JP4399963B2

JP4399963B2 - Ionization chamber detector

Info

Publication number: JP4399963B2
Application number: JP2000214115A
Authority: JP
Inventors: 竜一西浦; 博志西沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2002033071A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射線の強度を測定する電離箱検出器に関し、特にその電極構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電離箱検出器は、放射線がガス中を通過する際に起こす電離作用を利用して作動させるものである。通常、電離箱検出器は電圧を印可した１対の電極で構成される。これらの電極間の空間はガス（電離ガス）で満たされており、放射線がこの電極間の空間を通過する際に、そのエネルギーの一部あるいは全部を消費して電子イオン対（２次電子）を作る。電子とイオンは共に電界の作用で移動することができ、電子およびイオンが移動することで外部回路に電流が流れる。この電流を測定することで、放射線量率を測定することができる。
【０００３】
従来技術１．
図７は、例えば特開平１１−３５２２３４号公報に記載されている従来の電離箱検出器のうち特に球形電離箱検出器の外観および電極構成を示す部分断面正面図である。図７において、１０１は球形電離箱検出器、１１１は高圧電極、１１２は集電極、１１３は封入気体（電離ガス）、１１４はカバーである。
【０００４】
中央部に配置されている球形でステンレス製の集電極１１２の外側に、集電極１１２の中心と同じ中心をもつ球形で厚さ３ｍｍのアルミニウム製の高圧電極１１１が配置され、この高圧電極１１１の更に外側には、集電極１１２の中心と同じ中心をもつ球形で厚さ３ｍｍのアルミニウム製のカバー１１４が配置されている。高圧電極１１１とその下部の保持部材等（図示せず）によって密閉容器が形成されており、この密閉容器内には電離ガス１１３が封入されている。電離ガス１１３は、少量のアルゴンガスが混合されている窒素ガスであり、その圧力は８気圧である。
【０００５】
図８は、このような構成の電離箱検出器においてアルゴンガス濃度をパラメータとしてシミュレーション計算により算出したエネルギー特性を示す図である。図８において、丸（○）はアルゴンガス濃度が０モル％、菱形（◇）は２モル％、四角（□）は４モル％、三角（△）は６モル％の場合に相当する。アルゴンガス濃度が２モル％の場合においては５５ｋｅＶまでは±１５％以内という規格値を満足しており、４モル％の場合においては、７５ｋｅＶ近傍で規格値の上限近くまで増加するが、５０ｋｅＶより小さいエネルギーになると規格値の下限を割り込む。そこで従来の電離箱検出器では、ガスの成分を調整することでエネルギー特性の向上を図っている。
以下に図９を用いて具体的に説明する。図９は、実測したエネルギー特性を示す図であり、図９において、丸（○）はアルゴンガス濃度が２モル％、菱形（◇）は３モル％、四角（□）は４モル％の場合に相当する。図９より分かるように、従来技術１による電離箱検出器では、窒素ガス中にアルゴンガスを２モル％〜４モル％の濃度で混合した電離ガスを用いることで規格値を満足させることができ、高エネルギー特性を達成していた。
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の電離箱検出器では、測定する放射線の線量率が高くなると、電離イオン密度が高くなり、電子およびイオンが電極１１１、１１２まで移動する前に再結合が生じる。すなわち、電子およびイオンが電極１１１、１１２で収集される確率である電荷収集効率が低下する。電離箱検出器の出力電流値すなわち測定される線量率の値（すなわち強度）は、電荷収集効率に比例しており、大線量・高線量率の放射線を測定する場合、封入ガスの電離量が多すぎてイオンの再結合が生じ、出力が飽和するという問題点があった。
そのため、飽和対策として、電離ガスの密度を減らす（密閉容器内のガス圧を減圧する）ことが本発明と同一出願人による特願平１２−０９０９３０号で提案されている。
【０００７】
従来技術２．
図１０は特願平１２−０９０９３０号の明細書に記載された従来技術２による電離箱検出器の構成を説明する図である。図において、６は電離箱検出器のプローブ（密閉容器）、７は電極、８は電離ガス、９はプローブ６内のガス圧を減圧するための真空ポンプ、１０は減圧状態から加圧するために、プローブ６内にガスを導入するための吸気弁、１１はプローブ６内のガス圧を測定するためのガス圧計、１２はガス圧計１１の出力を受け、真空ポンプ９と吸気弁１０を制御して、プローブ６内のガス圧を制御するガス圧制御装置である。真空ポンプ９、吸気弁１０、ガス圧計１１およびガス圧制御装置１２で電離箱検出器プローブ６内に封入された電離ガス８のガス圧を調整する手段を構成している。１３は高圧電源である。
【０００８】
上記のように構成されたものにおいて、プローブ６内のガスを減圧することで、電離媒体であるガスの密度が低下し、パルス当たりの電離密度を小さくすることが可能である。電離密度が小さくなると電荷収集効率が向上し、線量率に対する出力電流の比例性が改善できる。すなわち、プローブ６内のガス圧を減圧した電離箱検出器では、高線量率の放射線に対しても高精度で計測可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プローブ６内のガス圧を減圧した場合、電離ガスの電離による２次電子（電子、イオン）の寄与に対して電極から叩き出される２次電子の寄与が相対的に大きくなる。実際に本発明者が行った実験データを図１１に示す。なお、実験条件は下記のとおりである。

【００１０】
図１１において、横軸が放射線の強度（吸収線量率）、縦軸が出力電流であり、図１１では１６Ｔｏｒｒ（大気圧は７６０Ｔｏｒｒ）における放射線の強度と出力電流の関係を示している。実線が、電離による電子を収集することで得られる出力電流の理論値であり、破線が実験データを最小自乗した結果である。０．５ｋＧｙ／ｍｉｎ以上の各吸収線量率において、実験値が理論値のほぼ２倍の値を示しているが、これは電極から叩き出された２次電子の分だけ収集された電子の量が多くなったためである。
よって、１６Ｔｏｒｒすなわち約５０分の１気圧まで減圧すれば、電極から叩き出される２次電子の寄与が無視できなくなることが分かる。
なお、図１１は本の一例であり、もっと高い圧力であっても上記の傾向はある。
【００１１】
このように、プローブ６内のガス圧を減圧した場合、電離による寄与に対して電極から叩き出される２次電子の寄与が相対的に高くなる。しかし、電離による２次電子（イオン、電子）と電極から叩き出される２次電子の発生率のエネルギー特性（同一照射線量に対する出力スペクトルではなく、１Ｂｑあたりに発生する電子数のスペクトル）が異なっており、これらの電子を電極で収集して、放射線の強度を測定している電離箱検出器のエネルギー特性が悪くなるという問題があった。
【００１２】
この発明は上記のような従来のものの問題点を解消するためになされたものであり、電極から叩き出される２次電子スペクトル（エネルギー特性）をガスの電離によって供給される２次電子スペクトル（エネルギー特性）に近づけることによりエネルギー特性を向上させ、電離ガス圧によらず高精度の計測が可能な電離箱検出器を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電離箱検出器は、電離ガスが封入された密閉容器内に対をなす電極が配置されて放射線の強度を測定する電離箱検出器において、前記電極から叩き出される２次電子のエネルギー特性を電離ガスの電離による２次電子のエネルギー特性と一致させるように組み合わされて、前記電極の少なくとも一方が材質の異なる複数の電極部で構成され、前記電極部のそれぞれが積層して配置されているものである。
【００１４】
また、電極の少なくとも一方がグラファイト、タングステン、鉄からなることを特徴とするものである。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電離箱検出器の要部の構成を説明する図であり、具体的には電極の構成を説明する図である。他の部分の構成は例えば図１０で示した従来技術２の場合と同様である。図において、３７ａ、３７ｂ、３７ｃは電極部であり、後述するようにこれらの各電極部３７ａ、３７ｂ、３７ｃはそれぞれ異なる材質（すなわち放射線に対する２次電子の感度が異なる材質）で形成されている。３７は電極であり、各電極部３７ａ、３７ｂ、３７ｃを積層して（直列に）配置したものである。８は電離箱（密閉容器）内に封入されている電離ガスであり、例えば空気である。１３は高圧電源、３８は電離箱内に入射した放射線、３９は入射した放射線３８によって多層電極３７から叩き出される２次電子、４０は入射した放射線３８によって電離ガス８が電離されることによって生成される２次電子（すなわち電離ガスの電離による２次電子であり、実際には電子イオン対であるが、電子のみを図示している。）である。
【００１６】
放射線のエネルギー（線量率）によって、電極３７から叩き出される２次電子３９と電離ガスの電離による２次電子（電子イオン対）４０の個数（感度）は異なる。この放射線のエネルギーによる感度の推移をエネルギー特性とする。
単一材質による電極であれば、電極から叩き出される２次電子３９のエネルギー特性と空気の電離によって生成される２次電子（電子イオン対）４０のエネルギー特性は異なっている。
一例として、グラファイト電極から叩き出される２次電子３９の相対感度（検出器校正に使用されるCs-137に対する感度を１として規格化した。）と空気の電離による２次電子（電子イオン対）４０の相対感度とのシミュレーション計算による比較を図２に示す。なお、図２ではグラファイト電極の厚さを１ｍｍとして計算した。
【００１７】
単一材質からなる電極から叩き出される２次電子のエネルギー特性は、その材質によって異なっており、低エネルギーの放射線に対し特に感度の高い材質や逆に高エネルギーの放射線に対する感度が高い材質がある。そこで、複数の材質にて電極３７を構成することで、各材質のエネルギー特性を組み合わせ、空気の電離による２次電子４０のエネルギー特性と一致させることが可能である。
一例として、それぞれグラファイト（厚さ:１ｍｍ）、タングステン（厚さ:０．１ｍｍ）および鉄（厚さ：０．０４ｍｍ）からなる電極部３７ａ、３７ｂ、３７ｃを積層した多層電極３７から叩き出される２次電子のエネルギー特性と空気の電離による２次電子のエネルギー特性とのシミュレーション計算による比較を図３に示す。
【００１８】
電極を単一の材質で構成した図２では、放射線のエネルギーが２ＭｅＶ程度より大きい範囲では電極から叩き出される２次電子の相対感度は徐々に低下しており、電極から叩き出される２次電子のエネルギー特性と空気の電離による２次電子のエネルギー特性とは大きくずれている。
これに対して電極を材質の異なる複数の電極部で構成した図３では、電極から叩き出される２次電子のエネルギー特性と空気の電離による２次電子のエネルギー特性とが全エネルギー範囲においてほぼ一致しており、多層電極３７を用いることで封入ガス圧が大気圧である場合は勿論、高線量率測定用に減圧し、電極３７から叩き出される２次電子３９が支配的な状態であっても、高精度の測定を行うことが可能であることが分かる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、各電極部３７ａ、３７ｂ、３７ｃがそれぞれグラファイト（厚さ:１ｍｍ）、タングステン（厚さ:０．１ｍｍ）および鉄（厚さ：０．０４ｍｍ）からなる場合について示したが、各電極部の材質および厚さはこれに限定されるものではなく、要は、電極から叩き出される２次電子のエネルギー特性を電離ガスの電離による２次電子のエネルギー特性と一致させることができるような材質および厚さを適宜選択して用いることができる。これは以下の実施の形態においても同様である。
また、各電極部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの配置についても、図１で示した順番に限るものではない。
【００２０】
本実施の形態では各電極部３７ａ、３７ｂ、３７ｃを積層して多層電極３７としたので、製造が容易であり、しかも、電極から叩き出される２次電子の量を調整するためにそれ自身では形状を保持できないような超薄の電極部を必要とする場合にも他の電極部によって保持することが可能であり、新たに保持部材を必要としないため、保持部材から叩き出される２次電子の影響を考慮する必要もない。
【００２１】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２による電離箱検出器の要部の構成を説明する図であり、具体的には電極の構成を説明する斜視図である。他の部分の構成は例えば図１０で示した従来技術２の場合と同様である。図において、４１ａ、４１ｂ、４１ｃは電極部であり、実施の形態１と同様にこれらの各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃはそれぞれ異なる材質で形成されている。４１は電極である。
【００２２】
上記実施の形態１では、放射線に対する２次電子の感度が異なる材質で形成された電極部を積層（以下、一例として積層方向を縦方向とする。）して直列に配置したが、電極を２次電子の供給源として見た場合、その形状や配置を変更しても、材質や厚さを調整することにより同様の効果を得ることができる。
そこで本実施の形態では、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃを横方向に並べて（並列に）密着させて一体化し、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃを電気的に接続すると共に固定して電極４１としている。
このように、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃを並列に配置することにより、電極部自身による２次電子の遮蔽が抑制され、低エネルギーの放射線に対する感度の調整が容易となる。
図４の構成において、放射線が透過すると各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃから叩き出される２次電子はそれぞれの電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃで収集されるが、電離箱検出器からの出力は、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃからの出力が合成されるため、エネルギー特性を改善できる。
【００２３】
図５は、本発明の実施の形態２による電離箱検出器の要部の別の構成を説明する図であり、具体的には電極の別の構成を説明する図である。
図５では、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃを電気的に分離して横方向に並べて（並列に）配置し、それぞれの電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃに信号線が接続されている。
各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃは電極から叩き出される２次電子の量を調整するために通常厚さが異なっており、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃを分離して配置することにより、図４のものに比べて製造が容易になる。
図５の構成において、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃからの信号線を結合することにより、出力が合成されるため、図４の場合と同様にエネルギー特性を改善できる。
【００２４】
図６は、本発明の実施の形態２による電離箱検出器の要部のさらに別の構成を説明する図であり、具体的には電極の別の構成を説明する図である。
図６では、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃを縦方向に多段階に（直列に）設置し、電極部での電位を交互に反転させている。
このように、縦方向に多段階に設置することにより、横方向に並べて配置するのに比べて電極の横方向の面積を小さくすることができるので、低エネルギーの放射線に対する感度の調整が容易で、しかも放射線場を乱すのを抑制できる電離箱検出器が得られる。
この場合にも、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃから叩き出される２次電子の和を測定することで、エネルギー特性を改善できる。
【００２５】
なお、図４〜図６において、各電極部４１ａ、４１ｂ、４１ｃの配置については、これらの図に示された順番に限るものではない。
【００２６】
また、、上記各実施の形態では電極が材質の異なる３つの電極部で構成されている場合について説明したが、３つに限るものではなく、複数であればよい。また、例えば電極部３７ａと３７ｃのように複数の電極部の内の幾つかが同じ材質であってもよい。
【００２７】
また、上記各実施の形態では電極が平板状である場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば従来技術１で示したように球形などであってもよい。
【００２８】
また、対をなす電極の両方を材質の異なる複数の電極部で構成した場合について説明したが、例えば図７で示した従来技術１における高圧電極１１１のように、放射線が入射する方の電極のみを材質の異なる複数の電極部で構成してもよい。
また、例えば図１０で示した従来技術２による電離箱検出器のように平板状の電極が対向配置されている場合にも、放射線の入射する方向が決まっている場合には、放射線が入射する方の電極のみを材質の異なる複数の電極部で構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電離ガスが封入された密閉容器内に対をなす電極が配置されて放射線の強度を測定する電離箱検出器において、前記電極から叩き出される２次電子のエネルギー特性を電離ガスの電離による２次電子のエネルギー特性と一致させるように組み合わされて、前記電極の少なくとも一方が材質の異なる複数の電極部で構成され、前記電極部のそれぞれが積層して配置されているので、各電極部の材質や厚さを適宜選択することにより、電極より叩き出される２次電子のエネルギー特性を電離ガスの電離によって供給される２次電子のエネルギー特性に近づけることができ、電離ガス圧によらず高精度の計測が可能となる。
【００３０】
また、各電極部は積層して配置されているので、製造が容易であり、しかも、電極から叩き出される２次電子の量を調整するためにそれ自身では形状を保持できないような超薄の電極部を必要とする場合にも他の電極部によって保持することが可能であり、新たに保持部材を必要としないため、保持部材から叩き出される２次電子の影響を考慮する必要もない。
さらに、電極の少なくとも一方がグラファイト、タングステン、鉄からなるものであるため、電極より叩き出される２次電子のエネルギー特性を電離ガスの電離によって供給される２次電子のエネルギー特性に近づけることができ、電離ガス圧によらず高精度の計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による電離箱検出器の要部の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１による電離箱検出器の効果を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１による電離箱検出器の効果を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態２による電離箱検出器の要部の構成を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態２による電離箱検出器の要部の別の構成を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２による電離箱検出器の要部のさらに別の構成を説明する図である。
【図７】従来技術１における電離箱検出器の外観および電極構成を示す部分断面正面図である。
【図８】従来技術１における電離箱検出器の効果を説明する図である。
【図９】従来技術１における電離箱検出器の効果を説明する図である。
【図１０】従来技術２における電離箱検出器の構成を説明する図である。
【図１１】従来技術２における電離箱検出器の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
６プローブ（密閉容器）、７電極、８電離ガス、９真空ポンプ、１０吸気弁、１１ガス圧計、１２ガス圧制御装置、３７、４１電極、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ電極部、３８放射線、３９電極から叩き出される２次電子、４０電離ガスの電離による２次電子、１０１球形電離箱検出器、１１１高圧電極、１１２集電極、１１３封入ガス、１１４カバー。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ionization chamber detector for measuring the intensity of radiation, and more particularly to its electrode configuration.
[0002]
[Prior art]
The ionization chamber detector is operated by utilizing the ionization action that occurs when radiation passes through the gas. Usually, the ionization chamber detector is composed of a pair of electrodes to which a voltage is applied. The space between these electrodes is filled with gas (ionized gas), and when the radiation passes through the space between the electrodes, some or all of its energy is consumed and electron ion pairs (secondary electrons) make. Both electrons and ions can move by the action of an electric field, and current flows in an external circuit due to the movement of electrons and ions. The radiation dose rate can be measured by measuring this current.
[0003]
Prior art
FIG. 7 is a partial cross-sectional front view showing, in particular, the appearance and electrode configuration of a spherical ionization chamber detector among conventional ionization chamber detectors described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-352234. In FIG. 7, 101 is a spherical ionization chamber detector, 111 is a high voltage electrode, 112 is a collector electrode, 113 is an enclosed gas (ionized gas), and 114 is a cover.
[0004]
A spherical high-pressure electrode 111 made of aluminum and having a thickness of 3 mm having the same center as the center of the collector electrode 112 is disposed outside the spherical and stainless-steel collector electrode 112 disposed in the center. Further, an aluminum cover 114 having a spherical shape and a thickness of 3 mm having the same center as the center of the collector electrode 112 is arranged on the outer side. A sealed container is formed by the high-voltage electrode 111 and a holding member or the like (not shown) under the high-voltage electrode 111, and an ionized gas 113 is sealed in the sealed container. The ionized gas 113 is a nitrogen gas mixed with a small amount of argon gas, and its pressure is 8 atm.
[0005]
FIG. 8 is a diagram showing energy characteristics calculated by simulation calculation using the argon gas concentration as a parameter in the ionization chamber detector having such a configuration. In FIG. 8, the circle (◯) corresponds to the case where the argon gas concentration is 0 mol%, the rhombus (◇) is 2 mol%, the square (□) is 4 mol%, and the triangle (Δ) is 6 mol%. When the argon gas concentration is 2 mol%, the standard value of ± 15% is satisfied up to 55 keV, and when it is 4 mol%, it increases to near the upper limit of the standard value near 75 keV, but from 50 keV When the energy is small, the lower limit of the standard value is interrupted. Therefore, in the conventional ionization chamber detector, energy characteristics are improved by adjusting gas components.
This will be specifically described below with reference to FIG. FIG. 9 is a graph showing the measured energy characteristics. In FIG. 9, the circle (◯) indicates that the argon gas concentration is 2 mol%, the rhombus (◇) indicates 3 mol%, and the square (□) indicates 4 mol%. It corresponds to. As can be seen from FIG. 9, in the ionization chamber detector according to the prior art 1, the standard value can be satisfied by using ionized gas in which argon gas is mixed with nitrogen gas at a concentration of 2 mol% to 4 mol%. Had achieved high energy characteristics.
[0006]
However, in the conventional ionization chamber detector as described above, when the dose rate of the radiation to be measured increases, the ionization ion density increases and recombination occurs before electrons and ions move to the

electrodes

111 and 112. That is, the charge collection efficiency, which is the probability that electrons and ions are collected by the

electrodes

111 and 112, decreases. The output current value of the ionization chamber detector, that is, the measured dose rate value (ie, intensity) is proportional to the charge collection efficiency. When measuring large doses and high dose rate radiation, the ionization amount of the enclosed gas is There was a problem that the recombination of ions occurred and the output was saturated.
Therefore, as a countermeasure against saturation, it is proposed in Japanese Patent Application No. 12-090930 by the same applicant as the present invention to reduce the density of ionized gas (reducing the gas pressure in the sealed container).
[0007]
Prior art 2.
FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of an ionization chamber detector according to the prior art 2 described in the specification of Japanese Patent Application No. 12-090930. In the figure, 6 is a probe (sealed container) of an ionization chamber detector, 7 is an electrode, 8 is an ionized gas, 9 is a vacuum pump for reducing the gas pressure in the

probe

6, and 10 is for increasing pressure from a reduced pressure state. , An intake valve for introducing gas into the probe 6, 11 a gas pressure gauge for measuring the gas pressure in the probe 6, and 12 receiving the output of the gas pressure gauge 11 to control the vacuum pump 9 and the intake valve 10. Thus, the gas pressure control device controls the gas pressure in the probe 6. The vacuum pump 9, the intake valve 10, the gas pressure gauge 11, and the gas pressure control device 12 constitute means for adjusting the gas pressure of the ionized gas 8 sealed in the ionization chamber detector probe 6. Reference numeral 13 denotes a high voltage power source.
[0008]
In the configuration as described above, by reducing the pressure of the gas in the probe 6, the density of the gas that is an ionization medium is reduced, and the ionization density per pulse can be reduced. As the ionization density decreases, the charge collection efficiency improves and the proportionality of the output current to the dose rate can be improved. That is, the ionization chamber detector in which the gas pressure in the probe 6 is reduced can measure with high accuracy even for radiation with a high dose rate.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the gas pressure in the probe 6 is reduced, the contribution of secondary electrons knocked out of the electrode becomes relatively larger than the contribution of secondary electrons (electrons, ions) due to the ionization of the ionized gas. FIG. 11 shows experimental data actually conducted by the present inventors. The experimental conditions are as follows.

[0010]
In FIG. 11, the horizontal axis represents the radiation intensity (absorbed dose rate), and the vertical axis represents the output current. FIG. 11 shows the relationship between the radiation intensity and the output current at 16 Torr (atmospheric pressure is 760 Torr). The solid line is the theoretical value of the output current obtained by collecting electrons due to ionization, and the broken line is the result of the least squares of the experimental data. At each absorbed dose rate of 0.5 kGy / min or more, the experimental value shows almost twice the theoretical value. This is the amount of electrons collected by the amount of secondary electrons knocked out of the electrode. This is because of the increase.
Therefore, it can be seen that if the pressure is reduced to 16 Torr, that is, about 1/50 atm, the contribution of secondary electrons knocked out of the electrode cannot be ignored.
Note that FIG. 11 is an example of the book, and the above-described tendency exists even at a higher pressure.
[0011]
Thus, when the gas pressure in the probe 6 is reduced, the contribution of secondary electrons knocked out from the electrode becomes relatively high with respect to the contribution due to ionization. However, the energy characteristics of the generation rate of secondary electrons (ions, electrons) due to ionization and secondary electrons knocked out from the electrodes (not the output spectrum for the same irradiation dose but the number of electrons generated per 1 Bq) are different. In addition, there has been a problem that the energy characteristics of an ionization chamber detector that collects these electrons with an electrode and measures the intensity of radiation deteriorates.
[0012]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and a secondary electron spectrum (energy characteristic) knocked out from an electrode is converted into a secondary electron spectrum (energy) supplied by gas ionization. It is an object of the present invention to provide an ionization chamber detector capable of improving energy characteristics by being close to (characteristics) and capable of highly accurate measurement regardless of ionized gas pressure.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Ionization chamber detector in accordance with the present invention, the ionization chamber detector ionization gas to measure the strength of the electrode is disposed radiation pairs in a closed container which is sealed, the secondary electrons knocked from the electrode Combined to match the energy characteristics with the energy characteristics of the secondary electrons by ionization of the ionized gas, at least one of the electrodes is composed of a plurality of electrode parts made of different materials, and each of the electrode parts is stacked and arranged. It is what has been.
[0014]
Further, at least one of the electrodes is made of graphite, tungsten, or iron.
[0015]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the main part of the ionization chamber detector according to the first embodiment of the present invention, specifically for explaining the configuration of the electrodes. The structure of other parts is the same as that of the prior art 2 shown in FIG. In the figure, reference numerals 37a, 37b, and 37c denote electrode portions. As will be described later, these electrode portions 37a, 37b, and 37c are formed of different materials (that is, materials having different sensitivity of secondary electrons to radiation). . Reference numeral 37 denotes an electrode in which the electrode portions 37a, 37b, and 37c are stacked (in series). 8 is an ionized gas sealed in an ionization chamber (sealed container), for example, air. 13 is a high-voltage power source, 38 is radiation entering the ionization chamber, 39 is secondary electrons knocked out of the multilayer electrode 37 by the incident radiation 38, and 40 is generated when the ionized gas 8 is ionized by the incident radiation 38. Secondary electrons (that is, secondary electrons due to ionization of an ionized gas, which are actually electron ion pairs, but only electrons are illustrated).
[0016]
Depending on the energy (dose rate) of the radiation, the number (sensitivity) of the secondary electrons 39 knocked out from the electrode 37 and the secondary electrons (electron ion pairs) 40 due to ionization of the ionized gas are different. The change in sensitivity due to the energy of the radiation is defined as an energy characteristic.
In the case of an electrode made of a single material, the energy characteristics of the secondary electrons 39 knocked out of the electrode and the energy characteristics of the secondary electrons (electron ion pairs) 40 generated by the ionization of air are different.
As an example, the relative sensitivity of secondary electrons 39 struck out from the graphite electrode (normalized to 1 for sensitivity to Cs-137 used for detector calibration) and secondary electrons (electron ion pairs) due to ionization of air A comparison by simulation calculation with a relative sensitivity of 40 is shown in FIG. In FIG. 2, the thickness of the graphite electrode was calculated as 1 mm.
[0017]
The energy characteristics of secondary electrons knocked out of an electrode made of a single material vary depending on the material, and there are materials that are particularly sensitive to low-energy radiation and conversely materials that are highly sensitive to high-energy radiation. . Therefore, by configuring the electrode 37 with a plurality of materials, it is possible to combine the energy characteristics of the respective materials to match the energy characteristics of the secondary electrons 40 due to the ionization of air.
As an example, it is knocked out from a multilayer electrode 37 in which electrode portions 37a, 37b and 37c made of graphite (thickness: 1 mm), tungsten (thickness: 0.1 mm) and iron (thickness: 0.04 mm) are laminated. FIG. 3 shows a comparison by simulation calculation between the energy characteristics of secondary electrons and the energy characteristics of secondary electrons due to ionization of air.
[0018]
In FIG. 2 in which the electrode is made of a single material, the relative sensitivity of the secondary electrons knocked out from the electrode gradually decreases in the range where the energy of radiation is larger than about 2 MeV, and the secondary electrons knocked out from the electrode. The energy characteristics of the secondary electrons and the energy characteristics of the secondary electrons due to the ionization of air are greatly deviated.
On the other hand, in FIG. 3 in which the electrode is composed of a plurality of electrode parts made of different materials, the energy characteristic of the secondary electrons knocked out of the electrode and the energy characteristic of the secondary electrons due to the ionization of air are almost equal in the entire energy range. In addition, when the enclosed gas pressure is atmospheric pressure by using the multi-layer electrode 37, the secondary electrons 39 struck out from the electrode 37 are dominant because the pressure is reduced for high dose rate measurement. It can be seen that high-precision measurement can be performed.
[0019]
In the present embodiment, the case where each electrode portion 37a, 37b, 37c is made of graphite (thickness: 1 mm), tungsten (thickness: 0.1 mm), and iron (thickness: 0.04 mm) is shown. However, the material and thickness of each electrode part are not limited to this, and the point is that the energy characteristics of the secondary electrons knocked out of the electrodes are made to coincide with the energy characteristics of the secondary electrons caused by the ionization of the ionized gas. The material and thickness that can be used can be appropriately selected and used. The same applies to the following embodiments.
Further, the arrangement of the electrode portions 37a, 37b, and 37c is not limited to the order shown in FIG.
[0020]
In the present embodiment, since the electrode portions 37a, 37b, and 37c are laminated to form the multilayer electrode 37, the manufacturing is easy, and the device itself is adjusted in order to adjust the amount of secondary electrons knocked out of the electrode. Even when an ultra-thin electrode part that cannot hold the shape is required, it can be held by another electrode part, and a new holding member is not required. There is no need to consider the effects of
[0021]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the main part of the ionization chamber detector according to the second embodiment of the present invention, specifically a perspective view for explaining the configuration of the electrodes. The structure of other parts is the same as that of the prior art 2 shown in FIG. In the figure, reference numerals 41a, 41b, and 41c denote electrode portions, and each of the electrode portions 41a, 41b, and 41c is formed of a different material as in the first embodiment. Reference numeral 41 denotes an electrode.
[0022]
In Embodiment 1 described above, electrode portions formed of materials having different sensitivities of secondary electrons to radiation are stacked (hereinafter referred to as a stacking direction as an example) and arranged in series. When viewed as a source of secondary electrons, the same effect can be obtained by adjusting the material and thickness even if the shape and arrangement are changed.
Therefore, in the present embodiment, the electrode portions 41a, 41b, 41c are arranged side by side (in parallel) and closely integrated to each other, and the electrode portions 41a, 41b, 41c are electrically connected and fixed to be fixed to the electrode 41. It is said.
Thus, by arranging each electrode part 41a, 41b, 41c in parallel, shielding of the secondary electron by the electrode part itself is suppressed, and the adjustment of the sensitivity to low energy radiation becomes easy.
In the configuration of FIG. 4, when radiation is transmitted, secondary electrons knocked out from the electrode parts 41 a, 41 b, 41 c are collected by the respective electrode parts 41 a, 41 b, 41 c, but the output from the ionization chamber detector is Since the output from each electrode part 41a, 41b, 41c is synthesize | combined, an energy characteristic can be improved.
[0023]
FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration of the main part of the ionization chamber detector according to the second embodiment of the present invention, and specifically illustrates another configuration of the electrode.
In FIG. 5, the electrode portions 41a, 41b, and 41c are electrically separated and arranged side by side (in parallel), and signal lines are connected to the respective electrode portions 41a, 41b, and 41c.
The electrode portions 41a, 41b, and 41c are usually different in thickness in order to adjust the amount of secondary electrons knocked out of the electrodes, and by arranging the electrode portions 41a, 41b, and 41c separately, FIG. Manufacture is easier compared to 4.
In the configuration of FIG. 5, since the outputs are synthesized by combining the signal lines from the electrode portions 41a, 41b, and 41c, the energy characteristics can be improved as in the case of FIG.
[0024]
FIG. 6 is a diagram for explaining still another configuration of the main part of the ionization chamber detector according to the second embodiment of the present invention, specifically a diagram for explaining another configuration of the electrode.
In FIG. 6, each electrode part 41a, 41b, 41c is installed in the vertical direction in multiple stages (in series), and the potentials at the electrode parts are alternately reversed.
In this way, by installing in multiple stages in the vertical direction, it is possible to reduce the area of the electrodes in the horizontal direction compared to arranging them side by side in the horizontal direction, making it easy to adjust the sensitivity to low-energy radiation. In addition, an ionization chamber detector capable of suppressing disturbance of the radiation field can be obtained.
Also in this case, energy characteristics can be improved by measuring the sum of secondary electrons knocked out from the electrode portions 41a, 41b, and 41c.
[0025]
4 to 6, the arrangement of the electrode portions 41a, 41b, and 41c is not limited to the order shown in these drawings.
[0026]
Moreover, although each said embodiment demonstrated the case where the electrode was comprised by three electrode parts from which a material differs, it does not restrict to three, What is necessary is just two or more. Further, for example, some of the plurality of electrode portions may be the same material as the electrode portions 37a and 37c.
[0027]
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the electrode is a flat plate has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, a spherical shape as shown in Prior Art 1.
[0028]
Moreover, although the case where both of the electrodes forming a pair are configured by a plurality of electrode portions made of different materials has been described, for example, only the electrode on which radiation is incident, such as the high voltage electrode 111 in the prior art 1 shown in FIG. May be composed of a plurality of electrode parts made of different materials.
In addition, for example, even when the flat electrodes are arranged opposite to each other as in the ionization chamber detector according to the related art 2 shown in FIG. 10, the radiation is incident when the radiation incident direction is determined. Only one of the electrodes may be composed of a plurality of electrode parts made of different materials.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an ionization chamber detector in which a pair of electrodes are arranged in a sealed container in which an ionized gas is sealed to measure the intensity of radiation, secondary electrons knocked out from the electrodes are measured. Are combined to match the energy characteristics of the secondary electrons by ionization of the ionized gas, and at least one of the electrodes is composed of a plurality of electrode parts made of different materials, and each of the electrode parts is laminated. Since it is arranged, the energy characteristics of the secondary electrons knocked out of the electrodes are brought closer to the energy characteristics of the secondary electrons supplied by the ionization of the ionized gas by appropriately selecting the material and thickness of each electrode part. Therefore, highly accurate measurement is possible regardless of the ionized gas pressure.
[0030]
In addition, since each electrode portion is arranged in a stacked manner, it is easy to manufacture, and in order to adjust the amount of secondary electrons knocked out of the electrode, it is ultra-thin that cannot hold the shape by itself. Even when the electrode portion is required, it can be held by another electrode portion, and since a new holding member is not required, it is not necessary to consider the influence of secondary electrons knocked out of the holding member.
Furthermore, since at least one of the electrodes is made of graphite, tungsten, or iron, the energy characteristics of secondary electrons knocked out of the electrodes can be made closer to the energy characteristics of secondary electrons supplied by ionization of ionized gas. Highly accurate measurement is possible regardless of the ionized gas pressure.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of an ionization chamber detector according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the effect of the ionization chamber detector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the ionization chamber detector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a main part of an ionization chamber detector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration of the main part of the ionization chamber detector according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating still another configuration of the main part of the ionization chamber detector according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional front view showing the appearance and electrode configuration of an ionization chamber detector in Prior Art 1.
FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of an ionization chamber detector in the prior art 1;
FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of an ionization chamber detector in the prior art 1;
FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of an ionization chamber detector in the conventional technique 2;
FIG. 11 is a diagram for explaining a problem of an ionization chamber detector in Prior Art 2.
[Explanation of symbols]
6 Probe (sealed container), 7 electrode, 8 ionized gas, 9 vacuum pump, 10 intake valve, 11 gas pressure gauge, 12 gas pressure control device, 37, 41 electrode, 37a, 37b, 37c, 41a, 41b, 41c electrode part , 38 Radiation, 39 Secondary electrons knocked out from electrodes, 40 Secondary electrons by ionization of ionized gas, 101 Spherical ionization chamber detector, 111 High voltage electrode, 112 Collector electrode, 113 Enclosed gas, 114 Cover

Claims

In an ionization chamber detector in which a pair of electrodes are arranged in an airtight container filled with an ionized gas to measure the intensity of radiation, the energy characteristics of secondary electrons knocked out from the electrode are expressed by secondary ionization gas ionization. An ionization chamber characterized in that it is combined so as to match the energy characteristics of electrons, and at least one of the electrodes is composed of a plurality of electrode parts made of different materials, and each of the electrode parts is stacked and arranged. Detector.

The ionization chamber detector according to claim 1, wherein at least one of the electrodes is made of graphite, tungsten, or iron.