• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1991019969A1
    申请号:PCT/JP1991/000780
    申请日:1991-06-11
    公开日:1991-12-26
    发明作者:Kyoichi Miyashita；Junichi Ogawa
    申请人:Earthnics Corporation；
    IPC主号:G01N9-00
    专利说明:
    [0001] 明細書
    [0002] 密度 · 水分計測装置
    [0003] 技術分野
    [0004] この発明は、 ガンマ線と速中性子線を用いて密度と水分 量とを同時に計測する密度 ， 水分計測装置に関し、 特に取 扱および分析の容易な密度 · 水分計測装置に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 従来様々な物質の水分および密度を同時に計測する方法 が考案されている。 一般によ く用いられるサンプリ ング法 では、 採取された試料の場所によってそのデータが異なり、 またすぐにその結果がわからないという問題点があつた。 そこで、 そのようなサンプリ ング法ではなく連続的にオン ライ ンで密度と水分とを同時に計測しょう とする試みがな されてきた。 そのような例がたとえば図 1 に示される。
    [0007] 図 1 を参照して、 従来のばらもののオンライ ン計測装置 においては、 ベル トコンペャによって被測定物 （たとえば コークス） が搬送されている途中に第 1 の放射線源 2 9 · (たとえば C f — 2 5 2 ) と、 第 2 の放射線源 3 0 (たと えば C s — 1 3 7 ) が設けられる。 第 1 および第 2 の放射 線源 2 9， 3 0から放射され、 被測定物 2 0 を透過した放 射線が検出装置によって検出される。 被測定物 2 0 の密度 と水分量とを同時にオンライ ンで計測するためには、 ガン マ線を検出する N a I シンチレ一夕等からなる密度計 2 7 と速中性子線を検出するガラスシンチレ一夕等からなる水 分計 2 8 とが検出装置の中に設けられる必要があった。 そ してそれぞれのシンチレ一夕の出力は、 スペク トル特性を 用いた波高弁別法を用いて波高弁別回路 （ P H D回路） に よって分離され、 それぞれの測定データが得られた。
    [0008] しかしながら、 2種類の計測器 2 7， 2 8 を用いて 1 つ の被測定物 2 0を同時に測定することは各計測器の配置ス ペースを必要とし、 また保守管理も煩わしいという問題が める。
    [0009] このような問題点を解決するために、 たとえば N a I シ ンチレ一夕とプラスチッ クシンチレ一夕を有するホスウイ ツチ検出器を用いることが考えられる。 この例がたとえば 特開平 2— 7 4 8 9 0号公報に開示されている。
    [0010] 同公報によれば、 2種類のシンチレ一夕の出力光が光電 子増倍管 （以下 P Mと略す） によって受光され、 パルス増 幅器で増幅される。 なお、 この場合も P H D回路を用いて いる。
    [0011] しかしながら、 同公報に開示された方法によれば、 パル ス高さによって N a I シンチレ一夕の検出したガンマ線パ ルスとプラスチッ クシンチレ一夕の検出した中性子線パル スの波高分布とがうま く分かれず、 安定した分析ができな いという問題点があつた。
    [0012] これに対したとえば N a I シンチレ一夕 と液体シンチレ 一夕を有するホスウイ ツチ検出器を用いて安定した分析結 果を得ることが考えられる。 N a I シンチレ一夕と液体シ ンチレータではそれぞれの PMによる受光波形の波形パ夕 一ンが異なるため、 波形弁別法を用いて各々のデ一夕を得 るこ とができる。 以下この場合の例について説明する。
    [0013] 第 2図はホスウイ ツチ検出器を用いて公知技術を組合せ た密度 ' 水分計測装置の一構成例のプロ ッ ク回路図である ( 第 2図を参照して、 公知技術を組合せたホスウイ ツチ検出 器は被測定物 2 0を透過してガンマ線および速中性子線を 放射する第 1 の線源 （こ こではカ リ ホルニウム C f — 2 5 2 ) と、 光電ピークを形成するガンマ線を放射する第 2の 線源 （こ こではセシウム 1 3 7 C s — 1 3 7 ) 2 と、 N a I シンチレ一夕 4、 液体シンチレ一夕 5および PM 6 とで 構成されるホスウイ ツチ検出器 3 とを含む。 N a I シンチ レー夕 4からのシンチレ一ショ ン光は、 液体シンチレ一夕 5を透過して PM 6に入射する。 第 1 の線源 1からの放射 線は被測定物 2 0を透過して両シンチレ一夕 4 , 5に入射 するよう配置され、 第 2の線源 2のガンマ線は、 被測定物 2 0を透過するこ となく直接 N a I シンチレ一夕 4に入射 するように配置されている。 PMからの出力はプリアンプ 7で増幅されて A G C回路 8 または波形弁別を行なうパル ス波形弁別回路 1 0 (以下 「P S D回路」 という） に送ら れる。 A G C回路 8 は、 プリアンプ 7の出力信号に含まれ ている第 2の線源 2からのガンマ線検出信号の光電ピーク のパルス高さが一定となるように高圧電源 9の出力電圧を 制御する。 P S D回路 1 0 は、 プリアンプ 7から出力される検出信 号のパルスの立ち上がり時間の差を弁別し、 その立ち上が り時間に応じたパルス群別に出力する。
    [0014] 第 3図は P S D回路 1 0 に入力される検出信号のパルス の立ち上がり時間とその数の分布を示す分布図である。 図 中①は液体シンチレ一夕 5で検出された速中性子線検出パ ルスの単位時間あたりのパルス数 （計数率） を示す。 ②は 液体シンチレータ 5で検出された第 1 の線源 1 からのガン マ線および第 2の線源 2からのガンマ線検出パルスの計数 率を示す。 ③は N a I シンチレ一夕 4で検出された第 1 お よび第 2の線源 1 , 2からのガンマ線検出パルスの計数率 を示す。
    [0015] P S D回路 1 0 は、 第 3図中の①， ②， ③を分離し、 第 2図に示した第 し 第 2， 第 3のカウン夕 1 1， 1 2 , 1 3 はそれぞれ①、 ②， ③のパルス数をカウン ト してその計 数率 N l， N 2 , N 3を出力する。 この計数率 N 1 は被測 定物 2 0の水分量に応じて減少する値であり、 計数値 Nに は被測定物 2 0の密度に応じて減少する。 ただしこの値は 第 2の線源 2 による一定の計数率を含む。
    [0016] C P U 1 4 はこれらの計数値 N 1， N 2から以下の演算 を行なつて水分量 Wおよび密度 pを算出する。
    [0017] N 1 = 1 0 e X ρ ( - n )
    [0018] N 2 - N S = (N 2 0 - N s ) e x p ( - fi r p ) ただし、 N 1 0， N 2 0 は被測定物 2 0を取り除いた場 合 （それぞれ水分量 Wおよび密度 ;0が 0のとき に相当） の計数率
    [0019] N Sは第 2の線源 （ 2 ) の寄与分
    [0020] η , 7は装置の定数である。
    [0021] なお、 第 3のカウンタ 1 3の計数率 N 3を用いても密度 測定ができるが、 本願発明と関係がないためここでは説明 を省略する。
    [0022] このよ うに第 3図に示した構成の密度 · 水分計測装置で あれば、 1 つのホスゥィ ッチ検出器 3を用いた計測装置で 密度と水分量とを同時に高い効率で計測するこ とができる。 また N a I シンチレ一夕 4からの信号を A G C回路 8 に導 いて利得の安定化を図るこ ともできる。
    [0023] このように液体シンチレ一夕を含むホスウイ ツチ検出器 を P S D回路と組合せると、 速中性子線とガンマ線を弁別 できるという長所を持つが、 液体シンチレ一夕は機械的強 度に乏しく、 かつ可燃性があるので取扱いが難しい。 さら に極めて高価であるため研究室内での利用を除いて実用化 が困難であるという問題点がある。
    [0024] したがつてこの発明は上記のような問題点を解消するた めになされたもので、 取扱いかつ分析の容易な密度 * 水分 計を提供するこ とを目的としている。
    [0025] またこの発明は効率よ く安定して計測ができるホスウイ ツチ検出器を用いた密度 ' 水分計を提供するこ とを目的と する。 さ らに本発明は、 一般の工業分野において使用可能な密 度 · 水分計を提供するこ とを目的とする。
    [0026] この発明のさらに他の目的は分析の容易な、 工業的密度 • 水分計測方法を提供するこ とである。
    [0027] 発明の開示
    [0028] この発明にかかる密度 · 水分計測装置はガンマ線および 速中性子線を検出するプラスチッ クシンチレ一夕およびガ ンマ線用シンチレ一夕を 1 つの光電子増倍管に光学的に結 合したホスウイ ツチ検出器を含む。 ホスウイ ツチ検出器は 被測定物を透過して入射する放射線を検出する。 ホスウイ ツチ検出器の検出信号はプラスチッ クシンチレ一夕によつ て検出された第 1 の信号成分とガンマ線用シンチレ一夕に よって検出された第 2の信号成分とに分離される。 第 1 の 信号成分は、 速中性子線によって得られる第 1 のデータと ガンマ線によって得られる第 2のデータとを含み、 第 1 の データと第 2のデータとは第 2の信号成分をもとにして分 離される。 この分離された第 1 のデータと第 2のデータを もとに被測定物の密度 · 水分量が算出される。
    [0029] 放射線源から放射されたガンマ線と速中性子線は、 被測 定物を透過してプラスチッ クシンチレ一夕で検出されると ともに、 ガンマ線は N a l シンチレ一夕でも検出される。 プラスチッ クシンチレ一夕で検出されたデ一夕はガンマ線 と速中性子線の両方によって得られたデータを含む。 N a I シンチレ一夕で検出されたガンマ線とプラスチッ ク シン チレ一夕で検出されたガンマ線とはともに同一の被測定物 から得られたものであるため比例の関係を有する。 この関 係に基づいてプラスチッ ク シンチレ一夕で検出されたガン マ線と速中性子線の各々のデータを分離する。 速中性子線 から得られたデータをもとに被測定物の水分量が算出され、 ガンマ線から得られたデータに基づいて被測定物の密度が g十算 れる o
    [0030] その結果、 取扱いおよび分析の容易な密度 · 水分計が提 供できる。
    [0031] この発明の他の局面においては、 被測定物の密度 · 水分 を計測する方法は被測定物を透過するようにガンマ線およ び速中性子線を放出する線源を準備するステップと、 被測 定物を透過したガンマ線を N a I シンチレ一夕で検出する ステップと、 被測定物を透過したガンマ線および速中性子 線をプラスチッ クシンチレ一夕で検出するステップと、 N a I シンチレ一夕およびプラスチッ クシンチレ一夕で検出 された検出信号を P S D回路で波形弁別するステツプと、 N a I シンチレ一夕で検出したガンマ線のデータに基づい て、 プラスチッ クシンチレ一夕で検出したガンマ線データ と速中性子線データを分離するステップと、 分離されたガ ンマ線データおよび速中性子線データに基づいて被測定物 の水分および密度を求めるステップとを含む。
    [0032] プラスチッ ク シンチレ一夕で検出したガンマ線データ と 速中性子線データとを波形弁別しても弁別はできないが、 N a I シンチレ一夕で検出したガンマ線とプラスチッ クシ ンチレ一夕で検出したガンマ線との間には比例の関係があ るため、 これを用いれば被測定物中のガンマ線データと速 中性子線データとが分離できる。 その結果、 測定が容易な 工業的密度 · 水分計測方法が提供できる。
    [0033] 図面の簡単な説明
    [0034] 第 1 図は従来のォンライ ンで密度および水分を計測する 装置を示すブロ ッ ク図であり、 第 2図は従来のホスウイ ッ チ検出器を用いた密度 ■ 水分計の要部を示すブロ ッ ク図で あり、 第 3図は従来のホスゥイ ッチ検出器を用いた密度 ' 水分計測装置における波形弁別の結果を示す図であり、 第 4図はオンライ ンで密度および水分を計測する装置の具体 的配置を示す図であり、 第 5図はこの発明にかかるホスゥ ィ ツチ検出器を用いた密度 · 水分計の要部を示すプロ ッ ク 図であり、 第 6図はこの発明にかかる密度 · 水分計の要部 となるホスウイ ツチ検出器の外観を示す模式図であり、 第 7図はこの発明にかかる密度 ， 水分計における波形弁別結 果を示す図であり、 第 8図はこの発明にかかる密度 ■ 水分 計の計測方法を説明するための図であり、 第 9図はこの発 明にかかる密度 · 水分計の性能を示す図であり、 第 1 0図 は P S D回路の要部を示すブロッ ク図であり、 第 1 1 A図 第 1 1 B図は第 1 0図に示した P S D回路の各点における 信号の波形を示す図であり、
    [0035] 発明を実施するための最良の形態 本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従つ てこれを説明する。
    [0036] 第 4図はこの発明にかかるホスウイ ツチ検出器を用いた 場合のオンライ ンで密度および水分を測定する装置の具体 的配置を示す図である。 第 4図を参照して、 たとえばコー クスのようなばらものの被測定物 2 0 がベル ト コ ンべャ 2 3で搬送されている間にその密度および水分が計測される。 放射線源 2 6から放射され、 被測定物 2 0を透過した放射 線が検出装置 2 4 によって検出される。 検出装置 2 4 には 表示部 2 7 とキー設定部 2 8 とが設けられている。
    [0037] 第 5図はこの発明にかかるホスウイ ツチ検出器を用いた 密度 · 水分計測装置の要部を示すブロ ッ ク図であり、 第 6 図はホスウイ ツチ検出器 3の概形を示す図である。 第 5図 を参照して、 この発明にかかる密度 · 水分計測装置は、 第 2図に示した従来例の組合せから考えられるホスゥ ィ ツチ 検出器 3 において液体シンチレ一夕 5の代わりにプラスチ ッ クシンチレ一夕 1 5が用いられている点を除いて他の構 成は第 2図の場合と同じである。 したがって、 同一部分に 同一符号を付してその詳細を省略する。 なお P S D回路、 第 1 および第 2のカウンタ 1 7 , 1 8の詳細については後 で説明する。
    [0038] プラスチッ クシンチレ一夕は加工が容易であり、 また液 体シンチレ一夕のように取扱いが困難であるとか高価であ る という問題点はない。 一般にプラスチッ ク シンチ レ一夕 としては、 たとえば二ュ一ク リアエンタープライズ社の N E 1 0 2が使用される。
    [0039] N a I シンチレ一夕 4およびプラスチッ クシンチレ一夕 1 5で検出された信号は PM 6、 プリアンプ 7を経て P S D回路 1 6で波形弁別される。 第 7図に P S D回路 1 6力、 らの出力データを示す。 図中④はプラスチッ クシンチレ一 夕 1 5による第 1の線源 1からの速中性子線およびガンマ 線の検出信号を示し、 ⑤は N a I シンチレ一夕 4による第 1 の線源 1からのガンマ線および第 2の線源 2からのガン マ線の検出信号を示す。
    [0040] 実際にはプラスチッ クシンチレ一夕 1 5は第 2の線源か らのガンマ線も検出するが、 第 2の癱源の出力が弱いこと および、 第 2の線源からのガンマ線は N a I シンチレ一夕 4を透過した後にプラスチッ クシンチレ一夕 1 5に到達し、 かつガンマ線は N a I シンチレ一夕 4によってほとんど吸 収されるこ と等の理由により、 プラスチッ クシンチレ一夕 1 5による第 2の線源からのガンマ線検出量は無視できる。
    [0041] ≤ 0回路 1 6は入力信号を第 5図に示す④と⑤に弁別 して第 1、 第 2のカウンタ 1 7， 1 8に出力する。 C PU 1 9は第 1 のカウンタ 1 7の計数率 N pを速中性子線計数 率 Nnとガンマ線計数率 N 7 とに配分する。
    [0042] 次に第 1 の計数率 N pの配分方法について説明する。 第 8図は上で述べた第 1 のカウンタの計数率 N pを構成 する速中性子線計数率 Nnとガンマ線計数率 N 7および第 2 のカウ ンタの計数率 N c との関係を示す模式図である。 第 1 の線源 1 からの放射線はベル トコ ンべャ 2 3で運搬さ れる被測定物 2 0を透過して N a I シンチレ一夕 4 および プラスチッ ク シンチレ一夕 1 5 に入射する。 こ こで N a I シンチレ一夕 4 は第 1 の線源からの放射線のうち、 被測定 物 2 0を透過したガンマ線のみを検出し、 プラスチッ クシ ンチし一夕 1 5 はガンマ線および速中性子線を検出する。 第 2の線源 2 は A G C回路のためだけに設けられているも のであり、 この目的のためには N a I シンチレ一夕 4 によ つて検出される信号のみが使用される。 。
    [0043] 以上の条件の下で被測定物 2 0からのガンマ線および速 中性子線のデータが P M 6 を経て検出されると次のように なる。 すなわち、 N a I シンチレ一夕 4が検出した計数率 N c は被測定物 2 0からのガンマ線 Ί ( N a I ) +第 2の 線源 2からのガンマ線ァ s ( N a I ) を含む。 プラスチッ クシンチレ一夕 1 5 によつて検出される計数率 N pは被測 定物 2 0からのガンマ線の計数率 N 7 と速中性子線の計数 率 N n とを含む。 N a I シンチレ一夕 4 によって検出され る計数率 N Cが第 7図に⑤で示した検出信号に相当し、 プ ラスチッ クシンチレ一夕 1 5 によつて検出された計数率 N Pが第 7図の④で示した検出信号に相当する。
    [0044] 第 2の線源 2からのガンマ線 7 s ( N a I ) は既知の値 であるから、 第 1 のカウンタ 1 7の計数率 N cを構成する 被測定物 2 0からのガンマ線ァ （N a I ) の値は容易に知 ることができる。 一方、 第 1 のカウ ン夕 1 7の計数率ァ (N a I ) と第 2のカウ ンタ 1 8の計数率を構成する被測 定物 2 0からのガンマ線の計数率ァ （プラスチッ ク） はと もに同一の被測定物 2 0を透過したガンマ線を計測してい るため一定の比例関係を有している。 そこでこの発明にお いては、 この関係を用いて第 1のカウン夕 1 7の計数率 N を速中性子線計数率 N nとガンマ線計数率 N τとに配分 している。
    [0045] 以下にこの配分を求める詳細について説明する。
    [0046] ( 1 ) 配分方法 1
    [0047] 第 1 の配分方法においては、 第 8図に示した計測系にお いて、 被測定物 2 0を取除き、 かつ第 1の線源 1 の位置に ガンマ線しか出さないガンマ線源をおいたときのプラスチ ッ クシンチレ一夕 i 5による計数率を測定することによつ て求める。 このガンマ線源としてはたとえばセシウム C s やコバル ト C oが用いられる。
    [0048] この場合のプラスチッ クシンチレ一夕 1 5による計数率 を Np o とし、 N a l シンチレ一夕 4による計数率を N c 0 とすれば、 下記の算式に基づいて速中性子線計数率 N n とガンマ線計数率 N r とが求められる。
    [0049] N ρ X ( N p o /N c 0 ) = N r
    [0050] Np -N r =Nn
    [0051] このようにして求めた速中性子線の計数率 N nをもとに 単位体積当りの水分 W ( g/ c m3 ) が求められ、 ガンマ 線の計数率 N 7をもとに被測定物の密度 P ( g/ c m 3 ) が求められる。
    [0052] なおここで被測定物の水分を求めるのに速中性子線によ る水分だけでなく密度を求めているのは次の理由による。 すなわち、 オンライ ンで被測定物を搬送している間に線源 を用いて測定する際には、 実際には図 8の L ( c m) で示 した長さ全体にわたっての水分を測定しているこ とになる, この場合線源の透過した単位面積を S ( c m 2 ) で表わす と速中性子線が水素と反応して得られ実際測定している水 分 WWは次の式で表わされる。
    [0053] WW = Wx S X L ( g ) - C I )
    [0054] 即ち、 WWは線源の透過した部分の全水分量を表わす。 一方、 N a I シンチレ一夕は被測定物を透過した 7"線か ら次の式で表わされる被測定物の重量 WMを求めている。
    [0055] WM= p X S L ( g ) … （ 2 )
    [0056] 以上の式 （ 1 ) 、 （ 2 ) により水分 7 は次の式で求めら れる。
    [0057] WW Wx S X L W
    [0058] η = = =
    [0059] WM p x S x L p
    [0060] 以上の理由により、 速中性子線による単位体積当りの水 分量およびガンマ線による密度を求めているのである。
    [0061] ( 2 ) 配分方法 2
    [0062] 次にこの発明の第 2の配分方法について説明する。 計測 系を次のようにする。 すなわち、 第 8図において被測定物
    [0063] 2 0を取除き、 かつプラスチッ クシンチレ一夕 1 5の代わ りにそれと同じ寸法の液体シンチレ一夕 5を設ける。 液体 シンチレ一夕を用いればプラスチッ クシンチレ一夕内の速 中性子線とガンマ線の成分が波形弁別できるため、 この状 態における第 3図に示した成分②と③の計数率 N 2 0 と N
    [0064] 3 0 とを実測する。 この実測結果をもとに下記の算式に基 づいて各々のデータを求める。
    [0065] N p X N 2 0 /N 3 0 = N r
    [0066] Np -N r =Nn
    [0067] この配分方法は、 プラスチッ クシンチレ一夕と液体シン チレ一夕はその組成が近似しているため、 同寸法、 かつ測 定条件が同じであれば両者の速中性子線およびガンマ線の 検出効率は実質上等しいと考えられることに基づいている。
    [0068] ( 3 ) 水分率の演算方法
    [0069] このようにして配分した計数率 N nおよび N 7に基づい て、 次の演算を実行するこ とによって単位体積当りの水分 量 W、 および密度 ρが得られる。
    [0070] Nn =Nn O e x p (一〃 nWS x L) x 〔密度による 中性子の減衰分〕
    [0071] N γ = N r 0 e x p C - r p S x L )
    [0072] ただし、 W： 被測定物の単位体積あたりの水分量
    [0073] p ： 被測定物の密度で単位体積あたりの重量 N n 0 ： 被測定物を取除いたときの計数率 Nn N r 0 ： 被測定物を取除いたときの計数率 N 7 n , n 7 装置定数
    [0074] (こ こでの被測定物の厚さは一定とする） である。
    [0075] なお、 こ こで、 〔密度による中性子の減衰分〕 について は、 本発明の要旨と関係がないので、 その説明は省略する。 次に上記のような配分方法を用いて実際にこの発明にか かる密度 · 水分計測装置を用いて測定した結果を第 9図に 示す。 第 9図は X軸に水分のわかっている試料の水分パー セン トをとり、 Y軸にこの発明にかかる密度 · 水分計測装 置の測定結果をとつた場合のグラフである。 第 9図を参照 して水が単位面積あたり 0 . 5 g〜 3 . O gのどの値にお いても測定値は実際の値とほぼ近い値を示しているこ とが わ力、る。
    [0076] 次にこの発明で用いた P S D回路について説明する。 第
    [0077] 1 0図は P S D回路の要部を示すブロ ッ ク図であり、 第 1 1 A図第 1 1 B図は、 第 1 0図に示した各点におけるパル ス波形を示す図である。 第 1 1 A図はパルスが速い場合を 示し、 第 1 1 B図はパルスが遅い場合を示す。
    [0078] 信号 aは P S D回路 1 6 に入力端子 3 1 から入力される。 ゼロク ロス信号を得るために、 信号 aを 1 段目微分回路 3 2および 2段目微分回路 3 3を用いて 2階微分し、 積分回 路 3 4を用いて 1 回積分すると信号 bが得られる。 bをパ ルス幅に変換するために 2つのコ ンノ、。レー夕 4 1， 4 2を 用いる。 これはゼロクロス点にはノ ィズが存在するので、 これを避けるために +記号側に A基準電圧を、 また—記号 側に B基準電圧を加えた 2つのコ ンパレータ 4 1 , 4 2を 使用して、 それぞれ信号 cおよび dの波形を得るためであ る。 この 2つの波形を P L D (R r o g r amm a b 1 e
    [0079] L o i c D e v i c e ) 3 7で次の論理式に基づい て信号 eの波形を得る。
    [0080] 信号 e =信号 c */信号 d +信号 e * 信号 d
    [0081] この波形のパルス幅はパルスの高さとは無関係にパルス の立ち上がり速度 （ r i s e t i m e ) に比例する。 信号 eの波形をリ レーライン 3 8に入力して信号 ίの波 形を得る。 この遅延時間がしきい値となり、 これより も短 いパルスと長いパルスに分離される。 この遅延時間を変化 させるこ とにより、 パルス時間分離のしきい値を変えるこ とができる。
    [0082] 信号 f ， および信号 mをもとに P L D 3 7で次の論理式 に基づいてそれぞれ信号 iおよび信号 jを得る。
    [0083] 信号 i =信号 f * 信号111 + /信号 f *信号 i *ノ信号 m
    [0084] 信号 j 二信号 f *Z信号 m + Z信号 f *信号 j * 信号 m
    [0085] この信号 i および ； ΐがそれぞれ、 第 5図の第 2のカウン 夕 1 8、 第 1 のカウンタ 1 7に入る検出信号⑤， ④となる 信号 i， jから信号 kを得る。 信号 k =信号 i +信号 j
    [0086] 信号 kがヮンショ ッ ト回路 3 9を通過するこ とによって 信号 mが得られる。
    [0087] こ こで、 ワンショ ッ ト回路 3 9を用いて信号 kをもとに 信号 mを出しているのは、 1 回早いパルス （信号： i ) を検 出すると、 次の準備のためにリセッ トをかけるためである。 なお上記の説明の中で 「 *」 は A N Dを、 「十」 は〇 R、 「Z」 は負論理を表わす。
    [0088] また P L D 3 7を用いずに汎用ロジッ クで形成するこ と も可能である。
    [0089] なお上記実施例では、 第 1 の線源 1 と してカ リホルニゥ 厶 C f — 2 5 2を用いたが、 速中性子線とガンマ線を放出 する線源であれば単一の線源でも複数の線源でもよい。
    [0090] また、 上記実施例では、 A G C回路 8を作動させるため の第 2の線源 2を設けたが、 これは測定器への利得の安定 を図るためのものであって、 高安定度を要しない場合は第 2の線源 2および A G C回路 8 は必要ではない。
    [0091] さ らに上記実施例においては第 1 図に示したようにベル 卜コンべャ 2 3で搬送される被測定物 2 0 にこの発明が適 用された場合を示したが、 これに限らず、 パイプの上下に 線源 2 6 と検出器 2 4 とを設け、 配管中に流れる被測定物 の水分も測定するこ とができる。
    [0092] なお、 本文中では記述を省略したが、 第 1 の線源および 第 2の線源はそれぞれ固有の半減期をもって減衰する。 た とえば、 C i — 2 5 2においては、 2 . 6 4年、 C s — 1 3 7 においては 3 0 . 0年で半減する。 したがって、 これ を補正するために、 装置内部にはカ レンダータイマーを用 意し、 これを用いて第 1 の線源によるパルス計数率には半 減期 2 . 6 4年の逆補正を、 第 2の線源によるものには 3 0 . 0年の逆補正を計算により行なうのが好ま しい。
    [0093] 産業上の利用可能性
    [0094] 以上のように、 この発明によれば、 N a I シンチレ一夕 とプラスチッ クシンチレ一夕とを 1 つの光電増倍管に光学 的に結合したホスウイ ッチ検出器および波光弁別回路を用 いたので、 被測定物の密度と水分量とを効率よく、 かつ安 定に計測するこ とができ、 さらに機械的強度が優れたブラ スチッ クシンチレ一夕を用いたので、 取扱いが容易で安価 な密度 · 水分計測装置が得られる。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . ガンマ線および速中性子線を検出するプラスチッ クシ ンチレ一夕およびガンマ線用シンチレ一夕を 1 つの光電子 増倍管に光学的に結合したホスウイ ツチ検出器と、
    放射したガンマ線および速中性子線が被測定物を透過し て前記ホスウイ ツチ検出器に入力するように配置された第 1 の線源と、
    前記ホスウ イ ツチ検出器の検出信号をプラスチッ クシン チレ一夕によって検出された第 1 の信号成分とガンマ線用 シンチレ一夕によって検出された第 2の信号成分とに分離 する第 1 の分離手段と、
    前記第 1 の信号成分は、 前記速中性子線によって得られ る第 1 のデータと前記ガンマ線によって得られる第 2のデ 一夕とを含み、
    前記第 1 のデータと第 2 のデータとを前記第 2の信号成 分をもとに分離する第 2 の分離手段と、
    前記第 2の分離手段によつて分離された前記第 1 および 第 2のデータをもとに前記被測定物の密度および水分量を 算出する算出手段とを含む、 密度 ■ 水分計測装置。
    2 . 前記第 1 の分離手段は波形弁別手段を含む、 請求の 範囲第 1 項記載の密度 · 水分計測装置。
    3 . 前記密度 · 水分計測装置はさ らに、 前記第 1 の分離 手段の出力を安定化するための出力安定化手段を含む、 請 求の範囲第 2項記載の密度 · 水分計測装置。
    4 . 前記安定化手段は、 A G C回路と、 前記 A G C回路 を作動させるために、 前記ホスウイ ツチ検出器に隣接して 設けられた第 2の線源とを含む、 請求の範囲第 3項記載の 密度 · 水分計測装置。
    5 5 . 被測定物の密度および水分をオンライ ンで計測する 密度 · 水分計であって、
    ガンマ線、 速中性子線を検出するプラスチッ ク シンチレ 一夕と、
    前記プラスチッ クシンチレ一夕に隣接して設けられ、 ガ 0 ンマ線のみを検出するガンマ線用シンチレ一夕と、
    前記被測定物を透過して前記プラスチッ クおよびガンマ 線用シンチレ一夕に入射する前記ガンマ線および速中性子 線を出力する第 1 の放射線源と、
    前記プラスチッ クシンチレ一夕で検出され、 前記被測定 5 物を透過したガンマ線および速中性子線によって一体化さ れた信号を検出する第 1 の信号検出手段と、
    前記ガンマ線用シンチレ一夕で検出され、 前記被測定物 を透過したガンマ線のみからなる信号を検出する第 2の信 号検出手段と、
    0 前記第 2の信号検出手段の検出結果に基づいて前記第 1
    - の信号検出手段で検出された前記ガンマ線および速中性子 線によって得られたそれぞれのデータたを分離する分離手 段とを含み、
    前記分離されたデータをもとに前記被測定物の密度およ び水分量を算出する算出手段とを含む、 密度 ， 水分計。
    6 . 前記第 1 の信号検出手段と第 2の信号検出手段とは 一体化されている、 請求の範囲第 5項に記載の密度 · 水分 1"
    7 . 前記密度 · 水分計はさ らに、 前記第 1 および第 2の 信号検出手段の検出出力を安定化する出力安定化手段を含 む、 請求の範囲第 6項に記載の密度 · 水分計。
    8 . 前記出力安定化手段は A G C回路と、 前記 A G C回 路を作動させるため、 前記ガンマ線用シンチレ一夕に隣接 して設けられた第 2の放射線源とを含む、 請求の範囲第 7 項に記載の密度 · 水分計。
    9 . ( a ) 被測定物を透過する、 ガンマ線および速中 性子線を放射する第 1 の線源を準備するステップと、
    ( b ) プラスチッ クシンチレ一夕を用いて前記被測定 物を透過した前記ガンマ線および速中性子線を検出するス テツプと、
    ( c ) ガンマ線用シンチレ一夕を用いて前記被測定物 を透過したガンマ線のみを検出するステップと、
    ( d ) 前記プラスチッ クシンチレ一夕で検出されたガ ンマ線および速中性子線ならびにガンマ線用シンチレ一夕 で検出されたガンマ線を波形弁別するステップと、
    ( e ) 前記波形弁別が行なわれても、 前記プラスチッ クシンチレ一夕で検出されたガンマ線および速中性子線の データは分離されず、 ( f ) 前記ガンマ線用シンチレ一夕で検出されたガン マ線データをもとに、 前記一体化されたガンマ線および速 中性子線のデータを分離するステツプと、
    ( g ) 前記分離されたデータをもとに前記被測定物の 密度および水分を測定する密度 · 水分計測方法。
    1 0 . 前記分離するステップは、 さらに、
    前記第 1 の線源としてガンマ線のみを出力する第 2の線 源を準備するステップと、
    前記 （ b ) 〜 （ d ) のステップを繰返すステップと、 前記ガンマ線シンチレ一夕と前記プラスチッ クシンチレ 一夕による前記第 2の線源によるガンマ線の出力を比較す るステップとを含む、 請求の範囲第 9項記載の密度 · 水分 計測方法。
    1 1 . 前記分離するステップは、
    前記被測定物を除去するステツプと、
    前記プラスチッ クシンチレ一夕を同じ寸法の液体シンチ レー夕に置換えるステップと、
    前記液体シンチレー夕によって前記第 1 の線源の速中性 子線およびガンマ線を検出し、 第 2の波形弁別をするステ ップと、
    前記第 2の波形弁別によって得られたデータをもとに前 記プラスチッ クシンチレ一夕の前記中性子線およびガンマ 線の検出割合を推定するステップとを含む、 請求の範囲第 9項記載の密度 · 水分計測装置。
    1 2 . 前記プラスチッ クシンチレ一夕およびガンマ線用 シ ンチレ一夕によるガンマ線および速中性子線の検出出力 を安定化するためのステップをさらに含む、 請求の範囲第
    9項に記載の密度 · 水分計測方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US9465118B2|2016-10-11|Radiation detection system and method of analyzing an electrical pulse output by a radiation detector
    US7388206B2|2008-06-17|Pulse shape discrimination method and apparatus for high-sensitivity radioisotope identification with an integrated neutron-gamma radiation detector
    Trotter et al.1999|New measurement of the 1 S 0 neutron-neutron scattering length using the neutron-proton scattering length as a standard
    Colella et al.1970|X-ray determination of phonon dispersion in vanadium
    DE4214369C2|1996-01-18|Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Knochenmineraldichte und der Knochenstärke
    Burrus et al.1969|Fast-neutron spectroscopy with thick organic scintillators
    Madey et al.1978|The response of NE-228A, NE-228, NE-224, and NE-102 scintillators to protons from 2.43 to 19.55 MeV
    US5514870A|1996-05-07|Fast CsI-phoswich detector
    US7288771B2|2007-10-30|Fiber optic thermal/fast neutron and gamma ray scintillation detector
    US7642518B1|2010-01-05|Stabilization of a scintillation detector
    CN101470206B|2011-10-05|利用多道谱仪的放射性物质探测系统及其方法
    CN102608649B|2013-11-27|统计分布式γ或X射线能谱解谱方法
    Back et al.2008|Pulse-shape discrimination with the counting test facility
    JPH04337446A|1992-11-25|Method and device for measuring fine grain and constant quantity method
    US7151262B1|2006-12-19|Radioactive gas measurement apparatus and failed fuel detection system
    US4217497A|1980-08-12|Portable instrument for measuring neutron energy spectra and neutron dose in a mixed n-γ field
    US4181855A|1980-01-01|Method and apparatus for determining random coincidence count rate in a scintillation counter utilizing the coincidence technique
    US4217496A|1980-08-12|Portable instrument for measuring neutron energy spectra and neutron dose in a mixed n-γ field
    EA005791B1|2005-06-30|Устройство для определения и/или контроля плотности и/или уровня заполнения емкости загруженным материалом
    US20110101234A1|2011-05-05|Neutron dosimeter
    GB2033077A|1980-05-14|Determining fissile content of nuclear fuel elements
    Madey et al.1983|Large volume neutron detectors with subnanosecond time dispersions
    CN101561507B|2012-07-04|射线探测器的射线能量检测方法
    DK154585B|1988-11-28|Fremgangsmaade og apparat til bestemmelse af kalium,- uran- og thoriumindholdet i en geologisk formation
    Klein et al.2007|Scintillation detectors for fast neutrons
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0486709B1|1995-04-05|
    EP0486709A1|1992-05-27|
    AT120856T|1995-04-15|
    DE69108678T2|1995-08-17|
    AU637710B2|1993-06-03|
    AU7961591A|1992-01-07|
    US5412217A|1995-05-02|
    JP2821708B2|1998-11-05|
    JPH0447253A|1992-02-17|
    DE69108678D1|1995-05-11|
    EP0486709A4|1993-03-03|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-12-26| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU US |
    1991-12-26| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE |
    1992-02-12| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991911493 Country of ref document: EP |
    1992-05-27| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991911493 Country of ref document: EP |
    1995-04-05| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1991911493 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2156363A|JP2821708B2|1990-06-13|1990-06-13|密度・水分計測装置|
    JP2/156363||1990-06-13||DE1991608678| DE69108678T2|1990-06-13|1991-06-11|System zur messung von feuchtigkeit und dichte.|
    US07/828,948| US5412217A|1990-06-13|1991-06-11|Density-moisture measuring apparatus|
    EP91911493A| EP0486709B1|1990-06-13|1991-06-11|Density-moisture measuring system|
    [返回顶部]