JPS62249090A - 放射検出装置 - 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、周知の水晶制御型刻時機能（例えば、口、
時、分、秒、秒より小さい単位、ストップウォッチ、多
様に設定できる目覚し時計、計算器、電話番号記憶器等
々）を組み込んだソリッドステート型の携帯用多機能腕
時計等の多機能電子機器（例えば、ブローチ、バッチ、
壁掛は時計、自動車用ダツシュボード装置類、気圧計等
々）と、テレビ受像機やコンピュータ端末モニタなどの
陰極線管からの漏洩Ｘ線、アルファ線、ベータ線、ガン
マ線などを検出するための手段とを一体化した装置書三
関する。

こうしたＸ線やアルファ線などの検出は、現在人手可能
なソリッドステート型機器を用いれば可能であり、こう
した目的のために将来特別な開発がなされる可能性もあ
る。

［従来の技術］ 放射の監視のために現在用いられている線量計は、通常
少し大きすぎ（ガイガー・ミューラー管型、注文生産の
非ＶＬＳ　Ｉ型）、電池の寿命、大きさ、使い易さ、信
頼性、頑丈さ、精度、一般的な機能」二の有用性によっ
て限定されている。これは、こうした従来の線量計が比
較的高い放射環境での放射の検出を実施する場合のみに
限られているのが通常であり、線量レベル（時には累算
された線量レベル）の読みと設定された警報機能とを与
えるにすぎないからである。監視機器は常に人間に携帯
されていながら、線量レベルや累算された線量レベルの
読みはたまにしか取り出されない。

保護手段として放射レベルを常に監視しておくことは、
事故による漏洩が発生して中和行動が適時に行わなけれ
ばならないような研究所や放射線工場では特に有用であ
る。しかし、刻時機能が広く必要とされ、また単一の一
体化された装置であれば、携帯するのに必要な機器の数
を減らすことになるので、多機能機器ははるかに有用で
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明の一つの目的は、精確な放射監視と多くの有用
な機能とを一体化して、丈夫で信頼性があり精度の高い
防水型腕時計（個人用）の様式をとり、有用な機能と信
頼性を増すことによって従来の装置を改良することであ
る。

この発明の他の目的は、こうした装置を経済的に大量生
産することであり、経済性とＣＭＯ８技術の利用とによ
って、多くの機能を妥当なコストで且つ大きな信頼性を
もって小さなマイクロチッによって援助されるＮｉ　Ｃ
ｄ及びリチウム型電池の長寿命小型電池（再充電可能及
びそうでないもの）によって電力供給を受ける。

この発明の別の目的は、放射に比例してソリッドステー
ト型検出素子から発生され適宜に増巾され補償がなされ
たパルスから求められた情報を計数し、分析し、加算し
、積分するディジタル処理手段を備えることである。

［問題点を解決するための手段１ この発明は、連続的に時を刻むための手段と、該刻時手
段に応答して、それぞれが所定の期間を有する連続的な
時間間隔を測定するための手段と、放射検出手段と、該
放射検出手段によって検出された放射世に依存する信号
を記憶するための手段と、前記時間間隔の終端で、前記
の記憶された信号と基準値との比較を行うための手段と
、該記憶された信号が該基準値を越える場合に警報を発
する手段とを具備する放射検出装置を提供する。前記時
間間隔の終端で、記憶された信号をゼロにするようにし
てもよい。測定された計数（線量率）は加算器で累算さ
れてメモリに記憶され、累算された全体の線量が求めら
れる。この全体の線量は選択回路によって選択されたと
きに表示手段に表示される。好ましい実施例の組織（ｔ
ｉｓｓｕｅ）と等［実　施　例］ 図により、この発明の詳細な説明する。図は、公知の刻
時・表示手段と一体化されたこの発明の放射検出装置の
一実施例である。

同図において、放射検出装置は刻時部工、放射監視部■
、警報信号発生部■、機能選択部■、表示部Ｖより成る
。

刻時部工は水晶型発振器１０、分周器１２、タイマー回
路１４、アラーム回路１５を備えている。発振器１０は
マスター・タイミング信号源で、高周波パルス（例えば
３２ｋｌｌｚ）を発生する。これらのパルスは分周器１
２で分周されて時計機能用の１秒パルスとなり、タイマ
ー回路１４へ供給される。

タイマー回路１４は、時カウンタ、分カウンタ、ン）、
多くのプリセット型アラーム回路（リセット可能な基準
メモリ）と共に動作する。計算器、メモリレジスタ、ス
トップウォッチ等の時計に追加された他の機能も組み込
むことができる。

放射監視部■は放射検出素子２０を有する。この放射検
出手段は任意の適切な検出素子−ヨウ化ナトリウム、カ
ドミウム・チルライト、表面バリア・シリコン、ガドリ
ウム・オルソシリケート等の目的に適した半導体結晶、
ヨウ化水銀ハイブリッドその他の適宜な螢光発光結晶、
感光性検出器−を含む。低いバイアス電圧で動作して例
えば０．０１　ＭｅＶ〜３．５　ＭｅＶの広範囲のエネ
ルギ一応答を与えることができる異なるエネルギー感応
型結晶の検出器を組み合せると、異なるエネルギー感応
型発光結晶及び光検出器又はＣＣＤを用いることにより
、又は、放射強度に比例した電気インパルスを発生する
結晶を用いることによって、広いスペクトルの検出器列
が実現される。低いエネルギー放射に対して過敏なソリ
ッドステート型検出器もあるので、組織と等価な読みを
保証するための補償的処理が行われるが、これは、プリ
アンプとプリスケーラとで組み立てられた回路で行われ
る。アナログ・ディジタル変換器及び検出素子からの信
号を増圧するための低雑音高利得増巾器（公知のＭＯＳ
ＦＥＴ部品を組み込んでいる）が個別の遮蔽されたチッ
プ上に設けられる。又は、（プリアンプ、演算増巾器、
平滑回路）全てを１個のＣＭＯＳチップ上に設けるよう
にしてもよい。

好ましくは、プライムされ高純度でＮの少ない合成ダイ
ヤモンド（南アフリカ特許第８１／　８０１７号に記載
され、ドφベールズ・インダストリアル・ダイヤモンド
社が生産するもの）のような（放射かない状態での）非
導電性の物は、組織と等価であることが確かである故に
、コストが許すならば検出素子として使用しうる。（ダ
イヤモンドと組織とは炭素を含んでおり、複雑な補償用
の平滑回路が不要であること、及び、丈夫さ、小型であ
ること、放射エネルギーの広いスペクトルに対して広い
応答範囲とはり正比例性をもつことは固打の利点である
。） コストの要因によっては、カドミウム・チルライドのよ
うな安価な発光／放射感応型結晶を用いることが必要で
あろう。最終的な実施形体は使用される検出器の型で決
まる。適宜の小型高電圧源を持つガイガー・ミューラ管
もディジタル処理回路と一体化することが可能であろう
。

適切に設計された電荷結合素子（ＣＣＤ）も（部分的に
遮蔽され、又は、ＮａＩ、ビスマス・ガーマネイト（Ｂ
ＧＯ）又はＢ　１４　Ｇ　ｅ　３０１２のような螢光発
光型結晶と結合されて）検出素子として使用しうる。特
別設計の大容量ダイナミックＲＡＭチップ（自動リフレ
ッシュ付き）は、放射の存在の際に特にソフトエラーを
起し易くされているし、放射レベルと類似し比例するデ
ィジタル情報を与えるよう適宜の回路によって監視する
ことができるので、これも検出素子として使用しうる。

ソリッドステート型検出素子は入力放射に正比例してパ
ルスを発生する。線量率の計算は、適正に処理された該
パルスを計数し、予め設定された時間にわたって積分し
、水晶型時計パルス源に対して参照するときに行われる
。累算された線量も計算され、注文設計の液晶表示装置
（Ｌ、　　Ｃ，Ｄ）又は機械的な掃引針のようなＬＣＤ
やアナログ型の表示器に表示される。予め設定された警
報スレッショルドに達すると、可聴警報器としてのピエ
ゾ電気的ブザーが作動され、スイッチング装置によって
連続的可聴信号が発生されるようにして、ガイガー・ミ
ューラ管型装置の場合のように、放射源を探知する助け
とする。

詳述すると、プリスケーラ１８が前置されたパルス・カ
ウンタ１６は、記憶時間設定回路１７によって決定され
た時間にわたって計数を行う。設定回路１７は、検出素
子２０からのパルスをカウンタ１６が計数する期間を変
更する。プリスケーラ１８はＰＬＬ型乗算器やディジタ
ル分周器を用いて定数倍することによって、パルス計数
の絶対値をミリラド（ｍ　Ｒａｄ）へ変換する。４桁の
みを用いて極めて広い範囲の測定ができるようにするた
めに、記憶時間設定回路１７が用いられる。カウンタ１
６は所与の期間にわたってミリラド数を計数する。カウ
ンタ１６がオーバーフローすると、設定回路１７は測定
期間を短縮させ、新らしい測定期間に合うように表示器
を調整する。もっと多くの桁の（即ち計数能力の高い）
表示器を用いれば、記憶時間設定回路１７は不要である
。

カウンタ１６は装置の核であり、ある期間（１時間、１
／ｌＯ時間、１／１００時間等々）ミリラド数を計数す
る。該期間での終端でのカウンタ１６の内容は、したが
って、所与の期間における瞬間的な線量の積分、即ちリ
アルタイムでの積分された線量である。

カウンタ１６は加算回路２２を経てメモリ・ラッチ２４
へ出力を与える。メモリ・ラッチ２４はリセットされる
まで全パルス数を累算する。これにより、種々の時間間
隔にわたる累算された線量が積分され、表示される。加
算回路２２から信号を受は取るメモリ・ラッチ２４は、
記録されるべき目、週、月などの期間にわたって線量率
を累算できるほどの大容量のものである。予め設定でき
る線量率警報スレッショルドは別のメモリ２６に記憶さ
れる。メモリ２６は排他的オア論理機能ゲー）２８（＝
１ディジタル比較器）へ出力する。これは、予め設定さ
れた線量率スレッショルド（例えば、０．５，２゜５゜
１０、１００　、２５０　ｍＲ／ｈｒのような放射線量
率の多数の感度範囲を予め設定できる）に到達したとき
に、ブザー３０（好ましくはピエゾ電気的）が可聴警報
を与えるようにするためである。こうしたブザーは通常
の刻時による可聴アラーム用にも使用できるが、放射レ
ベルのしきい値毎に異なる音が出るようにしてもよい。

線量率スレッショルド可聴警報に用いられるのと同様の
予設定可能メモリ・レジスタ及び比較器を組み込んで、
全累算線量率がｒめ設定された記憶値を越えたときに可
聴警報を出すようにすることもできる。

動作時に、メモリ２４は時折りリヤされ、その後、期間
の終端で、その期間に対する各積分された線量がメモリ
２４に加算される。それにより、時間で累加された全積
分線量率を作ることができる。

（口、月又は年で）クリヤされるまで、累算が行われる
。

回路３２は２個の異なる発音体を備える。これは、目覚
し時計機能によって発生されるアラームが、放射の過照
射により発生される音と異なるようにするためである。

人間の組織に対する応答性が異なるセンサと共に用いら
れる回路３４は、組織と等価な率を与えるようにセンサ
の出力を補償するのに用いられる。

例えばカドミウム・チルライドは人間の組織よりも、ず
っと低いエネルギー放射に感応する。回路３４内にＡ／
Ｄ変換器を用いることにより、また、（粒子エネルギー
に比例する）帯電レベルを用いて低エネルギー粒子以上
に高エネルギー粒子の計数を強調するようにプリスケー
ラを調節することによって、複合補償を行うこともでき
る。その代わりに、Ａ／Ｄ変換器を用いてルックアップ
・テーブルをアドレスし、それによって、任意のディジ
タル消波規則が補償のために適用されるようにしてもよ
い。

機能選択部■は選択スイッチ４０、制御器４１、出力選
択器４２を含む。選択スイッチ４０のうちの第１のスイ
ッチがオンとされて時計機能が選択されると、制御器４
１は出力選択器４２に命じてタイマー回路１４と表示器
５０とを接続させる。これによって、放射検出装置は時
計として用いられる。選択スイッチ４０の第２のスイッ
チが作動されて放射監視機能が選択されると、制御器４
１は出力選択器４２に命じてカウンタ１６又はメモリ２
４と表示器５０との接続を行わせる。これによって、放
射検出装置を放射モニタとして用いることができる。選
択スイッチ４０のうちの第３のスイッチはメモリ２６に
参照値をロードするのに用いられる。

以上の説明から明らかなように、プリスケーラ１８から
の適正に処理されたパルスは予め設定された期間にわた
って計数・積分されて水晶型時計パルス源と参照される
ときに、線量率の計算が行われる。累算された線量もま
た計算され、機能選択制御スイッチ４０からの選択によ
って表示器５０上に表示される。口、時等の表示も同じ
表示器又はアナログ型表示器（注文設計のり、Ｃ，Ｄ又
は機械的掃引針）によって表示することができる。予め
設定された線量率警報スレッショルドは、その値に到達
されると、可聴警報としてのピエゾ電気的ブザー３０を
作動させ、適宜のスイッチング装置により、連続的な可
聴信号を発生させて、ガイガー・ミューラ管型装置の場
合のように放射源を探知する助けとなる。

［発明の効果］ この発明による放射検出装置により、精確で信頼性の高
い放射監視を行うことができ、したがって、原子力発電
所、放射性物質を用いる研究所、池中の原子力施設を修
理する者に有用であるばかりでなく、故障した陰極線管
等からの漏洩Ｘ線のような有害な放射から胎児を守るた
めに妊婦にも有用である。原子力発電所の暴走のような
原子力惨事という不幸な事態の際にも、この発明の装置
は極めて有用であり、不要な被爆を避は緊急事態を監視
する手段を提供することができる。また、実際の放射レ
ベルを決定する手段となって、不要かつ不当なパニック
を鎮めることにも役立つ。この発明の装置は宇宙空間で
作業する者にも何効である。

そのうえ、この発明の放射検出装置は妥当なコストで小
さなマイクロチップ上に実現できるので、経済的な大量
生産を可能とするばかりでなく、通常の時間の読みのよ
うな常時記録される情報を腕時計のような装置で与える
ことができるので、極めて使い易い。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明を具現する時計／放射検器一体構造の回
路図である。 ■・・・刻時部　　　　　　　■・・・放射監視部■・
・・警報信号発生部　　　■・・・機能選択部■・・・
表示部　　　　　　　１０・・・発振器１２・・・分周
器　　　　　　　１４・・・タイマー回路１５・・・ア
ラーム　　　　　　１６・・・カウンタ１７・・・記憶
時間設定回路　　１８・・・プリスケーラ２０・・・放
射検出素子　　　　２２・・・加算機２４、２６・・・
メモリ　　　　　２８・・・比較器３０・・・ブザー　
　　　　　　４０・・・選択スイッチ４１・・・制御部
　　　　　　　４２・・・出力選択器５０・・・表示器 （外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続的に時を刻むための手段と、 該刻時手段に応答して、それぞれが所定の期間を有する
   連続的な時間間隔を測定するための手段と、 放射検出手段と、 該放射検出手段によって検出された放射量に依存する信
   号を記憶するための手段と、 前記時間間隔の終端で、前記の記憶された信号と基準値
   との比較を行うための手段と、 該記憶された信号が該基準値を越える場合に警報を発す
   るための手段と、 を具備することを特徴とする放射検出装置。