(57)【要約】【課題】本発明では、安定した放射線の測定を行うことができ、β線の測定感度が高いガイガーミュラー計数管及び放射線計測計を提供する。【解決手段】ガイガーミュラー計数管（１００）は、密封された空間を有する封入管（１１０）と、空間内に配置され平板状に形成される陽極電極（１２０）と、平板状に形成され、空間内で陽極電極に平行に、陽極電極と所定の間隔で配置される陰極電極（１３０）と、空間内に密封される不活性ガス及びクエンチガスと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封された空間を有する封入管と、
前記空間内に配置され平板状に形成される陽極電極と、
平板状に形成され、前記空間内で前記陽極電極に平行に、前記陽極電極と所定の間隔で配置される陰極電極と、
前記空間内に密封される不活性ガス及びクエンチガスと、を備えるガイガーミュラー計数管。
【請求項２】
前記陽極電極及び前記陰極電極の少なくとも一方は、複数の金属線材が網状に編み込まれた金網により形成される請求項１に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項３】
前記陽極電極及び前記陰極電極の少なくとも一方は、金属板により形成される請求項１に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項４】
前記金属板には、前記金属板を貫通する複数の貫通孔が形成されている請求項３に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項５】
前記陽極電極及び前記陰極電極の少なくとも一方は、１本の金属線材が折り曲げられることにより平板状に形成される請求項１に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項６】
前記陰極電極は互いに平行な２枚の平板状の電極により構成され、前記２枚の平板状の電極の間に前記陽極電極が挟み込まれている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項７】
前記陽極電極は複数の平板状の電極により構成され、
前記陰極電極は複数の平板状の電極により構成され、
前記陽極電極の各平板状の電極と前記陰極電極の各平板状の電極とが互いに交互に重なるように配置されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項８】
前記空間内には、前記陽極電極及び前記陰極電極により形成され前記封入管の一端に固定される第１電極対と、前記第１電極対と同一の構成を有し前記封入管の他端に固定される第２電極対と、が配置され、
前記第１電極対と前記第２電極対とが同一平面上に配置される請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項９】
前記封入管の外側から前記第１電極対の周りを囲みβ線を遮蔽する遮蔽部を備える請求項８に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項１０】
前記空間内には、前記陽極電極及び前記陰極電極により形成され前記封入管の一端に固定される第１電極対と、前記第１電極対と同一の構成を有し前記封入管の他端に固定される第２電極対と、が配置され、
前記第１電極対の陽極電極を含む平面と前記第２電極対の陽極電極を含む平面とが互いに直角に交わる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のガイガーミュラー計数管。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガイガーミュラー計数管と、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に所定の高電圧を印加する１つの高電圧回路部と、
前記高電圧回路部に接続され、前記ガイガーミュラー計数管で計測されたパルス信号をカウントするカウンターと、
前記カウンターでカウントされた前記パルス信号を放射線量に換算する算出部と、を備える放射線計測計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板状の陰極電極及び陽極電極を有するガイガーミュラー計数管及び放射線計測計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガイガーミュラー計数管（ＧＭ管）は、主に放射線の計測に用いられる部品である。ＧＭ管は、例えばガラス管等の封入管内に陽極電極及び陰極電極が配置され、不活性ガス等が封入されることにより形成される。ＧＭ管は、陽極電極及び陰極電極の間に高い電圧がかけられることにより使用される。封入管の中に侵入した放射線は不活性ガスを電子とイオンとに電離され、電離した電子及びイオンはそれぞれ陽極電極及び陰極電極に向かって加速される。これにより陽極電極と陰極電極との間が通電され、パルス信号が発生する。例えば、特許文献１には、棒状の陽極電極と、陽極電極の周りを取り囲み金属シートで形成された円筒状の陰極電極と、を備えるＧＭ管が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−５５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、金属シートで形成される円筒状の陰極電極が透過力の無いβ線を遮るため、β線の検出感度が低い。また、棒状の陽極電極の周りに陽極電極からの距離に依存した電界強度減衰があり、測定感度が変動し易く測定結果が不安定になる場合があった。
【０００５】
本発明では、安定した放射線の測定を行うことができ、β線の測定感度が高いガイガーミュラー計数管及び放射線計測計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】
【０００６】
第１観点のガイガーミュラー計数管は、密封された空間を有する封入管と、空間内に配置され平板状に形成される陽極電極と、平板状に形成され、空間内で陽極電極に平行に、陽極電極と所定の間隔で配置される陰極電極と、空間内に密封される不活性ガス及びクエンチガスと、を備える。
【０００７】
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、陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方が、複数の金属線材が網状に編み込まれた金網により形成される。
【０００８】
第３観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点において、陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方が、金属板により形成される。
【０００９】
第４観点のガイガーミュラー計数管は、第３観点において、金属板には、金属板を貫通する複数の貫通孔が形成されている。
【００１０】
第５観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点において、陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方が、１本の金属線材が折り曲げられることにより平板状に形成される。
【００１１】
第６観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点から第５観点において、陰極電極が互いに平行な２枚の平板状の電極により構成され、２枚の平板状の電極の間に陽極電極が挟み込まれている。
【００１２】
第７観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点から第５観点において、陽極電極が複数の平板状の電極により構成され、陰極電極が複数の平板状の電極により構成され、陽極電極の各平板状の電極と陰極電極の各平板状の電極とが互いに交互に重なるように配置されている。
【００１３】
第８観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点から第７観点において、空間内には、陽極電極及び陰極電極により形成され封入管の一端に固定される第１電極対と、第１電極対と同一の構成を有し封入管の他端に固定される第２電極対と、が配置され、第１電極対と第２電極対とが同一平面上に配置される。
【００１４】
第９観点のガイガーミュラー計数管は、第８観点において、封入管の外側から第１電極対の周りを囲みβ線を遮蔽する遮蔽部を備える。
【００１５】
第１０観点のガイガーミュラー計数管は、第１観点から第７観点において、空間内には、陽極電極及び陰極電極により形成され封入管の一端に固定される第１電極対と、第１電極対と同一の構成を有し封入管の他端に固定される第２電極対と、が配置され、第１電極対の陽極電極を含む平面と第２電極対の陽極電極を含む平面とが互いに直角に交わる。
【００１６】
第１１観点の放射線計測計は、第１観点から第１０観点のガイガーミュラー計数管と、陽極電極と陰極電極との間に所定の高電圧を印加する１つの高電圧回路部と、高電圧回路部に接続され、ガイガーミュラー計数管で計測されたパルス信号をカウントするカウンターと、カウンターでカウントされたパルス信号を放射線量に換算する算出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガイガーミュラー計数管及び放射線計測計によれば、安定した放射線の測定を行うことができ、β線の検出感度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、ガイガーミュラー計数管１００の概略部分斜視図である。  （ｂ）は、陰極電極１３０の部分平面図である。  （ｃ）は、ガイガーミュラー計数管１００の概略側面図である。
【図２】放射線計測計１０の概略構成図である。
【図３】（ａ）は、従来のガイガーミュラー計数管１００ａの概略部分斜視図である。  （ｂ）は、電場ε（ｒ）と距離ｒとの関係が示されたグラフである。  （ｃ）は、電場ε（ｘ）と距離ｘとの関係が示されたグラフである。
【図４】（ａ）は、ガイガーミュラー計数管２００の概略部分斜視図である。  （ｂ）は、ガイガーミュラー計数管３００の概略部分斜視図である。
【図５】ガイガーミュラー計数管４００の概略部分斜視図である。
【図６】（ａ）は、ガイガーミュラー計数管５００の概略部分斜視図である。  （ｂ）は、ガイガーミュラー計数管５００の概略側面図である。
【図７】（ａ）は、ガイガーミュラー計数管６００の概略部分斜視図である。  （ｂ）は、ガイガーミュラー計数管６００の概略側面図である。
【図８】（ａ）は、ガイガーミュラー計数管７００の概略部分側面図である。  （ｂ）は、基板１５０に取り付けられたガイガーミュラー計数管７００の概略側面図である。
【図９】放射線計測計７０の概略構成図である。
【図１０】（ａ）は、ガイガーミュラー計数管８００の概略側面図である。  （ｂ）は、放射線計測計８０の概略構成図である。
【図１１】ガイガーミュラー計数管９００の概略部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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の概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管１００は主に、封入管１１０と、封入管１１０内に封入される陽極電極１２０と、封入管１１０内に封入される陰極電極１３０と、により形成されている。封入管１１０は、例えば円筒形の外形を有するガラス管である。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。
【００２１】
陽極電極１２０及び陰極電極１３０は、矩形の平板状に形成されており、複数の金属線材が網状に編み込まれた金網として構成されている。陽極電極１２０及び陰極電極１３０は、共にＸＺ平面上に形成されており、互いの主面が向かい合い、Ｙ軸方向に全体が重なるように配置されている。また、陽極電極１２０には線状の陽極導体１２１が接合され、陰極電極１３０には線状の陰極導体１３１が接合されている。
【００２２】
封入管１１０の内部空間１１１には、陽極電極１２０及び陰極電極１３０と共に、不活性ガス及びクエンチガスが封入される。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。
【００２３】
図１（ｂ）は、陰極電極１３０の部分平面図である。陰極電極１３０は、例えば図１（ｂ）に示されるように、Ｘ軸及びＺ軸に平行に並べられた複数の金属線材１５１が互いに網状に編み込まれることにより金網として形成されている。金網には複数の網目１５２が形成されており、網目１５２は陰極電極１３０をＹ軸方向に貫通する貫通孔となっている。陽極導体１２０も陰極導体１３０と同様に形成されている。また、金属線材１５１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。
【００２４】
図１（ｃ）は、ガイガーミュラー計数管１００の概略側面図である。封入管１１０のＺ軸方向の両端は閉じられており、陰極導体１３１及び陽極導体１２１が封入管１１０の−Ｚ軸側の端を貫通して封入管１１０の外側に引き出されている。陽極電極１２０と陰極電極１３０とは互いに間隔ｄだけ離れて平行に配置されている。また、陽極電極１２０と陰極電極１３０とに挟まれた領域が放射線を検出する放射線検出空間１１２となっている。放射線の１つであるβ線は透過力が低いため遮蔽物で容易に遮られるが、ガイガーミュラー計数管１００では陽極電極１２０及び陰極電極１３０に貫通孔となる網目１５２が形成されるため、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側からガイガーミュラー計数管１００に入射するβ線を、網目１５２を介して放射線検出空間１１２に導くことができる。
【００２５】
ガイガーミュラー計数管１００では、陽極電極１２０と陰極電極１３０との間に例えば数百Ｖの電圧がかけられることにより放射線検出空間１１２に電場が形成される。この放射線検出空間１１２に放射線が侵入した場合には、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、電離したイオン及び電子がそれぞれ陰極電極１３０及び陽極電極１２０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、放射線検出空間１１２には電離したイオン及び電子が雪崩状に増大してパルス電流が流れる。このような雪崩状の電子を電子雪崩という。ガイガーミュラー計数管１００を有する放射線計測計１０（図２参照）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放射線量を測定することができる。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内部空間１１１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。
【００２６】
＜放射線計測計１０の構成＞
図２は、放射線計測計１０の概略構成図である。放射線計測計１０は、ガイガーミュラー計数管１００を含んで構成されている。陽極導体１２１及び陰極導体１３１は高電圧回路部２１に接続されており、両導体間には高電圧がかけられる。高電圧回路部２１はカウンター２２に接続されており、ガイガーミュラー計数管１００の放射線検出空間１１２で検出されたパルス信号がカウンター２２でカウントされる。カウンター２２でのカウントは算出部２３で放射線量に換算され、換算された放射線量が表示部２４に表示される。算出部２３には電源２５が接続されることにより電力が供給される。
【００２７】
＜ガイガーミュラー計数管１００と従来のガイガーミュラー計数管１００ａとの比較＞
図３（ａ）は、従来のガイガーミュラー計数管１００ａの概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管１００ａは封入管１１０内にＺ軸方向に伸びる棒状の陽極電極１２０ａと、陽極電極１２０ａの周りを囲む円筒形の陰極電極１３０ａと、を含んで構成されている。陽極電極１２０ａには陽極導体１２１が接合され、陰極電極１３０ａには陰極導体１３１が接合されている。ガイガーミュラー計数管１００ａでは、陰極電極１３０ａで囲まれた領域が放射線検出空間１１２ａとなっている。
【００２８】
陽極電極１２０ａは、陰極電極１３０ａの中心軸上に配置されている。陽極電極１２０ａの半径をａとし、陰極電極１３０ａの内径の半分をｂとし、放射線検出空間１１２ａ内の任意の位置の陰極電極１３０ａの中心軸からの距離をｒとし、陽極電極１２０ａと陰極電極１３０ａとの間の電圧をＶ０とすると、放射線検出空間１１２ａ内の任意の位置における電場ε（ｒ）は、以下の式（１）で表される。
ε（ｒ）＝Ｖ０／（ｒ×ｌｎ（ｂ／ａ））・・・・・・（１）
【００２９】
図３（ｂ）は、電場ε（ｒ）と距離ｒとの関係が示されたグラフである。図３（ｂ）では、横軸に距離ｒが示され、縦軸に電場ε（ｒ）が示されている。また、図３（ｂ）には式（１）で表される実線１６０が示されている。実線１６０で示されるように、電場ε（ｒ）の大きさは、陽極電極１２０ａの表面であるｒ＝ａの位置から距離ｒの増加と共に小さくなる。また、電子雪崩を起こすために最低限必要な電場の大きさをε１とし、このときの式（１）における距離ｒをｃとすると、電子雪崩はａ＜ｒ≦ｃの範囲で起こることになる。すなわち、ｃ＜ｂである場合には、陰極電極１３０ａで囲まれた全領域で放射線を検出する訳ではなく、陽極電極１２０ａの周囲のみで電子雪崩が起きる。このように、ガイガーミュラー計数管１００ａでは、陽極電極１２０ａの周りに陽極電極１２０ａからの距離に依存した電界強度減衰があるため、陽極電極１２０ａと陰極電極１３０ａとの相対位置のずれ又は電圧Ｖ０の僅かな変化等により電子雪崩が起きる領域が変化し、測定感度が変動して測定結果が不安定になる場合がある。
【００３０】
図３（ｃ）は、電場ε（ｘ）と距離ｘとの関係が示されたグラフである。図３（ｃ）では、横軸に距離ｘが示され、縦軸に電場ε（ｘ）が示されている。電場ε（ｘ）は、ガイガーミュラー計数管１００の放射線検出空間１１２内（図１（ｃ）参照）において、陽極電極１２０との距離がｘである場合の任意の位置の電場の大きさを示している。距離ｘは、０≦ｘ≦ｄである。電場ε（ｘ）は、陽極電極１２０と陰極電極１３０との間の電圧をＶ０とし、陽極電極１２０と陰極電極１３０との間隔をｄとすると、以下の式（２）で示される。
ε（ｘ）＝Ｖ０／ｄ・・・・・・（２）
【００３１】
図３（ｃ）には、式（２）で表される実線１６１が示されている。式（２）及び実線１６１で示されるように、電場ε（ｘ）の大きさは距離ｘに依存せず一定の値を取る。そのため、電場ε（ｘ）がε１よりも大きい場合には、放射線検出空間１１２（図１（ｃ）参照）の全領域で放射線を検出することができる。
【００３２】
測定する放射線には主にβ線とγ線とが含まれるが、β線はγ線のように透過力が強いわけではないので外部被爆要因としてはγ線ほど問題にはならない。しかし、β線を放射する放射性物質が体内に取り込まれた場合には放射エネルギーが全て吸収されるため、γ線核種が体内に取り込まれた場合よりも人体に大きなダメージとなる。例えば、β線を放つ放射性物質としては放射性ストロンチウム等があるが、放射性ストロンチウムが体内に取り込まれると骨に蓄積されて放射線を出し続けるため危険である。
【００３３】
放射性ストロンチウムは人体に危険を及ぼすため、放射性ストロンチウムの存在の有無などを把握する必要がある。しかし、放射性ストロンチウムはβ線しか放射しないためγ線の測定に特化したガイガーミュラー計数管では検出できなかった。また、図３（ａ）に示されるような従来のガイガーミュラー計数管１００ａは、陰極電極１３０ａに薄い金属シートを使用することで多少のβ線は通すものの金属シートの透過時にβ線の大きな減衰が生じ、β線の検出感度が低かった。
【００３４】
ガイガーミュラー計数管１００（図１（ａ）参照）では、陽極電極１２０及び陰極電極１３０にそれぞれ貫通孔となる網目１５２が形成されるため、網目１５２を通して放射線検出空間１１２内にβ線を入射させることができる。これにより、β線の検出感度を大きく落とすことなくβ線の測定を行うことができる。
【００３５】
また、従来のガイガーミュラー計数管１００ａ（図３（ａ）参照）では、封入管１１０内において放射線による不活性ガスの電離等により放射線検出空間１１２ａと放射線検出空間１１２ａ以外の内部空間１１１との間に不活性ガス等の濃度差が生じ易く、放射線の検出感度が低下する場合がある。ガイガーミュラー計数管１００では、陽極電極１２０及び陰極電極１３０にそれぞれ網目１５２が形成されることによって放射線検出空間１１２と放射線検出空間１１２以外の内部空間１１１との間のガスの通気が良くなり、封入管１１０内でのガスの流れが促され易い。これによって、ガイガーミュラー計数管１００では、放射線検出空間１１２と放射線検出空間１１２以外の内部空間１１１との間の不活性ガス等の濃度差が緩和され、放射線の検出感度の低下が防がれている。
【００３６】
また、ガイガーミュラー計数管１００では、陽極電極１２０及び陰極電極１３０の面積が大きい場合には、Ｙ軸方向から飛来するβ線を測定する場合に最もβ線の検出量が高くなる。そのため、ガイガーミュラー計数管１００を様々な方向に向けて放射線の検出量が高くなる方向を調べることにより、放射線の飛来方向を特定することができる。
【００３７】
また、従来のガイガーミュラー計数管１００ａでは、陽極電極１２０ａからの距離に依存した電界強度減衰に起因して測定感度が変動し、測定結果にばらつきを生じる場合があった。これに対して、ガイガーミュラー計数管１００では放射線検出空間１１２に電界強度減衰がなく一定であり、電子雪崩が起きる領域の大きさも一定であるため、測定感度が変動する要因が少ない。そのため、ガイガーミュラー計数管１００では、β線を含む放射線の安定した測定を行うことができる。
【００３８】
（第２実施形態）
陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方は、金属網以外により構成されても良い。以下に、陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方が金属網以外で形成されたガイガーミュラー計数管の変形例を示す。また、以下の説明では、第１実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
＜ガイガーミュラー計数管２００の構成＞
図４（ａ）は、ガイガーミュラー計数管２００の概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管２００は主に、封入管１１０と、封入管１１０内に配置された陽極電極２２０と、陽極電極２２０に対して＋Ｙ軸方向に所定の距離だけ離れて重なるように封入管１１０内に配置された陰極電極２３０と、により構成されている。また、陽極電極２２０には陽極導体１２１が接合され、陰極電極２３０には陰極導体１３１が接合されている。すなわち、ガイガーミュラー計数管２００はガイガーミュラー計数管１００において、陽極電極１２０を陽極電極２２０に代え、陰極電極１３０を陰極電極２３０に代えた構成となっている。
【００４０】
図１（ａ）に示されるガイガーミュラー計数管１００では、陽極電極１２０及び陰極電極１３０に、金網の代わりに金属板が用いられても良い。金属板は、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の矩形形状の金属の板等により形成されることができる。図４（ａ）に示されるガイガーミュラー計数管２００では陽極電極２２０及び陰極電極２３０に金属板を用いており、更に陽極電極２２０には複数の貫通孔２２１が形成され、陰極電極２３０には複数の貫通孔２３１が形成されている。
【００４１】
ガイガーミュラー計数管２００では、陽極電極２２０及び陰極電極２３０に平板状の金属板を用いることでβ線を含む放射線の安定した測定を行うことができ、さらに各電極に貫通孔を形成することでβ線の測定感度の向上が図られている。
【００４２】
＜ガイガーミュラー計数管３００の構成＞
図４（ｂ）は、ガイガーミュラー計数管３００の概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管３００は主に、封入管１１０と、封入管１１０内に配置された陽極電極３２０と、陽極電極３２０に対して＋Ｙ軸方向に所定の距離だけ離れて重なるように封入管１１０内に配置された陰極電極３３０と、により構成されている。陽極電極３２０は平面状に形成され、陽極電極３２０及び陽極電極３２０に接続される陽極導体３２１は１本の棒が折り曲げられることにより一体的に形成されている。陰極電極３３０及び陰極電極３３０に接続される陰極導体３３１も陽極電極３２０及び陽極導体３２１と同様の形状に形成されている。
【００４３】
ガイガーミュラー計数管３００では、陽極電極３２０及び陰極電極３３０が平板状に形成されるが、各電極は１本の棒が密度が疎になるように折り曲げられて形成されているため、図４（ｂ）に示されるように多くの隙間が形成される。この隙間が各電極の貫通孔となり、β線の測定感度の向上が図られている。
【００４４】
＜ガイガーミュラー計数管４００の構成＞
図５は、ガイガーミュラー計数管４００の概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管４００は、図１（ａ）に示されたガイガーミュラー計数管１００において、陽極電極１２０を矩形形状の金属板により構成される陽極電極４２０に取り換えることにより構成されている。すなわち、ガイガーミュラー計数管１００とガイガーミュラー計数管４００とは陽極電極の構成のみが異なっている。
【００４５】
ガイガーミュラー計数管１００では±Ｙ軸方向から飛来するβ線を検出する場合に最もβ線の検出量が高くなるが、ガイガーミュラー計数管４００では−Ｙ軸側から飛来するβ線が陽極電極４２０により妨げられるため、＋Ｙ軸側から飛来するβ線を検出する場合に最もβ線の検出量が高くなる。そのため、ガイガーミュラー計数管４００では、β線の検出量が最も高くなる方向を調べることにより、β線が飛来する方向を特定することができる。
【００４６】
（第３実施形態）
陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方は、複数枚配置されていても良い。以下に、陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方が複数枚配置されたガイガーミュラー計数管を示す。また、以下の説明では、第１実施形態又は第２実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態又は第２実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
＜ガイガーミュラー計数管５００の構成＞
図６（ａ）は、ガイガーミュラー計数管５００の概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管５００は主に、内部空間５１１を有する封入管５１０と、内部空間５１１に配置された陽極電極１２０と、内部空間５１１で陽極電極１２０の＋Ｙ軸側に配置された陰極電極５３０ａと、内部空間５１１で陽極電極１２０の−Ｙ軸側に配置された陰極電極５３０ｂと、により構成されている。陽極電極１２０には陽極導体１２１が接合され、陰極電極５３０ａには陰極導体５３１ａが接合され、陰極電極５３０ｂには陰極導体５３１ｂが接合される。また、陰極電極５３０ａ及び陰極電極５３０ｂは陰極電極１３０（図１（ａ）参照）と同じ構成により形成され、陰極導体５３１ａ及び陰極導体５３１ｂは陰極導体１３１（図１（ａ）参照）と同じ構成により形成されている。
【００４８】
図６（ｂ）は、ガイガーミュラー計数管５００の概略側面図である。陽極電極１２０、陰極電極５３０ａ、及び陰極電極５３０ｂは、Ｙ軸方向に重なるように配置されている。また、陰極電極５３０ａと陽極電極１２０との間の距離、及び陰極電極５３０ｂと陽極電極１２０との間の距離が、それぞれ距離ｄ２となるように配置されている。ガイガーミュラー計数管５００では、例えば陰極導体５３１ａ及び陰極導体５３１ｂが互いに電気的に接続されることにより、陽極電極１２０と陰極電極５３０ａ、５３０ｂとの間に一定の電圧が印加される。
【００４９】
式（２）において、電圧Ｖ０を変えない場合、電極間の距離ｄを短くすると電場ε（ｘ）の大きさが大きくなる。そのため、ガイガーミュラー計数管１００（図１（ｃ）参照）では、電極間の距離ｄを調整することにより、電場ε（ｘ）がε１よりも大きくなるように調整することができる。しかし、距離ｄが短すぎる場合には放射線が電子雪崩を起こさないまま放射線検出空間１１２を通過してしまい、放射線の検出感度が低くなる。また、電極間の距離ｄを開きすぎると、電極間の電気力線が電極間の外側にはみ出してβ線を検出する領域の大きさが不安定になり、測定精度が低くなる場合がある。
【００５０】
ガイガーミュラー計数管５００では、電極間の距離が電極間の電気力線が一様に保たれる距離に調整されると共に、電極が重ねられて配置されることで放射線検出空間のＹ軸方向の長さが長くされ、これにより放射線検出空間でより確実にβ線を捉えることができる。
【００５１】
＜ガイガーミュラー計数管６００の構成＞
図７（ａ）は、ガイガーミュラー計数管６００の概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管６００は主に、内部空間６１１を有する封入管６１０と、内部空間６１１に配置された複数の陽極電極６２０ａ〜６２０ｄと、内部空間６１１に配置された複数の陰極電極６３０ａ〜６３０ｄと、により構成されている。陽極電極６２０ａ〜６２０ｄと陰極電極６３０ａ〜６３０ｄとは、各電極の主面がＺ軸方向に向いて、陽極電極と陰極電極とが離間してＺ軸方向に重なるように交互に配置されている。また、陽極電極６２０ａ〜６２０ｄは陽極導体６２１に接合され、陰極電極６３０ａ〜６３０ｄは陰極導体６３１に接合されている。
【００５２】
封入管６１０は、例えばＺ軸方向に伸びる円筒形のガラス管により形成される。また、複数の陽極電極６２０ａ〜６２０ｄ及び複数の陰極電極６３０ａ〜６３０ｄは、それぞれ１本の金属線材が渦巻状に疎巻に曲げられ平板状に形成されている。各電極は、その外形が略円盤状であり、各電極の主面がＺ軸方向に向けて配置されることにより、封入管６１０の外形の大きさが大きくならないように封入管６１０内に効率よく配置することができる。また、各電極は疎巻に巻かれているため金属線材の間に隙間ができている。この隙間により、Ｚ軸方向から飛来するβ線を捕捉することができ、封入管６１０内のガスの流れを良くすることができる。
【００５３】
図７（ｂ）は、ガイガーミュラー計数管６００の概略側面図である。陽極電極及び陰極電極の各電極は、＋Ｚ軸側から陰極電極６３０ａ、陽極電極６２０ａ、陰極電極６３０ｂ、陽極電極６２０ｂ、陰極電極６３０ｃ、陽極電極６２０ｃ、陰極電極６３０ｄ、陽極電極６２０ｄ、の順に配置されている。このように、円盤形の電極がＺ軸方向に並んで配置されるため、各電極間に形成される放射線検出空間６１２の外形はＺ軸方向に伸びる円柱型に形成される。
【００５４】
ガイガーミュラー計数管６００では、β線を検出する放射線検出空間６１２がＺ軸方向に長く形成されるため、Ｚ軸方向から飛来する放射線をより確実に捕捉し観測することができる。また、図７（ｂ）に示されるように、放射線検出空間６１２を封入管６１０の直径方向から見た場合には電極の密度が低いため、封入管６１０の直径方向から飛来するβ線を測定する場合には、β線が各電極に遮られることが少ないため、β線の検出感度を上げることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
陽極電極と陰極電極との組み合わせにより形成される電極対は、封入管内に複数配置されていても良い。以下に、封入管内に複数の電極対が配置されたガイガーミュラー計数管について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態から第３実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態から第３実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
＜ガイガーミュラー計数管７００の構成＞
図８（ａ）は、ガイガーミュラー計数管７００の概略部分側面図である。ガイガーミュラー計数管７００は主に、Ｚ軸方向に伸びる円筒形のガラス管により形成され内部空間７１１を有する封入管７１０と、内部空間７１１に配置された第１電極対７６０ａと、内部空間７１１に配置された第２電極対７６０ｂと、により構成されている。
【００５７】
第１電極対７６０ａは陽極電極１２０と陰極電極１３０との組み合わせにより形成され、陽極電極１２０には陽極導体１２１が接合され、陰極電極１３０には陰極導体１３１が接合されている。第１電極対７６０ａの構成は、ガイガーミュラー計数管１００（図１（ｃ）参照）の陽極電極１２０と陰極電極１３０との組み合わせと同じ構成である。第１電極対７６０ａは封入管７１０の内部空間７１１の−Ｚ軸側に配置され、陽極導体１２１及び陰極導体１３１は封入管７１０の−Ｚ軸側の端より封入管７１０の外側に引き出されている。
【００５８】
第２電極対７６０ｂは陽極電極７２０と陰極電極７３０との組み合わせにより形成され、陽極電極７２０には陽極導体７２１が接合され、陰極電極７３０には陰極導体７３１が接合されている。陽極電極７２０、陰極電極７３０、陽極導体７２１、及び陰極導体７３１はそれぞれ陽極電極１２０、陰極電極１３０、陽極導体１２１、及び陰極導体１３１と同一形状に形成され、第２電極対７６０ｂは第１電極対７６０ａと同一の形状に形成される。第２電極対７６０ｂは内部空間７１１の＋Ｚ軸側に配置され、陽極導体７２１及び陰極導体７３１が封入管７１０の＋Ｚ軸側の端より封入管７１０の外側に引き出されている。
【００５９】
第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂでは、陽極電極１２０及び陽極電極７２０が陰極電極１３０及び陰極電極７３０の−Ｙ軸側に配置され、陽極電極１２０及び陽極電極７２０が同一平面上に配置され、陰極電極１３０及び陰極電極７３０が同一平面上に配置されている。陽極電極同士及び陰極電極同士がそれぞれ同一平面上に配置されるため、第１電極対７６０ａと第２電極対７６０ｂとの間の間隔が狭くなっても陽極電極と陰極電極とが短絡し、又は第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂの電場が乱れることが防がれる。
【００６０】
放射線の検出感度を上げるため等の理由で複数のガイガーミュラー計数管を使用する場合には、個々のガイガーミュラー計数管の感度の個体差により、放射線検出の精度が低くなる場合がある。ガイガーミュラー計数管７００では１つのガイガーミュラー計数管内に二組の電極対を配置することにより放射線の検出感度を上げている。また、ガイガーミュラー計数管７００では各電極対の不活性ガス及びクエンチガスが共通して使用されるため、各電極対における不活性ガス及びクエンチガスの比が同一になる。そのため、ガイガーミュラー計数管７００では、二組のガイガーミュラー計数管を使用する場合よりも放射線検出の精度を上げることができる。
【００６１】
図８（ｂ）は、基板１５０に取り付けられたガイガーミュラー計数管７００の概略側面図である。ガイガーミュラー計数管７００は、例えば基板１５０に固定されて用いられる。従来のガイガーミュラー計数管１００ａ（図３（ａ）参照）では封入管の一方の端からのみ電極が引き出されており、ガイガーミュラー計数管の一方の端のみで基板等に固定されていた。これに対して、ガイガーミュラー計数管７００では封入管７１０の両端から電極が引き出されており、図８（ｂ）に示されるようにガイガーミュラー計数管７００の＋Ｚ軸側及び−Ｚ軸側の両端で基板１５０に固定される。そのため、ガイガーミュラー計数管７００では従来のガイガーミュラー計数管に比べて強固に安定して基板１５０等に固定されることができる。
【００６２】
＜放射線計測計７０の構成＞
図９は、放射線計測計７０の概略構成図である。放射線計測計７０は、ガイガーミュラー計数管７００を含んで構成されている。陽極導体１２１及び陰極導体１３１は第１高電圧回路部２１ａに接続されており、両導体間には高電圧がかけられる。また、陽極導体７２１及び陰極導体７３１は第２高電圧回路部２１ｂに接続されており、両導体間には高電圧がかけられる。第１高電圧回路部２１ａは第１カウンター２２ａに接続されており、第２高電圧回路部２１ｂは第２カウンター２２ｂに接続されている。ガイガーミュラー計数管７００の第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂで検出されたパルス信号は、第１カウンター２２ａ及び第２カウンター２２ｂでそれぞれカウントされ、算出部２３で放射線量に換算され、換算された放射線量が表示部２４に表示される。算出部２３には電源２５が接続されることにより電力が供給される。
【００６３】
放射線計測計７０では、第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂがそれぞれ異なる高電圧回路部及びカウンターに接続されることにより個別に放射線量を検出している。しかし、第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂは並列に１つの高電圧回路部及びカウンターに接続されて第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂの全体としての放射線量が検出されてもよい。
【００６４】
（第５実施形態）
ガイガーミュラー計数管７００で検出される放射線量はβ線及びγ線の両方の放射線量の合計値として計測される。一方、β線及びγ線の各放射線量を測定したい場合がある。以下に、β線及びγ線の各放射線量を測定するためのガイガーミュラー計数管８００及び放射線計測計８０について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態から第４実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態から第４実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
＜ガイガーミュラー計数管８００の構成＞
図１０（ａ）は、ガイガーミュラー計数管８００の概略側面図である。ガイガーミュラー計数管８００は、ガイガーミュラー計数管７００の第１電極対７６０ａを封入管７１０の外側から取り囲むようにβ線を遮蔽する遮蔽部１５３が取り付けられることにより形成されている。遮蔽部１５３は、例えばアルミニウムの円筒管として形成されることができる。
【００６６】
ガイガーミュラー計数管８００では、遮蔽部１５３で覆われていない第２電極対７６０ｂにおいてβ線及びγ線を検出することができる。また、遮蔽部１５３で覆われている第１電極対７６０ａでは、β線が遮蔽部１５３で遮蔽されるため、γ線のみを検出することができる。β線の放射線量は、第２電極対７６０ｂの放射線量から第１電極対７６０ａの放射線量を差し引くことにより求めることができる。
【００６７】
従来、γ線とβ線とを同時に測定する場合には、ガイガーミュラー計数管を２本用意していた。一方のガイガーミュラー計数管はアルミ管等に入れることによりβ線を遮断してγ線のみを測定する。また、他方のガイガーミュラー計数管でβ線とγ線とを測定する。そして、β線は、他方のガイガーミュラー計数管の放射線量から一方のガイガーミュラー計数管の放射線量を差し引くことにより求める。
【００６８】
これに対して、ガイガーミュラー計数管８００では１本のガイガーミュラー計数管でβ線及びγ線の両方の放射線量を同時に測定することができる。そのため、複数のガイガーミュラー計数管を用意する手間を省くことができるため、測定が容易になる。また、ガイガーミュラー計数管７００と同様に、第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂにおいて不活性ガス及びクエンチガスが共通して使用されるため、二組のガイガーミュラー計数管を使用する場合よりも放射線検出の精度を上げることができる。
【００６９】
＜放射線計測計８０の構成＞
図１０（ｂ）は、放射線計測計８０の概略構成図である。放射線計測計８０では、図９に示される放射線計測計７０において、ガイガーミュラー計数管７００の代わりにガイガーミュラー計数管８００が用いられ、遮蔽部１５３の位置を判断するための位置判断部２６が設けられている。図１０（ｂ）に示されている状態では、遮蔽部１５３で遮蔽される第１電極対７６０ａに接続される第１カウンター２２ａではγ線のみの放射線量が検出される。また、第２電極対７６０ｂに接続される第２カウンター２２ｂではγ線及びβ線の合計の放射線量が検出される。そのため、放射線計測計８０では、第１電極対７６０ａの放射線量によりγ線の放射線量を検出し、第２電極対７６０ｂの放射線量から第１電極対７６０ａの放射線量を引くことによりβ線の放射線量を検出することができる。これらの計算は算出部２３で行われ、さらに結果を表示部２４に表示することができる。
【００７０】
また、放射線計測計８０では、遮蔽部１５３を第１電極対７６０ａから自由に取り外し及び装着できるように形成されている。例えば、遮蔽部１５３を図１０（ｂ）の状態から−Ｚ軸方向に移動させて第１電極対７６０ａを露出することにより、第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂを同じ条件で測定を行うことができる。この状態で測定を行うことにより、第１電極対７６０ａと第２電極対７６０ｂとの間の放射線量検出値を校正すること等ができる。
【００７１】
さらに、遮蔽部１５３には、例えば、ガイガーミュラー計数管８００に装着されているか取り外されているかを検知するためのセンサー（不図示）が取り付けられることにより、遮蔽部１５３の脱着を自動的に判断させても良い。センサーは、遮蔽部１５３の位置を判断する位置判断部２６に接続され、位置判断部２６は算出部２３に接続されている。算出部２３では、位置判断部２６がガイガーミュラー計数管８００に遮蔽部１５３が装着されていると判断した場合には、第１電極対７６０ａからγ線を検出し、第２電極対７６０ｂから第１電極対７６０ａの放射線量を差し引くことによりβ線を自動的に検出する。また、位置判断部２６がガイガーミュラー計数管８００に遮蔽部１５３が装着されていないと判断した場合には、第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂの放射線量を表示部２４に表示させる。表示部２４への表示は、第１電極対７６０ａ及び第２電極対７６０ｂの放射線量の加算平均を表示しても良い。
【００７２】
（第６実施形態）
陽極電極と陰極電極とが平板状に形成されるガイガーミュラー計数管は、放射線の飛来方向にどの角度で向けるかによって放射線の検出量が大きく変わるが、このような放射線検出量の角度依存性を緩和したい場合がある。以下に、放射線検出量の角度依存性が緩和されたガイガーミュラー計数管９００について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態から第５実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態から第５実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
＜ガイガーミュラー計数管９００の構成＞
図１１は、ガイガーミュラー計数管９００の概略部分斜視図である。ガイガーミュラー計数管９００は主に、封入管７１０と、封入管７１０内に配置された第１電極対９６０ａと、封入管７１０内に配置された第２電極対９６０ｂと、により構成されている。
【００７４】
第１電極対９６０ａは陽極電極９２０ａと陰極電極９３０ａとがＹ軸方向に距離をおいて重なるように配置されて形成され、陽極電極９２０ａには陽極導体９２１ａが接合され、陰極電極９３０ａには陰極導体９３１ａが接合されている。第２電極対９６０ｂは陽極電極９２０ｂ（不図示）と陰極電極９３０ｂとがＹ軸方向に距離をおいて重なるように配置されて形成され、陽極電極９２０ｂには陽極導体９２１ｂ（不図示）が接合され、陰極電極９３０ｂには陰極導体９３１ｂが接合されている。
【００７５】
陽極電極９２０ａ及び陽極電極９２０ｂは陽極電極１２０（図１（ａ）参照）と同一形状に形成され、陰極電極９３０ａ及び陰極電極９３０ｂは陰極電極１３０（図１（ａ）参照）と同一形状に形成されている。第１電極対９６０ａと第２電極対９６０ｂとは同一の形状に形成されるが、第１電極対９６０ａを構成する陽極電極９２０ａ及び陰極電極９３０ａはＸＺ平面に平行に配置され、第２電極対９６０ｂを構成する陽極電極９２０ｂ及び陰極電極９３０ｂはＹＺ平面に平行に配置されている。すなわち、第２電極対９６０ｂは第１電極対９６０ａをＺ軸を回転軸として９０度回転した状態で配置される。
【００７６】
平板状の陽極電極及び陰極電極により形成されるガイガーミュラー計数管は、放射線検出空間が直方体に形成されるため、ガイガーミュラー計数管がどの方向を向くかによって放射線の検出感度が大きく変わり、向く方向によっては放射線が殆ど検出されない場合がある。ガイガーミュラー計数管９００では、第２電極対９６０ｂを第１電極対９６０ａに対して９０度回転して配置することにより、封入管の直径方向のどの方向から放射線が飛来しても、放射線を検出することができる。
【００７７】
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。また、各実施形態の特徴を様々に組み合わせて実施することができる。
【００７８】
例えば、上記実施形態で示される封入管は円筒形であるが、円筒形以外の様々な形状に形成されることができる。例えば、図１（ａ）に示されるガイガーミュラー計数管１００の封入管は、陽極電極及び陰極電極の形状に合わせて直方体に近い形状にされても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１０、７０、８０  …  放射線計測計
２１  …  高電圧回路部
２１ａ  …  第１高電圧回路部
２１ｂ  …  第２高電圧回路部
２２  …  カウンター
２２ａ  …  第１カウンター
２２ｂ  …  第２カウンター
２３  …  算出部
２４  …  表示部
２５  …  電源
２６  …  位置判断部
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００  …  ガイガーミュラー計数管
１００ａ  …  従来のガイガーミュラー計数管
１１０、５１０、６１０、７１０  …  封入管
１１１、５１１、６１１、７１１  …  内部空間
１１２、１１２ａ、６１２  …  放射線検出空間
１２０、１２０ａ、２２０、３２０、４２０、６２０ａ〜６２０ｄ、７２０、９２０ａ  …  陽極電極
１２１、３２１、６２１、７２１、９２１ａ  …  陽極導体
１３０、１３０ａ、２３０、３３０、５３０ａ、５３０ｂ、６３０ａ〜６３０ｄ、７３０、９３０ａ、９３０ｂ  …  陰極電極
１３１、３３１、５３１ａ、５３１ｂ、６３１、７３１、９３１ａ、９３１ｂ  …  陰極導体
１５０  …  基板
１５１  …  金属線材
１５２  …  網目
１５３  …  遮蔽部
１６０  …  式（１）を示す実線
１６１  …  式（２）を示す実線
７６０ａ、９６０ａ  …  第１電極対
７６０ｂ、９６０ｂ  …  第２電極対
ａ  …  陽極電極１２０ａの半径
ｂ  …  陰極電極１３０ａの内径の半分
ｃ  …  ε（ｒ）＝ε１のときの距離ｒの値
ｄ  …  陽極電極１２０と陰極電極１３０との間隔
【図１】
2016161468.tif 000003
【図２】
2016161468.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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