大阪府立大学 研究推進機構 放射線研究センター

秋吉 優史 研究教育紹介サイト

Last update 2017/10/21




 

  • ペルチェ冷却式高性能霧箱の開発
  • 放射線教育用の教材として、ペルチェ冷却式の高性能霧箱の開発、販売を行っています。 バージョンアップを重ねることで極めて高性能な製品となっており、 一般的に観察可能なα線だけでなく、β線、さらにはγ線やクルックス管などからの X線の観察も可能な唯一無二の製品です。

    一度アルコールを補給すると丸一日何も補給せずに観察し続けることが出来る、 長時間運転が可能ですので、科学館やイベントなどでの展示にも適しております。 また、中高の教育現場への普及を目指して極めて安価に提供しており、 複数ユニットを並べての比較も容易です。

    放射線の観察だけでなく、ペルチェ素子を用いた熱の輸送やエネルギー変換などの 学習指導要領に準拠したエネルギー教育に活用することも出来ます。
     


    現在販売中のペルチェ冷却式高性能霧箱本体


    α線とβ線の飛跡の比較


    β線の飛跡(高エネルギーγ線からの光電子も同じ見た目です)


    クルックス管からの低エネルギーX線による光電子の飛跡

     

     霧箱による放射線の観察は目で見て直感的に放射線の存在を知ることが出来るため、教育的効果が大変大きく、様々な教育者により改良が成されて来ました。

     現在、-20℃以下の低温をドライアイスの準備無しにいつでも確実に得る手段として、ペルチェ素子を使用し、コッククロフト・ウォルトン回路を用いた高電圧により雑イオン除去を行う高性能霧箱の開発と、それを利用した放射線教育プログラムを提唱しています。

     最大の特徴は確実に長時間安定してクリアな飛跡の観察が可能であるという点で、一般的な霧箱でのα線の飛跡の観察に加えて、β線の飛跡、さらにはγ線により弾き出された光電子線の観察も可能です。 これにより、放射線の種類による物質との相互作用の違いを直感的に学習することが出来るため、ただ単に飛んでいるのが見えた、に留まらない奥が深い放射線の世界を学習することが可能となります。 (何故たった 20Bq の Po-210 からの被曝量が 800μSv/y にもなるのに、 4000Bq の K-40 は 170μSv/y にしかならないのか、など) さらに、クルックス管などのX線源からのX線による光電子も観察可能で、放射線の本質が電子を弾き飛ばす「電離」である事も直感的に理解可能です。

     


     今回提唱するのは市販のペルチェ素子と、パソコン用の高性能CPUクーラー、100円均一ショップなどで売られているパーツなど民生品を活用したもので、安価で高性能な霧箱を容易に作成可能ですので、全国の教育者による放射線教育に活用可能です。また、このペルチェ冷却霧箱には、ペルチェ素子による熱輸送、熱電対による温度測定、ヒートパイプや熱伝導グリースを含めた物質の熱伝導、蒸気圧と過飽和・核生成、電離とイオン化、電気工作などの要素に加えて、雑イオン除去のための静電気発生、高電圧発生装置による加速器工学の基礎など、極めて多様な工学的要素を含んでいるため、放射線安全教育を中心とした、対象とレベルの異なる教育現場での教育プログラムが開発可能です。

     現在ペルチェ冷却霧箱はプロトタイプの開発が完了し、量産を行っている段階で、 全国の放射線教育現場で活用できるように、大阪府立大学ブランドで完成品を販売しています。 本体2台+高電圧印加モジュールで税・送料別 34,000円となっています。 その他のモジュールなど個々の金額は、ペルチェ冷却霧箱紹介リーフレットPDF の中の、「お品書き」をご覧下さい。 また、発注頂く場合は、 見積書依頼書 をご利用頂くと、自動で見積もり出来ます。

    より製品の完成度を高め、放射線教育ツールとして提供できるよう、 出来る限り多くの教育・研究者の参加を期待します。 また、ユーザー間の情報共有のためのメーリングリスト「くらちゃん」を運営しております。 全国の放射線教育者の間で活発な情報交換が行われており、 霧箱活用、改良のアイデアなども次々に提案されております。 是非御加入よろしくお願い致します。

     販売は、大阪ニュークリアサイエンス協会(ONSA)に取り扱って戴きますので、 公費での取扱が可能で、国・公・私立大学、公立中・高等学校、国立研究開発法人などとの取引実績があります。
     発注は onsa-ofc [at] nifty.com まで。([at] を @ に置き換え前後のスペースも削除して下さい)

    どうしても購入資金が無くて購入を断念しなくてはならない教育現場の先生方。 ふるさと納税制度を活用した「つばさ基金」制度での 「放射線教育振興プロジェクト」 をご活用下さい。

    実質無料でペルチェ冷却式高性能霧箱を入手可能です。


    New! (Last Update 2017/05/01)

    高電圧電極配置を変更した、第8期型の販売を開始しました。

     従来の第7期型までの製品では、チャンバー内で平行に高圧印加していました。 第8期型では、チャンバーの天板の上にメッシュ状の電極を載せて上下方向に電圧をかけています。 これにより、はるかに高性能となり(線源を入れない状態での雑イオンに起因する霧の発生状況が全く異なり、 同じ線源を用いた際のイベント数が数倍になります)、 リテンションを取っている穴をホットボンドでふさいだことも相まって、 悪天候時でもずっと観察しやすくなりました。 また、アルコール蒸気中に高電圧の電極を入れることへの安全性の懸念も払拭することが出来ます。 長期間使用していると銅箔テープの塗装が剥がれたり、銅が次第に腐食されていく問題も解決しています。

     極めて大幅な高性能化を達成していますので、従来のロットのユーザー様にも、 順次改修用のキットを無償配布して対応致します。

     また、この改良に伴い、チャンバーの天板を切り抜いて薄いフィルムに貼り替えなくても、 プラスチックの天板のまま十分な数のβ線を観察できるようになりました。 マントルを使用してのβ線の観察を行う場合は、これで十分となります。 空気中のラドン娘核種を捕集してのβ線観察を行いたいなど、 より高効率でのβ線観測を希望する場合は、天板を薄くしてある「高性能チャンバー」 も在庫がございますので、別途申し出て下さい(お品書きには含まれておらず、+1000円となります)。


    New! (Last Update 2017/03/31)

    キット販売始めました

     ユーザーが自分で製作する形の、キット販売を始めました。

     キットを完成させると、高性能ペルチェ冷却霧箱本体 2台と高電圧印加ユニット 1台が格安で手に入ります。製作過程を理解することで、使用中のメンテナンスも容易になります。ユーザー側での加工が困難な上段側ペルチェ素子及び高電圧電極テープへの高耐久性塗装、台座へのペルチェ素子の埋め込み加工、穴開け加工はこちらで済ませていますが、

    • CPUクーラーへのペルチェ素子の取り付け
    • 配線用ケーブル端子処理
    • CPUクーラーへの足の取り付け
    • コッククロフト回路の製作
    • チャンバーへのLEDモジュール取り付け
    • スポンジテープ、電極テープの貼付け
    等の工程が必要です。 製作工程を詳細に説明したマニュアル を参照戴き、 全ての行程を完了するには大体丸一日見て頂けば良いでしょう。

    1セット、税別 29,000円での販売となります。


  • ペルチェ冷却霧箱紹介リーフレット(価格表も含まれています) PDF

  • ペルチェ冷却式高性能霧箱 ユーザーズマニュアル(現行の第8期型) PDF

  • ペルチェ冷却式高性能霧箱キット製作マニュアル(現行の第8期型) PDF

  • 英語版リーフレット・説明資料 PDF

  • 霧箱説明 4ページ資料基礎 PDF

  • 霧箱添付の放射線教育参考資料 PDF

  • 2017/06/03 平成29年度第1回放射線教育フォーラム勉強会での招待講演、
    「現場に届く放射線教育コンテンツ支援プロジェクト」 PDF

  • ペルチェ冷却式高性能霧箱の開発, PDF
    秋吉 優史, ESI News, 35, 121-132 (2017).

  • ペルチェ冷却式高性能霧箱を用いた放射線教育プログラムの開発, PDF
    秋吉 優史, 安藤 太一, 奥野 泰希, 松浦 寛人, 第5回放射線教育に関する国際シンポジウム(ISRE2016) 論文集, 54-62 (2017).

  • 2017/08/26 中国地域エネルギー環境教育研究会 広島市教師力アップセミナーでの招待講演、
    「現場に届く放射線教育コンテンツ支援プロジェクト」 PDF

  • 放射線教育におけるペルチェ冷却式高性能霧箱の活用 PDF
    秋吉 優史, 日本放射線安全管理学会誌, 16 (2017) 72-78.

  • ペルチェ冷却式高性能霧箱製作のための要素技術 PDF
    秋吉 優史, 日本放射線安全管理学会誌, 16 (2017) 79-84.

  • 学会発表資料、講義資料などアーカイブ (様々なファイルの一覧のディレクトリが出てきます)

  • α線の飛跡 (上から) (MP4 Movie)
  • α線の飛跡 (斜めから) (MP4 Movie)
  • β線の飛跡 (上から) (MP4 Movie)
  • β線の飛跡 (斜めから) (MP4 Movie)
  • γ線により弾き出されたδ線の飛跡 (上から) (MP4 Movie)
  • γ線により弾き出されたδ線の飛跡 (斜めから) (MP4 Movie)

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    問い合わせ:e-mail: akiyoshi [at] riast.osakafu-u.ac.jp ([at] を@に置き換えて下さい)