Measurement of mixed samples of alpha and beta (gamma) nuclides using a high spatial resolution alpha-particle imager with Quantitative CMOS camera

qCMOSカメラを用いた高空間分解能アルファ粒子イメージャによるアルファ核種とベータ核種(ガンマ核種)の混合試料の測定

藤澤 真; 森下 祐樹   ; 佐川 直貴; 黒澤 俊介*; 笹野 理*; 林 真照*

Fujisawa, Makoto; Morishita, Yuki; Sagawa, Naoki; Kurosawa, Shunsuke*; Sasano, Makoto*; Hayashi, Masateru*

福島第一原子力発電所(FDNPS)の廃炉作業において、アルファ線(アルファ汚染)の測定は重要である。アルファ線、ベータ線、ガンマ線が混在する状況において、アルファ粒子を可視化できるかどうかを検証することは非常に重要である。本研究では、新たに開発したアルファイメージャを、アルファ線、ベータ線、ガンマ線が混在する実試料の測定に適用し、その有効性を検証した。イメージャはqCMOSカメラ(ORCA-Quest(C15550-20UP))と光学顕微鏡(オリンパス製BX53MRF-S)で構成されている。厚さ3.25mg/cmのZnS(Ag)シンチレータを試料に密着させてアルファ線を測定した。アルファ粒子が測定できるかどうかを確認するために、Amアルファ標準線源を測定した。さらに、アルファ、ベータ、ガンマ核種の混合試料も測定した。アルファ粒子のクラスターを抽出するために画像処理を行った。画像処理を施すことで、アルファ粒子のクラスターを抽出することに成功した。アルファ核種、ベータ核種、ガンマ核種が混在する試料を測定したところ、アルファ粒子のクラスターを確認することができた。アルファ核種よりもベータ核種の方が高い試料であったが、アルファ核種のみを抽出することに成功した。開発したアルファイメージャは、FDNPSの敷地内の汚染測定に有用である。

The measurement of alpha contamination, or alpha radiation, is important for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). It is very important to verify whether alpha particles can be visualized in a situation where alpha, beta, gamma-rays are mixed together. In this study, we applied our newly developed alpha imager to the measurement of actual samples containing a mixture of alpha, beta, and gamma nuclides, and verified its effectiveness. The alpha imager consisted of a qCMOS camera (ORCA-Quest (C15550-20UP)) and an optical microscope (BX53MRF-S from Olympus). A ZnS(Ag) scintillator with a thickness of 3.25 mg/cm was used for alpha measurements by placing the scintillator closely over a sample. An Am alpha standard source was measured to verify whether alpha particles could be measured. In addition, samples containing a mixture of alpha, beta, and gamma nuclides were measured. Image processing was used to extract clusters of alpha particles. By applying image processing, clusters of alpha particles were successfully extracted. When measuring a sample with a mixture of alpha, beta, and gamma nuclides, clusters of alpha particles could be confirmed. Although the sample had a higher beta activity than alpha activity, only alpha particles were successfully extracted. The developed alpha imager will be useful for contamination measurement in the site of FDNPS.