JPS61296289A - α線像検出装置 - Google Patents

α線像検出装置

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JPS61296289A
JPS61296289A JP60138411A JP13841185A JPS61296289A JP S61296289 A JPS61296289 A JP S61296289A JP 60138411 A JP60138411 A JP 60138411A JP 13841185 A JP13841185 A JP 13841185A JP S61296289 A JPS61296289 A JP S61296289A
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ray
rays
alpha
electrons
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Yoshihiro Takiguchi
滝口　義浩
Katsuyuki Kinoshita
勝之 木下
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    • H01J2231/5056—Imaging and conversion tubes with non-scanning optics magnetic

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、α線の移動に原因して発生する電子の像を撮
像することにより、前記電子の発生の原因となったα線
の像を検出するα線像検出装置に関する。
（従来の技術） 従来、α線放出核種像を検出する方法として、α線放出
核種を含む放出物質に近接してシンチレータを配置し、
α線を光に変換し、画像化する方法が知られている。
（発明が解決しようとする問題点） 良く知られているようにα線はヘリウムの原子核である
。そしてその質量は電子の約７３００倍である。α線の
物質中飛程が短いことから、線源となる物質の自己吸収
により、物質の表面から放射されたα線の情報しか得ら
れない。
それも物質にシンチレータを近接密着させねばならない
ため、物質に物理的変形が施される。
本発明の目的は、α線の放出時に発生するα線散乱電子
検出することにより、その電子の発生の原因となったα
線の像を検出するα線像検出装置を提供することにある
。
（問題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明による第１のα線像
検出装置は、α線放出核種を含む物質を受け入れる真空
容器と、前記容器の内面に形成された螢光面と、前記物
質内におけるα線の物質内電子との弾性散乱により発生
した物質表面からの電子を前記螢光面に入射させる電子
光学系から構成されている。
また第２のα線像検出装置は、真空容器と、前記容器に
設けられた高いエネルギーで入射す°るα線により前記
容器内に電子を放出させられる薄い金属板と、前記容器
の内面に形成された螢光面と・前記α線の入射により発
生した物質表面からの電子を前記螢光面に入射させる電
子光学系からなり前記金属板に入射したα線の像に対応
する像を検出するように構成さている。
（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。
第１図は本発明による第１のα線像検出装置の実施例の
断面図および関連する装置を示す略図である。
α線放出核種を含む試料１５を乗せる基台１には真空形
成用のシール材であるＯリング１２を受け入れる円環状
の溝が設けられている。
円筒２は前記０リングを介して載置され、ボルト１４・
１４で固定されたのちに真空装置１３により排気される
。
円筒２には前記基台１側から順にメソシュ電極３ホーカ
ス電極４．アパーチャ電極５．マイクロチャンネルプレ
ート６が配置されている。
円筒２の上側の面は像の射出面を形成し、内面に螢光面
７が設けられている。
基台ｌ、メソシュ電極３．ホーカス電極４．アパーチャ
電極５．マイクロチャンネルプレート６゜螢光面７には
駆動電源回路２３から動作電圧が供給されている。
メツシュ電極３は前記試料１５内のα線に原因して試料
１５の表面から放出された電子を前記螢光面７方向に加
速する電極である。
メツシュ電極３は、前記ホーカス電極４．アパーチャ電
極５とともにα線の物質内電子との弾性散乱により発生
した物質表面からの電子を前記マイクロチャンネルプレ
ート６の入力面に入射させる電子光学系を形成している
。
マイクロチャンネルプレート６に入射した電子は増倍さ
れ螢光面７に入射させられ、入射電子像による発光は円
筒２の上面のガラスファイバプレート８およびこれに接
続されているガラスファイバプレート９を介してＣＣＤ
撮像装置１０に入射させられる。
ＣＣＤ撮像装置１０により、読み取られた螢光面の発光
は、映像解析装置１１に接続され、ここで画像の解析が
なされる。
第２図は、本発明による第１のα線像検出装置の他の実
施例を示す図である。
先に第１図を参照して説明した実施例と共通する部分に
は同一の数字を付しである。
この実施例は前述した実施例の電子光学系を電磁コイル
２１．２２の形成する拡大偏向レンズで構成したもので
ある。その他の構成は前記第１の実施例と異ならない。
各電極への動作電圧と電磁コイル２１．２２への動作電
圧および電流は駆動電源回路２３から供給される。
前記実施例装置はプルトニウム汚染測定に利用で。
きる。
核燃料の再処理の際の、プルトニウムという化学的に毒
性の強い物質が得られるが、再処理工場内でこのプルト
ニウムの漏洩等があった際、この汚染の程度や、プルト
ニウムの粒度分布等が問題となる。
このような事故に対し、汚染した床面をスミア法でふき
取り、これを試料１５として、前記容器内に収容して排
気する。
この際、本装置の拡大電子レンズ系と、偏向系を用いて
、試料の表面をｌＯＯ倍程度に拡大し、数μｍの分解能
で、粒度分布等を求めることができる。
また、出力像を映像解析装置１１をカウンティングモー
ド（入射回数を計数するモード）で動作させて、試料か
らのα線の放出率を求め、この計数値から、汚染の度合
を求めることができる。
また前記実施例装置は、核燃料物質の均一度測定に利用
できる。
原子力発電で用いられる燃料ウランは、原子核分裂の効
率を上げるためにベレント状に焼結されている。
この際、このペレット内の構造上の、クラック（ひび割
れ）等は、原子核反応で得られた熱の伝送損失を生じた
り、さらにはこのベレットを大量に収納した燃料棒自体
にひび割れを生じさせる。
これが原子力発電での事故に大きくつながっている。
従来のα線イメージ法では、空間分解能が１００μｍ程
度であるが、本装置を用いて２ケタ程度良い空間分解能
を得ることができる。
第３図は、本発明による第１のα線像検出装置のさらに
他の電子光学系を示す図である。
この実施例は前記電子光学系として、良く知られている
ストリーク管の電子光学系を用いている。
試料（図示せず）から放出された電子はメツシュ電極３
で加速され、集束レンズ４．アパーチャ電極５により集
束される。
偏向電極３２には偏向電圧発生器３４により、偏向電圧
が印加されており、偏向電極３２を通過する電子は偏向
されてマイクロチャンネルプレー１−６に達する。
マイクロチャンネルプレート６で増倍された電子は螢光
面７上にストリーク像を形成する。
この装置によれば、α線の振る舞いの極めて短い時間内
の変化を計測することができる。
第４図は本発明による第２のα線像検出装置の実施例を
示す図である。
先に説明した実施例は、何れも真空容器内に試料を封入
して試料のα線に原因する電子線を撮像するものである
が、この実施例は、容器の外に試料が配置されている場
合のα線像検出を可能にするものである。
この実施例装置の電子光学系は第３図に示したストリー
ク管電子光学系を用いている。
またマイクロチャンネルプレー１−６ａ、６ｂの２枚を
使用して、像の増倍度を上げている。
すでに説明した実施例の要素と共通する部分には同一の
符号を付しである。
アルミニュームの板３０は、円筒２とともに真空容器を
形成する。
このアルミニュームの板３０の一面に、酸化ウランの層
を１μｍから３μｍ程度に蒸着し、ウランの自然α崩壊
の状態を観測する。
蒸着により形成された試料をもつアルミニュームの板３
０を０リング１２を介して円筒２に密着して排気する。
ウランは、２３８Ｕの自然α崩壊で、 約４．５Ｘ１０９年の半減期でα線を放出している。
α線のエネルギーは４ＭｅＶ程度である。
前記実施例装置で測定した結果の１回のα崩壊で真空容
器の内面に放出される２次電子数の分布を第５図に示す
。
この分布より平均２次電子数は４．４３　＋ｌｌである
。
しかし容器の内面に放出された２次電子は総て撮像に寄
与するわけではない。
メツシュ３およびマイクロチャンネルプレート６の存在
により螢光面７に輝点を発生する原因となり得なかった
電子も存在すると考えられるから、この実施例のメツシ
ュ３およびマイクロチャンネルプレート６の開口率によ
る補正を行うと、１回のα崩壊で真空容器内に放出され
る電子の数は約１２個であると推定される。
前記実施装置においてα線の発生位置と頻度を求めるこ
とができるから、ウラン蒸着面の均一度の計測に利用で
きる。
例えば、ウランを変換面としたフィソション、チェンバ
ー等の中性子−電子変化を用いる装置におけるウランの
蒸着面の均一性の推定に利用できる。
前記実施例はアルミニュームの板３ｏの一面に、酸化ウ
ランの層４０を蒸着したが、前記アルミニュームの板３
０をα線の放出源（例えば核融合）の方に向けておくこ
とにより、前記アルミニュームの板３０を金属ターゲッ
トとして使用することができるから、核融合発生α線イ
メージの解析に利用できる。
レーザ核融合によるα線のような、ナノ秒以下のα線パ
ルスを金属ターゲラｌ−３０（１μｍ厚程度の金やアル
ミニューム等）に当て、ここで電子に変換し、高時間分
解能のパルスα線のイメージングを行なえる。
このような、レーザ核融合によるα線パルスのイメージ
化、時間分解計測は、レーザ核融合における、核融合反
応のメカニズムを明らかにする上で大変重要である。
以上説明した実施例について、本発明の範囲内で種々の
変形を施すことができる。
各実施例はすべてマイクロチャンネルプレートを用いた
例を示したが、十分な電子の放出または・長時間の測定
が可能なときは、マイクロチャンネルプレートは不可欠
ではない。
（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による第１のα線＠
！検出装置は、α線放出核種を含む物質を受け容れる真
空容器と、前記容器の内面に形成された螢光面と、前記
物質内におけるα線の物質内電子との弾性散乱により発
生した物質表面からの電子を前記螢光面に入射させる電
子光学系から構成されている。
したがって、前記容器内に挿入されたα線放出核種を含
む試料の表面から放出される前記α線の１辰る舞いに対
応する電子を検出することにより前記試料内のα線の振
る舞いに対応する像を検出することができる。
そして、この装置は前述したように核燃料物質の均一性
の測定とか、プルトニウムｌ柱染の測定等に利用できる
。
また本発明による第２のα線像検出装置は、真空容器と
、前記容器外で発生するα線により前記容器内に電子を
放出させられる薄い金属板と、前記容器の内面に形成さ
れた螢光面と、前記α線の入射により発生した前記薄い
金属板が放出した電子を前記螢光面に入射させる電子光
学系からなり前記金属板に入射したα線の像に対応する
像を検出するように構成されている。
したがって前記容器の外側で発生したα線の振る舞いに
対応する像を検出することができる。
そしてこの装置は、ウラン蒸着面の均一性の測定とか、
核融合で発生するα線パルス像の測定等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による第１のα線＠！検出装置の実施例
および関連する回路を示すブロック図である。 第２図は本発明による第１のα線像検出装置の他の実施
例および関連する回路を示すブロック図である。 第３図は本発明による第１のα線像検出装置の電子光学
系の他の実施例および関連する回路を示すブロック図で
ある。 第４図は本発明による第２のα線像検出装置の実施例お
よび関連する回路を示すブロック図である。 第５図は第４図に示した実施例装置において、１つのα
崩壊に対応して発生ずる電子の数の頻度を示したグラフ
である。 １・・・基台 ２・・・円筒 ３・・・メツシュ電極 ４・・・ホーカス電極 ５・・・アパーチャ電極 ６・・・マイクロチャンネルプレート ７・・・螢光面 ８．９・・・ガラスファイバプレート １０・・・ＣＣＤ撮像装置 １１・・・映像解析装置 １２・・・０リンク゛ １３・・・排気装置 １４・・・ボルト ２１．２２・・・電子レンズ用コイル ２３・・・駆動電源回路 ３０・・・金属板 ３２・・・偏向板 ３３・・・駆動電源回路 ３４・・・偏向電圧発生回路 特許出願人　浜松ホトニクス株式会社 代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　連 撮　１　図 手続補正書 昭和６０年　８月２３日 曝ロ６０年特　許　願第１３８４１１号２、発明の名称 α線像検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 補正の内容（特願昭６Ｏ−１３８４１１）Ｔ１）　　明
細書第９頁第１９行目の「・・・容器を形成する。」の
次に以下を加入する。 「このアルミニュームの板３０の後述する酸化ウランの
層が蒸着される部分は、電子を十分透過させる１μ程度
の厚さにする必要がある。 そのため前記アルミニュームの板３０の大部分に相当す
る別の支持部材を用い、その孔部にアルミニュームの板
３０を設けるようにする。」（２）　　明細書第１０頁
第５行目の「排気する。」を［排気して、容器の外部に
配置された試料に原因して真空容器内に侵入した電子像
を撮像する。 次に一つのα崩壊と発生電子数の相関性について説明す
る。 ウランの層４０を第４図のアルミニュームの板３０の内
側に設けたときの実験結果を示す。 なお、この場合はアルミニュームの板３０を極端に薄く
する必要はない。」 （３）明細書第１４頁第１１行目から同第１２行目の「
おいて、１つの」を「おいてウランの層を金属板の内側
に設けたときに、１つの」に補正する。 （４）添付図面の第１図を別添の第１図に補正する。 以　　　上

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）α線放出核種を含む物質を受け入れる真空容器と
    、前記容器の内面に形成された螢光面と、前記物質内に
    おけるα線の物質内電子との弾性散乱により発生した物
    質表面からの電子を前記螢光面に入射させる電子光学系
    から構成したα線像検出装置。
  2. （２）前記容器はα線放出核種を含む物質を受け容れて
    から排気されるように構成されている特許請求の範囲第
    １項記載のα線像検出装置。
  3. （３）前記α線放出核種を含む物質は、自然α線放出核
    種であり、前記α線像検出装置は前記物質内のα線放出
    核種の分布を撮像する装置である特許請求の範囲第１項
    記載のα線像検出装置。
  4. （４）前記電子光学系は拡大、偏向機能をもち、試料上
    の任意の位置を拡大して撮像するようにした特許請求の
    範囲第１項記載のα線像検出装置。
  5. （５）真空容器と、前記容器外で発生するα線により前
    記容器内に電子を放出させられる薄い金属板と、前記容
    器の、内面に形成された螢光面と、前記α線の入射によ
    り発生した前記薄い金属板が放出した電子を前記螢光面
    に入射させる電子光学系からなり前記金属板に入射した
    α線の像に対応する像を検出するように構成したα線像
    検出装置。
  6. （６）前記容器外で発生するα線は、容器の外側に形成
    されたα線放出核種を含む物質層である特許請求の範囲
    第５項記載のα線像検出装置。
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