JPH02157680A - 放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、広範囲にわたる線量率の測定が必要な医療用
および原子力用放射線測定ならびに診断機器ならびに工
業応用計測における非破壊検査に用いられる放射線測定
装置に関するものである。

従来の技術 放射線測定装置では、放射線に有感なセンサーから出力
される信号が非常に微弱な信号であるために、前置増幅
器で増幅する必要がある。この前置増幅器には、電圧型
前置増幅器と電荷型前置増幅器がある。

電圧型前置増幅器は、センサーから出力されるパルス信
号の電圧波高に比例した出力電圧を生じるものであるの
で、センサーから出力されるパルス信号のパルス幅と入
力静電容量が一定の場合は入射放射線による電荷Ｑに比
例する出力を生じる。

しかし、パルス幅や入力静電容量が変化する場合は、こ
の比例関係は成り立たなくなるので、あまり好ましいも
のではない。

また、電荷型前置増幅器では、入力静電容量の影響はあ
まり受けず、センサーから出力されるパルス信号を積分
して出力するので、出力電圧は入力端子に加えられるパ
ルス信号の全積分電荷に比例するものとなる。

第７図に電荷型前置増幅器を用いた従来の放射線測定装
置を示し、第８図にその主な部分の出力信号を示す。

第７図（ａ）は積分法と呼ばれる方法であり、１はセン
サーで、放射線に有感な、例えば、Ｓｔ、Ｇｅ等の半導
体で構成される半導体検出器であり、第８図（ａ）のよ
うなパルス信号を出力する。２は電荷型前置増幅器であ
り、前記センサー１からのパルス信号の全積分電荷に比
例ｊまた第８図（ｂ）のような出力電圧を生じる。３は
サンプルホールドであり、積分された出力電圧の尖頭値
を保持する。４はＡ／Ｄ変換器である。

以上のように構成された従来の積分法による放射線測定
装置においては、センサーから出力されるパルス信号を
積分して出力し、その出力電圧の尖頭値をＡ／Ｄ変換器
でディジタル信号に変換して出力する。

他方、第７図（ｂ）は、カウント法と呼ばれる方法であ
り、ｌはセンサー、２は電荷型前置増幅器、５は微分回
路であり、電荷型前置増幅器の出力信号を微分し、第８
図（ｃ）のように一つ一つのパルス信号をそれぞれエネ
ルギーに応じた波高のパルスとして出力する。ただし、
この場合センサーから出力されるパルス信号のパルス幅
は一定でなければならない、６は増幅器であり、次段の
回路を駆動するためのバッファである。７はパルススト
レッチャであり、増幅器６の出力信号の尖頭値を一定期
間保持する回路である。４はＡ／Ｄ変換器である。

以上のように構成された従来のカウント法による放射線
測定装置においては、センサー１から出力されるパルス
信号を積分して出力し、この出力信号を微分することに
より、センサーｌから出力されるパルス信号のパルス幅
が一定であるときは、エネルギーに応じた波高のパルス
として分離し、そのパルスの尖頭値を保持、Ａ／Ｄ変換
してディジタル信号として出力する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような積分法の構成では、センサ
ー出力を積分して出力するものであるので、ある期間内
に入射した放射線の総線量としてしが情報を得ることが
できず、放射線として入射してくる一つ一つの光子エネ
ルギーの情報を得ることはできない。

次に、カウント法では電荷型前置増幅器の積分出力値を
微分するために、等しい電荷量であっても異なるパルス
波高の出力が生じることがある。

この過程を第９図に示す、第９図（ａ）にセンサー１か
ら出力される波形を矩形波で表しである。

このとき電荷量Ｑは等しいが異なる大きさのパルスが生
じた場合を考えてみる。第９図（ｂ）に第９図（ａ）の
それぞれの波形を積分した波形を示す、二つの波形の電
荷量Ｑは等しいので積分値は等しいものとなる。ところ
が、次にこれを微分すると積分値の増加率が出力され、
第９図（ｃ）のようになる、これは第９図（ａ）の波形
を増幅したものと同じものであり、等しい電荷量である
にもかかわらず、異なる波高のパルスが出力される。

したがって、積分法では放射線として入射してくる一つ
一つの光子エネルギーの情報を得ることができない、ま
た、カウント法では等しい電荷量のパルスが発生しても
、異なる波高のパルスが出力されるために一つ一つのパ
ルスをエネルギー弁別することができないという課題を
有していた。

本発明はかかる点に鑑み、放射線として入射してくる一
つ一つの光子エネルギーをエネルギー弁別することがで
きる放射線測定装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、放射線に有感なセンサーと、前記センサーか
らのパルス状出力信号を積分する積分手段と、前記セン
サーからのパルス状出力信号を検出するパルス検出手段
と、パルスの立ち下がり叉は立ち上がりを検出する検出
手段と、パルスの立ち下がり又は立ち上がりから一定時
間後に前記積分手段をリセットする信号を出力するゲー
ト制御手段と、前記積分手段の出力を波高弁別する波高
弁別手段と、前記波高弁別手段からの出力を計数する計
数手段と、前記計数手段の時間幅を制御する計時手段を
備えた放射線測定装置である。

作用 本発明は前記した構成により、パルス検出手段によりセ
ンサーから出力されるパルス信号を検出し、パルスのた
ち下がり叉は立ち上がりから一定時間後に出力されるゲ
ート制御手段からの出力信号によりセンサーから出力さ
れるパルス信号を積分する積分手段をリセットすること
により、一つ一つのパルスをエネルギー弁別することが
できる。

実施例 第１図は本発明の一実施例である放射線測定装置のブロ
ック図を示すものである。第１図において、１はセンサ
ーであり、例えば、半導体検出器のように、入射放射線
の光子のエネルギーに比例する電荷量Ｑのパルス信号を
出力するものである。

２はセンサーからのパルス信号を積分して出力する回路
で、外部からリセットし、強制的に積分された電荷を放
電することができる電荷型前置増幅器、１０は積分され
た出力値を波高弁別するコンパレーター　１１は波高弁
別された波形をカウントするためのカウンタ、１２はカ
ウンタ内のディジタル信号を画像などに表示するための
表示部である。１３はカウンタがデータを取り込む期間
を決めるためのタイマーである。１４は電荷型前置増幅
器２にリセット信号を与え電荷を放電するための放電用
ゲート制御部である。１５はセンサー１から出力される
パルスの有無を検出するパルス検出部である。

以上のように構成された本実施例の放射線測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。を背型前置増幅器の放
電の時定数は一般に非常に大きくなければならず数μｓ
ｅｃ以上必要であるが、これにリセット信号を設けるこ
とによりパルス幅の狭い１００ｎｓｅｃ以下のパルスを
取り出すことができる。このときの、センサー１からの
出力信号を第２図（ａ）に示し、電荷型前置増幅器から
の出力信号を第２図（ｂ）に示す、　また、第１図の破
線で囲まれた放電用ゲート制御回路１４とパルス検出回
路１５として第３図、第５図の二つのタイプがあり、そ
の動作のタイミングチャートをそれぞれ第４図、第６図
に示す。

まず最初に、第１図において、その破線で示された部分
が第３図に示すように立ち下がり検出により信号処理を
行うタイプ１の動作について説明に示す。センサー１か
ら出力されるパルス信号は電荷型前置増幅器２とパルス
検出部１５の増幅器２０に入力される。電荷型前置増幅
器２ではセンサーｌから出力されるパルス信号を積分出
力する。

パルス検出部１５は増幅器２０とコンパレータ２１とか
ら構成されており、コンパレータ２１によりセンサー１
から出力されるパルス信号を検出する。このときのコン
パレーター２１の出力信号を第４図（ｂ）に示す、続い
てこの信号は放電用ゲート制御部１４に入力される。放
電用ゲート制御部１４は遅延回路２２、立ち下がり検出
回路２３、モノマルチ２４から構成される。パルス検出
部１５のコンパレータ２１からの出力信号は遅延回路２
２に入力され、時間τＤ１だけ遅れて出力される。

この遅延回路２２の出力信号を第４図（ｃ）に示す、つ
ぎに、遅延回路２２からの出力信号は立ち下がり検出回
路２３に入力され、立ち下がり検出回路の出力に同期し
て動作するモノマルチ２４に入力される。モノマルチ２
４が出力するパルス信号のパルス幅は、少なくとも電荷
型前置増幅器２がリセットされたときに、積分された電
荷をすべて放電する時間は必要である。しかし、放電時
間は例えば放電経路となるトランジスタのオン抵抗を小
さくすることによって瞬時に行われるので問題とはなら
ない、第４図（ｄ）にモノマルチ２４の出力信号を示す
、このモノマルチ２４の出力信号がリセット信号として
電荷型前置増幅器２に入力される。このときの電荷型前
置増幅器２の出力信号を第４図（ｅ）に示す、電荷型前
置増幅器２から出力される積分信号はセンサー１に入射
する放射線のエネルギーに比例するものであるので、次
段のコンパレータｌＯにより波高弁別することにより放
射線のエネルギー弁別を行うことができ、コンパレータ
１０の比較電位を越えるエネルギーの放射線のみをパル
ス信号として出力する。このパルス信号をカウンタ１１
により計数し比較電位を越えるエネルギーの放射線の数
を求める。このときめカウンタ１１が計数を行う時間幅
をタイマー１３により一定の時間に決める。最後にカウ
ンタ１１で計数した値を表示部１２の部分で出力する。

以上のように本実施例によれば、センサー１から出力さ
れる信号の積分量、つまり電荷量を計測しているのでセ
ンサーｌは入射放射線のエネルギーに比例する電荷量Ｑ
を発生するものでありさえすればよい、また、パルス検
出部１５と放電用ゲート制御部１４を設けることにより
、電荷型前置増幅器２から出力される積分信号をパルス
検出部１５から出力される信号の立ち下がり信号から一
定時間τＤ１ｒ＆に強制的にリセットするために、積分
の途中でリセットされることなく積分された電荷を放電
することができる。そのために、一つ一つの入射放射線
のエネルギーに対応した波高のパルスを得ることができ
る。したがって、電荷増幅型で一つ一つの放射線を連続
でエネルギー弁別を行うことができる放射線測定装置を
構成することができる。

次に、第１図においで、破線で示された部分が第５図に
示すように立ち上がり検出により信号処理を行うタイプ
２の動作について説明を行うにのときのタイミングチャ
ートを第６図に示すゆパルス検出部１５における増幅器
２０とコンバレー出力信号を第６図（ｂ）に示す６続い
てこの信号は放電用ゲート制御部１４に入力される。放
電用ゲート制御部１４は遅延回路２２、立ち上がり検出
回路２３、モノマルチ２４から構成される。遅延回路２
２の出力波形を第６図（ｃ）に示す、ここでコンパレー
タ２１からの出力信号がτ０２遅れて出力されている。

続いて、立ち上がり検出回路３０で第６図（ｃ）に示す
遅延回路２２の出力信号の立ち上がりを検出し、これに
同期させてモノマルチ２４から一定のパルスを出力する
。この波形を第６図（ｄ）に示す、モノマルチ２４がら
出力されるパルス信号は電荷型前置増幅器２のリセット
信号として電荷型前置増幅器２に入力される。

第６図（ｅ）に電荷型前置増幅器２の出力波形を示す、
この後の信号処理は上記したものと同様であるので省略
する。

以上のように本実施例によれば、センサー１から出力さ
れる信号の積分量、つまり電荷量を計測しているのでセ
ンサー１は入射放射線のエネルギーに比例する電荷量Ｑ
を発生するものでありさえすればよい、また、放電用ゲ
ート制御部１４とパルス検出部１５を設けることにより
電荷型前置増幅器２から出力される積分信号をパルス検
出部１５から出力される信号の立ち上がり信号から一定
時間τＤ２後に強制的にリセットするためにパイルアッ
プした場合に後の放射線をカットすることができる。ま
た、出力されるパルスのパルス幅が一定になるために安
定したパルスが得られる。したがって、電荷増幅型で一
つ一つの放射線を連続でエネルギー弁別を行うことがで
きる放射線測定装置を構成することができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、入射放射線のエネ
ルギーに比例した電荷量を発生するセンサーでありさえ
すれば、出力されるパルス幅が変化するものであっても
エネルギー弁別可能な放射線測定装置を構成することが
でき、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の放射線測定装置のブ
ロック図、第２図は同実施例の動作波形図、第３図は立
ち下がりを検出するパルス検出部と放電用ゲート制御部
のブロック図、第４図は立ち下がりを検出する場合の動
作波形図、第５図は立ち上がりを検出するパルス検出部
と放電用ゲート制御部のブロック図、第６図は立ち上が
りを検出する場合の動作波形図、第７図は従来の放射線
測定装置のブロック図、第８図は従来の放射線測定装置
の動作波形図、第９図は説明用動作波形図である。 ｌ・・・・・・センサー　２・・・・・・電荷型前置増
幅器、２０・・・・・・増幅器、１０．２１・・・・・
・コンパレータ、１１・・・・・・カウンタ、１２・・
・・・・表示部、１３・・・・・・タイマー　１４・・
・・・・放電用ゲート制御部、１５・・・・・・パルス
検出部、２２・・・・・・遅延回路、２３・・・・・・
立ち下がり検出回路、２４・・・・・・モノマルチ、３
０・・・・・・立ち上がり検出回路。 代理人の氏名　弁理士　粟肪重孝　他１名一τｐ □ セｓｅｔ 第 図 寓 図 第　９　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線に有感なセンサーと、前記センサーからの
   パルス状出力信号を積分する積分手段と、前記センサー
   からのパルス状出力信号を検出するパルス検出手段と、
   パルスの立ち下がりを検出する検出手段と、パルスの立
   ち下がりから一定時間後に前記積分手段をリセットする
   信号を出力するゲート制御手段と、前記積分手段の出力
   を波高弁別する波高弁別手段と、前記波高弁別手段から
   の出力を計数する計数手段と、前記計数手段の時間幅を
   制御する計時手段を有することを特徴とする放射線測定
   装置。
2. （２）放射線に有感なセンサーと、前記センサーからの
   パルス状出力信号を積分する積分手段と、前記センサー
   からのパルス状出力信号を検出するパルス検出手段と、
   パルスの立ち上がりを検出する検出手段と、パルスの立
   ち上がりから一定時間後に前記積分手段をリセットする
   信号を出力するゲート制御手段と、前記積分手段の出力
   を波高弁別する波高弁別手段と、前記波高弁別手段から
   の出力を計数する計数手段と、前記計数手段の時間幅を
   制御する計時手段を有することを特徴とする放射線測定
   装置。