
るので、圧力に比例して空気の密度が増加し、吸収層の
密度が増加するためα線のエネルギーロスが増加し、測
定するα線のピークエネルギーが低下する。又、温度が
変化したときも空気の密度が変化し、同様に測定するα
線のピークエネルギーが変動する。

【０００５】それゆえ、ピークエネルギー値が近いα線
を放出する複数の核種が共存する測定対象を監視測定す
るダストモニタにおいて、それぞれの核種を区別して或
いは着目の核種を選択的に測定する必要がある場合、濾
紙の圧損変動および空気の温度圧力変動によらず検出測
定されるα線のピークエネルギーが実効的に一定に保た
れるα線の検出系が必要となる。

【０００６】本発明は上記の要請に応え、α線検出器と
測定対象であるα線放射線源との間に介在する大気に、
濾紙の圧損変動などに起因する温度圧力の変動があって
も検出計測されるα線の実効的ピークエネルギーが変動
しないα線による放射能測定装置を提供することを課題
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題達成のため第
１の発明においては、α線検出測定装置を表面からα線
を放出する平面状の放射線源に対向して設けられた入射
するα線のエネルギーに対応する信号を出力するα線検
出器と、このα線検出器と放射線源間の空間の圧力温度
を検出する圧力センサおよび温度センサと、放射線源と
α線検出器間の配置間隔を変化させる検出器駆動機構
と、圧力センサと温度センサの検出信号を制御入力信号
としてこの駆動機構を制御する検出器位置制御部とによ
って構成する。

【０００８】また、第２の発明では、平面状の放射線源
に対向して設けられた入射するα線のエネルギーに対応
する信号を出力するα線検出器と、このα線検出器と放
射線源間の空間の圧力温度を検出する圧力センサおよび
温度センサと、この圧力センサと温度センサの検出信号
を制御入力信号として増巾率が制御される可変増巾器と
によってα線検出測定装置を構成する。

【０００９】さらに、第３の発明では平面状の放射線源
に対向して設けられた入射するα線のエネルギーに対応
する信号を出力するα線検出器と、α線検出器の検出信
号を増巾する増巾器と、この増幅器の出力信号パルスを
計数する計数率計と、α線検出器と放射線源間の空間の
圧力温度を検出する圧力センサおよび温度センサと、こ
の圧力センサと温度センサの検出信号を制御入力信号と
し、計数率計に入力する前記増幅器の出力信号パルスの
波高値の範囲を選定する波高弁別器とによってα線検出
測定装置を構成する。

【００１０】

【作用】第１の発明においては、検出器位置制御部が圧
力センサと温度センサの検出値をもとに、放射線源とα
線検出器間の空間に存在する気体の面積密度が一定にな
るように検出器移動機構を通じてα線検出器の放射線源
に対する位置を移動させる。

【００１１】また、第２の発明においては、圧力センサ
と温度センサの検出値をもとに、可変増巾率増幅器の増
幅率が放射線源とα線検出器間の空間に介在する気体の
温度および圧力に依存して変化するα線検出器の検出信
号の変化分を補償するように制御され、可変増巾率増幅
器が出力するα線検出信号の波高値が介在気体の温度お
よび圧力に依存しないようにする。

【００１２】さらに、第３の発明においては、波高弁別
器のしきい値が圧力センサと温度センサの検出値をもと
に、α線検出器と放射線源間の空間の圧力温度に依存し
ないように選定制御される。

【００１３】

【実施例】図１に第１の発明にもとづくα線検出測定装
置の１実施例の構成を示す。図１において、１は表面に
塵埃状のα線放出体が捕集される濾紙などからなる平面
状の放射線源であり、２は放射線源１が放出するα線が
入射し、入射したα線のエネルギーに対応の信号を出力
する半導体式あるいはシンチレーション式のα線検出器
であり、濾紙１とα線検出器２とは、検出器移動機構４
と共に測定ボックス７の中に納められている。

【００１４】測定ボックス７には、測定監視対象個所の
大気・ガスを導入する吸引配管５が設けられており、ポ
ンプ10が測定室７内のガスを吸引すると測定監視対象個
所の大気・ガスが測定ボックスに導入され濾紙１を通過
するとき大気・ガス中のα放出体を含む塵埃が濾紙上に
捕集される。課題の項で説明のように、放射線源として
の濾紙１とα線検出器２との間の空間に存在する大気・
ガスの物質密度、つまり大気・ガスの圧力温度はα線検
出器が検出するα線のエネルギー値に影響をおよぼすの
で、圧力センサ３と温度センサ11とを測定ボックス７内
のα線検出器の付近に配置し、両センサの出力をもとに
検出器位置制御部12が圧力温度の影響を打消すように検
出器移動機構４を通じてα線検出器２の位置を移動させ
る。そしてα検出器の位置が測定ボックス７内の大気・
ガスの圧力温度に対応して定まると、α線検出器２の出
力信号は増巾器と波高分析器からなる処号処理部８によ
って処理されて計測される。

【００１５】つづいて検出器位置制御部12が行う制御内
容について説明する。濾紙１とα線検出器２とではさま
れた空間について、体積をＶ，断面積をＳ，濾紙と検出
器間の間隔をｄとすると式（１）がなりたち、この空間
の圧力Ｐ，絶対温度Ｔの大気・ガスについて気体の状態
方程式を適用すると式（２）が得られる。

【００１６】

【数１】Ｖ＝Ｓｄ （１）

【００１７】

【数２】ＰＶ＝ｎＲＴ （２） ここにｎ； 空間内の大気・ガスのモル数 Ｒ； 気体定数 式（１）を式（２）に代入して書き直すと、濾紙１とα
線検出器２間の空間の単位断面積当りの大気・ガスの分
子数を意味する式（３）が得られる。

【００１８】

【数３】ｎ／Ｓ＝Ｐｄ／ＲＴ （３） α線検出器２と、平面状の放射源としての濾紙１との間
に介在する大気・ガスの温度圧力のα線検出器２が出力
するα線エネルギー信号への影響を一定にするには、式
（３）の左辺の単位面積当りの分子数ｎ／Ｓが一定にな
るように式（３）の右辺の変数である温度Ｔと圧力Ｐお
よび間隔ｄの関係を保つようにすればよい。結局式
（３）をｄについて書き直した式（４）の関係を満たす
ように温度と圧力の変動に対応して濾紙１とα線検出器
２間の間隔ｄを変化させればよい。

【００１９】

【数４】ｄ＝Ｋ Ｔ／Ｐ （４） ここにＫ＝ｎＲ／Ｓであり定数となる。図１における検
出器位置制御部12は温度・圧力センサの出力信号Ｔ，Ｐ
を入力とし、α線検出器２と濾紙１間の間隔ｄを式
（４）の関係をみたすように検出器移動機構４を駆動制
御する。

【００２０】上記第１の発明ではα線検出器の位置を移
動して温度圧力変動の影響を補償しているが、α線検出
器２とろ紙１間の間隔は一定に保ち、大気・ガス温度圧
力が変動して単位面積当りの分子密度が変わったとき、
この密度変化によるα線検出器の出力変化を補償するよ
うにα線検出器に接続されている増巾器の増巾率を変化
させ、増巾器からの出力信号が同一核種のα線放出体か
らのα線に対し同一のピーク波高値となるようにしても
よい。

【００２１】図２に上記の原理による第２の発明にもと
づくα線検出測定装置の１実施例の構成を示す。なお、
図２において図１に例示の装置と同等に機能する要素に
は図１におけると同じ符号を付してあるのでその説明は
省略する。図２において、81は信号処理部８を構成する
α線検出器２の出力信号を増巾する可変増巾率増巾器で
あり、その増巾率は測定ボックス７中に設けた温度セン
サ11と圧力センサ３の出力信号によって制御される。

【００２２】ところで、α線検出器２とα線源である濾
紙１との間に介在する大気・ガスの単位面積当りの分子
密度の変化分Δρが僅少な場合、α線検出器２に入射す
るα線のエネルギーEsの変化率εは式（５）の指数関数
則に従うが、式（５）はΔρの値が小さいので式（６）
のように近似展開できる。

【００２３】

【数５】 Es（１＋ε）＝Es｛１＋exp(−μΔρ) ｝ （５）

【００２４】

【数６】 Es（１＋ε）＝Es（１−μΔρ） （６） ここにμ；減衰係数 α線検出器２と濾紙１の間に介在する大気・ガスの単位
面積当りの分子密度は式（３）で与えられ、大気・ガス
の温度・圧力の基準値Ts，Psからの変化率をそれぞれ
ｔ，ｐとすると、式（３）から式（７）が得られる。

【００２５】

【数７】

【００２６】ここにＣ＝ｄPs／ＲTsで定数となる。した
がって、大気・ガスの温度圧力が変動したときα線検出
器に入射するα線のエネルギーEsは、式（７）を式
（６）に代入して得られる式（８）従って変化すること
となる。

【００２７】

【数８】 Es（１＋ε）＝Es｛１−μＣ（ｐ−ｔ）｝ （８） そこで、大気・ガスの温度圧力基準とする値から変化し
てα線検出器に入射するα線のエネルギーが式（８）に
従って変化したとき、同一の核種からのα線については
可変増巾率増巾器81から同じパルス波高の信号が出力さ
れるようにするには、可変増巾率増巾器81の増巾率Ａを
基準条件のもとでの増巾率Asと式（９）の関係が成立す
るように、つまり式（10）のように変化させればよい。

【００２８】

【数９】 As・Es＝Ａ・Es（１＋ε） ＝Ａ・Es｛１−μＣ（ｐ−ｔ）｝ （９）

【００２９】

【数10】 Ａ＝As／｛１−μＣ（ｐ−ｔ）｝ ≒As｛１＋μＣ（ｐ−ｔ）｝ （10） ところで、α線ダストモニタなどのα線検出測定装置を
用いるとき、特定の核種に注目してこれを測定監視した
り、α線放出核種と共存する通常α線より低いエネルギ
ーのβ線を放出する核種を分離してα線放出核種のみを
測定監視することがある。

【００３０】このような用途の場合、信号処理部を構成
する増巾器の後段に接続される波高弁別器のディスクリ
レベルを注目のα線のピークエネルギーの値よりわずか
に低エネルギー側に設定してこのディスクリレベルを超
えるパルス波高の信号を計数率計で計数するようにして
いる。このようなα線検出測定装置においては、すでに
説明のα線検出器を移動する方式、増巾器の増巾率を変
化させる方式の他、波高弁別器のディスクリレベルをα
線検出器２と濾紙の間に介在する大気・ガスの温度圧力
の検出値によって、α線検出器２に入射するα線のエネ
ルギー変化分に追随するように変化させてもよい。上記
の原理による第３の発明にもとづくα線検出測定装置の
１実施例の構成を図３に示しこの発明を説明する。

【００３１】図３において、82は信号処理部８を構成す
る増巾器80の後段に接続され、測定ボックス７に設けた
温度センサ11と圧力センサ３の検出信号によってディス
クリレベルEdが制御される波高弁別器である。この波高
弁別器82のディスクリレベルEdは、測定ボックス７内の
大気・ガスの温度と圧力が基準とした条件における値T
s，Psより変化して、増巾器の出力波高値が式（８）に
従って変化したとき、基準条件におけるディスクリレベ
ルの値Eds から式（10）と同等の式（11）に従ううに変
化させればよい。

【００３２】

【数11】 Ed＝Eds｛１＋μＣ（ｐ−ｔ）｝ (11）

【００３３】

【発明の効果】第１の発明にもとづいてα線検出器の位
置の移動制御を行うα線検出測定装置においては、測定
ボックス内の大気・ガスの温度圧力が変動しても、α線
検出器と測定対象である平面状線源としての濾紙の間に
介在する大気・ガスの面積密度が一定になるようにα検
出器を移動させているので、α線検出器に入射するα線
のエネルギは大気・ガスの温度圧力が変動しても常に同
一の減衰を受けることとなり、特定核種が放出するα線
は、α線検出器において常に一定のパルス波高を与える
一定エネルギーのα線として捕らえられる。それゆえ、
近接するエネルギーのα線を放出する核種が混在する測
定対象においても、それぞれの核種の分離測定が可能と
なり、また、大量に存在する核種のピークエネルギーに
近接のエネルギーのα線を放出する核種がわずかに存在
する場合でも、検出ピークエネルギーが安定しているの
でわずかに存在する核種を区分して検出できるという効
果が得られる。

【００３４】また、α線検出器と濾紙の間に存在する大
気・ガスの温度圧力によって可変増巾率増巾器の増巾率
を制御するα線検出測定装置では、検出器の移動機構を
設けない簡素で安定性の高い構成によって大気・ガスの
温度圧力の変動の影響を補償したα線エネルギー信号出
力が得られるという効果が得られる。そうして、信号処
理部の波高弁器のディスクリレベルを測定ボックスに設
けた温度・圧力センサの出力によって制御するようにし
た装置では、α線検出器と線源ろ紙間の大気・ガスの温
度圧力が変動してα検出器に入射するα線のエネルギー
が変動したその変動分に相当する分ディスクリレベルが
変えられるので着目のα線放出核種が放出するアルファ
線の本来のエネルギーに対するディスクリレベルは大気
・ガスの温度圧力変動の影響が補償された一定の値に保
たれるので着目の核種の測定の精度を安定に保ったこと
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】検出器位置を移動させる実施例の構成図

【図２】可変増巾率増巾器の増巾率を制御する実施例の
構成図

【図３】波高弁別器のディスクリレベルを制御する実施
例の構成図

【符号の説明】

１ 濾紙 ２ α線検出器 ３ 圧力センサＰ ４ 検出器移動機構 ５ 吸引配管 ６ 排気配管 ７ 測定ボックス ８ 信号処理部 80 増巾器 81 可変増巾率増巾器 82 波高弁別器 ９ ダストサンプラ 10 ボンプ 11 温度センサｔ １２ 検出器位置制御部 １３ サンプリングプローブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面からα線を放出する平面状の放射線源
   に対向して設けられ、入射するα線のエネルギーに対応
   する信号を出力するα線検出器と、 該α線検出器と前記放射線源間の空間の圧力温度を検出
   する圧力センサおよび温度センサと、 前記放射線源と前記α線検出器間の配置間隔を変化させ
   る検出器駆動機構と、 前記圧力センサと温度センサの検出信号を制御入力信号
   とし、放射線源とα線検出器間の空間に存在する気体の
   面積密度が一定になるように前記駆動機構を制御する制
   御部と、からなることを特徴とするα線検出測定装置。
2. 【請求項２】表面からα線を放出する平面状の放射線源
   に対向して設けられ、入射するα線のエネルギーに対応
   する信号を出力するα線検出器と、 該α線検出器と前記放射線源間の空間の圧力温度を検出
   する圧力センサおよび温度センサと、 該圧力センサと温度センサの検出信号を制御入力信号と
   し、放射線源とα線検出器間の空間に存在する気体の温
   度および圧力に依存して変化するα線検出器の検出信号
   の変化分を補償するように増巾率が制御される可変増巾
   器と、からなることを特徴とするα線検出測定装置。
3. 【請求項３】表面からα線を放出する平面状の放射線源
   に対向して設けられ、入射するα線のエネルギーに対応
   する信号を出力するα線検出器と、 該α線検出器の検出信号を増巾する増巾器と、 該増幅器の出力信号パルスを計数する計数率計と、 前記α線検出器と前記放射線源間の空間の圧力温度を検
   出する圧力センサおよび温度センサと、 前記圧力センサと温度センサの検出信号を制御入力信号
   とし、前記計数率計に入力する前記増幅器の出力信号パ
   ルスの波高値の範囲を、α線検出器と放射線源間の空間
   の圧力温度に依存しないように選定する波高弁別器と、
   からなることを特徴とするα線検出測定装置。