石英ファイバー線量計

石英繊維線量計は、自己指示式ポケット線量計( SIPD )、自己読み取り式ポケット線量計( SRPD )、石英繊維電位計( QFE ) とも呼ばれ、放射線線量計の一種で、通常は 1 回の作業期間にわたってデバイスが受けた電離放射線の累積線量を測定するペンのようなデバイスです。これは、通常、全身に照射する場合は胸ポケットなどの衣服にクリップで留められ、ユーザーの放射線被曝量を測定します。

現在では、電子個人線量計(EPD)などのより現代的な線量計に置き換えられつつあります。

他のタイプの個人放射線量計と同様に、職業上放射線にさらされる労働者が着用し、雇用主が被ばくの記録を保持して、法的に規定された制限を下回っていることを確認することができます。この計器は、放射線によるイオン化室内の空気のイオン化により、イオン化室内の金属導体の静電気の減少を測定することによって機能します。1937年にチャールズ・ローリッセンによって発明されました。^[2]

線量計は、放射線にさらされた後、定期的に充電して線量ゼロの測定値に戻す必要があります。通常は使用後すぐに読み取り、線量を記録してユーザーの被ばくを記録します。組織によっては、正確な被ばく記録を保証するために、充電装置の所持を保健物理学者に限定しています。低倍率の顕微鏡と照明レンズが付属しており、照明レンズを光源に向けて顕微鏡を覗くことで、いつでも被ばく量を直接読み取ることができます。

この装置は主にガンマ線とX線に敏感ですが、1MeV以上のベータ線も検出します。中性子に 敏感 なバージョンも作られています。^[1]

石英繊維線量計は、さまざまな範囲で製造されています。平時の職業被曝範囲は通常、最大 500 ミリレム(5 mSv) まで測定されますが、これは米国の通常の年間被曝量 360 ミリレム (3.6 mSv) を超えています。戦時中の放射性降下物計は、最大 500 レム (5 Sv) まで測定され、これはほぼ致死量です。

石英ファイバー装置は古い線量計の設計であり、次のような欠点がある。^[3]

• 精度が低い: アナログの機械設計のため、精度は約 15% で、他の線量計よりも低くなります。
• 読み取りエラー: 手動でしか読み取れないため、人為的な読み取りエラーが発生しやすくなります。
• ダイナミック レンジが狭い: デバイスの範囲は電極の電荷によって制限されます。電荷がなくなると、デバイスは被ばくの記録を停止します。つまり、予期しない大量の放射線量により、通常の低レベルの被ばくを監視するように設計されたデバイスがすぐに飽和してしまう可能性があります。

湿気に対する脆弱性は、充電ピンをイオン室から小さな隙間で分離することで対処します。デバイスを充電器にしっかりと押し込むと、隙間が閉じて線量計をリセットできるようになります。線量計を放すと、充電ピンがイオン室から切り離されますが、比較的予測しにくいゼロの小さな変化が誘発されます。

石英繊維線量計は、ラウリッセン検電器と呼ばれる装置の頑丈な形式である。^{[3] [4]これは、}イオン化室と 呼ばれる密閉された空気充填シリンダーで構成されています。内部には、ペンの端にある充電用端子に接続された金属電極ストリップがあります。電極のもう一方の端には、繊細な金メッキの石英繊維が取り付けられており、静止時には電極と平行になっています。チャンバーの端は透明で、顕微鏡の焦点は繊維に合わせられます。

充電中、充電器は電極に通常150～200ボルト程度の高直流電圧^{[1]を印加し、静電気を充電します。同じ電荷を持つ石英繊維は}クーロン力により電極の表面から反発され、電極から離れるように曲がります。充電後、電極は絶縁されているため、電荷は電極上に残ります。

電離放射線の粒子がチャンバーを通過すると、空気の分子と衝突して電子をはじき飛ばし、空気中に正と負に帯電した原子 (イオン) を生成します。反対の電荷を持つイオンは電極に引き寄せられ、電極の電荷の一部を中和します。電極の電荷が減少すると、繊維にかかる力が弱まり、繊維が電極に向かって戻ります。繊維の位置は顕微鏡で読み取ることができます。繊維の後ろには放射線の単位で目盛りが付いており、完全に帯電している繊維の位置がゼロ点となります。

各放射線粒子は一定量の電荷を電極から漏出させるため、ファイバーの位置はいつでも、前回の再充電以降にチャンバーを通過した累積放射線を表します。再充電により失われた電荷が回復し、ファイバーは元の偏向位置に戻ります。

充電器は小さな箱で、通常はバッテリーで駆動します。充電器には、バッテリー電圧を充電に必要な高電圧まで上げる電子回路が内蔵されています。充電器には、線量計の端を充電電極に押し当てる固定具が付いています。充電器の中には、測定電極を照らすライトが付いているものもあり、測定、記録、充電を 1 つの定型動作で行うことができます。

より広い範囲のユニットは、電極とケースの間にコンデンサを追加することで作成されます。コンデンサは、電極上の特定の電圧に対して、デバイスに大量の電荷を蓄えます。各放射線粒子は一定量の電荷を逃がすため、ファイバーを一定量動かすにはより多くの放射線粒子が必要になります。

上記の線量計のうち自動読み取り機能のないバージョンは、ポケット電離箱または単にポケットチャンバーと呼ばれ、第二次世界大戦および戦後の政府と軍事プロジェクト、特にマンハッタン計画で広く使用されました。^[1] これは、中央に電極が走っている単純な電離箱で構成されていましたが、読み取り用の検電器はありませんでした。代わりに、別の高精度電位計/充電器にデバイスを差し込むことで曝露量が読み取られ、電極の電荷の減少が測定され、メーター上に表示されてから電極が再充電されました。これらは、電位計タイプよりもシンプルで頑丈で安価であるという利点がありましたが、電位計/充電器なしでは着用者が曝露量を読み取ることができないという欠点がありました（一部の軍事用途では望ましいと考えられていました）。これらは現在では使用されていません。

同じ充電器で使用される類似の装置に、放射能率計があります。これは民間防衛関係者が放射線率を測定するための安価な方法です。放射能率計を充電した後、一定時間露出させて放射能率計の変化率を測定します。通常、30 秒間の強い放射性降下物と 10 分間の弱い放射性降下物を測定します。放射能率計には、各期間の放射フラックスをレム単位で直接読み取る 2 つの内部スケールがあります。

• ガイガーカウンター
• シンチレーションカウンター

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