JP3182037B2 - 放射線計測のためのライブタイム測定回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線計測により試料
に含まれる元素の定量測定を行うためのライブタイムを
測定するライブタイム測定回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線計測において、試料に含まれる元
素の定量測定を行う場合には、標準試料や既知試料の測
定データを基準とし未知試料の測定データとの比較を行
って各元素の含まれる量を導出している。しかし、標準
試料や既知試料、未知試料それぞれのデータは、測定の
際に照射電流、電圧、試料の傾斜等が異なり、放射線の
発生条件（環境）が異なるため、単純には比較できな
い。そこで、測定条件の補正が必要となり、計測した有
効時間を正確に計時する必要が生じる。言い換えれば、
放射線の測定においては、測定系の性質上、無効時間と
して計時しなければならない時間が発生する。その一つ
はパイルアップであり、複数の放射線が極めて近い時間
に発生した場合、一つの信号として合成されて間違った
波高値を生じることになるため、この信号は、測定対象
から除外し、無効時間として計時されなければならな
い。他の一つは、光パルス帰還型プリアンプにおけるリ
セット時間である。この期間には、放射線の発生があっ
ても信号がプリアンプから出力されないため、やはり無
効時間として計時される必要がある。これら二つの無効
時間を全測定時間から差し引いた時間が全有効時間、す
なわちライブタイムとして計時されなければならない。

【０００３】図３は放射線計測のためのライブタイム測
定回路の従来例を示す図であり、ライブタイムを測定
（計時）するために特公平５−６６７４号公報に提案さ
れている回路である。この回路は、もともと米国特許第
３８１４９３７号における回路構成の複雑さをＡＤＣの
機能とビジイ信号を用いることで簡単な回路にしたもの
であり、以下に簡単にその概要を説明する。

【０００４】図３において、リニアアンプ１２は、入力
信号を整形して出力信号ｅをＡＤコンバータ（図示せ
ず）に送出するものである。コントロール・ロジック１
１は、複数の放射線が極めて近い時間に発生した場合の
パイルアップを検出するものであり、パイルアップ信号
ｆをリニアアンプ２に供給して、パイルアップ信号ｆが
存在する期間のリニアアンプ１２の出力を点線ｅ′のよ
うにＵＬＤレベルより引き上げることがなされる。ディ
レイ・ロジック１３は、バッファ１０を通して入力され
る信号より放射線の検出を行う回路である。フリップフ
ロップ１４は、ビジイ信号（ＡＤＣ ＢＵＳＹ）により
セットされ、ディレイ・ロジック１３の検出信号により
リセットされる。ビジイ信号（ＡＤＣ ＢＵＳＹ）は、
リニアアンプ１２の出力に接続されたＡＤコンバータよ
り出力される信号である。カウンタタイマ１６は、フリ
ップフロップ１４がセットされている間のライブタイム
クロック１７をカウントするものである。

【０００５】ＡＤコンバータは、設定されたＵＬＤレベ
ルによる弁別機能を有し、リニアアンプ１２からの信号
レベルがＵＬＤレベルを越えていなければ信号変換可能
領域、越えていれば信号変換可能領域外としている。し
たがって、スペクトル測定を必要なエネルギー領域だけ
に限定したい場合には、エネルギーの上限がこのＵＬＤ
レベルで設定される。そして、ＡＤコンバータでは、リ
ニアアンプ１２からの信号レベルがＵＬＤレベルを越え
ていないこと、つまり変換可能状態であることがビジイ
信号（ＡＤＣ ＢＵＳＹ）を出力する条件とされる。

【０００６】上記のように従来の放射線計測におけるラ
イブタイム測定回路では、放射線の検出信号によってラ
イブタイムの測定を一旦停止させ、ＡＤコンバータの信
号変換可能状態で出力されるビジイ信号によってライブ
タイムの測定を開始させるものであり、さらにパイルア
ップが生じた場合には、リニアアンプ１２の出力をＡＤ
コンバータのＵＬＤレベルより引き上げ、ビジイ信号
（ＡＤＣ ＢＵＳＹ）が出力されない信号変換可能領域
外とすることで、ライブタイムの測定を中断させるよう
にしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のラ
イブタイム測定回路では、ＵＬＤレベルを変化させた場
合、ライブタイムも変化してしまうことになる。すなわ
ち、場合によってはスペクトル測定は必要なエネルギー
領域だけに限定したいことがある。この場合、エネルギ
ーの上限はＵＬＤレベルで設定されることになる。その
ため、有効な信号であっても、ＵＬＤレベルを越えてし
まうと変換可能領域外となってビジイ信号（ＡＤＣ Ｂ
ＵＳＹ）が出力されず、ライブタイムの測定が再開され
ないことになり、無効時間として計時されてしまうこと
になる。

【０００８】また、上記従来のライブタイム測定回路で
は、光パルス帰還型プリアンプのリセット時間が無効時
間として計時されないため、この種のプリアンプが使用
されている場合には、ライブタイムに誤差を生じること
になる。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、ＵＬＤレベルを変化させてもライブタイムが変化
しないようにした放射線計測のためのライブタイム測定
回路を提供することを目的とするものである。さらに本
発明の他の目的は、光パルス帰還型プリアンプのリセッ
ト時間を無効時間として計時できるようにするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、放
射線計測により試料に含まれる元素の定量測定を行うた
めのライブタイムを測定するライブタイム測定回路であ
って、放射線計測の入力パルスより波高値に比例した整
形波パルス信号を出力する波形整形回路と、放射線計測
の入力パルスより放射線の発生タイミングを検出して放
射線検出信号を出力する信号検出回路と、該放射線検出
信号よりパイルアップを検出するパイルアップ検出回路
と、ＡＤビジィ信号と放射線検出信号との間でライブタ
イムを計時する計時回路と、ＡＤ変換する際のエネルギ
ーの上限レベルを設定するＵＬＤ設定回路と、整形波パ
ルス信号のピークの波高値をＡＤ変換しＡＤ変換の実行
によって発生させるＡＤビジィ信号と変換データの出力
準備ができたことを知らせるデータレディ信号を発生す
るＡＤ変換器とを備え、ＡＤ変換器は、パイルアップを
検出した場合には整形波パルス信号をＡＤ変換対象から
除外し、整形波パルス信号がＵＬＤ設定回路で設定され
た上限レベルを越えている場合には、ＡＤビジィ信号の
みを発生するように構成したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【作用】本発明の放射線計測のためのライブタイム測定
回路では、放射線計測の入力パルスより波高値に比例し
た整形波パルス信号を出力する波形整形回路と、放射線
計測の入力パルスより放射線の発生タイミングを検出し
て放射線検出信号を出力する信号検出回路と、該放射線
検出信号よりパイルアップを検出するパイルアップ検出
回路と、ＡＤビジィ信号と放射線検出信号との間でライ
ブタイムを計時する計時回路と、ＡＤ変換する際のエネ
ルギーの上限レベルを設定するＵＬＤ設定回路と、整形
波パルス信号のピークの波高値をＡＤ変換しＡＤ変換の
実行によって発生させるＡＤビジィ信号と変換データの
出力準備ができたことを知らせるデータレディ信号を発
生するＡＤ変換器とを備え、ＡＤ変換器は、パイルアッ
プを検出した場合には整形波パルス信号をＡＤ変換対象
から除外し、整形波パルス信号がＵＬＤ設定回路で設定
された上限レベルを越えている場合には、ＡＤビジィ信
号のみを発生するように構成したので、ＵＬＤレベルを
越えた入力パルスにおいてもＡＤ変換を実行してＡＤビ
ジイ信号を発生させる一方、データメモリにデータの取
り込みを行わせないようにすることができる。したがっ
て、ＵＬＤレベルを変化させてもライブタイムが変化し
ないようにすることができ、また、計時回路に光パルス
帰還型プリアンプのリセットパルスにより閉じる計時パ
ルスのゲートを備えることにより、光パルス帰還型プリ
アンプのリセット時間を無効時間として計時できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明に係る放射線計測のためのライブ
タイム測定回路の１実施例を示す図、図２はライブタイ
ム測定回路の動作を説明するための波形図である。

【００１３】放射線の検出信号を増幅するプリアンプの
出力は、放射線のエネルギーに比例した波高値をもつパ
ルスであるが、極めてＳ／Ｎの悪い低レベルの信号であ
る。このため計測可能な程度に増幅する必要がある。図
１において、波形整形回路１は、ノイズを除去しながら
信号の増幅を行うことを目的としたフィルター回路であ
り、放射線計測の入力パルスの波高値に比例したガウス
波や三角波などに整形した整形波パルス信号を出力する
ものである。ＵＬＤ設定回路３は、ＡＤ変換する際のエ
ネルギーの上限レベル（Upper Level)を設定するもので
ある。ＡＤＣ４は、この整形波パルス信号のピークの波
高値をＡＤ変換するアナログーディジタル変換器であ
り、ＡＤ ＢＳＹ信号とＤＡＴＡ ＲＤＹ信号を発生す
る。但し、ＡＤＣ４は、整形波パルス信号がＵＬＤ設定
回路３で設定された上限レベルを越えている場合には、
ＡＤ ＢＳＹ信号のみを発生し、ＤＡＴＡ ＲＤＹ信号
は発生しない。ここでＡＤ ＢＳＹ信号は、ＡＤ変換の
実行によって発生させるＡＤビジィ信号であり、また、
ＤＡＴＡ ＲＤＹ信号は、データメモリ６に対して変換
データの出力準備ができたことを知らせるデータレディ
信号である。データメモリ６は、このＤＡＴＡ ＲＤＹ
信号の発生により変換データの取り込みを行うものであ
り、ＡＤ変換された波高値情報を記憶しておくメモリで
ある。

【００１４】信号検出回路２は、信号の発生、すなわち
放射線の発生タイミングを検出するものであり、信号の
検出毎に短いパルスの信号ｂを発生する。この信号ｂ
は、ライブタイム・フリップフロップ７をリセットして
ライブタイム・ゲート８を閉じるものである。ライブタ
イム・カウンタ９は、このライブタイム・ゲート８が開
いている間、すなわちライブタイム・フリップフロップ
７がセットされていて、かつリセットパルスｃの発生が
ない場合に、ライブタイム・クロックによりライブタイ
ムを計時するものである。リセットパルスｃは、光パル
ス帰還型プリアンプのリセット時に発生させられるパル
スであり、このリセットの期間は、ライブタイム・ゲー
ト８を閉じて、リセット時間がライブタイムとして計時
されないようにしている。

【００１５】信号ｂはまた、パイルアップ検出回路５に
入力されてパイルアップの検出に利用される。パイルア
ップ検出回路５は、もしパイルアップが生じれば、ＡＤ
Ｃ４に対してＲＥＪ信号を発生して、整形波パルス信号
をＡＤ変換対象から除外するように指示する。ＡＤＣ４
は、このＲＥＪ信号を受けるとＡＤ変換の実行を禁止す
る。このためＡＤ ＢＳＹとＤＡＴＡ ＲＤＹ信号は発
生しない。この結果パイルアップした信号は、計測され
ないことになり、この時間は無効時間として計時される
ことになる。

【００１６】従来のビジイ信号（ＡＤＣ ＢＵＳＹ）
は、図２の従来例に示すようにＵＬＤレベルを越えてし
まうと変換可能領域外となって出力されず、ライブタイ
ムの測定が再開されないことになり、無効時間として計
時されてしまうが、本発明のＡＤ ＢＳＹ信号は、図２
の本発明に示すように整形波パルス信号がＵＬＤレベル
を越えているか否かに関わらず発生するため、ＵＬＤレ
ベルによってライブタイムが変化することはない。しか
も、整形波パルス信号がＵＬＤレベルを越えた場合に
は、ＤＡＴＡ ＲＤＹ信号を発生させないようにしてい
るので、変換データはデータメモリ６に取り込まれない
ことになる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、有効な信号に対してはＵＬＤレベルに無関係
にＡＤ変換を実行してＡＤ ＢＳＹ信号を発生させるよ
うにしたので、ＵＬＤレベルを変化してもライブタイム
に変化が生じないようにすることができる。しかも、整
形波パルス信号がＵＬＤレベルを越えた場合にはＤＡＴ
Ａ ＲＤＹ信号を発生させないようにしたので、ＡＤ変
換データがデータメモリに取り込まれるのを禁止して、
ＵＬＤレベル以上の放射線が計測されないようにするこ
とができる。さらに、パイルアップ時には、パイルアッ
プ検出回路５からのＲＥＪ信号によりＡＤ変換の実行を
禁止してＡＤ ＢＳＹならびにＤＡＴＡ ＲＤＹを発生さ
せないようにしたので、この期間を無効時間として計時
されるようにし、かつＡＤ変換データがデータメモリに
取り込まれるのを禁止して、放射線が計測されないよう
にすることができる。また、光パルス帰還型プリアンプ
のリセット時間を無効時間として計時するようにしたの
で、この種のプリアンプが使用された場合にもライブタ
イムに誤差を生じないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る放射線計測のためのライブタイ
ム測定回路の１実施例を示す図である。

【図２】 ライブタイム測定回路の動作を説明するため
の波形図である。

【図３】 放射線計測のためのライブタイム測定回路の
従来例を示す図である。

【符号の説明】

１…波形整形回路、２…信号検出回路、３…ＵＬＤ設定
回路、４…ＡＤＣ、５…パイルアップ検出回路、６…デ
ータ・メモリ、７…ライブタイム・フリップフロップ、
８…ライブタイム・ゲート、９…ライブタイム・カウン
タ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線計測により試料に含まれる元素の
   定量測定を行うためのライブタイムを測定するライブタ
   イム測定回路であって、放射線計測の入力パルスより波
   高値に比例した整形波パルス信号を出力する波形整形回
   路と、放射線計測の入力パルスより放射線の発生タイミ
   ングを検出して放射線検出信号を出力する信号検出回路
   と、該放射線検出信号よりパイルアップを検出するパイ
   ルアップ検出回路と、ＡＤビジィ信号と放射線検出信号
   との間でライブタイムを計時する計時回路と、ＡＤ変換
   する際のエネルギーの上限レベルを設定するＵＬＤ設定
   回路と、整形波パルス信号のピークの波高値をＡＤ変換
   しＡＤ変換の実行によって発生させるＡＤビジィ信号と
   変換データの出力準備ができたことを知らせるデータレ
   ディ信号を発生するＡＤ変換器とを備え、ＡＤ変換器
   は、パイルアップを検出した場合には整形波パルス信号
   をＡＤ変換対象から除外し、整形波パルス信号がＵＬＤ
   設定回路で設定された上限レベルを越えている場合に
   は、ＡＤビジィ信号のみを発生するように構成したこと
   を特徴とする放射線計測のためのライブタイム測定回
   路。
2. 【請求項２】 計時回路は、光パルス帰還型プリアンプ
   のリセットパルスにより閉じる計時パルスのゲートを備
   えたことを特徴とする請求項１記載の放射線計測のため
   のライブタイム測定回路。