(57)【要約】【課題】本発明は、不活性ガス及びクエンチガスが所定の割合に制御されて封入されるガイガーミュラー計数管及びガイガーミュラー計数管の製造方法を提供する。【解決手段】ガイガーミュラー計数管（１００）は、ガラスにより形成され、密封された空間（１１４）を有する筒形の封入管（１１０）と、空間内に配置される電極（１２０、１３０）と、空間内に封入され、所定の混合比に保たれた不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスと、を備える。また、封入管の一方の端には混合ガスの導入口（１１２）が形成され、封入管の他方の端には混合ガスの排出口（１１１）が形成され、導入口及び排出口が共に封止されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスにより形成され、密封された空間を有する筒形の封入管と、
前記空間内に配置される電極と、
前記空間内に封入され、所定の混合比に保たれた不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスと、を備え、
前記封入管の一方の端には前記混合ガスの導入口が形成され、前記封入管の他方の端には前記混合ガスの排出口が形成され、前記導入口及び前記排出口が共に封止されているガイガーミュラー計数管。
【請求項２】
前記不活性ガスは希ガスであり、前記クエンチガスはハロゲンガスである請求項１に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項３】
前記排出口が、前記封入管の中心軸上に配置される請求項１又は請求項２に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項４】
前記排出口が前記封入管の中心軸から所定の角度の傾いた方向に伸びるように形成されている請求項１又は請求項２に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項５】
筒形のガラスにより形成され、両端に開口を有するガイガーミュラー計数管の一方の開口をマニホールドに接合し、前記ガイガーミュラー計数管の他方の開口を真空ポンプに接合する接合工程と、
前記他方の開口から前記ガイガーミュラー計数管内を真空に引きながら、前記一方の開口から前記ガイガーミュラー計数管内に所定の混合比に保たれた不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスを導入する混合ガス導入工程と、
前記他方の開口を封止した後に前記一方の開口を封止する封止工程と、
を有するガイガーミュラー計数管の製造方法。
【請求項６】
前記接合工程では前記マニホールドに複数の前記ガイガーミュラー計数管が接合され、
前記混合ガス導入工程では前記複数のガイガーミュラー計数管に同時に前記混合ガスが導入される請求項５に記載のガイガーミュラー計数管の製造方法。
【請求項７】
前記マニホールドは、前記混合ガスを拡散する拡散手段を備えている請求項５又は請求項６に記載のガイガーミュラー計数管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合ガスが封入されたガイガーミュラー計数管及びガイガーミュラー計数管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガイガーミュラー計数管（ＧＭ管）は、主に放射線計測計に用いられる部品である。ＧＭ管内には陽極電極及び陰極電極が配置され、アルゴン等の不活性ガスとハロゲンガス等のクエンチガスとの混合ガスが封入される。
【０００３】
例えば、特許文献１では、不活性ガス及びクエンチガスが封入管内に封入された気体計数管式線量率計が示されている。封入管の一方の端には排気管が取り付けられており、不活性ガス及びクエンチガスが排気管より封入管内に供給され、その後、排気管が塞がれることにより封入管内に混合ガスが封入される。これらのガスの封入管内への供給は、例えば、真空状態にされた封入管内に所定の割合で混合された混合ガスが供給されることにより行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１３４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、不活性ガス及びクエンチガスの比重が異なるために、不活性ガス及びクエンチガスを所定の割合に維持しながら封入することが困難であった。また、複数の封入管に同時に混合ガスを封入する場合には、各封入管内に不活性ガス及びクエンチガスを同じ割合で封入することが困難であった。
【０００６】
本発明は、不活性ガス及びクエンチガスが所定の割合に制御されて封入されるガイガーミュラー計数管及びガイガーミュラー計数管の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１観点のガイガーミュラー計数管は、ガラスにより形成され、密封された空間を有する筒形の封入管と、空間内に配置される電極と、空間内に封入され、所定の混合比に保たれた不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスと、を備える。また、封入管の一方の端には混合ガスの導入口が形成され、封入管の他方の端には混合ガスの排出口が形成され、導入口及び排出口が共に封止されている。
【０００８】
第２観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点において、不活性ガスが希ガスであり、クエンチガスがハロゲンガスである。
第３観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点及び第２観点において、排出口が、封入管の中心軸上に配置される。
第４観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点及び第２観点において、排出口が封入管の中心軸から所定の角度の傾いた方向に伸びるように形成されている。
【０００９】
第５観点のガイガーミュラー計数管の製造方法は、筒形のガラスにより形成され、両端に開口を有するガイガーミュラー計数管の一方の開口をマニホールドに接合し、ガイガーミュラー計数管の他方の開口を真空ポンプに接合する接合工程と、他方の開口からガイガーミュラー計数管内を真空に引きながら、一方の開口からガイガーミュラー計数管内に所定の混合比に保たれた不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスを導入する混合ガス導入工程と、他方の開口を封止した後に一方の開口を封止する封止工程と、を有する。
【００１０】
第６観点のガイガーミュラー計数管の製造方法は、第５観点において、接合工程ではマニホールドに複数のガイガーミュラー計数管が接合され、混合ガス導入工程では複数のガイガーミュラー計数管に同時に混合ガスが導入される。
第７観点のガイガーミュラー計数管の製造方法は、第５観点及び第６観点において、マニホールドは、混合ガスを拡散する拡散手段を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガイガーミュラー計数管及びガイガーミュラー計数管の製造方法によれば、不活性ガス及びクエンチガスが所定の割合に制御されて封入されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、ガイガーミュラー計数管１００の断面図である。  （ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】ガイガーミュラー計数管１００の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】ステップＳ１０１で用意された封入管１１０の断面図である。
【図４】マニホールド及び真空ポンプに接合された封入管の概略図である。
【図５】ガイガーミュラー計数管２００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１４】
（第１実施形態）
＜ガイガーミュラー計数管１００の構成＞
図１（ａ）は、ガイガーミュラー計数管１００の断面図である。ガイガーミュラー計数管１００は、封入管１１０と、陽極導体１２０と、陰極導体１３０と、により形成されている。以下の説明では、封入管１１０が伸びる方向をＺ軸方向、封入管１１０の直径方向でありＺ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向、同じく封入管１１０の直径方向でありＸ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１５】
封入管１１０はガラスを基材とし、筒形に形成されている。封入管１１０の＋Ｚ軸側及び−Ｚ軸側の両端は封止されており、封入管１１０の内部の空間１１４には不活性ガス及びクエンチガスが封入されている。封入管１１０の−Ｚ軸側の端では、陽極導体１２０及び陰極導体１３０が貫通して配置されている。
【００１６】
また、封入管１１０の＋Ｚ軸側の端には、不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスを封入管１１０内に導入するための導入口１１２が封止された状態で形成されている。また、封入管１１０の−Ｚ軸側の端には不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスを排出するための排出口１１１が封止された状態で形成されている。
【００１７】
陽極導体１２０は、棒状であり空間１１４に配置される陽極電極１２１と、陽極電極１２１の−Ｚ軸側の端に接続され封入管１１０の−Ｚ軸側の端部で支持される線状の第１金属リード部１２２と、により構成されている。陽極電極１２１は、空間１１４で封入管１１０のＺ軸方向に伸びる中心軸１６１上に配置されている。
【００１８】
陰極導体１３０は、空間１１４で陽極電極１２１の周りを取り囲む筒形の陰極電極１３１と、陰極電極１３１の−Ｚ軸側の端に接続され封入管１１０の−Ｚ軸側の端で支持される線状の第２金属リード部１３２と、により構成されている。陰極電極１３１は、空間１１４で、陰極電極１３１の中心軸が封入管１１０の中心軸１６１に重なるように配置されている。
【００１９】
ガイガーミュラー計数管１００では、陽極電極１２１及び陰極電極１３１により放射線を検出する放射線検出部１４０が形成される。放射線検出部１４０は、放射線を検出する空間である空間１１５を有している。空間１１５は、陰極電極１３１に囲まれる空間であり、陽極電極１２１を含んでいる。
【００２０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。陰極電極１３１は、例えば鉄、ニッケル、コバルトの合金である金属コバール又はステンレスにより形成される円筒形の金属パイプにより構成される。また、陽極電極１２１は陰極電極１３１の中心軸上に配置される。これにより、陰極電極１３１と陽極電極１２１との間に電圧がかかった場合には、ＸＹ平面内において、陰極電極１３１に囲まれる空間１１５の電場が陽極電極１２１を中心とした回転対称に形成される。また、空間１１５を含む空間１１４には不活性ガス及びクエンチガスが所定の割合で混合された混合ガスが封入される。不活性ガスには、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、又はアルゴン（Ａｒ）などの希ガスが用いられる。また、クエンチガスには、例えば、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）又は塩素（Ｃｌ）等のハロゲン系のガスが用いられる。
【００２１】
ガイガーミュラー計数管１００では、封入管１１０を介して空間１１５に放射線が侵入すると、放射線が不活性ガスを正に帯電したイオンと負に帯電した電子とに電離させる。また、陽極電極１２１と陰極電極１３１との間に例えば４００から６００Ｖの電圧がかけられることにより空間１１５に電場が形成される。そのため、電離したイオン及び電子は、それぞれ陰極電極１３１及び陽極電極１２１に向かって加速する。加速されたイオンは、他の不活性ガスに衝突して他の不活性ガスを電離させる。このような電離の繰り返しにより、空間１１５には雪崩状に電離したイオン及び電子が形成されパルス電流が流れる。放射線量は、このようなパルス電流によるパルス信号のパルスの回数を計測することにより測定される。また、このような電流が連続的に流れるとパルスの回数を計測できなくなるが、これを防ぐためにクエンチガスが不活性ガスと共に空間１１４に封入されている。クエンチガスはイオンが有するエネルギーを失わせる働きをする。
【００２２】
封入管１１０に封入される不活性ガス及びクエンチガスは、その混合比がガイガーミュラー計数管１００の特性を決める上での重要な要素になる。すなわち、不活性ガス及びクエンチガスの混合比が所定の値に制御されない場合には、ガイガーミュラー計数管の示す特性が不安定になる。ガイガーミュラー計数管１００では不活性ガス及びクエンチガスの混合比が所定の値に制御されており、その特性が安定するように形成されている。
【００２３】
＜ガイガーミュラー計数管１００の製造方法＞
図２は、ガイガーミュラー計数管１００の製造方法を示すフローチャートである。以下に、図２を参照してガイガーミュラー計数管１００の製造方法について説明する。
【００２４】
ステップＳ１０１では、陽極導体１２０及び陰極導体１３０が配置された封入管１１０が用意される。ステップＳ１０１で用意される封入管１１０は、排出口１１１及び導入口１１２が封止されていない。
【００２５】
ステップＳ１０１では、まず円筒形の封入管１１０が用意される。その後、封入管１１０の空間１１４に電極となる陽極導体１２０及び陰極導体１３０が図１（ａ）で示される所定の位置に配置される。さらに、陽極導体１２０の第１金属リード部１２２及び第２金属リード部１３２が封入管１１０の−Ｚ軸側から封入管１１０外に引き出された状態で封入管１１０の−Ｚ軸側が封止される。また、封入管１１０の−Ｚ軸側の端に排出口１１１が取り付けられ、封入管１１０の＋Ｚ軸側の端に導入口１１２が取り付けられる。
【００２６】
図３は、ステップＳ１０１で用意された封入管１１０の断面図である。ステップＳ１０１で用意された封入管１１０では、導入口１１２及び排出口１１１が封止されていない。また、ステップＳ１０１で用意された封入管１１０は、導入口１１２の中心軸が封入管１１０の中心軸１６１に重なるように配置されており、排出口１１１の中心軸１６２が封入管１１０の中心軸１６１と角度θを成すように形成されている。角度θは、混合ガスを封入管１００内に封入する場合に、陽極導体１２０及び陰極導体１３０が邪魔にならず、排出口１１１を封止し易い角度に形成されることが望ましい。このような角度θは、概ね０°又は９０°以下の角度である。
【００２７】
図２に戻って、ステップＳ１０２では、封入管１１０がマニホールド１７１及び真空ポンプ１７２に接合される。
【００２８】
図４は、マニホールド１７１、真空ポンプ１７２、及び封入管１１０の概略配置図である。図４では、例として、３本の封入管１１０が真空ポンプ１７２及びマニホールド１７１に接続されている状態が示されているが、封入管１１０の接続本数は３本より多くても、３本より少なくても良い。各封入管１１０の排気口１１１は真空ポンプ１７２に接続され、導入口１１２はマニホールド１７１に接続されている。
【００２９】
マニホールド１７１は、不活性ガス及びクエンチガスの混合ガスを複数の封入管１１０内に導入するための配管である。マニホールド１７１内には、混合ガスを拡散する拡散手段となる拡散板１７３が配置されている。拡散板１７３は、マニホールド１７１内で混合ガスを拡散させて、マニホールド１７１内で不活性ガス及びクエンチガスの濃度分布に偏りが生じないようにしている。不活性ガス及びクエンチガスの濃度分布に偏りが少ない場合には、拡散板１７３が配置されていなくても良い。
【００３０】
図２に戻って、ステップＳ１０３では、封入管１１０内を真空に引きながら、封入管１１０内に混合ガスが導入される。
【００３１】
図４においては、封入管１１０内が真空ポンプ１７２により真空に引かれる。また、マニホールド１７１内に混合ガスを導入するための導入口に取り付けられたバルブ１７４を開けることによりマニホールド１７１内に混合ガスを導入し、さらに封入管１１０内に混合ガスが供給される。
【００３２】
混合ガスを構成する不活性ガスとクエンチガスとは互いに比重が大きく異なる。例えば、不活性ガスに用いられるヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、及びアルゴン（Ａｒ）の比重は、０．１３８、０．６９６、及び１．３８である。また、クエンチガスに用いられるフッ素（Ｆ２）、臭素（Ｂｒ２）、及び塩素（Ｃｌ２）の比重は、１．３１、５．５２、及び２．４９である。アルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ２）とは比重が近いが、混合ガス中で放電が起こった場合にはフッ化アルゴン（ＡｒＦ）が生成されることにより放射線の正確な測定を行うことができないため、これらのガスは共に用いられない。
【００３３】
従来の封入管では１本の排気管が取り付けられるのみであり、この排気管が封入管の排気口及び導入口を兼ねていた。すなわち、従来の封入管内に混合ガスを導入するためには、まず排気管を介して封入管内を真空に引き、真空に引かれた封入管内に排気管を介して混合ガスを導入していた。
【００３４】
しかし、このような方法では、混合ガスが不活性ガスとクエンチガスとの比重が大きく異なることにより、不活性ガスとクエンチガスとの混合比を封入管内で所定の値に維持することが困難であった。また、従来の封入管では、排気管が封止され易くなるように細く形成されるため、封入管内に所定のガス圧の混合ガスが溜まるまで時間がかかっていた。混合ガスは比重の違いから静止した状態では時間が経つごとに混合比が変化しやすく、混合ガスの封入管への導入に時間がかかることも混合ガスの混合比を所定の値に維持することが困難な理由になっていた。
【００３５】
これに対して、ステップＳ１０３では、封入管１１０内が真空に引かれながら混合ガスを導入するため、封入管１１０内にガスの流れが形成される。これにより、封入管１１０内の混合ガスは攪拌されるのと同様の状態となり、混合ガスの混合比が変化し難くなっている。そのため、ガイガーミュラー計数管１００では、封入管１１０内に所定の混合比で不活性ガス及びクエンチガスを導入することが可能となっている。また、封入管１１０内を真空に引きながら混合ガスを封入管１１０内に導入することにより、封入管１１０内及び導入口１１２の混合ガスの流れがスムーズになり、短時間で既定のガス量を封入管１１０内に入れることができるため好ましい。
【００３６】
また、排出口１１１の口径は、導入口１１２の口径よりも小さくなるように形成されることができる。このとき、排出口１１１から混合ガスを排出させることにより封入管１１０内にガスの流れを形成すると共に、封入管１１０からのガスの排出量よりも封入管１１０へのガスの流入量が多くなりやすく、短時間で既定のガス量を封入管１１０内に導入し易くなる。
【００３７】
図２に戻って、ステップＳ１０４では、封入管１１０の排出口１１１及び導入口１１２が封止される。封止では、まず排出口１１１が封止され、その後に導入口１１２が封止される。
【００３８】
従来、複数の封入管に同時に混合ガスを入れる場合には、各封入管の封止までの時間が異なることにより各封入管の不活性ガスとクエンチガスとの混合比が異なってしまい、各封入管の特性が異なる場合があった。
【００３９】
これに対して、ステップＳ１０４では、封止される前の封入管１１０内にガスの流れを形成することにより、常に封入管１１０内の混合ガスの混合比が所定の混合比に維持されるため、封入管１１０ごとの混合ガスの混合比が大きく異なることが防がれている。
【００４０】
（第２実施形態）
ガイガーミュラー計数管では、排出口と導入口とを封入管１１０の端の様々な位置に形成することができる。以下に、排出口と導入口とが共に封入管１１０の中心軸上に形成されるガイガーミュラー計数管２００について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態に使用されている部分と同じ部分に関しては、第１実施形態と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
＜ガイガーミュラー計数管２００の構成＞
図５は、ガイガーミュラー計数管２００の断面図である。ガイガーミュラー計数管２００は、封入管１１０と、封入管１１０内に閉じ込められた電極と、により構成されている。電極は、陽極導体２２０と陰極導体２３０とにより構成されている。
【００４２】
陽極電極２２０は、陽極電極１２１と、陽極電極１２１の−Ｚ軸側の端に接続され封入管１１０の−Ｚ軸側の端部で支持される線状の第１金属リード部２２２と、により構成されている。第１金属リード部２２２は、封入管１１０の−Ｚ軸側の端であり、中心軸１６１から離れた位置で支持されている。
【００４３】
陰極導体２３０は、陰極電極１３１と、陰極電極１３１の−Ｚ軸側の端に接続され封入管１１０の−Ｚ軸側の端部で支持される線状の第２金属リード部２３２と、により構成されている。第２金属リード部２３２は、封入管１１０の−Ｚ軸側の端であり、中心軸１６１から離れた位置で支持されている。
【００４４】
封入管１１０には、中心軸１６１上であり封入管１１０の＋Ｚ軸側の端部に導入口１１２が形成されており、中心軸１６１上であり封入管１１０の−Ｚ軸側の端部に排出口２１１が形成されている。
【００４５】
ガイガーミュラー計数管２００では、導入口１１２と排出口２１１とが中心軸１６１上に形成されていることにより、図２のステップＳ１０３において封入管１１０内の混合ガスが流れやすくなり好ましい。
【００４６】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００、２００  …  ガイガーミュラー計数管
１１０  …  封入管
１１１、２１１  …  排出口
１１２  …  導入口
１１４  …  封入管内の空間
１１５  …  放射線を検出する空間
１２０、２２０  …  陽極導体
１２１  …  陽極電極
１２２、２２２  …  第１金属リード部
１３０、２３０  …  陰極導体
１３１  …  陰極電極
１３２、２３２  …  第２金属リード部
１６１  …  封入管１１０の中心軸
１６２  …  排出口１１１の中心軸
１７１  …  マニホールド
１７２  …  真空ポンプ
１７３  …  拡散板
１７４  …  バルブ
θ  …  中心軸１６１と中心軸１６２との成す角度
【図１】
2015175679.tif 000003
【図２】
2015175679.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015175679.tif 000007