JPS5933843B2 - 熱ルミネツセンス測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱ルミネッセンス測定装置に関するものであり
、その目的とするところは光加熱法とフォトン計数法を
用いた加熱、検出方式の上記測定装置において、加熱用
のランプが発生する赤外線成分を熱ルミネッセンス検出
用の光電子増倍管で検出し、この信号でランプ駆動電圧
を制御する熱ルミネッセンス測定装置を提供しようとす
るものである。

熱ルミネッセンス線量計（以下ＴＬＤという）は放射線
の被ばく線量の測定素子としてその測定装置（以下ＴＬ
Ｄリーダという）を用いて即時読取りができること、電
気信号に変換できるのでデータの記録・保存が可能なこ
と及び繰返し使用できるなどの特長を有することから最
近放射線の被ばく管理に実用化されている。

しかし、ＴＬＤは所定の温度に加熱することによつて放
出される熱ルミネッセンスを光電変換によつて検出する
ものであるから、一種の破壊読出し素子ということがで
きる。したがつて、読取りが確実に行なわれることが必
須条件となるが、そのためには、まず所定の温度に確実
に加熱されることが最も重要である。しかし、ＴＬＤ自
身の温度を直接測定することは測定原理や構造上困難な
点が多く、従来のＴＬＤリーダはいずれもこの問題の解
決に苦心していた。すなわち、ＴＬＤの素子の形状とし
てはＴＬＤ材料をシート状やペレット状に成形したもの
、ガラス管に封入したものなどがあるが、いずれもこの
素子に温度センサを直接つけることは困難であり、加熱
用の熱源の温度を測定することによつて、素子の昇温を
間接的に確認せざるを得ないのが実状である。

又加熱方式としては真空管のフィラメントのようにヒー
タをＴＬＤ素子に内蔵させる方式、ヒータと素子を接触
させる接触加熱方式、および熱風や赤外線、レーザ光線
などを用いる非接触加熱方式などがある。内蔵方式は加
熱が確実に行なえるが構造が制約され、また高価である
。接触加熱方式はヒータの温度をチェックしても接触状
態やゴミなどにより必ずしも確実に加熱されるとは限ら
ない。この点、非接触加熱方式は確実な加熱方法といえ
るが熱風を用いる場合は、熱風温度の制御が難しくまた
ヒータが複雑となり一定温度になるまでに時間がかかる
などの欠点がある。一方、光加熱方式は最もすぐれた方
法であり構造も簡単になるが、光源の赤外線成分の検出
と制御を行なう必要がある。本発明は、光加熱による非
接触加熱方式において赤外線成分の検出と制御を行なう
ことができる新規な加熱システムを創作することによつ
て、信頼性の高いＴＬＤリーダを提供するものである。

第１図は本発明のＴＬＤリーダに適用できるＴＬＤ素子
の一構成例を示すもので、１は４個のＴＬＤエレメント
で、プレート２ｖｃマウントされており、さらにこのプ
レート２がホルダ３に収納されている。またホルダ３【
は識別用の番号がコード化された孔４によつて付与され
ている。エレメント１はＴＬＤ材料がフイルム状に成形
された薄形構造で、熱容量が小さいため短時間に加熱す
ることができる。測定時にはプレート２がホルダ３から
引出され、各エレメント１が順次光加熱法により加熱さ
れる。第２図にＴＬＤリーダの測定部の構造例を示す一
定数のＴＬＤがマガジン５ｖｃ収納されており、各ＴＬ
Ｄは順次マガジン５から取出されて測定部へ送られる。
線量測定の前に番号読取部６ｖｃよりＴＬＤ番号が読取
られる。プレート２はスライダ７Ｖｃよりホルダ３から
引出されるがこのスライダには熱ルミネツセンス検出器
としての光電子増倍管８（以下フオトマルという）の感
度チエツクのための基準発光素子として標準光源９がマ
ウントされている。さらに加熱ランプ１０から放射され
る赤外線成分を検出するためのアパーチャ１１が設けら
れている。加熱ランプには赤外線透過フィルタ１２、お
よびフオトマル８には赤外線遮断フイルタ１３が設けら
れている。ＴＬＤエレメント測定の前に、まず、パルス
点灯された加熱ランプ１０から放射される赤外線がアパ
ーチヤ１１を通してフオトマル８で検出される。尚赤外
線遮断フィルタ１３ｖｃ．よつて減衰はする。次にスラ
イダ７が駆動されて標準光源が一定時間測定された後ス
ライダによりプレートが引出され、順次各エレメントが
測定される。熱ルミネツセンスの波長は赤外線よりも短
波長であるため、赤外線遮断フイルノ１３を通過し、一
方加熱ランプまたはエレメント自身から放射される赤外
線は赤外線遮断フィルタで遮断されＳ／Ｎ向上に役立つ
ている。第３図は上記の測定部を用いたＴＬＤリーダの
構成図である。アパーチヤ、標準光源および各エレメン
トから得られた光信号・ｌまフオトマル８で検出され、
出力パルス信号はフオトン計数法の原理に基づいてフオ
トン計数回路１４によりデジタル積分される。高圧電源
１５はフオトマル８を動作させるために必要な電源であ
る。各計数値は制御回路１６で処理され、標準光源の計
数値はフオトマルの感度補正用にエレメント計数値は被
ばく線量に変換され表示器１７に表示される。操作ボノ
ン１８は測定ス汐一ト指令などの動作制御用のスイツチ
類である。アパーチヤ１１を通じて計数された加熱ラン
プ１０の赤外線成分ぱランプ電圧補正回路１９に送られ
、予め設定されている基準値と等しくなるようにランプ
駆動電圧を補正するために用いられる。このランプ電圧
がランプ駆動回路２０に加えられ制御回路１６からの制
御パルスによつて加熱ランプ１０をパルス点灯させる。
上記１６〜２０は加熱特性補正回路となつている。挿入
機構駆動回路２１はマガジンやスライダなどの機構部を
駆動するための回路である。第４図は光加熱方式とフオ
トン計数法を用いたＴＬＤ測定のタイミングチャートで
イはランプ電圧、口はランプ電流、ハは赤外線放射、二
は素子温度、ホは熱ルミネツセンス、へはフオトンパル
ス、小はカウンタゲート信号、チは波高弁別されたフオ
トンパルスを示す。１秒以下の短いパルス幅で駆動され
たランプにはラツシユ電流が流れ、フイラメントの温度
上昇とともに定常値に近づく。

従つて赤外線成分の放射とＴＬＤエレメントの温度上昇
はランプ駆動電圧に比べて時間遅れを生じ、熱ルミネツ
センスのグロー曲線も同様に遅れる。熱ルミネツセンス
はフオトマルによつて光電変換されるが、その信号は入
射フオトンに対応して振幅、周期ともランダムなパルス
波形となる。た〜し、そのパルス密度は入射光の強さに
比例しているので、暗電流パルスを除去するためのゲー
ト信号で取出された信号成分のパルスは一定振幅に成形
され、フオトン計数回路で計数される。さて上述のよう
な構成と測定方法で問題となるのは加熱ランプから放射
される赤外線によるエレメント加熱特性の変動、および
入射光に対するフオトマル感度の変動である。その要因
としては、ランプやフオトマル自身の特性変動と２個の
光学フイルタの汚れなどが考えられる。特に赤外線出力
が低下した場合には、ＴＬＤエレメントからは熱ルミネ
ツセンスが完全に放出されずに残線量として残るので、
正確な被ばく線量が得られない。また、逆に加熱が強す
ぎるとエレメントが損傷を受けたりエレメントからの熱
幅射が増加してＳ／Ｎが低下するおそれがある。第５図
はアパーチヤ１１を通して検出した赤外線成分の計数値
のランプ点灯回数（数１０万回）に対する変動を模式的
に示したものである。イはランプの出力低下を示す。フ
オトマル側の感度低下をともなう場合口には見掛け上、
赤外線の計数値も低くなるので感度補正を必要とする。
この感度補正系数は標準光源を計数することによつて得
られる。この赤外線の計数値が予め設定されている初期
値に対してどれだけ変動したかをチエツクすることによ
つて、エレメントの加熱特性を補正することができる。
第６図は上記アパーチヤによる赤外線計数値の変動率を
用いた加熱特性の補正方法を示したものである。しかし
、前述したように熱ルミネツセンス検出用のフオトマル
を用いて、赤外線を検出しようとする場合の問題点は、
アパーチヤ１１を通して入射する赤外線は赤外線遮断フ
ィルタ１３で減衰してしまい、得られる計数値は小さく
なつてしまい誤差が大きくなることである。そこで加熱
ランプ１０を複数回点灯させて各計数値の平均をとり、
初期値に対して所定の範囲内ならばランプ電圧を補正し
、範囲外ならば赤外線遮断プール汐１３のクリーニング
またはランプの交換を行なう。このような補正を各ＴＬ
Ｄ素子毎に行なうと測定時間が長くなるし、また加熱特
性の変動は長期的なもので短期的には一定とみなして一
定数のＴＬＤ素子、例えばマガジン毎に一度補正するだ
けで実用上十分と思われる。第７図はアパーチヤによる
赤外線計数値の変動率を用いてランプ電圧の補正方法を
示したものである。一般にランプから単位時間に放射さ
れるエネルギーはランプのフイラメント温度の４乗に比
例し、フイラメント温度はフイラメント抵抗にほぼ比例
する。従つてランプから放射される赤外線エネルギーは
ランプ電圧に比例せず一般に非直線性を有する。第７図
において動作点が上記のランプ電圧一赤外線計数値の特
性の初期特性曲線イ上のＡ点にあつたものが、経時変化
後は曲線口上のＢ点に移動するので、赤外線出力の変動
幅が許容範囲Ｐであれば、ランプ電圧を上げて動作点が
Ｃ点になるように制御してやればよい。゛第３図のラン
プ電圧補正回路１９はこのような補正機能を有する回路
で、赤外線計数値と予め設定されている基準値と比較す
ることにより赤外線出力を一定に保つようにランプ電圧
を設定する回路である。本発明装置は上記のような構成
をしたので、（イ）ランプから放射される赤外線エネル
ギーを正確に検出および制御できるので、確実にＴＬＤ
エレメントを加熱できる信頼性の高いＴＬＤリーダを実
現できる。（ロ）熱ルミネツセンス検出用のフオトマル
を加熱用の赤外線の検出器として利用するので構造が簡
単で信頼性が高い。

（ハ）ランプおよびその駆動回路、光学系も含めた加熱
特性のチエツクが容易にできるのでメンテナンスを容易
に行なうことができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱ルミネツセンス線量計の分解斜視図、第２図
は熱ルミネツセンス測定装置の一実施例を示す斜視図、
第３図は同測定装置のプロツクダイアグラム、第４図イ
〜チは光加熱法による熱ルミネツセンス測定のタイミン
グチヤート、第５図はランプによる加熱特性の変動例を
示すグラフ、第６図は加熱特性変動の補正方法を示すフ
ローチヤート、第７図は変動率を用いたランプ電圧の補
正方法を説明するグラフ。 ８・・・熱ルミネツセンス検出器（光電子増倍管）、９
・・・基準発光素子、１０・・・加熱器、１１・・・ア
パーチヤ、１６〜２０・・・加熱特性補正回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 赤外線加熱法を用いた熱ルミネッセンス線量計の加
   熱器と、加熱によつて放出された熱ルミネッセンスの検
   出器と赤外線のみを検出するためのアパーチャと、基準
   発光素子及び前記加熱器の加熱特性の変動を補正する補
   正回路とを備え、前記基準発光素子を用いて前記検出器
   の感度補正し、更に前記アパーチャによつて検出した赤
   外線の変動率を用いて前記加熱特性補正回路を制御する
   ことを特徴とする熱ルミネッセンス測定装置。