JPS6148784A - 放射能測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は放射能の望間方位分布等の測定に使用する放
射能線測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 自然界における放射能の空間方位分布の測定は、原子ノ
コ施設（原子力発電所等）の圀境問題や有用鉱物資源の
探査にｌ３１１　Ｌで、極めて重要なａ義をイ１してい
る１、このような放射能の測定に関して精密な空間方位
分布を１１するためには、鋭い指向特性（二１リメータ
’Ｒ１！ｌ：　）を右りる放射能測定装置が心力１であ
る。

第１０図は、この杯の従来の放射能測定装置を示してい
る。１図中１〕（ま放射線検出器で、これにコリメータ
シールド０がかぶヒである。放射線検出器１’）　ＬＬ
　、　ｌ＋Ｉｌ心円柱状で、その片側端面部Ｄ１が放射
線検出は能を召している。一方、コリメータシールドＣ
は、放射線を遮蔽する材料で作：摸され、中Ｙ２１同心
同筒状でその両端がふさがれ、その片側端面の中心部に
ＩシＩμＪφの円ｊｌｔに接するコリメータ孔１−１が
穿設されＣいる。迫角φの円１１１の頂点は、放ａＪ線
検出１幾１１ｕ部Ｄ１の中心部Ｄ２に接している。

そジノ（このような敢（ＪＪ　（：’ａ測測定　ｊ、＝
ζによって検出される放〔（・ＩＸｉに総甲をＲｏどづ
るど、この直は〕リメータ孔Ｈを通過して放射線検出器
りに入射したｊｊ（射線と、−１リメークシールドＣを
透過して放Ｑ（線検出器りに入射した放（ト）線との総
和となる。コリメータシールドＣを透過する放射線の透
過率ηは、族０４線の種類とそのエネルギーａ３　にび
コリメータシールドＣの材質（物質）とその厚さに支配
される。この透過率ηの伯は、例えばエネルギーが１　
Ｍ　ｅ　ｖのγ線の場合に、５　ｃｍ厚さのｐｂを用い
たコリメータシールドＣでη　　０１である。

ここで第１０図に示す放射能測定装置のコリメータ特性
の説明を容易にするために、いま図示の４＋４成を２次
元（図示の断面を平面どする）構造物と仮定する。放射
線検出器の中心部Ｄ２点を中心として、角度θ方向の放
射線の強度をＲ（θ）とすると、前述の定義から放射線
総量ＲＯは、この式で どりれぼ ｌ、ｏ−８ｃ（φ）　＋η　・　Ｓｂ（φ）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　・・・・・・■ここにＳｃ
（＋／＋）は−Ｊリメータ孔ト１の放射線、η・５Ｅ）
（φ）（ま］リメータシールドＣ′ｆｉ過の敢（（・１
線（゛ある１、このどき η・３ｂ（φ）／ＳＣ（φ）−ｋ（φ）（１・・・・・
・■であれば図）１ミの２次７［；　ｔｉ１７造物は、
頂角φの円１１Ｆ方向（扇形）に十分なコリメータ１゛
ｆ性を有し、放射能の空間ノｊ！１′／分子ｉの精密測
定が実現できろことになる。

ここて゛」二）小のＳｃ（φ）およびＳｂ（φ）の単位
角１０．当りの平均強度３ｃおよびｓｂを求めると、５
Ｃ−３Ｃ（φ）／φ　５ｂ−３ｂ　（φ）／（２π−φ
）　・・・■どなる。ここでＳｃとｓｂとが等しい場合
（自然界の測定どじ−Ｃは、好条件である）を考え、３
ｃ＝３ｂ＝３ｏ　　　　　　　　　　　　・・・・・・
■としＣ１十分４に：１リメータ特性がｇ７られる頂角
φを求めると、 Ｒｏ−φ・ＳＯ＋η（２π−φ）・ＳＯ・・・・・・■
と＜ｇす＋Ｘｊ記■式に相半するｋ（φ）の式はｋ（φ
）−η・（２π−φ）／φ−（１・・・・・・■したが
って頂角φは ２π・η／（１＋η）（φ　　　　　　　　　　・・曲
■の条件が必要となる。この０式から十分実用的なコリ
メータ特性を得るためには、ηの値が非常に小さい（コ
リメータ材質の吟味と長大な厚さが必要）ことか必要と
なる。

ここで２次元構造物として解析してきた上述の００式を
３次元イ１１１造物（第１０図に承りｈ゛１１成の放射
線測定装置）に適用すると、 となる。第１１図は前記０式の条件ドで、上記［相］式
のｋ（φ）の値が１にケる頂角φと透過率ηの関係曲線
を示している。この関係曲線は、コリメータ几Ｈを通過
した放射線の母と、コリメークシールドＣを透過した放
射粍）のΦどが等しい状態をｚＡ味しでいる１、この第
１１図によれば例えばη−１０−４＝、　（＋、（Ｈｌ
ｏｌの場合にφ　３°である。このことは−１リメータ
孔１−１を通過した放（１４線の屯をコリメークシール
ドＣを透過する放射線の量の１０倍以上にり−るために
は、η＝　１０’のコリメータシールドＣを使用したと
してもＩｒｌ角φは９．５°　（３°×Ｊ１０）以下に
はでさないことを示している。η＝１０−４の（１ｒ１
をイ］りるコリメータシールドＣは、この秤の６のどじ
ｃは揉めて１受禿な性能を右づ゛るものである１、シか
しある程度以上のエネルギーのβ線やγ線や宇宙線に対
しては、このような優秀な透過上（九をイｊりる１リメ
ータシールドを１！′７ることはり台／υど不可能であ
る。このため従来の放Ｑ（能測定装置こ？にあっ（はｔ
＋’ｉ密な空間方位分布を得ることが９ＬＨ／υど小ｌ
ｉｔ　ｆｌｌＩ　（”あるという間＆、Ｇ点があった。

１間ｘ、！’Ｉ　Ｉ：、！を解決するための手段］この
発明（，１このＪ：うな従来の問題点にａ　ＬＩ　シて
なされたもので、］コリメータの前面に、この］コリメ
ータに入〔１・Ｉする放（ト１線の強度を１）】−周明
変調する変調器を配設し、放射線検出器の出力信号に対
して時系列−周波数系列変換を施してその変換１ｇ号に
ｄ３ける甲−変調周期成分の振幅１直に対応したＩｉ＋
Ｔからコリメータ孔方向の放射線強度を検出りることに
Ｊ：す、人千酊能な性能の材質からなるコリメータシー
ルドを使用して精密な空間方位分布を検知することので
きる放射能測定装置を提供することを目的どしている。

以下この発明を図面に基づいて説明する。第１図はこの
発明の基本概念を示す図である。なお、第１図にお（プ
る部材または部位で前記第１０図におけるものと同一な
いし均等のものは、前記と同一符号を以って示し単複し
た説明を省略する。

まず（１１１成を説明すると、この発明においては、コ
リメータ孔ト１の前面で頂角φの円Ｓｌｔ形領域を十分
にカバーする部位に変調器Ｍが配設されている。

変調器Ｍは、放射線の通過率を時間とともに変化させ、
これを通過づる放射線の強度を単一周期変、Ｊ、’ｌザ
るものである。この変調懇能は頂角φの円１１を膨頭域
内の方向の放射線にのみ発揮される。

次に１７１川４説明り−る。

／１５［射線検１１冒Ｆ３１つによって検出される信号
をＳｏ、コリメークシールドＣを透過する放射線をｓＢ
、コリメータ孔１−１を通過する放ｑ・１線をＳ　、頂
角φの円Ｓｌｌ　ＩＪ向内のｈ’ｌ川線射線１良をＳ。

とづ゛れぼ５Ｄ−８Ｂ＋ＳＩｎ　　　　　　　・門■と
なる。−１リメ一ク孔Ｈ通過の放ｑ・１線Ｓ　は、Ｌ１
角φ内に入射・）“る放ＩＪ線Ｓ。の強度が、変調器Ｍ
で変調されたしのぐある。変調の形式が単純正弦波（゛
その周１す１をω。どすれば どイｆる１、イ１１（〕αは変調指数で（０＜α＜　　
１．０）の１１ｒ＋、　Ｚ’ある１、αの１直がいくつ
になるかは、変調器〜１のｖ１自トと、／＋父川用；−
の１＋ｕ　ｊ、１１およびそのエネルギー【こよ−）で
）大定される。。

ここで自然界に存在する放射能は、全て時間に関して変
動しない直流的成分と、時間とともにゆらぐ変動的成分
との和によるものである。しだがつて前記の各放射線５
ｃＸｓＢは、 ５ｏ＝ｓｏ　（１：）＝Ｓ。０＋ＸＣ（’ｌ：）　　　
　　　　　　　　−−−−−−（ＥｌｌＳＢ＝ＳＢ　（
し）−８８８十×Ｂ　（ｔ）　　　　　　　　　・曲・
■ど表わずことができる。これを前記［株］式に適用す
ると、 ５ｏ＝Ｓ、　（ｔ）＝Ｓｏ（ｊ＞＋ＳＢ　（ｔ）（シ）
なので（もしこれが逆ぐあれば前記第１０図の従来例で
６苗畜測定ができる） ｘｏ　（ｔ）＜ＸＢ　（ｔ） が成立し、弐ｑＱは ＋Ｃ３Ｂｏ＋×８（ｔ））・・曲■ と近似される８、この式■にＪ３いて、ｘＢ　　（ｔ＞
はＩＩ′１間ととらに止、角にゆらぐｂ（Ｉ）Ｃあるが
、その艮時間甲均伯は１口である。まｌ〔ＳＢｏは時間
に関して不変の圃である。よって上記０式で示す放射線
検出器１〕のｌｌ、％系列出力信号Ｓ。（１＞に（時間
に関しく）ノーリエ変換（時系列−周波数系列変換）を
施せば、その変（灸伯号の変調周期ω。成分にＪ３りる
振幅舶に対応したＩ＋Ｔｆから、コリメータシールド透
過／＋ｌｌ！Ｑ・１線ＳＢ　（ｔ）の１直とは無関係に
頂ｆ６φの円Ｓｌｌブノ向内に入射する放射線強度を得
ることがでさる１、これにより前記のように５Ｂ（ｔ）
）Ｓｏ　（＋）の条件ＩＺでも、頂角φ内の入射放射線
強度３３．：。に対応した値を（ｑることかできる。こ
のことμ（栄〒１１〕れば、たとえコリメータシールド
Ｃのｆ１能がＨｉｊ；　（Ｃも、計測時間さえ長くり−
れば、いくらで６方位分解能の良り１゛な計測結果を１
′することがＣきることを意味１）る。

［第１実／Ｉｔ！Ｉ　Ｉシ１１１ ４１２図・・・ｉ′８４図には、この発明の第１実施例
を示す。この実施例は放射能測定装置を単方向性形とし
たものである。構成を説明すると、：」リメータシール
ドＣを備えｔこ放射線検出器りに、モータＰが並設され
、その出力軸に円板形変調器Ｍ１が取（］けられている
。円板形変調器Ｍ１は、鉛、鉄等の金属により相当４【
厚さを有する円板状にｆＩ″製され、モータＰにより］
リメータ孔Ｈの前面部を回転する。そしてコリメータ孔
Ｈの穿設位胃に対応した半径の同心円上に、等間隔で複
￥１個（図の例では＋２１１！ａ）の小孔りが穿設され
ている。Ｅはロータリエンコーダで円板形変調器Ｍ１の
回転位置を検知づる。

第４図は信号処理回路を示づ゛もので、Ｔ１は時系列−
周波数系列変換器で、ｔＩｌ射線検出器りからの時系列
出力信号Ｓ、（ｔ）と、ロータリエンコーダＥからの回
転位置検知信号ＳＥ　（ｔ）とが導ひかれている。

作用を説明すると、円板形変調器Ｍ＋　は、モータＰに
よって一定速度で回転し、その複数個の小孔りがコリメ
ータ孔ト１の前面を一定速度でくり返し横切る。これに
より小孔りとコリメータ孔ト１とが壬なる面積（、Ｌ、
一定周期ω。′Ｃ変化づ゛る。そし−（この（ｕ　４ｔ
’ｉ変化に応じてコリメータ孔１−（を通過するＭ　’
ｌ・１線の強度が甲−周期変調され、放１．ｌ＝Ｊ線検
出：ｊ：；　１つからｉ、ｔ、ｌ’ｌｌｌ　；ｌシｄカ
代に相当づる時系列イ１を号５Ｄ（１）が出力される。

一方、円板形変調器Ｍ１の回転位；δがロークリエンコ
ータＥで検知されて、このしのから回転１９置検知（言
句Ｓ［（ｔ）か出力される。１ｊ１°１系列−周波数系
列変換器Ｔ１は、上記の回転（１゛ｌ置（Ｑ知イ５号Ｓ
し　（ｔ）を参照信号どじで１１、’ｒ系列伝おＳ。（
１）に対してｕ；′ｉ系列−周波数系列変換を施し、変
（色信号Ｓ　ＯＬＪ　１°を出力する。この変操１．−
１’Ｊ　Ｓ　ＯＬＪ　１−は、時系列信号ＳＤ　（ｔ）
に含まれる周期ω。成分の振幅に相当する値である。

而してこれにＪ：り頂角φの方向から到来する敢Ｑ４線
づ：’ｉｉ　ＩＩＪのみが１１１られる。

［第２実施例］ ９１５図・〜・第７図には、この発明の第２実施例を７
１＜　Ｊ−６この実ｈ１！！例は、放射能測定装；ｒ１
を双方向性形としたしのである。円（長形変調器Ｍ１を
共通の変調：洛どし−（、ぞの両側に２個の−」リメー
タ形放剣線検出器Ｄａ、Ｄｂが配設されている。頂角φ
１とφ２の両円鉗形領域内への放射線の到来方向は双互
に１８０°隔った方向でｉ１５る。時系列−周波数系列
変換器Ｔ２は、ロークリエン−１−ダ［からの回転位置
検知信号Ｓ［Ｉｔ：）を参照信号として、両放則線検出
器Ｄａ、Ｄｂからの各時系列出力信号Ｓ　　（ｔ）、Ｓ
、２（ｔ）に対して各別に時系列−周波数系列変換を施
ず。この実施例によれば頂角φ１、φ２の双方向から到
来する放射線の強度のみをｆｌａｉｌ別に１［すること
かでさ・る。

［第３実施例］ 第８図〜第９図には、この発明の第３実施例を示す。こ
の実施例は、放Ｑ＝１能測定装置を多方向性形どしたも
のである。それぞれコリメータシールドＣ・を婦えた複
数個（Ｎ個、図の例でｔよ８個）の放射線検出器Ｄ　が
平面上に故用状に配置されている。ここでｊは（１≦」
≦Ｎ）で３番目を意味している。変調器Ｍ２“は代品の
円筒形に形成され、その周面部に等角度（等間隔）に複
数個（Ｊｆｌｌ、Ｉ、Ｊ≧Ｎ）の小孔りが穿設されてい
る。各放射線検１１冒ｒ：：　ｌ）　、Ｈからの出力信
舅の変１灸処即は１）ｊｆ記第２実施例（第７図）のら
のに準じて行なわれる。

この実施例に、Ｊ、机ば、φ１、φ２・・・φ１．１の
多方向からｊ・１１来・１Ｋ）各ｂ’！　０４線の強度
を個別（こ（１することがでさる１゜ ［発明の９）＋宋１ この発明によればコリメータ孔に入射する放射線の強度
を甲−周１υ１変調し、族０４線検出器の出力Ｉｔ弓に
ス４し時系列−周波数系列変換を施して、その変挽信舅
の甲−変調周期成分の振幅（直に対応した舶から二１リ
メータ孔方向の成用わｉ）強ｊ艮を検出するにうにしｌ
、：から、入手可能なコリメークシールドを使用し−（
０１４ｉめで精密な方位分解能を有する／＋ｌ（＜１−
＋　１１Ｕ　測定”Ａ　ｉｉｏ・°１°ヲＩ：ｉｉ　供
′ｃ９　ル。

【図面の簡単な説明】

第１図（、（この発明に係る成用１１ヒ測定装置の基本
＋１Ｒ念を示り−・部霞断平面図、第２図〜第４図はこ
の発明の第１実施例を示ずもので、第２図１．１一部破
１θｉ平面図、第３図は底面図、第４図は１言ン）変ｊ
シこ回路の’ｆ　ｎツクね図、第５図〜第７図はこの発
明の第２実施例を示すもので、第５図は一部破断乎面図
、第６図（よ底σ１１図、第７図は信２）変換回路のブ
１−１ツクｅｉ１図、第８図はこの発明の第３実施例を
承す、′’、１１ｓ＋彼断平面図、第９図（よ同士第３
実施例の側面図、第１０図は従来の成用能測定装首を示
ナー。 部ｊψ’！　Ｉｒ１ｉ正面図、第１１図は同上従来例に
ｄ５いてコリメークシールド透過の放射線とコリメータ
孔通過の敢ｑ・１線どの比を１どしたどさ・の入ＣＤ頂
角ど透過宇どの関係を示り特性線図である。 ｃ、　Ｃ；１．ｃｂ、ｃｊ・・・コリメータシールド、
Ｄ。 １）　ａ　、　ｌ）　Ｌ）　、　Ｄｊ・・・放射線検出
器、Ｅ・・・ロータリ土ンコータ、［−１，ト１ａ、Ｈ
ｂ・Ｊリメータ孔、Ｍ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射線検出器をコリメータ孔を有するコリメータシール
   ド内に収容し、前記コリメータ孔の前面に当該コリメー
   タ孔に入射する放射線の強度を単一周期変調する変調器
   を配設し、前記放射線検出器からの出力信号に対し時系
   列−周波数系列変換を施してその変換信号における単一
   変調周期成分の振幅値に対応した値からコリメータ孔方
   向の放射線強度を検出することを特徴とする放射能測定
   装置。