宇都宮泰 ガイガーカウンター製作ワークショップ 暫定版予習テキスト 「数値への変換・・・ユーザーマニュアル vol2」

数値への変換・・・ユーザーマニュアル vol2

ver0.6（線種の識別と線量当量への変換）© Y.Utsunomia
ガイガーカウンターで計測したカウントを線量当量 ( 毎時マイクロシーベルト [ μ Sv/h]）に換算したいというリクエストは多い。しかし、ユーザーマニュアルの前半で触れているように、それは容易ではなく、以下に示す問題を把握の上、変換する必要がある。
ガイガーミュラー管は放射線一般を検出できるが、放射線にはα線、β線、γ線などがあり、SBM-20 の場合、β線とγ線に感度がある。ガイガーミュラー管の感度そのものは管の容積で、検出線種は管の材質で決まるが、SBM-20 の場合は、管がステンレス材でできているため、α線は通過せずそのためにβ線とγ線に感度がある。
ガイガーミュラー管の検出率は、一般的にγ線について規定されていて、β線については規定がある場合と無い場合がある。線量当量は生体への吸収率を規定しているので、本来は線種ごとに測定し合算するが、ガイガーミュラー管を用いた線量計では、一般的にはγ線についてのみ測定し、線量当量として換算する習慣がある。その理由は、β線は皮膚に照射した場合、浸透深度はせいぜい 10mm 程度で被ばくの影響が少ないとされる点、ガイガーミュラー管は一般的にγ線感度の規定しかないことなどである。
もちろん我々が知りたいのはγ線やβ線からの放射エネルギーだけではなく、そこに ｢それを放射している物質」があるかどうか、という点なので、γ線＋β線の両方（つまり SBM-20 の検出そのもの）を利用しているが、報道などでおなじみの線量当量（マイクロシーベルト）に変換するには、γ線についてのみ測定しなければ、いささか不正確（かなり多め）に検出される。

「線量当量を得るための測定方法」
γ線のみガイガーミュラー管に入射させ、β線から管を遮蔽する。
β線とγ線の違いは、線の本質がβ線は電子（または陽電子）、γ線は光子（電磁波）であるため、物体の透過率が異なる。またフレミングの左手の法則により、β線は磁界中では進路が大きく湾曲するが、電磁波であるγ線は湾曲しない。

( 参考：SBM-20 のボディーに刻印されている製造元のロゴがあるが、このロゴ、下に線源が在り、左に大きく湾曲しているカーブがα線を、直進しているのがγ線を、右に湾曲しているのがβ線（電子）を表している）

透過率の違いや、進路の湾曲を利用してβ線を管に届かなくすればよいわけで、一例として旧ソビエト製の DP-5Vの写真を示す。

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DP-5V は軍用のガイガーカウンターで、1990 年ころまで生産されていたようだが、プローブ部分に基本的な技術が集約されている ( ちなみにワークショップで使用している SBM-20 は 1996 年製造）。
この装置では透過率の違いによりβ線を遮断する機構が付いており、この機構はシャッターメカニズムで自由に開閉できる。

プローブ本体は鉄製の管材からの削り出しで、有効厚みで 1.8mm あり、十分 に β 線 を 遮 断 す る こ と が で き る。
シャッターは回転式になっていて、全開でβ線 + γ線、シャッター閉じでγ線のみ、その隣にキャリブレーションモードが付いている。

シャッター材質は 18-8 ステンレス鋼製で、厚さ 1.5mm。シャッターの一部にキャリブレーション ( 自己校正）用のβ線源が埋め込んであり、いつでもこれを参照できるようになっている。
シャッターを回転させるだけで、ガイガーミュラー管は全くこの線源を察知できなくなるので、この厚さで十分な遮蔽効果があるようだ。

一般的にはアルミニウム 3mm 厚の材料で、ガイガーミュラー管を囲えばβ線を遮蔽できる。

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もう一つの方法である磁気による遮蔽だが、機構がやや複雑なのでここでは割愛させていただく。

ワークショップで製作するセットでも、同様の機構を用意してある。

このセットではアルミニウム合金
サ ッ シ 材 3mm 厚 の ア ン グ ル を 2枚用いて、ガイガーミュラー管のみをβ線遮蔽している。

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管 の 両 端 部 分 が 露 出 し て い る が、両端部分からは分厚いガラス絶縁層が管内にあるため、ここからの浸入は少ない。
しかし、ブロッカーの摺り合わせ部分に隙間があると、漏れが多くなるので、弾力性のある粘着テープや輪ゴムなどで止めます。

＊ブロッカーがアノード電極に触れないように、カソード側にそろえてセットする。
＊ブロッカーを装着するときにガイガーミュラー管の ｢触れてはいけない場所」に触れないように注意。もし触れてしまって、計数率変化が心配な場合は、アルコールと清浄布で拭き清める。
＊ブロッカーをセットするとカウンターの収まりが悪くなりますが、ご容赦下さい。
＊ブロッカーをセットすると ｢感度」が悪くなったように感じるかもしれませんが、ブロッカーをセットしてもγ線に対する計数率は悪化しません。β線に対する計数が無くなっただけです。
＊ブロッカーをセットした状態で、減塩塩を用いたテストはできません。減塩塩に含まれる放射線源はカリウム 40 で、その放射線の大部分はβ線だからです。逆にブロッカーのβ線ブロック率を調べるには好都合（それにはややパワー不足ですが）です。

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このワークショップの目的は、放射線に対する理解と検知の習得ですが、線量当量（μ Sv・・マイクロシーベルト）を得ることはあくまで付帯する機能です。また、線量当量はβ線遮蔽しても正確には計測できておらず、改善するには線源の核種判定が必要で、それにより補正値が変化するのですが、線源が何であるかガイガー管では知ることができません。比例計数管モードという使い方があり、このモードを利用するとある程度の線源エネルギーの測定が可能。
これにより核種の推定も行えます。SBM-20 ではそのモードが利用できますが、本ワークショップの趣旨から外れるため（オーバーオールの計数率は低下するため）扱いません。
本機の性能は線量当量を求めることではなく、放射する ｢何か」の位置や分布、おおよその強度を把握することを目標に企画しています。また使用者自身が動作の確認やメンテナンスができて、気軽に利用できることが重要なのであって、線量測定のオーソリティーを育成することではありません。危険なものから身を守り、信頼できる日常を取り戻すためのツールなのです。
もし高線量の場所を見つけたなら、そこから先は専門の機関に任せるか、より学習と理解と測定装置への投資を進め、臨む必要があります。

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