JPS5923610B2 - 比例計数管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比例計数管、特に試料ガス中に含まれる微量放
射性物質の濃度測定をバックグラウンドを考慮しつつ正
確に行う比例計数管の改良に関する。

゛試料ガス中に含まれる微量放射性物質の測定には、
例えば気相比例計数管等が従来より用いられてきた。

従来の比例計数管は、測定に当たりそのＳ／Ｎ比を改善
するため、試料測定用のセンターカウンタの周囲を宇宙
線遮蔽用のガードカウンタで囲い、更にその外側を重遮
蔽体で囲んでいる。

第１図および第２図はこのような構造を有する従来の比
例計数管の説明図である。

第１図に示す比例計数管は、センターカウンタ１０とそ
の周囲を囲むガードカウンタ１２とが別体に形成され、
複数本のガードカウンタ１２で中心のセンターカウンタ
１０を囲んだものである。

また第２図に示す比例計数管は、センターカウンタ１０
とガードカウンタ１２とカ一体の二重円筒構造となって
おり、中心にセンターカウンタ用陽極線１０ａが張設さ
れ、その周囲にセンターカウンタ用陰極筒１０ｂ、ガー
ドカウンタ用陽極線１２ａ、ガードカウンタ用陰極筒１
２ｂが同心円状に順次設けられている。

１４はこのガードカウンタ１２の周囲を囲み、計測に際
しての外乱を低減する重遮蔽体である。

ここにおいて、上記各比例計数管を用いた空気中の微量
トリチウムの計測は、サンプリングした空気をセンター
カウンタ１０内を通過させ、この際上記トリチウムが放
射するβ線によって引き起こされる電離現象を利用して
行われる。

しかし、一般に空気中には、トリチウム以外に他の天然
放射性同位元素、例えばＲｎ、Ｔｈおよびその娘核種等
が含まれており、これらの天然放射性同位元素の放射す
るα線もトリチウム同様センターカウンタ１０内で電離
を引き起こし、Ｓ／Ｎ比増加の一因となる。

このようなバックグラウンドの増加によるＳ／Ｎ比の悪
化を防止するためには、上記天然放射性同位元素から放
射されたα線をガードカウンタ１２内に入射させ、その
線量を検出し、両カウンタ１０，１２の測定値を逆回時
計数法により処理すればよい。

しかし、第１図に示す比例計数管にあっては、センター
カウンタ１〇−内で天然放射性同位元素から放射された
放射線、例えばα線はガードカウンタ１２Ｖｃ入射され
ず、このため、上記α線線量の検出ができず、Ｓ／Ｎ比
の増加は避は難い。

また第２図に示す比例計数管は、両面ニ金またはアルミ
ニウム蒸着を施した合成樹脂薄膜するいは金属パイプを
用いてそのセンターカウンタ用陰極筒１０ｂを形成し、
この陰極筒１０ｂによりセンターカウンタ１０内で放射
された前記トリチウム等のβ線がガードカウンタ１２へ
入射されるのを阻止する。

しかし、このような構造の陰極筒ＩＱｂを用いると、セ
ンターカウンタ１０内の天然放射性同位元素から放射さ
れる放射線も同Ｒにこの陰極筒１０ｂで吸収され、ガー
ドカウンタ１２にはほとんど届かず、この結果、上記天
然放射性同位元素から放射されている放射線の測定をガ
ードカウンタ１２で行うことができず、これを原因とす
るバックグラウンドの増加は避けられない。

また上記各比例計数管はいずれも放射性物質を含む試料
ガスをセンターカウンタ１０内へ封入スるため、その陰
極筒１０ｂの内壁に放射性物質が付着し、後に行う試料
ガスの計測に際しバックグラウンド増加の原因となる。

このような放射性物質による汚染を除去する手段として
、センターカウンタ１０を加熱しながら超真空状態に排
気する方法が一般的に用いられる。

しかし、センターカウンタ用陰極筒１０ｂが前述した合
成樹脂薄膜で形成されているものにあっては、高温に加
熱することができず、前記放射性物質の汚染を除去する
のは難しい。

このため、使用するたびに汚染は増加し、長期間安定に
使用することはできない。

本発明は前述した従来の課題に鑑みなされたもので、そ
の目的は試料ガス中に含まれる任意の放射性物質の濃度
測定を長期間安定して正確に行うことの可能な比例計数
管を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は中心にセンターカウ
ンタ用陽極線を張設し、その外側にメツシュ状のセンタ
ーカウンタ用陰極筒を配して成るセンターカウンタと、
上記センターカウンタ用陰極筒の外側にメツシュ状のガ
ードカウンタ用陰極筒を同軸状に配しその外側に上記セ
ンターカウンタ用電極線と平行な複数本のガードカウン
タ用陽極線をリング状に張設して成るガードカウンタと
、を備え、上記センターカウンタ用陰極筒とガードカウ
ンタ用陰極筒との間隙をβ線吸収層とすることを特徴と
する。

次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の比例計数管の実施例を示す側断面図で
あり、本実施例においては、空気中に含まれる微量トリ
チウムの濃度測定用比例計数管を例にとり説明する。

本発明の比例計数管は密閉ケース体２０と、このケース
体２０内に収納固定されその内部に上記空気のサンプリ
ングエアとメタンガスとの混合ガスを通過させこの際上
記トリチウムノ放射するβ線によって引き起こされる電
離を利用して空気中のトリチウムの濃度測定を行うセン
ターカウンタ１０と、このセンターカウンタ１０と一体
的に形成され上記トリチウムの測定に当タリバックグラ
ウンドとなる宇宙線や空気中に含まれる天然放射性同位
元素の放射線等に起因する電離を測定するガードカウン
タ１２とから成る。

上記密閉ケース２０は、円筒形状の外筒２２と、その両
端開口を閉塞ねじ２４．２６により外筒２２に固定され
る蓋２８．３０とから成り、外筒２２と蓋２８，３０と
の間の気密はリング状のパツキン３２．３４により保た
れている。

そして、この気密ケース２０内には、一方の蓋２８に配
設された流入ダクト３６からサンプリングエアとメタン
ガスとの混合ガスが流入され、他方の蓋３０に配設され
た排気ダクト３８から上記混合ガスは排気される。

・４０．４２は外筒２２内の相対する位置に設けられた
一対のカウンタ取付は基台であり、一方の基台４０は外
筒２２の流入ダクト側内面に取付けられ、他方の基台４
２は蓋３ｏの内面に取付けられている。

また前、記センターカウンタ１０は、中心にセンターカ
ウンタ用陽極線１０ａを張設し、その周囲にメツシュ状
のセンターカウンタ用に極部’１０ ｂを配して形成さ
れている。

ここにおいて、上記陽極線１０ａは高電圧が印加される
ため、その一端が基台４０の中心にテフロン絶縁体４４
を介して取付けられ、その他端は他方の基台４２の中央
に穿設された挿通孔４８を介して蓋３０の中央に設けた
コネクタ５０に取付けられている。

なお基台４２の挿通孔４８は陽極線１０ａとの絶縁を保
つため、その内面にテフロン４６を設けている。

またセンターカウンタ用陰極筒１０ｂは円筒形状に形成
されたステンレス製フォトエツチング板から成り、この
陰極筒１０ｂは円筒中心に前記陽極線１０ａを位置させ
た状態で、その両端が各基台４０．４２に固定されてい
る。

そして、このようニ形成されたセンターカウンタ１０の
内部に流入ダクト３６から流入される混合ガスが通過す
るよう、両基台４０，４２に混合ガス通過孔４０ａ。

４２ａが形成されている。

また前記ガードカウンタ１２は第４図に示すように、セ
ンターカウンタ用陰極筒１０ｂの外側に同軸円筒形状を
したメツシュ状のガードカウンタ用陰極筒１２ｂを配設
し、更に前記センターカウンタ用陽極線１０ａと平行な
複数本のガードカウンタ用陽極線１２ａを前記陰極筒１
２ｂの外周に同軸円筒状に張設して形成されている。

上記ガードカウンタ用陰極筒１２ｂは、前述したセンタ
ーカウンタ用陰極筒１０ｂ同様、円筒形状をしたステン
レス製フォトエツチング板から成り、その両端が各基台
４０．４２に取付けられている。

また上記円筒状に配設された複数本のガードカウンタ用
陽極線１２ａは、高電圧が印加されるため、外筒２２の
両端内壁にリング状に設けられた一対のテフロン製支持
部材５２．５４にその両端が張設されている。

なお流入ダクト３６側に設げられた支持部材５２は流入
ダクト３６から流入する混合ガスがガードカウンタ１２
側へ流れ込まないよう基台４０と外筒２２の内壁との隙
間を塞いでいる。

５６は蓋２８に設けられガードカウンタ用陽極線１２ａ
に接続されるコネクタである。

なお本実施例においては、比例計数管の全容量を２６４
１とし、センターカウンタ１０の有効容積を０．５１と
した。

また各陰極筒１０ｂ、１２ｂはフォトエツチングによる
開口率が９１係のものを使用し、更に両院極部１０ｂ、
１２ｂ間の空隙Ａは後述するβ線の吸収層として機能さ
せるため、その間隙長１を約７ｍｍに設定した。

このように形成された比例計数管は、使用に当たり測定
誤差を少なくするため、図示しない重遮蔽体内で使用さ
れる。

本発明は以上の構成からなり、次にその作用を説明する
。

まず空気中の微量トリチウムの濃度を測定するには、セ
ンターカウンタ１０の内部における電離を効果的に行わ
せる必要がある。

このため、メタンガスとサンプリングエアとを適当な比
率で混合した混合ガスを流入ダクト３６から比例計数管
内部に流入させる。

この混合ガスは、基台４０に形成された通過孔４０ａを
通りセンターカウンタ１０内に流れ込みその内部を通過
し、更に他方の基台４２の通過孔４２ａを通り排気ダク
ト３８に排出される。

このようなセンターカウンタ１０内における混合ガスの
流れにより、この混合ガス中に含まれるトリチウムの放
射β線が電離を引き起こし、この電離状態を測定するこ
とにより、空気中のトリチウム濃度の測定を行うことが
できる。

ここにおいて、前述したように、空気中にはトリチウム
以外の天然放射性同位元素が存在し、この元素から放射
されるα線や、宇宙から入射される宇宙線等もセンター
カウンタ１０内で電離を引キ起こす。

このため、センターカウンタ１０の測定値から上記バッ
クグラウンド分を差し引かねば正確な測定を行先ない。

本発明にあっては、このバックグラウンド分がガードカ
ウンタ１２で正確に測定できるため、センターカウンタ
１０の測定値からガードカウンタ１２の測定値を差し引
く逆開時計数法を用いて正確なトリチウム濃度の測定を
行うことができる。

すなわち、本発明においては、空気中に含まれるトリチ
ウムが放射するβ線の最大飛程１１は空気中で約６麿程
度であり、空気中に含まれる天然放射性同位元素の放射
するα線の飛程１□は約５ｃｍＨ度であることを利用し
、センターカウンタ用陰極筒１０ｂとガードカウンタ用
陰極筒１２ｂとの間隔長１をβ線の最大飛程６ｍｍ以上
の７朋に設定することにより、サンプリングエア中に含
まれるトリチウムが放射するβ線を上記陰極筒１０ｂ、
１２ｂＫ囲まれた空隙Ａ内で全て減衰吸収させ、β線が
ガードカウンタ１２に入射することを防止している。

またサンプリングエア中に含まれる天然放射性同位元素
の放射するα線は、各陰極筒１０ｂ、１２ｂの表面に開
口率９１係の細孔を設けることにより、センターカウン
タ用陰極筒１０ｂの細孔を通過し更にガードカウンタ用
陰極筒１２ｂの細孔を通過してガードカウンタ１２内へ
入射する。

このため、ガードカウンタ１２内では、宇宙線の他に、
センターカウンタ１０内のサンプリングエア中に含まれ
る天然放射性同位元素の放射するα線等のバックグラウ
ンド分を正確に測定することができる。

また放射性物質を含む混合ガスをセンターカウンタ１０
内に流通させるため、センターカウンタ１０の陰極筒１
０ｂ内壁がトリチウム等の放射性物質により次第に汚染
され、以後に行うトリチウムの濃度測定に際してのバッ
クグラウンド増加の一因となる。

しかし、従来のセンターカウンタと異なり、本発明のセ
ンターカウンタ１０は、その陰極筒１０ｂに９１係の開
口率を有するフォトエツチング板を用いているため、従
来の陰極板に比し、実効表面積が約１０係となり、前記
放射能汚染も従来の約１０係程度にまで低下することが
容易に理解される。

従って、放射能汚染によるバックグラウンド増加が少な
く、トリチウムの濃度測定を長期間安定して行うことが
可能となる。

また上記陰極筒１０ｂはステンレス製であり、耐真空設
計も容易になされるため、前記放射能汚染が発生しても
、センターカウンタ１０を加熱しつつ高真空に排気する
ことにより、上記放射能汚染は容易に除去することが可
能である。

なお本実施例においては、サンプリングエアとメタンガ
スとの比を１：９の割で混合した混合ガスを用いた。

第５図はこのような混合ガス中に含まれるトリチウムが
放射するβ線に対するプラトー曲線を示したものであり
、同図中ａはガードカウンタ１２に係るプラトー曲線、
ｂはセンターカウンタ１０に係るプラトー曲線である。

次表はこれにより得られた緒特性を示すものである。

同表からも明らかなように、本発明の比例計数管にあっ
ては、８０係という高い検出効率で空気中に含まれるト
リチウム濃度を測定することができる。

これを基に、空気中のトリチウムの検出限界ａμＣｉ
／ｃｅを次式から求めると、ただし、ＮＢＧ ニバック
グラウンド４．８ｃｐｍＥ ：トリチクム検出効率０．
８０ ■ ：センターカウンタ有効体積 ５００ｃ、ｃ 従って、ａ＝７．８Ｘ １０ ’μｃｉ／Ｃｒ：とな
る。

なお本実施例においては、空気中のトリチウム濃度測定
用に用いられる比例計数管を説明したが、本発明はこ、
れに限らず、他の試料ガス中に含まれる任意の微量放射
性物質の濃度測定を行うことも可能である。

しかし、この場合にあっては、濃度測定を行う放射性物
質が放射するβ線の最大飛程以上にセンター力クンタ用
陰極筒とガードカクンタ用隘極部との間隔長を大きくと
る必要がある。

以上のように、本発明によれば、センター力クンタ用陰
極筒とガードカウンタ用陰極筒とをメツシュ状に形成し
、それぞれ同軸円筒状に配するとともに、上記各陰極筒
の間隔をβ線吸収層とすることにより、検出ガス中に含
まれる任意の放射性物質の濃度を正確に測定することが
可能となる。

また各陰極筒の表面をメツシュ状に形成し開口率を大き
くとることにより、放射能汚染される面積を少なくする
ことができ、その結果、長期間にわたり正確な測定を安
定して行うことができる。

更に放射能汚染された陰極筒は耐熱性のものとすること
ができるため、加熱による汚染除去も容易に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の比例計数管の構造説明図、
第３図は本発明に係る比例計数管の一実施例の側断面図
、第４図はその要部を示す説明図、第５図は混合ガス中
に含まれるトリチウムが放射するβ線に対するプラトー
曲線図である。 各図中対応する部材には同一符号を付し、１０はセンタ
ーカウンタ、１０ａはセンターカウンタ用陽極線、１０
ｂはセンターカウンタ用陽極線、１２はガードカウンタ
、１２ａはガードカウンタ用陽極線、１２ｂはガードカ
ウンタ用陰極筒である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心にセンターカウンタ用陽極線を張設しその外側
   にメツシュ状のセンターカウンタ用陰極筒を配して成る
   センターカウンタと、上記センターカウンタ用陰極筒の
   外側にメツシュ状のガードカウンタ用陰極筒を同軸状に
   配しその外側に上記センターカウンタ用陽極線と平行な
   複数本のガードカウンタ用陽極線をリング状に張設して
   成るガードカウンタと、を備え、上記センターカウンタ
   用陰極筒とガードカウンタ用陰極筒との間隙をβ線吸収
   層としたことを特徴とする比例計数管。 ２、特許請求の範囲１記載の比例計数管において、セン
   ターカウンタ用陰極筒とガードカウンタ用陰極筒との間
   隔を、センターカウンタ内で測定される放射性物質が放
   射するβ線の最大飛程以上に設定することを特徴とする
   比例計数管。