特開 2023-87194 同軸ケーブルおよび放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023087194

(43)【公開日】2023-06-23

(54)【発明の名称】同軸ケーブルおよび放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 7/00 20060101AFI20230616BHJP

   H01B 7/02 20060101ALI20230616BHJP

【ＦＩ】

G01T7/00 A

H01B7/02 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021201436

(22)【出願日】2021-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】キヤノン電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100062764

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 襄

(72)【発明者】

【氏名】石澤 和哉

(72)【発明者】

【氏名】疋田 憲之

【テーマコード（参考）】

2G188

5G309

【Ｆターム（参考）】

2G188BB09

2G188CC01

2G188CC05

2G188DD35

5G309PA02

(57)【要約】

【課題】信号ノイズの発生を低減できる同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】同軸ケーブル１２は、芯線２０と、金属製の管状で、芯線２０を同軸状に覆う複数の被覆２１と、芯線２０と最内側の被覆２１との間、および複数の被覆２１の間にそれぞれ充填される粉末状の絶縁材２２と、芯線２０と最内側の被覆２１との間を気密に封止する第１気密部２３と、内側の被覆２１とこの内側の被覆２１よりも外側の被覆２１との間を気密に封止する第２気密部２４と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

芯線と、
金属製の管状で、前記芯線を同軸状に覆う複数の被覆と、
前記芯線と最内側の前記被覆との間、および複数の前記被覆の間にそれぞれ充填される粉末状の絶縁材と、
前記芯線と最内側の前記被覆との間を気密に封止する第１気密部と、
内側の前記被覆とこの内側の前記被覆よりも外側の前記被覆との間を気密に封止する第２気密部と
を備えることを特徴とする同軸ケーブル。

【請求項2】

前記第２気密部は、内側の前記被覆に気密に取り付けられる金属製の第１取付部と、この第１取付部が取り付けられる内側の前記被覆よりも外側の前記被覆に気密に取り付けられる金属製の第２取付部と、前記第１取付部と前記第２取付部とを気密に連結するとともに電気的に絶縁する絶縁部とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の同軸ケーブル。

【請求項3】

前記第２気密部は、内側の前記被覆とこの内側の前記被覆よりも外側の前記被覆との間に介在する気体が別の気体に置換された状態で封止される置換封止部を有する
ことを特徴とする請求項１または２記載の同軸ケーブル。

【請求項4】

請求項１ないし３いずれか一記載の同軸ケーブルを備える
ことを特徴とする放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、同軸ケーブルおよび放射線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

強い放射線環境でパルス計測を行う放射線検出器の信号伝送ケーブルには、同軸ケーブルが使用されている。この同軸ケーブルは、中心に芯線があり、この芯線を囲むように金属製で管状の被覆が配置され、これら芯線と被覆の間に粉末状の絶縁材が充填されている。また、一重目の被覆を囲むように二重目の金属製で管状の被覆が配置され、これら一重目の被覆と二重目の被覆との間に粉末状の絶縁材が充填されている二重被覆構造の同軸ケーブルがある。

【0003】

二重被覆構造の同軸ケーブルは、一重目の被覆と二重目の被覆との間が開放状態にあることがある。これは、一重目の被覆と二重目の被覆との間が開放状態でも、絶縁抵抗が所定値以上であれば電気的にフローティングされるため、信号ノイズの発生への影響が少ないことによる。

【0004】

しかしながら、湿度の影響を受けやすい環境では、一重目の被覆と二重目の被覆との間が開放状態にあると、一重目の被覆と二重目の被覆との間に充填されている粉末状の絶縁材の隙間に外部から湿分が侵入して絶縁抵抗が低下し、信号ノイズの発生の原因となることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００－１８７０７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、信号ノイズの発生を低減できる同軸ケーブルおよび放射線検出器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態の同軸ケーブルは、芯線と、金属製の管状で、芯線を同軸状に覆う複数の被覆と、芯線と最内側の被覆との間、および複数の被覆の間にそれぞれ充填される粉末状の絶縁材と、芯線と最内側の被覆との間を気密に封止する第１気密部と、内側の被覆とこの内側の被覆よりも外側の被覆との間を気密に封止する第２気密部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態を示す同軸ケーブルを備えた放射線検出器の側面図である。

【図2】同上同軸ケーブルの拡大断面図である。

【図3】同上同軸ケーブルの第２気密部の拡大断面図である。

【図4】第２の実施形態を示す同軸ケーブルの第２気密部の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、第１の実施形態を、図１ないし図３を参照して説明する。

【0010】

図１に、例えば中性子などの放射線を検出する放射線検出器１０を示す。放射線検出器１０は、放射線を検出する検出器本体１１と、この検出器本体１１で放射線の検出に応じて発生した電気信号を測定器などに伝送する同軸ケーブル１２とを備えている。

【0011】

検出器本体１１は、管状の密封容器内に、陰極および陽極が配置されるとともに、電離ガスが封入されている。そして、放射線が密封容器内に入射すると、電離ガスが電離し、電離した電子が陽極に収集され、陽極に電気信号が発生するように構成されている。

【0012】

また、同軸ケーブル１２は、放射線環境でも対応可能とする無機同軸ケーブルが用いられ、検出器本体１１の陽極に発生した電気信号を測定器などに伝送する。同軸ケーブル１２は、ケーブル部１３と、このケーブル部１３の両端に設けられたコネクタ部１４とを備えている。コネクタ部１４が検出器本体１１または測定器に装着される。

【0013】

図２に示すように、同軸ケーブル１２は、芯線２０と、この芯線２０を同軸状または同心円状に覆う複数の被覆２１と、これら芯線２０と被覆２１との間、および複数の被覆２１の間にそれぞれ充填される粉末状の絶縁材２２と、最内側の被覆２１の両端部で芯線２０と最内側の被覆２１との間をそれぞれ気密に封止する第１気密部２３と、内側の被覆２１とこの内側の被覆２１よりも外側の被覆２１の両端部との間をそれぞれ気密に封止する第２気密部２４とを備えている。これら芯線２０、複数の被覆２１および絶縁材２２によって同軸状のケーブル部１３が構成されている。

【0014】

芯線２０は、導体であり、例えば銅製の細いワイヤーが用いられている。芯線２０は、検出器本体１１の陽極に電気的に接続され、検出器本体１１での放射線の検出に応じて陽極に発生した電気信号を測定器などに伝送する。

【0015】

被覆２１は、芯線２０を囲むように覆う一重目（一層目）の内側被覆である内被２１ａと、この内被２１ａよりも大径で内被２１ａを囲むように覆う二重目（二層目）の外側被覆である外被２１ｂとが含まれている。内被２１ａおよび外被２１ｂは、芯線２０に対して絶縁材２２を介して同軸状に配置されている。内被２１ａおよび外被２１ｂは、例えばステンレスなどの金属製で、管状または筒状またはパイプ状に形成されている。なお、本実施形態では内被２１ａの厚みが外被２１ｂの厚みよりも厚い例を示すが、外被２１ｂの厚みが内被２１ａの厚みよりも厚くてもよく、あるいは内被２１ａの厚みと外被２１ｂの厚みとが同じ厚みであってもよい。

【0016】

外被２１ｂは、同軸ケーブル１２の長手方向（軸方向）の領域のうち、少なくともシールド性能を確保したい領域に配置されている。本実施形態では、例えば、同軸ケーブル１２の一端部は検出器本体１１とともに放射線の被検出対象の装置内などに配置され、同軸ケーブル１２の他端部は測定器などに配置され、同軸ケーブル１２の中間部は放射線環境にさらされるような場合において、同軸ケーブル１２の両端部間の中間部に外被２１ｂが配置され、同軸ケーブル１２の両端部は内被２１ａのみとされている。外被２１ｂの長手方向の長さは内被２１ａの長さよりも短く、同軸ケーブル１２の中間部のみ外被２１ｂで覆われた二重被覆構造とされ、同軸ケーブル１２の両端部は外被２１ｂで覆われない一重被覆構造とされている。さらに、内被２１ａの長さは芯線２０の長さよりも短く、内被２１ａの両端部から芯線２０の両端部が突出され、この芯線２０の両端部がコネクタ部１４に配置されている。

【0017】

絶縁材２２は、粉末状の例えばＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２など無機絶縁材料で構成されている。絶縁材２２は、芯線２０と内被２１ａとの間に充填される一重目（一層目）の内側絶縁材２２ａと、内被２１ａと外被２１ｂとの間に充填される二重目（二層目）の外側絶縁材２２ｂとが含まれている。各絶縁材２２ａ，２２ｂは、充填された状態で管状に形状保持され、芯線２０に対して内被２１ａおよび外被２１ｂが同軸状に配置されるとともに、芯線２０と内被２１ａとの間および内被２１ａと外被２１ｂとの間に１×１０^５Ω程度またはその値以上の所定の絶縁抵抗が確保されている。

【0018】

第１気密部２３は、同軸ケーブル１２の両端部において、芯線２０の端部と内被２１ａの端部とを電気的に絶縁状態で保持し、内側絶縁材２２ａが充填された芯線２０と内被２１ａとの間を気密に封止している。第１気密部２３は、検出器本体１１や測定器に装着されるコネクタ部１４と兼用されていてもよい。検出器本体１１に装着されたコネクタ部１４は、芯線２０が検出器本体１１の陽極に電気的に接続される。第１気密部２３は、第２気密部２４がケーブル部１３に取り付けられた後に、ケーブル部１３の端部に取り付けられる。

【0019】

図３に示すように、第２気密部２４は、内被２１ａと外被２１ｂの端部との間に取り付けられ、外側絶縁材２２ｂが充填された内被２１ａと外被２１ｂとの間を気密に封止している。第２気密部２４は、内被２１ａの周面に気密に取り付けられる例えばステンレスなどの金属製の第１取付部３０と、この第１取付部３０が取り付けられる内被２１ａよりも外側の被覆２１である外被２１ｂの周面に気密に取り付けられる例えばステンレスなどの金属製の第２取付部３１と、これら第１取付部３０と第２取付部３１とを気密に連結するとともに電気的に絶縁する絶縁部３２とを有している。

【0020】

第１取付部３０は、筒状または管状で、一端側に内被２１ａの外径に対応して小径の内被取付部３３が形成され、他端側に絶縁部３２の外径に対応して一端側よりも大径の絶縁部取付部３４が形成されている。第１取付部３０の絶縁部取付部３４は、絶縁部３２の周面に例えばろう付けによって気密に取り付けられている。

【0021】

第２取付部３１は、筒状または管状で、一端側に外被２１ｂの外径に対応して小径の外被取付部３５が形成され、他端側に絶縁部３２の外径に対応して一端側よりも大径の絶縁部取付部３６が形成されている。第２取付部３１の絶縁部取付部３６は、絶縁部３２の周面に例えばろう付けによって気密に取り付けられている。

【0022】

絶縁部３２は、例えばＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２など無機絶縁材料で筒状に焼結して成形された成形品である。絶縁部３２の中心には、内被２１ａの外径よりも大きく、内被２１ａが挿通する挿通孔３７が設けられている。絶縁部３２の外径は、外被２１ｂよりも大きく設けられている。絶縁部３２の周面の両端部に、第１取付部３０の絶縁部取付部３４および第２取付部３１の絶縁部取付部３６がそれぞれ例えばろう付けによって気密に取り付けられている。

【0023】

そして、第２気密部２４は、ケーブル部１３の各端部側から内被２１ａに挿通され、第２取付部３１の外被取付部３５が外被２１ｂに挿通され、第１取付部３０の内被取付部３３が内被２１ａの周面に例えば溶接やろう付けによって気密に取り付けられ、第２取付部３１の外被取付部３５が外被２１ｂの周面に例えば溶接やろう付けによって気密に取り付けられる。

【0024】

第２気密部２４により、外側絶縁材２２ｂが充填された内被２１ａと外被２１ｂとの間を気密に封止し、粉末状の外側絶縁材２２ｂの隙間に外部からの湿分が侵入するのを防ぐことができる。そのため、外側絶縁材２２ｂの絶縁抵抗の低下を抑制し、信号ノイズの発生を低減できる。

【0025】

同軸ケーブル１２の被覆２１間に一度湿分が侵入してしまうと、湿分がなくなるまで長期的に信号ノイズが発生する原因となり、また、湿分を除去する手段として同軸ケーブル１２を加熱して回復することも可能であるものの、湿分を除去するのに多くの時間を要することになるが、第２気密部２４を付加することでこのような問題を解消できる。

【0026】

第２気密部２４は、内被２１ａに気密に取り付けられる金属製の第１取付部３０と、この第１取付部３０が取り付けられる内被２１ａよりも外側の被覆２１である外被２１ｂに気密に取り付けられる金属製の第２取付部３１と、これら第１取付部３０と第２取付部３１とを気密に連結するとともに電気的に絶縁する絶縁部３２とを備えた構成であるため、内被２１ａと外被２１ｂとの間の気密性を確保しながら、内被２１ａと外被２１ｂを電気的に分離できる。

【0027】

また、第２気密部２４は、外側絶縁材２２ｂが充填された内被２１ａと外被２１ｂとの間を気密に封止するだけでも、防湿効果が得られ、外側絶縁材２２ｂの絶縁性を確保できるが、第２気密部２４の内側を真空にしたり、不活性ガスと置換し、外側絶縁材２２ｂの絶縁性を高めるようにしてもよい。

【0028】

この場合、図４で示す第２の実施形態のように、第２気密部２４は、内側の被覆２１とこの内側の被覆２１よりも外側の被覆２１との間に介在する気体が別の気体に置換された状態で封止される置換封止部４０を有するように構成してもよい。

【0029】

置換封止部４０においては、第２取付部３１（第１取付部３０でもよい）の一部に置換孔４１が設けられ、この置換孔４１を通じて第２気密部２４の内側および内被２１ａと外被２１ｂとの間の気体が抜かれて真空状態とされた後、置換孔４１を通じて第２気密部２４の内側および内被２１ａと外被２１ｂとの間に例えばアルゴンや窒素などの不活性ガスが充填され、最後に置換孔４１が封止栓４２により封止されている。

【0030】

なお、第２気密部２４は、絶縁材料のみで形成し、内被２１ａと外被２１ｂにそれぞれ気密に取り付けることで、気密性を確保するとともに内被２１ａと外被２１ｂを電気的に分離するようにしてもよい。

【0031】

また、外被２１ｂおよび外側絶縁材２２ｂは、内被２１ａの端部または端部近傍まで延長されていてもよい。この場合、第１気密部２３と第２気密部２４とは一体に設けられてもよい。

【0032】

また、同軸ケーブル１２は、内被２１ａと外被２１ｂの二重被覆構造であったが、さらに被覆２１を同軸状に配置し、三重以上の被覆構造としてもよい。この場合、一重目の被覆２１と二重目の被覆２１との間、二重目の被覆２１と三重目の被覆２１との間というように、それぞれの重なり毎に個別の第２気密部２４を用いて気密に封止してもよいし、あるいは、例えば、内被２１ａと例えば三重目などの最外側の被覆２１との間を１つの第２気密部２４で一括して気密に封止してもよい。

【0033】

また、同軸ケーブル１２は、放射線検出器１０以外にも、信号伝送ケーブルとして使用できる。

【0034】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0035】

１０ 放射線検出器
１２ 同軸ケーブル
２０ 芯線
２１ 被覆
２２ 絶縁材
２３ 第１気密部
２４ 第２気密部
３０ 第１取付部
３１ 第２取付部
３２ 絶縁部
４０ 置換封止部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】