The means justifies the ends
ときどき、自作のガイガーカウンターの感度や精度についてお問い合わせをいただくようになったので、専門家でもなんでもないんですが、素人なりにちょっと解説を。
間違いなどありましたら、突っ込み、訂正、補足など歓迎です。
ガイガーカウンターの感度は中のGM管の構造と電気特性で決まるので、自作だから感度がいいとか悪いとかいうことはありません。
乱暴に言うと、大きいGM管ほど感度はいい。中を通過した放射線の数を一つずつ数えるしくみなので、大きい管ほど中を通過する確率が高くなるから。
時間あたりのカウント数に感度の定数を掛けたものが時間あたりの線量。
ただし、GM管の中を通過する放射線量がとても多くなって、放電の間隔が短くなると、感度が飽和します。
一度放電を起こしたGM管は、その放電の「余韻」が消えるまでの間放電を起こさないという、原理的な限界。
あと、特にカリカリいう音をiPhoneとかで数えている場合、クリック音の間隔が近すぎて別々のクリック音だと認識できない(認識するようにしちゃうと、ちょっとした波形の暴れでもダブルカウントしちゃう)可能性あり。もっとも、これは、回路をしっかり設計して、波形の暴れを減らすことと出力を微分することで回避可能。
放射線量とカウントの数は確率的に比例します。
これも、自作だから精度(リニアリティ)が悪いということはないはず。
GM管には Inherent Background Count というのがあって、外からの放射線が無くても、勝手に時々カウントしてしまうものらしい。GM管の材料の中に放射性の物が少し混ざっているとか、自然に放電を起こすとか、そういったものだと思います。
それから、カウンターを組み立てた部品とか、外についたほこりやゴミに放射性のものが混ざっていると、そこからの放射線をときどき数えてしまいます。
これが、内部雑音。
内部雑音と外からの放射線によるカウントは単純に足し算されてカウントされるので(厳密には、前述のように、2つの放射線がものすごく近いタイミングで飛び込んできたらカウントできないけれど、それは確率的に均等に起こるとして)実際にカウントした数から内部雑音の分のカウントを引けば空間の線量がわかります。
放射線が入ってこない環境に置いて、平均毎分何回ぐらいカリカリ言うかを数えると、そのカウンターの内部雑音がどのぐらいかわかるはず。
もし機会があれば、基準になる線源と比較用の較正ずみカウンターを用意して、自分のカウンターのクセを調べて知っておくといいと思います。
先日のガイガーカウンターミーティングでも「鳴き合わせ」をやっていたようです。残念ながら自作のカウンターは遅い時間でないとダメということだったので都合が合わずに行けませんでしたが、今回のSBM-20を使ったキットで鳴き合わせをしてきた友人によると「Geiger Botのデフォ値のままμSv値から0.1引けばほぼ合う感じ」だそうです。Geiger Bot のデフォルト値は、SBM-20に合わせてあって、132 cpm が 1μSv/hr 相当の感度定数。
そして、内部雑音が0.1μSv/hr相当ぐらい、つまり13cpmぐらいは放射線が来て無くても勝手にカリカリ鳴っている分、ということ。
よく「素人が校正してないガイガーカウンター持って騒ぐのは意味ないからやめろ」という主張を聞くことがあります。たしかに、間違った測り方をして、出てきた数値だけを絶対値かなにかのように騒ぐのは迷惑だとは思う。
でも、こういう仕組みをちゃんと理解して、相対的な比較をしたり、時間毎の変化を見たりするのは、有意義なことだと私は思います。
ryouさんのコメント:
私も今回の内容と同じような事を頭の中で想像していたのですが言葉で説明できるハズもなくモヤモヤしていたのですが、明解でした。
私は福島県在住なのですが、仕事柄、浜通り(太平洋側)には以前から頻繁に足を運んでおりまして、今回の震災後も幾度となく悲惨な現状を目にしています。
本日も浜通りへ向かいましたが、C6981完成後は始めて計画的避難地域に入りました。
車中、C6981&Geiger Botで計測しながら通過しましたが、やはり報道のとおり高い数値を示していました。
そんな中、Geiger Botの計算方法に少々疑問が。
Geiger Botは過去何秒間かのカウントの間隔を計測(計算)してマイクロシーベルトなりに変換しているようですが、急激な上昇には追従しても、急激な下降面では対応しきれないということです。急激な下降面ではリセットしないと正しい数値が得られないようです。
私は全くのド素人ですし、一般的なガイガーカウンターがどうなのか?はわかりません。Geiger Botにそこまでの精度を求めること自体がナンセンスなのかもしれません…ただのツブヤキと思ってください。
それにしても、こんな機械が役立つ世の中なんて、本当に嫌ですね…。
こんなものが役に立つ世の中になってしまったなんて、悲しいですね。