(57)【要約】【課題】計測の対象となる放射性物質が多数の放射性物質の混合物である場合等においては、放射能の相対強度は一部の物質に偏ってしまうため、実際の測定において該混合物中の微量な放射性物質から放射されるガンマ線の検出は困難な問題があった。【解決手段】複数のガンマ線検出器からなる多重ガンマ線検出装置において、複数のガンマ線検出器が任意の空間上の点を中心として成形された適当な大きさの球殻上に該点を中心として放射状に互いに密接して固定されていることを特徴とする多重ガンマ線検出装置。【選択図】  図２
2005017158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガンマ線検出器からなる多重ガンマ線検出装置において、複数のガンマ線検出器が、任意の空間上の点を中心として成形された適当な大きさの球殻上に、該点を中心として放射状に互いに密接して固定されていることを特徴とする多重ガンマ線検出装置。
【請求項２】
該検出装置の検出器支持架台である球殻が鋼板の熱間圧延によって製作されていることを特徴とする請求項１記載の多重ガンマ線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線の計測技術に関する。即ち、本発明は、放射性物質から放射されるガンマ線を複数の検出器を用いて同時に検出することによって放射性物質の定量を行う、高感度元素定量法に使用される多重ガンマ線検出装置の製作に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放射線の計測においては、放射性物質が放射する放射線を、簡便であることから１台の放射線検出器を用いて計測を行う場合が多く、計測対象の放射性物質が空間の全方向に不確定に放射する放射線の一部を計測し、この検出された値を検出効率で徐して計測対象物が放出する全放射線量と算出する方法が取られてきた。
この方法は、人体を放射線から防護する場合等の環境中の放射線量を計測する場合においては、大掛かりな装置を必要とせずに十分な情報を得られることから極めて有効な方法であり多くの分野で広く行われている方法である。
【０００３】
しかしながら計測の対象となる放射性物質が多数の放射性物質の混合物である場合等においては、放射能の相対強度は一部の物質に偏ってしまうため、実際の測定において該混合物中の微量な放射性物質から放射されるガンマ線の検出は困難な問題があった。
この問題を解決するため、多数の放射性物質を含む試料中の微量な放射性物質からの放射線を測定するために、多くの場合、化学的に該放射性物質を分離して単体とし、該放射性物質が放出する放射線の計測に際して妨害となる放射性物質を除去してからガンマ線の検出を行う方法が取られてきた。
【０００４】
しかしながらこの方法では、該微量な放射性物質を多数の放射性物質のなかから化学的に分離する必要があり、このための技術と時間が必要となるばかりではなく、かかる操作を行うことによって、測定結果にも影響を与える問題があった。
【０００５】
ところが最近、科学実験において、放射性物質から全方向に放射される放射線のうち、特にガンマ線を放出する放射性物質の多くが同時に複数のガンマ線を放出することに着目し、該複数のガンマ線を同時に計測することによって、飛躍的に検出感度を高める方法が提案され、これにより多くの科学情報が得られることとなった。
【０００６】
この提案の実現のために製作されたのが多角殻型の検出器支持装置を有する多重ガンマ線検出装置であり、この装置を用いて、放射性物質からの放射線スペクトルを高感度で測定することによる高感度の核種分析技術が考案され優秀な成績を収めている（例えば、特許文献１、非特許文献１及び非特許文献２参照）。
【特許文献１】
特願平１１−３５３０５２号（特開平２００１−２３５５４７号公報）
【非特許文献１】
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  ｎｅｕｔｒｏｎ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ．  Ｙ．  Ｈａｔｓｕｋａｗａ  外４名、Ｒａｄｉｏａｎａｌｙｔ．  Ｎｕｃｌ．  Ｃｈｅｍ．  ２４８  １２１−１２４（２００１）
【非特許文献２】
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍｕｌｔｉｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  ｎｅｕｔｒｏｎ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｈａｔｓｕｋａｗａ  Ｙ  外４名、Ｎｕｃｌ．  Ｉｎｓｔ．  Ｍｅｔｈ．  Ａ４８２，  ３０１  （２００２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研究の進展とともに、該多重ガンマ線検出装置の性能を高める必要が生じ、このためには、放射性物質の周囲の空間上に該放射性物質からの距離が等しく、また、互いの検出器検出端の距離が等しく配置された従来の１２台のガンマ線検出器を、該放射性物質からの距離を変更せず、互いに等しい距離に配置された２１台のガンマ線検出器に増加した稠密型とする必要があった。
【０００８】
ところが従来の装置は、１２台の検出器を支持するために１２面殻上に検出器を固定した構造としているが、台数を増やして２１台の検出器を２１面の多面殻によって支持する方法によると、構造が大変複雑となるために極めて難度の高い機械工作を行うこととなり、該多面殻を製作する手段として機械的締結の方法によっても、溶接構造によっても必要な精度を得るのが大変難しい問題があった。また、検出器を密接して取り付ける必要から、多面殻の面と面の接合部は機械的締結にしても溶接にしても、接合のための面積を必要とすることから、検出器取り付け可能面積を圧迫して２１台の検出器を取り付けることが困難になる問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる欠点を除去する目的で考案されたもので、従来の多重ガンマ線検出器で設定した、放射性物質と放射線検出器の検出端との距離を変更せず、より多くのガンマ線検出器を精密に球面空間上に放射状に配置することを目的として考案されたものである。
【００１０】
即ち、本発明は、従来の多重ガンマ線検出器の多面殻の検出器支持装置を球殻とすることによって、球面上の任意の場所に検出器を取り付ける場所を確保すると同時に、該球殻外面上に稠密に検出器群を配置することを可能にし、かつ、鋼材のインゴットから該球殻を削り出す工法及び溶接によって球殻を作る方法等ではなく、市販の鋼板を使用し熱間圧延を繰り返して成形する工法が材料の成形と同時に材料中に発生する機械加工による残留応力を除去する効果があることに着目し残留応力による歪の少ない球殻を得ることによって従来の装置よりも高感度で精密な装置とした多重ガンマ線検出装置である。
又、本発明は、検出器支持装置の球殻に、検出器の台数を増やして従来の１２台から２１台の検出器を２１面の球殻によって支持することにより得られるメリットは、その検出効率が、単に検出器の台数分だけではなく、複数のガンマ線の同時検出のために検出器の台数分のほぼ２乗に比例して大きくなる。そのために支持装置の球殻に２１台の検出器を配置したことに大きな技術的意味があり、その検出効率は、従来の検出装置に対して３．２倍の検出効果が得られる。
上記３．２倍の検出効率が得られる理由について説明すると、多重ガンマ線分析は複数のガンマ線の同時測定に基づいており、そのため、この検出効率は２台の検出効率ｅの積で表される。そこで、２台の検出器で多重ガンマ線測定を行うと、その検出効果はｅ×ｅで表せる。しかし、２台以上の検出器を利用する場合、その効率は組み合わせで増加するので、検出器の台数をｎとするとｎ×（ｎ―１）倍で検出効率は増加することになる。
これを本発明の多重ガンマ線分析装置にあてはめると、従来の１２台の検出器の場合、トータルの検出効率は、次式で表される。
【数１】
ｅｔｏｔ＝１２×（１２−１）×ｅ×ｅ＝１３２ｅ×ｅ
これに対し、従来の１２台の装置と同じ球殻上（それぞれの検出器の検出効率は１２台の時と同じ）に検出器を２１台配置すると、この場合の検出効率は、次式で表される。
【数２】
ｅｔｏｔ＝２１×（２１−１）×ｅ×ｅ＝４２０ｅ×ｅ
そこで、そこで、１２台から２１台に検出器を増加させた場合の検出効率の比は、次式で表され、約３．２倍の検出効率の増加になる
【数３】
（４２０ｅ×ｅ）／（１３２ｅ×ｅ）＝３．１８
なお、上記数値は、すべての検出器が同じ検出効率を有している時に有効であるため、本発明において行った同一の球殻上に効果的に多くの検出器を配置できるようにすることは検出効率上大変有効であることが明らかである。
【００１１】
【発明の実施の態様】
図１に本発明の実施例の半球殻を、図２に本発明の実施例を示す。
本発明の説明をするに、図２において１は左右の半球殻が合体し１個の球殻を構成した状態の球殻、２は検出器、３はステー、４はブラケット、５は調整板、６は台である。
さらに詳細に説明するに、検出器２を直接支持する球殻１は二分割構造であり、左右の半球殻が各々ステー３によってブラケット４に固定され、該ブラケット４は一方が台６に固定され、他方が調整板５に固定される構造を有する。さらに該調整板５は台６上を移動可能に構成されることによって該調整板５に固定されたブラケット４の他方を移動可能とする構造である。該構造を有することにより、ステー３によって該ブラケット４に固定された半球殻１は互いに分離可能となり、球殻の中心位置に人が立ち入ることを可能とした構造である。ガンマ線の計測は、球殻１を分離して半球殻とした状態で中心部に放射性物質を設置し、その後半球殻を合体して球殻とし、該放射性物質から放射される放射線を球殻１上に設置した多数の検出器２によって全方位を近似して計測しようとするものである。
【００１２】
【実施例】
球殻は、適当な強度を保有すること及び錆び等腐食の問題を回避するため材料としてステンレス鋼を選択し、市販の板材を用いてこれを加熱、成形を繰り返す熱間圧延によって成形した。ステー及びブラケット等は適当な強度を有する鋼材を使用した。球殻の内径は５００ｍｍである。
球殻には適当な位置に、検出器の台数に対応する数の、検出器の型式に対応する放射線計測用の穴を開け、該窓に、形状及び重さの異なる二種類の検出器を取り付けるフランジを各々溶接し、このフランジにボルトによって検出器を固定する構造である。球殻は２分割構造である。
左右の半球殻は各々５本の棒状ステーによって、片持ちの状態で支持される構造である。ステーはブラケットに固定され、ブラケットは寸法調整盤を介して台に固定される構造である。
本多重ガンマ線検出装置には真空ダクトが挿入される構造であり、このダクト中を加速器からの粒子線が通過し、ダクト内に設置した標的物質に衝突してガンマ線を発生させる構造であり、このガンマ線を球殻上に設置した２１台のガンマ線検出器で計測する。
該装置全体の設置の精度はトランシットによって測定し、１／１０００ｍｍの精度まで調整した。
【００１３】
【発明の効果】
かかる構成を有する本発明によれば、即ち、多面体殻を球殻とすることによって、また、鋼材のインゴットから削り出す工法及び溶接により球殻を製作する方法等は製作費の問題及び必要な精度の確保に問題があることから断念し、市販の鋼材を使用して、これを加熱、成形を繰り返して所要の寸法、形状を得る方法により実験上の要求を満足する精密な球殻を作ることによって、従来１２台であった支持可能な検出器の台数を型式の異なるものを含め、２１台とすることができ、従来の装置の検出効率に対して３．２倍の検出効率を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例の半球殻である。
【図２】図２は本発明の実施例の側面である。
【符号の説明】
１．球殻、２．検出器、３．ステー、４．ブラケット、５．調整板、６．台
【図１】
2005017158.tif 000003
【図２】
2005017158.tif 000004