JPS6330778A - 液体シンチレ−ション測定装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は放射性核種が発する放射線を正確に測定する
ための手段に関し、より詳細には低レベル液体シンチレ
ーション計数におけるより正確な、一致パルスによる検
出形式の液体シンチレーション測定装置に関するもので
ある。

〈従来の技術） 液体シンチレーション測定装置はその高い計数効率によ
り、放射性物質の正確な測定には一層使用されるように
なり、三重水素のような低エネルギー放射性同意元素に
対してさえ用いられるようになった。液体シンチレーシ
ョン分析には様々な技術が使用されたが、その最も基本
的なものには、試料の崩壊から生じるエネルギーを大幅
に弱めることなく、吸収、伝達できる溶媒システム内の
放射性核種を溶解または懸濁する過程がある。同溶媒も
シンチレータ−物質及び試料の混合物を有し、同溶媒と
シンチレータ−は通常゛シンチレーターカクテルパと呼
ばれている。放射性崩壊が生ずると、引き続いてシンチ
レータ−物質が活性化され発光するように放射性核種か
ら溶媒システムを経てシンチレータ−物質へ、とエネル
ギー伝達が行なわれ、その結果低エネルギーのフォトン
を放出する。

初期の液体シンチレーション測定装置は光電子倍率器の
出力をパルスアナライザーによって増幅、分析すると共
に、カクテル内の発光によって起こる光信号を光電子倍
率器で倍増されるものであった。この測定装置は内外部
線源から生ずる放射線の干渉を受けるとともに固有のシ
ステムノイズが発生し、このため様々な問題に影響され
、その結果不正確な測定を招来した。この問題は共通軸
に沿って並べられた一対の光電子倍率器とこれらの間に
配置された放射性試料とを共に使用する一致パルス検出
液体シンチレーション測定装置の出現によっである程度
まで解決された。試料の内部からの放射線放出に起因す
る電気パルスは、これと対応する核光電子倍率器からの
パルスが所定の分解時間に検出器に到達した場合のみ適
切な放射線事象によるものと思われる。これら放射線事
象の整合を求めることにより、液体シンチレーション測
定装置はシステム内から生じる内部ノイズのために起こ
る劣化影響を最小にして合理的な測定制度をもたらす。

前記した従来の測定装置はバックグラウンド事象、とり
わけ内部システムノイズ噂こ起因するものに対しては一
定の識別度を備えているが、環境放射線、宇宙線、静電
気、化学的発光、シンチレーションカクテルを入れるガ
ラスの小びんないしコンテナ、光電子倍率器の管や付近
にある構成部材に使用されているガラスの残留放射能な
どの色々な要素によって生じ得るバックグラウンド放射
能の存在によって重大な影響を受ける。これらの線源か
らの放射線がシンチレーションカクテル、試料びん、な
いしは光電子倍率器に使われるガラス内で発光し、この
発光が試料の有効な崩壊により生じる正当なカクテルシ
ンチレーションと混同され、試料の実際の崩壊により生
じる正当なカクテルシンチレーションとして記録される
。この測定装置では外部放射線の影響からの保護は通常
鉛よりなる遮蔽物質を、液体試料を包囲する放射線保護
具として設けることにより行なわれている。この遮蔽は
しかしながら外部放射線がシステムを透過することを完
全に防止することができず、自身の干渉放射線が混入さ
れることがある。その上、鉛遮蔽は遮蔽の内部に含まれ
る試料びんや光電子倍率器の管のような構成部材内の汚
染放射能に対しては効果がない。

また、シンチレーション材料、保護シンチレータ−内部
のシンチレーションを感知する追加光電検出器、そして
試料測定回路素子に対して不一致状態で作動する一組の
電子回路を用いた保護システムの利用により、液体シン
チレーション測定におけるバックグラウンド放射線の影
響は更に減少した。

このシステムは不適当なバックグラウンド放射能を感知
し、除去するのに適しているが、非常に効果でかさ張り
、さらには取扱いに不便であった。

同システムは鉛遮蔽を用いているが、遮蔽区域内の混入
物によるバックグラウンド放射能の影響の除去に対して
は効果がない。

液体シンチレーション測定におけるその後の改良によっ
て保護具としての固形シンチレーション物質並びに、前
記システムが保護シンチレータ−内のシンチレーション
と試料シンチレーションを検出するために使用される一
致パルス検出器に対しての反同時装置（ａｎｔｉ−Ｃｏ
ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　　ａｒｒａｎ（１ｅｍｅｎｔ　＞
が使用されることになった。

これらのシステムは試験試料内からの放射能事象に起因
する液体シンチレータ−からの後側立上がり時間のシン
チレーションと、バックグラウンド放射能の結果として
保護シンチレータ−内で誘発され、より低速な立上がり
時間を有するシンチレーションを区別できるタイミング
識別手段を備えている。このシステムによれば測定の精
度は向上したものの、バックグラウンド放射能の影響を
以前として受けており、とりわけ三十水素のような相対
的に低エネルギー放出レベルの物質の放射能測定におい
て各種バックグラウンド放射線源との区別を困難にして
いる。

そこで本願出願人は特開昭６１−２３５７８４号におい
て、バックグラウンドパルスと試料内の本当の放射能事
象により発するパルスとをより良く識別できる装置を開
示した。この装置は液体シンチレーション測定機の使用
により、測定効率及び測定制度を向上させている。この
装置はパルスが測定される試料の崩壊に起因する試料光
学事象にて生ずる有効な試料パルスであるか、試料光学
事象とは別の何かによって生じる無効バックグラウンド
パルスであるかを確めるために、検出されるパルスのい
くつかの固有な性質を利用している。

同試料光学事象は各種バックグラウンド工学事象と電気
ノイズを包含するものであり、バックグラウンド工学事
象の主な発生源はシステム遮蔽を透過した外部放射線、
さらには検出システム並びにこれに付随した′ａ蔽動物
質含有する内部汚染放射線によって生じる試料びん又は
光電子倍率器のガラスのシンチレーションである。バッ
クグラウンド識別技術は以下の点を前提とする。即ち、
パルス検出装置の一致検出器をトリガする大部分のバッ
クグラウンドパルスが、比較的低エネルギーレベルによ
り、さらに一致パルスの直後に生じる一連の近似単一光
電子振幅の無秩序なパルス（特性パルスバースト）であ
る。

この装置では、特別な一致パルスはバックグラウンドシ
ンチレーションの結果として生じたものとみなされ、一
致パルス検出後の予定時間中に光電子倍率器から出力さ
れるトラッキングが低エネルギーパルスの特性バースト
が生じたことを示す時は試験される放射能試料の総合エ
ネルギースペクトルの測定においては無視される。予め
設定した時間（約５マイクロ秒）内において、一致パル
スに後続するパルスバースト（バーストカウント）内に
て検出されるパルス数は、その一致パルスを係数すべき
かどうかを決定するのに直接利用される。代りにバース
トカウントは一致パルスのエネルギーレベルトと協働し
て、検出された一致パルスが有効な試料シンチレーショ
ンの結果である確率を計算するのに使用き−れる。

上記タイプのバースト検出技術は一般にバックグラウン
ドと有効な試料パルスとをより正確に識別可能にするこ
とにより、従来の液体シンチレーションシステムと比較
して、より正確な測定をもたらす。しかし無効なバック
グラウンド事象により生じる特性パルスバースト内に存
在するパルス数が非常に小さい時は無効なバックグラウ
ンド事象があったことを確認させるために、一致パルス
に続く予め定めた時間内に検出されるべきパルスのしき
い値数は前記パルス数に対応して小さくなる。しきい値
数が非常に小さい場合は、有効光学事象に続いて小数の
パルスを時々発生させる光電子倍率器内のアフターパル
シング減少のために、有効光学事象と無効光学事象との
間の区別は困難となる。よって、有効並びに無効光学事
象を誤って分類する確立が増大する。

この問題は試験下の放射性核種が低レベル放射能を有し
、そのため放射性壊変数と、試料放射能から生じる有効
係数率が無効バックグラウンド事象から生じる係数率と
比較するのに不充分な時には特別な意味を持つ。そのよ
うな場合、少しの誤分類でさえ測定システムに対する最
少感度をはっきりと下げることになって、測定感度に重
大な影響を及ぼし、バックグラウンド事象が誤って有効
光学事象として扱われる確率が増大する。

本発明の主たる目的は、外部保ｉａ蔽及びその付随検出
装置を必要とせず、高い信頼性と精度で放飼性核種試料
のｔｌｉ射能係数率を測定でき、かつ経済的にしてコン
パクトな液体シンチレーション測定装置を提供すること
にある。

本発明の別の目的は試料シンチレーションとバックグラ
ウンドシンチレーションとを、−層確実に識別すること
ができる技術と装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は一致パルスに後続するパルス
のバーストの検出、さらに一致パルスが有効試料シンチ
レーションに帰する範囲を測定するための一致パルスの
エネルギーに暴く液体シンチレーション測定装置に高い
効率と測定制度、並びにバックグラウンド識別能力を提
供することにある。

本発明のざらに別の目的は、低放射能レベルの試料に対
して使用するのに特に適している上記タイプの技術と装
置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、ベータタイプ及びガンマタ
イプの放射能を容易に測定することが可能な測定装置を
提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記した問題点を解決するために、本願第１
発明は測定すべき試料の構成成分の敢射性崩壊により生
じる試料光学事象を計数すると同時に、試料光学事象を
現すパルスとは異なる電気パルスを予め発し、バックグ
ラウンド放射線により生じるバックグラウンド光学事象
の計数を減少するための低レベル液体シンチレーション
測定装置において、試料に隣接して設けられ、光学事象
を検出して同光学事象を電気パルスに変換するための複
数の検出手段と、前記複数の検出手段からの電気パルス
を受信し、両電気パルスが互いに一致した時にトリガパ
ルスを発する一致検出手段と、前記一致検出手段からの
トリガパルスと、前記複数の検出手段からのＮ気パルス
を受信し、各トリガパルスに後続するように選択設定さ
れた時間幅内の電気パルス数を決定するためのバースト
検出手段と、前記バースト検出手段に接続され、前記選
択された時間幅内で検出されたパルス数に応じて、対応
するトリガパルスによって表わされる光学事象が及ぶ範
囲を、試料光学事象として処理すべきか、バックグラウ
ンド事象として処理すべきか決定するための評価手段と
：前記測定すべき試料の周囲に設けられ、前記複数の検
出手段と光学的に結合した、固形シンチレータ−物質を
含んだ活性保護遮蔽部材と、前記活性保護遮断部材を、
バンクラウンドｆｉ射線によって励起し、かつ、バック
グラウンド放射線から生じる一致パルスにて発生される
トリガパルスに後続して、前記選択設定された時間幅内
の電気パルスの数を前記遮蔽により効果的に増加させる
ことにより、選択設定された時間幅内に検出されたパル
ス数を正確に評価し、トリガパルスが試料光学事象とし
て処理されるべき範囲を決定できるようにしたという手
段を採用し、第２発明は測定されるべき試料の放射性崩
壊によって生じるガンマ線にて起こる試料光学事象を計
数するためのシンチレーション測定装置において、光学
事象を検出し、その光学事象を電気パルスに変換するた
め、試料に隣接して設けられた複数の検出手段と、前記
複数の検出手段からの電気パルスを受信してある光学事
象の検出に後続する選択された時間幅内に存在する電気
パルスの数を決定するためのバースト検出手段と、前記
選択された時間幅内に検出されたパルス数に応じてバー
スト検出手段にて決定された電気パルスの数により表さ
れる光学事象が試料光学事象として処理されるべき範囲
を決定するための、バースト検出手段に接続された評価
手段と、測定される前記試料の周囲に設けられ、前記複
数の検出手段に光学的に結合された固形シンチレータ−
物質を含む結晶検出部材と、前記結晶検出部材は試料が
発するガンマ線によって励起され、前記選択された時間
幅内に前記多数の電気パルスを発生するように適合され
、試料光学事象の数を正確に判断できることからなると
いう手段を採用している。

（作用） 上記した解決手段を採用したことにより、本願第１発明
は試料の構成成分の放射性崩壊によって光学事象が発生
すると、検出手段にて検出され電気パルスに変換される
。そして、この電気パルスと予め発生されている電気パ
ルスとが一致したとき一致検出手段が発するトリガパル
スを基準に設定された一定時間内における電気パルス数
がバースト手段によって決定される。この電気パルス数
に応じて対応するトリガパルスにて表される光学事象の
及ぶ範囲が、光学事象処理又はバックラウンド事象処理
のいずれの範躊に属するかが評価手段によって決定され
、光学事象処理されるべき範囲のものについてはパルス
数が活性保護遮蔽部材によって増加され、トリガパルス
が試料光学事象として処理される。

また本願第２発明においては、試料の構成成分の放射性
崩壊によって光学事象が発生すると、検出手段にて検出
され電気パルスに変換される。そして、この電気パルス
と予め発生されている電気パルスとが一致したとき一致
検出手段が発するトリガパルスを基準に設定された一定
時間内における電気パルス数がバースト手段によって決
定される。この電気パルス数に応じて対応するトリガパ
ルスにて表される光学事象の及ぶ範囲が、光学事象処理
又はバックラウンド事象処理のいずれの範躊に烏するか
が評価手段によって決定され、結晶検出部材が試料の発
するガンマ線によって励起され、試料光学事象の数を正
確に判断し得る。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に従って詳述する。

第１図は本発明による“バーストカウンティング″タイ
プ液体シンチレーション測定装置のブロック図である。

第１図において、試験試料を含有する被保護液体シンチ
レーションカクテルユニット１ｏは、光電子倍増管１２
と１４が光学事象を検出する遮蔽区域内に設けられてい
る。明確に説明するため、第１図に示す測定装置はまず
、試料を包囲する活・　性保護遮蔽の影響を考慮に入れ
ずに説明され、同保護遮蔽の別例ならびに作用は第２図
から第４図（ｂ　”）を参照にして詳述される。シンチ
レーションカクテル内の放射性核種が崩壊すると、被保
護ユニット１０の内部でベータ粒子が放出され、カクテ
ル内で螢光体を励起する。同螢光体はベータ粒子からの
エネルギーを低エネルギーフォトン（ｌｉｇｈｔ　　ｐ
ｈｏｔｏｎｓ　＞に変換し、この低エネルギーフォトン
が光電子倍増管１２．１４にて検知される。これら光電
子倍増管１２．１４は検出した事象のエネルギーレベル
を表わすアナログ電気パルスを発生し、その出力は基準
電圧で作動する振幅比較器である光電子パルス検出器１
６．１８によって感知され、デジタル形式に変換される
。

該単一光電子パルス検出器１６．１８によって発生され
るデジタルパルスは゛シングルス′パルスと称されて一
致検出器２０とオアゲート２２に供給され、少なくとも
単一の光電子振幅を有するアナログパルスが検出された
ことを示す。一致検出器２０はシングルズパルスがほぼ
同時に両光電子倍増管で発生されたことを検知し、それ
に応じて一致信号を一致ラッチ２４に転送する。前記−
致信号は開始光学事象を示すデータを解析、変換ならび
に記憶するのに必要なステップのシーケンスをトリガす
る。外オアゲート２２は単一光電子パルス検出器１６．
１８から受けた２つのシングルス信号を合計して、その
信号を係数入力としてバーストパルスカウンタ３０に供
給する。この信号は加算シングルス信号と称される。

それぞれの該光電子倍増管１２．１４もまた、アナログ
パルス処理−アナログデジタル変換回路２６に接続され
ている。この回路は適切なアナログパルスを整型し、特
定のパルスのエネルギーレベルを表すデジタル比力信号
を出力する作用を行う。１２ビット信号に代表されるこ
の出力信号は、アナログパルス処理−アナログデジタル
変換回路２６からルックアップ表続出し専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）３２及び加算メモリ３６へ延在するバス３１上を
送られる。

バーストパルスカウンター３０も同様に４ビツトデータ
バス３８に接続され、バーストカウントをルックアツプ
表ＲＯＭ３２へ送る。ルックアツプ表ＲＯＭ３２はバス
３８を介して供給される所定の時間窓内の一致パルスに
後続するバーストカウント数とバス３１を介して供給さ
れるパルスのエネルギーレベルとの双方に基いた確立式
である。

これら２つの入力をもとにルックアツプ表ＲＯＭ３２で
確立因子が決定され、これはバス４０を介して加算メモ
リ３６へ送られる。パルス値１に対し、無効なバックグ
ラウンドパルスに対する有効な試料パルスの確立が乗算
され、メモリ３６内で加算される。この情報は付いてデ
ータバス４２を介して液体シンチレーションカウンター
と協働する公知のマイクロプロセッサへ出力される。

一致検出器２０はさらに一致信号を一致ラッチ２４へも
出力する。この信号は一致ラッチをセットする作用をな
す。一致が検出され、またラッチがその際ラッチされて
おらず、ふさがっている状態を示しているならば、ラッ
チ信号が一致ラッチ２４により発生される。このラッチ
信号はバーストパルスカウンタへ伝送されバーストパル
スカウンターによりその間パルスが計数される。一致パ
ルスに引き続く時間幅がスタートする。また、信号がア
ナログパルス処理−アナログデジタル変換回路２６へも
供給され、一致パルスに対応するこの回路を始動させ、
また、これは試料計数タキ７３４にも接続されて、これ
に試料計数タイミングが抑止されていることを指示する
。試料計数タイマ３４はマイクロプロセッサからの制御
信号により信号路４３を介して始動、停止及びリセット
され、またバス４４を介して試料計数時間がマイクロプ
ロセッサへ出力される。フナログパルス処理−アナログ
デジタル変換回路２６は一致ラツチ２４へ接続されて特
定のパルスについての変換処理の終了を指示し、パルス
が処理及び変換された後に一致ラッチ２４のリセットを
行うと共に、ストアパルス発生機２８へ接続されて同ス
トアパルス発生器２８をトリガし、加算メモリがバス４
０を介して供給される分率カウント値よりなる特定のパ
ルスをそのメモリに加算するようにしている。

ストアパルス発生器２８の出力信号４６は加算メモリ３
６に記憶されている。

以下、この発明の作用について述べる。

２つの光電子倍増管により試料パルスが検出されたこと
を示す適当なパルスが発生され、また−致検出器が該パ
ルスが同時に発生したことを検出した場合、適切な信号
が一致ラッチ２４へ送られてラッチ信号が出力される。

この間、光倍増管により検出された全てのパルス、すな
わち一致トリガパルス及び試料容器ガラスあるいは光倍
増管のガラスあるいは電気雑音に起因するシンチレーシ
ョンは両者とも光電子倍増管から単一光電子パルス検出
器１６．１８へ、またさらにオアゲート２２を介してバ
ーストパルスカウンタ３０へ送られる。一致検出器２０
が一致信号を検出すると、この信号により一致ラッチ２
４がセットされ、これによりさらにバーストパルスカウ
ンタ３０の時間幅が開始される。この時間幅の間に一致
パルスに続くパルスの数が検出され、この数がデータバ
ス３８を介してルックアツプ表ＲＯＭ３２に供給される
。バーストパルスカウンタ３０はパルスが計数される時
間窓の長さを公知の３〜９マイクロ秒間にするような時
間幅を有する設計になっている。

一致ラッチ２４もまたラッチ信号を発生する際、アナロ
グパルス処理−アナログデジタル変換回路２６を始動さ
せる作用をなす。アナログパルス処理−アナログデジタ
ル変換回路２６は光電子倍増管１２．１４より供給され
たパルスのエネルギーレベルを表わす１２ビツトのデジ
タル信号を発生する。信号の１２ビットデジタル信号へ
の変換が終了すると変換終了信号が出力され、一致ラッ
チをリセットし、ストアパルス発生器をトリガする。

アナログパルス処理−アナログデジタル変換回路２６よ
り出力されるパルスのエネルギーレベルはデータバス３
１を介して送られ、またバーストカウント数はデータバ
ス３８を介して送られる。

どちらのカウント数もルックアツプ表ＲＯＭ３２へ送ら
れ、一致検出器により一致パルスとして検出された事象
が試料中の放射性核種の放射性崩壊スペクトルを決定す
るのに使用される実際の試料手間である確率を決定する
のに使用される。一致パルスに続く時間幅におけるバー
ストカウント数が増加するに伴い一致パルスが有効な試
料パルスである確率は減少する。さらに、この確率は一
致パルスの総合エネルギーレベルによっても変化する。

そこでルックアツプ表は前記時間幅内のバーストカウン
ト数と一致パルスのエネルギーレベルの両方に関係する
。これら２つの因子により有効な試料パルスである確率
が決定される。この確率値は理論的にはゼロと１の間の
数になる。この確率値は加算メモリ３６へ供給される。

アナログパルス処理−アナログデジタル変換回路２６よ
り出力される変換終了信号はストアパルス発生器２８に
トリガ信号として供給される。トリが信号に対応してス
トアパルス発生器２８の出力４６が加算メモリ３６に所
定のエネルギーレベルのカウント数をそのレベルのカウ
ント数を加算しているレジスタに加算するようにあるい
は特定のパルスに基づいてそのエネルギーレベルにおけ
るカウント数あるいはその分率を加算するように指示す
る。カウント数分率に関する情報はバス４０を介してル
ックアツプ表３２より供給される。

そこで加算メモリはカウント数値に１倍の、有効な試料
である確立よりなるカウント数分率情報を乗じ、その値
をメモリへ格納する。例えばパルスが有効な試料パルス
である確立が０．７である場合、加算メモリは適当なエ
ネルギーレベルを見出し、数０．７がそのエネルギーの
他の数に加算され、これにより分析されている試料の特
定エネルギーについての全カウント数が示される。

バーストパルスカウンターはゲート制罪カウンタ及びタ
イマの組合わせよりなる。カウンターは最初ゼロにセッ
トされ、スタートパルスによりタイマが始動される。タ
イマは係数ゲートをイネーブル化し、オアゲート２２よ
り供給された計数すべきシングルスを加算させる。なお
、一致パルスの発生に関するシングルスは計数されない
。加算されたシングルスの計数（バースト計数）がタイ
マが時間計測を終了するまで（約５マイクロ秒後）継続
した後、計数ゲートはディスエーブル化される。カウン
ト値は次いでカウンター内及びバス３８上に、バス４ｏ
上のカウント数分率情報がメモリ３６内に記憶されるま
で保持される。

単一光電子パルス検出器はその入力アナログ振幅が光電
子倍増管よりの単一光電子パルスを検出するのに適当な
レベルに対応する振幅を超過する場合、幅が５０〜２０
０ナノ秒の一定幅のデジタルパルスを出力する電圧しき
い値検出器である。

これは２ナノセカンドに及ぶ類い入力パルスを検出する
ことができる。

残りの部品は基本的に公知の部品であり前記の如くに組
立てられ、計数のは能を実行する。マイクロプロセッサ
は液体シンチレーション測定装置製造者により現在供給
されている製品中に組込まれているマイクロプロセッサ
と同等なものである。

上記装置は液体シンチレーション試料中の放射性核種か
らの実際の放射能放出により発生する一致パルスと、ス
プリアス事象に従った特定パルスバーストを基としてス
プリアスバックグラウンド事象により発生したパルスと
を正確に識別できる。

しかしながら無効バックグラウンド裏機により特性的に
生じたパルスバーストが小数のパルスを有するときは、
光電子倍増管の残留・パルスによっていくつかの有効光
学事象に続く微小なパルスバーストが存在する場合に混
同が生じる。このため、無効バックグラウンド裏機を正
確に識別することが難しくなる。後記するように液体シ
ンチレーション試料の回りに活性保護遮蔽を配置したこ
とにより、識別能力、ひいては検出システムの精度をさ
らに向上させ得る。

第２図は、第１図の測定システムと共に使用する、液体
シンチレーション試料を活性保護遮蔽とともに容器に入
れて、それを光倍増管に連結するための一実施例を示し
ている。

第２図において、保護試料装置は、固形シンチレーショ
ン結晶体（ｓｏｌｉｄ　　５ｃｉｎ口＋１ａｔｉＯｎ　
　Ｃｒｙｓｔａｌ　＞　１０４で包囲されたガラスびん
１０２を含むサンプリングユニット（ｓａｍｐｌｉｎｇ
　　ｕｎｉｔ）　１００を備えている。前記結晶体１０
４は好ましくは２つの接着された結晶１０４Ａ、１０４
Ｂとからなり、これらの内部の中央部には前記ガラスび
ん１０２が配置されるようになっている。試料が収容さ
れたびん１０２は、例えば液体試料を入れるため、一般
的に使われるホウケイ酸ガラスのような透明物質よりな
っている。試料の放射能はベータタイプであり、びん１
０２の固形物質を透過することは不可能であり、固形結
晶物質が励起されるのを防止している。

従って、前記結晶体１０４は外部のバックグラウンド放
射線によってのみ励起される。クォーツスリープ１０６
はびん１０２を包囲し、第１図の光電子倍増管１２．１
４に連結されるビン１０２内に収容される液体試料の中
で光子を発生させる光学窓の役割をする。さらに、スリ
ープ１０６は常時吸湿性の固形シンチレータ物質の内面
の湿分防護をする。

光電子倍増管１２と１４の間のあらゆる光学的混線（ｏ
ｐｔｉｃａｌ　　ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　）を防止するた
めに、反射物質層１０８が結晶１０４Ａと１０４Ｂの互
いに接合する面の間に設けられている。反射物質は一方
の結晶１０４Ａ内でシンチレーションが生じるのを、他
方の結晶１０４Ｂに対応する光電検出器からのレスポン
スを励起することによって防いでいる。

各結晶１０４Ａ、１０４Ｂは光透過光学エポキシ接着剤
層１１２並びに該結晶１．０４Ａ、１０４Ｂにより形成
される構造物を経てクォーツ窓１１０に付着されており
、同クォーツ窓１１０は収納箱自身がバックグラウンド
放射線に寄与しないように、例えば真鍮のような低放射
能汚染レベルの高密度物質よりなる金属収納筒内に入れ
られている。サンプリングユニット１００の固形結晶物
質はクォーツ窓１１０と光電子倍増管１２．１４の反応
面の間に配置されたシリコングリースのような光学物質
層１１６を介して、前記光電子倍増管１２．１４の表面
と光学的に結合している。近類した層（図示せず）はク
ォーツスリープ１０６を結晶体１０４へ光学的に結合さ
せるのに使用される。サンプリングユニット１００のク
ォーツ窓１１０に対しての管が光を通さないように結合
され、各光電子倍増管は金属収納箱１１８内に入れられ
ている。

周囲の固形結晶に加えて、前記液体シンチレーション試
料の内部から発生したシンチレーションの大半が２本の
光電子倍増管のそれぞれの面に確実に到達するために反
射粉末又は反射塗料の被覆１２０がクォーツスリープ１
０６及び光電子倍増管との接触面のように光学透過が必
要な場所な除いて結晶体１０４の全外周面上に施される
。

上記構成により光電子倍増管に関して、試料ユニットの
便利な組立及び分解が可能となる。クォーツ窓の設備は
吸湿性クリスタルの外表面を湿分から防護するための永
久手段の役割をなし、試料ユニットが光倍増管より便利
にＭ脱しく管が取り替えられる時または他の理由で）そ
して結晶体１０４に全く影響を及ぼさずに再び組立られ
る。

固形シンチレータ試料内に収納された液体シンチレーシ
ョン試料を含むそのような検出器の機能は第１図の測定
装置の働きを中心として以下に説明する。

固形クリスタル保護遮蔽がない場合、宇宙線のような外
部放射線が光電子倍増管のガラスに加えてシンチレーシ
ョンびんのガラス物質に当たって無効光学事象を構成す
るいくつかのシンチレーションを発生する。ぴんと光電
子倍増管の材料は衆知のように低シンチレーション容量
のものが選ばれているので上記無効手間に続く特性パル
スバーストは小数のパルスを含むと推測される。この事
は下部バーストカウント識別しきい値を必要とし、上記
のように低レベルシンチレーション計数適用時に測定精
度に重大な影響を及ぼす有効及び無効光学事象間での誤
った認識を行う確立を増大する。

活性保護遮蔽の設備は上記した適用時にバースト計数測
定装置の精度を高める。保護遮蔽の固形シンチレータ−
物質は外部放射線によって容易に励起されるものが使用
されているので、シンチレーションカクテルが光子を発
する時間よりも長い時間に渉って光子のバーストを惹起
する。さらに、固形シンチレータ−は、シンチレーショ
ンカクテルが発した光の大半が直接光電子倍増管に結合
されるよう、光の伝達に十分有効なものが選ばれている
。また、固形シンチレータ−も極めて少量の放射能混入
物を含み、影響力の大きなバックグラウンド放射線が固
形シンチレータ−自身によって発生されることはない。

宇宙線が固形シンチレーションクリスタルに当たると、
シンチレータし光電子倍増管１２．１４内で対応信号を
出力する。測定装装置の残りの分の以後の作用は、第１
図について説明した事項に等しいものである。大切なこ
とは、しかしながら固形結晶がガンマ線のような外部放
射線によって励起されるとそれは検出された一致パルス
に続く、シンチレーションビン及び光電子倍増管のガラ
ス物質の外部励起の結果、通常起こる特性パルスバース
トに比べてより多数のパルスを有する特性パルスバース
トを発生するということである。

なお、試料を保持している結晶とびんは光電子倍増管光
学的に結合しているので（第２図）、同一外部放射線は
ぴんと同様に固形結晶からのバックグラウンドシンチレ
ーションを引き起こす。これら２つのバックグラウンド
シンチレーション効果の性質は本来一致しているので固
形結晶からの強持性パルスバーストは、びん並びに光電
子倍増管の液体試料から発生する比較的弱い特性パルス
バースト上に重ねられる。バックグラウンド放射線の励
起の結果通常生じる゛弱″パルスバーストは、上記のよ
うに固形結晶のバックグラウンド放射線の励起の結果性
じる対応゛強″パルスバーストによって増加するのでバ
ースト計数が有効及び無効光学事象間において誤識別が
生ずる確立を少なくする高い計数に引き上げられるため
に特性パルスバーストをさらに顕著にする（すなわち、
−致パルスに続く選択時間幅内でのパルス数増加）。

シンチレーションぴんと光電子倍増管ガラスが弱光子放
出特性を備えていると仮定しても固形結晶保護遮蔽が存
在しているので、バックグラウンド放射線の結果として
強持性パルスバーストになり、特に有効及び無効光学事
象の計数レートが同位マグニチュードの場合に識別能力
と測定精度が向上する。その結果、たとえ有効資料光学
事象に続いて光電子倍増管のアフターパルシング（ａｆ
ｔｅｒ　−ｐｕｌｓｉｎｇ　）に起因するパース、トパ
ルスが時々発生したとしても、無効として考えるべき光
学事象に必要な増大バースト計数しきい値のために検出
システムが有効光学事象を無効光学事象としてまた逆に
無効光学事象を有効光学事象として誤つＥ″１ て分離する確立は著しく減少した。これは百で現される
測定装置の最小感度を高める。なお、Ｅは検出壊変数の
総壊変数に対する比率で、Ｂは試料放射能がない場合の
検出バックグラウンド事象数である。つまり横比有効事
象数が増大して、Ｅの値がより高くなり、無効バックグ
ラウンド事象数が減少するためである。

図示される測定装置は、第１図を参照に述べたバースト
計数技術を元にバックグラウンド放射線により発生する
一致パルスを除去できるので、固形シンナー「ジョン物
質の存在が測定過程を援助している。従って、本発明に
よれば活性保護遮蔽とバースト計数識別技術とを組合わ
せたことにより、液体シンチレーション測定の濤渡を向
上させている。

さて、第３図は第１図に示した液体シンチレーション測
定装置と結合して使用される活性保護遮蔽部材の別個の
概略図である。この部材は第２図に示す分離して組み立
てられた２本の光電子倍増管と共に構成されるべき固形
結晶活性保護遮蔽゛を必要としない、第３図の実施例で
は、液体シンチレーションびん１２０自身がその中に存
在する液体シンチレーションカクテル１２２に対する活
性保護遮蔽として機能している。さらに詳しくは、びん
１２０は高シンチレーション容量を有する固形シンチレ
ータ−物質１２４よりなり、第１図の液体シンチレーシ
ョン測定システム内で光学事象検出手段として機能する
２本の光電子倍増管１２．１４の動作範囲内に配置され
る。ヨウ化ナトリウム、フッ化カルシウム、高シンチレ
ーションガラス、プラスチック等の多様な固形シンチレ
ータ−物質は長シンチレーション時間並びに能率的光伝
送特性という追加的な機能要求を満たす限りは液体シン
チレーションびん１２０の構成に使用することができる
。

液体シンチレーションびん１２０は液体試料が発する放
射能かびん１２０の固形シンチレータ−物質を励起しな
いようにその内部表面に光学的に透明な電子不透過被覆
１２６が施されている。さらに詳しくは、被覆１２６は
液体試料が放出する荷電電子の形をしたベータ放射能が
びんの固形シンチレータ−物質に当らないようにしてい
る。しかしながら、本質的にはガンマ放射線よりなる宇
宙線のようなバクグラウンド放射線は、おおむね大きな
透過力を備えており、容易にシンチレーションびん１２
０と電子不透過被覆１２６とを通過して、びん１２０中
の液体シンチレーションカクテル１２２に当る。ある種
の公知の反射装置（図示せず）が、びん１２０からのシ
ンチレーションを抑制して光電子倍増管に指向させるた
めにシンチレーションびん１２０の周囲に設けられてい
る。

本実施例の動作主要部は、第２図を参照して説明したも
のと本質的には類似しており、宇宙線のようなバックグ
ラウンド外部放射線は光電子倍増管１２．１４に加えて
液体シンチレータ−１２２内でシンチレーションを引き
起こし、その結果中じて光倍増管１２．１４により検出
されたいかなる一致パルスに続いて、バックグラウンド
放射線のパルスバースト特性が第１図の測定システムで
検出されるという前提に基づいている。液体シンチレー
ションびん１２０の固形シンチレータ−物質は活性保護
遮蔽として作用し、あらゆる外部放射線によって励起さ
れて、固形シンチレータ−物質のパルスバースト特性が
その後に続く一致パルスとなるシンチレーションをほぼ
同時に発生させ、その結果増加パルスによって強められ
、また有効及び無効光学事象を正確に区別するために第
１図の測定システムによってさらに容易に、かつ正確に
使用される特性パルスバーストになる。

前記バースト計数測定技術のため、実際の試料光学事象
によって励起されたシンチレーションと、バックグラウ
ンド放射能のために固形シンチレータ−物質内部で励起
されたシンチレーションとを便利に識別できる。従って
、びん中に含まれる液体シンチレーションカクテルの活
性保護遮蔽として固形シンチレータ−物質よりなるびん
を使用できる。

第４図（ａ　）は第１図の液体シンチレーション測定装
置とともに使用される活性保護遮蔽部材の別図である。

第４図の実施例において、液体シンチレーションびん１
３０は液体シンチレーション測定装置に従来使用されて
いたような標準低シンチレーション容口物質１３２より
なっている。この場合の液体シンチレーションカクテル
用活性保護遮蔽は適当な固形シンチレータ−物質にて形
成される多数の小ビード１３６の形で、シンチレーショ
ンカクテル自身の内部に備えられている二それぞれのビ
ード１３６は、第４図（ｂ　）の拡大断面図で示すよう
に、固形シンチレータ−物質よりなる中央の核１３８と
電子不透過物質よりなり、かつ光学的に透明な外部被覆
１４０により成り立っている。いかなる光も正確にシン
チレータ−ビードを通過する必要はなく、ビード１３６
の固形シンチレータ−物質は能率的な光伝送を行う必要
はない。固形シンチレータ−ビード１３６は液体シンチ
レーションカクテル１３４中の溶剤に混入され、同溶剤
によって浮遊状態に保持される。外部ガンマ放射線が容
易にシンチレーションびん１３２、シンチレーションカ
クテル１３４、ビード１３６の被覆１４０を透過して当
り、ビードの固形シンチレータ−物質内部でシンチレー
ションを発生する一方で、ビード１３６の外部被覆１４
０はカクテル内の放射能試料が発する荷電電子ベータ放
射能が透過して固形シンチレータ−物質１３８に当るの
を防いでいる。第４図（ａ　）の実施例もまた公知の反
射装置（図示せず）をシンチレーションびんの周囲に設
けており、光シンチレーションを光電子倍増管に指向さ
せるものである。

第２図及び第３図について説明した前記実施例解のよう
に、固形シンチレータ−物質のビードは外部放射能に反
応する活性保護遮蔽としての作用をなし、外部放射線の
存在により、効果的に層大された特性パルスバーストを
発生する。当業者には、液体シンチレーションカクテル
は活性保護遮蔽効果を実現するために、固形シンチレー
タ−物質の浮遊を助成する、粒化又は細塵化された固形
シンチレータ−物質とカクテルのゲル化混合物にて代替
され得ることは明白であろう。

上記装置はガンマ線の存在を測定するのにも容易に適用
できる。例えば、試料が発したガンマタイプの放射能が
固形シンチレータ−物質に当ることにより生じる、少な
くともある選択された数のパルスバーストが後続する光
学事象パルスのみを計数するように、測定装置を適宜に
変更してもよい。活性保護遮蔽の固形シンチレータ−物
質により生じた対応パルスバーストは数マイクロ秒間に
渉って独特に拡がるので、前記測定装置により容易に検
出される事象パルスはガンマ放射能が存在していること
を正確に指示する。前記した適用に際して、ガンマ線は
特性パルスバーストを有する光学事象を発生させるため
に固形クリスタル物質を直接励起し、液体シンチレータ
−並びにそれに付随するクォーツスリープを必要とする
ことはない。この場合、固形シンチレータ−物質よりな
る保護遮蔽は本質的に、測定中のガンマ線に反応する結
晶検出器として作用する。固形シンチレータ−びんの厚
さは増加され、ガンマ線によって発生される比較的高エ
ネルギーの光子バーストを充分収容し得る配慮を必要と
する。上記したように、この装置はベータ線又はガンマ
線を照射する試料に対して好便に使用できる。

発明の効果 上記記述により明らかなように本発明の装置は本当の試
料放射能が引き起こすシンチレーションと内部及び外部
バックグラウンド放射能に起因するシンチレーションの
間の識別能力を向上させたことにより低レベル液体シン
チレーションの測定精度を著しく向上させている。この
装置は極めて構造が単純にして使途が多く、さらには使
用が簡単で、追加検出器及び体積が大きな外部保護遮蔽
部材とその遮蔽に必要となる反問時検出システムの追加
費用、複雑性、不便さを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における液体シンチレーション測定装置
の動作原理を説明するブロック図、第２図は第１の実施
例を示す断面図、第３図は第２の実施例を示す断面図、
第４図（ａ　）は第３の実施例を示す路体説明図、第４
図（ｂ　）は第３の実施例において使用されるビードを
示す拡大断面図である。 １ｏ・・・被保護試料、１２．１４・・・光電子倍増管
、１６．１８・・・単一光電子パルス検出器、２０・・
・−致検出器、２４・・・一致ラッチ、２６・・・アナ
ログパルス処理−アナログデジタル変換回路、２８・・
・ストアパルス発生器、３０・・・バーストパルスカウ
ンター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定すべき試料の構成成分の放射性崩壊により生じ
   る試料光学事象を計数すると同時に、試料光学事象を現
   すパルスとは異なる電気パルスを予め発し、バックグラ
   ウンド放射線により生じるバックグラウンド光学事象の
   計数を減少するための低レベル液体シンチレーション測
   定装置において、 前記試料に隣接して設けられ、光学事象を検出して同光
   学事象を電気パルスに変換するための複数の検出手段と
   、 前記複数の検出手段からの電気パルスを受信し、両電気
   パルスが互いに一致した時にトリガパルスを発する一致
   検出手段と、 前記一致検出手段からのトリガパルスと、前記複数の検
   出手段からの電気パルスを受信し、各トリガパルスに後
   続するように選択設定された時間幅内の電気パルス数を
   決定するためのバースト検出手段と、 前記バースト検出手段に接続され、前記選択された時間
   幅内で検出されたパルス数に応じて、対応するトリガパ
   ルスによつて表わされる光学事象が及ぶ範囲を、試料光
   学事象として処理すべきか、バックグラウンド事象とし
   て処理すべきか決定するための評価手段と： 前記測定すべき試料の周囲に設けられ、前記複数の検出
   手段と光学的に結合した、固形シンチレーター物質を含
   んだ活性保護遮蔽部材と、 前記活性保護遮断部材を、バックラウンド放射線によつ
   て励起し、かつ、バックグラウンド放射線から生じる一
   致パルスにて発生されるトリガパルスに後続して、前記
   選択設定された時間幅内の電気パルスの数を前記遮蔽に
   より効果的に増加させることにより、選択設定された時
   間幅内に検出されたパルス数を正確に評価し、トリガパ
   ルスが試料光学事象として処理されるべき範囲を決定で
   きるようにしたことからなることを特徴とする液体シン
   チレーション測定装置。 ２、前記試料は低シンチレーション物質より成るびん内
   に収容され、保護遮蔽部材は該びんを包囲する固形シン
   チレーシヨン結晶と、前記結晶と、ライトタイト収納箱
   に含まれる前記シンチレーシヨンびん及び前記検出手段
   と、前記固形クリスタルと前記検出手段との間に設けら
   れた光結合媒体と、前記シンチレーシヨンびんを包囲し
   て前記検出手段への光結合を可能にすべく作用する透明
   スリープと、さらに前記収納箱内部にシンチレーション
   を含むために前記クリスタルの外部表面上に施された反
   射被覆とよりなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の液体シンチレーシヨン測定装置。 ３、前記結晶は前記試料が発する光の大部分を前記複数
   の検出手段に伝送し、バックグラウンド放射線によって
   容易に励起され、バックグラウンド放射線により発生さ
   れた一致パルストリガパルスに後続する前記増加された
   数の電気パルスを発生することを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の液体シンチレーシヨン測定装置。 ４、前記結晶は接着内面に施された反射被覆に２個の結
   晶を相互に接着することにより、一方の結晶から他方の
   結晶に光が伝送されることを防止するための一対の固形
   結晶体を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の液体シンチレーシヨン測定装置。 ５、前記結晶はガラス又はプラスチックシンチレーター
   物質より成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の液体シンチレーシヨン測定装置。 ６、前記保護遮蔽部材は液体試料を収容するために高シ
   ンチレーシヨン固形クリスタル物質より成るびんであり
   、該びんの内側表面は液体が発する放射線が固形結晶体
   に到達するのを防止する光学的に透明な電子不透過層に
   よつて被覆されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の液体シンチレーション測定装置。 ７、前記びんの固形クリスタル物質は前記試料が照射す
   る光の大部分を前記複数の検出手段に伝送し、バックグ
   ラウンド放射線によって容易に励起され、バックグラウ
   ンド放射線のために生じた一致パルスに起因するトリガ
   パルスに後続する前記増加された数の電気パルスを発生
   することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の液体
   シンチレーション測定装置。 ８、前記結晶はガラス又はプラスチックシンチレータ物
   質より成ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
   の液体シンチレーシヨン測定装置。 ９、前記保護遮蔽部材は液体シンチレーシヨン試料を収
   容するために低シンチレーシヨン物質より成るびんであ
   り、前記試料はその内部に浮遊する固形高シンチレーシ
   ョン物質の粒子を含有し、該粒子の外部は前記液体試料
   が発する放射線が固形物質に到達するのを防止する光学
   的に透明な電子不透過層によつて被覆されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体シンチレー
   ション測定装置。 １０、前記固形シンチレーシヨン物質はバックグラウン
   ド放射線によって容易に励起され、バックグラウンド放
   射線にて発生された前記一致パルスに起因するトリガパ
   ルスに後続する増加された数の電気パルスを発生させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の液体シン
   チレーシヨン測定装置。 １１、前記結晶はガラス又はプラスチツクシンチレータ
   ー物質より成ることを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項記載の液体シンチレーション測定装置。 １２、前記粒子は液体シンチレーシヨン試料の内部で浮
   遊するビードの形状をした前記固形シンチレーター物質
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の
   液体シンチレーション測定装置。 １３、前記評価手段はバースト検出手段により検出され
   た数と一致光学事象のエネルギーレベルの表と比較して
   、ある光学事象が試料光学事象として処理されるべき範
   囲を決定する手段と、 ある試料に対して計数された光学事象を総計する手段と
   よりなり、その際各事象は評価手段によってなされた決
   定に基づいて重みがつけられることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の液体シンチレーション測定装置。 １４、測定されるべき試料の放射性崩壊によつて生じる
   ガンマ線にて起こる試料光学事象を計数するためのシン
   チレーシヨン測定装置において、 光学事象を検出し、その光学事象を電気パルスに変換す
   るため、前記試料に隣接して設けられた複数の検出手段
   と、 前記複数の検出手段からの電気パルスを受信してある光
   学事象の検出に後続する選択された時間幅内に存在する
   電気パルスの数を決定するためのバースト検出手段と、 前記選択された時間幅内に検出されたパルス数に応じて
   バースト検出手段にて決定された電気パルスの数により
   表される光学事象が試料光学事象として処理されるべき
   範囲を決定するための、バースト検出手段に接続された
   評価手段と、 測定される前記試料の周囲に設けられ、前記複数の検出
   手段に光学的に結合された固形シンチレーター物質を含
   む結晶検出部材と、 前記結晶検出部材は試料が発するガンマ線によつて励起
   され、前記選択された時間幅内に前記多数の電気パルス
   を発生するように適合され、試料光学事象の数を正確に
   判断できることからなることを特徴とする液体シンチレ
   ーシヨン測定装置。 １５、前記試料は低シンチレーシヨン物質より成るびん
   内に収容され、前記結晶検出部材は前記びんを包囲する
   固形シンチレーシヨン結晶と、前記結晶と、光漏洩防止
   機能を備えた収納箱中に収容される前記シンチレーショ
   ン並びに前記検出手段と、前記固形結晶と前記検出手段
   との間に設けられた光結合媒体と、さらに収納箱内部に
   シンチレーシヨンを含むために前記結晶の外部表面上に
   施された反射被覆とよりなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１４項記載の液体シンチレーシヨン測定装置。 １６、前記結晶検出部材はガンマ放射線試料を入れるた
   めに高シンチレーション固形結晶より成るびんであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載液体シンチ
   レーションの測定装置。 １７、前記結晶検出部材はガンマ放射線試料を入れるた
   めに低シンチレーシヨン物質より成るびんであり、前記
   試料は固形高シンチレーシヨン物質の粒子を含有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の液体
   シンチレーシヨン測定装置。