JPH06258449A

JPH06258449A - 中性子測定装置

Info

Publication number: JPH06258449A
Application number: JP5046295A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Sato; 博夫佐藤; Takeshi Ono; 剛小野
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-08
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】広いエネルギー範囲にわたって高感度で中性
子を測定する。【構成】熱中性子用電離箱１６，速中性子用電離箱１
８及び中速中性子用電離箱２０は直列に連結して構成さ
れ、それらを共通集電極２１が挿通している。電源部１
２は、各電離箱に対して時分割で電圧の印加を行い、信
号処理部はこれに対応して時分割で信号の処理を実行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中性子測定装置、特に広
いエネルギー範囲にわたって中性子の測定が行える装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】中性子は、荷電粒子でないため、他の放
射線のように、そのままでは電気的に直接測定すること
は困難である。そこで、中性子を間接的に測定する方法
として、核反応を利用する方法がある。

【０００３】速中性子（高エネルギー中性子）の測定法
には、速中性子による軽原子核（例えば、水素原子核）
の反跳粒子を利用する方法がある。反跳粒子は荷電粒子
であるので物質中を飛遊する間に、反跳で得たエネルギ
ーに相当する量の電離を生ずる。電離で生じたイオンや
電子を電気的に測定したり、光に変換したりして、間接
的に速中性子を測定する方法である。

【０００４】熱中性子（約０．００２５ｅＶ）の測定法
としては、（ｎ，α）反応などの核反応が利用される。
この場合には、³Ｈｅ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂなどが用いられ、
核反応で生じたα線や陽子などが電離作用により引き起
こした電子などが上述同様に検出される。

【０００５】また、中速中性子の測定法には、水素原子
を多く含む物質を通過させて熱中性子化し、その際生じ
た熱中性子を検出する方法がある。

【０００６】そのような測定法を実現する装置として
は、比例計数管、シンチレーションカウンタ、ＴＬＤ
（熱ルミネセンス線量計）などがある。

【０００７】しかし、上記の測定装置では、熱中性子か
ら速中性子までの広いエネルギー範囲（９デカード程
度）にわたって中性子を検出することができない。

【０００８】そこで、従来においては、広エネルギー中
性子測定装置として、いわゆるレムカウンタが知られて
いる。このレムカウンタは、比例計数管を中心にして、
その周囲に各種の減速材や遮蔽材などを多層に配設し、
熱中性子から速中性子までを一緒に１つの比例計数管で
計測し、実効線量当量を演算するものである。

【０００９】ここで、図３に示すように、実効線量当量
を求めるための換算係数は、中性子のエネルギーによっ
て大きく異なる。なお、図３において（Ａ）は１ｃｍ線
量当量であり、（Ｂ）は３ｍｍ線量当量であり、（Ｃ）
は７０μｍ線量当量である。上記レムカウンタにおいて
は、この図３に示す特性にしたがって各減速層の厚みや
遮蔽領域の大きさを調整することによって、熱中性子、
中速中性子及び高速中性子の検出感度に対して重み付け
を行っていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の放
射線測定装置は、６〜１６ｋｇ程度の重量があり、大型
でかつ重いという問題があった。また、熱中性子、中速
中性子、及び速中性子を一台の比例計数管で測定するこ
とから、上記重み付けのために、各エネルギーの中性子
に対する感度を犠牲にしなければならないという問題が
あった。

【００１１】なお、上記従来の放射線測定装置では、各
エネルギーの中性子を一緒に測定することから、各エネ
ルギーの中性子の検出信号を個々に抽出できないという
問題もあった。

【００１２】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、広いエネルギーにわたって高
感度で中性子を測定でき、小型化及び軽量化が可能な中
性子測定装置を提供することにある。

【００１３】また、本発明は、各エネルギーの中性子に
ついての検出信号をそれぞれ独立して処理できる中性子
測定装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、集電極を共通にして相互に
連結された複数の電離箱で構成され、互いに中性子エネ
ルギー感度が異なる電離箱集合体と、前記各電離箱に対
して電圧を印加する電源部と、前記電離箱集合体からの
信号を処理する信号処理部と、を含むことを特徴とす
る。

【００１５】また、請求項２記載の発明は、前記電源部
は、前記各電離箱に対して所定の順序で時分割的で電圧
を印加し、前記信号処理部は、前記電離箱集合体からの
信号を時分割で処理することを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記請求項１記載の構成によれば、互いにエネ
ルギー感度の異なる複数の電離箱が設けられているの
で、各エネルギー範囲毎に専用の電離箱で中性子を高感
度に測定できる。よって、線量当量の演算のための換算
係数に合わせた感度調整なども容易であり、それぞれ独
立して感度調整できるという利点がある。ここで、各電
離箱は、互いにその集電極が共通にされつつ、連結され
ているため、電離箱を密集させて小型化・軽量化が可能
である（例えば、隣接する電離箱間の隔壁を１枚にでき
るなどの共用メリットがある）。

【００１７】請求項２記載の構成によれば、電源部が各
電離箱に対して時分割で電圧の印加を行うので、共通集
電極からの信号中に時分割で各電離箱からの信号を挿入
でき、１つの信号系統で複数の電離箱からの信号を伝送
できる。信号処理部は、これに合わせて時分割で信号の
処理を行う。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１９】図１には、本発明に係る放射線測定装置に
おける電離箱集合体１０と電源部１２とが示されてい
る。電離箱集合体１０から出力される信号１００は後述
するように図２に示される信号処理部１４で処理され
る。

【００２０】図１において、電離箱集合体１０は、直列
的に連結された複数の電離箱で構成され、本実施例では
３つの電離箱１６，１８，２０で構成されている。ここ
で、電離箱１６は、熱中性子検出用の電離箱であり、電
離箱１８は速中性子検出用の電離箱であり、電離箱２０
は中速中性子用電離箱である。なお、電離箱の数を増や
すことによって、広いエネルギー範囲に渡って検出精度
向上を図ることができる。

【００２１】図１に示されるように、３つの電離箱１
６，１８，２０に対して共通集電極２１が挿通されてい
る。この共通集電極２１は、具体的には、各電離箱用の
集電極２２，２４，２６で区分される。

【００２２】電離箱１６において、電極として用いられ
る容器２８内には、例えば¹⁰ＢＦ₃や³Ｈｅなどの電離
用ガスが封入されている。すなわち、外部から中性子が
電離箱１６内に入射した際にα線や陽子線などを生じさ
せ、これによって電離箱１６内部で電離を起させること
により中性子を間接的に検出するものである。なお、容
器２８は例えば円筒形のアルミニウム壁などで構成さ
れ、その内部寸法の直径を例えば１０ｃｍ，長さを例え
ば１０ｃｍとしている。

【００２３】電源部１２は、この電離箱１６における集
電極２２と容器２８との間に直流電圧を印加しており、
具体的には容器２８が負極性になるように電圧を印加し
ている。

【００２４】電離箱１８において、アルミニウムの容器
３０内には例えば２ｍｍの厚さをもった減速材であるポ
リエチレン材３２が配置されている。そして、容器３０
内部には電離用としての不活性ガスであるアルゴンガス
やネオンガスなどが封入されている。

【００２５】また、電離箱１８と電離箱１６との間には
絶縁部材３４が配置され、その絶縁部材３４によって隔
壁３６が支持されている。これによって相互の気密が保
たれている。なお３８は共通集電極２１を支持するため
の絶縁部材である。また、隔壁３６は接地されている。

【００２６】前述した減速材でありかつ絶縁部材である
ポリエチレン材３２の内面には、導電性物質のコーティ
ング４０が施されており、電源部１２はこのコーティン
グ材４０を他方電極としてそれと集電極２４との間に直
流電圧を印加する。なお、その極性は、集電極２４が正
極性、コーティング材が負極性となるように電圧の印加
を行っている。

【００２７】従って、このような電離箱１８の構成によ
れば、速中性子が電離箱１８内に入射すると、ポリエチ
レン３２においていわゆる反跳現象が生じこの反跳によ
って飛ばされた水素原子核である陽子が電離箱１８内に
封入された不活性ガスに電離を生じさせる。これによっ
て、間接的に速中性子を検出することが可能となる。電
離箱２０において、容器４２の外側には減速材としての
ポリエチレンが例えば３ｃｍの厚さで設けられている。
そして、容器４０の内部には、電離箱１６同様に¹⁰ＢＦ
₃や³Ｈｅなどの気体が封入されている。また、電離箱
２０と電離箱１８との間には絶縁部材４４が設けられ、
この絶縁部材４４によって隔壁４６が支持されている。
なお４８は共通集電極２１を支持するための絶縁部材で
あり、隔壁４６は接地されている。

【００２８】一方、図１における５０はいわゆるガード
リングであり、このガードリング５０と容器４２との間
が絶縁されかつガードリング５０と集電極２６とが絶縁
されることによって、電流漏洩などを防止している。

【００２９】従って、電離箱２０においては、中速中性
子は、比較的厚めに形成されたポリエチレン材４３にお
いて減速され、熱中性子化された後に容器４０内に侵入
し、これによって上述同様に電離が生じ、この結果、中
速中性子が検出されることになる。なお、電源部１２
は、容器４２と集電極２６との間に直流電圧を印加して
おり、容器４２を負極にし集電極２６を正極にしてい
る。このように、集電極２６を正極性にすることによ
り、電離により生じた電子及びイオンのうち極めて移動
性の良い電子を集電極で迅速に捕獲することが可能とな
る。

【００３０】ちなみに、電離箱１６同様に、電離箱１８
及び電離箱２０も円筒形に形成されている。これは、集
電極２６の軸方向と直交する方向について指向性を一定
にするためである。

【００３１】本実施例の電離箱集合体１０においては、
後に詳述するように実効線量を求めるため、各電離箱毎
に感度調整が行われており、具体的には、印加電圧や減
速材の厚みなどを調整することによって適宜に感度の調
整が行われている。なお、電源部１２によって各電離箱
に対して同時に電圧を印加する場合にはそのような線量
当量演算に従う感度調整は重要であるが、以下に述べる
時分割による電圧印加の場合には各電離箱相互において
必しも感度調整のバランスが完全にとれている必要はな
い。すなわち、後の演算において重み付けなどを容易に
行うことができるからである。

【００３２】上述したように、本実施例の電源部１２
は、各電離箱に対して所定の順序で交互に一定のローテ
ーションで交互に電圧を印加している。例えば、図１に
示されるように、＃１，＃２，＃３，＃１，…のように
一定の順序で順次電圧を印加し、時分割で各エネルギー
の中性子の測定を行っている。これは、集電極がそれぞ
れの電離箱で共通であり同時測定を行うと各中性子の寄
与分を分離できないことに基づく。従って、上記したよ
うに感度の調整が十分なされていれば、電源部１２によ
って同時に電圧を印加し同時測定を行っても一向にさし
つかえない。

【００３３】図２には、信号処理部１４の具体的な構成
が示されている。電離箱集合体１０から出力された信号
１００はコンデンサを介してアンプ５２に入力されて増
幅された後、波高弁別回路５４に入力される。この波高
弁別回路５４は、一定レベル以上のパルスのみを通過さ
せて、ノイズを排除する。

【００３４】切替器５６は、電源部１２の時分割による
電圧印加に同期して各電離箱の信号をそれぞれの対応す
るカウンタへ入力させるものである。第１のカウンタ５
８は、熱中性子用のカウンタであり、電源部１０におい
て＃１の順番で電離箱１６に対して電圧が印加されてい
る場合には、切替器５６により信号がカウンタ５８に供
給され、熱中性子のカウントが行われる。これと同様
に、カウンタ６０は速中性子用のカウンタであり、カウ
ンタ６２は、中速中性子用のカウンタである。このよう
な構成により、熱中性子，速中性子，中速中性子のそれ
ぞれの量が求まり、そのカウント結果が演算器６４に出
力されている。

【００３５】演算器６４は、図３に示した中性子エネル
ギーと換算係数との関係をテーブルとして保持してお
り、図１に示した３つの電離箱の感度が一定の場合、各
中性子に対して図３に示す特性に従う換算係数を乗算し
て線量当量を求め演算するものである。この場合、１ｃ
ｍ線量当量が必要であれば、図におけるＡの特性が用い
られ、以下同様に、３ｍｍ線量当量が必要な場合には
（Ｂの特性）が用いられ、７０μｍ線量当量が必要な場
合には（Ｃの特性）が用いられる。これらの特性の切替
は、操作者による入力によって行われる。そして、演算
器６４で演算された線量当量は表示器６６に表示される
ことになる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本実施例の中性子測定装
置によれば、各エネルギーの中性子に対する専用の電離
箱によって高感度でそれぞれの中性子を測定できるの
で、精度の良い中性子の検出が行われるという効果があ
る。また、複数の電離箱を連結させたので、小形化及び
軽量化が可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中性子測定装置における電離箱集
合体を示す断面図である。

【図２】信号処理部の構成を示すブロック図である。

【図３】線量当量を求めるための換算係数特性を示す特
性図である。

【符号の説明】

１０電離箱集合体１２電源部１４信号処理部１６熱中性子用電離箱１８速中性子用電離箱２０中速中性子用電離箱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集電極を共通にして相互に連結された複
数の電離箱で構成され、互いに中性子エネルギー感度が
異なる電離箱集合体と、前記各電離箱に対して電圧を印加する電源部と、前記電離箱集合体からの信号を処理する信号処理部と、を含むことを特徴とする中性子測定装置。
【請求項２】請求項１記載の中性子測定装置におい
て、前記電源部は、前記各電離箱に対して所定の順序で時分
割で電圧を印加し、前記信号処理部は、前記電離箱集合体からの信号を時分
割で前記各電離箱毎に処理することを特徴とする中性子
測定装置。