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●猫の足跡-その776●「おおざっぱ測定 日記・第154回」■アルマジロ−4の内寸/春のBGの測定と測定値の確認■
by:
鈴木崩残
2015/03/24(Tue)16:01:48
おおざっぱにハカルスキー
個人測定日記☆第154回
アルマジロタイプ4の内部
まだ私は手が出ませんが、タイプ4の内部のシンチレーターの位置について、
大久さんに聞いてみました。
シンチレーターの位置を把握しておかないと、
効率よく検出できる検体の配置(ジオメトリー)を知れないからです。
結果、製作者の方からのご回答と、近況・進捗は、こうでした。
(図は私が起こしたものです)
↓
>底面のアルミ厚が7mm、
>シンチレータのシール材の厚みが1〜2mm、
>緩衝材の厚みが1mmということで、
>およそ底面より10mmということになります。
>なお、直径は45mmです。
>直径10cmの(円形の)遮蔽容器に横置きで設置できるサイズになっています。
■以下、最近の進捗状況です。
現在、アルマジロ-type4の究極の改良を行っております。
チャージアンプのチャージ放電用高抵抗を取り払うと言う改造です。
チャージアンプのノイズはフォトダイオード起源のノイズ、
および放電用高抵抗起源の2種類が大きな部分を占めます。
なかでもチャージ放電用の抵抗は、ノイズ特性や時定数の関係で
1ギガオームというとんでもない高抵抗を使用している関係で、
フォトダイオードを上回るノイズ源となっています。
チャージ放電に高抵抗を使用するのは一般的な方法ですが、
スイッチでチャージを放電する方法も世の中にはあります。
ただしフォトダイオードの微少チャージ検出に使用するには、
スイッチ素子の選択を含め、大変高度なテクニックを要求されるため、
なかなか踏み切ることが出来ませんでした。
福島原発事故以来早くも4年が経過し、放射性セシウムとの戦いは
数ベクレルを問題とする新たなフェーズに突入しました。
当初アルマジロは100ベクレル/Kgが見切れるセンサーとして開発を開始しましたが、
鈴木様を始め多くの方々の多大な努力の結果、
数ベクレルの放射線量まで議論できる可能性が発見されました。
そこでアルマジロの可能性を究極まで拡張するため、アルマジロ-type4で、
スイッチ方式チャージアンプを導入することにしました。
回路設計に非常に長期間費やしましたが、なんとか実用化できそうな所まで、
たどり着くことが出来ました。
首尾よく回路ノイズを低減できれば、
30keV近辺のセシウムピークが観測されるはずです。
また、ベクモニなどの無料ソフトの使用を前提としてきたため、
デジタルアルマジロを含め、
ADコンバータはすべて民生機器仕様のものを使用してきました。
このためゲインドリフトや、微分非直線性といったエラー要因を排除できず、
長時間測定は、かなり制限されたものになってしまいました。
今回はこの点を踏まえ、最高性能の計測装置向けADコンバータを搭載することにし、
温度特性や微分非直線性を厳密に制御しています。
もくろみ通りの性能が得られれば、
超長時間計測に新たな切り口が見出せるかも知れません。
プラスチック・シンチレータは、ペットボトルのプラスチックが
シンチレータとして有望だということで当初より注目していました。
ひと段落したらコンタクト取ってみようかと思います。
アルマジロの価格はひとえにシンチレータ頼みなので、何とかしたいものです。
ということで、アルマジロタイプ4の最新情報でした。
***************************
以下は、ここのところの測定のチェックです。
春のBGの取得と定量値の確認
●まず、暖かくなったのでBGをとりましたが、
エネルギー校正の位置は、ほとんど変わらないのですが、
2ヶ月前よりも、スペクトルの位置全体が高くなったので、
これはあきらかに異常なので、原因を推察中です。
昨年の11月22日に、PCのハードが原因で、
入力レベルに「異常(低下)が出る前に取得したBGと」、
今年の1月に、「交換した正常なPCで取得したBG」は、
ほぼ同じ高さでした。
よって考えられることは、
新しく交換したPCで、BGを取得した、その時に、
入力レベルが、今回よりも1/100低かったミスをしていたか、
もしくは、気温の上昇(あまりこの可能性はないが)、
このどちらかだと思います。
●「スペクトル全体の位置が上がる」というのは、
1/「遮蔽に漏れがある場合」か、
2/以前のBGの取得時よりも「入力レベルが高くなった」か、
3/測定した精製水に不純物が混じったか「精製水ではない場合」、
これらのどれかしかありませんので。
↓
■翌日、この原因が分かりました。
やはり、正常なPCに取り替えてBGを取得した時に、
PCの入力レベルが、今回の測定時よりも、1/100低かったのが原因でした。
しかし、その入力レベルが低いというミスをしていたBGによる定量で、
今まですべて測定所の結果ともほとんど一致してきたので、
引き続き、BGに関してだけは、
「以前のBGの測定時の入力レベル」を使うことにしました。
平たく言うと、BGを取得する時だけは、レベルを9/100にして
検体を測定するときには、PCの入力レベルを10/100にする
という、ちょっと「変則的」な、やりかたです。
幸いにして、この1/100の入力レベルの差では、
ピーク位置は全く変わらないものですから。
*********
■さて、元のグラフから定量する際には、下図のようにしています。
今回は、「ゲルマでの測定数値」とほぼ同じになりましたが、
これは、少数桁の汚染は「元グラフの面積」から計算するせいです。
↓
■次に、比較のために、Cs−137が、0.52Bq/kgという
前述の試料ときわめて近い濃度の合成白米を測定しました。
玄米の場合は、たいてい、609keVのビスマス214がいるのですが、
白米はいないので、すっきりしていて、面積をピックしやすくて助かります。
↓
●ただし「1Bq/kg以上」の濃度の場合には、
BGを引いたグラフから面積を出しますので、
BGの高さが変わってしまっていると形に少し変化が出そうです。
■そこで、「1Bq/kg以上」の濃度の試料を測定にかけて、
新しいBGを引いて、今までの換算係数が適応できるのか調べてみました。
たぶん、適応できないと思いますので、結局は、冒頭に書いた方法で解決しました。
以前に取った低めのレベルでのBGを適用したところ、
測定所の結果と一致しました。
↓
■さて、次は「2.02Bq/kg」の試料で感度校正をしました。
測定所の数値より、やや低めですが誤差の範囲内だと思います。
↓
■最後に、定期的にテスト測定に使用する、やや難しい「炒り玄米の粉末」ですが、
これは、なかなか安定しません。
前に測定したときには、潔いシャキっとした137の山だったのですが、
今回は、609keVのビスマス214が、さほど邪魔をしていないのですが、
山が全体に低めに出たので、ベースラインの位置の判断で少し迷いました。
↓
もしも事前に定量されている数値を知らなかったらば、わりと難しい検体です。
このスペクトルを、誤って「1Bq/kg以下であろう」と、誤判断をすると、
上の元のグラフでの補正係数を使う定量法を適用してしまい、
その場合には、約0.6Bq/kgという誤定量をしかねません。
とりあえず、ここまでは、誤差の数値は、
測定所の数値の20%以内に収まっています。
私の場合次のようにして、誤差を%で記述するようにしています。
一例として、今回では最も誤差の大きかった「2.02Bq/kgの試料」ならば、
↓
測定所 個人測定
↓ ↓
2.02−1.67=0.35(測定値そのものの差)
測定所の結果に対する自己定量の誤差率=%
0.35÷2.02=0.17%
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