特許 7148916 ストロンチウム９０放射能測定装置、およびその測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-28

(45)【発行日】2022-10-06

(54)【発明の名称】ストロンチウム９０放射能測定装置、およびその測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/167 20060101AFI20220929BHJP

   G01T 1/18 20060101ALI20220929BHJP

   G01T 1/172 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

G01T1/167 C

G01T1/18 A

G01T1/172

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018081238

(22)【出願日】2018-04-20

(65)【公開番号】P2019060843

(43)【公開日】2019-04-18

【審査請求日】2021-03-31

(31)【優先権主張番号】P 2017182776

(32)【優先日】2017-09-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】503429928

【氏名又は名称】石井 慶造

(73)【特許権者】

【識別番号】593136904

【氏名又は名称】クリアパルス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【氏名又は名称】鵜飼 健

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(72)【発明者】

【氏名】石井 慶造

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－０４８７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０６５６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１０３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１１３６８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２９１５３１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／００－１／１６

Ｇ０１Ｔ １／１６７－７／１２

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バックグラウンドとなる放射線を遮断し、内部に試料を保持可能に形成される筐体と、
前記筐体内の、前記試料と対向する位置に設けられ、入射されるベータ線とガスとの相互作用によるエネルギー損失に応じた信号を出力する第１の検出器と、
前記筐体内において、前記試料と前記第１の検出器との間に設けられ、予め設定されたエネルギー以下のベータ線を遮断するベータ線遮蔽板と、
前記第１の検出器から出力される、予め設定されたエネルギー範囲におけるエネルギー損失の信号に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線の数を測定する信号処理部と
を具備するストロンチウム９０放射能測定装置。

【請求項2】

前記第１の検出器は、比例計数管である請求項１記載のストロンチウム９０放射能測定装置。

【請求項3】

前記筐体内の、前記第１の検出器と前記試料との間に、前記第１の検出器と並列して設けられ、入射されるベータ線のエネルギー損失に応じた信号を出力する第２の検出器をさらに具備し、
前記ベータ線遮蔽板は、前記第１の検出器と前記第２の検出器との間に設けられ、
前記信号処理部は、前記第１の検出器と前記第２の検出器とから出力される、予め設定されたエネルギー範囲におけるエネルギー損失の信号に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線の数を測定する請求項１記載のストロンチウム９０放射能測定装置。

【請求項4】

前記第１の検出器と、前記第２の検出器とで所定時間内に検出されたベータ線の数をカウントする同時計数回路をさらに具備し、
前記信号処理部は、前記同時計数回路でカウントされた計数に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線の数を測定する請求項３記載のストロンチウム９０放射能測定装置。

【請求項5】

前記第１及び第２の検出器は、比例計数管である請求項３又は４記載のストロンチウム９０放射能測定装置。

【請求項6】

比例計数管である前記第１及び第２の検出器は、底面が水平方向を向くように、並列配置される請求項５記載のストロンチウム９０放射能測定装置。

【請求項7】

前記第１及び第２の検出器は、Gas Electron Multiplier（ＧＥＭ）から成る請求項３又は４記載のストロンチウム９０放射能測定装置。

【請求項8】

試料から放出されるベータ線を、予め設定されたエネルギー以下のベータ線を遮断するベータ線遮蔽板を介して第１の検出器に入射させ、
前記第１の検出器により、前記入射させたベータ線とガスとの相互作用によるエネルギー損失に応じた信号を発生させ、
前記第１の検出器で発生された、予め設定されたエネルギー範囲におけるエネルギー損失の信号に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線の数を測定するストロンチウム９０放射能測定方法。

【請求項9】

前記第１の検出器は、比例計数管である請求項８記載のストロンチウム９０放射能測定方法。

【請求項10】

前記試料から放出されるベータ線を第２の検出器に入射させ、
前記第２の検出器により、前記入射させたベータ線のエネルギー損失に応じた信号を発生させ、
前記第２の検出器を透過したベータ線を、前記ベータ線遮蔽板を介して第１の検出器に入射させ、
前記第１の検出器と前記第２の検出器とで発生された、予め設定されたエネルギー範囲におけるエネルギー損失の信号の数に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線の数を測定する請求項８記載のストロンチウム９０放射能測定方法。

【請求項11】

前記第１の検出器と、前記第２の検出器とで所定時間内に発生した信号の数をカウントし、
前記カウントされた計数に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線の数を測定する請求項１０記載のストロンチウム９０放射能測定方法。

【請求項12】

前記第１及び第２の検出器は、比例計数管である請求項１０又は１１記載のストロンチウム９０放射能測定方法。

【請求項13】

前記第１及び第２の検出器は、Gas Electron Multiplier（ＧＥＭ）から成る請求項１０又は１１記載のストロンチウム９０放射能測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料中に含まれるストロンチウム９０の放射能を測定するストロンチウム９０放射能測定装置、およびその測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

試料中に含まれるストロンチウム９０（半減期２８．７９年）の放射能を測定する方法としては、ストロンチウム９０を試料から抽出して、さらにストロンチウム９０の娘核であるイットリウム９０（半減期２．６７日）を抽出し、これから放出されるベータ線を検出し、その放射能が半減期２．６７日で減衰することを確認することにより、間接的にストロンチウム９０の同定と放射能を求める化学分離（イオン交換法、発煙硝酸法、シュウ酸塩法及び溶媒抽出法）による方法が知られている（文部科学省、放射性ストロンチウム分析法（例えば、非特許文献１参照）。

【0003】

２０１１年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震などに起因する福島第一原子力発電所の事故などにより、原子力発電所などで生成される放射性セシウム、放射性ストロンチウムなどの放射性物質が大気中や水中などに放出された。放射性セシウムについては、放射性セシウム固有のエネルギーを持つガンマ線を検出することによって、汚染状態を簡易に調べることができる。しかし、放射性ストロンチウムは連続のエネルギーを持つベータ線しか発生しないので、上記の方法で放射性ストロンチウムの汚染状態を調べることができるが、通常、数日間から３週間程度の時間がかかる。

【0004】

原子炉事故で放出された放射性同位元素の中、健康への影響に対しては放射性セシウムなどは体全体に分布するのに対し、ストロンチウム９０は骨髄に集積するため危険度が高く、迅速且つ徹底したストロンチウム９０の検出が必要とされる。原子力発電所の事故によって放射性物質が飛散して汚染された地域、及び高レベルに汚染された原子力発電所内においてはサーベーメーター的に簡易にストロンチウム９０を測定できる技術が人の健康の安全のために必要とされている。

【0005】

ストロンチウム９０を直接検出する方法としてイオンを加速して電磁石で質量分析する方法がある。タンデム型静電加速器を用いてイオンのエネルギーを高くして、質量分析するＡＭＳ法は炭素１４分析による年代測定によく利用され、非常に精度は良い。また、ＩＣＰ－ＱＭＳを用いた方法では、精度も良く測定時間が３０分程度である（例えば、特許文献１参照）。しかし、これらの装置は持ち運びができるほど小型でないため、汚染現場などで直接簡易にストロンチウム９０を検出できない。

【0006】

ストロンチウム９０からはベータ線しか放出されない。ベータ線はＧＭ管サーベイメーターでも検出できる。福島第一原子力発電所の事故によって汚染された土壌などには、放射性ストロンチウムより放射性セシウムが多く含まれており、これらはベータ線を大量に放出している。さらに、土壌中の自然放射性同位元素であるカリウム４０、ビスマス２１０、鉛２１０などの放射性物質からもベータ線が放出され、ベータ線のエネルギーが連続であるため、どの核種から来たベータ線かを区別できない。ベータ線とガンマ線を区別するために２連のシンチレーターを通過した放射線をベータ線と断定し、他の核種からのベータ線のエネルギーよりも高いストロンチウム９０の娘核イットリウム９０からの１．３３ＭｅＶ～２．２８ＭｅＶのベータ線を検出することにより、ストロンチウム９０を検出することができる（例えば、非特許文献２参照）。

【0007】

一方、屈折率１．０４のシリカアエロゲルを発光体として用いると、カリウム４０からのベータ線の最大エネルギー１．３３ＭｅＶ以上のエネルギーを持つ電子線に対してはチェレンコフ光を検出できるが、それ以下の速度の電子はチェレンコフ光を発しないことを利用してストロンチウム９０を検出する方法が開発されている（例えば、特許文献２参照）。

【0008】

これらの方法では、得られる信号は連続スペクトルであり、データ収集系において何らかの連続のバックグラウンドが発生した場合、区別がつかない欠点がある。特に、ストロンチウム９０からの１．３３ＭｅＶ～２．２８ＭｅＶのベータ線の数が少なくてバックグラウンドと同程度の場合は問題となる。また、ライトガイドと光電子増倍管の組み合わせを用いた光検出器を用いているので、小型化して携帯できるようにすることは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１５－０８７３６３号公報

【文献】特開２０１６－０８０５５７号公報

【非特許文献】

【0010】

【文献】“放射性ストロンチウム分析法”、［online］、平成１５年改訂、文部科学省、［平成２９年８月３０日検索］、インターネット＜URL:http://www.kankyo-hoshano.go.jp/series/lib/No2.pdf＞

【文献】“Non-destructive measurement of environmental radioactive strontium”、EPJ Web of conferences、Volume 66、2014、INPC 2013 International Nuclear Physics Conference

【文献】柴田徳思著、「放射線概論」、第８版、通商産業研究社、２０１２年１２月

【文献】Kevan Hashemi、James Bensinger、“Radiation Detection with Alignment Sensors”、［online］、Muon Upgrade Meeting CERN、２０１１年１１月、［平成２９年８月３０日検索］、インターネット＜URL:http://alignment.hep.brandeis.edu/Devices/Dosimeter/Hit_Counting.html＞

【文献】加藤正夫、武谷清昭、「核放射線を用いた厚み計」、生産研究、１９５４年４月、第６巻、第４号、ｐ．８８－９２

【文献】村上悠紀雄著、「講座アイソトープ実験の基礎」、JAPAN ANAYST、１９６３年、ｖｏｌ．１２、ｐ．２０９

【文献】日本アイソトープ協会著、「密封線源の基礎」、第６版、日本アイソトープ協会、２０１３年５月、ｐ．１３９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

福島第一原子力発電所事故によって放出された汚染土壌、汚染動物、汚染野菜などに含まれるストロンチウム９０を検出することは、人の周りからの放射線、食品中からの放射線に対する安全のために必要なことである。

【0012】

これまでは、ストロンチウム９０を検出するには、時間がかかるか、または測定装置まで試料を運搬しなければならなかった。また、試料を化学処理する必要があった。

【0013】

試料を化学処理せずに、簡易に測定できる方法も提案されたが、感度が低すぎるなどの欠点があり、実用的でなかった。

【0014】

本発明は、試料を化学処理せず、サーベーメーター的に簡易に短時間でストロンチウム９０を検出することが可能な測定装置を提供すること、およびその放射能測定方法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】

【0015】

実施形態によれば、ストロンチウム９０放射能測定装置は、筐体、第１の検出器、ベータ線遮蔽板、および信号処理部を具備する。筐体は、バックグラウンドとなる放射線を遮断し、内部に試料を保持可能に形成される。第１の検出器は、前記筐体内の、前記試料と対向する位置に設けられ、入射されるベータ線のエネルギー損失に応じた信号を出力する。ベータ線遮蔽板は、前記筐体内において、前記試料と前記第１の検出器との間に設けられ、予め設定されたエネルギー以下のベータ線を遮断する。信号処理部は、前記第１の検出器から出力される、予め設定されたエネルギー損失の信号の数に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線を検出し、その放射能を測定する。

【0016】

また、第２の態様では、ストロンチウム９０放射能測定装置は、第２の検出器をさらに具備する。第２の検出器は、前記筐体内の、前記第１の検出器と前記試料との間に、前記第１の検出器と並列して設けられ、入射されるベータ線のエネルギー損失に応じた信号を出力する。前記ベータ線遮蔽板は、前記第１の検出器と前記第２の検出器との間に設けられる。そして、信号処理部は、前記第１の検出器と前記第２の検出器とから出力される、予め設定されたエネルギー損失の信号の数に基づき、前記試料中に含まれるストロンチウム９０の娘核イットリウム９０から放出されるベータ線を検出し、その放射能を測定する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、試料を化学処理せず、サーベーメーター的に簡易に短時間でストロンチウム９０を検出し、その放射能を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置の構成を表す図である。

【図2】図２は、図１におけるＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、図１におけるＢ－Ｂ断面図である。

【図4】図４は、図２で示される比例計数管中での電子のエネルギー損失と入射電子のエネルギーとの関係を示す図である。

【図5】図５は、図３で示される制御・表示器で算出されるベータ線のエネルギー損失スペクトルを説明するための図である。

【図6】図６は、一様な強度分布を仮定したベータ線のエネルギースペクトルを表す図である。

【図7】図７は、図１に示されるストロンチウム９０放射能測定装置で実際に測定したストロンチウム９０からのベータ線のエネルギー損失のスペクトルを表す図である。

【図8】図８は、本発明の第２の実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置の構成を表す図である。

【図9】図９は、図８におけるＡ－Ａ断面図である。

【図10】図１０は、図８におけるＢ－Ｂ断面図である。

【図11】図１１は、図８で示される制御・表示器格納部に格納される回路のブロックダイアグラムの例を示す図である。

【図12】図１２は、図１１で示される第１の比例計数管から出力される電気信号により求められるエネルギー損失のスペクトルを表す図である。

【図13】図１３は、図１１で示される第２の比例計数管から出力される電気信号により求められるエネルギー損失のスペクトルを表す図である。

【図14】図１４は、図１１で示される波高分析器により作成される同時計数スペクトルの例を表す図である。

【図15】図１５は、図１１で示される同時計数回路で実際に算出される同時計数の時間スペクトルを表す図である。

【図16】図１６は、本発明の実施形態に係わるストロンチウム９０放射能測定装置のその他の構成例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0020】

ストロンチウム９０はガンマ線を放出せず、連続のエネルギースペクトルを示すベータ線（最大エネルギー５４６ｋｅＶ）しか放出しない。しかしながら、汚染された土壌などには、福島第一原子力発電所事故によって放出されたセシウム１３７からのベータ線（最大エネルギー１１７６ｋｅＶ）、自然の放射性物質カリウム４０からのベータ線（１３１１ｋｅＶ）がストロンチウム９０からのベータ線の測定を困難にする。

【0021】

本発明では、ストロンチウム９０（半減期が２８．９年）と娘核のイットリウム９０（半減期２．６７日）とが永続平衡の関係にあることより、これらの放射能が同じであることを利用する。そして、イットリウム９０からのベータ線の最大エネルギーが２２８０ｋｅＶで、他の放射性同位元素からのベータ線よりも高く、これを測定することによってイットリウム９０の放射能すなわち、ストロンチウム９０の放射能を求める。

【0022】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置１０の構成を表す図である。図２は、図１におけるＡ－Ａ断面図であり、図３は、図１におけるＢ－Ｂ断面図である。図１乃至図３では、１つの比例計数管１１２を用いるストロンチウム９０放射能測定装置１０を表している。

【0023】

図１に示されるストロンチウム９０放射能測定装置１０は、検出器格納部１１、試料格納部１２、および制御・表示器格納部１３を備えている。検出器格納部１１と試料格納部１２とは、取り外し可能に接続されている。

【0024】

検出器格納部１１は、筐体１１１を有し、筐体１１１の内部に、検出器である比例計数管１１２を格納している。また、試料格納部１２は、筐体１２１を有し、筐体１２１の内部に試料２０が格納可能となっている。

【0025】

福島の汚染試料には、福島第一原子力発電所事故由来のストロンチウム９０（半減期２８．８年、ベータ線（５４６ｋｅＶ、２２８０ｋｅＶ（イットリウム９０由来））、セシウム１３７（半減期３０年、ベータ線（５１４ｋｅＶ、１１７６ｋｅＶ）、ガンマ線（６６２ｋｅＶ））、セシウム１３４（半減期２年、ベータ線（６５８ｋｅＶ）、ガンマ線（６０５ｋｅＶ、７９６ｋｅＶ））に加えて、自然の放射性物質、カリウム４０（半減期１２億年、ベータ線（１３１１ｋｅＶ）、ガンマ線（１４６１ｋｅＶ））、鉛２１２（半減期１０時間、ベータ線（３３５ｋｅＶ、５７４ｋｅＶ）、ガンマ線（２３９ｋｅＶ））、ビスマス２１４（半減期２０分、ベータ線（３２７２ｋｅＶ、１５４２ｋｅＶ、１５０８ｋｅＶ）、ガンマ線（６０９ｋｅＶ））、鉛２１４（半減期２６分、ベータ線（６７１ｋｅＶ、７２８ｋｅＶ）、ガンマ線（３５２ｋｅＶ、２９５ｋｅＶ））、タリウム２０８（半減期３分、ベータ線（１７９６ｋｅＶ、１５１９ｋｅＶ、１２８６ｋｅＶ）、ガンマ線（２６１５ｋｅＶ、５８３ｋｅＶ））が含まれている。カリウム４０を除いた自然の放射性物質は地中のウラン２３８、トリウム２３２由来のもので非常に微量である。また、半減期の短いビスマス２１４、鉛２１４、タリウム２０８は、試料を採取して、１時間程度放置すれば、無視できるようになる。このように、短寿命自然放射性同位体のバックグラウンドは低い。

【0026】

以上のことから、ストロンチウム９０の検出の主なバックグラウンドになるのは、鉛２１２、セシウム１３４、セシウム１３７、およびカリウム４０となる。これらの放射性同位元素の中で、ベータ線のエネルギーが最も高いのはカリウム４０からの１３１１ｋｅＶのベータ線である。カリウム４０からのベータ線は、２次Ｘ線の放射が少ない５ｍｍ厚のアクリル樹脂（密度１．１８）などで遮断可能である。

【0027】

そこで、筐体１１１，１２１は、地中に存在するウラン系列およびトリウム系列の放射性同位元素からのベータ線から比例計数管１１２及び試料２０を遮蔽する遮蔽体として設けられる。また、筐体１１１，１２１は、筐体外部に存在するイットリウム９０から放出されるベータ線を遮断する必要がある。筐体１１１，１２１の材質は、ベータ線が２次制動Ｘ線を強く発生しないように、炭素と水素とを主元素としたプラスチックを使用する。筐体１１１，１２１の厚さは、例えば、アクリル樹脂が使用される場合、ストロンチウム９０の娘核のイットリウム９０から放出される２２８０ｋｅＶのベータ線の遮断が可能な１４ｍｍである。なお、カリウム４０から放出される１３１１ｋｅＶのベータ線以下のエネルギーの電子線を遮断するのであれば、筐体１１１，１２１の厚さは、２次Ｘ線の放射が少ない５ｍｍ厚のアクリル樹脂（密度１．１８）であって構わない。

【0028】

筐体１１１には、試料格納部１２と接続する接続口が設けられている。また、筐体１２１には、検出器格納部１１と接続する接続口が設けられている。筐体１１１の接続口には、筐体１１１に格納される比例計数管１１２を遮蔽するようにベータ線遮蔽板１１３が設けられている。検出器格納部１１と、試料格納部１２とが接続された場合、検出器格納部１１に格納された比例計数管１１２と、試料格納部１２に格納された試料２０とは、ベータ線遮蔽板１１３を介して対向することになる。

【0029】

ベータ線遮蔽板１１３は、例えば、５ｍｍ厚のアクリル樹脂である。ベータ線遮蔽板１１３は、イットリウム９０からのベータ線のエネルギーが自然界の放射性同位元素からのベータ線のエネルギーより高いことを利用して、イットリウム９０からの高いエネルギーを持つベータ線以外の電子を遮断・除去する。ベータ線遮蔽板１１３により、試料２０中のイットリウム９０からのベータ線のうち、１３１１ｋｅＶから２２８０ｋｅＶのベータ線が比例計数管１１２に入射されることになる。ベータ線の物質透過による減衰は知られており（例えば、非特許文献６参照）、これを考慮すると試料中のイットリウム９０のベータ線で検出器に向かって放出されたベータ線のうち７．５％が検出されることになる。ベータ線の最大エネルギーが１３１１ｋｅＶ以下のベータ線を放出する放射性同位元素の量が少ない場合は、これらのベータ線の物質透過による減衰を考慮すると、ベータ線遮蔽板１１３のアクリルの厚さは５ｍｍより薄くてよい。

【0030】

比例計数管１１２は、ベータ線の検出に対しては絶対検出効率が１で、ガンマ線およびＸ線の検出に対しては低検出効率であるガス検出器であり、数ｋｅＶの低いエネルギーも測定できるように構成されている。

【0031】

具体的には、例えば、比例計数管１１２は、カソードとして用いられる金属からなる円筒容器１１２１と、円筒容器１１２１の中心軸に沿って張られた、アノードとして用いられる芯線１１２２とを有する。円筒容器１１２１は、例えば、その直径が約５ｃｍであり、高さが約１０ｃｍである。

【0032】

円筒容器１１２１内には、ガスが密閉されている。比例計数管１１２に密閉されるガスとしては、ガンマ線およびＸ線に対して光電効果（原子番号の５乗に比例）を起こしにくい原子番号の小さい元素のガスを用いる。ヘリウムガスを使用するのが良いが、検出器を小型化する場合は単位長さ当りのエネルギー損失が大きいものが良いので、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガスなどを使用しても良い。なお、ガス検出器としての比例計数管１１２は、携帯的に使用することを考えるとガス密封型が望ましいが、これに限定される訳ではない。

【0033】

円筒容器１１２１の側面部のうち試料２０と対向する所定の位置には、入射口が設けられている。入射口は、検出器内の有感領域が十分に見える形状が望ましい。例えば、円形をしている。なお、楕円形でも構わない。入射口には検出窓１１２３が形成されている。後述するエネルギー損失のピークは、円筒容器１１２１内で使用されるガスによって異なる。ピークの位置は、使用されるガスにより、数ｋｅＶから数１０ｋｅＶになる。比例計数管１１２は、数ｋｅＶから数１０ｋｅＶのエネルギー領域で、１５～２５％のエネルギー分解能を実現するように形成されている。検出窓１１２３でのベータ線強度の減衰を小さくするために、検出窓１１２３には、ベリリウム薄膜などの金属薄膜、アルミニウムなどを蒸着したプラスチック薄膜が使用される。

【0034】

比例計数管１１２では、円筒容器１１２１をカソードとし、芯線１１２２をアノードとし、両極間に所定の電圧が印加される。このとき印加される電圧は、比例計数管１１２におけるガス増幅が印加電圧に対して直線性を有する程度の電圧である。この電圧下において、収集電荷は入射放射線によって作られた最初のイオン対数に比例することになる。円筒容器１１２１内に放射線（ベータ線）が入射すると、円筒容器１１２１内のガスが電離し、２次電子が発生する。そして、発生した２次電子の数に比例した電気信号が制御・表示器格納部１３へ出力される。このとき、電気信号の振幅は、例えば、放射線のエネルギー損失を表している。

【0035】

試料２０は、比例計数管１１２の有効検出断面積に合わせた形状の薄いプラスチックの袋に納められ、外部からのベータ線の混入を防ぐ１４ｍｍ厚のプラスチック板の筐体１２１の内側に固定される。試料２０を良く混ぜてストロンチウムの分布を一様にし、その厚さは、ベータ線遮蔽板１１３の厚さが１３１１ｋｅＶの電子の飛程以下では、密度を掛けた値が０．５１５ｇ／ｃｍ^２以上とする。この厚さとベータ線遮蔽板１１３の厚さを足した厚さが２．２８ＭｅＶの電子の飛程に等しくなる。試料２０が液体の場合、固形の吸着材で吸収させて作る。

【0036】

制御・表示器格納部１３は、増幅器１３１、高電圧器１３２、制御・表示器１３３、およびデータディスプレイ１３４を格納している。増幅器１３１は、比例計数管１１２から出力される電気信号を増幅し、増幅した信号を制御・表示器１３３へ出力する。高電圧器１３２は、制御・表示器１３３からの制御に従い、比例計数管１１２へ電圧を印加する。

【0037】

制御・表示器１３３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵが処理を実行する際に用いるメモリ、及び、ＣＰＵからの制御に従って所定の処理を実行するＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを備える信号処理部である。ＣＰＵがＦＰＧＡに所定の処理を実行させることで、制御・表示器１３３は、電圧制御、および増幅器１３１で増幅された信号に対する処理などを実行する。

【0038】

例えば、制御・表示器１３３は、波高分析機能などを有する。制御・表示器１３３は、受信した信号の波高値をデジタル信号としてメモリに記憶する。制御・表示器１３３は、記憶されている波高値に基づき、比例計数管１１２のガス中を通過するベータ線のエネルギー損失のスペクトルを算出する。制御・表示器１３３は、算出したエネルギー損失のスペクトルをデータディスプレイ１３４に表示する。

【0039】

また、制御・表示器格納部１３には、回路系に電気を供給するバッテリー（図示せず）も内蔵されている。バッテリーが制御・表示器格納部１３に格納されることにより、ストロンチウム９０放射能測定装置１０はハンディ検出器となり、可搬できるストロンチウム９０サーベーメーターが実現される。

【0040】

次に、本実施形態に係る放射能測定装置１０の動作原理を説明する。

【0041】

本発明は、ベータ線のエネルギーが０．８ＭｅＶ以上では、比例計数管１１２のガス中でのベータ線のエネルギー損失が一定であることを利用する。

【0042】

比例計数管１１２の検出実行距離をＤとすると、比例計数管１１２で測定されるエネルギー損失ΔＥは、
R(E)<Dのとき ΔE=E (1)
R(E)>Dのとき ΔE=E-E1 ここで R(E)=D+R(E1) (2)
である。なお、Ｒ（Ｅ）は飛程（ｃｍ）を表し、Ｅは電子のエネルギー（ＭｅＶ）を表す。本実施形態において、飛程Ｒ（Ｅ）はエネルギーＥの粒子が物質中で電磁相互作用によってエネルギーを失って静止するまでの平均距離をいう。

【0043】

密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）の物質に対する電子の飛程Ｒは、
ρR=0.407E^1.38 (0.15<E<0.8) (3)
ρR=0.542E-0.133 (0.8<E<3) (4)
で近似的に与えられる（例えば、非特許文献３参照）。

【0044】

比例計数管１１２の検出実行距離をＤとすると、検出実行距離Ｄでのエネルギー損失ΔＥは、０．１５＜Ｅ＜０．８の電子に対しては、Ｄ＜Ｒ（０．８）のとき、
0.15<E<(ρD/0.407)^1/1.38のとき ΔE=E (5)
E>(ρD/0.407)^1/1.38のとき ΔE=E-(ρ(R(E)-D)/0.407)^1/1.38 (6)
となり、０．８＜Ｅ＜３．０の電子に対しては、
0.8<E<(ρD+0.133)/0.542のとき ΔE=E (7)
E>(ρD+0.133)/0.542のとき ΔE=ρD×1.84 (8)
となる。ここで、本実施形態に係る比例計数管１１２は、0.8>(ρD+0.133)/0.542を満たすように設けられている。比例計数管１１２におけるエネルギー損失は、式（５），（６），（８）から図４のように表される。図４から０．８ＭｅＶ以上の電子については、比例計数管１１２中でのエネルギー損失は一定になることが分かる。本発明ではこの性質を利用する。また、他のエネルギーについては、比例計数管の検出実効距離Ｄで止まるエネルギーＲ^－１（Ｄ）までのエネルギーの電子は０からＲ^－１（Ｄ）の間で検出され、Ｒ^－１（Ｄ）から０．８ＭｅＶまでのエネルギーの電子は、ρＤ×１．８４からＲ^－１（Ｄ）の間に分布することになる。

【0045】

図５は、図３で示される制御・表示器１３３で算出されるエネルギー損失のスペクトルの例を表す模式図である。図５によれば、０．８ＭｅＶ以上のエネルギーの電子のエネルギー損失は、電子のエネルギーに関係なく一定で、スペクトル上でピークを形成する。このエネルギー損失一定の性質によれば、電子線のエネルギースペクトルが図６のように一様な分布であると仮定した場合であっても、比例計数管１１２のガス中でのエネルギー損失のスペクトルは図５ようになる。つまり、エネルギー損失のスペクトルにおけるピークは、電子線のエネルギー分布が如何なる場合でも、電子のエネルギーが０．８ＭｅＶ以上であれば形成される。すなわち、０．８ＭｅＶ以上の電子線のエネルギー損失は一定であることより、ベータ線が連続のエネルギースペクトルを示すのに対して、エネルギー損失のスペクトルでは１つのピークに変換されることとなる。

【0046】

図７は、図３で示される制御・表示器１３３で実際に算出されて表示されたエネルギー損失のスペクトルの例を表す図である。図５で示したように、高いエネルギーのベータ線のエネルギー損失は、ベータ線のエネルギーの違いに拘わらず一定のため、スペクトル上で１０ｋｅＶのエネルギーレンジ（１８ｋｅＶ）でピークを形成することが確かめられた。なお、比例計数管１１２の中ではベータ線の方向は一方方向だけでないので、図７のピークは高エネルギー側に広がる形状となっている。

【0047】

制御・表示器１３３は、例えば、図５のようにエネルギー損失ΔＥ１～ΔＥ２のベータ線を検出する。これにより、エネルギーの異なる高いエネルギーを持ったベータ線を一義的に検出することが可能となる。

【0048】

また、制御・表示器１３３は、試料２０に含まれるイットリウム９０から放出されるベータ線の計数値を算出する。具体的には、例えば、まず、試料２０から放出された電子線が、ベータ線遮蔽板１１３を介して比例計数管１１２に到達する。比例計数管１１２に到達した電子線は、検出窓１１２３から円筒容器１１２１内部へ入射される。円筒容器１１２１内に電子線が入射すると円筒容器１１２１内で２次電子が発生し、発生した２次電子の数に比例した電気信号が制御・表示器格納部１３へ出力される。制御・表示器１３３は、電気信号が増幅器１３１で増幅された信号を、予め設定された時間の間測定し、計数率Ｎ（カウント／秒）を求める。

【0049】

続いて、１０ｍｍ厚のアクリル樹脂を試料２０とベータ線遮蔽板１１３との間に置く。これにより、試料２０に含まれるであろうストロンチウムからのベータ線も遮断されることになる。制御・表示器１３３は、バックグラウンドを上記の測定と同じ時間測定し、バックグラウンドの計数率Ｎ_Ｂを求める。制御・表示器１３３は、先に取得した計数率Ｎからバックグラウンドの計数率Ｎ_Ｂを差し引いた計数率Ｎ－Ｎ_Ｂを算出する。計数率Ｎ－Ｎ_Ｂが、イットリウム９０からのベータ線の計数率である。

【0050】

また、制御・表示器１３３は、試料２０中の比放射能を算出しても良い。具体的には、ストロンチウム９０の放射能分布が一様で厚さに密度を掛けた値が０．５１５ｇ／ｃｍ^２以上で放射能の強度が既知ａ_ｓ（Ｂｑ／ｇ）なストロンチウム９０標準線源を、試料２０を入れたプラスチック袋と同じ形状のプラスチック袋に入れて作成する。ストロンチウム９０標準線源から放出された電子線が、ベータ線遮蔽板１１３を介して比例計数管１１２の円筒容器１１２１内部へ入射すると円筒容器１１２１内で２次電子が発生し、発生した２次電子の数に比例した電気信号が制御・表示器格納部１３へ出力される。制御・表示器１３３は、電気信号が増幅器１３１で増幅された信号を、予め設定された時間の間測定し、計数率Ｎ_Ｓ（カウント／秒）を求める。

【0051】

ベータ線の強度は、線源と測定器との間の物質の厚さがｘで、その密度がρのとき近似的にｅ^{－μｍρｘ}（μ_ｍは物質に依存しない。）で与えられる（例えば、非特許文献５参照）。また、電子のエネルギーが一定ならば、密度×飛程は、物質に依存しない。これらの性質を用いると、試料２０中の比放射能ａ（Ｂｑ／ｇ）は、イットリウム９０からのベータ線の計数率Ｎ－Ｎ_Ｂを用いて、
a＝a_s×(N－N_B)/(N_S－N_B) (9)
と求められる。

【0052】

また、制御・表示器１３３は、試料２０中の放射能強度を算出しても良い。検出器窓に垂直な試料２０の面積Ｓ（ｃｍ^２）が検出窓の面積より小さく、試料の密度×厚さが０．５１５（ｇ／ｃｍ^２）より大きく、その密度と比放射能が一様な場合、試料を、既知の放射能強度Ａ_Ｓ（Ｂｑ）のストロンチウム９０標準線源を試料とした測定と同じ幾何学的条件で測定する。試料中の比放射能強度ａ（Ｂｑ／ｇ）は、既知の放射能強度Ａ_Ｓ、イットリウム９０からのベータ線の計数率Ｎ－Ｎ_Ｂ、および、ストロンチウム９０標準線源の測定により得られた計数率Ｎ_Ｓ－Ｎ_Ｂを用い、下式から求められる。

【0053】

a＝A_s×(N－N_B)/((N_S－N_B)×0.228×S) (10)
以上のように、第１の実施形態では、ガンマ線およびＸ線に対して光電効果を起こしにくい原子番号の小さい元素のガスが封入されている比例計数管１１２を、放射性同位元素から放出される電子線を遮断可能な筐体１１１に格納する。そして、筐体１１１の接続口に、イットリウム９０からのベータ線よりもエネルギーの低い電子線を除去するベータ線遮蔽板１１３を、比例計数管１１２を遮蔽するように設けるようにしている。これにより、試料２０を保持している筐体１２１を筐体１１１に接続した場合、試料２０に含まれるストロンチウム９０の娘核であるイットリウム９０から放出されたベータ線がベータ線遮蔽板１１３を介して比例計数管１１２に入射することになる。また、ベータ線のエネルギーが０．８ＭｅＶ以上では、比例計数管１１２のガス中でのベータ線のエネルギー損失は一定である。このため、一定のエネルギーが損失したベータ線の数を、制御・表示器１３３で計測することで、試料２０に含まれるイットリウム９０からのベータ線を検出することが可能となる。

【0054】

したがって、第１の実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置１０によれば、試料２０を化学処理せず、サーベーメーター的に簡易に短時間でストロンチウム９０を検出し、その放射能を測定することができる。

【0055】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ストロンチウム９０放射能測定装置１０が１つの比例計数管１１２を備える例を説明した。第２の実施形態では、検出器としての比例計数管１１２を２つ備えるストロンチウム９０放射能測定装置３０について説明する。なお、検出限界値は、バックグラウンドの標準偏差の３倍程度であるので、バックグラウンドは小さければ小さいほど良い。そこで、比較的ストロンチウム９０の放射能が高い場合は、第１の実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置１０で検査する。実際、小型にできるので携帯的に使用できる。一方、ストロンチウム９０の放射能が低い試料の場合は、本実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置３０で検査する。

【0056】

図８は、本発明の第２の実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置３０の構成を表す図である。図９は、図８におけるＡ－Ａ断面図であり、図１０は、図８におけるＢ－Ｂ断面図である。図８乃至図１０では、２つの比例計数管３１１，３１２を用いるストロンチウム９０放射能測定装置３０を表している。

【0057】

図８に示されるストロンチウム９０放射能測定装置３０は、検出器格納部３１、試料格納部１２、および制御・表示器格納部３２を備えている。検出器格納部３１と試料格納部１２とは、取り外し可能に接続されている。

【0058】

検出器格納部３１は、筐体１１１を有し、筐体１１１の内部に、検出器である比例計数管３１１，３１２を格納している。筐体１１１の内部において、比例計数管３１１，３１２は、その底面が水平方向を向き、かつ、水平方向に並列に配列されている。なお、比例計数管３１２は、比例計数管３１１を挟んで試料２０と対向するように、比例計数管３１１と並列して配列されていると換言可能である。

【0059】

測定において、試料中の放射性同位元素からのガンマ線がコンプトン散乱又は光電効果を起こして発生する２次電子もバックグラウンドとなり得る。数１００ｋｅＶ以上のガンマ線の場合は、コンプトン散乱が主となる。コンプトン散乱による２次電子のエネルギーは、ガンマ線のエネルギーより小さい。一方、光電効果の場合は、ガンマ線とほぼ同じエネルギーの光電子が発生する。バックグラウンドを形成すると考えられるセシウム１３７（ガンマ線（６６２ｋｅＶ））、セシウム１３４（ガンマ線（６０５ｋｅＶ、７９６ｋｅＶ））、カリウム４０（ガンマ線（１４６１ｋｅＶ））、鉛２１２（ガンマ線（２３９ｋｅＶ））からのガンマ線による２次電子は、その飛程に基づくと、厚さ５．５８ｍｍのアクリル樹脂によって遮断できると理論的に計算できる。そこで、筐体１１１の中央部には、内部を２部屋に仕切るように、アクリル樹脂から成る低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１が設けられている。ところで、低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１には、ベータ線を吸収する効果がある。つまり、低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１は、１ＭｅＶ以上のセシウム１３７、カリウム４０からのベータ線等を吸収すると共に、イットリウム９０からのベータ線も吸収する。このため、ガンマ線の飛程のみを考慮に入れて低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１を設計すると、イットリウム９０からのベータ線の検出効率が下がってしまう。そこで、イットリウム９０からのベータ線の検出効率を極力下げず、セシウム１３７、カリウム４０からのベータ線の検出効率を十分に下げるように、低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１の厚さを求める必要がある。

【0060】

ストロンチウム９０からのベータ線を用いて、アクリル板によるベータ線の吸収効果を調べたところ、アクリル板の厚さの指数関数でベータ線の強度が減衰することが分かった。吸収関数が指数関数ならば、ベータ線の最大エネルギーでの飛程で横軸を揃えると（規格すると）、吸収関数はどのベータ線も同じ関数になることが分かっている（例えば、非特許文献６参照）。この結果を用いて、セシウム１３７からのベータ線（最大エネルギー１．１７ＭｅＶ）及びカリウム４０からのベータ線（最大エネルギー１．３ＭｅＶ）は、２ｍｍのアクリル板で約２０分の１に減衰されることが期待される。

【0061】

自然界の物質でカリウム４０を多く含んでいる物質、例えばカリウム肥料はカリウム４０を７０００Ｂｑ／ｋｇ程度含んでいる。カリウム４０は試料中に一様に含まれているので、ベータ線は試料中でも吸収され、この吸収効果（（１－Ｅｘｐ（－μＲ））／μＲ）をμ＝１０．１７ｃｍ^２／ｇ（非特許文献６）、Ｒ＝０．５７１６ｇ／ｃｍ^２（非特許文献７）と求めて計算すると、０．１７となる。したがって、７０００Ｂｑ／ｋｇのカリウム４０が７０００×０．０５×０．１７＝６０Ｂｑ／ｋｇとなり、一般のカリウム肥料に含まれるカリウム４０は、ストロンチウム９０の測定において、無視できるようになる。一方、２ｍｍのアクリル板によって、イットリウム９０からのベータ線に対する検出効率は約０．３となり、イットリウム９０からのベータ線を十分測定できる。セシウム１３７の最大エネルギー１．１７ＭｅＶのベータ線は、１壊変に対して放出割合が５．６％と小さく、またカリウム４０のベータ線よりエネルギーが低いので、遮蔽体による吸収効果は大きいが、非常に放射能が高い場合、ストロンチウム９０の測定に影響を与える可能性がある。しかしながら、ガンマ線測定により、セシウム１３７の放射能が分かるので、バックグラウンドとして差し引くことができる。

【0062】

上記実験に基づき、低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１の厚さを２ｍｍとした。低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１の厚さをベータ線の飛程と吸収の効果とを考慮して決定することにより、イットリウム９０からベータ線のみを効率良く測定できる。

【0063】

比例計数管３１１，３１２はそれぞれ、低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１により仕切られている各部屋に格納されている。比例計数管３１１，３１２で同時計数を行うことにより、１４６１ｋｅＶ（カリウム４０からのガンマ線の光電子のエネルギー）以上から２２８０ｋｅＶまでのイットリウム９０からのベータ線を検出し、その放射能の測定を確定し、感度も上げることが可能となる。

【0064】

筐体１１１には、試料格納部１２と接続する接続口が設けられている。筐体１１１の接続口には、筐体１１１に格納される比例計数管３１１を遮蔽するように検出窓３１３が設けられている。検出窓３１３は、試料格納部１２に格納される試料２０から、比例計数管３１１を保護するためのものであり、例えば、０．１ｍｍ厚のアクリル樹脂が用いられる。

【0065】

比例計数管３１１，３１２は、ベータ線の検出に対しては絶対検出効率が１で、ガンマ線およびＸ線の検出に対しては低検出効率であるガス検出器であり、数ｋｅＶの低いエネルギーも測定できるように構成されている。

【0066】

具体的には、例えば、比例計数管３１１，３１２は、円筒容器と、円筒容器の中心軸に沿って張られた芯線とを有する。それぞれの円筒容器は、例えば、その直径が約５ｃｍであり、高さが約１０ｃｍである。

【0067】

比例計数管３１１の側面部のうち、試料２０と対向する所定の位置、および比例計数管３１２と低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１を隔てて対向する所定の位置には、入射口が設けられている。入射口にはそれぞれ検出窓３１１１，３１１２が形成されている。検出窓３１１１，３１１２には、ベリリウム薄膜などの金属薄膜、アルミニウムなどを蒸着したプラスチック薄膜が使用される。

【0068】

比例計数管３１２の側面部のうち、比例計数管３１１と低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１を隔てて対向する所定の位置には、入射口が設けられている。入射口には検出窓３１２１が形成されている。検出窓３１２１には、ベリリウム薄膜などの金属薄膜、アルミニウムなどを蒸着したプラスチック薄膜が使用される。なお、比例計数管３１２の筐体１１１側の側面部にも入射口が設けられ、この入射口に検出窓が形成されても構わない。これにより、比例計数管３１１と比例計数管３１２との構造が同一となり、予備の比例計数管の所有本数を減らすことが可能となる。

【0069】

図１１は、図８で示される制御・表示器格納部３２に格納される回路のブロックダイアグラムの例を示す図である。図１１に示される制御・表示器格納部３２は、増幅器３２１－１，３２１－２、高電圧器３２２、同時計数回路３２３、制御・表示器３２４、およびデータディスプレイ３２５を格納している。増幅器３２１－１，３２１－２は、比例計数管３１１，３１２から出力される電気信号をそれぞれ増幅し、増幅した信号を同時計数回路３２３へ出力する。高電圧器３２２は、制御・表示器３２４からの制御に従い、比例計数管３１１，３１２へ電圧を印加する。

【0070】

同時計数回路３２３は、例えば、複数のアナログ回路を有している。具体的には、同時計数回路３２３は、例えば、リニア－ゲート回路（ＬＧ）３２３１－１，３２３１－２、遅延回路（ＤＬ）３２３２、時間波高変換器（ＴＡＣ）３２３３、およびアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）３２３４を有している。

【0071】

比例計数管３１１から出力される電気信号ΔＥ_Ａにより求められるエネルギー損失のスペクトルは、例えば、図１２で示されるように、図５で示されるスペクトルと同様の特性を有する。リニア－ゲート回路３２３１－１は、比例計数管３１１の出力ΔＥ_Ａのうち、ρＤ×１．８４を中心に比例計数管３１１のΔＥ１～ΔＥ２のエネルギー損失の信号だけを時間波高変換器３２３３へ通す。これにより、主として０．８ＭｅＶ以上の電子が選択されることになる。リニア－ゲート回路３２３１－１から出力された信号は、時間波高変換器３２３３のＳＴＡＲＴに入力される。

【0072】

比例計数管３１２には、比例計数管３１１、および比例計数管３１１，３１２の間に設けられている低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１を通り抜けてきたベータ線が到達する。比例計数管３１２から出力される電気信号ΔＥ_Ｂにより求められるエネルギー損失のスペクトルは、例えば、図１３のようになる。リニア－ゲート回路３２３１－２は、比例計数管３１２の出力ΔＥ_Ｂのうち、ΔＥ’１（≒０ｋｅＶ）からΔＥ’２（＝Ｒ^－１（Ｄ））の間の信号を遅延回路３２３２へ通す。遅延回路３２３２は、入力された信号を予め設定された時間、例えば、Ｔ秒遅らせる。遅延回路３２３２でＴ秒遅らされた信号は、時間波高変換器３２３３のＳＴＯＰへ入力される。時間波高変換器３２３３は、比例計数管３１１からの信号の時間波高変換器３２３３への到着時刻と、比例計数管３１２からの信号の時間波高変換器３２３３への到着時刻との差ｔを電圧値へ変換し、その波高のパルス信号をアナログ－デジタル変換器３２３４へ出力する。アナログ－デジタル変換器３２３４は、時間波高変換器３２３３から出力されるパルス信号に基づき、同時計数スペクトルを作成する。例えば、アナログ－デジタル変換器３２３４は、受信したパルス信号の数を、パルス信号の波高に応じた時間毎にカウントする。

【0073】

図１４は、アナログ－デジタル変換器３２３４により作成される同時計数スペクトルの例を表す図である。図１４に示されるように、同時計数スペクトルは、時間ｔの関数として表される。このように、比例計数管３１１で検出されて、比例計数管３１２で検出された検出時間の差についてのスペクトルが、遅延回路３２３２で遅らせたＴ秒において、一つのピークを形成する。制御・表示器３２４は、時間波高変換器３２３３が持つ時間分解能ΔＴの幅の、ピークが出現する時間幅ΔＴ１間の計数をＮ（カウント／秒）とし、ΔＴ１から外れた任意の位置でのΔＴの幅の時間幅ΔＴ２間の計数をバックグラウンドＮ_Ｂ（カウント／秒）とする。制御・表示器３２４は、（Ｎ－Ｎ_Ｂ）（カウント／秒）を、イットリウム９０からのベータ線のうち、低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１を通り抜けたベータ線の計数とする。

【0074】

データディスプレイ３２５は表示面が制御・表示器格納部３２の上側表面を向くように配置されている。データディスプレイ３２５は、同時計数回路３２３により取得された計測データを表示する。測定者は、データディスプレイ３２５に表示される計測データを、ストロンチウム９０放射能測定装置３０の上側から視認することが可能である。また、制御・表示器格納部３２には、回路系に電気を供給するバッテリー（図示せず）も内蔵されている。データディスプレイ３２５及びバッテリーが制御・表示器格納部３２に格納されることにより、ストロンチウム９０放射能測定装置３０はハンディ検出器となっている。

【0075】

図１５は、図１１で示される同時計数回路３２３で実際に算出される同時計数の時間スペクトルの例を表す図である。図９、図１０で示される比例計数管３１１，３１２で同時計数されるベータ線の連続エネルギースペクトルは、時間スペクトルで一つのピークになることが確認された。これにより、ストロンチウム９０の娘核イットリウム９０からのベータ線が測定された。

【0076】

以上のように、第２の実施形態では、比例計数管３１１，３１２を、側面部を放射線の進行方向に互いに対向させて筐体１１１に格納する。そして、比例計数管３１１と比例計数管３１２との間に、イットリウム９０からのベータ線よりもエネルギーの低い電子線を除去し、かつ、ガンマ線による２次電子を遮断する低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１を設けるようにしている。これにより、試料２０を保持している筐体１２１を筐体１１１に接続した場合、ストロンチウム９０の娘核であるイットリウム９０を含む試料２０内の元素から放出されたベータ線が比例計数管３１１に入射することになる。また、比例計数管３１１と低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１とを通過した、イットリウム９０からのベータ線よりも低いエネルギーの電子線が除去され、かつ、ガンマ線による２次電子が遮断されたベータ線が比例計数管３１２に入射することになる。このため、比例計数管３１１，３１２での検出結果に基づき、試料２０に含まれるストロンチウム９０の放射能を正確に測定することが可能となる。

【0077】

したがって、第２の実施形態に係るストロンチウム９０放射能測定装置３０によれば、試料２０を化学処理せず、サーベーメーター的に簡易に短時間でストロンチウム９０を検出することができる。

【0078】

また、第２の実施形態では、検出器格納部３１の筐体１１１内部において、比例計数管３１１，３１２が、その底面が水平方向を向き、かつ、水平方向に並列に配列されている。２次宇宙線である高エネルギーのミューオンはバックグラウンドとなり得る。ミューオンは天頂から下方に向けて降ってくる。そこで、ミューオンが最も多く入射する天頂の方向に、比例計数管３１１，３１２の側面部を向けることにより、ミューオンが二つの比例計数管３１１，３１２を同時に通り抜けないように、すなわち、ミューオンの同時計数を減らすようにしている。これにより、感度を上げることが可能となる。また、検出器の後部に比例計数管を置き、ベータ線検出用の比例計数管と反同時計数を行うことによって、非常に希に水平から検出器に入射するミューオンを排除できる。

【0079】

（その他の実施形態）
数ベクレル／ｋｇ程度の検出感度が欲しい場合は、検出領域を広くし、一度に測定する試料の量を増やすことにより、検出感度を上げることができる。検出領域を広くするために、試料と対向して配置される比例計数管の本数を増やしても構わない。

【0080】

また、比例計数管の代わりに検出面積が広いGas Electron Multiplier（ＧＥＭ）を使用しても良い。図１６は、ＧＥＭを用いたストロンチウム９０放射能測定装置４０の例を表す図である。ストロンチウム９０放射能測定装置４０は、検出器格納部４１、および制御・表示器格納部４２を備える。検出器格納部４１は、例えば、第１の筐体４１１、第２の筐体４１２、ＧＥＭ４１３－１，４１３－２、アノード４１４－１，４１４－２、カソード４１５、及び検出窓４１６を有している。

【0081】

第１の筐体４１１は、例えば、ストロンチウム９０の娘核のイットリウム９０から放出される２２８０ｋｅＶのベータ線を遮断可能な１４ｍｍ厚のアクリル樹脂であり、試料２０を固定可能な形状をしている。第１の筐体４１１は、第２の筐体４１２と接続可能な接続口を有している。第２の筐体４１２は、第１の筐体４１１と同様に、例えば、１４ｍｍ厚のアクリル樹脂である。第２の筐体４１２は、第１の筐体４１１と接続可能な接続口を有している。第１の筐体４１１と、第２の筐体４１２とが接続することで、第１及び第２の筐体４１１，４１２の内部にＧＥＭ４１３－１，４１３－２、アノード４１４－１，４１４－２、カソード４１５、及び検出窓４１６が格納される。

【0082】

検出窓４１６は、ＧＥＭ４１３－１と、試料２０との間に設けられている。検出窓４１６は、試料２０からＧＥＭ４１３－１を保護するためのものであり、例えば、０．１ｍｍ厚のアクリル樹脂が用いられる。カソード４１５は、イットリウム９０からのベータ線以外の電子を遮断又は除去する役目をし、約２ｍｍのプラスチックの全面にアルミニウムを薄く蒸着したものである。カソード４１５は、第２の実施形態で説明した低エネルギーベータ線遮蔽板１１１１の役割も果たす。

【0083】

制御・表示器格納部４２は、図１１に示される制御・表示器格納部３２と同様に、例えば、増幅器、高電圧器、同時計数回路、制御・表示器、およびデータディスプレイなどを格納している。

【0084】

比例計数管の代わりにＧＥＭ４１３－１，４１３－２を使用することにより、検出領域を広くし、一度に測定する試料の量を増やすことが可能となり、検出感度を上げることができるようになる。

【0085】

なお、上記実施形態では、ベータ線検出部は、ベータ線を通しやすく、かつエネルギー損失を精度よく測定できるガスを用いた検出器を用いているが、この形態に限られるものではない。ベータ線のエネルギー損失検出部としては、非常に薄いゲルマニウム半導体検出器、シリコン半導体検出器などの半導体検出器、プラスチックシンチレータなどを採用してもよい。

【0086】

また、上記実施形態では、検出器格納部１１と試料格納部１２とが別々の筐体により実現される場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。検出器格納部１１及び試料格納部１２は、試料２０を内部に保持可能であれば、１つの物体として構成されても構わない。

【0087】

福島第一原子力発電所事故によってストロンチウム９０が事故前より多く汚染された地域が福島第一原子力発電所を中心として半径８０ｋｍ以内で確認されている。相馬市、浪江町、双葉町では２０００ベクレル／ｍ^２を超える汚染箇所が局所的に確認されている。これらの場所の安全確認に本発明は貢献するものと期待できる。

【0088】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれる。

【0089】

また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成などに特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。

【0090】

また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0091】

１０，３０，４０…ストロンチウム９０放射能測定装置、１１，３１，４１…検出器格納部、１１１，１２１…筐体、１１１１…低エネルギーベータ線遮蔽板、１１２，３１１，３１２…比例計数管、１１２１…円筒容器、１１２２…芯線、１１２３，３１１１，３１１２，３１２１…検出窓、１１３…ベータ線遮蔽板、１２…試料格納部、１３，３２，４２…制御・表示器格納部、１３１，３２１－１，３２１－２…増幅器、１３２，３２２…高電圧器、１３３，３２４…制御・表示器、１３４，３２５…データディスプレイ、３１３，４１６…検出窓、３２３…同時計数回路、３２３１－１，３２３１－２…リニア－ゲート回路、３２３２…遅延回路、３２３３…時間波高変換器、３２３４…アナログ－デジタル変換器、２０…試料、４１１…第１の筐体、４１２…第２の筐体、４１３－１，４１３－２…ＧＥＭ、４１４－１，４１４－２…アノード、４１５…カソード。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】