(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の壁電極を有する電離箱容器と、前記電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極と、前記電離箱容器の一部に設けられた測定用接点とから構成される密封型の第１の磁気浮上電離箱及び通気型の第２の磁気浮上電離箱を備え、夫々の前記測定用接点が互いに電気的に接続された差動電離箱と、
前記壁電極にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源と、
所定の時間ごとに所定の順序で異なった時刻に夫々の前記磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた夫々の前記磁気浮上電離箱の前記電荷収集電極を異なった時刻に前記測定用接点に接触させ、前記電荷収集電極の電位をリセットするリセット手段と、
前記電荷収集電極の電位のリセットの際に、夫々の前記電荷収集電極から夫々の前記測定用接点に流入した電荷の量を検出する電荷検出手段と、
夫々の前記磁気浮上電離箱について前記電荷検出手段で検出された電荷量に基づいて所定の放射線の線量を求める処理部とを備え、
前記処理部は、前記第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値に基づいて背景γ線量を、前記第２の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値と前記第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値との差に基づいて大気中の放射能濃度を測定する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
導電性の壁電極を有する電離箱容器と、前記電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極と、前記電離箱容器の一部に設けられた測定用接点とから構成される通気型の磁気浮上電離箱を２つ備え、夫々の前記測定用接点が互いに電気的に接続された差動電離箱と、
前記壁電極にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源と、
所定の時間ごとに所定の順序で異なった時刻に夫々の前記磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた夫々の前記磁気浮上電離箱の前記電荷収集電極を異なった時刻に前記測定用接点に接触させ、前記電荷収集電極の電位をリセットするリセット手段と、
前記電荷収集電極の電位のリセットの際に、夫々の前記電荷収集電極から夫々の前記測定用接点に流入した電荷の量を検出する電荷検出手段と、
夫々の前記磁気浮上電離箱について前記電荷検出手段で検出された電荷量に基づいて所定の放射線の線量を求める処理部と、
第１の磁気浮上電離箱の内部の気体と外部大気との換気を第１の換気速度で行う第１の換気器と、
第２の磁気浮上電離箱の内部の気体と外部大気との換気を前記第１の換気速度とは異なる第２の換気速度で行う第２の換気器とを備え、
前記処理部は、前記第２の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値、前記第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値、および前記第１の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値と前記第２の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値との差に基づいて、前記第１の換気速度、前記第２の換気速度、および前記第１の換気速度と前記第２の換気速度との差に応じて決定される寿命範囲内の寿命を有する大気中の放射性核種の放射能濃度を求める、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放射線測定用の電離箱に係り、特に、微弱な放射線を検出する放射線測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電離箱は、放射線の気体に対する電離作用を利用した放射線測定器である。放射線には、β線，α線，陽子線などの直接電離性放射線と、Ｘ線，γ線，中性子線などの間接電離性放射線がある。直接電離性放射線が電離箱内に入射すると、その経路に沿って電離箱内の気体を電離する。一方、間接電離性放射線が電離箱に照射されると、電離箱の壁材や電離箱内の気体と相互作用することによって二次荷電粒子（Ｘ，γ線の場合には電子、中性子の場合には相互作用の種類により陽子線、α線等）を発生し、この二次荷電粒子が電離箱内の気体中を通過するとその気体を電離する。
【０００３】
この性質を利用して、放射線による電離の結果生じる電子あるいはイオンをイオン収集電極に収集する電離箱を使用し、所定の時間内に収集される電荷量から放射線の線量を測定する放射線測定装置が多用されている。こうした電離箱として、微小放射線の測定に適した磁気浮上電離箱が提案されている（特開平２−２９１６５９）。
【０００４】
こうした電離箱を使用した放射線計測器として、電離箱を１つ使用する装置が従来から一般的であり、電離箱に蓄積された電荷量を検出することにより、放射線の線量の測定する。そして、特定の放射線のみの測定を行うために、電離箱の外壁の材料を選択して、測定したい放射線以外を効率的に遮断したり、外部からの放射線全てを効率的に遮断するとともに電離箱内部に放射線源を導入したりして、測定したい放射線の線量を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線測定装置は上記のように構成されるので、例えば、測定したい放射線が微弱であり、かつ、この放射線の検出にあたっては背景ノイズを避けることができないような場合には、背景ノイズの放射線のみを検出する電離箱と、背景ノイズの放射線に測定したい放射線を加えたものを検出する電離箱とを夫々用意し、夫々の電離箱に蓄積された電荷量の差を演算して、測定したい放射線の線量を求めることが考えられる。しかし、こうした場合には、電離箱ごとに電荷検出部を設けるともに、各電荷検出部ごとの特性を略一致させる必要があり、装置全体として複雑であり、かつ微調整が必要なものとなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で精度良く放射線の線量を測定する放射線測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の放射線測定装置は、（ａ）導電性の壁電極を有する電離箱容器と、電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極と、電離箱容器の一部に設けられた測定用接点とから構成される密封型の第１の磁気浮上電離箱及び通気型の第２の磁気浮上電離箱を備え、夫々の測定用接点が互いに電気的に接続された差動電離箱と、（ｂ）壁電極にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源と、（ｃ）所定の時間ごとに所定の順序で異なった時刻に夫々の磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた夫々の磁気浮上電離箱の前記電荷収集電極を異なった時刻に測定用接点に接触させ、電荷収集電極の電位をリセットするリセット手段と、（ｄ）電荷収集電極の電位のリセットの際に、夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷の量を検出する電荷検出手段と、（ｅ）夫々の磁気浮上電離箱について電荷検出手段で検出された電荷量に基づいて所定の放射線の線量を求める処理部とを備え、処理部は、引用文献第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値に基づいて背景γ線量を、引用文献第２の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値と引用文献第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値との差に基づいて大気中の放射能濃度を測定する、ことを特徴とする。或いは、本発明の放射線測定装置は、（ａ）導電性の壁電極を有する電離箱容器と、電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極と、電離箱容器の一部に設けられた測定用接点とから構成される通気型の磁気浮上電離箱を２つ備え、夫々の測定用接点が互いに電気的に接続された差動電離箱と、（ｂ）壁電極にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源と、（ｃ）所定の時間ごとに所定の順序で異なった時刻に夫々の磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた夫々の磁気浮上電離箱の前記電荷収集電極を異なった時刻に測定用接点に接触させ、電荷収集電極の電位をリセットするリセット手段と、（ｄ）電荷収集電極の電位のリセットの際に、夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷の量を検出する電荷検出手段と、（ｅ）夫々の磁気浮上電離箱について電荷検出手段で検出された電荷量に基づいて所定の放射線の線量を求める処理部と、（ｆ）第１の磁気浮上電離箱の内部の気体と外部大気との換気を第１の換気速度で行う第１の換気器と、（ｇ）第２の磁気浮上電離箱の内部の気体と外部大気との換気を第１の換気速度とは異なる第２の換気速度で行う第２の換気器とを備え、処理部は、第２の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値、第１の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値、および第１の磁気浮上電離箱からの出力される電荷量の絶対値と第２の磁気浮上電離箱から出力される電荷量の絶対値との差に基づいて、第１の換気速度、第２の換気速度、および第１の換気速度と第２の換気速度との差に応じて決定される寿命範囲内の寿命を有する大気中の放射性核種の放射能濃度を求める、ことを特徴とする。
【０００８】
ここで、▲１▼処理部は、電荷検出手段が検出した電荷量について、夫々の検出電荷量の絶対値間の差および比のいずれか一方を演算し、電荷検出手段の検出結果および演算手段の演算結果の少なくともいずれか１つに基づいて、所定の放射線の線量を求めることとしてもよいし、▲２▼処理部は、電荷検出手段が検出した電荷量の補正を行った後、夫々の補正電荷量の絶対値間の差および比のいずれか一方を演算し、電荷検出手段の検出結果および演算手段の演算結果の少なくともいずれか１つに基づいて、所定の放射線の線量を求めることとしてもよい。ここで、処理部は、電荷検出手段で検出された夫々の前記磁気浮上電離箱に関する電荷量および差または比の演算結果の少なくともいずれか一方を記録し表示する記録表示装置とを更に備える、ことが好適である。
【０００９】
また、電荷検出手段は、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号に従って時間積分して電圧信号を出力する積分器と、▲３▼積分器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期して積分動作指示信号およびサンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えることを特徴としてもよいし、また、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の前記測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、ピーク保持動作指示信号に従って動作時間内での入力信号の最大値に応じた値の電圧信号を出力するピーク保持器と、▲３▼ピーク保持器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期して前記ピーク保持動作指示信号および前記サンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えることを特徴としてもよい。
【００１０】
また、２つ以上の磁気浮上電離箱は一体化されて差動電離箱を構成することを特徴としてもよい。
【００１１】
また、▲１▼磁気浮上電離箱を２つ備えるとともに、▲２▼第１の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性と第２の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性とを互いに逆極性とし、▲３▼電荷検出手段では、第１の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量と第２の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量との和を演算することにより、夫々の電荷量の絶対値間の差を演算することを特徴としてもよい。
【００１２】
【作用】
本発明の放射線測定装置では、２つ以上の磁気浮上電離箱で、互いに関連はあるが測定対象が異なるか、または、同一の測定対象であっても互いに測定特性が異なるものを組合わせ、各磁気浮上電離箱の測定用端子を互いに接続して差動電離箱を構成している。そして、本発明の放射線測定装置は、以下のようにして所定の放射線の線量を測定する。
【００１３】
まず、全ての磁気浮上電離箱内の電荷収集電極を夫々の磁気浮上電離箱の磁気浮上手段により浮上させる。引き続き、電荷収集に必要な時間だけ放置する。
【００１４】
次に、リセット手段が第１の磁気浮上電離箱をリセットし、リセットされた第１の磁気浮上電離箱の電荷収集電極を測定用端子に接触させる。この接触がおこると、電荷収集電極に蓄積された電荷は、電荷収集電極から測定用端子を介して、電荷検出手段に流入する。電荷検出手段は、入力した電荷信号を処理して流入電荷量に応じた値の信号を出力する。
【００１５】
ここで、電荷検出手段を、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号に従って時間積分して電圧信号を出力する積分器と、▲３▼積分器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期して積分動作指示信号およびサンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えて構成することが可能である。この場合には、電荷収集電極に蓄積された電荷量の総和に応じた電圧値が積分器から出力され、アナログデジタル変換器からは積分器の出力電圧値がデジタル形式の信号として出力される。
【００１６】
また、電荷検出手段を、▲１▼夫々の電荷収集電極から夫々の前記測定用接点に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器と、▲２▼電荷増幅器から出力された増幅電荷信号を入力し、ピーク保持動作指示信号に従って動作時間内での入力信号の最大値に応じた値の電圧信号を出力するピーク保持器と、▲３▼ピーク保持器から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号に従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、▲４▼リセット手段が発行するリセット信号を入力し、リセット信号に同期してピーク保持動作指示信号およびサンプリング指示信号を発行する読み取り信号発生器とを備えて構成することも可能である。この場合には、電荷収集電極に蓄積された電荷量の総和に応じた電圧値がピーク保持器から出力され、アナログデジタル変換器からはピーク保持器の出力電圧値がデジタル形式の信号として出力される。なお、電荷検出手段に流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係にあるとき以外は、ピーク保持器の採用はできない。
【００１７】
電荷検出手段から出力された信号は処理部に通知され、処理部は通知された電荷量を格納する。
【００１８】
引き続き、リセット手段は第２以降の磁気浮上電離箱を順次リセットし、夫々の磁気浮上電離箱ごとに、上記と同様にして夫々の磁気浮上電離箱に蓄積された電荷量を検出し格納する。一連のリセット−電荷検出−格納動作が終了すると、処理部は各磁気浮上電離箱での測定電荷量の絶対値の差または比を求めることにより、所定の放射線の線量を測定する。
【００１９】
なお、２つ以上の磁気浮上電離箱を一体化すれば、磁気浮上電離箱相互間の距離が短くできるので、互いの測定値の関連性を確保することができる。
【００２０】
また、▲１▼磁気浮上電離箱を２つ備えるとともに、▲２▼第１の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性と第２の磁気浮上電離箱の壁電極に印加する電圧の極性とを互いに逆極性とし、▲３▼電荷検出手段では、第１の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量と第２の磁気浮上電離箱に関する電荷測定手段での測定電荷量との和を演算する（例えば、第１の磁気浮上電離箱に蓄積された電荷と第２の磁気浮上電離箱に蓄積された電荷とを積分器で積分する）ことにより、処理部での夫々の電荷量の絶対値間の差を演算の演算を省略可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の放射線測定装置の実施例を説明する。なお、図面の説明にあたって同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第１実施例）
図１は、本発明の放射線測定器の第１実施例の構成図である。本実施例の装置は、背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する放射線測定装置である。図１に示すように、本実施例の装置は、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１１９を有する電離箱容器１１１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１１２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１１３とから構成される密封型の磁気浮上電離箱１１０と、（ｂ）磁気浮上電離箱１１０に隣接して配置された、▲１▼導電性１２９の壁電極を有し、電離箱容器１１１と同一の容積の電離箱容器１２１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１２２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１１３と電気的に接続された測定用接点１２３と、▲４▼電離箱容器１２１内の雰囲気を大気と換気する換気器１２４とから構成される通気型の磁気浮上電離箱１２０と、（ｃ）壁電極１１９および壁電極１２９にイオン収集用の直流電圧を供給するイオン収集電源２１０と、（ｄ）時間Ｔごとに磁気浮上電離箱１１０、磁気浮上電離箱１２０の順にリセットし、電荷収集電極１１２を測定用接点１１３に接触させて電荷収集電極１１２の電位をリセットするとともに、電荷収集電極１２２を測定用接点１２３に接触させて電荷収集電極１２２の電位をリセットするリセット部３００と、（ｅ）電荷収集電極１１２または電荷収集電極１２２の電位のリセットの際に、電荷収集電極１１２から測定用接点１１３に流入した電荷の量および電荷収集電極１２２から測定用接点１２３に流入した電荷の量を検出する電荷検出部４１０と、（ｆ）電荷検出部４００で検出された、磁気浮上電離箱１１０および磁気浮上電離箱１２０についての電荷量に基づいて大気中の短寿命の放射線源から放出された放射線の線量を求める処理部５１０とを備える。なお、磁気浮上電離箱１１０の内部には大気と略同一の雰囲気に設定されるとともに、磁気浮上電離箱１１０と磁気浮上電離箱１２０とは一体化されて構成され、差動電離箱を構成する。
【００２３】
ここで、イオン収集電源２１０は高電圧直流電源であり、イオン収集電源２１０から壁電極１１９と壁電極１２９とには同様に電圧が印加され、同一電位に設定される。
【００２４】
リセット部３００は、▲１▼磁気浮上電離箱１１０のリセットを指示する周期Ｔのリセット信号Ｒ１と、磁気浮上電離箱１２０のリセットを指示する周期Ｔのリセット信号であって、リセット信号Ｒ１とは同時に有意とならず、かつ、リセット信号Ｒ１の有意時間終了から所定時間（本実施例では５ｓｅｃ）後に有意となるリセット信号Ｒ２とを発生するリセット信号発生器３１０と、▲２▼リセット信号Ｒ１を受けて磁気浮上電離箱１１０をリセットするリセット器３２１と、▲３▼リセット信号Ｒ２を受けて磁気浮上電離箱１２０をリセットするリセット器３２２とを備える。なお、リセット信号Ｒ１の有意時間幅およびリセット信号Ｒ２の有意時間幅は、電荷収集用電極１１２、１２２が夫々測定用接点１１３、１２３に接触し、蓄積電荷量の略全部が夫々測定用接点１１３、１２３から流出するのに充分な時間が設定される。
【００２５】
図２は、電荷検出部４１０の構成図である。図２に示すように、電荷検出部４１０は、▲１▼電荷収集電極１１２、１２２から夫々の測定用接点１１３、１２３に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器４１１と、▲２▼電荷増幅器４１１から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号Ｉに従って時間積分して電圧信号を出力する積分器４１２と、▲３▼積分器４１２から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号Ｓに従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器４１３と、▲４▼リセット信号発生器３１０が発行するリセット信号Ｒ１、Ｒ２を入力し、リセット信号Ｒ１、Ｒ２に同期して積分動作指示信号Ｉおよびサンプリング指示信号Ｓを発行する読み取り信号発生器４１４とを備える。
【００２６】
処理部５１０は、▲１▼電荷検出部４１０から出力された、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量に関するデジタルデータと磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量に関するデジタルデータとを収集し、これらのデジタルデータの値の差を演算し、この演算結果と電荷収集時間（＝（周期時間Ｔ）−（リセット信号の有意時間））とから大気中の放射線源から放射された放射線の線量および大気中の放射線源の濃度を求める演算処理器５１１と、▲２▼演算処理部５１１の指示により、演算処理部５１１の収集デジタルデータと、デジタルデータの値の差の演算結果、および測定結果である大気中の放射線源から放射された放射線の線量および大気中の放射線源の濃度を表示する表示器５１２とを備える。
【００２７】
本実施例の放射線測定器は、以下のようにして背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する。
【００２８】
磁気浮上電離箱１１０は、リセット信号Ｒ１が非有意な時間（すなわち、電荷収集時間）には電荷収集電極１１２が空中に浮上しており、外部から磁気浮上電離箱１１０内に入射したγ線が内部気体の分子と相互作用した結果生じたイオンを電荷収集電極１１２に蓄積する。磁気浮上電離箱１１０は密封型なので、当初に大気と同一の成分が導入さていても、充分に時間を経た後では、密封当初に存在した比較的寿命が短い放射性物質の殆どは既に放射性を失っている。したがって、磁気浮上電離箱１１０では、外部から入射したγ線によって発生したイオンを収集する。
【００２９】
磁気浮上電離箱１２０は、磁気浮上電離箱１１０と同様に、リセット信号Ｒ２が非有意な時間（すなわち、電荷収集時間）には電荷収集電極１２２が空中に浮上しており、外部から磁気浮上電離箱１２０内に入射したγ線が内部気体の分子と相互作用した結果生じたイオンおよび磁気浮上電離箱１２０内部の放射性物質から放射線が放射された結果として発生したイオンを電荷収集電極１２２に蓄積する。磁気浮上電離箱１２０では、内部空間の雰囲気が換気器１２４によって周辺大気と常に換気されているので、内部空間には常に周辺大気内に存在する放射性物質が存在する。そして、磁気浮上電離箱１２０の内部空間における放射性物質の濃度は、換気速度と放射性物質の寿命時間と周辺大気中での放射性物質の濃度との関係で決まる。なお、換気速度に対して放射性物質の寿命が充分に長ければ、磁気浮上電離箱１２０の内部空間における放射性物質の濃度は周辺大気中の濃度と略同一なる。
【００３０】
図３は、本実施例の装置の動作タイミングチャートである。以下、図３を参照して本実施例の装置の動作を説明する。
【００３１】
リセット信号発生器３１０は、前回のリセット信号Ｒ１を発行した後、所定の時間Ｔが経過すると、まず、リセット信号Ｒ１を有意にする。リセット信号Ｒ１が有意になると、リセット器３２１はＴ１（本実施例では約１秒）後に電荷収集電極１１２を測定用接点１１３に接触させる。電荷収集電極１１２が測定用接点１１３に接触すると、電荷収集電極１１２に蓄積された電荷が測定用接点１１３を介して外部に流出する。
【００３２】
この電荷信号Ｃ１は、電荷検出部４１０の電荷増幅器４１１に入力する。電荷増幅器４１１では、入力電荷信号Ｃ１を増幅して出力する。増幅された電荷信号は積分器４１２に入力して積分された後に電圧信号Ｖとして出力される。この積分器４１２の積分動作は、リセット信号Ｒ１を入力した読み取り信号発生器４１４がリセット信号Ｒ１が有意になった後、Ｔ１経過時からＴ２（本実施例では約３秒）間にわたって有意となる、読み取り信号発生器４１４から出力される積分指示信号Ｉに従って実行される。積分器４１２から出力される電圧信号Ｖは、積分動作開始からＴ３  （本実施例では約２秒＜Ｔ２）後には値として飽和する。
【００３３】
読み取り信号発生器４１４は、積分動作開始からＴ３後にアナログデジタル変換器４１３に向けてサンプル指示信号Ｓを出力する。アナログデジタル変換器４１３はサンプル指示信号Ｓを受けると、入力している電圧信号Ｖの電圧値をデジタルデータ信号に変換して出力する。
【００３４】
処理部５１０の演算処理部５１１は、アナログデジタル変換器４１３が出力したデジタルデータを収集し、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量として格納する。
【００３５】
次に、リセット信号発生器３１０は、リセット信号Ｒ１を発行した後、時間Ｔ４（本実施例では５秒）が経過時にリセット信号Ｒ２を有意にする。リセット信号Ｒ２が有意になると、リセット器３２２はＴ１後に電荷収集電極１２２を測定用接点１２３に接触させる。電荷収集電極１２２が測定用接点１２３に接触すると、電荷収集電極１２２に蓄積された電荷が測定用接点１２３を介して外部に流出する。
【００３６】
この電荷信号Ｃ２は、電荷検出部４１０の電荷増幅器４１１に入力する。電荷増幅器４１１では、入力電荷信号Ｃ２を増幅して出力する。増幅された電荷信号は積分器４１２に入力して積分された後に電圧信号Ｖとして出力される。この積分器４１２の積分動作は、リセット信号Ｒ２を入力した読み取り信号発生器４１４がリセット信号Ｒ２が有意になった後、Ｔ１経過時からＴ２間にわたって有意となる、読み取り信号発生器４１４から出力される積分指示信号Ｉに従って実行される。積分器４１２から出力される電圧信号Ｖは、積分動作開始からＴ３後には値として飽和する。
【００３７】
読み取り信号発生器４１４は、積分動作開始からＴ３後にアナログデジタル変換器４１３に向けてサンプル指示信号Ｓを出力する。アナログデジタル変換器４１３はサンプル指示信号Ｓを受けると、入力している電圧信号Ｖの電圧値をデジタルデータ信号に変換して出力する。
【００３８】
処理部５１０の演算処理部５１１は、アナログデジタル変換器４１３が出力したデジタルデータを収集し、磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量として格納する。
【００３９】
次いで、演算処理部５１１は、格納した２つの電荷量データの差を演算し、大気中の放射性物質から放射された放射線の線量を求める。引き続き、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、放射性物質の平均寿命、時間Ｔ、および換気速度から大気中の放射性物質の放射能濃度を求める。そして、電荷量データ、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、および大気中の放射性物質の放射能濃度を表示器５１２に表示する。
【００４０】
なお、本実施例では積分器４１２を使用したが、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。
【００４１】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例の放射線計測器の構成図である。本実施例の装置は、第１実施例と同様に、背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する放射線測定装置である。図２に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、▲１▼イオン収集用電源２１０に替えて、正の高電圧直流電圧と負の高電圧直流電圧とを出力するイオン収集用電源２２０を採用し、正の高電圧直流電圧を壁電極１１９に印加するとともに、負の高電圧直流電圧を壁電極１１９に印加する点、▲２▼電荷検出部４１０に替えて、電荷検出部４１０の機能に加えて、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量に応じた量の絶対値と磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量に応じた量の絶対値との差の演算を行う電荷検出部４２０を採用した点、および▲３▼電荷検出部の出力デジタルデータを収集し、収集したデータから直接に大気中の放射性物質から放射された放射線の線量を求める処理部５２０を採用する点で異なる。より詳細には、電荷検出部４２０では読み取りタイミング発生器４２４を採用し、処理部５２０では演算処理部５２１を採用する点で第１実施例と異なる。
【００４２】
図５は、電荷検出部４２０の構成図である。図５に示すように、電荷検出部４２０は、▲１▼電荷収集電極１１２、１２２から夫々の測定用接点１１３、１２３に流入した電荷を入力し増幅する電荷増幅器４１１と、▲２▼電荷増幅器４１１から出力された増幅電荷信号を入力し、積分動作指示信号Ｉに従って時間積分して電圧信号を出力する積分器４１２と、▲３▼積分器４１２から出力された電圧信号を入力し、サンプリング指示信号Ｓに従って電圧信号の電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器４１３と、▲４▼リセット信号発生器３１０が発行するリセット信号Ｒ１、Ｒ２を入力し、リセット信号Ｒ１、Ｒ２に同期して積分動作指示信号Ｉおよびサンプリング指示信号Ｓを発行する読み取り信号発生器４２４とを備える。
【００４３】
本実施例では、以下のようにして背景γ線に重畳された比較的寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する。
【００４４】
磁気浮上電離箱１１０と磁気浮上電離箱１２０とは、第１実施例と同様にして電荷を蓄積する。このとき、壁電極１１９への印加電圧の極性と壁電極１２９への印加電圧の極性とは互いに逆なので、電荷収集電極１１２に蓄積される電荷の極性と電荷収集電極１２２に蓄積される電荷の極性とは互いに逆となる。
【００４５】
図６は、本実施例の装置の動作タイミングチャートである。以下、図６を参照して本実施例の装置の動作を説明する。
【００４６】
磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量に応じた電圧信号を積分器４１２から出力するまでは第１実施例と同様に動作する。なお、読み取りタイミング発生器４２４は、時間Ｔ６（本実施例では約９秒）間にわたって積分指示信号Ｉを有意にする。
【００４７】
次に、リセット信号発生器３１０は、リセット信号Ｒ１を発行した後、時間Ｔ４が経過時にリセット信号Ｒ２を有意にする。リセット信号Ｒ２が有意になると、リセット器３２２はＴ１後に電荷収集電極１２２を測定用接点１２３に接触させる。電荷収集電極１２２が測定用接点１２３に接触すると、電荷収集電極１２２に蓄積された電荷が測定用接点１２３を介して外部に流出する。
【００４８】
この電荷信号Ｃ２は、電荷検出部４１０の電荷増幅器４１１に入力する。電荷増幅器４１１では、入力電荷信号Ｃ２を増幅して出力する。増幅された電荷信号は積分器４１２に入力して積分される。
【００４９】
積分器４１２では、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷に関する積分動作に引き続いて磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷の積分を行うので、磁気浮上電離箱１１０に関する電荷と磁気浮上電離箱１２０に関する電荷とが積分器４１２で加算されるとこになる。ところで、磁気浮上電離箱１１０に関する電荷の極性と磁気浮上電離箱１２０に関する電荷の極性とは互いに逆なので、積分器４１２の出力する電圧信号Ｖの値は、磁気浮上電離箱１１０に関する電荷量の絶対値と磁気浮上電離箱１２０に関する電荷量の絶対値との差に応じた量となる。
【００５０】
この積分器４１２の積分動作は、リセット信号Ｒ２を入力した読み取り信号発生器４１４がリセット信号Ｒ２が有意になった後、Ｔ１経過時からＴ２間にわたって有意となる、読み取り信号発生器４１４から出力される積分指示信号Ｉに従って実行される。積分器４１２から出力される電圧信号Ｖは、積分動作開始からＴ３後には値として飽和する。
【００５１】
読み取り信号発生器４１４は、積分動作開始からＴ３後にアナログデジタル変換器４１３に向けてサンプル指示信号Ｓを出力する。アナログデジタル変換器４１３はサンプル指示信号Ｓを受けると、入力している電圧信号Ｖの電圧値をデジタルデータ信号に変換して出力する。
【００５２】
処理部５１０の演算処理部５１１は、アナログデジタル変換器４１３が出力したデジタルデータを収集し、磁気浮上電離箱１１０に蓄積された電荷量の絶対値と磁気浮上電離箱１２０に蓄積された電荷量の絶対値との差として格納する。
【００５３】
次いで、演算処理部５１１は、格納したデータから大気中の放射性物質から放射された放射線の線量を求める。引き続き、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、放射性物質の平均寿命、時間Ｔ、および換気速度から大気中の放射性物質の放射能濃度を求める。そして、電荷検出部４２０から収集したデータ、求めた大気中の放射性物質から放射された放射線の線量、および大気中の放射性物質の放射能濃度を表示器５１２に表示する。
【００５４】
なお、本実施例では第１実施例のように、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することはできない。
【００５５】
（第３実施例）
図７は、本発明の放射線測定器の第３実施例の構成図である。本実施例の装置は、寿命の短い空気中の放射性物質から放出される放射線の線量を測定する放射線測定装置である。図７に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１３９を有する電離箱容器１３１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１３２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１３３と、▲４▼電離箱容器１３１内の雰囲気を大気と換気する換気器１３４（換気速度＝ｖ３  ［ｍ３  ／ｓｅｃ］）とを備える通気型の磁気浮上電離箱１３０と、（ｂ）磁気浮上電離箱１３０に隣接して配置された、▲１▼導電性１２９の壁電極を有し、電離箱容器１３１と同一の容積の電離箱容器１２１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１２２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１１３と電気的に接続された測定用接点１２３と、▲４▼電離箱容器１２１内の雰囲気を大気と換気する換気器１２４（換気速度＝ｖ２  ［ｍ３  ／ｓｅｃ］≠ｖ３  ）とから構成される通気型の磁気浮上電離箱１２０と、で差動電離箱を構成する点が異なる。
【００５６】
本実施例の差動電離箱では、大気中の放射性物質が常に磁気浮上電離箱１２０および磁気浮上電離箱１３０に供給されるが、換気速度ｖ２  と換気速度ｖ３  とが異なるため、ある放射性物質がそれらの内部に存在する時間が異なる。この結果、放射性物質が夫々の内部空間で放射する放射線量が異なる。したがって、磁気浮上電離箱１２０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１３０に蓄積される電荷量とは異なる事になる。
【００５７】
本実施例の装置は、第１と同様に動作して、磁気浮上電離箱１２０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１３０に蓄積される電荷量とを検出し、これらの電荷量の差を演算し、この演算結果から所定の放射性物質から放射された放射線の線量を求め、大気中の放射性物質の放射能濃度を求め、これらを表示する。
【００５８】
本実施例においても第１実施例と同様に、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。また、第１実施例に対する第２実施例への変形と同様の変形が可能である。
【００５９】
（第４実施例）
図８は、本発明の放射線測定器の第４実施例の構成図である。本実施例の装置は、放射線（例えば、γ線）のエネルギ分布を測定する放射線測定装置である。図８に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１４９を有するするとともに、壁材の厚さがｔ１  ［ｍｍ］である電離箱容器１４１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１４２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１４３とを備える密封型の磁気浮上電離箱１４０と、（ｂ）磁気浮上電離箱１４０に隣接して配置された、▲１▼導電性１５９の壁電極を有し、電離箱容器１４１と同一の容積を有し、電離箱容器１４１の壁材と同一の壁材を有するとともに壁材の厚さがｔ２  ［ｍｍ］（＞ｔ１  ）の電離箱容器１５１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１５２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１４３と電気的に接続された測定用接点１５３とから構成される通気型の磁気浮上電離箱１５０と、で差動電離箱を構成する点が異なる。
【００６０】
一般に、放射線のエネルギが高い程、物質中の透過性が高い。また、放射線が経由する物質部分の経路が長いほど放射線は物質を通り抜けにくい。本実施例の差動電離箱では、磁気浮上電離箱１４０の電離箱容器１４１の壁材と磁気浮上電離箱１５０の電離箱容器１５１の壁材とは同一であり、かつ、夫々の壁材の厚さが異なるので、外部から電離箱容器１５１内に入射する放射線は、外部から電離箱容器１４１内に入射する放射線に比べて、低エネルギ側の特定の範囲のエネルギの放射線が高エネルギ側の放射線よりも効率よく除去されている。したがって、磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量とは異なる事になり、これらの電荷量の差または比は、特定の範囲のエネルギの放射線の線量を反映することになる。
【００６１】
本実施例の上記の説明では、電離箱容器１４１と電離箱容器１５１は同一の材質で、厚さが異なる場合について説明したが、一般に放射線の透過率や電離箱の放射線に対する検出感度は壁材の厚さのみならず、壁材の密度や原子組成によっても異なる。したがって、電離箱容器１４１と電離箱容器１５１の壁材の厚さのみならず密度もしくは原子組成を異なるものとすることよっても同様な目的に使用できる。
【００６２】
本実施例の装置は、第１実施例と同様に動作して、磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量と磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量とを検出し、これらの電荷量の差または比を演算し、この演算結果と磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量または磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量とから特定のエネルギ範囲の放射線の線量を求め、これらを表示する。
【００６３】
本実施例においても第１実施例と同様に、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。
【００６４】
また、第１実施例に対する第２実施例への変形と同様の変形が可能である。ただし、本実施例においては、磁気浮上電離箱１４０に蓄積される電荷量または磁気浮上電離箱１５０に蓄積される電荷量が処理部にとって必須なので、例えば、磁気浮上電離箱１４０に関する積分器４１２の出力を本実施例のアナログデジタル変換タイミングでサンプルし、これを処理部が収集するという変形が更に必要である。
【００６５】
（第５実施例）
図９は、本発明の放射線測定器の第５実施例の構成図である。本実施例の装置は、γ線の線量と中性子線の線量とを測定する放射線測定装置である。一般に電離箱の中性子線に対する検出感度は電離箱容器の壁材又は内部気体の原子組成に大きく依存する。たとえば電離箱壁材にポリエチレンなどの水素原子を多量に含む材料を用いるか、あるいは内部気体としてエチレンガスを封入すると、速中性子線が入射した際に水素原子を反跳して陽子線が発生し、これが電離箱内の気体を電離する。また、電離箱容器の内壁に１０Ｂを含む材料を塗布すると１０Ｂ（ｎ，α）  ７Ｌｉ反応によって熱中性子が入射した際にα線を発生し、これが電離箱内の気体を電離する。本実施例は、これらの性質を利用して異なった原子組成の壁材又は内部気体を有する２つの電離箱を使用することによって中性子とγ線をそれぞれ区別して測定するものである。
【００６６】
図９に示すように、本実施例の装置は、第１実施例の装置と比べて、（ａ）▲１▼導電性の壁電極１６９を有する電離箱容器１６１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１６２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた測定用接点１６３とを備える密封型の磁気浮上電離箱１６０と、  （ｂ）磁気浮上電離箱１６０に隣接して配置された、▲１▼導電性１７９の壁電極を有する電離箱容器１７１と、▲２▼電離箱容器内に磁気浮上手段によって非接触状態で浮上する電荷収集電極１７２と、▲３▼電離箱容器の一部に設けられた、測定用接点１７３と電気的に接続された測定用接点１７３とから構成される密封型の磁気浮上電離箱１７０と、で差動電離箱を構成する点が異なる。
【００６７】
ここで、磁気浮上電離箱１６０のγ線検出効率はα１  、中性子線検出効率はα２  であり、磁気浮上電離箱１７０のγ線検出効率はα３  、中性子線検出効率はα４  である。そして、
α１  ／α２  ≠α３  ／α４                                      …（１）
と設定される。
【００６８】
本実施例の装置は、第１実施例と同様に動作して、磁気浮上電離箱１６０に蓄積される電荷量Ｑ１  と磁気浮上電離箱１７０に蓄積される電荷量Ｑ２  とを検出する。そして、電荷量Ｑ１  および電荷量Ｑ２  は、
Ｑ１  ＝α１  ・Ｉγ１＋α２  ・ＩＮ１                          …（２）
Ｑ２  ＝α３  ・Ｉγ２＋α４  ・ＩＮ２                          …（３）
ここで、Ｉγ１：磁気浮上電離箱１６０に入射したγ線の線量
ＩＮ１：磁気浮上電離箱１６０に入射した中性子線の線量
Ｉγ２：磁気浮上電離箱１７０に入射したγ線の線量
ＩＮ２：磁気浮上電離箱１７０に入射した中性子線の線量
となる。
【００６９】
ところで、磁気浮上電離箱１６０と磁気浮上電離箱１７０とは同一形状であり、かつ、隣接しているので、Ｉγ１＝Ｉγ２＝Ｉγ 、ＩＮ１＝ＩＮ２＝ＩＮ  と考えてよい。したがって、（２）式および（３）式は、
Ｑ１  ＝α１  ・Ｉγ ＋α２  ・ＩＮ                              …（４）
Ｑ２  ＝α３  ・Ｉγ ＋α４  ・ＩＮ                              …（５）
と変形される。（４）式および（５）式を連立方程式と考えると、式が２つで未知数（Ｉγ 、ＩＮ  ）が２つなので、処理部５５０が、この連立方程式を解いて
（Ｉγ 、ＩＮ  ）が求まる。
【００７０】
本実施例においても第１実施例と同様に、流入する電荷総量と電荷信号のピーク値との相関が略比例関係には、積分器４１２に替えてピーク保持器を採用することができる。
【００７１】
また、本実施例では磁気浮上電離箱として全て密封型を使用したが、全てを通気型とすることもできる。
【００７２】
なお、本実施例ではγ線と中性子線との測定に適用したが、２つの放射線種の検出効率比が互に異なる磁気浮上電離箱の用意が可能であれば、この２つの放射線の測定に適用することができる。
【００７３】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく変形が可能である。例えば、第４実施例のように放射線のエネルギ分布を測定するものであれば、互いに壁材の厚さが異なる磁気浮上電離箱を３つ以上使用して、広いエネルギ範囲のエネルギ分布を測定することが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の放射線測定器によれば、磁気浮上電離箱を２つ以上互いに隣接して配置し、各磁気浮上電離箱が蓄積した電荷の流出端子を互いに電気的に接続するとともに、時分割で各磁気浮上電離箱が蓄積した電荷を読み出して、読み出した電荷量に基づいて放射線の線量を測定するので、簡易な構成で精度良く放射線の線量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の放射線測定器の構成図である。
【図２】第１実施例の装置の電荷検出部の構成図である。
【図３】第１実施例の装置の電荷検出部の動作のタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施例の放射線測定器の構成図である。
【図５】第２実施例の装置の電荷検出部の構成図である。
【図６】第２実施例の装置の電荷検出部の動作のタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３実施例の放射線測定器の構成図である。
【図８】本発明の第４実施例の放射線測定器の構成図である。
【図９】本発明の第５実施例の放射線測定器の構成図である。
【符号の説明】
１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０…磁気浮上電離箱、１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１…電離箱容器、１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１６２，１７２…電荷収集電極、１１３，１２３，１３３，１４３，１５３，１６３，１７３…測定用接点、１２４，１３４…換気器、２１０，２２０…イオン収集用電極、３００…リセット部、３１０…リセット信号発生器、３２１，３２２…リセット器、４１０，４２０…電荷検出部、４１１…電荷増幅器、４１２…積分器、４１３…アナログデジタル変換器、４１４，４２４…読み出し信号発生器、５１０，５２０，５３０，５４０，５５０，５６０，５７０…処理部、５１１，５２１，５３１，５４１，５５１，５６１，５７１…演算処理器、５１２…表示器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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