(57)【要約】【課題】自然界に存在する微量なα線やβ線の誤差影響を除去した精度の高い測定結果を得ることができる浮遊粒子状物質濃度測定装置を提供すること。【解決手段】一定流量の大気をサンプルガスＳＧとして連続的にサンプリング管１５内に吸引し、このサンプリング管１５の下流側に設けられた真空チャンバ２内において前記サンプルガスＳＧ中の浮遊粒子状物質６を捕集手段５を用いて連続的に捕集し、この捕集した浮遊粒子状物質６に対してβ線源７からβ線を照射し、そのときの透過β線を検出器８によって検出し、この検出器８の出力を用いてβ線吸収方式により前記捕集した浮遊粒子状物質の濃度を測定するように構成された浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記検出器８によって常時検出されるα線量を用いて、前記検出器８におけるβ線検出値から、自然界に存在するα線およびβ線に由来する誤差影響を除去するようにした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中の浮遊粒子状物質を捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集した浮遊粒子状物質に対してβ線源からβ線を照射し、そのときの透過β線を検出器によって検出し、この検出器の出力を用いてβ線吸収方式により前記捕集した浮遊粒子状物質の濃度を測定するように構成された浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記検出器によって常時検出されるα線量を用いて、前記検出器におけるβ線検出値から、自然界に存在するα線およびβ線に由来する誤差影響を除去するようにしたことを特徴とする浮遊粒子状物質濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大気中の浮遊粒子状物質を測定するための浮遊粒子状物質濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気中の浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＳＰＭという）を測定する装置として、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中の浮遊粒子状物質をリボンフィルタに連続的に捕集し、この捕集した浮遊粒子状物質に対してβ線源からβ線を照射し、そのときの透過β線を検出器によって検出し、この検出器の出力を用いてβ線吸収方式により、捕集した浮遊粒子状物質の濃度を測定するものがある。
【０００３】
上記β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置において、透過β線を検出する検出器としては、一般に比例計数管が用いられている。この比例計数管は、β線のほかにα線を検出することができる。この比例計数管は、図２における透過分布曲線Ａ，Ｂからも理解されるように、α線（図中の曲線Ａで示す）とβ線（図中の曲線Ｂで示す）の透過量のピークＰＡ　，ＰＢ　が異なるので、α線とβ線を検出する場合、大部分の波長領域で問題となることはない。しかし、図２における符号Ｃで示す部分は、β線とα線が重なっているため、β線にとってはα線は、前記Ｃ部分における分だけプラスの誤差要因となっている。
【０００４】
また、自然界には、微量ながらもα線（ラドンガス）やβ線が存在しており、β線吸収方式により捕集した浮遊粒子状物質の濃度を測定する場合、前記測定装置内のβ線源（密封線源）以外の放射性物質は全て誤差要因となり、β線吸収方式によるＳＰＭの測定を正確に行えないこととなる。
【０００５】
ところで、近時においては、粒径が２．５μｍ以下の微細なＳＰＭ（以下、ＰＭ２．５という）をも高感度に測定することが要求されるようになってきているが、前記β線に対するα線による誤差影響や、自然界に存在するβ線による誤差影響が前記ＰＭ２．５を高感度に測定する場合に大きな障害となるため、これらの影響を可及的に小さくすることが望まれている。
【０００６】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、自然界に存在する微量なα線やβ線の誤差影響を除去した精度の高い測定結果を得ることができる浮遊粒子状物質濃度測定装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中の浮遊粒子状物質を捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集した浮遊粒子状物質に対してβ線源からβ線を照射し、そのときの透過β線を検出器によって検出し、この検出器の出力を用いてβ線吸収方式により前記捕集した浮遊粒子状物質の濃度を測定するように構成された浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記検出器によって常時検出されるα線量を用いて、前記検出器におけるβ線検出値から、自然界に存在するα線およびβ線に由来する誤差影響を除去するようにしている。
【０００８】
具体的には、検出器によって、主測定に用いるβ線のほかに、α線（ラドンガス）をも常時検出し、この検出によって得られたα線量を用いて補正係数Ｆ１　を計算によって作成し、この補正係数Ｆ１　を用いて、図２における符号Ｃで示す部分のα線（ラドンガス）量を算出する。また、自然界に存在するβ線については、前記検出されたα線量を用いて補正係数Ｆ２　を計算によって作成し、この補正係数Ｆ２　を用いて自然界のβ線量を算出する。そして、前記検出器によって得られるβ線量から、前記α線およびβ線にそれぞれ由来する誤差値を引き算してこれをキャンセルする。このようにすることにより、自然界に存在するα線およびβ線に由来する誤差影響が除去され、β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置において、精度の高い透過β線値が得られ、この透過β線値を所定の演算式によって演算することにより、ＳＰＭを高精度に測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１は、この発明のＳＰＭ濃度測定装置の構成の一例を概略的に示すもので、この図において、１は測定装置本体である。この測定装置本体１は、以下のように構成されている。すなわち、２は真空チャンバで、その内部には、供給リール３から繰り出され、巻き取りリール４に巻き取られる適宜幅の捕集手段としてのリボンフィルタ５が走行するとともに、このリボンフィルタ５の一方の側（下方側）には、リボンフィルタ５の一方の面（上面）に捕集されたＳＰＭ６の堆積層６ａに対してβ線を照射するβ線源７が設けられ、他方の側（上方側）には、前記堆積層６ａを透過したβ線を検出するための検出器８が設けられている。この検出器８は、例えば比例計数管よりなり、検出したβ線の強度に応じた信号を出力するとともに、α線を検出する機能をも備えており、検出したα線の強度に応じた信号を出力するもので、β線吸収方式によってＳＰＭ６の濃度を測定できるとともに、α線の強度をも測定することができる。なお、９ａ，９ｂは補償チャンバである。１０は検出器８と補償チャンバ９ｂとの間に所定の直流電圧を印加する電源である。
【００１０】
そして、１１は前記真空チャンバ２や補償チャンバ９ａを所定の真空状態に排気する排気系統で、ガス流量調整器１２を介して真空ポンプ１３が接続されるとともに、サンプルガスＳＧの流量を測定するガス流量計１４が設けられている。
【００１１】
また、１５は真空チャンバ２に対して、一定流量の大気をサンプルガスＳＧとして供給するサンプリング管で、その最上流端には分粒器１６が設けられている。この分粒器１６は、サンプリング管１５内に吸引されたサンプルガスＳＧ中に含まれるＳＰＭ５を分級するもので、所定の粒径を超えるＳＰＭを捕捉し、所定の粒径以下のＳＰＭのみを真空チャンバ２側に通過させるものである。
【００１２】
１７は前記測定装置本体１を制御し、測定装置本体１側からの信号を処理する演算制御部で、１８は各種の演算を行うＣＰＵ、１９はアナログ信号をディジタル信号に変換したり、ディジタル信号をアナログ信号に変換する信号変換器、２０は検出器８の出力が入力されるアンプ、２１はガス流量計１４や他のセンサ２２からの検出出力が入力されるアナログＩ／Ｏ、２３はディジタルＩ／Ｏ、２４はＲＡＭ、２５は電気的消去の可能なＲＯＭ、２６は演算結果などを表示するディスプレイ、２７は入力キーである。また、２８ａ，２８ｂは外部接続端子としてのＣＯＭ１、ＣＯＭ２である。
【００１３】
上記構成のＳＰＭ濃度測定装置の作動について説明すると、真空ポンプ８をオンにすると、大気が分粒器１６を介してサンプリング管１５内にサンプルガスＳＧとして吸引される。このとき、サンプリング管１５内に吸引されたサンプルガスＳＧ中に含まれるＳＰＭのうち、所定の粒径を超えるものが除去され、所定の粒径以下のＳＰＭ（以下、分粒されたＳＰＭという）を含んだサンプルガスＳＧが下流側（真空チャンバ２側）に移動する。
【００１４】
その後、前記分粒されたＳＰＭを含むサンプルガスＳＧは、サンプリング管１５を経て真空チャンバ２内に導入され、リボンフィルタ５を通過するが、このとき、前記分粒されたＳＰＭは、リボンフィルタ５の上面にスポット状に堆積し、堆積層６ａを形成する。この堆積層６ａにβ線源７からのβ線が照射されると、このβ線は分粒されたＳＰＭおよびリボンフィルタ５による吸収を受けるが、透過したβ線は検出器８によって検出される。検出器８から出力される信号Ｓには、受光したβ線に比例した信号Ｂのほかにα線に比例した信号Ａも含まれており、この信号Ｓはアンプ２０、信号変換器１９を経てＣＰＵ１８に入力される。
【００１５】
前記ＣＰＵ２２においては、まず、前記検出器からの信号Ｓに含まれるα線量を用いて補正係数Ｆ１　を計算によって作成し、この補正係数Ｆ１　を用いて、図２における符号Ｃで示す部分のα線（ラドンガス）量を算出する。そして、前記信号Ｓには自然界に存在するβ線に由来する透過β線量も含まれているので、前記検出されたα線量を用いて補正係数Ｆ２　を計算によって作成し、この補正係数Ｆ２　を用いて前記自然界のβ線量を算出する。
【００１６】
その後、前記検出器によって得られる透過β線量から、前記α線およびβ線にそれぞれ由来する誤差値を引き算してこれをキャンセルし、補正後の透過β線量を求める。このようにすることにより、自然界に存在するα線およびβ線に由来する誤差影響が除去され、β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置において、精度の高い透過β線値が得られる。この透過β線値から、リボンフィルタ５に付着したＳＰＭの質量ｍ〔μｇ〕を求めるには、以下の公知の演算式（１）を用いる。
ｍ＝Ｆ×ｌｎ（Ｒ０　／Ｒ）　　　　　　　　　　　　　　……（１）
ただし、
Ｒ０　；空のリボンフィルタのβ線散乱強度〔Ｉ／ｓ〕
Ｒ　；ＳＰＭ捕集後のリボンフィルタのβ線散乱強度〔Ｉ／ｓ〕
Ｆ　；校正係数〔μｇ／ｍ３　〕
【００１７】
前記校正係数Ｆは、β線散乱強度をＳＰＭの質量に換算するための係数で、Ｆ＝Ａ／（μ／ρ）で表される。ここで、Ａ〔ｃｍ３　〕はリボンフィルタの測定断面積〔ｃｍ３　〕であり、μ／ρ〔ｃｍ／ｍｇ〕は、β線源７の固有の質量崩壊係数〔ｃｍ／ｍｇ〕である。
【００１８】
前記（１）式によって求められるＳＰＭの質量と、サンプルガスＳＧの流量および圧力を補正することにより、ＳＰＭ濃度Ｂ（μｇ／ｍ３　〕が得られる。
【００１９】
自然界に存在するα線やβ線の量は、場所により、また、時間によって全く異なっている。上述のように、β線吸収方式の測定に用いる検出器によって、β線のみならずα線の測定を連続して行い、この測定されたα線から、本来の測定に用いるβ線の検出値に影響を与えている部分のα線の量を求め、このα線量に基づいて自然界に存在するβ線の量をも算出し、前記α線およびβ線に由来する透過β線量に与える誤差量を、前記透過β線量から差し引くことにより、前記自然界に存在するα線やβ線の誤差影響を除去した透過β線量を得ることができ、これに基づいて演算を行うことにより、ＳＰＭを高精度に測定することができるのである。
【００２０】
より具体的には、自然界に存在するα線の量およびβ線の量をそれぞれＮα、Ｎβとし、α線を検出する検出器の感度をｅｆｆ（α）、β線を検出する検出器の感度をｅｆｆ（β）とすると、下記（２）式が成り立つことが知られている。
Ｎα・ｅｆｆ（α）／Ｎβ・ｅｆｆ（β）＝３．５　　　……（２）
上記数値３．５およびＮα、Ｎβは、理論上特定できる値である。よって、自然界に存在するα線およびβ線の誤差影響を除去した透過線量をＲ１　、測定されたα線、β線の量をそれぞれＲ（α）、Ｒ（β）とすると、下記（３）式が成立する。
Ｒ１　＝Ｒ（β）−Ｒ（α）・３．５　　　　　　　　　　……（３）
したがって、前記（３）式を用いて透過線量を補正することにより、ＳＰＭをより高精度に測定することができるのである。
【００２１】
なお、検出器８としては、シンチレーション検出器や半導体検出器など他の放射線検出器を用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明においては、検出器によって常時検出されるα線量を用いて、前記検出器におけるβ線検出値から、自然界に存在するα線およびβ線に由来する誤差影響を除去するようにしているので、従来に比べて、精度の高い測定結果を得ることができるようになった。したがって、この発明のＳＰＭ濃度測定装置によれば、ＰＭ２．５のような絶対量の少ない微細なＳＰＭをも高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】比例計数管におけるα線とβ線の透過分布の状態を示す図である。
【符号の説明】
２…真空テャンバ、５…捕集手段、６…浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）、７…β線源、８…検出器、１５…サンプリング管、ＳＧ…サンプルガス。
【図１】
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【図２】
2004028945.tif 000004