2017-07

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お役立ち情報

はい、役立つ情報ですよ。

S.E.Internationalのガイガーカウンターは、すごく良いのですが、欠点があるとすればPCとのインタフェース。ほとんどの機種は専用の接続ケーブルを必要とします。USBで繋がるのはMonitor 4 USBくらいなんですが、このモデル、売ってるとこを見たことがないというね。

実はこれには理由があって、S.E.Iのガイガーカウンター、設計がすごく古いです。一番新しいのはMonitor 4で、これは2008年に新設計のモデルになりましたが、それでも2008年というね。

でまあ、専用ケーブルがあればいいんですが、めんどくさいのでArduinoで読み込む方法を説明します。

S.E.Iのは通常、3.5φのミニフォーンジャックを備えています。これはステレオヘッドフォンとかで使われているのと同じやつで、2種類のパルスが出ます。
Tip、つまり先っちょ側からは長いパルスが出て、これは表示器やオーディオと接続するのに向いているとされています。Ring、これはヘッドフォンでいうとR側の部分。こちらは短いパルスが出ていて、計測機器と接続するのに向いています。

何でそんなこと知ってるかって?
RTFM

でまあ、このパルスを処理すればいいのですが、Arduinoと繋ぐ場合には、ちょっと注意が要ります。ガイガーカウンター側の電源は9Vなので、パルスは9Vのものが出てきます。ところがArduinoなど5V系の回路では入力は5Vにしなくてはならないので、電圧を落としてやらなくてはいけません。

一番簡単なのは抵抗で分圧。じゃまくさいのでASCIIで図示します。

Ring ---[10k]---{D2}---[10k]---Sleeve --> GND


単純に10kΩで分圧すりゃいいです。ガイガーカウンター側のインピーダンスは1kΩなので、これより大きい抵抗で受けてやればいいです。10kΩなら、どこのご家庭にでもあるでしょう。

パルスはArduinoの割り込みで受けるので、D2かD3に繋ぎます。ここではD2に繋ぐものとします。
スケッチはこんな感じ。

void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(2, INPUT);
attachInterrupt(0,det_puls,RISING);
}

void loop()
{

}

void det_puls()
{
Serial.write(0x31);
}


すんごい簡単です。パルスの上がり(RISING)で割り込みをかけ、割り込まれたらシリアルポートに'1'って出します。線量が高くて、物凄い勢いで動くところでは、これはマズいんですけども、普通のところならまあ大丈夫です。

これで、Arduinoを使ってパソコンに'1'が送れるので、これを数えればCPMにもできますし、積算線量にも使えるでしょう。

Arduino単体で何かしたい!という場合もあるでしょうが、これを参考にしてみてください。

ガイガーカウンターで食品は測れる?

ええ、測れますよ。やればね。

ただし、ガイガーカウンターを食品に当ててμSV/hが上がったからといって、危ない!ってのはアテになりませんので。
もし、平均値を長時間にわたって取ってくれるガイガーカウンターなら、食品に当てて数値が上がったのなら、そのまま1時間程度放置するか、何度か測定を繰り返してみてください。おそらくはバックグラウンドに落ち着くでしょう。

そもそもμSV/hの『読み』は換算されているので、その数字そのものはアテにならないため、食品などではそのまま読んじゃだめです。やるんならカウント数を測りましょう。だから、CPMとかトータルのカウント数が出ないガイガーカウンターはクソなんですよ。

まずバックグラウンドを測ります。この例では30分間測ります。

NEC_0062.jpg

次に対象物に当てるなどして、同じく30分測ります。

NEC_0065.jpg

うおおおお、めっちゃ上がっとるやんけ~こりゃあ危ない!

なんてね。

実はこれは何を測ったかというとカリウム塩。いわゆる減塩用のお塩です。
普通の塩は、いわゆる塩化ナトリウムなので、ナトリウム塩。この半分の量をカリウム塩に置き換えたのがこの商品だったんです。

カリウムはその分量のうち、0.0012%が、K-40という放射性同位体です。このため、カリウムから放射線が出ており、これを測定してたのがこの例。
一般にカリウムは、この放射性同位体によって、カリウム1gあたり30Bqの放射線を出します。この塩の場合、大体、100gあたり27gのカリウムが含まれているそうなので180gのこのパッケージでは、48.6gのカリウムを含んでいることになります。
なので
48.6 × 30 = 1458Bq
の、放射線を出していることになるわけで、こりゃ結構壮絶ですよ。1kgに換算すると、kgあたり270gのカリウムなので、8,100Bq/kgもあるわけです。



実は食品を測定する場合に、このカリウムが邪魔になるのですが、まずはカリウムの測定ができるかどうかから、チャレンジしてみるのがよいです。なのでカリウムを含む食品で有意に差が出るかどうかを試してみます。例えば昆布とか。
この時、とにかく時間をかけてカウント数をかぞえ、バックグラウンドと差が大きく出るかどうかを調べます。まず最初に、食品に当てないで1時間カウント数を測定し、その後、1時間食品に当てて測定するということをします。

上の例だと300と500と、1.7倍近い差が出てますので、この位の差があれば「何らかの放射線」を検出してると言ってもよさそうです。もし、十分な差が出なければ、さらに時間をかけてみます。
ぶっちゃけ、カリウムが多い食品のK-40が測定できなければ、食品の放射線量を測るのは無理だと思ったほうがいいです。
こういう測定にむいているのは、どちらかというとパンケーキ型のガイガー管を使うやつです。

じゃあカリウムわかったけど、セシウム測れますか?

いいえ、測れません。食品測ったって大抵、カリウムを拾ってしまいます。

食べる前に1時間とか2時間、測定できるわけないじゃないですか?

そこまでして測らないと測れない程度の放射線しかないということです。




チェルノブイリで食品をチェックするのにガイガーカウンターが使われたという話が、まことしやかに流れていますが、まんざらウソではないようです。
ひとつ予想されるストーリーとしては(あくまでも個人的な意見ですが)、おそらく『ガイガーカンターが反応するほどに汚染された食品があった』ということではないでしょうか。なので、そこまで汚染してるものは食べないという判断をしてたのではないかということです。

今現在、日本国内でそこまで汚染しているものは流通していないはずです。もし見つけたら測ってみたいので、教えてください。というか、ガイガーカウンターでバリバリ反応するようなものを見つけたら、しかるべき所に送って核種分析にかけてもらってください。

Sparkfunのガイガーカウンター続報

ちょっとよさげなデータが取れたので、ガイガーカウンターの「気まぐれ」さ加減の説明に。

sfg-3.png

これは1日(24時間)のトレンドグラフです。要するに1日における放射線量というか、ガイガーカウンターが計測した値ね。
1分ごとのCPM値、つまり1分間計測して、その値(CPM値)をプロットしたら、こうなったというわけです。

これを見てわかるのは、グラフの上下が激しいこと。低いところは一桁台だし、一番高いところは矢印をつけてありますが、なんか30越えている。

この「飛び出した」ところだけを見ちゃダメ。そういうお話です。

こういうグラフを見せると、危険を煽りたい人は、この時点で何かあったはずだ!きっと放射性物質が!早く避難しないと~!と言います。

でも本当にそう?

簡単にいうと、ここで、この程度の値が出ちゃうのは「たまたま」です。

原因として何が考えられるか
・本当に放射線が入った
・実は回路の不具合で変にカウント数が増えた

本当に放射線が入ったとしても不思議ではありません。ガイガーカウンターで計測できるもののうち、γ線は100m位は平気で飛んできますんで、半径100m以内でなんらかの線源がありゃあ、飛び込んできて計測されるかもしれないので、時々こういうことは起こりえます。

じゃあ、なんか降下物があって、それによってこの近所の線量が上がったか?というと、それは否定できます。なぜならば、この1分間のあいだにだけ存在していて、その後はいなくなるような降下物があるか?という話です。近くに降下物があって、それが放射線を出し続けているなら、その影響は次の1分に出ておかしくないからです。

でも、本当にその1分間だけ何らかの放射性物質が、あったかもしれないじゃないか!という反論もあるでしょう。そりゃあ、あった「かも」しれません。ですが、それが仮にあったとしても、その影響はその1分間だけですし、10とか20カウントしか押し上げていないので、私達に対する影響は、ほぼないと言えます。

回路の不具合もこれもありえますね。前にも書きましたが、Sparkfunのやつは高圧部分があまりよろしくないです。なので、もしかするとそのせいかもしれませんね。

というわけでこの飛び出してるところだけを見て、線量が高い!と騒ぐと本質を見誤ります。

じゃあ、こういうのはどうやってみるか。

目を細めて全体をじーーーっと眺めます。
グラフの「濃い」ところが線になってるように見えるでしょ?
そのあたりが、この場所における傾向ということになります。
大体、10ちょっとくらいかなー?という値ですね。

実際この一日の平均を取ると、13CPMです。これはごく普通の値です。

何がわかるか?

ガイガーカウンターを持って来て、ある場所の線量を1分程度測っても何もわからない、ということがわかります。

なので、線量を(なるべく正確に)測りたいなら、その場でなるべく長い時間測定し、平均を取ることです。
ですが、私達は忙しいので1分とか10分とか適当な時間で計測して「だいたいの」量を知ろうとするわけです。
そういう用途に使われるのがサーベイメーターです。

じゃあ長期間の傾向を見るのはどうするの?というと、そのために設けられているのがモニタリングポストです。うちのSparkfunのガイガーカウンターは現在、私設モニタリングポストとして動いてます。

個々人が被曝した量がどんくらいかを計測するのが、積算線量計といわれるやつで、これは昔はみんなドジメーターと呼んでたんですが、最近はドシメータとかドーズメーターと呼ぶようです。

で、今日も毒吐きます。

「ガイガーカウンター」と称して売っている業者が多いんですが、ドーズうんたらとか、製品名にDoseがついてるのは、実はサーベイメーターじゃないです。あれはドーズメーターで、空間線量を測るんじゃなくて、個人の被曝量を測定するためものなので、空間線量を測定するのは苦手です。形的にカード型とか、体温計型してるのは、ほとんどそれです。簡易的にサーベイに使えるのもあるみたいですけどね。

ただし、個人が受けた被曝量を測定するのには適しているので、ほんとに気になる人は使うといいですよ。
使い方は(なるべく)常時、身につけておきます(当然、電源は入れっぱなしね)。そして、一週間とか一ヶ月の積算線量をみれば、その期間にどの位被曝したかがわかります。(当然だけど、外部ね)
例えば1週間の積算がわかれば48倍すれば1年でいくつになるかわかるわけです。

バックグラウンドってなんじゃい?

おまえさん専門家か?と問われれば、そりゃ答えはNOです。
だけども、この程度の知識というか、核崩壊とか同位体とか放射線て物理で習わなかった?

さて、バックグラウンドのおはなし。

ガイガーカウンターとかでバックグラウンドという場合には2つのものがあります。

1) 自然放射線のこと
2) 管そのもののバックグラウンド

1) は自然界に存在する放射線で、これはまあ、そこらへんにある色んなもんから出てくる放射線です。大体はラドン(ラジウム)とか宇宙線とかなんやかや、昔っからそこいらにあるやつです。で、この傾向は西高東低で、西日本の方が東日本より自然放射線量は普段から多いです。理由は岩盤。あとは調べて。

2) はこれがガイガーカウンターのGM管が勝手に鳴くことを言います。またの名を「セルフバックグラウンド」。
この理由はいくつかあって、管そのものを作っている部品に含まれる放射性同位体や、管の内側にくっついて製造時に入ってる何かだったり、回路を作る時の半田に含まれている同位体とかが出す放射線が理由だったりで、外側から何も入ってこなくても勝手に鳴いちゃう。なので「セルフ」

実はこのセルフバックグラウンドが曲者で、何もないのにカチカチいっちゃうもんだから、放射線が「ない」環境であっても、ガイガーカウンターはある一定の数字を出してしまう可能性があります。これがどんなもんかというと、概ねこんな感じ。

LND 712 10CPM
LNDのパンケーキ型 30CPM
ロシアのある管 1CPS

というような値があります。なんでおまえそんなこと知ってるんだよ?と言われるでしょう。

データシート読め!

これらの数値は最大値なので、大抵はこれより低い値です。ここで罠がひとつ。ロシア管、1CPS。

ん?

CPS?

ということはこれ実は60CPMです。えらいノイズやなおい。
実はこの値、最初データシートみた時はCPMかと思ってて、騙されました。はい。

また、これらの値にちょっと違いがあって、LNDのデータは「鉛で遮蔽した場合の」バックグラウンドって書いてあります。つまり、セルフのこと。ところがロシア管の場合には何も書いてないので、これは環境のバックグラウンドを含んだ値じゃなかろかということ。実際、ロシア管でも、60CPMまで勝手に鳴るやつは見たことがないので、ここまで酷いのはほとんどないようですが。

実はセルフバックグラウンドはちょっとした問題で、放射線が入ってこなくても勝手に鳴っちゃうわけなので、見かけ上の数値を押し上げてしまうのは前にも書いた通りで、例えば5CPMのセルフがあると、LND712を使っているガイガーカウンターだったら、0.05μSV/hほど表示が大きくでちゃうわけです。パンケーキのやつならもっとでかいの?と思うかもしれませんが、パンケーキ型のはもともと検出感度が高く、雑に言うと300CPM=1μSV/hとかになってるものが多いので、30CPMのバックグラウンドがあっても押し上げるのは0.1μSV/h。仮にセルフが15CPMあると、0.05なので、条件はそれほど変わりません。

この「セルフ」の分は本来引くべきなのですが、これを知るのが実に難しい。そもそも環境中には放射線が普段からいっぱいあるので、簡単に遮蔽ができない。いわゆる「鉛のおうち」を用意して、外からの影響を遮蔽しないとわからないんです。だから、自分のガイガーカウンターのセルフバックグラウンドを知ることは、よほど設備が整っている人以外は諦めましょう。
ざっくりで0.05位は多めに出てるとおもっときゃいいです。




今、ガイガーカウンターが鳴るのは東電のせい!とかいうトンデモな人も見つけましたが大嘘です。もともと自然環境に放射線はあります。むしろ、これを遮るのが難しいから機器の調整が難しいんですよ。

買ってはいけない(とは言わないけど)

ガイガーねたは、まだまだ続く。

すごーーーく気になってることを書きます。

いい加減なガイガーカウンター多いんじゃない?

いくつか内部を開けた写真を見たのですが、どーもアレ。
そうですよアレなんですよ。
大体、皆さんも想像つくでしょ?10何万とかで売ってたのが今や、2万とかになっちゃってる状況で。

ガイガーカウンターは、ガイガー・ミュラー管(GM管)という部品を使います。で、このGM管、高電圧が必要なんですね。大体、500V前後。これはまあものすげええええ!ってほどの電圧でもないんだけど、そこそこ結構高い電圧です。

で、何が気になっているかというと、なんかどーもあまり高電圧のことを考えて実装設計してない気がするということ。なんか普通の設計なのが多いのですよ。

でも動いてるから大丈夫かというと、実は甘い見通しで、ガイガーカウンターで使われる高電圧の回路は、普通は「しょぼい」高電圧を作る回路です。ガイガーカウンターが必要とするのは、電圧であって、電流はそれほどくわないんです。どのくらい、しょぼいのかというとデジタルテスターで測っても、正確な値にならない位しょぼいです。

技術的に詳しく説明するのはおいといて、このような回路で何が問題になるかというと、ホコリ+湿気。特に日本は湿気が多いので、海外では何ともなかったのに、日本で使うと不具合が出ちゃうと。
考えられる不具合は

・まったく数えなくなる
・なんだか多めに数えちゃう

の2つが代表的です。

前者はこれは湿気で高圧がリークしちゃって、十分な電圧がガイガー管にかからなくなるケース。ちょっとした絶縁の悪さ、それこそ付着したホコリに湿気がつくだけでも起こりえます。
ふたつめは余計なところで放電してしまい、その放電がカウントされるケース。これは、どちらかといえば「しっかりした」高電圧回路を持つガイガーカウンターに起こりえます。実際、S.E.Internationalのマニュアルには湿度高いとこでは高カウントになる不具合があるので気を付けろと書いてあります。
前の記事でも書いたけど、高圧回路がいい加減なために、計測に物凄いバラツキが出ることだってあるんです。

さて、湿気による不具合を防ぐためにはどうするか?
これを見てちょうだい。

NEC_0049.jpg

拡大するとわかるんですが、基板の右のほうに水がかかったような薄い膜が見えます。
これをコンフォーマル・コーティング(Conformal coating)と言います。これは基板そのものにホコリが付着したり、湿気などで絶縁が低下するのを防ぐための、対環境のためのコーティングです。
そして、ガイガーカウンターなどの高電圧を使う部分には、このコーティングがなされているべきです。

だけれども、見た感じこれやってるガイガーカウンターは少ない。

じゃあ、やってない機種ならどうするか。

・保管する時はシリカゲルと一緒に保管するとかで、なるべく低湿に保つ。
・何年も使おうと思わない。一時的に使うと割り切る。

という感じですね。長い間使えば、それだけホコリは中にたまりますし、湿気にやられる可能性も高くなります。
ちなみに基板上で絶縁低下したり、リークすると結構やっかいですよ。きれいに掃除して脱水処理しないと治らないこともあるので。

結論

コンフォーマル・コーティングしてない機種を買うなとは言わないが、長持ちすると思うな。
(まあ1年もしたら相当台数、高圧回路ダメになってると思うよ)

あ、結露なんか絶対禁物ですよ!

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yamadanohito

Author:yamadanohito
『やまだの人』
ニコニコ動画に「やまだ音楽」シリーズなどを上げています。
Electribeプレイヤーの端っこの方にいます。もともとはESX-1使い。音声処理用に「サンプラーあれば便利じゃ?」と購入。

気が付いたらなぜかEMX-1も家にあったんだぜ!ぐはっ。

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