JPS58171652A - β線透過式粉塵濃度測定装置 - Google Patents

β線透過式粉塵濃度測定装置

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JPS58171652A
JPS58171652A JP57054119A JP5411982A JPS58171652A JP S58171652 A JPS58171652 A JP S58171652A JP 57054119 A JP57054119 A JP 57054119A JP 5411982 A JP5411982 A JP 5411982A JP S58171652 A JPS58171652 A JP S58171652A
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Masaki Mori
正樹 森
Ryoichi Ishikawa
良一 石川
Someyoshi Arai
新井 染吉
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DKK Corp
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DKK Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 更に旺述すればβ縁源及び検出器を特殊構造にすること
により、放射β縁の置数分布曲線を平坦なものにすると
共に、検出器に到達したβ−を樒出して得られる出力パ
ルスを計測する波高弁別器の設定レベルを前記平坦領域
内に足めることにより、測定精度及び感度を向上させた
粉麗磯度御」足装置に関する。
大気中や工場排煙中に含まれている浮遊粉I&磯展を創
建する手段として、従来ロール状に巻いた1紙を練り串
して、この1紙で被測定気体を所足滝童で所定時間f遇
することにより、被i1J+1足気体中に浮遊している
浮遊粉塵を前記繰9出した1紙面に捕集しfI−後、こ
の捕集面にβ線を照射して捕集粉塵による透過β線の減
衰量を検出し、これにより捕集粉塵の淳さを求めて被測
定気体中の浮遊粉塵濃度を決定する計測方法、即ち透過
型β線厚さ針の原理を応用した浮遊粉塵濃度の1御」方
法は公知のもので、この場合透過するβ線強度と粉塵の
厚さとの間には次の関係式が成立する。
I =I、 @XP C−μX )         
−(1)友だし、にP材及び粉塵を透過したβ細*度I
 :P材を透過したβ線強度 μ;質負吸収%l! (cs”/ 11 )X:粉塵の
厚さ (#/an”) また、被測定気体中の粉mas度は次式により算出され
る。
C= 、 、 、 tn−TsL゛= (2まただし 
A:捕集面積(cM鵞) q −f1過九倉(tx”7m1n) t:捕集時間(min ) C:粉塵濃度(17cmり よって、粉塵捕集前後の透過β線強度I。、■を測定す
ることによシ、(1) 、 (2)式を用いて粉塵濃度
を求めることができるものである。
上記N理に基づくβ線透過式粉塵濃度計に用いられる検
出系としては、従来エネルギー分布に関しては考慮され
ていなかった。
しかし、本発明省らは粉a員度針の測定精度を向上させ
る目的で種々検討しているうちに、下記のようにエネル
ギー分布を適当に補正することによp、例えば温度特性
等を改善して測定f*度を向上せしめることに成功し友
却ち、第1図はβ線源から放射されるβ線のエネルギー
を表わす波高値とカウント数との関係を一次式で近似さ
せて示したグラフで、(1)式の■。。
■の調定は、前記グラフに示すように、β線のエネルギ
ースペクトルに対応し′f!−波尚の高い・ぐルスはど
カウント数の少ない・はぼ直載的な傾謝の波凝分布をも
つランダムパルス列金有効にカウントすることにあシ、
このことは工。の測定においてはM+1図における波高
E0から波高Edまでの間のノ4ルスを全部カウントす
ることに相当する。ここで、Eoはβ線エネルギーの最
大値に対応し九パルス波高を、ま九Edはノイズ除去の
几めに測定器の増幅(ロ)路に設けられた波高弁別器の
設定レベルをそれぞれ示す。従って、工。は下記(3)
式で示される。
(3)式は検出される波高スペクトル自体のゆらぎ、検
出器で発生する雑音、増@器の電子回路、時に電子回路
の初段で発生する雑音を無視して耐其したものであるが
、実際にはこれらの雑音は無視し得す、上記雑音の発生
は等倹約に第1図に示す波高弁別器の設定レベルEdの
変動に対応して考えることができ、この震wJ暢を2■
ユとすると、雑音が発生している場合には波高弁別器の
設定レベルEdはEd−1−V、とEd−Vnとの平均
で表わされるから、計算の結末、雑音を考慮した場合の
C材のみを透過し友β線強度■。′は(4)式となる。
x′=’A<Eo−yi:4)3+茅v♂=10+夢■
n′・・・(4)色−2 (4)式から明らかなように、検出信号に雑音が電α 
 2 なると1./はIoよシも2 Vnだけ大きくなり、こ
のように雑音に起因する等倹約設冗レベルの変動は検出
精度に大暑な悪影響を及ぼすものである。
上記71項の生じる理由は、(3)式で示されるように
、度数分布曲線がEの一次式として表現されているため
であり、数式的には槙分紹未が(”。
−(’1d=t: Vn) )”になることによる。そ
して、前記β縁厚さ計の原理を利用する粉塵濃度計を用
いて、力えば大気中の粉m凝度を測定する場合には、大
気中の粉塵濃度は一般に小さいものであるので、大暑の
大気を地理してその中に浮遊している粉塵を捕集しても
、I、/Iの値は1に近いものでおる。
この几め、I0中に(4)式右辺第2項に示される、雑
音に起因する変動項gvn!を正vA差として含むこと
は、粉塵am!度の測定精度を大きく低下させることに
なる。
本発明は・従来検出禾における雑tが単なるSA比の問
題として片付けられていたのに対し、更に理論的に考察
することにより、雑音が原因となって雑音レベルの自乗
に比例する正誤差((4)式ノ2 Vn”  )が測定
値に必ず付加されることを解明し・更に度数分布曲線を
第2図に示すような平坦領域を有する曲線に補正できる
場合には、IoがI o 22 (E o  E b)
 ”十α(Eo−Eb) (Eb−Ed )となって理
−的にVn′項が消滅することに想到し友。即ち、本発
明は上記理−に丞づいてなされたもので、度数分布曲線
がパルス阪南に関係なく平坦%aを示すように検出糸を
構成すると共に、検出器に到達し友β融を検出して得ら
れる出力パルスを針側する波尚升別器の@足弁別レベル
をパルスの度数分布がβ−エネルギに無関係に平坦な憤
域内にθ型することにより、−j厘鞘度及び感度を同上
させ几β111111透過式粉墓幽度供]廷装置を提供
することを目的とするものでめる。
以下1本発明の−*h例につき第3凶を参朋、して1曲
する。
第3図中1は金属製肉厚円筒体の放射愈源容器で、その
−面の中央部に形成され友収納凹部2には147Pm由
来の円板状のβ線源3が装着されている。前記容器lの
一面にはジュラルミン等の金属製肉厚円筒体よシなるM
源コリメータ4がその軸線を容器1の軸線と一致させて
装着されている。
この線源コリメータ4の内径は前記β線源30面径より
も小径に形成されていると共に、その軸方向長さはβ線
源3から放射されるβ−のその材質中におけるi大飛程
の1/2以上に形成されてお9、この*#コリメータ4
を1脚源に積電することにより、β線源3と線源コリメ
ータ4との1なっているβ線源30周縁部から放射され
るβ線はほとんどこのコリメータ4の筒壁によシ遁閉さ
れて外部に放射し得す、β線源の中央附近から放射され
るβ線のみが円筒状の線源コリメータ4の内部空間より
なる窓部5を通って前方に放射される。前記β線源3に
装着されたコリメータ4の窓部5の開口端にはアルミニ
ウム等の金属薄膜よシなる線源スクリーン6が前記窓部
5の開口端を榎うととく積重されており、前記窓部5を
通り抜けて外部に放射されるβ線のうちエネルギーの小
さいものが、このスクリーン6によって力、トされる。
7はロール状に巻き取られたf材で、このロール状1材
7から繰シ出され友r材は捕集部(図示せず)に送られ
、ここで所定流量で送られる被測定気体をr遇せしめら
れて、これによpfl材表面に気体中の浮遊粉塵の沈着
層8が形成された後、前記窓部5の前号のβ騙放射路中
に送られる。
前記ロール状f材7から送9出され、粉塵の沈着層8を
その表面に形成した後、窓部5の前方に送られたe材の
更に前方には、β−検出器9が配設されている。この検
出器9としては半導体検出器、シンチレーションカウン
タ、電離箱等が使用できるが、全空乏層型の半導体検出
器がS/N比の点で特に好ましい。この検出器9は前記
珈源コリメータ4とtlは同一の検出器コリメータ10
がその検出面11に装着されておシ、このコリメータ1
0の軸線と線源コリメータ4の軸線とははt”t 一致
せしめられている。沈着層8を透過したβ線は、次いで
検出器コリメータlOの窓部13を逼り抜けて検出器9
の検出面11に入射され、ここにおいてβ線が検出され
てその強度に応じた電気16号に変換され友後、得られ
た電気信号はグリアング及びリニアアングよりなる増幅
器14に送られ、パルス信号として取シ出されて波高弁
別器15に送られる。この弁別器15は予め設定された
所定電圧レベル以上の入力信号のみを弁別して信号処理
部16に送るもので、これにより所足パルス波為以上の
β線のみが弁別されて信号処理部16に送られ、ここで
予め求めてるるe材のみの場合のβ−強度に対応する計
測値と、上す己礫作によシ粉塵を沈着させた場合に測定
されたβ線計測値とを用いて所定の演算が行なわれ、そ
の結果粉m磯戻が記録部17に表示される。
第4図は上記実施例装置(第3図の装置)におイテ、β
IIi源3として85 μclの Pmを、+ll1i
l源コリメータ4として軸長10■、内径5mのジュラ
ルミン製円筒を、検出器コリメータ10として軸長2■
、内径5■のアルミニウム製円筒を、また波尚升BIJ
器150代9にマルチチャネルアナライデを用いて、β
線源3から放射されるβ線のスペクトルを求めた結果を
示すものである。図中、曲線8.T、U、Vはそれぞれ
線源スクリーン6として厚さ10.20.30.50μ
のアルミニウム箔を用いた場合を示すものである。また
、比較のために上記装置において線源コリメータ4及び
線源スクリーン6を取シ除いた場合、+11J源スクリ
ーン6及び検出器コリメータ10を取り除いた場合、l
ll3!源スクリーン6のみを取り除いた場合の検出ス
ペクトルをそれぞれ曲@P、Q、Rで示した。
なお、カウント時間は100秒間で、?IM源3と検出
器9の検出面11との間の距嘔は27mに保ち、また検
出器9には全空乏層型の半導体検出器を使用し几。比較
例の曲線P、Q、Hにおいては、平坦部分が現われない
のに対し、線源コリメータ4゜線源スクリーン6、検出
器コリメータ10を具備する場合のβ線検出スペクトル
曲線(S 、 T 、 U。
■)には広い平坦部が現われる。このように、β線源3
に+11i源コリメータ4及び線源スクリーン6を装着
すると共に、β線検出器9に検め器コリメータ10を装
着することにより、β線源3から検出@9に向けて放射
されるβ線のスイクトル曲線が確実に平坦部を有するよ
うになる。
本実施例の粉塵淡度−j足装置においてはβ線源3に線
源コリメータ4及び線源スクリーン6を装着し、更に検
tk3器9に検出器コリメータ10を装着することによ
り、β線源3から検出器9に向けて放射されるβ線のス
ペクトルB縁に平坦部を形成すると共に、波高弁別器1
5の設定レベルを前記平坦部領域内に定めて、この状態
で(2)式におけるI  It−求め、これらから粉塵
の沈漕層8の厚さ1 を算出するようにし次ので、前述し九錐童に起因するV
♂fJLが現われず、このため工。、■の値を精度良く
求めることができる。従って、■0とIとの他機小差も
肩章の値として取扱い得、粉塵ts度演)1足における
測定精度、感度及び長期1i゛・に亘るこれらの安定性
は高いものでおる。
なお、本実施例においてはβ脚源3に Pmを用いたが
、これに限られず、140.85に、等ヲ用イることも
でき、また線源コリメータ4及び検出器コリメータ10
を円筒形に形成したがこれに限られず各種形状のものに
形成でき、その他本発明の簀旨を逸脱しない範囲で種々
変形して差支えない。
而して、本発明はβ線源と、P材と、前記1材を透過し
て到達する1組源からのβ線強度を検出する検出器と、
検出した信号を増幅して出力する増幅器とからな9、前
記f材で被測定気体をr過して被測定気体中の浮遊粉塵
をP材で捕集すると共に、前記捕集し九粉塵による透過
β線の減挾菫を前記検出器で検出し、これを前記増幅器
で壇輌して出力することによシ被測定気体中の浮遊粉塵
itを決定するβ線透過式粉塵濃度測定装置において、
β線源のβ線放射面に、β線放射面よりも小面積の窓部
を有しかつその材質中におけるβ蛛の最大飛株の1/2
以上の厚さを壱する線源コリメータ及び金属薄板よりな
る線源スクリーンを順次装着し、また検出器のβ線検出
面に祉β線源のβ線放射面よりも小面積の窓部を有しか
つその材質中におけるβ線の最大飛程の1/2以上の厚
さを有する検出器コリメータを装着して・ β線源コリ
メーー窓部及び線源スクリーンを透過して放射され几β
線を検出器コリメータ窓部を通して検出器で検出すると
共に、得られ皮検掲器のノRルス出力を増レベルをVl
iL足した波高弁別器に送9、前記設定し友弁別レベル
以上のノ臂ルス出力を計測するよう構成し九ので、従来
の装置において発生する■n′項を確実に除去し得、そ
の測定鞘度、測定感度及び長期間に亘るこれらの安定性
の向上は着しいものである。
【図面の簡単な説明】 第1図はβ線源から放射されるβ線の波高値とカウント
数との関係を示すグラフ、第2図は本発明測定装置の理
論を説明するために用いるグラフ、第3図は本発明の一
爽施例を示すg略構成図、第4図は同例において波高弁
別器の代りにマルチテヤゲネルアナライデを接続して各
棟廁定条件で演11足した各チャfネルに対するカウン
ト数の関係を不すグラフでめる0 3・・・β線源、4・・・線源コリメータ、5・・・窓
部、6・・・線源スクリーン、7・・・f材、8・・・
粉塵の沈着層、9・・・β線検出器、10・・・検出器
コリメータ・13・・・窓部、14・・・増幅器、15
・・・波高弁別器、16・・・信号処理部。 出願人 電気化学計器株式会社 代理人 弁理士 高 畑 端 世 l   弁理士 小 島 隆 司   カラ ト 叙 Ed −Vn Ed Ed+Vn          
        E 。 波高値 (β線エネルギー)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. β線源と、f材と、前に2P材を透過して到達するβ線
    源からのβ線の強度を検出する検出器と、検出し友信号
    を増幅して出力する増幅器とからなシ、前記r材で被測
    定気体をf過して被測定気体中の浮遊粉塵をr材で捕集
    すると共に、前記抽来した粉塵による透過β線の減衰菫
    を前記検出器で検出し、これを前記増幅器で増幅して出
    力することによシ被測定気体中の浮遊物mitを決定す
    るβ線透過式粉塵濃度測定装置において、β線源のβ線
    放射面に、β線放射面よりも小面積の窓Sを有しかつそ
    の材質中におけるβ線の敢大飛程の1/2以上の厚さを
    有する線源コリメータ及び金属博板よシなる麿源スクリ
    ーンを編次i看し、また検出器のβ線検出面には1M源
    のβ線放射面よりも小面積の窓部を有しかつその材質中
    におけるβ林の最大飛程の1/2以上の厚さを有する検
    出器コリメータを装着して、β線源コリメータ窓部及び
    線源スクリーンを順次透過して放射されたβ線を検出器
    コリメータ窓部な通して検出器で検出すると共に、得ら
    れた検出器のノヤルス出力を増幅器で増幅してこれを・
    fルスの度数分布曲腺における・ンルスの度数分布が平
    坦な領域内にその弁別レベルを設定し九波高弁別器に送
    シ、紡配設定した弁別レベル以上のパルス出力を計測す
    るよう11成し几ことを%似−とするβ線透過式粉塵#
    度御」型装置。
JP57054119A 1982-04-01 1982-04-01 β線透過式粉塵濃度測定装置 Granted JPS58171652A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2063251A1 (en) * 2007-07-03 2009-05-27 Wuhan Tianhong Instruments Co., Ltd. Beta-ray soot concentration direct readout monitor and method for determining effective sample

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JPH0249454B2 (ja) 1990-10-30

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