(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子とγ線との混在場において中性子を選択的に検出するために、基準線量率のγ線に対して実質的に不感であるように動作電圧があらかじめ設定された比例計数管について、そのγ線の感度を試験する方法において、
前記基準線量率は、比例計数管のγ線に対する感度の有無の判定において基準となる線量率であって不感であるべきγ線の線量率であり、
前記基準線量率よりも低い試験線量率のγ線を前記比例計数管に照射し、
前記基準線量率と前記試験線量率との差に応じたオフセット電圧だけ前記動作電圧よりも高い試験電圧を前記比例計数管に印加し、
前記試験線量率のγ線を用いて、前記試験電圧が印加された比例計数管のγ線感度の試験を行い、
前記γ線感度の試験結果から、前記動作電圧が前記基準線量率のγ線に対して実質的に不感であるように設定されているか否かを判定すること、
を特徴とする比例計数管型中性子検出器のγ線感度試験方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記オフセット電圧は、前記試験線量率のγ線に対し前記比例計数管が所定の閾値感度を有する印加電圧と、前記基準線量率のγ線に対し前記比例計数管が前記閾値感度を有する印加電圧との差に応じて定められること、を特徴とする比例計数管型中性子検出器のγ線感度試験方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
前記試験電圧以上の所定の印加電圧範囲での前記試験線量率のγ線に対する前記比例計数管の計数値の変動に基づいて、前記試験電圧での当該比例計数管のγ線感度を検査すること、を特徴とする比例計数管型中性子検出器のγ線感度試験方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、
前記試験線量率のγ線の照射は、人の把持による取り扱いが可能な放射線源を用いて行われること、を特徴とする比例計数管型中性子検出器のγ線感度試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比例計数管型中性子検出器のγ線感度試験方法に関し、特に、中性子測定を行う条件下でのγ線不感を確認する試験の容易化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比例計数管型中性子検出器として、3Ｈｅを含有したガスを封入された比例計数管を用いたものがある。3Ｈｅ比例計数管は、3Ｈｅ（ｎ，ｐ）3Ｈ反応を利用し、比例計数管領域の電圧が印加されて、中性子検出パルスを出力する。
【０００３】
3Ｈｅ比例計数管は、印加電圧によってはγ線に対しても感度を有する。基本的にはγ線のパルス高は中性子のパルス高に比べて低いため、ディスクリミネータの閾値を適切に設定することにより、γ線による計数を除去することができる。しかし、γ線の線量率が高くなるとパイルアップを生じ、また印加電圧が高くなるとガス増幅度が高まり、閾値を越えてγ線による計数が生じ得る。中性子検出器がこのようにγ線に対し感度を有することは、中性子測定に対し誤差を生じることとなり好ましくない。
【０００４】
図３は、3Ｈｅ比例計数管の中性子及びγ線に対する感度特性を示すグラフであり、縦軸は計数値、横軸は印加電圧であり、中性子の特性曲線２とγ線の特性曲線４とが示されている。各特性曲線は、印加電圧を変えて、一定の線量率を比例計数管に入射させたときの計数値をプロットしたものであり、縦軸の計数値は感度に相当する。中性子の特性曲線２はある印加電圧を越えると感度の上昇が緩やかになるプラトー領域を生じ、この領域が中性子検出に利用される。γ線の線源としては、例えば１００ｍＳｖ／ｈの照射が可能な強度を持つ60Ｃｏが用いられる。3Ｈｅ比例計数管型中性子検出器は、このような所定の線量率Ｄγのγ線に対して不感となるように、中性子測定時の印加電圧ＶDを設定されなければならない。例えば、図に示す例では、印加電圧ＶDは１３００Ｖに規定される。
【０００５】
しかし、経時変化や製造上のばらつきなどにより、この設定された印加電圧ＶDにて検出器が所定線量率Ｄγのγ線に対して有意な感度を有してしまう場合がある。そこで、そのような場合を検知して対処するために、印加電圧ＶDでの検出器のγ線感度の有無が試験される。従来、この試験は、不感であるべき線量率Ｄγのγ線源を用いて検出器にγ線を入射させながら、印加電圧をＶDから所定の高電圧までの範囲（例えば図に示す１３００〜１４００Ｖの電圧範囲６）にて変化させ、γ線の感度の特性曲線４の立ち上がり位置を確認することにより行われる。つまり、立ち上がり電圧が設定された印加電圧ＶDよりも高い場合には、検出器は所定線量率Ｄγまで不感であると判定される。図３に示す例では、印加電圧ＶDは１３００Ｖに設定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の試験方法で用いられるγ線源は比較的強いものであり、その取り扱いが不便であった。例えば、そのγ線源を取り扱うには、放射線遮蔽室内でマニピュレータ等を使用して遠隔操作することが要求され、試験対象の検出器をそのような特殊設備の下に運び込んで試験を行うことが必要であった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、取り扱いが容易な弱い線源を用いて比例計数管型中性子検出器のγ線感度を確認することができる試験方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る比例係数管型中性子検出器のγ線感度試験方法は、比例計数管のγ線に対する感度の有無の判定において基準となる線量率であって不感であるべきγ線の線量率である規準線量率（基準線量率）よりも低い試験線量率のγ線を比例計数管に照射し、前記規準線量率と前記試験線量率との差に応じたオフセット電圧だけ前記動作電圧よりも高い試験電圧を前記比例計数管に印加し、前記試験線量率のγ線を用いて、前記試験電圧が印加された比例計数管のγ線感度の試験を行い、前記γ線感度の試験結果から、前記動作電圧が前記規準線量率のγ線に対して実質的に不感であるように設定されているか否かを判定するものである。
【０００９】
本来、規準線量率のγ線に対して不感であるべき動作電圧において、中性子検出器を構成する比例計数管が実際に不感となっているかどうかが試験される。この試験を容易とするために、本発明では比例計数管に規準線量率よりも低い試験線量率のγ線を照射する。比例計数管領域では、印加電圧に応じて出力電流が増幅される。そこで、印加電圧を上げることによって、低い試験線量率の照射で規準線量率と同等の出力が比例計数管から得られる状態にする。そして、当該状態にてγ線が検知されるか否かを試験することによって、動作電圧での規準線量のγ線に対する感度の有無が推定される。線量率が低い分、試験に用いるγ線源の取り扱いが容易となり、また照射環境に関する条件が緩和される。
【００１０】
本発明の好適な態様は、前記オフセット電圧が、前記試験線量率のγ線に対し前記比例計数管が所定の閾値感度を有する印加電圧と、前記規準線量率のγ線に対し前記比例計数管が前記閾値感度を有する印加電圧との差に応じて定められるγ線感度試験方法である。本態様では、試験線量率のγ線に対する感度の特性曲線が立ち上がる印加電圧と、規準線量率のγ線に対する感度の特性曲線が立ち上がる印加電圧との差に応じてオフセット電圧が設定される。
【００１１】
本発明の他の好適な態様は、前記試験電圧以上の所定の印加電圧範囲での前記試験線量率のγ線に対する前記比例計数管の計数値の変動に基づいて、前記試験電圧での当該比例計数管のγ線感度を検査するγ線感度試験方法である。本態様では、印加電圧範囲内での試験線量率のγ線に対する感度特性が測定される。試験線量率と規準線量率との差に応じた感度特性の印加電圧軸方向のシフト量を考慮して、試験線量率の感度特性から規準線量率の感度特性が推定される。この推定された規準線量率の感度特性に基づいて、動作電圧での規準線量率のγ線に対する感度の有無が判定される。
【００１２】
本発明の別の好適な態様は、前記試験線量率のγ線の照射が、人の把持による取り扱いが可能な放射線源を用いて行われるγ線感度試験方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用される3Ｈｅ比例計数管型中性子検出器の概略のブロック図である。本検出器は、放射線検出器１０、高圧電源１２、信号検知回路１４、及び計数回路１６を含んで構成される。
【００１５】
放射線検出器１０は、比例計数管２０と中性子減速材２２とを含んで構成される。比例計数管２０は3Ｈｅを含んだガスを封入されている。比例計数管２０に入射した中性子は、3Ｈｅ（ｎ，ｐ）3Ｈ反応によって陽子を生じる。この陽子がガスを電離してイオンを生じ、電気信号として検知される。3Ｈｅは熱中性子に対して大きな吸収断面積を有する。中性子減速材２２は、比較的速い中性子を熱中性子に減速し、比例計数管２０での計数効率を高めるものであり、例えばポリエチレンを用いて構成される。
【００１６】
高圧電源１２は、比例計数管２０の管壁と芯線との間に高電圧を印加する。放射線により生じた電子は、高電圧によるなだれ現象によって増倍され、陽極である芯線に集められて、電流パルスとして比例計数管２０から出力される。高圧電源１２の出力電圧は可変に構成される。
【００１７】
比例計数管２０からの電流信号は電圧信号に変換されて信号検知回路１４に入力される。信号検知回路１４は、アンプ及びディスクリミネータを含んで構成され、ノイズレベル以上の波高を有する信号を検知してパルス信号を生成する。
【００１８】
計数回路１６は、信号検知回路１４から出力されるパルス信号を計数し、計数値を出力する。
【００１９】
比例計数管２０に入射する中性子以外の放射線は、中性子測定に際してのバックグラウンドノイズとなり得る。それら他の放射線のうち、バックグラウンドγ線はレートが高いが、バックグラウンドγ線のパルス高は中性子のパルス高に比べて低いため、信号検知回路１４のディスクリミネータの閾値を適切に設定することにより、γ線による計数を効果的に除去することができる。しかし、上述したように、γ線の線量率が高くなると、パルスのパイルアップにより、ディスクリミネータの閾値を越えてγ線による計数が生じ得、これは中性子測定に対する誤差となる。3Ｈｅ比例計数管型中性子検出器の中性子測定を行う動作電圧ＶDは、所定の規準線量率ＤSのγ線に対する特性曲線の立ち上がり点より低い電圧でなければならないのでγ線感度試験が行われる。
【００２０】
図２は、本発明に係るγ線感度試験方法の説明に用いるグラフであって、3Ｈｅ比例計数管の中性子及びγ線に対する感度特性を示すグラフである。縦軸は計数値、横軸は印加電圧であり、中性子の特性曲線３０、規準線量率ＤSのγ線源に対する特性曲線３２、及び後述する試験線量率ＤTのγ線源に対する特性曲線３４が示されている。各特性曲線３２，３４は、印加電圧を変えて、一定の線量率を比例計数管に入射させたときのカウント値をプロットしたものであり、縦軸の計数値は感度に相当する。
【００２１】
中性子の特性曲線３０のプラトー領域では、印加電圧の変動による感度変化の低下が小さいので、中性子測定の動作電圧ＶDはこのプラトー領域内に設定される。すなわち、動作電圧ＶDとして、当該プラトー領域に属する電圧であって、かつ規準線量率ＤSのγ線に対する特性曲線３２が立ち上がる電圧ＶSより低い電圧が定められるべきである。しかし、経時変化や製造上のばらつきなどにより、ＶSが動作電圧ＶDより低くなる、すなわち電圧ＶDにて本中性子検出器が規準線量率ＤSのγ線を検知してしまうことがある。
【００２２】
次に、本中性子検出器が動作電圧ＶDで規準線量率ＤSのγ線源に対して不感であるか否かを調べるγ線感度試験方法について述べる。弱い線源を用いて、規準線量率ＤSより低い線量率である試験線量率ＤTにおいて本発明に係る試験が行われる。例えば、試験線量率ＤTは規準線量率ＤSの１０００分の１程度とすることができる。図２に示すγ線の特性曲線３２、３４は、例えば、それぞれ１００ｍＣｉ、１００μＣｉの60Ｃｏをγ線源に用いて得られたものである。
【００２３】
基本的に比例計数管は、印加電圧を高くするとガス増幅度が上がり、感度も向上する。これにより、試験線量率ＤTの特性曲線３４は、規準線量率ＤSの特性曲線３２よりも高い印加電圧で立ち上がる。ここで、特性曲線３４の立ち上がり電圧ＶTと特性曲線３２の立ち上がり電圧ＶSとの差Δ（≡ＶT−ＶS）は、規準線量率ＤSと試験線量率ＤTとの差からおおよそ推定することが可能である。例えば、試験対象である検出器と同等の中性子検出器をサンプルとして、線量率の変化と立ち上がり電圧の変化との関係を一旦求めておけば、その関係を用いて同種製品である試験対象検出器について立ち上がり電圧差Δの推定を行うことが可能である。
【００２４】
本試験方法では、試験線量率ＤTのγ線を放射線検出器１０に照射しつつ、動作電圧ＶDよりも所定のオフセット電圧ＶOFFSETだけ高い試験下限電圧ＶR1とＶR1よりも所定電圧高い試験上限電圧ＶR2との間で印加電圧を変化させ、計数値を測定する。この測定は、放射線検出器１０に中性子が照射されない条件下で行われる。この印加電圧範囲［ＶR1，ＶR2］内での計数回路１６の出力計数値の変動に基づいて、特性曲線３４がプロットされ、その立ち上がり電圧ＶTが決定される。ＶOFFSETは立ち上がり電圧差Δの推定値に応じて定められる。一例として、ＶDは１３００Ｖ程度、またＤS／ＤT〜１０００に対してＶOFFSETは１００Ｖ程度、印加電圧範囲は１００Ｖ程度である。なお、立ち上がり電圧ＶTは、立ち上がり後の感度特性を計数値０の軸へ外挿して定めることができる。また、計数値が所定の閾値を越える電圧をＶTと定めることもできる。
【００２５】
特性曲線３４の立ち上がり電圧ＶTから立ち上がり電圧Δの推定値を減じて、特性曲線３２の立ち上がり電圧の推定値ＶS'が求まる。この推定値ＶS'を動作電圧ＶDと比較して、動作電圧ＶDでの規準線量率ＤSのγ線に対する感度の有無が判定される。具体的には、立ち上がり電圧の推定値ＶS'＞動作電圧ＶDであれば、規準線量率ＤSまでγ線に対し不感であると判定される。一方、立ち上がり電圧の推定値ＶS'≦動作電圧ＶDであれば、設定された動作電圧ＶDにて規準線量率ＤSでγ線が検出されると判定される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の比例計数管型中性子検出器のγ線感度試験方法によれば、線量率の低いγ線源を用いて試験を行うことができる。よって、γ線源の取り扱いが容易となる。例えば、γ線源を取り扱うためのマニピュレータなどの大がかりな設備が不要となる。また、例えば、作業者が手で取り扱うことができるγ線源を用いて感度試験を行うことも可能となる。さらに、γ線源は可搬であり、またその取り扱いに特別の設備を必要としないので、試験場所に対する制約が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用される3Ｈｅ比例計数管型中性子検出器の概略のブロック図である。
【図２】  本発明に係るγ線感度試験方法の説明に用いるグラフであって、3Ｈｅ比例計数管の中性子及びγ線に対する感度特性を示すグラフである。
【図３】  従来のγ線感度試験方法の説明に用いるグラフであって、3Ｈｅ比例計数管の中性子及びγ線に対する感度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  放射線検出器、１２  高圧電源、１４  信号検知回路、１６  計数回路、２０  比例計数管、２２  中性子減速材。
【図１】
0003728220.tif 000002
【図２】
0003728220.tif 000003
【図３】
0003728220.tif 000004