Development of radiation-resistant in-water wireless transmission system using light emitting diodes and photo diodes

LEDとフォトダイオードを用いた耐放射線性を有する水中無線伝送システムの開発

武内 伴照   ; 柴田 裕司 ; 大塚 紀彰 ; 上原 聡明; 土谷 邦彦 ; 柴垣 太郎*; 駒野目 裕久*

Takeuchi, Tomoaki; Shibata, Hiroshi; Otsuka, Noriaki; Uehara, Toshiaki; Tsuchiya, Kunihiko; Shibagaki, Taro*; Komanome, Hirohisa*

福島第一原子力発電所事故の教訓から、耐放射線性を有する水中無線伝送システムの開発を開始した。本研究では、線照射下におけるLEDとフォトダイオード(PD)の発光及び受光素子としての適用性を調べた。この結果、市販のLED及びPDに対する1MGyまでの線照射試験から、光学的特性の劣化主因は、半導体部の照射損傷ではなく、樹脂レンズ部の放射線着色であることが示唆された。一方、使用候補であるLED及びPDを用いた水中5mにおける光伝送を検討したところ、光吸収や1MGy時の暗電流増加を考慮しても受光が可能な信号レベルであると見積もられた。以上より、LED及びPDを用いた耐放射線性を有する水中無線伝送システムの構築に見通しが得られた。

In response to the lesson of the accident at the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant, we started a development of a radiation-resistant in-water wireless transmission system. In this study, capability of light emitting diodes (LED) and photo diodes (PD) as light emitting and receiving devices was researched. Results of irradiation tests of LEDs and PDs up to 1 MGy indicated a main cause of the degradation of the optical performances of the diodes was not the radiation damage at the semiconductor parts but the coloring of the resin parts. Assuming that the use of the candidate LED and PD, the PD's output current generated by the emission light of the LED at five meters away in water was estimated to be detectable intensity even considering the effects of the absorption of the light by water and the increased dark current by 1 MGy irradiation. Therefore, a radiation resistant in-water transmission system can be constructed using LEDs and PDs in principle.