CN101153915A

CN101153915A - 放射线检测器

Info

Publication number: CN101153915A
Application number: CNA2007101422975A
Authority: CN
Inventors: 酒井宏隆
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: JP5117025B2; EP2765441A3; EP1906210A3; CN101153915B; US20080073537A1; EP2765441A2; JP2008082848A; US7999218B2; EP1906210A2; EP2765441B1

Abstract

一种放射线检测器包括：放射线检测单元，其包括检测对光敏感的放射线的放射线传感器、信号放大器、脉冲高度鉴别器和计数器；光脉冲发射单元，其配置为发射用于确认放射线检测单元的操作完整性的光脉冲；发射控制单元，其配置为控制光脉冲发射单元的操作；以及光路，经过该光路将光从光脉冲发射单元引导到放射线传感器附近。发射控制单元包括用于调节光脉冲发射单元的发射时间特性的机构。

Description

放射线检测器

技术领域

本发明涉及一种检测放射线的放射线检测器，更具体涉及一种包括采用可连续长时间使用的光脉冲的操作确认单元的放射线检测器。

背景技术

在常规放射线检测器中，被称为缺陷源(bug source)的放射线源设置在放射线检测器的内部或外部。从该缺陷源向放射线检测器发射一定量的放射线，并且评估放射线检测器对入射到该放射线检测器上的放射线的响应，以便确认正在使用的放射线检测器的操作完整性。然而，处理用作缺陷源的放射线源是很复杂的，并且在整个测量范围上难以确认放射线检测器的操作。

在一些不使用缺陷源而使用光敏放射线传感器的放射线检测器中，在放射线检测器中，提供从光脉冲发生器发射的光脉冲，用光脉冲照射放射线传感器，并且检验放射线检测器对光脉冲的响应。

日本专利权公报No.6-72930公开了一种放射线检测器的操作确认单元，其使用光脉冲。用光脉冲照射放射线检测器中的放射线传感器，以便基于来自放射线传感器的响应来检测偏置电压中的任何异常情况。操作确认单元根据放射线检测器对光脉冲的响应是否在预定范围内的事实来检测偏置电压中的任何异常情况。

日本未审专利申请公报No.2006-84345公开了一种通过使用光脉冲来确认放射线检测器的操作完整性的方法。使用光脉冲发射单元作为用于校准的放射线装置。分析与用光脉冲照射的放射线检测器的脉冲高度谱相关的数据，以便评估放射线检测器的操作完整性。

然而，由于校准用的放射线装置在日本专利权公报No.6-72930和日本未审专利申请公报No.2006-84345中公开的放射线检测器中不总是提供恒定量的输出，因此不可能稳定地评估或确认放射线检测器的完整性。这是因为(1)光脉冲发射单元的长时间连续使用改变了光发射的量；和(2)光发射的时间响应特性和放射线的时间响应特性之间的差异可能损害了检测放射线的放射线检测器的功能。

特别地，如果放射线检测器具有校正无感时间的功能，则基于校正无感时间的功能，与放射线的时间响应特性不同的光发射的时间响应特性可能使差异增加。

相应地，当使用现有技术中采用光脉冲的操作确认单元作为临时操作确认单元时，其不会引起问题。然而，当经常使用现有技术中采用光脉冲的操作确认单元时，放射线检测器可能不能准确测量待测量放射线随时间的任何变化。因而，难以连续经常地使用操作确认功能，同时保持放射线检测器作为放射线测量装置的可靠性。

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，设计了本发明，本发明的目的是提供一种放射线检测器，其能够使用光脉冲发射单元而不使用放射性材料来长时间确认放射线检测器的操作完整性。

这个和其它目的可以根据本发明来实现，本发明提供一种放射线检测器，包括：放射线检测单元，其包括检测对光敏感的放射线的放射线传感器、信号放大器、脉冲高度鉴别器以及计数器；光脉冲发射单元，其配置为发射用于确认放射线检测单元的操作完整性的光脉冲；发射控制单元，其配置为控制光脉冲发射单元的操作；以及光路，通过该光路将光从光脉冲发射单元引导到放射线传感器的附近，其中发射控制单元包括用于调节光脉冲发射单元的发射时间特性的机构。

在上述方案的优选实施例中，发射控制单元可以包括时钟发生器、上升沿检测器、三角波发生器、放大器和脉冲高度鉴别器，并且放大器包括放大倍数改变单元，该放大倍数改变单元配置为调节发射时间特性。放大倍数改变单元可以由可变电阻器构成。

发射控制单元可以包括时钟发生器、上升沿检测器、三角波发生器、放大器和脉冲高度鉴别器，该脉冲高度鉴别器包括鉴别脉冲高度值改变单元，其配置为调节发射时间特性。脉冲高度鉴别器中的鉴别脉冲高度值改变单元可以由可变电阻器构成。

放射线检测器还可以包括调节入射到放射线传感器上的光量的光量调节机构。光量调节机构具有用于改变从朝向放射线传感器的光路的末端到放射线传感器的距离的结构，将所述入射光从光脉冲发射单元通过光路引导到放射线传感器的附近。

放射线检测器还可以包括其上安装放射线传感器的电路板和位于电路板周围的滤波器，该滤波器用于调节放射线的响应特性。滤波器沿着光路的厚度可以小于滤波器其余部分的厚度。该滤波器可以形成有凹槽，光路沿着凹槽设置。希望滤波器沿着光路的一部分由不同于滤波器的其余部分的材料形成。

光路在其尖端可以具有由与光路材料类似的材料制成的延伸部。

光路可以由光学滤波器形成。

放射线检测器还可以包括设置在放射线传感器附近的光传感器，用于监视发射特性。光脉冲发射单元的发射时间特性可以根据光传感器的输出进行调节。可以根据光传感器的输出改变从光路的末端到放射线传感器的距离。希望根据光传感器的输出来改变放大器的放大倍数或者脉冲高度鉴别器的鉴别脉冲高度值。

放射线传感器可以包括硅二极管、闪烁器和光电倍增器、或者由碲化镉形成的半导体。

根据本发明，可以使用光脉冲发射单元，而不用放射性材料，以便经常长时间确认放射线检测器的操作完整性。

通过下面参照附图所进行的说明，本发明的本质和其他特性特征将变得更加清楚。

附图说明

附图中：

图1是说明根据本发明第一实施例的放射线检测器的结构实例的方框图；

图2A是说明根据本发明第二实施例的放射线检测器的放射线检测部的截面图，图2B是沿着图2A中的线IIB-IIB截取的放射线检测器的横截面图；

图3是说明根据本发明第三实施例的放射线检测器的结构实例的方框图；和

图4A是根据本发明第三实施例的放射线检测器的放射线检测部的截面图，图4B是沿着图4A中的线IVB-IVB截取的放射线检测器的截面图。

具体实施方式

下面将参照附图介绍本发明的放射线检测器的优选实施例。

尽管在下述本发明的实施例中使用光纤作为光路，但是光路可以由任何部件构成，例如用于传输光的光导。此外，尽管使用金属滤波器作为滤波器，但是滤波器不限于金属滤波器，只要滤波器由具有散射和吸收性能的材料构成即可。

由硅或碲化镉制成的半导体器件可用作本发明实施例的作为放射线传感器的半导体放射线检测器件。此外，闪烁器和光电倍增器可用作放射线传感器。

此外，本发明实施例中使用的光不限于可见光，其可以是紫外或红外区内的光。

[第一实施例]

图1是示出根据本发明第一实施例的放射线检测器的结构实例的方框图。

根据第一实施例的放射线检测器包括：光纤1；包括放射线传感器2、信号放大器3、脉冲高度鉴别器4和计数器5的放射线检测单元6；光脉冲发射单元7，如发光二极管(LED)；发射控制单元8；偏置电源14；以及光纤末端调节机构15。放射线传感器2是对光敏感的半导体放射线检测器件。发射控制单元8包括脉冲高度鉴别器9、放大器10、三角波发生器11、上升沿检测器12和时钟发生器13。

现在介绍发射控制单元8的操作。

时钟发生器13输出具有预定周期的波形信号16，以便使计数器5确认放射线传感器2是否正常操作。通常，基于两个条件来确定波形信号16的这个周期，以使得不阻挡待测量放射线的入射，以及当在计数器5中计算出计数率时，根据计数率的计算中所使用的时间常数，值不发生变化。

将波形信号16提供给上升沿检测器12，从而产生上升信号17。上升信号17提供给三角波发生器11以产生三角波18。脉冲高度鉴别器9以脉冲高度鉴别水平(level)22将三角波18转换成具有宽度t₁的信号波形23。

具有信号波形23的信号通过光纤1提供给光脉冲发射单元7。由于改变了信号波形23的宽度t₁，因此调节宽度t₁允许改变放射线传感器2的输出信号24的上升时间t₂。放射线传感器2的输出经信号放大器3和脉冲高度鉴别器4提供给计数器5并由计数器5计数，类似于放射线检测信号。

为了改变信号波形23的宽度，可以改变放大器10的放大倍数以改变输出信号波形19的峰值，或者可以改变脉冲高度鉴别器9中的脉冲高度鉴别水平22。在这两种情况下，可以通过非常简单的方法如通过使用可变电阻器来实现这种变化。

响应脉冲发射而来自放射线传感器2的输出信号24的峰值可以通过改变输出信号24的最大高度值来产生。然而，如果提供给光脉冲发射单元7的信号具有较大的最大高度值，则将产生不希望的效果，如发射时间或持续性的变化。相应地，放射线检测器包括光纤末端调节机构15，其用作光量调节机构，并且除了调节施加于光脉冲发射单元7的信号之外，还能调节光纤1的末端位置。这种光量调节机构可以用于调节入射在放射线传感器2上的光量。

利用上述放射线检测器的结构，响应来自光脉冲发射单元7的光发射而来自放射线传感器2的输出信号24具有类似于响应放射线的入射而产生的输出信号的时间响应特性。相应地，可以长时间对放射线检测器的操作完整性进行经常确认。

特别地，放射线检测器采用通过使用可变电阻器改变例如信号的放大倍数或脉冲高度鉴别水平来调节时间响应特性的机构，以及采用通过使用螺丝改变例如光纤1的位置来调节时间响应特性的机构。因而，可以提供一种能够通过使用例如螺丝或调整旋钮容易地调节时间响应特性的放射线检测器。

[第二实施例]

下面参照图2A和2B介绍根据本发明第二实施例的放射线检测器。

本发明第二实施例的放射线检测器的特征在于本发明第一实施例的放射线传感器2周围的结构。根据第二实施例的放射线检测器包括放射线传感器2、其上安装放射线传感器2的电路板27以及包围电路板27的金属滤波器26。

凹槽25设置在金属滤波器26的内表面上，并且光纤1沿着凹槽25放置。另外，光纤末端调节机构15沿着光纤1设置，并使用光纤调准旋钮28垂直地移动光纤1。光纤调准旋钮28在放射线检测器的外部壳体29的外部操作。

尽管这里没有详细介绍这种垂直移动机构，但是该机构采用使用齿轮的正常驱动单元。图2A和2B中未示出的这个第二实施例的其他部件与本发明第一实施例的相同，并且这里省略对其的详细说明。

本发明第二实施例的放射线检测器监视各种单位形式的放射线，如1cm-剂量当量(率)(单位：西弗特/每秒)、吸收剂量(率)(单位：戈瑞/每秒)以及发射率(单位：粒子/每秒)。

该放射线检测器的响应是由电荷产生的信号，其中所述电荷是由入射放射线的粒子和放射线传感器2之间的相互作用产生的电离而引起的。产生信号的概率不一定呈现出可允许对放射线的整个能量区域进行监视的范围内的分布。因此，根据本发明的第二实施例，金属滤波器26在放射线检测器的内部使用，从而使能量特性平坦化。金属滤波器26所产生的放射线散射和吸收效应能够将来自放射线检测器的响应调节为适合于待测放射线的单位制的形式。

然而，当光纤1设置在金属滤波器26的内部时，放置光纤1的位置上的放射线散射和吸收现象不同于其他位置上的放射线散射和吸收现象。结果，与在其它方向上的能量特性相比，能量特性在光纤1相对于放射线传感器2存在的方向上发生改变。

根据本发明的第二实施例，凹槽25沿光纤1存在的方向设置在金属滤波器26中，以便消除这种现象，即，能量特性的方向相关性。

凹槽25的存在可能产生影响，这是由于减少了光纤1的上端上方的区域中的散射和吸收效应。如果该区域的长度远远小于金属滤波器26的全长，则可以忽略这种影响。如果该区域的长度太长以致于不能忽视这种影响，则可以在光纤1的上端设置由具有类似于光纤1的放射线散射和吸收特性的材料所制成的延伸部。该延伸部可以垂直地移动，并且可以位于能够充分地忽视凹槽25的影响的位置上。

代替在金属滤波器26的内部设置凹槽25，还可以将对应凹槽25的金属滤波器26的材料改变为能够消除光纤的散射和吸收现象的材料。

利用上述结构，在通过使用光脉冲来确认放射线检测器的操作时，可以减少相对于放射线的响应特性的影响。结果，可以通过使用光脉冲来经常确认放射线检测器的操作。

[第三实施例]

下面参照图3、图4A和图4B介绍根据本发明第三实施例的放射线检测器。

本发明第三实施例的放射线检测器的特征在于：在根据第二实施例的放射线传感器2附近设置了光传感器30。光传感器30的输出提供给发射量调节确定单元31，并且将发射量调节确定单元31的输出提供给放大器10和光纤末端调节机构15，以便调节来自光脉冲发射单元7的发射。尽管在本发明的第一和第二实施例中对放大器10和光纤末端调节机构15进行手动调节，但是在本发明的第三实施例中，根据来自发射量调节确定单元31的输出对放大器10和光纤末端调节机构15进行自动调节。发射量调节确定单元31的输出可以不仅提供给放大器10和光纤末端调节机构15，而且还可以提供给其它部件。

如上所述，使用来自光传感器30的输出来监视模拟放射线的光脉冲的时间和强度特性。用于调节发射时间特性的信号提供给放大器10，而用于调节发射强度的信号提供给光纤末端调节机构15。相应地，放大器10和光纤末端调节机构15接收各自的信号，以便自动地调节发射时间特性和发射强度。

上述结构允许自动地调节发射强度和发射时间。因而，可以提供其中设置有采用光脉冲并能够长期稳定使用的操作确认单元的放射线检测器。

应该指出的是，本发明不限于所描述的实施例，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下可以进行多种其它改变和修改。

Claims

1.一种放射线检测器，包括：

放射线检测单元，其包括检测对光敏感的放射线的放射线传感器、信号放大器、脉冲高度鉴别器以及计数器；

光脉冲发射单元，其被配置为发射用于确认所述放射线检测单元的操作完整性的光脉冲；

发射控制单元，其被配置为控制所述光脉冲发射单元的操作；以及

光路，通过该光路将光从所述光脉冲发射单元引导到所述放射线传感器附近，

所述发射控制单元包括用于调节所述光脉冲发射单元的发射时间特性的机构。

2.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中所述发射控制单元包括时钟发生器、上升沿检测器、三角波发生器、放大器以及脉冲高度鉴别器，并且所述放大器包括被配置为调节所述发射时间特性的放大倍数改变单元。

3.根据权利要求2所述的放射线检测器，其中所述放大倍数改变单元由可变电阻器构成。

4.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中所述发射控制单元包括时钟发生器、上升沿检测器、三角波发生器、放大器以及脉冲高度鉴别器，并且所述脉冲高度鉴别器包括鉴别脉冲高度值改变单元，该鉴别脉冲高度值改变单元被配置为调节所述发射时间特性。

5.根据权利要求4所述的放射线检测器，其中所述脉冲高度鉴别器中的鉴别脉冲高度值改变单元由可变电阻器构成。

6.根据权利要求1所述的放射线检测器，还包括调节入射在所述放射线传感器上的光量的光量调节机构。

7.根据权利要求6所述的放射线检测器，其中所述光量调节机构具有用于改变从朝向所述放射线传感器的所述光路的末端到所述放射线传感器的距离的结构，所述入射光通过所述光路从所述光脉冲发射单元引导到所述放射线传感器附近。

8.根据权利要求1所述的放射线检测器，还包括其中安装所述放射线传感器的电路板，以及设置在所述电路板周围并配置为调节所述放射线的响应特性的滤波器。

9.根据权利要求8所述的放射线检测器，其中该滤波器沿着所述光路的厚度小于该滤波器的其余部分的厚度。

10.根据权利要求8所述的放射线检测器，其中所述滤波器形成有凹槽，所述光路沿着该凹槽设置。

11.根据权利要求8所述的放射线检测器，其中该滤波器中沿着所述光路的一部分由不同于该滤波器的所述其余部分的材料形成。

12.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中所述光路在其尖端具有由与所述光路的材料类似的材料制成的延伸部。

13.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中所述光路由光纤形成。

14.根据权利要求1所述的放射线检测器，还包括设置在所述放射线传感器附近的光传感器，其用于监视发射特性。

15.根据权利要求14所述的放射线检测器，其中根据来自所述光传感器的输出来调节所述光脉冲发射单元的所述发射时间特性。

16.根据权利要求14所述的放射线检测器，其中根据来自所述光传感器的输出来改变从所述光路的所述末端到所述放射线传感器的距离。

17.根据权利要求14所述的放射线检测器，其中根据来自所述光传感器的输出来改变所述放大器的放大倍数或者所述脉冲高度鉴别器的鉴别脉冲高度值。

18.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中所述放射线传感器包括硅二极管、闪烁器和光电倍增器、或者碲化镉制成的半导体。