JPS59190681A - ガラス線量測定方法とその測定装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は放射線被曝した螢光ガラスの被曝線量を簡易に
且つ高精度に測定することのできるガラス線量測定方法
とその測定装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、線量計ガラス素子として銀活性燐酸塩ガラスや銀
活性硼酸塩ガラス等が知られている。

この種の線量計ガラス素子、例えば上記銀活性燐酸塩ガ
ラスは、放射線被曝によって生起した電子と正孔とをそ
の内部のＡｇ＋にて捕獲し、ＡｇＯまたはＡｇ　　とす
るものである。しかして上記Ａｇ２＋は３２０ｗ５に最
大励起スペクトルを有することから、これを紫外線を用
いて励起すると上記ガラスは６００１にピークを有する
螢光を発する。この螢光の強度が前記放射線被曝量に比
例することから、これを利用して前記線量計ガラス素子
の紫外線励起による螢光を検出して被曝線量の測定が行
われている。

ところが、上記ガラス素子の表面に付着した汚れ、主と
して有機物も上記紫外線励起によって螢光を発し、前記
被曝線量測定の誤差要因となった。これ故、その測定前
にガラス素子表面を洗浄して汚れを落す等の前処理が必
要であり、測定の自動化を図ることが組しかった。しか
も前記線量計ガラス素子は、放射線被曝に関係のないガ
ラス素子固有の螢光（プレドーズ）を発生する。このプ
レドーズの影響によシ、一般に１０ｍＲ以下の低被曝量
を６１１１定することが困難であった。

そこで従来では、例えば特公昭５０−３８３５２号公報
に開示されるように、プレドーズの減衰時定数が約０３
μｓ、放射線被曝によるラジオ・フォト・ルミネッセン
スの減衰時定数が約３．２μＳと１０倍程度の差がある
ことを利用して上記プレドーズの影響を除いた放射線量
測定か行われている。しかし、このようにしても、放射
線量測定を広範囲に亘って高精度に行い得ないと云う問
題があった。

゛また特開昭５７−１６１６７４号公報にあっては、時
間分解された個別光子数を計測して低線量の放射線を測
定することが開示されている。しかし、この種の光子計
数法にあっては、入射光強度が大きくなるに従って計数
率が増大し、更には測定系の有限の不感時間によって計
数ノＪ？ルスが相互に重なり合い、この結果計数誤差を
招来し易いと云う不具合があった。この為、飼えば０．
１〜１０６ｍＲと云うような広いダイナミックレンジに
亘って高精度に放射線量を測定することが困難であった
。

〔多６明の目的〕 本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、線量計ガラスを用いてその被曝
線量を広いダイナミックレンジに亘って簡易に且つ高精
度に測定することのできる実用性の高いガラス線量測定
方法とその測定装置を提供することにある。

即ち本発明は、線量計ガラス固有のプレドーズや、ガラ
ス表面に付着した有機物等の汚れに左右されることなく
、例えば０．１ｍＲから１０’ｍＲに亘る広いダイナミ
ックレンジに亘ってその被曝放射線量を簡易に且つ高精
度に測定可能なガラス線量測定方法とその測定装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は線量計ガラスを紫外線で励起したときに発生す
る螢光が上記ガラス固有のプレドーズ、およびガラス表
面の汚れに起因する螢光成分と、上記ガラスの放射線被
曝によって生じた螢光成分（ラジオ・フォト・ルミネッ
センス）と、更にはその発生原因については不明である
が減衰時定数の長い第３の螢光成分とからなることを見
い出し、これらの各螢光成分が相互に異なる減衰特性を
射していることに着目してなされたものである。

即ち、被曝放射線ガラスに励起紫外線をｉ４ルス照射し
たとき、これによって上記ガラスが発生する螢光が初期
時においてプレドーズ等のガラス固有およびその汚れに
起因する成分が現われたのち、放射線被曝によるラジオ
・フォト・ルミネッセンス成分が現われ、またとのとき
を含めて第３の螢光成分が比較的長い時間に亘って発せ
られることから、上記紫外線励起から所定時間を経過し
た時点で螢光量を検出し、更にこれによシ時間を経たタ
イミングで前記第３の螢光成分を検出して、その差分な
被曝線量として求めるようにしたものである。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば簡易な制御によってガラス固有
のプレドーズや表面汚れに起因する螢光成分を除去して
放射線被曝に関連する螢光を検出するととができる。し
かるのち、ラジオ・フォト・ルミネッセンスが消滅した
時点で第３の螢光成分を検出してこれを前記検出螢光値
から差引くので、ラジオ・フォト・ルミネッセンスのみ
を極めて効果的に、且つ高精度に測定可能となる。しか
も従来の光子数計数にみられるような誤差要素が存在せ
ず、所定のタイミングにおける螢光をそれぞれ直接的に
検出して前述した各螢光成分を求めるので、その測定精
度が高く、しかも広いダイナミックレンジに亘る効果的
な測定が可能である。これ故、その実用的利点は極めて
高く、被曝安全管理等に対して多大な効果が奏せられる
。またその被曝線量測定の自動化をも容易に図ることが
可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

今、放射線被曝した線量計ガラスを波長３３７ｎｍの窒
素ガスレーザにてパルス励起すると、例えば第１図に示
す螢光が観測される。この第１図に示す特性は窒素ガス
レーザによるノリレヌ励起に同期して、線量計ガラスが
発生する螢光をオシロスコープで観察したものである。

この図に示されるように螢光は、減衰時定数が０．５μ
ｓ以内の特性Ａと、減衰時定数が１μｓ以上の特性Ｂと
、減衰時定数が数１０μｓで、その減衰が完全に終了す
るのが２５０μＳ程度と著しく長い特性Ｃとを含んでい
ることが判る。但し、上記減衰時定数は、パルス励起に
よって発生した螢光が１／ｅ　（ｅ　：自然対数の底）
に減衰するまでの時間として定義される。しかして、上
記時定数が１μＳ以下の特性を示す成分は、主としてガ
ラス固有の被曝前螢光（プレドーズ）およびガラス表面
の汚れに起因した螢光成分であり、ここでは０．３μＳ
として観察される。また１μｓ以上で観察される螢光成
分は、放射線被曝によって生じたラジオ・フォト・ルミ
ネッセンス（ＲＰＬ）　ヲ主成分とするもので、ここで
は３．２μｓの時定数を有する。更に、極端に長い時定
数の螢光成分は、その発生原因については不明ではある
が、上記した各螢光成分とは明らかに異っておｐ１前記
ＲＰＬの大小とは無関係である。そして、その螢光の強
さは、線量相当値として約１０ｍＲ程度である。

そこで本発明では、第１図に示すように、線量計ガラス
の紫外線パルス励起時から所定の遅延時間Ｔｄ１を経て
特性Ａで示されるプレドーズ等が十分減衰した第１のサ
ンプリング時点でガラスが発する螢光をサンプリング検
出している。

しかるのち、即ち上記紫外線パルス励起時から所定の遅
延時間Ｔｄ２　（Ｔａｔ＜Ｔｄｚ　）を経て、前記特性
Ｂで示されるＲＰＬが十分に減試した第２のサンプリン
グ時点で前記ガラスが発する螢光をサンプリング検出し
ている。尚、これらの第１および第２のサンプリング時
点における各サンプリング時間Ｔｓは相互に等しく設定
される。

かくして、上記第１のサンプリング時点でサンプリング
検出された螢光成分は、ＲＰＬのみならず前述しｆｃｍ
３の螢光成分をも含むものであるから、この第１の検出
値から前記第２のサンプリング時点におけるサンプリン
グ螢光成分を差引く。このとき、上記第３の螢光成分の
減荻時定数が十分に長いことより、サンプリング時間を
同じくするμｍおよび第２のサンプリング時点での第３
の螢光成分は殆んど同じであると看做し得る。従って、
上記減算処理によって求められる結果は、主としてＲＰ
Ｌの成分だけと云えるので、ここに簡易にして放射線被
曝量を測定することが可能となる。しかもこの測定に際
しては、螢光のサンプリング時間の制御と云う簡易な処
理によって達成される。

かくして、紫外線パルス励起により線量計ガラスが発生
する螢光を、その各螢光成分の減衰特性を有効に利用し
てそれぞれ検出する本発明方法によれば、プレドーズお
よび表面汚れに起因する螢光成分に左右されることなし
に、しかも発生原因が不明である第３の螢光成分を除去
して放射線被曝による螢光成分のみを、つまシＲＰＩ、
のみを効果的に且つ精度良く測定することが可能となる
。また、このよりな測定方法によれば、従来の時間分割
された光子計数法と異って誤差要因がなく、例えば０．
１ｍＲから１０’ｍＲに亘る広いダイナミックレンジに
おいて高精度な被曝線量測定が可能となる。

ところで、上述した測定方法に従うガラス線量測定装置
は、例えば第２図に示す如＜ａ成される。第２図におい
て、１は窒素ガスレーザ装置で６１、）！Ｊガ回路２よ
り与えられる瞬間的高電圧によってパルス発振し、例え
ば５〜２０μ８に亘ってパルス的に波長３３７１Ｘの紫
外線レーザ光を発振出力する。しかしてこの発振レーザ
光は、色ガ゛ラスフィルタ３を介して、例えば散乱光等
の迷光が除去されたのち、上記３３７１スの波長成分の
紫外線のみが取シ出される。石英ガラスからなる半透鐘
４は、上記紫外線ノヤルスの一部を透過して線量計ガラ
ス素子５に照射すると共に、他の一部を反射して標準螢
光ガラス６に照射している。このような紫外線パルスを
受けて線量計ガラス素子５は被曝螢光１？ルスを発生し
、寸た標準螢光ガラス６は標準螢光ノぐガスを発生する
。そして、これらの各螢光パルスは、紫外線カツトフィ
ルタ７．８を介したのち光電子増倍管９，１０にそれぞ
れ入力される。

尚、上記標準螢光ガラス６としては、例えば一定の放射
線を被曝させた釧活性線量計ガラスが用いられる。この
標準螢光ガラス６は、前記窒素ガスレーザ光の出力変動
を補正する為に用いられるものである。即ち、紫外線励
起によって発生するＲＰＬは励起光の強さくレーザ光強
度）に依存する。そこで、この標準螢光ガラス６を用い
て観測される螢光を以って、後述するようにＲＰＬ測定
値の補正が行われる。

しかして前記光電子増倍管９で検出された被曝螢光１？
ルスは前置増幅器１１を介したのち、線形増幅器１２を
介して所定の増幅度で増幅される。また前記光電子増倍
管１０で検出された標準螢光パルスは前置増幅器１３を
介して増幅される。シーミツト回路１４は、この標準螢
光ノ９ルスを検出するもので、この検出タイミングを基
準としてサンプリング設定回路１５．１６は第１および
第２のサンプリング時点をそれぞれ設定している。サン
プリング設定回路１５は、シュミット回路１４が検出し
たパルス励起タイミングを基準とし、第１図に示される
遅延時間Ｔｄｌ、つまり紫外線励起によって生じたプレ
ドーズ等の特性Ａで示される螢光が十分に減衰する時間
Ｔｄ、を経てこれを第１のサンプリング時点として設定
し、このサンプリング時点を基準として一定時間Ｔｓの
時間幅からなる第１のサンプリングゲート信号を発生し
ている。またサンプリング設定回路１６は同様にして、
特性Ｂで示される螢光成分が十分に減衰する時間Ｔｄ、
を経た時点を第２のサンプリング時点とし、一定時間幅
ＴＩ＋の第２のサンプリングゲート信号を発生している
。尚、上記第１のサンプリング時点Ｔｄ、は１〜３μＢ
ｅｅに設定され、第２のサンプリング時点Ｔｄ２は３０
〜５０１１ｓｅｃに設定される。そして、これらの各サ
ンプリング時間幅は、それぞれ１０〜２０μｓｅｃに設
定される。

第１のサンプリングゲート回路１７は上記第１のサンプ
リングゲート信号を受けて前記線形増幅器１２の出力、
っまシ被曝螢光パルスをサンプリングし、その値を積分
器１８に蓄積している。また第２のサンプリングゲート
回路１９は、上記第１のサンプリングゲート信号を受け
て前記標準螢光パルスを受けてこれを積分器２゜に蓄積
している。更に第３のサンプリングゲート回路２１は前
記第２のサンプリングゲート信号を受けて動作し、前記
被曝螢光パルスをサンプリングしている。そして、この
サンプリング値は積分器２２に蓄積される。即ち、光電
子増倍管の出力パルスが、その平均的直流電流として一
定すンプリング時間Ｔｇずつ積分器１　Ｂ　、　２０゜
２２にそれぞれ積分値として蓄積されることになる。

演算回路２３は、このようにして求められた各積分値か
らＲＰＬ成分を求め、放射線被曝量を計算して、その測
定結果を表示器２４を介して表示するものである。即ち
、積分器１８が得る積分値は、第１図において右上りの
斜線部Ｘで示される螢光量である。これに対して積分器
２２が得る積分値は、第１図中左士シの斜線部ｙで示さ
れる螢光量である。そして、この斜線部ｙで示される螢
光量は、第１のサンプリング時点で検出された螢光量Ｘ
中に含まれる第３の螢光成分に相当したものである。従
って、演算回路２３では、第１の積分器１８が得た積分
値Ｘがら、第３の積分器２２が得た積分値ｙを差引き、
これによって第１のサンプリング期間に検出された螢光
量中のＲＰＬの成分のみを検出している。

ところで前述したように、このようにして検出されるＲ
ＰＬの成分は、被曝螢光ガラス５を励起する紫外線ノｆ
ルス光強度に依存している。そこで第２の積分器２０に
、第１のサンプリングゲート時に同時に求められている
標準螢光ノ９ルスの螢光量を参酌し、上記紫外線パルス
光強度の変動を補正する。この補正は、例えば標準螢光
パルス光成分と前記ＲＰＬ成分との比を算出し、これを
評価値とすること等によって行われる。

このようにすれば、被曝螢光パルスの成分は、そのパル
ス毎に実際の螢光の強さと、標準螢光パルスの螢光測定
値の比を基準として正規化されて示されることになり、
前述した紫外線励起パルスの強さに依存することのない
測定が可能となる。従って、パルス光毎の励起パルスの
バラツキの影響を除去して常に精度の高い測定結果を得
ることが可能となる。またこの際、線量計ガラス５と標
準螢光ガラス６とに同一の温度係数を有するものを用い
ておけば、測定環境の温度に関する誤差を打消すことが
可能となる。

かくして上述した構成の装置によれば、ゾレドーズや表
面汚れに左右されることなしに、つまシゾレドーズや表
面汚れに起因する螢光成分を除いて、線量計ガラスの螢
光量を測定し、また発生原因の不明な減衰時定数の長い
第３の螢光成分を除去した上で、しかも紫外線励起の強
度の変動を補正して高精度に被曝線量の測定を簡易に行
うことができる。しかもこの場合、ガラス表面の汚れの
影響を受けないのでその洗浄を行う必要がなく、被曝線
量測定の自動化を図る上で極めて好都合である。

尚、装置を実現するに際しては、第２のサンプリング時
点において検出される第３の螢光成分の値が、そのサン
プリング時間が遅い分だけその減衰時定数に従って減衰
していることから、その検出値（積分値ｙ）に１６０〜
２．０程度度の係数を掛け、上記減衰分を補償すること
が望ましい。また徐冷直後の銀活性線量計ガラスを測定
した場合には、殆んど零に近い測定線量値を示す。従っ
て、これらの零調整を、上記した係数を調整することに
よって行うようにしておけばよい。

また上述した装置による測定を１回のレーザパルス照射
においてのみ行うようにしてもよいが、測定誤差軽減の
為には数１０回程度の測定を繰返し、これらの平均値と
して被曝線量を求めるようにしても良い。例えは２０　
Ｈｚの周期でレーザ・ぐルヌを発振させ、５０回のパル
ス測定を行っても約２．５秒でその測定結果を得ること
ができる。従って、このように装置の使用法を工夫すれ
ば、更に高精度な被曝線量測定を効率良く行うことが可
能となる。

ちなみに本発明者らの実験においては、銀活性燐酸塩ガ
ラスとして、その成分をＮａ（１１，００重量％）、ん
れ６１２１２重量％Ｐ（３１，５５重付係）、０（５１
，１６重量％）、Ａｇ（０，１７重量％）としたものを
用いた。そして、このような組成の大きさく８Ｘ８Ｘ４
．７）闘３のサンプルをａ置針ガラス５および標準螢光
ガラス６とし、線量計５については徐冷し貯蔵中の自然
放射線被曝を除去する。

一方、標準螢光ガラス６に対しては６０Ｃｏ線源により
４００Ｈの照射を行った。これを用いて放射線量を測定
したところ、略々ネなる測定値を得ることができた。し
かるのち、上記線量計ガラス５を空気中に放置し、その
自然放射線被曝量を測定したところ、１日間では約０．
２ｒｎＲ，７日後では１．５ｍＲ，１４日後では３．０
ｍＲ，３０日後では６．５ｍＨの測定値をそれぞれ正確
に得ることができた。更には線量計ガラス５を６０ｃｏ
線源によシ１０ｍＨに亘って被曝し、これを測定したと
ころ、１チ以内の誤差範囲で高精度な測定結果が得られ
た。つまり、１ｍＲ以下の精度で、広いダイナミックレ
ンジに亘って被Ｑ重量を測定することができた。

以上、本発明につき説明したように、本発明によれば従
来には期待することのできない種々格別なる効果が奏せ
られる。

尚、本発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可
能なことは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は線量計ガラスの螢光の特性と本発明の被曝線量
測定の原理作用を説明する為の図、第２図は本発明の一
実施例装置の概略４葎成図である。 １・・・窒素ガスレーザ装置、２・・・トリガ回路、４
・・・半透鏡（光学系）、５・・・綜量言士ガラス、６
・・・標準螢光ガラス、９．１０・・・光電子増倍管、
１５．１６・・・リングリング設定回路、１７＝１９＋
２１・・・サンプリングゲート回路、１Ｂ、２０．２２
・・・積分器、２３・・・演算回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１、事件の表
示 特願昭５８−６６１７８号 ２、発明の名称 ガラスミｌｆｆｌ測定方法とその測定装置３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 東芝硝子株式会社 ４、代理人　　　　　　　　（ほか１名）５、自発補正 ７、補正の内容 （１）明細書、第２０頁第３〜５行目に「これを用いて
〜得ることができた。」とある全「次にこの　ＣＯ線源
により４００Ｒの照射を行った標準螢光ガラス６を用い
て徐冷された線量計ガラス５の放射線量を測定したとこ
ろ、略々零なる測定値を得ることができた。」と訂正す
る。 （２）　　同、第２０頁第１１行目（ニア　１０’ｍＲ
Ｊ　とある’Ｃｒ　１０’ｍＲからｌ　Ｑ’ｍＲＪと訂
正する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線被曝螢光ガラスに励起紫外線ノ’？ルスを
   照射し、この励起紫外線／Ｊガラス上記放射線被曝螢光
   ガラスを介して変換された螢光パルスをサンプリング時
   刻を異にする第１および第２のサンプリング時点でそれ
   ぞれ所定のサンプリング時間ずつサンプリングし、これ
   らの各サンプリングされた螢光パルスの積分値の差分か
   ら前記放射線被曝螢光ガラスの被＊ｉ量を求めてなるこ
   とを特徴とするガラス線量測定方法。
2. （２）第１のサンプリング時点は、励起紫外線パルスの
   照射による放射線被曝螢光ガラスからの被曝前螢光が十
   分に減衰する時間を経て設定されるものであって、第２
   のサンプリング時点は、前記ガラスの放射線被曝によシ
   生じるラジオ・フォト・ルミネッセンスが十分に減衰す
   る時間を経て設定されるものである特許請求の範囲第１
   項記載のガラス線量測定方法。
3. （３）励起紫外線・ぞルスを発生する窒素ガスレーザと
   、この窒素ガスレーザが発生した上記励起紫外線パルス
   の一部を放射線被曝螢光ガラスに照射して被曝螢光パル
   スを得ると共に、前記励起紫外線パルスの他の一部を標
   準螢光ガラスに照射して標準螢光パルスを得る光学系と
   、上記標準螢光・９ルアを検出して１１１のサンプリン
   グ時点およびこの第１のサンプリング時点より所定の時
   間遅れの第２のサンプリング時点をそれぞれ設定するタ
   イミング回路と、上記第１のサンプリング時点に前記被
   曝螢光パルスを所定の一定時間サンプリングしてその積
   分値を求める第１の積分器と、前記第１のサンプリング
   時点に前記標準螢光パルスを前記所定の一定時間サンプ
   リングしてその積分値を求める第２の積分器と、前記第
   ２のサンプリング時点に前記被曝螢光パルスを前記所定
   の一定時間サンプリングしてその積分値を求める第３の
   積分器と、前記第１の状分器による積分値と前記第３の
   積分器による費分値との差分に対する前記第２の積分器
   による積分値の比を前記放射線被曝螢光ガラスの被曝線
   量として求める演算回路とを具備したことを特徴とする
   ガラス線量測定装置。
4. （４）第１のサンプリング時点は、励起紫外線パルスの
   照射による放射線被曝螢光ガラスまたは標準螢光ガラス
   からの被曝前螢光が十分に減衰する時間を経て設定され
   るものであって、第２のサンプリング時点は上記放射線
   被曝量光ガラスの放射線量ｌγにより生じるラジオ・フ
   ォト・ルミネッセンスが十分に減衰する時間を経て設定
   されるものである特許請求の範囲第３項記載のガラス線
   量測定装置。
5. （５）　　タイミング回路は、標準螢光パルスをシュミ
   ット回路を介して弁別したのち、被曝前螢光およびラジ
   オ・フォト・ルミネッセンスの各減衰特性に基づいて予
   め設定された遅延時ｔ…を経て規制されるタイミングを
   第１および第２のサンプリング時点として定めるもので
   ある特許請求の１（・１囲第３項記載の力゛ラス線量測
   定装置。