(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械土台（４１）と、両方が電離イオン化チャンバーの前記機械土台（４１）の２つの要素に連結され、導電性材料の中心棒で形成される陽極（３５）および前記陽極を取り囲む導電性材料の陰極（３８）と、陽極（３５）上に中心をもち、かつ陽極の両端に垂直に配置された、非磁性かつ絶縁性材料からなる２つの円筒側板（３６、３７）を含み、着脱自在なイオン化チャンバー（３４）を含む円筒形状のイオン化装置であって、
前記機械土台（４１）は、接触保持器ユニット（４０）およびコネクタ（４２）をそれぞれ上下両端に備え、ジャック（４７）は、導電性のワイヤ（４９）によってコネクタ（４２）の端子に接続され、
陰極（３８）は、これら２つの側板（３６、３７）の周縁部に巻き付けられたワイヤで形成され、土台（４１）は、取り外し可能であり、陽極（３５）の下端、および下側板（３６）上に配置されたプラグ（３９）に接続された陰極（３８）を形成するワイヤの両端は、前記機械土台（４１）の接触保持器ユニット（４０）のジャック（４７）内に挿入されるように形成されており、側板（３６、３７）は、開口部（５０）を備え、前記アノード（３５）の最下端とカソード（３８）を形成するワイヤの両端が前記プラグに接続されており、
前記チャンバー（３４）を保護する円筒体（４３）は、前記機械土台（４１）の上部に固定されることを特徴とするイオン化装置。
【請求項２】
陽極（３５）は、ステンレス鋼で構成される請求項１に記載のイオン化装置。
【請求項３】
２つの側板（３６、３７）は、ＰＴＦＥで構成される請求項１に記載のイオン化装置。
【請求項４】
２つの側板（３６、３７）は、セラミックで構成される請求項１に記載のイオン化装置。
【請求項５】
２つの側板（３６、３７）は、セラミックとＰＴＦＥとの混合材料で構成される請求項１に記載のイオン化装置。
【請求項６】
陰極（３８）は、白金のワイヤを含む請求項１に記載のイオン化装置。
【請求項７】
白金のワイヤは、０．０５ｍｍの直径を有する請求項６に記載のイオン化装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のイオン化装置、イオン化装置のすぐ後ろに取り付けられた前置増幅ユニット（５１）、信号処理電子機器（５２）および前置増幅ユニット（５１）と処理電子機器（５２）間の結合ケーブル（５３）を含むβ線放出ガスの活性測定シーケンス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン化チャンバー、例えばトリチウム検出チャンバーなどの、β線放出ガスの活性測定シーケンス、およびその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発明の詳細な説明の末尾で参照符号（１）を付した文献に記載されたような、イオン化チャンバーのトリチウムシーケンスは、一定の気体雰囲気、例えばグローブボックス、実験室の通気網、または原子力建築物の排気管検査のそれにおけるβ線放出ガスの活性を測定するのに有効である。検査環境に直接投じられるイオン化チャンバーは、規定する活性に比例した電流を提供する。処理電子機器は、１０-14〜１０‐8Ａの強さの測定を可能にする。
【０００３】
このような測定シーケンスは、検出器、前置増幅器、信号処理電子機器、および前置増幅器と処理電子機器の間の結合ケーブルの役割を果たすイオン化チャンバーから構成される。
【０００４】
公知技術のイオン化チャンバーには、２つのタイプのものがある。すなわち、
・  塊状陽極および陰極を有するチャンバー：図１に示したこのタイプのチャンバーは、陽極を形成するニッケルめっきを施した真鍮の中心電極１０、陰極を形成する真鍮の外殻１１、注入口１２、前置増幅器取り付け用の接管１３、ニッケルめっきを施した真鍮の保護環状部材１４、ポリスチレンの絶縁体１５、環状パッキング１６を含む。
このようなチャンバーは、弱い活性、例えば５０００ＬＤＣＡ（許容汚染限度）未満の測定に使用される。これらは、一般に大きな容積、例えば約１００００ｃｍ3を有する。
・  軽い陽極または／および陰極を有するチャンバー：図２に示したこのタイプのチャンバーは、分解可能な電極２０および２１、すなわち中心陽極２０および真鍮、銅またはアルミニウムの格子で形成された陰極２１を含み、かつ注入口２２を備える。該チャンバーは、ここではそれぞれ注入および排出の２つの口２４および２５を備えた、鋼の外殻２３内に配置されている。該チャンバーは、更に環状パッキング２６、保護環状部材２７、ポリスチラール（ｐｏｌｙｓｔｙｒａｌ）の絶縁体２８、高電圧への出力２９および前置増幅器への出力３０を含む。
このようなチャンバーは、より高い活性の測定（グローブボックス、更にはある種の製造方法）に当てられる。これらは、一般的に少ない容積、例えば１００ｃｍ3のチャンバーである。軽い電極を強い活性の測定に使用することは、大きな背音を引き起こす電極表面の汚染を限定することを目的とする。
【０００５】
公知技術のシーケンスにおいて、イオン化チャンバーに直接取り付けられた前置増幅器は、結合ケーブルにより処理電子機器まで電流を伝達可能にするために十分なレベルで、非常に低い値を有し得る電流を増幅することを可能にする。
【０００６】
ベータ線により生じ、かつイオン化チャンバーの電極のレベルで捕らえられたイオンによる電流を定量化するための、信号処理電子機器のレベルで、２つの方法が普通に使用されている。すなわち、
−  コンデンサの電荷（電荷定量化装置）、
−  生じた電流が循環する、大きな値の抵抗端子で読取られた電圧、である。
【０００７】
第１のタイプの電子機器は、時間におけるそのドリフトがより小さいので、より正確であると見なされている。第２のタイプの電子機器は、使用がより簡易であり、より低コストである。
【０００８】
更に、信号処理電子機器は、大きな測定範囲（１０-14Ａ〜１０-8Ａまたは１０-12〜１０-6Ａ）を有するべきであり、このことは、自動ゲージの切り換えを前提とする。
【０００９】
公知技術のこのような測定シーケンスは、多数の不都合を有する。すなわち、
−  非常に弱い電流を測定することを可能にする電子システムの極度に高いコスト、
−  軽い電極を有するチャンバーの大きな背音：ある種の場合には、これらのチャンバーは、１回だけの測定の後で効果がなくなる、
−  現在のイオン化チャンバーの真空熱殺菌（４００℃）によって汚染を防止することが不可能なこと、
−  全てのチャンバーにおいて、特に容積が１００ｃｍ3未満の容量のチャンバーにおいて、加熱システムが存在しないこと：実際、測定は、チャンバー近傍の大気が加熱し得る時に、より安定する（温度の安定化、対流による混合、湿度に対する作用．．．）、
−  故障した場合または重大な汚染の後に、チャンバー＋土台＋コネクタの完全なブロックを取り替える必要性、実際現在のチャンバーは、接触抵抗により発生する騒音を制限するように、その接続システムおよびその機械土台に溶接されているので、このことは、非常に費用がかかる、
−  現在のチャンバーの（陰極、陽極およびコネクタを除いた）幾つかの骨格部品は、実際導電性材料で作られているので、イオン化チャンバー内の電界線を良好に画定するために、保護環状部材に頼る必要性、
−  イオン化チャンバーとコネクタ間のインタフェイスをなす機械土台の非密封性、
−  完全な検出器（チャンバー＋土台＋コネクタ）の取り替えの際に無視できない重量（今日では、約１ｋｇ）の汚染廃棄物が発生すること、
−  施設の多大なコストを引き起こす、測定シーケンスの増加（トリチウムを取扱う基本原子力施設において絶えず使用できる２５０の測定方法）：完全な測定シーケンス（検出器＋処理電子機器＋ケーブル）は、約７２ｋＦ（１００ｃｍ3の検出器に約１４ｋＦおよび電子機器に約５８ｋＦ）〜約１２６ｋＦ（１００００ｃｍ3の検出器に約６８ｋＦおよび電子機器に約５８ｋＦ）のコストを有する。
【００１０】
本発明は、先行技術のこれらの装置の不都合を緩和することを目標とする。
【００１１】
【発明の開示】
本発明は、両方ともイオン化チャンバーの機械土台の２つの要素に連結された、導電性材料の中心棒で形成される陽極および前記陽極を取り囲む導電性材料の陰極を含む円筒形状のイオン化チャンバーであって、陽極上に中心を決められ、かつ陽極の両端に垂直に配置された、非磁性かつ絶縁性材料の２つの円筒側板を含むこと、および陰極は、これら２つの側板の周縁部に巻き付けられたワイヤで形成されることを特徴とするイオン化チャンバーに関する。
すなわち、本発明は、機械土台（４１）と、両方が電離イオン化チャンバーの前記機械土台（４１）の２つの要素に連結され、導電性材料の中心棒で形成される陽極（３５）および前記陽極を取り囲む導電性材料の陰極（３８）と、陽極（３５）上に中心をもち、かつ陽極の両端に垂直に配置された、非磁性かつ絶縁性材料からなる２つの円筒側板（３６、３７）を含み、着脱自在なイオン化チャンバー（３４）を含む円筒形状のイオン化装置であって、前記機械土台（４１）は、接触保持器ユニット（４０）およびコネクタ（４２）をそれぞれ上下両端に備え、ジャック（４７）は、導電性のワイヤ（４９）によってコネクタ（４２）の端子に接続され、陰極（３８）は、これら２つの側板（３６、３７）の周縁部に巻き付けられたワイヤで形成され、土台（４１）は、取り外し可能であり、陽極（３５）の下端、および下側板（３６）上に配置されたプラグ（３９）に接続された陰極（３８）を形成するワイヤの両端は、前記機械土台（４１）の接触保持器ユニット（４０）のジャック（４７）内に挿入されるように形成されており、側板（３６、３７）は、開口部（５０）を備え、前記アノード（３５）の最下端とカソード（３８）を形成するワイヤの両端が前記プラグに接続されており、前記チャンバー（３４）を保護する円筒体（４３）は、前記機械土台（４１）の上部に固定されることを特徴とする。
【００１２】
好適な実施態様において、土台は、接触保持器ユニットおよびコネクタをそれぞれ上下両端に備え、前記ユニットは、下側板上に配置され、かつ導電性ワイヤによってコネクタの端子に接続されたジャックを含む。チャンバーを保護する円筒体は、土台の上部に固定される。
【００１３】
好適には、陽極は、ステンレス鋼でできており、２つの側板は、ＰＴＦＥ、セラミックまたは混合材料（セラミック＋ＰＴＦＥ）でできており、陰極は、例えば直径が０．０５ｍｍの白金のワイヤを含む。
【００１４】
本発明は、このようなイオン化チャンバー、イオン化チャンバーのすぐ後ろに取り付けられた前置増幅ユニット、方向がそれた信号処理電子機器および前置増幅ユニットと処理電子機器間の結合ケーブルを含むβ線放出ガスの活性測定シーケンスにも同様に関する。好適には、前置増幅ユニットは、アナログ／ディジタル変換を実行する。
【００１５】
測定シーケンスは、例えばトリチウム測定シーケンスでも良い。
【００１６】
本発明は、陰極内に加熱電流を循環させる、下記の３つ応用例の中の１つを有することができるような、このイオン化チャンバーの使用方法にも関する。すなわち、
−  測定中、測定する気体混合物の対流運動を生み出すように、
−  測定中、ピックアップの温度を安定させ、かつ気体混合物の湿度に影響を及ぼすように、
−  汚染防止の真空熱殺菌の際、温度は、４００℃を超える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図３および４に示す通り、円筒形の、本発明によるイオン化チャンバー３４は、導電性材料、例えばステンレス鋼の棒によって形成された中心陽極３５、陽極３５上に中心を決められ、かつ陽極の両端に垂直に配置された、非磁性かつ絶縁性材料、例えばセラミック、ＰＴＦＥまたは混合材料（セラミック＋ＰＴＦＥ）の下３６および上３７の２つの円筒側板、および陽極３５を取り囲むために、これら２つの側板３６および３７の周縁部に巻き付けられた、導電性材料、例えば白金のワイヤで形成された陰極３８を含む。図４に示した通り、これら２つの側板３６および３７は、それぞれ円形の３つの開口部５０を備え、このことにより、構造を軽くし、かつ汚染し得る表面を減らすという利点がある。
【００１８】
陽極３５の下端は、第１のプラグ３９に連結されている。陰極３８を形成するワイヤの両端は、下側板３６上に配置された２つの他のプラグ３９に接続されている。
【００１９】
この図３は、接触保持器ユニット４０およびコネクタ４２をそれぞれ上下両端に備えた、機械土台を形成する接続フランジ４１を同様に示す。ユニット４０は、下側板３６上に配置された、例えば全部で４つのプラグ３９を受けるのに適し、かつ導電性ワイヤ４９によってコネクタ４２の端子に接続された、例えば全部で４つのジャック４７を含み、チャンバー３４は、このようにして取り外し可能である。フランジ４１の上部に、測定段階で分解される、保護円筒体４３が固定される。側板３６および３７を陽極に固定することを可能にするリング４５およびナット４４、絶縁筒４６、ステンレスの被覆をした継ぎ手４８も同様に表されている。
【００２０】
このような構造は、公知技術の装置において存在する様々な問題を解決することを可能にする。すなわち、
−  側板３６および３７は、５．１０-14Ａ未満の背音レベルに達することを可能にし、このことは、弱い電流の測定のためには不可欠である。
−  側板３６および３７は、チャンバー内の電界線を正確に画定するために保護環状部材の構造にもはや頼らないことを可能にする。
−  例えば直径０．０５ｍｍの、非常に細いワイヤの巻き付けられた陰極３８は、チャンバーの活性表面を、ある数ｎ、例えば１６によって分割することを可能にする。このような巻き線は、「無形電極」の概念を目指すことを可能にし、これは、明らかに表面の汚染を除去するためには理想的であろう。得られた結果は、表面の汚染による背音の低下を示している。これにより改良された測定の信頼性に加えて、検出器の取り替えの頻度が下がるので修正保守のコストも同様に最小限にされる。
−  ４００℃の真空熱殺菌によってイオン化チャンバー３４の汚染を防止することは、可能である。側板は、温度保持性能および真空の囲い内でガス抜きしない理由でセラミックであるべきである。
−  陰極３８が瓦状に重なった連続タイプの巻き線であることは、イオン化チャンバーの使用の３つの可能性を許している。すなわち、
・測定中、測定する気体混合物の対流運動を生み出すような、加熱電流の循環（より均質な混合物）。
・測定中、チャンバーの温度を安定させ、かつ気体混合物の湿度に影響を及ぼすような、加熱電流の循環。
・場合によってあり得る、汚染防止の真空熱殺菌（必要な最低温度は、４００℃である）の際の、陰極内の加熱電流の循環。
−  チャンバー３４の自己支持式構造の結果、フランジ４１も、結合した接点（ｃｏｎｎｅｃｔｉｑｕｅ）も取り替えることが必要であることなく、該構造が消費し得る要素になることとなる。土台４１に対するチャンバー３４の機械固定機能およびチャンバー３４の電気連続機能は、雄コネクタ３９および雌コネクタ４７の一式によって確保される。この解決法は、例えば３０ｇである、イオン化チャンバー３４の非常な軽さによって可能になる。本発明によるイオン化チャンバーのコストは、公知技術の１００ｃｍ3のチャンバーの１４０００Ｆに比較して、約７０００Ｆである。このようなチャンバーが頻繁でなく取り替えられること（少ない表面汚染）に加えて、そのコストは、約２で割られ、従ってチャンバーに対する修正保守は、大幅に減少する。
−  フランジ４１は、密封してテストされ、従ってシステムは、密閉を再度検討することなくトリチウムの製造方法に対して取り付けられ得る。
−  汚染による過度に大きな背音の場合、または故障の場合のイオン化チャンバー３４の取り替えは、約３０ｇのみの廃棄物量を発生させる。
【００２１】
図５に示す通り、前置増幅ユニット５１は、イオン化チャンバー３４のすぐ後ろの土台４１内に取り付けられ得る。該ユニットは、前記チャンバーから出る信号を増幅およびディジタル化することを可能にする。
【００２２】
イオン化チャンバー３４によって発生した電流を測定するため、チャンバーの電極によって集められた電流は、大きな値（Ｒ≡１０11Ω）の抵抗を通過する。次にこの抵抗の端子で電位差を測定し、かつそこから循環する強さを推論する。
【００２３】
この強さの測定例は、公知技術のイオン化チャンバー（Ｉ）および本発明のイオン化チャンバー（ＩＩ）に対する実物大のグローブボックス内の活性測定に対応する、図６に表されている。プログラムによる汚染を付けることに関して得られた２つの反応グラフの間には、まさに線状性がある。
【００２４】
本発明によるβ線放出ガスの活性測定シーケンスは、図７に示した通り、上記のようなイオン化チャンバー３４、前置増幅ユニット５１、信号処理電子機器５２および前置増幅ユニット５１と処理電子機器５２間の結合ケーブル５３を含む。電子機器５２は図５に記載されたユニットから数メートルそれてもよい。
【００２５】
処理電子機器５２は、幾つかのユニットを含む。すなわち、
−  内部機能：
・給電、
・保護された時計、
・読み出し専用およびランダムアクセスメモリ、
・キーボード入力および表示出力の管理、
−  イオン化チャンバー３４との結合：
・前置増幅ユニット５１の給電、
・イオン化チャンバー３４の給電（イオン化電圧）、
・電流および温度の値の取得、
・イオン化チャンバー３４での加熱電流の生成、
・チャンバー３４の電極入れ換え、
−  アナログ入力／出力：
・入力に位置する任意ピックアップに相当する４〜２０ｍＡの４つのアナログ入力、
・４〜２０ｍＡ、５００オームの２つの絶縁されたアナログ出力ＡおよびＢ、
−  「全てか無か」または「ＴＯＲ」入力／出力：
・給電されない２つの「全てか無か」入力、
・警報閾値ＡおよびＢ、並びに状態の欠陥に連結した５Ａ、２５０Ｖの３つの逆流器リレー出力、
−  ディジタル入力／出力：
・ＲＳ２３２、９６００ボーの結合（ＭＩＮＣ伝達）、
・ネットワークインタフェイス、例えばＢＩＴＢＵＳ。
【００２６】
前置増幅ユニット５１および処理電子機器５２によって保証された一般的な機能は下記の通りである。
・  イオン化チャンバー３４に給電すること(イオン化電圧)。
・  チャンバー３４の加熱電流を発生させ、かつ調整すること（加熱ワイヤ３８の抵抗率による調整）。
・  イオン化電流を取得、ディジタル化および再伝送すること。
・  場合によってあり得る熱ドリフトの補正のために前置増幅ユニット５１の温度を取得、ディジタル化および再伝送すること。
・  外部制御装置との同期化か、固定されたまたは汚染に比例した値の補正によって、チャンバー３４の分極によるシーケンスのドリフトを修正すること。
・  イオン化電流を瞬間活性単位（ＬＤＣＡ、ＣＭＡ、μＣｉ／ｍ3、ＧＢｑ／ｍ3またはＴＢｑ／ｍ3）に線状に変換すること。
・  様々な時間周期に応じて、イオン化電流を加えること。
・  任意の外部ピックアップによって提供された流量、温度および圧力のアナログ  値を取得し、かつ正常の状態（１０１３ｍＢ、２０℃）でもたらされるガスの瞬間流量を計算すること。
・  様々な時間周期に応じて計算された瞬間流量を加えること。
・  １分、３分、１５分、１時間、６時間、１日、１週間、４週間の進行する期間に対してμＣｉ、ＧＢｑまたはＴＢｑで汚染を表現するために容積に応じて瞬間活性を加えること。
・  様々な情報をアナログ信号またはディジタル結合の形状で再伝送すること。
・  閾値超過接触を作り、かつ再伝送し、またプログラミングによって間隔を置いて行われ、かつ待機する新しい命令の提案と共に履行手続きを管理すること。
・  電子機器の状態の接触を作り、かつ再伝送すること。
【００２７】
これら２つのユニット５１および５２は、下記の利点を得ることを可能にする。
−  測定のより大きな信頼性およびより高い精度を可能にし、かつシーケンスに(特に結合ケーブル５３に関して)電磁擾乱に対する感度を低くすることを可能にする信号のディジタル化。シーケンスは、全体として新しいＣＥＭ（電磁互換性）規格に従っている、
−  様々な、例えば６回の１０日間の測定の広がりをカバーすることを可能にする範囲の自動変化は、静的に（もはやリレーによってではなく）実行され、そこから精度がより高く、かつ信頼性が増大すること、
−  前置増幅ユニット５１のレベルで温度の偏差補正は、測定の安定性および再生可能性を保証すること、
−  原価の著しい最小化：４４％の予想されるコスト削減。
【００２８】
図８は、シーケンスの様々な要素を構成する回路の実施例を示す。すなわち、
−  イオン化チャンバー３４、
−  増幅器５６、絶縁増幅器５７、１４ビットアナログ／ディジタル変換器５８、温度補正抵抗Ｒｃ、陰極の２つの給電位置に相当する２つの抵抗Ｒ１およびＲ２を含む前置増幅ユニット５１、
−  結合ケーブル５３、
−  ・  ＭＩＮＣ＋ＢＩＴＢＵＳネットワーク選択６０、
・２２０Ｖを受け、かつ０Ｖ、５Ｖおよび±１２Ｖを発する給電６１、
・例えば、μＰマイクロプロセッサ、ＲＡＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、およびＲＴＣ装置を含む中央処理装置６２、
・インタフェイス６３を含む信号処理電子機器５２、
−  ディスプレースクリーン＋キーボードユニット６５。
【００２９】
参考文献
（１）「Tritium  And  Other  Radiogas  Monitors」（Overhoff  Technology  Corporation）
【図面の簡単な説明】
【図１】  先行技術のイオン化チャンバーを示す図である。
【図２】  先行技術のイオン化チャンバーを示す図である。
【図３】  本発明のイオン化チャンバーを示す図である。
【図４】  本発明のイオン化チャンバーを示す図である。
【図５】  本発明によるイオン化チャンバー＋前置増幅ユニット一式を示す図である。
【図６】  公知技術のイオン化チャンバーおよび本発明のイオン化チャンバーに対して得られた比較測定グラフである。
【図７】  本発明による処理シーケンスを示す図である。
【図８】  図７に示したシーケンスの実施例を示す図である。
【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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