JPH0949809A - Instrument and method for moessbauer spectroscopy - Google Patents
Instrument and method for moessbauer spectroscopyInfo
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- JPH0949809A JPH0949809A JP7219715A JP21971595A JPH0949809A JP H0949809 A JPH0949809 A JP H0949809A JP 7219715 A JP7219715 A JP 7219715A JP 21971595 A JP21971595 A JP 21971595A JP H0949809 A JPH0949809 A JP H0949809A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電施設
等、種々のエネルギーレベルを有する放射線環境下にお
いて使用される二相ステンレス鋼製パイプ等の熱脆化を
測定するに適したメスバウアー分光測定装置及び測定方
法に関するものである。さらに詳しくは、鋼材標本にガ
ンマ線を照射する57Ｃｏ線源と、前記標本により共鳴吸
収されたガンマ線を検出するためのガンマ線検出器とを
備え、メスバウアー分光法によりメスバウアースペクト
ルを得るメスバウアー分光測定装置及びその測定方法に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Mossbauer spectroscopic measurement suitable for measuring the thermal embrittlement of a duplex stainless steel pipe used in a radiation environment having various energy levels such as a nuclear power generation facility. The present invention relates to a device and a measuring method. More specifically, a 57 Co radiation source for irradiating a steel material sample with gamma rays and a gamma ray detector for detecting gamma rays resonantly absorbed by the specimen are provided, and a Mossbauer spectrum for obtaining a Mossbauer spectrum by Mossbauer spectroscopy is provided. The present invention relates to a measuring device and a measuring method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、メスバウアー分光測定装置におい
ては、ガンマ線検出器として比例計数管が用いられてい
る。ここでメスバウアー分光法とは、線源を標本に対し
て遠近移動させつつガンマ線を計数することにより、原
子の基底状態と励起状態との間の共鳴現象を観測する方
法をいう。同方法によれば、ガンマ線検出器の分解能を
遙かに越えて、線源のエネルギーを微調整したのと同様
の測定精度を得ることができ、鋼材標本である鉄原子の
各基底順位及び各励起順位間のエネルギー差を求めるこ
とで内部磁場を計測し、鋼材標本の熱脆化の程度などを
調べることができる。2. Description of the Related Art Conventionally, in a Mossbauer spectrometer, a proportional counter is used as a gamma ray detector. Here, the Mossbauer spectroscopy refers to a method of observing a resonance phenomenon between a ground state and an excited state of an atom by counting gamma rays while moving a radiation source far and far with respect to a sample. According to this method, it is possible to far exceed the resolution of the gamma-ray detector and obtain the same measurement accuracy as that of fine adjustment of the energy of the radiation source. The internal magnetic field can be measured by determining the energy difference between the excitation orders, and the degree of thermal embrittlement of the steel sample can be investigated.
【０００３】一方、比例計数管を用いた従来のメスバウ
アー分光装置では、原子力発電施設等の放射線環境下に
おいて使用される二相ステンレス鋼製パイプ等の熱脆化
を測定することは不可能であった。なぜなら、コンプト
ン散乱により種々のエネルギーレベルを有する放射線が
ノイズとして計数され、基底状態と励起状態との間の共
鳴現象を表示するスペクトルがノイズに埋没するからで
ある。On the other hand, it is impossible to measure the thermal embrittlement of a duplex stainless steel pipe or the like used in a radiation environment such as a nuclear power generation facility with a conventional Mossbauer spectrometer using a proportional counter. there were. This is because radiation having various energy levels is counted as noise due to Compton scattering, and the spectrum indicating the resonance phenomenon between the ground state and the excited state is buried in the noise.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】かかる問題に鑑みて、
本発明は、原子力発電施設等、種々のエネルギーレベル
を有する放射線環境下において使用される鋼材の物性を
測定するに適したメスバウアー分光測定装置及び測定方
法を提供することを目的とする。In view of such a problem,
An object of the present invention is to provide a Mossbauer spectrometer and a measuring method suitable for measuring the physical properties of steel materials used in a radiation environment having various energy levels such as nuclear power generation facilities.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の特徴は、鋼材標本にガンマ線を照射する57
Ｃｏ線源と、前記標本により共鳴吸収されたガンマ線を
検出するためのガンマ線検出器とを備え、メスバウアー
分光法によりメスバウアースペクトルを得るメスバウア
ー分光測定装置において、前記ガンマ線検出器の検出部
がＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）を備えていることに
ある。To achieve the above object, according to an aspect of, features of the present invention is irradiated with gamma rays in the steel specimen 57
A Co-ray source and a gamma-ray detector for detecting gamma-rays that are resonantly absorbed by the sample, in a Mossbauer spectrometer that obtains a Mossbauer spectrum by Mossbauer spectroscopy, the detection unit of the gamma-ray detector is It is equipped with CdTe (cadmium telluride).
【０００６】「標本により共鳴吸収されたガンマ線を検
出する」とは、標本により一旦共鳴吸収された後に再び
放出されるガンマ線を検出する場合の他に、標本の通過
時に共鳴吸収されたガンマ線を共鳴吸収されなかった残
余のガンマ線により検出する場合が含まれている。すな
わち、いわゆる反射法と透過法とを含む意味である。"Detecting gamma rays resonantly absorbed by a sample" means not only detecting gamma rays that are once resonantly absorbed by the sample and then emitted again, but also resonating the gamma rays resonantly absorbed when the sample passes through. It includes the case of detection by the residual gamma rays that have not been absorbed. That is, the meaning includes so-called reflection method and transmission method.
【０００７】ここに、図３は、原子力施設の一次冷却系
配管にあらわれる代表的ガンマ線のエネルギー分布の一
例を示すグラフである。鋼材標本の熱脆化等の物性を測
定するには、鋼材に含まれる57Ｆｅの基底状態と励起状
態とのエネルギー差を求めればよいことが知られてい
る。よって、本発明では、ガンマ線の線源として、エネ
ルギー１４．４ｋｅＶを有する57Ｃｏを使用する。FIG. 3 is a graph showing an example of a typical gamma ray energy distribution appearing in the primary cooling system piping of a nuclear facility. It is known that in order to measure the physical properties such as thermal embrittlement of a steel material sample, the energy difference between the ground state and the excited state of 57 Fe contained in the steel material may be obtained. Therefore, in the present invention, 57 Co having an energy of 14.4 keV is used as the source of gamma rays.
【０００８】ところが、同図に示す種々のエネルギーレ
ベルを有する放射性物質が、コンプトン散乱により１
４．４ｋｅＶに近いエネルギーを有する放射線を発生さ
せている。しかも、従来の比例計数管ではエネルギー分
解能が数十ｋｅＶ程度あるため、コンプトン散乱による
放射線がノイズとして多数計数されているが故に、明確
なメスバウアースペクトルを得られなかったという事情
を発明者らは発見した。However, radioactive materials having various energy levels shown in FIG.
It produces radiation having an energy close to 4.4 keV. Moreover, since the conventional proportional counter has an energy resolution of about several tens of keV, the radiation due to Compton scattering is counted as a large number of noises. Therefore, the inventors could not obtain a clear Mossbauer spectrum. discovered.
【０００９】そこで、発明者らは、上述の放射線環境下
において、ガンマ線検出器の検出部にＣｄＴｅを用いた
ところ、ノイズに影響されることなく明確なメスバウア
ースペクトルを得ることに成功した。Therefore, the present inventors succeeded in obtaining a clear Mossbauer spectrum without being influenced by noise when CdTe was used for the detecting portion of the gamma ray detector under the above-mentioned radiation environment.
【００１０】また、本発明の特徴を換言すれば、上記メ
スバウアー分光装置において、前記ガンマ線検出器の検
出部のエネルギー分解能が２．８ｋｅＶ以下であること
にある。このエネルギー分解能範囲のうち、上限の２．
８ｋｅＶはＣｄＴｅのエネルギー分解能である。なお、
エネルギー分解能の範囲の下限は、例えば形式的には後
述の如くメスバウアースペクトルをもってＦｅの物性を
評価するに最低限必要なエネルギーの幅である５．７６
×１０-7ｅＶとなる。しかし、このような極々微少な値
の分解能は現実問題として到達し得ない。しかも、メス
バウアー分光法自体が、このような極々微少な分解能を
得られないという前提に立って、ドップラー効果により
分解能を向上させることを目的としている。よって、例
え本発明の下限値が示されていなくても、メスバウアー
分光法という技術的限定を有する限りにおいては、本発
明の外延が不明瞭となることはない。In other words, another feature of the present invention is that in the above Mossbauer spectroscopic device, the energy resolution of the detecting portion of the gamma ray detector is 2.8 keV or less. Of the energy resolution range, the upper limit of 2.
8 keV is the energy resolution of CdTe. In addition,
The lower limit of the range of energy resolution is, for example, formally described below, which is the minimum energy width required to evaluate the physical properties of Fe using a Mossbauer spectrum.
It becomes × 10 −7 eV. However, such an extremely small value of resolution cannot be reached as a practical problem. Moreover, the Mossbauer spectroscopy itself aims to improve the resolution by the Doppler effect on the premise that such an extremely minute resolution cannot be obtained. Therefore, even if the lower limit value of the present invention is not shown, the extension of the present invention is not obscured as long as it has the technical limitation of Mossbauer spectroscopy.
【００１１】上記本発明を実施するにあたっては、前記
標本により一旦共鳴吸収された後に再び放出されるガン
マ線を検出するように前記ガンマ線検出器を配置し、前
記標本の測定対象部を露出させる貫通孔を備え且つ少な
くともガンマ線を遮蔽するためのマスク体をさらに設け
てもよい。In carrying out the present invention, the gamma ray detector is arranged so as to detect gamma rays which are once resonantly absorbed by the sample and then emitted again, and a through hole for exposing a measurement target portion of the sample. And a mask body for shielding at least gamma rays may be further provided.
【００１２】また、ガンマ線ノイズ検出用の他のガンマ
線検出器を設け、前記ガンマ線検出器の出力信号から前
記他のガンマ線検出器の出力信号を相殺するように構成
してもよい。Further, another gamma ray detector for detecting gamma ray noise may be provided to cancel the output signal of the other gamma ray detector from the output signal of the gamma ray detector.
【００１３】一方、本発明の特徴方法は、鋼材標本に57
Ｃｏ線源からガンマ線を照射し、前記標本により共鳴吸
収されたガンマ線をガンマ線検出器により検出し、メス
バウアー分光法によりメスバウアースペクトルを得るメ
スバウアー分光測定方法において、前記ガンマ線検出器
の検出部がＣｄＴｅを備えていることにある。本発明の
さらに他の特徴は以下に示す発明の実施の形態により明
らかになるであろう。Meanwhile, features a method of the present invention, the steel specimen 57
Irradiating gamma rays from a Co ray source, detecting the gamma rays resonantly absorbed by the sample with a gamma ray detector, and obtaining a Mossbauer spectrum by Mossbauer spectroscopy In a Mossbauer spectroscopy measurement method, the detection unit of the gamma ray detector is It is equipped with CdTe. Other features of the present invention will be apparent from the embodiments of the invention described below.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照しながら、
本発明をさらに詳しく説明する。図１（ａ）は、メスバ
ウア分光法のうちいわゆる反射法を用いて本発明を実施
する第一の態様を示す観念図である。本発明に係るメス
バウア分光装置１は、線源２を標本Ｓに対して遠近移動
させる線源駆動部３と、標本Ｓに一旦共鳴吸収された後
に放出されたガンマ線を検出するためのガンマ線検出器
５とを備えている。線源２及びガンマ線検出器５の近傍
には、ガンマ線の照射角度及び入射範囲を限定するため
のコリメータ４ａ，６ａをそれぞれ設けてある。これら
のコリメータ４ａ，６ａの材質には、ノイズとなる特定
放射線をさらにカットするため、鉛の他に銅やアルミニ
ウム等の積層体を用いて構成してある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, referring to the attached drawings,
The present invention will be described in more detail. FIG. 1A is a conceptual diagram showing a first mode for carrying out the present invention using a so-called reflection method among Mossbauer spectroscopy. A Mossbauer spectroscopic device 1 according to the present invention includes a source driving unit 3 that moves a radiation source 2 far and near with respect to a sample S, and a gamma ray detector for detecting gamma rays that are once resonantly absorbed by the sample S. 5 and. Collimators 4a and 6a for limiting the irradiation angle and the incident range of gamma rays are provided near the radiation source 2 and the gamma ray detector 5, respectively. The collimators 4a and 6a are made of a laminated body of copper, aluminum, or the like, in addition to lead, in order to further cut off specific radiation that causes noise.
【００１５】上記標本Ｓは鋼材であり、本反射法は、特
に二相ステンレス鋼管等厚肉標本の熱脆化を鋼管外部か
ら測定するに適している。図４では、標本である鋼管Ｓ
の測定部Ｔの近傍及び検出器５の近傍における構造につ
いてさらに詳述する。なお、同図では、検出器５を鋼管
Ｓよりも拡大して描いてある。同図（ａ）に示すよう
に、検出器５は、略円筒形の支持体５ｂの内部に極薄板
状の検出部５ａを備え、その先端側の入射部に検出部保
護用のベリリウム窓５ｃを備えている。本発明では線源
２に57Ｃｏを使用すると共に、ガンマ線検出器５の検出
部５ａにＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）を用いてい
る。本態様における鋼管Ｓは原子力施設の一次冷却系配
管内であって、同図（ｂ）に示すように、その内部に付
着するクラッドＣからは、上述の如きエネルギー分布の
ガンマ線が放出されている。本態様では、線源より放出
され鋼管Ｓに一旦共鳴吸収された後に再び放出されるガ
ンマ線のみを検出部５ａにより検出するのが目的である
ため、検出器５の周部を先のコリメーター６ａと同様の
素材で形成した遮蔽容器７を設けてある。なお、図示省
略するが、先の線源２もこの遮蔽容器７と同様の遮蔽容
器により外部放射線から遮蔽してある。The sample S is a steel material, and the present reflection method is particularly suitable for measuring the thermal embrittlement of a thick sample such as a duplex stainless steel pipe from the outside of the steel pipe. In FIG. 4, a steel pipe S that is a sample
The structure in the vicinity of the measuring section T and in the vicinity of the detector 5 will be described in more detail. In addition, in the same figure, the detector 5 is drawn larger than the steel pipe S. As shown in (a) of the figure, the detector 5 is provided with an ultrathin plate-shaped detection portion 5a inside a substantially cylindrical support 5b, and a beryllium window 5c for protecting the detection portion is provided at an incident portion on the tip side thereof. Is equipped with. In the present invention, 57 Co is used for the radiation source 2 and CdTe (cadmium telluride) is used for the detection portion 5a of the gamma ray detector 5. The steel pipe S in the present embodiment is in the primary cooling system pipe of the nuclear facility, and as shown in FIG. 7B, the clad C attached to the inside thereof emits gamma rays having the energy distribution as described above. . In this embodiment, since the purpose of the detector 5a is to detect only the gamma rays emitted from the radiation source and once resonated and absorbed in the steel pipe S, the peripheral portion of the detector 5 is covered with the collimator 6a. A shielding container 7 made of the same material as the above is provided. Although not shown, the radiation source 2 is also shielded from external radiation by a shielding container similar to this shielding container 7.
【００１６】さらに、鋼管Ｓ内部のクラッドＣより発生
する上述のごとき測定対象外のガンマ線をも遮蔽するた
め、先のコリメーター６ａと同様の材質よりなる板状の
マスク体８を屈曲させて鋼管Ｓの外面に沿わせると共
に、その鋼管Ｓの測定対象部Ｔの部分のみ外部に露出さ
せる小さな貫通孔８ａを設けてある。すなわち、このマ
スク体８の小さな貫通孔８ａから覗く鋼管の一部が測定
対象部Ｔとなり、線源２からのガンマ線の入射及び検出
器５に対するガンマ線の放出を許容する。鋼管Ｓの検査
を行うには、鋼管Ｓの軸方向及び円周方向に対してマス
ク体８を線源２及び検出器５と共に移動させる。Further, in order to shield gamma rays which are not measured as described above and are generated from the clad C inside the steel pipe S, the plate-shaped mask body 8 made of the same material as the collimator 6a is bent to bend the steel pipe. A small through hole 8a is provided along the outer surface of S to expose only the portion T of the steel pipe S to be measured. That is, a part of the steel pipe seen through the small through hole 8a of the mask body 8 becomes the measurement target portion T, and the incidence of the gamma ray from the radiation source 2 and the emission of the gamma ray to the detector 5 are permitted. To inspect the steel pipe S, the mask body 8 is moved together with the radiation source 2 and the detector 5 in the axial direction and the circumferential direction of the steel pipe S.
【００１７】図１（ｃ）は、上記メスバウア分光装置の
処理系統を示すブロック図である。ガンマ線検出器５に
より測定された計数信号は、プリアンプ１１及びメイン
アンプ１２により増幅された後、マルチチャンネルアナ
ライザ等のメモリ手段１５に蓄積される。但し、蓄積さ
れる信号は、中間に設けられたバンド選択手段１３によ
り、１４．４ｋｅＶを含むエネルギーバンドが選択され
る。FIG. 1 (c) is a block diagram showing a processing system of the Mossbauer spectrometer. The count signal measured by the gamma ray detector 5 is amplified by the preamplifier 11 and the main amplifier 12, and then stored in the memory means 15 such as a multi-channel analyzer. However, for the signal to be accumulated, the energy band including 14.4 keV is selected by the band selecting means 13 provided in the middle.
【００１８】線源駆動部３は、制御部１４からの制御信
号に従って一定のサイクルで線源を往復移動させる。ま
た、制御部１４が発する制御信号は、線源のスピードの
代表値であり、先のガンマ線検出器５によりカウントさ
れた計数値は、線源スピードの代表値と関連づけられて
メモリ手段１５に保存される。The radiation source drive unit 3 reciprocates the radiation source in a constant cycle according to a control signal from the control unit 14. The control signal issued by the control unit 14 is a representative value of the speed of the radiation source, and the count value counted by the gamma ray detector 5 is stored in the memory means 15 in association with the representative value of the radiation source speed. To be done.
【００１９】上記カウント数は各線源スピードごとにパ
ーソナルコンピュータ等の処理装置１６により集計さ
れ、ＣＲＴ等の表示装置１７により図２の如きメスバウ
アースペクトルが表示される。同スペクトルを表示する
グラフは、横軸を線源の移動速度とし、縦軸を上記ガン
マ線検出器５によるガンマ線のカウント数とするヒスト
グラムである。横軸の＋側が線源を標本に近づけている
状態を示す。The counts are summed up for each source speed by a processing device 16 such as a personal computer, and a Mossbauer spectrum as shown in FIG. 2 is displayed on a display device 17 such as a CRT. The graph displaying the same spectrum is a histogram in which the horizontal axis represents the moving speed of the radiation source and the vertical axis represents the number of gamma ray counts by the gamma ray detector 5. The + side of the horizontal axis shows the state where the radiation source is close to the sample.
【００２０】線源のドップラー速度Ｖとガンマ線のエネ
ルギーＥとは次式に示す関係があるため、図２の横軸は
ガンマ線のエネルギーを示すこととなる。 Ｅ＝ｅ×Ｖ／Ｃ＋ｅ ここに、ｅはＶ＝０のときのガンマ線エネルギーであっ
て本発明では１４．４ｋｅＶに相当し、Ｃは光の速度で
あって約３×１０8ｍ／ｓの値をとる。分母に大きな値
を含むため、非常に精細な分解能を有することとなる。Since the Doppler velocity V of the radiation source and the energy E of the gamma rays have the relationship shown in the following equation, the horizontal axis of FIG. 2 shows the energy of the gamma rays. E = e × V / C + e Here, e is the gamma ray energy when V = 0, which corresponds to 14.4 keV in the present invention, and C is the speed of light, which is about 3 × 10 8 m / s. Takes a value. Since the denominator includes a large value, it has a very fine resolution.
【００２１】すなわち、本発明における装置の分解能は
上記線源駆動部３に依存しており、線源から発せられる
ガンマ線であってメスバウアースペクトルの中心となる
１４．４ｋｅＶ以外のものは、ノイズとして計数される
ので測定誤差となって有害である。ところが、本発明の
発明者らによれば、上述の如くＣｄＴｅをガンマ線検出
器の検出部に用いることで、コンプトン散乱等による他
のガンマ線の影響を除去できることを確認した。かかる
ＣｄＴｅのエネルギー分解能は２．８ｋｅＶであり、こ
の値以下のエネルギー分解能を有する物質は、理論的に
本発明のガンマ線検出器に用いることができる。但し、
ＣｄＴｅは、液体窒素等を用いずに常温でも２．８ｋｅ
Ｖという小さなエネルギー分解能を有するため、現場で
の取り扱い性に優れている。That is, the resolution of the apparatus according to the present invention depends on the above-mentioned source driving unit 3, and gamma rays emitted from the source other than 14.4 keV which is the center of the Mossbauer spectrum are regarded as noise. Since it is counted, it causes a measurement error and is harmful. However, the inventors of the present invention have confirmed that the influence of other gamma rays due to Compton scattering or the like can be eliminated by using CdTe in the detector of the gamma ray detector as described above. The energy resolution of CdTe is 2.8 keV, and a substance having an energy resolution of less than this value can theoretically be used for the gamma ray detector of the present invention. However,
CdTe is 2.8 ke even at room temperature without using liquid nitrogen.
Since it has a small energy resolution of V, it is easy to handle in the field.
【００２２】図２に示す二相ステンレス鋼のメスバウア
ースペクトルは、フェライト相により得られる強磁性を
表す小さな４つのピークＰｆ１〜Ｐｆ４と、オーステナ
イト相により得られる常磁性を表す大きな１つのピーク
Ｐｏとよりなる。フェライト相より得られるピークは本
来６つ存在するが、それらのうち中央の二本は大きなピ
ークＰｏに重なって隠れた形となっている。フェライト
相の内部磁場は、上述の４つの小さなピークのうち両端
の２つのピークＰｆ１，Ｐｆ４間の間隔Ｗにより決定さ
れる。脆化の程度が進めば、Ｃｒ等と均一に分散してい
たＦｅの原子どうしが凝集することにより内部磁場が高
まるため、上記間隔Ｗを求めることで、二相ステンレス
鋼の脆化程度を知ることができる。かかる脆化の程度
は、初期標本における同間隔Ｗ及び加熱後の標本におけ
る同間隔を求めて比例計数を決定し、未知標本の同間隔
Ｗに比例計数を乗じて求めることが可能である。The Moessbauer spectrum of the duplex stainless steel shown in FIG. 2 shows four small peaks Pf1 to Pf4 representing the ferromagnetism obtained by the ferrite phase and one large peak Po representing the paramagnetism obtained by the austenite phase. Consists of. Originally, there are six peaks obtained from the ferrite phase, but the two in the center are hidden by overlapping with the large peak Po. The internal magnetic field of the ferrite phase is determined by the distance W between the two peaks Pf1 and Pf4 at the two ends of the above four small peaks. As the degree of embrittlement progresses, the internal magnetic field increases due to the agglomeration of Fe atoms that have been uniformly dispersed with Cr and the like, and therefore the interval W is obtained to determine the degree of embrittlement of the duplex stainless steel. be able to. The degree of embrittlement can be obtained by determining the same interval W in the initial sample and the same interval in the sample after heating to determine the proportional count, and multiplying the same interval W in the unknown sample by the proportional count.
【００２３】Ｆｅにおける内部磁場が最も高いのは純鉄
の状態であり、３３．３Ｔ（テスラ）程度の値をとる。
この純鉄の場合の上記間隔Ｗは１２mm/s未満であり、し
かも、内部磁場が低下すると同間隔Ｗも狭くなるので、
エネルギー分解能ΔＥは上述の式を参照して以下の通り
となる。 ΔＥ＝ｅ×Ｖ／Ｃ＝１４．４[keV]×１２[mm/s]／３×
１０8[m/s]≒５．７６×１０-7ｅＶ よって、理論的には、エネルギー分解能が５．７６×１
０-7ｅＶ以上あれば、メスバウアー分光法による内部磁
場の測定は可能である。もちろん、このエネルギー分解
能の下限値は、余裕をみて５．７６×１０-7ｅＶのかわ
りにその倍の１０．５２×１０-7ｅＶ程度に設定するこ
とも理論的には可能である。The highest internal magnetic field in Fe is in the pure iron state, which has a value of about 33.3 T (Tesla).
In the case of this pure iron, the interval W is less than 12 mm / s, and moreover, when the internal magnetic field decreases, the interval W also becomes narrower.
The energy resolution ΔE is as follows with reference to the above equation. ΔE = e × V / C = 14.4 [keV] × 12 [mm / s] / 3 ×
10 8 [m / s] ≈5.76 × 10 −7 eV Therefore, theoretically, the energy resolution is 5.76 × 1.
If it is 0 -7 eV or more, the internal magnetic field can be measured by Mossbauer spectroscopy. Of course, it is theoretically possible to set the lower limit value of this energy resolution to 10.52 × 10 −7 eV, which is double that of 5.76 × 10 −7 eV in view of the margin.
【００２４】次いで、本発明の第二の態様を、図１
（ｂ）に示す。同図（ａ）の態様と同様の部材には同じ
符号を付してある。同態様は、透過法と呼ばれるもので
あって、ガンマ線検出器５は、鋼材標本Ｓの透過により
共鳴吸収されたガンマ線を検出する。よって、同装置に
より得られるメスバウアースペクトルは、図２のものと
凹凸が逆になった形となる。また、鋼材標本Ｓは、先の
態様と異なって箔状のものを用いる必要があり、この点
から既存設備の測定には厚肉標本の測定可能な第一の態
様のものが好適に用いられる。なお、図中４ｂ，６ｂは
それぞれ先の４ａ，６ａに相当するコリメーターであ
る。Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(B). The same members as those in the mode of FIG. 7A are designated by the same reference numerals. This mode is called a transmission method, and the gamma ray detector 5 detects gamma rays that are resonantly absorbed by the transmission of the steel material sample S. Therefore, the Mössbauer spectrum obtained by the same device has a shape in which the unevenness is opposite to that in FIG. Further, as the steel material sample S, it is necessary to use a foil-shaped material different from the above-mentioned embodiment, and from this point, the measurement of the existing equipment is preferably the one of the first embodiment capable of measuring a thick-walled specimen. . In the figure, 4b and 6b are collimators corresponding to the above 4a and 6a, respectively.
【００２５】次に、本発明の検出器の第三の態様を図５
に示す。本態様におけるガンマ線検出器２５は、ＰＮ接
合型半導体検出器として構成されている。本態様では、
略円筒状の支持体２５ｂの中央部に板状のＳｉを用いた
半導体検出部２５ａが設けられている。この検出部２５
ａは、冷却用のペルチエクーラー２５ｄ上に配置されて
いる。また、ペルチエクーラー２５ｄの下面には、その
側面のスリットから冷却空気を吸引し下部に放出するシ
ロッコファン２５ｅが設けられている。すなわち、本態
様では、検出部２５ａをペルチエクーラー２５ｄ及びシ
ロッコファン２５ｅにより冷却し、もってエネルギー分
解能の値を減少させている。ちなみに、Ｓｉ型半導検出
器の場合はマイナス４０度程度に冷却することによりエ
ネルギー分解能を０．２ｋｅＶとすることが可能であ
る。また、支持体２５ｂの先端部には、ベリリウム窓２
５ｃが設けられ、先のコリメーター６ａの小孔及びベリ
リウム窓２５ｃを介して検出部２５ａに測定用のガンマ
線が入射する。Next, a third embodiment of the detector of the present invention is shown in FIG.
Shown in The gamma ray detector 25 in this embodiment is configured as a PN junction type semiconductor detector. In this embodiment,
A semiconductor detection unit 25a made of plate-shaped Si is provided at the center of a substantially cylindrical support 25b. This detector 25
a is arranged on a Peltier cooler 25d for cooling. A sirocco fan 25e that sucks cooling air from the slits on the side surface and discharges it to the lower side is provided on the lower surface of the Peltier cooler 25d. That is, in this aspect, the detection unit 25a is cooled by the Peltier cooler 25d and the sirocco fan 25e, thereby reducing the value of energy resolution. By the way, in the case of the Si type semiconductor detector, the energy resolution can be set to 0.2 keV by cooling to about -40 degrees. Further, the beryllium window 2 is provided at the tip of the support 25b.
5c is provided, and gamma rays for measurement are incident on the detection unit 25a through the small hole of the collimator 6a and the beryllium window 25c.
【００２６】また、この検出器は、第一の態様と同様に
遮蔽体２７により周りを取り囲んであるが、図示しない
スペーサーによりコリメーターとの対向部にラビリンス
状の隙間を設けて放射線の侵入を防止しつつ冷却用空気
を吸入可能に構成してある。シロッコファン２５ｅへの
吸気・排気は、支持体２５ｂの側面に設けた多数の吸引
孔２５ｆ及び支持体２５ｂの下部に設けた多数の排出用
小孔２５ｇを介して行われる。遮蔽体２７の下部に設け
た排出孔２７ｂもラビリンス構造としてある。なお、同
図では省略するが、ペルチエクーラー２５ｄ及びシロッ
コファン２５ｅには外部からの給電線が接続されてお
り、ペルチエクーラー２５ｄに設けた温度センサ２５ｈ
による温度検出に応じて検出部２５ａの冷却温度が一定
になるように制御されている。本態様によれば、先の第
一実施例の場合よりもエネルギー分解能を向上させるこ
とができるが、先の第一の対応におけるＣｄＴｅを用い
た検出器の方が冷却用の部品やラビリンス構造を簡略化
できるという点において、取り扱い性に優れている。Further, this detector is surrounded by the shield 27 as in the first embodiment, but a labyrinth-like gap is provided in the portion facing the collimator by a spacer (not shown) to prevent radiation from entering. The cooling air can be sucked in while preventing it. The intake / exhaust to / from the sirocco fan 25e is performed through a large number of suction holes 25f provided on the side surface of the support body 25b and a large number of small discharge holes 25g provided at the lower portion of the support body 25b. The discharge hole 27b provided under the shield 27 also has a labyrinth structure. Although not shown in the figure, a power supply line from the outside is connected to the Peltier cooler 25d and the sirocco fan 25e, and the temperature sensor 25h provided in the Peltier cooler 25d is connected.
The cooling temperature of the detection unit 25a is controlled to be constant according to the temperature detection by. According to this aspect, the energy resolution can be improved as compared with the case of the first embodiment described above, but the detector using CdTe in the first correspondence described above has a cooling component or a labyrinth structure. It is easy to handle in that it can be simplified.
【００２７】次に、図６を参照しつつ、ガンマ線ノイズ
検出用の他のガンマ線検出器５を設け、ノイズ信号を相
殺する本発明の第四の態様について説明する。同図の符
号２，３，４ａの部材及び遮蔽容器９等よりなる線源側
装置と、符号５，６ａ，７の部材よりなる第一検出側装
置３１とは、上記第一の態様とほぼ同様に構成されてい
る。本態様では、第一検出側装置３１と同様の部材、す
なわちガンマ線ノイズ検出用の他のガンマ線検出器５等
を備えた第二検出側装置３２を設けた点が異なる。第二
検出側装置３２は鋼管Ｓ等から発生するガンマ線の環境
ノイズを検出することが目的であるから、線源２の影響
を最小限に抑えつつ、第一検出側装置３１とほぼ同様の
状態で構成・配置されることが望ましい。よって、本態
様では、線源２及び第一の貫通孔８ａからのガンマ線の
直接入射を防止しつつ、鋼管からの距離及び姿勢を第一
検出側装置３１と同様に設定できる状態で前記第二検出
側装置３２を配置している。加えて、第一検出側装置３
１及び第一の貫通孔８ａと同様の位置関係となるよう
に、第二検出側装置３２に対応するマスク体８上に第二
の貫通孔８ｂを形成して、両検出側装置３１，３２のガ
ンマ線ノイズ検出能力がほぼ同一となるように構成して
ある。Next, with reference to FIG. 6, a fourth aspect of the present invention will be described in which another gamma ray detector 5 for detecting gamma ray noise is provided to cancel the noise signal. The radiation source side device composed of members 2, 3, 4a and the shielding container 9 and the like and the first detection device 31 composed of members 5, 6a, 7 in FIG. It is similarly configured. This aspect is different in that a member similar to the first detection side device 31, that is, a second detection side device 32 including another gamma ray detector 5 for detecting gamma ray noise and the like is provided. Since the second detection side device 32 is intended to detect the environmental noise of gamma rays generated from the steel pipe S or the like, the state similar to that of the first detection side device 31 is minimized while minimizing the influence of the radiation source 2. It is desirable to be configured and arranged in. Therefore, in this aspect, the second and second positions are set in the same manner as the first detection side device 31 while preventing the direct incidence of gamma rays from the radiation source 2 and the first through hole 8a and setting the distance and posture from the steel pipe. The detection side device 32 is arranged. In addition, the first detection side device 3
The second through holes 8b are formed on the mask body 8 corresponding to the second detection side device 32 so that the first through holes 8a and the first through holes 8a have the same positional relationship. The gamma ray noise detection capabilities of the above are substantially the same.
【００２８】本態様では、図１（ｃ）に示した信号処理
系統のうち、ガンマ線検出器５、プリアンプ１１、メイ
ンアンプ１２及びバンド選択手段１３が両検出側装置３
１，３２に対応して二系統設けられる。バンド選択手段
１３では、一対のガンマ線検出器５，５の出力信号のう
ち同一のエネルギーバンドが選択される。また、線源２
を設置する前に、両ガンマ線検出器５，５の出力信号の
値が同一となるようにプリアンプ１１、メインアンプ１
２の感度調整を行う。同図（ｃ）における処理装置１６
では、このように感度調整された後の両検出器５，５の
出力信号のうちの第一検出装置側３１の出力信号から第
二検出装置側の出力信号を相殺してある。したがって、
本態様では、他の構成により除去困難なガンマ線の環境
ノイズを除去でき、測定精度をより一層向上させること
が可能となる。なお、本態様では他のガンマ線検出器に
加えてマスク体を用い、両者あいまって測定精度を向上
させるように構成したが、測定環境によってはマスク体
を省略することも可能である。In the present embodiment, in the signal processing system shown in FIG. 1C, the gamma ray detector 5, the preamplifier 11, the main amplifier 12 and the band selecting means 13 are both detecting side devices 3.
Two systems are provided corresponding to 1, 32. The band selecting means 13 selects the same energy band from the output signals of the pair of gamma ray detectors 5 and 5. Also, the radiation source 2
Before installing the preamplifier 11 and the main amplifier 1 so that the output signal values of both gamma ray detectors 5 and 5 become the same.
2. Adjust sensitivity. Processing device 16 in FIG.
Then, the output signal of the second detection device side is canceled from the output signal of the first detection device side 31 of the output signals of both detectors 5 and 5 after the sensitivity adjustment in this way. Therefore,
In this aspect, it is possible to remove the environmental noise of gamma rays that is difficult to remove by other configurations, and it is possible to further improve the measurement accuracy. In this embodiment, the mask body is used in addition to the other gamma ray detectors, and the mask body is configured to improve the measurement accuracy in combination with both, but the mask body can be omitted depending on the measurement environment.
【００２９】上記各態様では、原子力発電施設の配管を
例にとって説明したが、本発明は、その他放射性物質の
掘削や大気圏外等の放射線雰囲気の中で鋼材の劣化度等
を測定する用途にも適用可能である。もちろん、測定可
能な物性は熱脆化に限らず、メスバウアースペクトルに
より知得できるあらゆる物性を測定することができる
し、上記各態様は相互に組み合わせて実施することも可
能である。In each of the above embodiments, the pipe of the nuclear power generation facility has been described as an example, but the present invention is also applicable to applications such as excavation of radioactive materials and measurement of the degree of deterioration of steel materials in a radiation atmosphere outside the atmosphere. Applicable. Of course, the measurable physical properties are not limited to thermal embrittlement, and it is possible to measure all the physical properties known by the Mössbauer spectrum, and it is also possible to carry out the above embodiments in combination with each other.
【００３０】[0030]
【発明の効果】このように、上記本発明にかかるメスバ
ウアー分光測定装置及び測定法法によれば、原子力発電
施設等、種々のエネルギーレベルを有する放射線環境下
において使用される鋼材の物性が測定可能となり、同施
設に用いられる二相ステンレス鋼管等の熱脆化による劣
化等を未然に測定でき、同施設の安全性向上に大きく寄
与することが可能となった。As described above, according to the above-mentioned Mössbauer spectrometer and measuring method according to the present invention, the physical properties of a steel material used in a radiation environment having various energy levels such as a nuclear power generation facility can be measured. This made it possible to measure the deterioration of the duplex stainless steel pipes used in the facility due to thermal embrittlement, which made it possible to greatly contribute to improving the safety of the facility.
【００３１】特に、ガンマ線検出器の検出部にＣｄＴｅ
を備えることで、液体窒素等を用いずに常温でも正確に
測定でき、構成が簡単で取り扱いの容易なメスバウアー
分光測定装置及び測定方法を提供し得るに至った。In particular, CdTe is used in the detector of the gamma ray detector.
By including the above, it is possible to provide a Mossbauer spectrometer and a measuring method that can perform accurate measurement even at room temperature without using liquid nitrogen, etc., have a simple configuration, and are easy to handle.
【００３２】また、測定対象部を除く標本側からのガン
マ線をマスク体により遮蔽することや、ガンマ線検出器
の出力信号から他のガンマ線検出器の出力信号を相殺す
ることで、ノイズの影響をより一層低減させることが可
能となった。Further, by masking gamma rays from the sample side excluding the measurement object portion with a mask and by canceling the output signals of other gamma ray detectors from the output signals of the gamma ray detectors, the influence of noise is further reduced. It has become possible to further reduce it.
【図１】（ａ）はメスバウアー分光測定装置の説明図、
（ｂ）は第二の態様における同装置の説明図、（ｃ）は
（ａ）の装置の信号処理系統を示すブロック図である。FIG. 1A is an explanatory view of a Mossbauer spectrometer.
(B) is explanatory drawing of the same apparatus in a 2nd aspect, (c) is a block diagram which shows the signal processing system of the apparatus of (a).
【図２】二相ステンレス鋼を標本とするメスバウアース
ペクトルである。FIG. 2 is a Mössbauer spectrum of a duplex stainless steel sample.
【図３】原子力施設の一次冷却系配管にあらわれる代表
的ガンマ線のエネルギー分布の一例を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing an example of a typical gamma ray energy distribution that appears in the primary cooling system piping of a nuclear facility.
【図４】（ａ）は第一の態様における鋼管の測定部近傍
及び検出器近傍の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に
示す鋼管の軸方向視部分断面図である。FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of the vicinity of a measuring portion and a detector of the steel pipe in the first aspect, and FIG. 4B is a partial cross-sectional view of the steel pipe shown in FIG.
【図５】本発明の第三の態様における検出器近傍の概略
断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in the vicinity of a detector according to the third aspect of the present invention.
【図６】本発明の第四の態様における概略断面図であ
る。FIG. 6 is a schematic sectional view according to a fourth aspect of the present invention.
１ メスバウアー分光測定装置 ２ 線源 ３ 線源駆動部 ４ａ，４ｂ コリメーター ５，２５ 検出器 ５ａ，２５ａ 検出部 ６ａ，６ｂ コリメーター Ｓ 鋼材標本 1 Mossbauer spectrometer 2 Source 3 Source drive 4a, 4b Collimator 5,25 Detector 5a, 25a Detector 6a, 6b Collimator S Steel material sample
Claims (5)
源と、前記標本により共鳴吸収されたガンマ線を検出す
るためのガンマ線検出器とを備え、メスバウアー分光法
によりメスバウアースペクトルを得るメスバウアー分光
測定装置において、前記ガンマ線検出器の検出部がＣｄ
Ｔｅ（テルル化カドミウム）を備えていることを特徴と
するメスバウアー分光測定装置。1. A Mossbauer instrument that comprises a 57 Co radiation source for irradiating a steel material sample with gamma rays and a gamma ray detector for detecting gamma rays resonantly absorbed by the specimen, and obtains a Mossbauer spectrum by Mossbauer spectroscopy. In the spectroscopic measurement device, the detector of the gamma ray detector is Cd.
A Mossbauer spectrometer which is equipped with Te (cadmium telluride).
源と、前記標本により共鳴吸収されたガンマ線を検出す
るためのガンマ線検出器とを備え、メスバウアー分光法
によりメスバウアースペクトルを得るメスバウアー分光
測定装置において、前記ガンマ線検出器の検出部のエネ
ルギー分解能が２．８ｋｅＶ以下であることを特徴とす
るメスバウアー分光測定装置。2. A Mossbauer instrument that comprises a 57 Co radiation source for irradiating a steel material sample with gamma rays and a gamma ray detector for detecting gamma rays resonantly absorbed by the specimen, and obtains a Mossbauer spectrum by Mossbauer spectroscopy. In the spectroscopic measurement device, the energy resolution of the detection part of the gamma ray detector is 2.8 keV or less.
再び放出されるガンマ線を検出するように前記ガンマ線
検出器を配置し、前記標本の測定対象部を露出させる貫
通孔を備え且つ少なくともガンマ線を遮蔽するためのマ
スク体をさらに設けてある請求項１又は２のいずれかに
記載のメスバウアー分光測定装置。3. The gamma ray detector is arranged so as to detect gamma rays that are once resonated and absorbed by the sample, and are then emitted, and a through hole that exposes a measurement target portion of the sample is provided and at least gamma rays are shielded. The Mossbauer spectrometer according to claim 1 or 2, further comprising a mask body for doing so.
出器を設け、前記ガンマ線検出器の出力信号から前記他
のガンマ線検出器の出力信号を相殺してある請求項１〜
３のいずれかに記載のメスバウアー分光測定装置。4. A gamma ray detector for detecting gamma ray noise is provided to cancel an output signal of the other gamma ray detector from an output signal of the gamma ray detector.
3. A Mossbauer spectrometer according to any one of 3 above.
照射し、前記標本により共鳴吸収されたガンマ線をガン
マ線検出器により検出し、メスバウアー分光法によりメ
スバウアースペクトルを得るメスバウアー分光測定方法
において、前記ガンマ線検出器の検出部がＣｄＴｅを備
えていることを特徴とするメスバウアー分光測定方法。5. A Mossbauer spectrometric method for obtaining a Mossbauer spectrum by irradiating a steel sample with gamma rays from a 57 Co ray source, detecting the gamma rays resonantly absorbed by the specimen with a gamma ray detector, and obtaining a Mossbauer spectrum by Mossbauer spectroscopy. The Mossbauer spectroscopic measurement method, wherein the detector of the gamma ray detector includes CdTe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219715A JPH0949809A (en) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | Instrument and method for moessbauer spectroscopy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219715A JPH0949809A (en) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | Instrument and method for moessbauer spectroscopy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949809A true JPH0949809A (en) | 1997-02-18 |
Family
ID=16739841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7219715A Pending JPH0949809A (en) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | Instrument and method for moessbauer spectroscopy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0949809A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002055972A1 (en) * | 2001-01-15 | 2002-07-18 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas | Mossbauer spectrometer with piezo transducer technology and solid state detectors |
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| JP2013527457A (en) * | 2010-05-28 | 2013-06-27 | スネクマ | Non-destructive inspection method and apparatus for carrying out this method |
| JP2013140130A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Kookmin University Industry-Academic Cooperation Foundation | Moessbauer spectroscopy system for applying magnetic field at cryogenic temperature using refrigerator |
-
1995
- 1995-08-04 JP JP7219715A patent/JPH0949809A/en active Pending
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