JPH01274095A - 低レベル環境放射線測定装置 - Google Patents

低レベル環境放射線測定装置

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JPH01274095A
JPH01274095A JP1058068A JP5806889A JPH01274095A JP H01274095 A JPH01274095 A JP H01274095A JP 1058068 A JP1058068 A JP 1058068A JP 5806889 A JP5806889 A JP 5806889A JP H01274095 A JPH01274095 A JP H01274095A
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JP
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radiation
pulse signal
colliding
radiation particles
particles
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JP1058068A
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Joseph G Johnston
ジョセフ・ジー・ジョンストン
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Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
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Bicron Corp
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    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
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    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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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] 本発明は放射線測定装置に関し、特に低レベルの電離線
または放射線を測定する低レベル環境放射線測定装置に
関する。
[従来技術] 健康物理学の分野では人間環境に存在する低レベルの放
射線または電離線(ioniziB radialjo
n)を測定する必要がある。このような環境放射線は存
在することが検出できればよいというのではなく、環境
放射線は人間組織と等価な応答(human tiss
ue equivalent response)に換
算されて測定されなければならないのである。
通常、このような環境放射線の測定単位はマイクロレム
毎時(μrem/h)である。通常の測定範囲はO〜2
00μrem/hである。測定される放射線は、普通は
ほぼ40KeVから1.2MeV間のガンマ線及びX線
である。
健康物理学の分野では、環境放射線を測定して、例えば
低レベルの放射能汚染の問題を正したり、人間環境の相
対安全性を決定する。
人間組織と等価な応答という観点からは、電離箱を用い
た放射線測定装置がよく知られている。
しかしながら、大気または周囲環境に出口が設けられて
空気が充填された典型的な電離箱を用いた゛放射線測定
装置では、0〜200μrem/hの範囲の放射線を十
分に測定することはできない。なぜならば、それは本質
的に電離箱の信号対雑音比(SN比)が低いからである
。即ち、電離箱に侵入する環境放射線が原因となって発
生した小さな直流信号は、電離箱の直流暗雑音(bac
kgroun+I noise)から正確に分離するこ
とができないからである。
そこで、電離箱を用いた放射線測定装置で環境放射線を
測定するために、適当な気体を用いて電離箱内を加圧し
、環境放射線レベルを表す大きな直流信号を供給する、
即ち高いSN比を得ることができるようにすることが行
われている。オハイオ州クリーブランドのピクトリーン
・インスッルメント拳コーポレーション(Victor
een lnstrumentCo、)によって製造・
販売されている450P型の環境放射線測定装置はこの
ような加圧された電離箱を備えている。
[発明が解決しようとする課題] 適当な気体を用いて電離箱を加圧することにより環境放
射線の測定は可能となるが、次のような問題が生じるこ
ととなる。まず加圧された電離箱は複雑な装置であり、
またこの電離箱を軽量でポータプルな放射線測定装置に
組み込むことが容易ではない。また、加圧された電離箱
の精度は、圧力状態を同一に維持することに大きく依存
している。気体の漏れによるわずかな圧力損失があって
も、正確な放射線の測定が行われないおそれがある。更
に、電離箱の壁の厚みは、圧力容器(pressure
 vessel)として機能する厚みが必要であり、比
較的厚い壁の減衰効果によって電離箱自身の感度が低下
する。
したがって、本発明の目的は電離箱を用いずに、0〜2
00μrem/hの範囲の環境放射線を正確に測定でき
る放射線測定装置を提供することである。
[課題を解決するための手段および作用]本発明の低レ
ベル環境放射線測定装置では、放射線粒子(radia
tion events)が衝突すると直流ノイズ成分
を有するパルス信号を発生する放射線検出器を備えてい
る。
また、直流阻止手段としてコンデンサが用いられ、パル
ス信号から直流ノイズ成分が除去される。
そして直流ノイズ成分を除いたパルス信号の残存部分を
積分したものが表示され、検出された衝突放射線波の平
均エネルギーを表示する直流信号が時間の関数として供
給される。
放射線検出器は人間組織と等価であるプラスチック・シ
ンチレータから構成することができ、このシンチレータ
は光電子増倍管に光学的に接続される。光電子増倍管の
暗電流が直流ノイズ成分を構成する。
[実施例コ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明で用いられる低レベルの環境放射線を
測定するための回路の概略を示している。
この回路は、主として放射線の内のガンマ線及びX線に
応答する放射線検出器10を備えている放射線検出器1
0はシンチレータ(scintillatorclem
ent)  12を有し、このシンチレータ12は光電
子増倍管(pho+omultiplier tube
) 14に光学的に接続されている。シンチレータ12
は人間組織と等価な有機物質から形成されるのが好まし
く、放射線粒子(radiation events 
or particles )がシンチレータ12に衝
突する。例えば、本発明の出願人によって製造・販売さ
れているBC452型プラスチック・シンチレータ物質
(palsjic 5cintillator ele
me口1)から作られた、スチレン基体のプラスチック
シンチレータ(styrene−based、 pla
stic 5cintilator element)
を用いることができる。シンチレータ12及び該シンチ
レータ12に接続される光電子増倍管14は、いずれも
それ自体は通常使用されているものである。
光電子増倍管14は、検出した衝突放射線粒子を時間の
関数として表し且つ検出した衝突放射線粒子の各エネル
ギーを表すパルス信号を信号線16に供給する。信号線
16を通過するパルス信号の性質は、第2a図、第2b
図及び第2C図に詳細に示されている。信号線16と回
路の中性点(neutral point )との間に
は、通常使用されている光電子増倍管14の負荷抵抗器
18が接続されている。
第1図の回路は、回路の中性点に一端が接続された微分
用抵抗器22を有し、さらに、この微分用抵抗器22の
他端と信号線16との間にコンデンサ20を有している
。このコンデンサ20の機能は第2a図、第2b図及び
第2c図を説明する際に詳しく述べる。
第1図の回路の残留要素(remaining ele
ment)は、ダイオード24.演算増幅器26.ダル
ソンバール動作型(D’Ar5onval movem
ent type)電圧計34.フィードバック抵抗器
36及びフィードバック・コンデンサ38から構成され
る。第1図に示すようにダイオード24のカソードは微
分用抵抗器22が接続されるコンデンサ20の一端に接
続されている。ダイオード24のアノードは演算増幅器
26の反転入力端子28に接続されている。演算増幅器
26の非反転入力端子30は、第1図に示すように、基
準点として機能するように回路の中性点に接続されてい
る。フィードバック抵抗器36とフィードバック・コン
デンサ38とは演算増幅器26の反転入力端子28と出
力端子32との間に並列接続されている。演算増幅器2
6の出力端子32はメータ34に接続され、通常の方式
でこのメータ34を駆動する。リメイニング素子である
ダイオード24.演算増幅器26゜電圧計34.フィー
ドバック抵抗器36及びフィードバック・コンデンサ3
8は、本発明の出願人が所有する米国特許箱4.617
.680号に記載されたチャージポンプ率メータ回路(
charge pump ratemetercirc
uit)での作動状態と類似した通常の状態で作動する
第1図の回路の動作を第2a図、第2b図及び第2c図
を参照して更に詳細に説明する。第2a図には光電子増
倍管14から信号線16に供給されたパルス信号の特性
が示され、このパルス信号は光電子増倍管14の暗電流
(dark current) とシンチレータ12に
放射線が衝突することにより発生した振幅が変動する一
連の複数のパルスとから構成される。これらのパルスの
振幅は、シンチレータ12に衝突する放射線粒子のエネ
ルギーレベルに応じて周知の態様で変化する。これらの
パルス信号の周波数は時間の関数として発生する粒子(
events)を表している。
光電子増倍管14は暗電流として知られている直流ノイ
ズ成分を有しているが、この暗電流は光電子増倍管14
のフォトカソードのイルミネーション(photoca
thode illumination )なしに測定
されるアノード電流と定義される。光電子増倍管14の
暗電流は、光電子増倍管14の熱電子ノイズである。第
2a図に示されたパルス信号を発生させる放射線検出器
10を用いて低レベルの環境放射線を測定するためには
、このパルス信号のノイズ成分である暗電流を取除くか
または暗電流を補償する必要がある。第1図の放射線検
出器10は、光電子増倍管14に接続されたシンチレー
タ12を有しているが、放射線検出器10に機能的に類
似した構造の異なる他の放射線検出器も本発明を実施す
る場合に使用できることは明らかである。例えば、シン
チレータ12及び光電子増倍管14の代りにソリッド・
ステートタイプの放射線検出器を用いることができる。
このようなソリッド・ステートタイプの放射線検出器が
供給するパルス信号は、放射線波の衝突によっては発生
しない直流ノイズ成分を一つの成分として有している。
それゆえ、この直流ノイズ成分は光電子増倍管14の暗
電流に相当するものと捉えることができる。
第2b図には光電子増倍管14から出る信号線上にコン
デンサ20を設けた時の効果が示されている。コンデン
サ20は、光電子増倍管14からのパルス信号から直流
ノイズ成分をフィルタにより除くように、直流ノイズ成
分(例えば暗電流。
第2a図参照)をブロックする手段として機能する。そ
の結果パルス信号(第2a図に示した)の残の部分は、
検出された衝突放射線粒子の平均エネルギーを時間の関
数として表示するために処理される。第2b図によれば
、衝突した放射線粒子を表わすパルス信号の部分だけが
ダイオード24及び微分用抵抗器22に供給され、演算
増幅器26の反転入力端子28に入力される負側に立上
がるパルスのリーディングエッヂは第2c図に示された
ようになる。
第2c図のパルスエッヂは種々の振幅を有しているが、
公知の電流−電圧変換器として機能する演算増幅器26
によってこれらのパルスエツジは積分されるか平均化さ
れる。その結果、振幅が時間の関数として放射線検出器
10に衝突して検出された放射線粒子の平均エネルギー
を表す振幅を有する直流電流信号をメータ34に供給す
ることができる。そして、直流ブロック素子として機能
するコンデンサ20の働きにより、光電子増倍管14に
発生した直流ノイズ成分である暗電流ノイズ成分の影響
を受けないで、メータ34は環境放射線レベルまたは放
射線量を表示する。ここでメータ34は、演算増幅器と
これに付随した部品とによって構成されたチャージポン
プ率メータ回路によって駆動される。それゆえ、演算増
幅器26とこれに付随する部品とは、コンデンサ20を
通ってフィルター処理されたパルス信号を処理する手段
として機能し、振幅が検出された衝突放射線粒子の平均
エネルギーを時間の関数として示す直流信号をメータ3
4に供給する。例えば、メータ34はO〜200μre
m/hの範囲でマイクロレム毎時を単位として環境放射
線量を表示する。
[発明の効果コ 本発明の放射線測定装置は非常に正確に作動し、且つ信
頼性の高いものである。また、本発明の装置は小型、軽
量そしてポータプルな環境放射線検出装置に組み込むこ
とが容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の放射線測定装置に採用される回路の回
路図、第2a図、第2b図及び第2C図はそれぞれ第1
図の回路の動作状態を説明するための波形図である。 10・・・放射線検出器、12・・・シンチレータ、1
4・・・光電子増倍管、16・・・信号線、18・・・
負荷抵抗器、20・・・コンデンサ、22・・・減分用
抵抗器、24・・・ダイオード、26・・・演算増幅器
、28・・・反転入力端子、30・・・非反転入力端子
、32・・・出力端子、34・・・メータ、36・・・
フィードバック抵抗器、38・・・フィードバック・コ
ンデンサ。 FIG、2a FIG、2b

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)放射線が衝突可能に設けられて衝突する放射線粒
    子に応じて検出した衝突放射線粒子を時間の関数として
    表すとともに前記衝突放射線粒子のそれぞれのエネルギ
    を表すパルス信号を発生する放射線検出器と、 前記パルス信号に含まれた前記衝突放射線粒子によって
    発生させられない直流ノイズ成分を、前記パルス信号か
    ら取り除く直流ノイズ成分阻止手段とを具備し、 前記パルス信号から前記直流ノイズ成分を取り除いた部
    分が、検出した前記衝突放射線粒子の平均エネルギを時
    間の関数として表していることを特徴とする低レベル環
    境放射線測定装置。
  2. (2)前記放射線検出器は、シンチレータと、該シンチ
    レータが光学的に接続されて前記パルス信号を出力する
    出力端子を有する光電子増倍管とを具備し、前記直流ノ
    イズ成分が前記光電子増倍管の暗電流であることを特徴
    とする請求項1に記載の低レベル環境放射線測定装置。
  3. (3)放射線が衝突可能に設けられて衝突する放射線粒
    子に応じて検出した衝突放射線粒子を時間の関数として
    表すとともに前記衝突放射線粒子のそれぞれのエネルギ
    を表すパルス信号を発生する放射線検出器と、 前記パルス信号に含まれた前記衝突放射線粒子によって
    発生させられない直流ノイズ成分を、前記パルス信号か
    ら取り除くコンデンサとを具備し、前記パルス信号から
    前記直流ノイズ成分を取り除いた部分が積分されて、検
    出した前記衝突放射線粒子の平均エネルギを時間の関数
    として表す直流信号が時間の関数として出力されること
    を特徴とする低レベル環境放射線測定装置。
  4. (4)電流電圧変換器として構成された演算増幅器を更
    に有し、該演算増幅器は入力端子に入力された前記パル
    ス信号から前記直流ノイズ成分を除去した残りの部分を
    積分し、出力端子から時間の関数として検出された前記
    衝突放射線粒子の平均エネルギーを表す前記直流信号を
    出力することを特徴とする請求項3に記載の低レベル環
    境放射線測定装置。
  5. (5)放射線が衝突可能に設けられて衝突する放射線粒
    子に応じて検出した衝突放射線粒子を時間の関数として
    表すとともに前記衝突放射線粒子のそれぞれのエネルギ
    を表す光パルスを発生するシンチレータと、 前記光パルスを受信するように前記シンチレータに光学
    的に接続され、前記光パルスに応じて検出した前記衝突
    放射線粒子を時間の関数として表すとともに前記衝突放
    射線粒子のそれぞれのエネルギを表す直流パルス信号を
    出力する光電子増倍管と、 前記直流パルス信号を処理して振幅が前記衝突放射線粒
    子の平均エネルギを時間の関数として表す直流信号を出
    力する処理手段と、 前記光電子増倍管と前記処理手段とに電気的に接続され
    て、前記パルス信号に含まれた前記衝突放射線粒子によ
    って発生させられない暗電流ノイズ成分を、前記パルス
    信号から取り除く直流電流阻止手段とを具備し、 前記パルス信号の前記暗電流ノイズ成分を除いた部分の
    みが前記処理手段に供給されることを特徴とする低レベ
    ル環境放射線測定装置。
  6. (6)前記直流電流阻止手段は前記光電子増倍管と前記
    処理手段との間に電気的に接続されたコンデンサである
    こと特徴とする請求項5に記載の低レベル環境放射線測
    定装置。
JP1058068A 1988-03-11 1989-03-13 低レベル環境放射線測定装置 Pending JPH01274095A (ja)

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JPH01274095A true JPH01274095A (ja) 1989-11-01

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ID=22604072

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