Netsu Sokutei, 30 (3), p. 106, (2003)



Development of a Twin Type Conduction Calorimeter with a Vacuum Chamber for Radioactivity Measurements

放射能測定をより高感度で高性能の測定を行うため,低ノイズ・低ドリフトを目標に真空式双子型伝導熱量計の開発を試みた。その上で基本的性能テストを行った。今回試作を行った熱量計は,0.67 Pa程度の雰囲気でノイズ・ベースラインドリフトが如何に軽減できるかがその目的であった。その結果,得られた熱量計の性能は,ノイズレベルで0.01 µV p-p (0.09 µW),ドリフトレベルで0.015 µV p-p (0.135 µW)であり,期待どおりの結果が得られた。また,熱量感度は約6 %上昇して0.17 µV µW-1であった。この感度上昇はµWレベルの測定の場合,大変有利の値である。 本装置を用いた低エネルギー純b線放出核種(炭素-14)の崩壊熱量測定では,繰り返し3回の平均値および標準偏差が3.56±0.057 µW(1.58 %)であり,これから求めた放射能値は450 MBq(12 mCi),核データの信頼性を含む種々の要因を勘案して見積もった総合的な不確かさは±4.9 %(99.7 %信頼限界)であった。このように,ノイズ・ベースラインドリフトの改善および熱量検出系の感度上昇により,従来構造の装置による測定に比し10倍以上の高感度測定が可能となった。
A twin type conduction calorimeter having a vacuum chamber was developed for high sensitive measurements of radioactivity of radionuclides with lower noise level and smaller baseline drift. The object of present experiment was to investigate the effect of low pressure (around 0.67 Pa) atmosphere on the thermal noise and baseline drift of the calorimeter output. The results showed lower thermal noise, 0.015 µV p-p, (0.09 µW), smaller baseline drift, 0.015 µV p-p, (0.135 µW), and higher sensitivity, 0.17 µV µW-1 in comparison with a conventional calorimeter operated in the atmospheric pressure. Small amount of thermal power evolved from the radioactive sample of carbon-14 (Ba14Co3) sealed in a glass vial was non-destructively measured using this calorimeter. The radioactivity of C-14 was determined from the measured thermal output of 3.56 µW±1.58 % (standard deviation) and its overall uncertainty was estimated by considering various factors. Consequently the result was found to be 450 MBq (12 mCi) ±4.9 % (in 99.7 % credibility limit). The result suggested more than 10 times improvement in sensitivity of radioactivity measurement was attained.