JPH06265392A - γ線レベル計 - Google Patents
γ線レベル計Info
- Publication number
- JPH06265392A JPH06265392A JP5536493A JP5536493A JPH06265392A JP H06265392 A JPH06265392 A JP H06265392A JP 5536493 A JP5536493 A JP 5536493A JP 5536493 A JP5536493 A JP 5536493A JP H06265392 A JPH06265392 A JP H06265392A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scintillator
- ray source
- level meter
- signal
- inorganic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】流体や粉体のレベルを計測するγ線計測器に棒
状シンチレータを用いた場合の信号増幅ループのゲイン
を一定にすることが必要で、プラシンの頂部に発光エネ
ルギーの大きい無機シンチレータを光学的に接続し、測
定γ線源で照射し、この光信号が一定となるようにルー
プゲインを制御すること。 【構成】プラシン５の頂部に無機シンチレータ１７を接
続し、両者を同一γ線源４で照射し、両プラシンの光信
号を光電子増倍管６と増幅器１０で増幅し、エネルギー
弁別器１８で無機シンチレータ信号を弁別し、この信号
が一定となるように第２のコンパレータ１３と演算器Ｂ
１４で演算し、ＨＶ制御回路１６，高圧電源１５を制御
し、レベル信号が常に一定の増幅をされるようにしたγ
線レベル計。
状シンチレータを用いた場合の信号増幅ループのゲイン
を一定にすることが必要で、プラシンの頂部に発光エネ
ルギーの大きい無機シンチレータを光学的に接続し、測
定γ線源で照射し、この光信号が一定となるようにルー
プゲインを制御すること。 【構成】プラシン５の頂部に無機シンチレータ１７を接
続し、両者を同一γ線源４で照射し、両プラシンの光信
号を光電子増倍管６と増幅器１０で増幅し、エネルギー
弁別器１８で無機シンチレータ信号を弁別し、この信号
が一定となるように第２のコンパレータ１３と演算器Ｂ
１４で演算し、ＨＶ制御回路１６，高圧電源１５を制御
し、レベル信号が常に一定の増幅をされるようにしたγ
線レベル計。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触で液体のレベル
を測定するもので可燃性化学物質や防爆性能が要求され
るプラント、または、高温等の悪環境で計測をするもの
に関する。
を測定するもので可燃性化学物質や防爆性能が要求され
るプラント、または、高温等の悪環境で計測をするもの
に関する。
【０００２】
【従来の技術】γ線源とγ線の減衰を利用した、レベル
計，密度計，厚さ計等ではγ線源から発せられるγ線の
減衰を利用して物理量の変化を計測する。この減衰され
たγ線は電離箱やシンチレータと光電子像倍管と組み合
わせたγ線検出器により電気信号に変換され、物理量の
変化として計測できる。現在一般的に使用されている。
シンチレータとしては液体，固体が多く使用され、特
に、アルカリ金属の塩にタリウムを混合したＮａＩ（Ｔ
ｌ）やＣｓＩ（Ｔｌ）等があり、使用量も大きい。又、
近年は高精度の測定や大形の検出器用としてプラスチッ
クにタリウムを混合したプラスチックシンチレータが使
用されることも多くある。図２は特開平2−74827 号公
報にも示された従来から実施されているレベル計の構成
を示すものである。容器１内にはレベルを測定する液体
２があり、プラントの運転状況によりレベルは変化す
る。容器の一方には線源容器３内に入れられたコバルト
やセシュウム等のγ線源４があり、容器をθで示す角度
で照射する。容器の他方にはプラスチックシンチレータ
５と光電子増倍管６とからなる一点鎖線で示す検出器７
があり、それぞれのレベル的配置は図２に示す場合が多
い、容器の形状等によりγ線源を測定レベルの中間の位
置に設けたりすることもある。
計，密度計，厚さ計等ではγ線源から発せられるγ線の
減衰を利用して物理量の変化を計測する。この減衰され
たγ線は電離箱やシンチレータと光電子像倍管と組み合
わせたγ線検出器により電気信号に変換され、物理量の
変化として計測できる。現在一般的に使用されている。
シンチレータとしては液体，固体が多く使用され、特
に、アルカリ金属の塩にタリウムを混合したＮａＩ（Ｔ
ｌ）やＣｓＩ（Ｔｌ）等があり、使用量も大きい。又、
近年は高精度の測定や大形の検出器用としてプラスチッ
クにタリウムを混合したプラスチックシンチレータが使
用されることも多くある。図２は特開平2−74827 号公
報にも示された従来から実施されているレベル計の構成
を示すものである。容器１内にはレベルを測定する液体
２があり、プラントの運転状況によりレベルは変化す
る。容器の一方には線源容器３内に入れられたコバルト
やセシュウム等のγ線源４があり、容器をθで示す角度
で照射する。容器の他方にはプラスチックシンチレータ
５と光電子増倍管６とからなる一点鎖線で示す検出器７
があり、それぞれのレベル的配置は図２に示す場合が多
い、容器の形状等によりγ線源を測定レベルの中間の位
置に設けたりすることもある。
【０００３】プラスチックシンチレータ（以下プラシン
と略記する。）と光電子増倍管の間にはライトガイド８
があり、プラシンがγ線の照射により発光した数１０ナ
ノ秒（ｎｓ）の光パルスが光電子増倍管に効率良く伝達
されるようにしている。プラシンとライトガイドの接触
面近傍にはライトパルサ９が光学的に結合して組み込ま
れる。ライトパルサはＮａＩシンチレータと線源量が微
量のアメリシウム(Ａｍエネルギー３.４ＭｅＶ）を組み
合わせた非常に強い光パルスを出すもので、かつ、半減
期が４３３年と長いＡｍ線源を使用している。したがっ
て、長期的にも安定な光源である。このような構成の検
出器の光パルス信号は更に、増幅器１０で増幅される。
図３はプリアンプの出力信号をマルチチャンネル波高分
析器で分析した例を示すものである。横軸が光パルス信
号の波高ＰH（パルスの長さ)、縦軸に各波高における光
パルス数Ｎを示す。図中には２つの波高分布集団があ
り、波高Ｂ以下と以上に分けられる。波高Ｂ以下の光パ
ルスはコバルトやセシウム等の一般にγ線源として使用
される線源から放射されたγ線が測定物体によって減衰
され、プラシンに入射して発生するプラシン光のレベル
信号である。したがって、この波高分布集団はレベルに
よって光パルス数と波高分布が変化する。波高Ｂ以上の
光パルスの集団はライトパルサによるものである。ライ
トパルサの光はエネルギーが３.４ＭｅＶとコバルトに
比べ約２.５倍大きいため、波高がコバルトやセシウム
に比べ高く、かつ、シンチレータがＮａＩの無機物を使
用しているため、波高分布も比較的幅の狭いガウス分布
をしており、レベル信号と混じることもない。このライ
トパルサの光信号を利用して、以下述べる測定系の外乱
による影響や経時変化をなくするように測定系の増幅度
を自動補正し、安定な測定を実現している。すなわち、
図２において、増幅器の光パルス出力は２つのコンパレ
ータで分離される。第１のコンパレータ１１は比較波高
を図３のＣの値とは、ノイズ成分以上の波高の信号を通
過させ、演算器Ａ１２でパルス数をレベル信号に演算変
換し、出力する。第２のコンパレータ１３は比較波高を
ライトパルサによる光パルス集団の中心波高値Ａとし、
Ａより波高の大きい光パルスのみ通過させて、演算器Ｂ
１４であらかじめ設定されたパルス数と第２のコンパレ
ータで波高Ａ以上の通過したパルス数、すなわち、図３
に斜線でハッチングした部分のパルス数を比較演算し、
設定値との差がなくなるように光電子増倍管に印加する
高圧電源１５を制御するＨＶ制御回路１６に信号を出力
する。ライトパルサの発する光パルスの数は半減期が４
３３年と長いため非常に安定であるため、上記のように
第２のコンパレータを通過するパルス数を一定になるよ
うに光電子増倍管の高圧電源を制御することにより、レ
ベル信号を含めた光パルスの測定系の増幅度を一定に保
持でき、例えば、光電子増倍管の温度による増幅度変化
約−0.2〜−０.４(％／℃）や経年変化による増幅度変
化プラシン内の光透過率の変化、及び、増幅器の増幅度
温度変化が生じたとしても、全体としては光電子増倍管
の増幅度を高圧電源を変えて補正できる。したがって、
レベルを安定に測定できる。
と略記する。）と光電子増倍管の間にはライトガイド８
があり、プラシンがγ線の照射により発光した数１０ナ
ノ秒（ｎｓ）の光パルスが光電子増倍管に効率良く伝達
されるようにしている。プラシンとライトガイドの接触
面近傍にはライトパルサ９が光学的に結合して組み込ま
れる。ライトパルサはＮａＩシンチレータと線源量が微
量のアメリシウム(Ａｍエネルギー３.４ＭｅＶ）を組み
合わせた非常に強い光パルスを出すもので、かつ、半減
期が４３３年と長いＡｍ線源を使用している。したがっ
て、長期的にも安定な光源である。このような構成の検
出器の光パルス信号は更に、増幅器１０で増幅される。
図３はプリアンプの出力信号をマルチチャンネル波高分
析器で分析した例を示すものである。横軸が光パルス信
号の波高ＰH（パルスの長さ)、縦軸に各波高における光
パルス数Ｎを示す。図中には２つの波高分布集団があ
り、波高Ｂ以下と以上に分けられる。波高Ｂ以下の光パ
ルスはコバルトやセシウム等の一般にγ線源として使用
される線源から放射されたγ線が測定物体によって減衰
され、プラシンに入射して発生するプラシン光のレベル
信号である。したがって、この波高分布集団はレベルに
よって光パルス数と波高分布が変化する。波高Ｂ以上の
光パルスの集団はライトパルサによるものである。ライ
トパルサの光はエネルギーが３.４ＭｅＶとコバルトに
比べ約２.５倍大きいため、波高がコバルトやセシウム
に比べ高く、かつ、シンチレータがＮａＩの無機物を使
用しているため、波高分布も比較的幅の狭いガウス分布
をしており、レベル信号と混じることもない。このライ
トパルサの光信号を利用して、以下述べる測定系の外乱
による影響や経時変化をなくするように測定系の増幅度
を自動補正し、安定な測定を実現している。すなわち、
図２において、増幅器の光パルス出力は２つのコンパレ
ータで分離される。第１のコンパレータ１１は比較波高
を図３のＣの値とは、ノイズ成分以上の波高の信号を通
過させ、演算器Ａ１２でパルス数をレベル信号に演算変
換し、出力する。第２のコンパレータ１３は比較波高を
ライトパルサによる光パルス集団の中心波高値Ａとし、
Ａより波高の大きい光パルスのみ通過させて、演算器Ｂ
１４であらかじめ設定されたパルス数と第２のコンパレ
ータで波高Ａ以上の通過したパルス数、すなわち、図３
に斜線でハッチングした部分のパルス数を比較演算し、
設定値との差がなくなるように光電子増倍管に印加する
高圧電源１５を制御するＨＶ制御回路１６に信号を出力
する。ライトパルサの発する光パルスの数は半減期が４
３３年と長いため非常に安定であるため、上記のように
第２のコンパレータを通過するパルス数を一定になるよ
うに光電子増倍管の高圧電源を制御することにより、レ
ベル信号を含めた光パルスの測定系の増幅度を一定に保
持でき、例えば、光電子増倍管の温度による増幅度変化
約−0.2〜−０.４(％／℃）や経年変化による増幅度変
化プラシン内の光透過率の変化、及び、増幅器の増幅度
温度変化が生じたとしても、全体としては光電子増倍管
の増幅度を高圧電源を変えて補正できる。したがって、
レベルを安定に測定できる。
【０００４】しかし、計測系を構成するためには、測定
用のγ線源とライトパルサ用のγ線源と２種類のγ線源
が必要となり、γ線源の管理上も問題となる。更に、測
定用のγ線源であるＣｓやＣｏは経時的に線源の強さが
減少し、半減期が５年とか３０年であり、安定な測定と
するためには、定期的に減衰補正が必要であった。
用のγ線源とライトパルサ用のγ線源と２種類のγ線源
が必要となり、γ線源の管理上も問題となる。更に、測
定用のγ線源であるＣｓやＣｏは経時的に線源の強さが
減少し、半減期が５年とか３０年であり、安定な測定と
するためには、定期的に減衰補正が必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、第１の課
題として光パルスの発光源として測定用のγ線をそのま
ま使用し、従来のように２種類のγ線源を使用しなくて
も良いようにしたことにある。第２の課題はγ線源の放
射強度の変動による出力変化を無くすることで、１秒〜
数分オーダの短時間変動として、統計ノイズといわれる
放射強度のランダム変動に起因する出力変化と、数ケ月
〜数年オーダの長時間変動としてγ線源の自然減衰にと
もなう、計器の減衰補正を不要にするところにある。
題として光パルスの発光源として測定用のγ線をそのま
ま使用し、従来のように２種類のγ線源を使用しなくて
も良いようにしたことにある。第２の課題はγ線源の放
射強度の変動による出力変化を無くすることで、１秒〜
数分オーダの短時間変動として、統計ノイズといわれる
放射強度のランダム変動に起因する出力変化と、数ケ月
〜数年オーダの長時間変動としてγ線源の自然減衰にと
もなう、計器の減衰補正を不要にするところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明を達成するため
に、従来より使用されているプラシンの頂部にプラシン
に比べて発光エネルギーの大きい無機シンチレータ１７
を付け、測定用のγ線源で同時に照射発光させるもので
ある。
に、従来より使用されているプラシンの頂部にプラシン
に比べて発光エネルギーの大きい無機シンチレータ１７
を付け、測定用のγ線源で同時に照射発光させるもので
ある。
【０００７】
【作用】シンチレータの発光エネルギーは、発光輝度と
発光パルス幅の積で表わされ、プラシンに比べて発光エ
ネルギーが大きなものとしては、無機シンチレータであ
るよう化ナトリウムＮａＩやよう化セシウムＣｓＩがあ
る。下表はＮａＩとプラシンの特性比較を示すものであ
る。
発光パルス幅の積で表わされ、プラシンに比べて発光エ
ネルギーが大きなものとしては、無機シンチレータであ
るよう化ナトリウムＮａＩやよう化セシウムＣｓＩがあ
る。下表はＮａＩとプラシンの特性比較を示すものであ
る。
【０００８】
【表１】
【０００９】このような構成で、プラシンとＮａＩを測
定用のγ線源で照射すると光電子増倍管へ入射するプラ
シンとＮａＩによる光パルスは図４に示すようなパルス
ハイト分布となり、図に斜線で示すパルス高さ以上のパ
ルスのみ計数し、その値が常に一定になるように信号増
幅器ループのゲインを制御すれば、従来装置と同じ結果
が得られる。プラシンとＮａＩのパルスハイト分布の差
が発光エネルギー差とならないのは、プラシンの透過率
が波長４１０ｎｍ付近で急激に悪いこと、NaIとプラシ
ン間の境界面での反射による。
定用のγ線源で照射すると光電子増倍管へ入射するプラ
シンとＮａＩによる光パルスは図４に示すようなパルス
ハイト分布となり、図に斜線で示すパルス高さ以上のパ
ルスのみ計数し、その値が常に一定になるように信号増
幅器ループのゲインを制御すれば、従来装置と同じ結果
が得られる。プラシンとＮａＩのパルスハイト分布の差
が発光エネルギー差とならないのは、プラシンの透過率
が波長４１０ｎｍ付近で急激に悪いこと、NaIとプラシ
ン間の境界面での反射による。
【００１０】また、測定用のγ線源でＮａＩを照射して
いるため、γ線源の放射が長短時間的に変動しても、信
号増幅ループで自動補正されるため、γ線源放射変動に
よる統計ノイズや減衰の影響を皆無とすことができる。
いるため、γ線源の放射が長短時間的に変動しても、信
号増幅ループで自動補正されるため、γ線源放射変動に
よる統計ノイズや減衰の影響を皆無とすことができる。
【００１１】
【実施例】以下、図１を用いて、本発明の実施例を述べ
る。プラシン頂部に光学的に接続された無機シンチレー
タはγ線源の照射角をθ＋θ′と上側にθ′だけ照射範
囲を拡げることにより、レベルによらず、常時γ線で照
射される。また、従来は増幅器で増幅された信号を直接
第２のコンパレータで分離していたが、この間に静電容
量と抵抗を用いたＣＲ時定数を有する増幅器からなるパ
ルスエネルギー弁別器１８を付加し、パルスエネルギー
弁別器の前後の信号をマルチチャンネル波高分析器で分
析すると、図４（入力）と図５（出力）のように、パル
スエネルギーの大きい、ＮａＩの信号のパルス高さとプ
ラシンのパルス高さを弁別しやすいように分離でき、Ｎ
ａＩの信号量も大きく得られ、より安定な制御が可能と
なった。また、図６はプラシンへ無機シンチレータを付
ける別の実施例を示し、プラシンの一部を小形の無機シ
ンチレータに置替えたものである。このようにしても、
パルス数は少なくなるが、パルスの高さは変わらないた
め、制御は十分行なわれる。なお、γ線源が減衰した場
合は、図５のＮａＩ信号も比例して小さくなるため、信
号増幅系のゲインを自動的に大きくし、従来装置のよう
にγ線源減衰補正をする必要はない。但し、統計変動ノ
イズをなくするためには光信号増幅器，演算器，高圧電
源を含めたループゲインの応答時定数は統計変動ノイズ
の時間変化と比べ、同等以下としないとフィードバック
出来ない。従って、数秒以下とする必要がある。
る。プラシン頂部に光学的に接続された無機シンチレー
タはγ線源の照射角をθ＋θ′と上側にθ′だけ照射範
囲を拡げることにより、レベルによらず、常時γ線で照
射される。また、従来は増幅器で増幅された信号を直接
第２のコンパレータで分離していたが、この間に静電容
量と抵抗を用いたＣＲ時定数を有する増幅器からなるパ
ルスエネルギー弁別器１８を付加し、パルスエネルギー
弁別器の前後の信号をマルチチャンネル波高分析器で分
析すると、図４（入力）と図５（出力）のように、パル
スエネルギーの大きい、ＮａＩの信号のパルス高さとプ
ラシンのパルス高さを弁別しやすいように分離でき、Ｎ
ａＩの信号量も大きく得られ、より安定な制御が可能と
なった。また、図６はプラシンへ無機シンチレータを付
ける別の実施例を示し、プラシンの一部を小形の無機シ
ンチレータに置替えたものである。このようにしても、
パルス数は少なくなるが、パルスの高さは変わらないた
め、制御は十分行なわれる。なお、γ線源が減衰した場
合は、図５のＮａＩ信号も比例して小さくなるため、信
号増幅系のゲインを自動的に大きくし、従来装置のよう
にγ線源減衰補正をする必要はない。但し、統計変動ノ
イズをなくするためには光信号増幅器，演算器，高圧電
源を含めたループゲインの応答時定数は統計変動ノイズ
の時間変化と比べ、同等以下としないとフィードバック
出来ない。従って、数秒以下とする必要がある。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、１種類のγ線源で発光
エネルギーの異なる２つの光信号が得られ、無機シンチ
レータの光信号を一定に制御することにより信号増幅器
系のゲインを一定にすることにより、レベル測定を安定
に行なうことができた。また、統計変動ノイズをなく
し、γ線源の減衰補正も同時に実施できる効果も得られ
た。
エネルギーの異なる２つの光信号が得られ、無機シンチ
レータの光信号を一定に制御することにより信号増幅器
系のゲインを一定にすることにより、レベル測定を安定
に行なうことができた。また、統計変動ノイズをなく
し、γ線源の減衰補正も同時に実施できる効果も得られ
た。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】従来装置の説明図である。
【図３】従来装置の説明図である。
【図４】本発明を説明する図である。
【図５】本発明を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す図である。
１…容器、２…液体、３…線源容器、４…γ線源、５…
プラスチックシンチレータ、６…光電子増倍管、７…検
出器、８…ライトガイド、９…ライトパルサ、１０…増
幅器、１１…第１のコンパレータ、１２…演算器Ａ、１
３…第２にコンパレータ、１４…演算器Ｂ、１５…高圧
電源、１６…ＨＶ制御回路、１７…無機シンチレータ、
１８…エネルギー弁別器。
プラスチックシンチレータ、６…光電子増倍管、７…検
出器、８…ライトガイド、９…ライトパルサ、１０…増
幅器、１１…第１のコンパレータ、１２…演算器Ａ、１
３…第２にコンパレータ、１４…演算器Ｂ、１５…高圧
電源、１６…ＨＶ制御回路、１７…無機シンチレータ、
１８…エネルギー弁別器。
Claims (4)
- 【請求項１】容器の一方の側に配置されたγ線源と容器
を挟んで、上記γ線源と対向する位置に配置された棒状
プラスチックシンチレータの一端に直接又はライトガイ
ドを介して光信号を受光増幅する光電子増倍管を光学的
に接続し、上記光電子増倍管の出力パルスの計数率によ
り、上記容器内のレベル変化を計測するγ線レベル計に
おいて、プラスチックシンチレータの頂部に無機シンチ
レータを光学的に接続し、両シンチレータを１個のγ源
で照射し、無機シンチレータ光の波高分布が常に同一形
状となるように光信号増幅部のゲインを制御したことを
特徴とするγ線レベル計。 - 【請求項２】請求項１において、光信号を電気的に増幅
する増幅器とＨＶ制御信号を弁別する第２コンパレータ
の間にエネルギー弁別器を設けたことを特徴とするγ線
レベル計。 - 【請求項３】請求項１において、無機シンチレータがＮ
ａＩ又はＣｓＩであることを特徴とするγ線レベル計。 - 【請求項４】請求項１において、光信号増幅系の応答時
間が統計変動ノイズの変化時間に比べ小さいことを特徴
とするγ線レベル計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5536493A JPH06265392A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | γ線レベル計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5536493A JPH06265392A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | γ線レベル計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265392A true JPH06265392A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=12996441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5536493A Pending JPH06265392A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | γ線レベル計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265392A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003042828A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Hitachi Medical Corp | 不合格容器排斥確認装置及び液面検査装置 |
| DE102022122499A1 (de) * | 2022-09-06 | 2024-03-07 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Radiometrische Füllstandsmessung |
| DE102024111378A1 (de) | 2024-04-23 | 2025-10-23 | Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg | Radiometrisches Füllstandsmessgerät |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5536493A patent/JPH06265392A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003042828A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Hitachi Medical Corp | 不合格容器排斥確認装置及び液面検査装置 |
| DE102022122499A1 (de) * | 2022-09-06 | 2024-03-07 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Radiometrische Füllstandsmessung |
| DE102024111378A1 (de) | 2024-04-23 | 2025-10-23 | Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg | Radiometrisches Füllstandsmessgerät |
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