(57)【要約】【課題】ガイガーミュラー計数管の本来測定しようとする試料以外の放射線によるバックグラウンド値を下げること。【解決手段】ガイガーミュラー計数管２の陰電極構造体１０を、これまで用いられていた鉄およびアルミニウム等の金属に代えて、金属より密度の小さいプラスチック製の構造体１０とした。陽電極８に対向する構造体１０の面には、金属を蒸着して陰電極となる導電性被膜層１１を形成する。陰電極構造体１０の密度を小さくすることにより、ガイガーミュラー計数管２の外部より入射する本来測定しようとする試料以外の放射線１５が、構造体１０の材質との反応により生じる２次電子の発生が抑制され、放射線のバックグラウンド値を低くできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部に開口部を形成した中空の陰電極構造体の中心部に設置された芯線を陽電極とし、前記開口部には測定対象となる放射線が入射するための薄膜を有し、前記陰電極構造体内部に計数ガスを封入したガイガーミュラー計数管において、前記陰電極構造体は、金属より密度の小さい樹脂製の中空成形体と、該中空成形体の前記陽電極に対向する面に設置した陰電極となる導電性皮膜層とから構成されることを特徴とするガイガーミュラー計数管。
【請求項２】
前記樹脂製の中空成形体は、プラスチック、ナイロン、ポリエチレン、メタクリル樹脂、もしくはポリカーボネートのいずれかの材料で形成されてなる請求項１に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項３】
前記導電性皮膜層は、前記陰電極構造体に金属を蒸着、電着、もしくは塗布することにより形成されてなる請求項１〜２のうちいずれか１項に記載のガイガーミュラー計数管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガイガーミュラー計数管に係り、特に、測定対象とする放射線以外のバックグラウンド値の小さい放射線測定器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガイガーミュラー計数管は、測定対象とする放射線の検出部の陰電極を、剛性のある金属、例えばステンレス等を母体として形成していた。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、本来測定しようとする試料以外からの放射線を低減するために、計数管内部に放射線遮蔽物を配置する方法や、一般的には本来測定しようとする試料以外の外部より入射する放射線を低減するために、計数管の周りを鉛や鉄等を配置し遮蔽をする方法等がある。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５３−１３５６８８号公報
【特許文献２】
特開平３−２５７７５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、ガイガーミュラー計数管の陰電極に金属材を使用していたため、ガイガーミュラー計数管の外部より入射する本来測定しようとする試料以外からの放射線により、ガイガーミュラー計数管の陰電極に使用していた材料の密度に比例して多数の２次電子が発生していた。
【０００６】
その結果、ガイガーミュラー計数管に入射する本来測定しようとする試料以外からの放射線が多い場合は、検出部に多数の２次電子が放出され、この２次電子も計数するため、本来測定しようとする試料の放射線量を測定する際に、この本来測定しようとする試料以外の放射線によるバックグラウンドの影響が大きく、本来測定しようとする試料の微量の放射線量を測定することが困難であるという問題点があった。
【０００７】
このため、従来の技術では、ガイガーミュラー計数管の外部より入射する本来測定しようとする試料以外からの放射線を低減するために、計数管の周りに鉛や鉄等を配置し遮蔽を行っていたが、持ち運びに不便であり、費用がかかると言う問題があった。
【０００８】
また、バックグラウンドを低減する方法として、上記特許文献１に記載のように、計数管に使用される部材自身に含まれる自然放射線を遮蔽するために、内部に放射線遮蔽物を配置する方法等があるが、これは、本来測定しようとする試料以外の、外部より入射する放射線による２次電子を低減するものではなく、構造的に複雑であると言う問題点があった。
【０００９】
本発明の課題は、本来測定しようとする試料以外からの放射線による２次電子の発生を低減し、微量の放射線量でも測定可能とすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、一部に開口部を形成した中空の陰電極構造体の中心部に設置された芯線を陽電極とし、前記開口部には測定対象となる放射線が入射するための薄膜を有し、前記陰電極構造体内部に計数ガスを封入したガイガーミュラー計数管において、前記陰電極構造体は、金属より密度の小さい樹脂製の中空成形体と、該中空成形体の前記陽電極に対向する面に設置した陰電極となる導電性皮膜層とから構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、樹脂材料で形成した陰電極構造体の密度が従来の金属構造体より小さいため、測定対象以外の放射線がこの構造体を通過する際にたたき出す２次電子量が、金属構造体に比較して低減するので、測定対象とする放射線が微量でも測定可能となる。そのため、従来のように計数管の周りに鉛や鉄などを配置して遮蔽を行う必要もなくなる。
【００１２】
また、樹脂製の中空成形体は、プラスチック、ナイロン、ポリエチレン、メタクリル樹脂、もしくはポリカーボネートのいずれかの材料で形成でき、軽量で持ち運びに便利であり、コストも低い。また、陰電極となる導電性皮膜層は、構造体に金属を蒸着、電着、もしくは塗布することにより、常温で電導度を有する導電性被膜層を容易に形成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、図１および図２において、ガイガーミュラー計数管の陰電極構造体１０を、従来の金属構造体より密度の小さいプラスチック製とし、このプラスチック製構造体１０に金属を蒸着して、陰電極となる導電性皮膜層１１を形成したものである。
【００１４】
構造体の密度を小さくすることにより、測定対象以外の宇宙線などによる２次電子量が減少し、バックグラウンド値を低減できるので、測定精度が向上する。以下では、構造体材料としてプラスチックを例に説明するが、ナイロン、ポリエチレン、メタクリル樹脂、もしくはポリカーボネートなどの、金属より密度の小さい樹脂材料でも同様の効果が得られる。また、陰電極は、アルミ等の金属の蒸着以外に、電着や塗布などでも形成できる。
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態の装置構成を示す図である。本実施形態は、電子回路部１とガイガーミュラー計数管２を接続したものである。電子回路部１は増幅器３、波高分析器４、計数器５、直流電源６、および抵抗７から構成される。
【００１６】
図２は、図１のＡ部詳細図である。本実施形態のガイガーミュラー計数管は、放射線入射用の開口部１２ａを形成した中空の陰電極構造体１０の中心部に陽電極８を設置し、開口部１２ａには測定対象となる放射線が入射するための薄膜１２ｂを張り、内部には計数ガス１３ｂを封入して放射線検出部１３ａを構成している。
【００１７】
特に、本例実施形態の陰電極構造体１０は、金属より密度の小さいプラスチック製の中空成形体を用い、この中空成形体の陽電極８に対向する面に、陰電極となる金属を蒸着させて導電性皮膜層１１を形成したもである。
【００１８】
陽電極８には、金属製の例えばタングステンやステンレスの細い芯線を検出部１３ａ内に延在させて用いている。また、陰電極は、プラスチック製中空成形体に金属を蒸着、電着あるいは塗布などして、膜厚が数μｍの導電性被膜層１１を形成して陰電極としている。この陰電極構造体１０は筐体９に保持されている。
【００１９】
また、放射線入射用の開口部１２ａには、雲母等でできた厚さ２〜３ｍｇ／ｃｍ２  の薄膜１２ｂが装着され、薄膜１２ｂと構造体１０とで囲まれた検出部１３ａ内には、アルゴン等の不活性ガスからなる計数ガス１３ｂが封入されているのが通常である。なお、薄膜や計数ガスを用いない空気開放された検出部でも放射線の測定は可能であるが、計数ガスを用いることにより放射線による電離が容易となり高い測定精度が得られる。
【００２０】
ガイガーミュラー計数管は、一般に、放射線のうちベータ線を測定する装置であり、ベータ線とは高速の電子線をいう。放射線量の測定対象試料１４は、薄膜１２ｂの近傍に置く。ガイガーミュラー計数管に入射したベータ線は、計数ガス１３ｂを電離させ、電離により生じた陽イオンが導電性被膜層１１に集まり、電子１６が陽電極８に集まると電流が流れる。この際、電離により生じた陽イオンと電子１６が再結合しないように、陽電極８と導電性被膜層１１との間に高い電圧をかけるため、図１に示すように、抵抗７を設置する。
【００２１】
陽電極８に集められた電子による電流は、電気的に増幅器３で増幅され、波高分析器４で一定以上の波高のパルス数を計数器５で計数する。このパルス数は陽電極８を流れる電子の数に比例するため、入射した放射線量を知ることができる。一定以上の波高とするのは電気的ノイズを分別するためである。
【００２２】
ガイガーミュラー計数管２に入射する放射線には、薄膜１２ｂ付近に置いた測定対象の試料１４より直接入射するものと、構造体１０の外部などから入射する測定対象以外の放射線１５の２種類がある。後者の放射線１５は、陰電極構造体１０との相互作用で２次電子を発生し、この２次電子の計数値はこの測定条件でのバックグラウンド値となる。
【００２３】
次に、バックグラウンドとなる２次電子について説明する。プラスチック製構造体１０に入射した放射線１５は、プラスチック製構造体１０との相互作用により２次的に発生する電子１６を出す。この電子を２次電子と称している。
【００２４】
この２次電子は、放射線１５がプラスチック製構造体１０を構成する物質中の電子と衝突すると、構造体１０中の電子は放射線１５からエネルギーを得て物質中からたたき出される、という過程で発生する。また、試料１４から放射されるベータ線である電子１６は、薄膜１２ｂを通過して計数ガス１３を電離する。
【００２５】
放射線が２次電子を放出する性質は、物質の密度にほぼ比例して増大することから、放射線が入射する物質として密度が小さいものを用いると、ガイガーミュラー計数管の外部からの放射線に起因する２次電子の発生を抑制できる。つまり、試料の放射線量以外の放射線のバックグラウンド量を低くすることができる。
【００２６】
図３は、放射線測定器で測定された放射線の計数値について、バックグラウンド値と検出限界値との関係を示す図である。試料の放射線量を測定する際には、試料の放射線量を計数しない場合に計数される、対象外の放射線のバックグラウンド量を考慮する必要がある。つまり、計数値からバックグラウンド値を引いた値が、試料の正味の放射線計数値である。
【００２７】
しかし、放射線の線源からの放射量は、確率的な法則によることから、その放射線量は一定ではない。このため、バックグラウンド値と試料の放射線計数値も揺動の範囲がある。あるバックグラウンド値に対する放射線の揺動の許容値を検出限界値といい、検出限界値はバックグラウンド値に依存する。検出限界値算出式は下記数式（１）で与えられる。
【００２８】
【数１】
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【００２９】
ここで標準偏差とは、測定値のばらつきの目安値であり、通常は、３σを用いる。時定数とは測定器の電子回路の緩和時間である。試料の正味の放射線計測値が検出限界値を下回れば、この測定条件では検出限界を下回っていることとなり、測定不可である。そうでない場合は、試料の正味の放射線計測値が試料の放射線量と同等とみなせる。
【００３０】
図３において、試料▲１▼の正味の計数量Ｃ１−Ａは検出限界値ＤＬを下回っているため、この条件での試料の放射線量は測定不可である。一方、試料▲２▼の正味の計数量Ｃ２−Ａは検出限界値ＤＬを上回っているため、試料の放射線量はＣ２−Ａである。上記（１）式から、バックグラウンド値Ｎｄ  を低く抑えることにより、検出限界値ＤＬは小さくなり、微量の放射線量を測定することができる。
【００３１】
ここで、実際に試料の放射線量検出限界値のＤＬを（１）式にて求めてみる。条件として
Ｋ  ：標準偏差（Ｋσ）のＫ値を３
ｔｓ  ：試料測定時の計数器の時定数を０．５分
ｔｂ  ：バックグラウンド測定時の計数器の時定数を０．５分
Ｎｄ  ：バックグラウンド値を１００カウント／分
とする。
【００３２】
上記の値を（１）式に代入すると、この条件でのＤＬ：試料の放射線量検出限界値は、４７カウント／分となる。この場合、試料の正味の計数量（試料の計数量−バックグラウンド値）が４７カウント／分を上回れば、試料の放射線量を測定できることになる。
【００３３】
また、上記の条件で、Ｎｄ  ：バックグラウンド値が半分の５０カウント／分となった場合では、ＤＬ：試料の放射線量検出限界値は３５カウント／分となり、試料の正味の計数量（試料の計数量−バックグラウンド値）が３５カウント／分を上回れば、試料の放射線量を測定できることになり、バックグラウンド値が１００カウント／分のときより２５％低い微量の放射線量を測定することができることになる。
【００３４】
従来のガイガーミュラー計数管の陰電極の素材に使用されている鉄およびアルミニウムの密度は、７．８７ｇ／ｃｍ３  および２．７０ｇ／ｃｍ３  であるのに対し、プラスチックの密度は０．９〜２．０ｇ／ｃｍ３  である。
【００３５】
鉄およびアルミニウム等の金属材に比べ、プラスチック材は密度が小さいため、ガイガーミュラー計数管の外部よりガイガーミュラー計数管に入射する対象外のガンマ線が、ガイガーミュラー計数管の陰電極の材質との相互作用によって発生する２次電子の放出割合、つまり放射線のバックグラウンド値は、従来のものに比べて減少する。
【００３６】
放射線のバックグラウンド値が低減される割合は、コンプトン散乱断面積によらず、単純に材質の密度に比例する。このことにより、従来の鉄をプラスチックにした場合、鉄の密度が７．８７ｇ／ｃｍ３  に対し、プラスチックの密度は２．０ｇ／ｃｍ３  であるため、７５％低減する。
【００３７】
同様にアルミニウムをプラスチックにした場合、アルミニウムの密度が２．７０ｇ／ｃｍ３  に対し、プラスチックの密度は、２．０ｇ／ｃｍ３  であるため、２６％低減する。よって、鉄およびアルミニウム等の金属材に比べ、プラスチック材は放射線のバックグラウンド値を２６〜７５％減少することができる。放射線のバックグラウンド値が２６〜７５％減少した場合、試料の放射線量検出限界値は、上記（１）式より１５〜４５％低減することができる。
【００３８】
そのため、本来測定しようとする試料の放射線以外の外部より入射するガンマ線を低減するために、計数管の周りを鉛や鉄等を配置し遮蔽を行う必要もなくなることから、持ち運びに便利になり、費用もかからず、構造も単純な計数管で微量の放射線量を測定することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、放射線検出部周囲の構造体を金属より密度の小さいプラスチック等の材料で構成することにより、本来測定しようとする試料以外からの放射線による２次電子の発生が低減するので、測定精度が向上し、微量の放射線量でも測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す装置構成図である。
【図２】図１のＡ部詳細図である。
【図３】放射線計数値について、バックグラウンド値と検出限界値との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  電子回路部
２  ガイガーミュラー計数管
３  増幅器
４  波高分析器
５  計数器
６  直流電源
７  抵抗
８  陽電極
９  陰電極保持筐体
１０  プラスチック製構造体
１１  導電性被膜
１２ａ  放射線入射用開口部
１２ｂ  薄膜
１３ａ  検出部
１３ａ  計数ガス
１４  試料
１５  放射線（ガンマ線）
１６  電子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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