JP2001117756A - ランダムパルス発生器ならびにそれを利用した乱数発生装置および確率発生装置 - Google Patents
ランダムパルス発生器ならびにそれを利用した乱数発生装置および確率発生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放射性物質がその自然崩壊によって放出する
放射線を利用したランダムパルス発生器と、このランダ
ムパルス発生器を備えた乱数発生装置および確率発生装
置において、特定の放射線を簡便に選別して利用する。 【解決手段】 線源ＲＳとなる放射性物質からＰＩＮダ
イオード１０に至る放射線（α線、β線、γ線など）の
うち特定の放射線（例えば、β線）のみを通過させる遮
蔽材１８を設ける。これにより、特定の放射線だけがＰ
ＩＮダイオード１０のＩ層１２に入り、それ以外の放射
線は遮蔽板１８によってＰＩＮダイオードへの入射を阻
止される。
放射線を利用したランダムパルス発生器と、このランダ
ムパルス発生器を備えた乱数発生装置および確率発生装
置において、特定の放射線を簡便に選別して利用する。 【解決手段】 線源ＲＳとなる放射性物質からＰＩＮダ
イオード１０に至る放射線（α線、β線、γ線など）の
うち特定の放射線（例えば、β線）のみを通過させる遮
蔽材１８を設ける。これにより、特定の放射線だけがＰ
ＩＮダイオード１０のＩ層１２に入り、それ以外の放射
線は遮蔽板１８によってＰＩＮダイオードへの入射を阻
止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射性物質がその
自然崩壊によって放出する放射線（α線、β線、γ線な
ど）を利用してランダムパルスを発生するランダムパル
ス発生器と、このランダムパルス発生器によって発生し
たランダムパルスに基づいて乱数を発生する乱数発生装
置と、前記ランダムパルス発生器によって発生したラン
ダムパルスに基づいて確率を作成する確率発生装置に関
するものである。
自然崩壊によって放出する放射線（α線、β線、γ線な
ど）を利用してランダムパルスを発生するランダムパル
ス発生器と、このランダムパルス発生器によって発生し
たランダムパルスに基づいて乱数を発生する乱数発生装
置と、前記ランダムパルス発生器によって発生したラン
ダムパルスに基づいて確率を作成する確率発生装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種のランダムパルス発生器とし
ては、例えば特開平９−２８８９９号公報に開示されて
いるように、放射性物質から放出されるα線などの放射
線をＰＩＮダイオード（フォトダイオード）で検出し、
この検出結果に基づいてランダムパルスを発生させるも
のが提案されている。
ては、例えば特開平９−２８８９９号公報に開示されて
いるように、放射性物質から放出されるα線などの放射
線をＰＩＮダイオード（フォトダイオード）で検出し、
この検出結果に基づいてランダムパルスを発生させるも
のが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これでは、放
射性物質から放出される種々の放射線のうち特定の放射
線（例えば、β線）だけを選別して利用せんとする場
合、その放射線の電離電流を選択的に計測できるように
ＰＩＮダイオードのＩ層の厚さを適宜変更するなど面倒
な対応を余儀なくされる。そして、このランダムパルス
発生器を用いた乱数発生装置や確率発生装置は必然的に
製造コストが高騰してしまうという不都合があった。
射性物質から放出される種々の放射線のうち特定の放射
線（例えば、β線）だけを選別して利用せんとする場
合、その放射線の電離電流を選択的に計測できるように
ＰＩＮダイオードのＩ層の厚さを適宜変更するなど面倒
な対応を余儀なくされる。そして、このランダムパルス
発生器を用いた乱数発生装置や確率発生装置は必然的に
製造コストが高騰してしまうという不都合があった。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑み、特定の
放射線を簡便に選別して利用することが可能なランダム
パルス発生器と、このランダムパルス発生器を用いた低
廉な乱数発生装置および確率発生装置を提供することを
目的とする。
放射線を簡便に選別して利用することが可能なランダム
パルス発生器と、このランダムパルス発生器を用いた低
廉な乱数発生装置および確率発生装置を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のうち
ランダムパルス発生器に係る発明は、自然崩壊する放射
性物質から放出される放射線をそのエネルギーレベルに
対応した強度の電気信号に変換するＰＩＮダイオード
（フォトダイオード）と、この電気信号から時定数信号
を発生させて増幅する増幅回路と、この時定数信号が前
記放射性物質から放出される放射線のエネルギーレベル
に対応しているものを弁別する波高弁別回路と、この波
高弁別回路を通過したパルスを出力する波形整形器とを
具備するランダムパルス発生器であって、前記放射性物
質から前記ＰＩＮダイオードに至る放射線のうち特定の
放射線のみを通過させる遮蔽材を設けて構成される。こ
うした構成を採用することにより、特定の放射線だけが
ＰＩＮダイオードのＩ層に入り、それ以外の放射線は遮
蔽板によってＰＩＮダイオードへの入射を阻止されるよ
うに作用する。
ランダムパルス発生器に係る発明は、自然崩壊する放射
性物質から放出される放射線をそのエネルギーレベルに
対応した強度の電気信号に変換するＰＩＮダイオード
（フォトダイオード）と、この電気信号から時定数信号
を発生させて増幅する増幅回路と、この時定数信号が前
記放射性物質から放出される放射線のエネルギーレベル
に対応しているものを弁別する波高弁別回路と、この波
高弁別回路を通過したパルスを出力する波形整形器とを
具備するランダムパルス発生器であって、前記放射性物
質から前記ＰＩＮダイオードに至る放射線のうち特定の
放射線のみを通過させる遮蔽材を設けて構成される。こ
うした構成を採用することにより、特定の放射線だけが
ＰＩＮダイオードのＩ層に入り、それ以外の放射線は遮
蔽板によってＰＩＮダイオードへの入射を阻止されるよ
うに作用する。
【０００６】ここで、遮蔽材の材質は特に限定されず、
例えばアルミニウムその他の金属、合成樹脂などを採用
することができる。
例えばアルミニウムその他の金属、合成樹脂などを採用
することができる。
【０００７】また、上記放射性物質として、 244Ｃｍ、
241Ａｍ、Ｕ3 Ｏ8 、 210Ｐｂ、 1 37Ｃｓ、90Ｓｒ、22
Ｎａ、51Ｃｒ、54Ｍｎ、60Ｃｏ、57Ｃｏ、 133Ｂａの核
種、またはウラン系列の核種、またはトリウム系列の核
種、またはアクチニウム系列の核種、または天然に存在
する放射性核種を用いて構成される。
241Ａｍ、Ｕ3 Ｏ8 、 210Ｐｂ、 1 37Ｃｓ、90Ｓｒ、22
Ｎａ、51Ｃｒ、54Ｍｎ、60Ｃｏ、57Ｃｏ、 133Ｂａの核
種、またはウラン系列の核種、またはトリウム系列の核
種、またはアクチニウム系列の核種、または天然に存在
する放射性核種を用いて構成される。
【０００８】一方、本発明のうち乱数発生装置に係る発
明は、上記ランダムパルス発生器を有し、このランダム
パルス発生器によって発生したランダムパルスのパルス
数を一定時間ごとに計数し、このパルス数を乱数として
出力する時間測定装置を設けて構成される。
明は、上記ランダムパルス発生器を有し、このランダム
パルス発生器によって発生したランダムパルスのパルス
数を一定時間ごとに計数し、このパルス数を乱数として
出力する時間測定装置を設けて構成される。
【０００９】また、本発明のうち確率発生装置に係る発
明は、上記ランダムパルス発生器を有し、このランダム
パルス発生器によって発生したランダムパルスのパルス
数を一定時間ごとに計数するカウンターを設け、このカ
ウンターによって計数されたパルス数が所定の確率分布
に基づくパルス数と一致したとき当り信号を出力する比
較器を設けて構成される。
明は、上記ランダムパルス発生器を有し、このランダム
パルス発生器によって発生したランダムパルスのパルス
数を一定時間ごとに計数するカウンターを設け、このカ
ウンターによって計数されたパルス数が所定の確率分布
に基づくパルス数と一致したとき当り信号を出力する比
較器を設けて構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１１】図４は本発明に係るランダムパルス発生器
を備えた乱数発生装置および確率発生装置の一実施形態
を示すブロック図である。
を備えた乱数発生装置および確率発生装置の一実施形態
を示すブロック図である。
【００１２】このランダムパルス発生器２０は、図４に
示すように、ＰＩＮダイオード１０を有しており、ＰＩ
Ｎダイオード１０には増幅回路としてプリアンプ回路２
１およびメインアンプ回路２２が順に接続されている。
さらに、メインアンプ回路２２には波高弁別回路２３、
波形整形器２４が順に接続されている。
示すように、ＰＩＮダイオード１０を有しており、ＰＩ
Ｎダイオード１０には増幅回路としてプリアンプ回路２
１およびメインアンプ回路２２が順に接続されている。
さらに、メインアンプ回路２２には波高弁別回路２３、
波形整形器２４が順に接続されている。
【００１３】このＰＩＮダイオード１０は、図１に示す
ように、Ｐ層１１、Ｉ層１２およびＮ層１３から構成さ
れており、Ｉ層１２の厚さは、線源ＲＳとなる放射性物
質の種類に応じた適当な厚さ（例えば、３０μｍ）にな
っている。また、ＰＩＮダイオード１０の近傍にはアル
ミニウム製の遮蔽板１８が、線源ＲＳから放出されてＩ
層１２に入射する放射線を遮るように設けられている。
ここで、線源ＲＳとしては天然または人工の放射性物質
（アメリシウム 241Ａｍなど）を使用することができ、
その使用量は微量で済むため、人体に対する放射能汚染
の危険を回避することができる。なお、線源ＲＳ付きＰ
ＩＮダイオード１０の形状は、図１に示す基本構造を維
持している限り、図２や図３に示すように、任意の形状
にすることができる。図２は、大きさがあまり問題とな
らない装置に取り付けるのに適した線源ＲＳ付きＰＩＮ
ダイオード１０の形状であり、金属缶１４に封入されて
いる。図３は、ＩＣカードなどに取り付けるための形状
であり、全体の厚さが０．７ｍｍ以下と薄くなるよう設
計されている。ただし、裸のＰＩＮダイオード１０は、
外光も検出してしまうので、図３に示すように、外光遮
蔽カバー１５を設けて外光を遮断する必要がある。
ように、Ｐ層１１、Ｉ層１２およびＮ層１３から構成さ
れており、Ｉ層１２の厚さは、線源ＲＳとなる放射性物
質の種類に応じた適当な厚さ（例えば、３０μｍ）にな
っている。また、ＰＩＮダイオード１０の近傍にはアル
ミニウム製の遮蔽板１８が、線源ＲＳから放出されてＩ
層１２に入射する放射線を遮るように設けられている。
ここで、線源ＲＳとしては天然または人工の放射性物質
（アメリシウム 241Ａｍなど）を使用することができ、
その使用量は微量で済むため、人体に対する放射能汚染
の危険を回避することができる。なお、線源ＲＳ付きＰ
ＩＮダイオード１０の形状は、図１に示す基本構造を維
持している限り、図２や図３に示すように、任意の形状
にすることができる。図２は、大きさがあまり問題とな
らない装置に取り付けるのに適した線源ＲＳ付きＰＩＮ
ダイオード１０の形状であり、金属缶１４に封入されて
いる。図３は、ＩＣカードなどに取り付けるための形状
であり、全体の厚さが０．７ｍｍ以下と薄くなるよう設
計されている。ただし、裸のＰＩＮダイオード１０は、
外光も検出してしまうので、図３に示すように、外光遮
蔽カバー１５を設けて外光を遮断する必要がある。
【００１４】また、乱数発生装置３０は、図４に示すよ
うに、このランダムパルス発生器２０を含み、さらにク
ロックパルス発生器３１および時間測定装置３２から構
成されている。一方、確率発生装置４０はランダムパル
ス発生器２０を含み、さらにクロックパルス発生器３
１、カウンター４１および比較器４２から構成されてい
る。
うに、このランダムパルス発生器２０を含み、さらにク
ロックパルス発生器３１および時間測定装置３２から構
成されている。一方、確率発生装置４０はランダムパル
ス発生器２０を含み、さらにクロックパルス発生器３
１、カウンター４１および比較器４２から構成されてい
る。
【００１５】そして、線源ＲＳとなる放射性物質は、そ
の物質固有の崩壊定数に従って自然崩壊し、各種の放射
線（α線、β線、γ線など）が相次いで四方八方に放出
されるが、この放出間隔はランダムである。こうして放
出された放射線は、その一部（ＰＩＮダイオード１０の
ある方向に放出されたもの）が遮蔽板１８を経てＰＩＮ
ダイオード１０のＩ層１２に入る。この遮蔽板１８は特
定の放射線（例えば、β線とγ線）のみを通過させ、他
の放射線（例えば、α線）は通過させないので、この特
定の放射線だけがＰＩＮダイオード１０のＩ層１２に入
ることになる。このように、特定の放射線以外の放射線
は遮蔽板１８によってＰＩＮダイオード１０への入射を
阻止されるので、ＰＩＮダイオード１０のＩ層１２の厚
さを変更することなく特定の放射線だけを簡便に選別し
て利用することが可能となる。
の物質固有の崩壊定数に従って自然崩壊し、各種の放射
線（α線、β線、γ線など）が相次いで四方八方に放出
されるが、この放出間隔はランダムである。こうして放
出された放射線は、その一部（ＰＩＮダイオード１０の
ある方向に放出されたもの）が遮蔽板１８を経てＰＩＮ
ダイオード１０のＩ層１２に入る。この遮蔽板１８は特
定の放射線（例えば、β線とγ線）のみを通過させ、他
の放射線（例えば、α線）は通過させないので、この特
定の放射線だけがＰＩＮダイオード１０のＩ層１２に入
ることになる。このように、特定の放射線以外の放射線
は遮蔽板１８によってＰＩＮダイオード１０への入射を
阻止されるので、ＰＩＮダイオード１０のＩ層１２の厚
さを変更することなく特定の放射線だけを簡便に選別し
て利用することが可能となる。
【００１６】こうしてＰＩＮダイオード１０に入射した
特定の放射線は、Ｉ層１２において電子と相互作用を起
こしてその軌跡の周りにイオン対を発生させ、エネルギ
ーを放出して止まる。その結果、ＰＩＮダイオード１０
において特定の放射線のエネルギーレベルに対応した大
きさの電流が生じ、プリアンプ回路２１、メインアンプ
回路２２で増幅された後、波高弁別回路２３に至る。波
高弁別回路２３は、低波高弁別回路、高波高弁別回路等
で構成されており、以下に述べるように、放射線による
パルスのみ通過させることにより、ノイズによるパルス
を取り除く。
特定の放射線は、Ｉ層１２において電子と相互作用を起
こしてその軌跡の周りにイオン対を発生させ、エネルギ
ーを放出して止まる。その結果、ＰＩＮダイオード１０
において特定の放射線のエネルギーレベルに対応した大
きさの電流が生じ、プリアンプ回路２１、メインアンプ
回路２２で増幅された後、波高弁別回路２３に至る。波
高弁別回路２３は、低波高弁別回路、高波高弁別回路等
で構成されており、以下に述べるように、放射線による
パルスのみ通過させることにより、ノイズによるパルス
を取り除く。
【００１７】例えばアメリシウム 241Ａｍの線源が取り
付けられたＰＩＮダイオード１０を使用した場合につい
て説明する。α粒子は約５．４ＭｅＶのエネルギーを持
っており、計測されるα粒子のごとにプリアンプ回路２
１の出力段階では、図５に示すエネルギー分布となる。
計測されたエネルギーの範囲は、図５に示すように、
５．４ＭｅＶに相当するエネルギーをピークとして、低
エネルギー側に広く分布している。これは、線源ＲＳか
ら放出されるα線は、立体角で４π方向に放出されてお
り、ＰＩＮダイオード１０内のパスにおいても種々のパ
スにより、放出されるエネルギーに分布が出てくるため
である。また、ＰＩＮダイオード１０の出力は、図５に
示すように、ノイズ分も含まれている。
付けられたＰＩＮダイオード１０を使用した場合につい
て説明する。α粒子は約５．４ＭｅＶのエネルギーを持
っており、計測されるα粒子のごとにプリアンプ回路２
１の出力段階では、図５に示すエネルギー分布となる。
計測されたエネルギーの範囲は、図５に示すように、
５．４ＭｅＶに相当するエネルギーをピークとして、低
エネルギー側に広く分布している。これは、線源ＲＳか
ら放出されるα線は、立体角で４π方向に放出されてお
り、ＰＩＮダイオード１０内のパスにおいても種々のパ
スにより、放出されるエネルギーに分布が出てくるため
である。また、ＰＩＮダイオード１０の出力は、図５に
示すように、ノイズ分も含まれている。
【００１８】そこで、低エネルギー部分のノイズ部分を
削除するために、波高弁別回路２３の低波高弁別回路を
使用して所定の電圧レベル以下をカットしている。α線
のみを検出する場合は、β線やγ線エネルギーよるパル
ス発生位置よりも、カットオフ電圧を高く設定する。こ
れにより、β線やγ線により発生する不要なパルスを除
くことができる。
削除するために、波高弁別回路２３の低波高弁別回路を
使用して所定の電圧レベル以下をカットしている。α線
のみを検出する場合は、β線やγ線エネルギーよるパル
ス発生位置よりも、カットオフ電圧を高く設定する。こ
れにより、β線やγ線により発生する不要なパルスを除
くことができる。
【００１９】同様にして、α線以外の線源についても目
的とする線源ＲＳによるパルスを選別することができ
る。よって、波高弁別回路２３を通過したパルスは、自
然崩壊で放出された粒子に対応したパルスであり、完全
なランダムパルスとなる。
的とする線源ＲＳによるパルスを選別することができ
る。よって、波高弁別回路２３を通過したパルスは、自
然崩壊で放出された粒子に対応したパルスであり、完全
なランダムパルスとなる。
【００２０】一方、乱数発生装置３０では、こうしてラ
ンダムパルス発生器２０で発生したランダムパルスが時
間測定装置３２に取り込まれ、時間測定装置３２は、ク
ロックパルス発生器３１から出力されるクロックパルス
に基づいてランダムパルスのパルス数を一定時間ごとに
計数し、このパルス数を乱数として出力する。この際、
所定のビット数の乱数を発生させたり、所定の桁数の乱
数を発生させたりすることが可能である。
ンダムパルス発生器２０で発生したランダムパルスが時
間測定装置３２に取り込まれ、時間測定装置３２は、ク
ロックパルス発生器３１から出力されるクロックパルス
に基づいてランダムパルスのパルス数を一定時間ごとに
計数し、このパルス数を乱数として出力する。この際、
所定のビット数の乱数を発生させたり、所定の桁数の乱
数を発生させたりすることが可能である。
【００２１】また、確率発生装置４０では、カウンター
４１が、クロックパルス発生器３１から出力されるクロ
ックパルスに基づいてランダムパルス発生器２０で発生
したランダムパルスのパルス数を一定時間ごとに計数
し、比較器４２に出力する。これを受けて比較器４２
は、カウンター４１からのパルス数を所定の確率分布
（ポアソン分布、ガウス分布など）に基づくパルス数と
比較して両者が一致するか否かを判定し、両者が一致し
たときに限って当りパルスを送出する。
４１が、クロックパルス発生器３１から出力されるクロ
ックパルスに基づいてランダムパルス発生器２０で発生
したランダムパルスのパルス数を一定時間ごとに計数
し、比較器４２に出力する。これを受けて比較器４２
は、カウンター４１からのパルス数を所定の確率分布
（ポアソン分布、ガウス分布など）に基づくパルス数と
比較して両者が一致するか否かを判定し、両者が一致し
たときに限って当りパルスを送出する。
【００２２】すなわち、ある一定時間に崩壊する放射線
（計数値）は確率法則に従う現象であり、一定の放射線
を一定時間計数しても、その計数値は常に一定値にはな
らず、ある平均値Ｍの付近に分散した値が得られる。こ
の分散は、平均値Ｍが数十未満の場合、数１に示すポア
ソンの分布式で与えられ、平均値Ｍが数十以上になる
と、数２に示すガウスの分布式と近似的に等しくなる。
数１および数２において、ｐ（ｍ）は一定時間にｍカウ
ント（パルス数）が得られる確率、ｍは一定時間計測し
て得られる計数値、Ｍは多数回測定した時のｍの平均値
を表す。
（計数値）は確率法則に従う現象であり、一定の放射線
を一定時間計数しても、その計数値は常に一定値にはな
らず、ある平均値Ｍの付近に分散した値が得られる。こ
の分散は、平均値Ｍが数十未満の場合、数１に示すポア
ソンの分布式で与えられ、平均値Ｍが数十以上になる
と、数２に示すガウスの分布式と近似的に等しくなる。
数１および数２において、ｐ（ｍ）は一定時間にｍカウ
ント（パルス数）が得られる確率、ｍは一定時間計測し
て得られる計数値、Ｍは多数回測定した時のｍの平均値
を表す。
【数１】
【数２】
【００２３】よって、使用された線源ＲＳのα線放出個
数、つまりＰＩＮダイオード１０で計測された平均パル
ス（Ｍ）が予め求まっていれば、数１および数２によ
り、計測された個数（ｍ）に対する出現確率Ｐ(ｍ)を一
義的に決定することができる。実際の回路は、図４に示
すように、クロックパルスを使用して、カウンター４１
により一定時間内のランダムパルス（ｍ）を計測し、数
１および数２からこのときの確率値Ｐ(ｍ)を算出する。
この確率値が設定確率値と一致するか否か比較器４２で
比較し、一致したら当りパルスを送出する。
数、つまりＰＩＮダイオード１０で計測された平均パル
ス（Ｍ）が予め求まっていれば、数１および数２によ
り、計測された個数（ｍ）に対する出現確率Ｐ(ｍ)を一
義的に決定することができる。実際の回路は、図４に示
すように、クロックパルスを使用して、カウンター４１
により一定時間内のランダムパルス（ｍ）を計測し、数
１および数２からこのときの確率値Ｐ(ｍ)を算出する。
この確率値が設定確率値と一致するか否か比較器４２で
比較し、一致したら当りパルスを送出する。
【００２４】この際、数１および数２から直接求められ
る異なる確率値を複数設定することもできる。ただし、
ガウス分布を使用して確率値を設定する場合は、平均値
（Ｍ）を中心として左右に同じ計測数で同じ確率値とな
る値があることに注意しなければならないが、数３に示
すように、２つの確率を組み合わせて１つの確率値を設
定することもできる。この場合、数３では同じ数値を使
用したが、別々の数値でもよく、また２つ以上を組み合
わせて設定しても構わない。
る異なる確率値を複数設定することもできる。ただし、
ガウス分布を使用して確率値を設定する場合は、平均値
（Ｍ）を中心として左右に同じ計測数で同じ確率値とな
る値があることに注意しなければならないが、数３に示
すように、２つの確率を組み合わせて１つの確率値を設
定することもできる。この場合、数３では同じ数値を使
用したが、別々の数値でもよく、また２つ以上を組み合
わせて設定しても構わない。
【数３】
【００２５】なお、乱数発生装置３０や確率発生装置４
０においては、図８に示すように、計測パルス数を製造
時のＩＤ番号や生成された乱数、確率データなどととも
に光学媒体や電磁波などを使用して外部へ送信できるよ
うにすることもできる。
０においては、図８に示すように、計測パルス数を製造
時のＩＤ番号や生成された乱数、確率データなどととも
に光学媒体や電磁波などを使用して外部へ送信できるよ
うにすることもできる。
【００２６】また、図９に示すように、厚さｔが０．７
ｍｍのＩＣカード５０に埋め込むことも可能である。こ
れまでのＩＣカード５０には、ＣＰＵ付きＩＣカードが
実現しており、ＰＩＮダイオード１０を除いては、従来
の技術で容易に回路５１を０．７ｍｍ以下とすることが
できる。ＰＩＮダイオード１０については、上述したよ
うに、３０μｍ程度あれば十分であり、ＩＣカード５０
に余裕を持って埋め込むことが可能である。その際、既
にＩＣカード５０に取り付けられているＩＣ５２と一体
化して１個のＩＣとすることもできる。
ｍｍのＩＣカード５０に埋め込むことも可能である。こ
れまでのＩＣカード５０には、ＣＰＵ付きＩＣカードが
実現しており、ＰＩＮダイオード１０を除いては、従来
の技術で容易に回路５１を０．７ｍｍ以下とすることが
できる。ＰＩＮダイオード１０については、上述したよ
うに、３０μｍ程度あれば十分であり、ＩＣカード５０
に余裕を持って埋め込むことが可能である。その際、既
にＩＣカード５０に取り付けられているＩＣ５２と一体
化して１個のＩＣとすることもできる。
【００２７】さらに、自然崩壊してα線、β線、γ線を
放出する微弱放射性物質を利用し、半減期が互いに相違
する前記放射性物質、あるいは同種類の放射性物質の密
度を異にして放射線強度が区別された放射性物質を複数
個使用することを可能とし、半減期の違いに基づく崩壊
曲線の検定によりオリジナルか否かの判定もできるよう
にすることも可能である。この際、図１０に示すよう
に、自然崩壊して減衰する半減期が異なる核種ＲＳを複
数個使用するか、あるいは放射能濃度（製造における放
出個数）が異なる放射性物質を複数個使用すれば、真偽
の判定が容易になる。
放出する微弱放射性物質を利用し、半減期が互いに相違
する前記放射性物質、あるいは同種類の放射性物質の密
度を異にして放射線強度が区別された放射性物質を複数
個使用することを可能とし、半減期の違いに基づく崩壊
曲線の検定によりオリジナルか否かの判定もできるよう
にすることも可能である。この際、図１０に示すよう
に、自然崩壊して減衰する半減期が異なる核種ＲＳを複
数個使用するか、あるいは放射能濃度（製造における放
出個数）が異なる放射性物質を複数個使用すれば、真偽
の判定が容易になる。
【００２８】また、自然崩壊して減衰する放射性核種Ｒ
Ｓを使用して、ＰＩＮダイオード１０の放射線損傷によ
って使用可能期間を限定したり、最低検出パルス数を予
め設定しておいて、その数値を検出限界として使用期間
を限定することもできる。すなわち、ＰＩＮダイオード
１０は、その材質によりある一定の放射線の照射を受け
ると、急激に検出感度が低下する。この限界はほぼ決ま
っているため、急激に検出感度が低下するまでの動作時
間を使用期間として設定することができる。
Ｓを使用して、ＰＩＮダイオード１０の放射線損傷によ
って使用可能期間を限定したり、最低検出パルス数を予
め設定しておいて、その数値を検出限界として使用期間
を限定することもできる。すなわち、ＰＩＮダイオード
１０は、その材質によりある一定の放射線の照射を受け
ると、急激に検出感度が低下する。この限界はほぼ決ま
っているため、急激に検出感度が低下するまでの動作時
間を使用期間として設定することができる。
【００２９】さらに、図１１および図１２に示すよう
に、複数個のＰＩＮダイオード１０を用いたり、複数個
の乱数発生装置３０、確率発生装置４０を組み合わせて
使用することも可能である。
に、複数個のＰＩＮダイオード１０を用いたり、複数個
の乱数発生装置３０、確率発生装置４０を組み合わせて
使用することも可能である。
【００３０】また、図１３に示すように、線源ＲＳを両
側からＰＩＮダイオード１０で包囲することにより、使
用する線源強度をほぼ半分の強度にして同数のカウント
を得ることもできる。
側からＰＩＮダイオード１０で包囲することにより、使
用する線源強度をほぼ半分の強度にして同数のカウント
を得ることもできる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
定の放射線だけがＰＩＮダイオードのＩ層に入り、それ
以外の放射線は遮蔽板によってＰＩＮダイオードへの入
射を阻止されることから、特定の放射線を簡便に選別し
て利用することが可能なランダムパルス発生器と、この
ランダムパルス発生器を用いた低廉な乱数発生装置およ
び確率発生装置を提供することができる。
定の放射線だけがＰＩＮダイオードのＩ層に入り、それ
以外の放射線は遮蔽板によってＰＩＮダイオードへの入
射を阻止されることから、特定の放射線を簡便に選別し
て利用することが可能なランダムパルス発生器と、この
ランダムパルス発生器を用いた低廉な乱数発生装置およ
び確率発生装置を提供することができる。
【００３２】その結果、前記乱数発生装置の適用先とし
ては、ランダムパルスをカメラ、照準機、レーダー等と
連動させて、スキャンニングに適用できる。従来のシー
ケンシャルなスキャンニングよりランダムなスキャンニ
ングの方が対象物を短時間に捕捉可能となる。
ては、ランダムパルスをカメラ、照準機、レーダー等と
連動させて、スキャンニングに適用できる。従来のシー
ケンシャルなスキャンニングよりランダムなスキャンニ
ングの方が対象物を短時間に捕捉可能となる。
【００３３】また、自然崩壊する核種（単一核種、ある
いは複合された核種でもよい）をカード等の表面に、バ
ーコード配置またはランダム配置することにより、配置
位置および放出される放射能強度をセキュリティコード
の代用として使用できる。利用可能な期間については、
数種の核種を組み合わせることにより、使用期間内で減
衰し、期間を過ぎると使用ができなくなるカード等を容
易に作成できる。また、このカード等は生きているカー
ドとして認知することができ、カード所有者本人と同一
に取り扱うことができる。
いは複合された核種でもよい）をカード等の表面に、バ
ーコード配置またはランダム配置することにより、配置
位置および放出される放射能強度をセキュリティコード
の代用として使用できる。利用可能な期間については、
数種の核種を組み合わせることにより、使用期間内で減
衰し、期間を過ぎると使用ができなくなるカード等を容
易に作成できる。また、このカード等は生きているカー
ドとして認知することができ、カード所有者本人と同一
に取り扱うことができる。
【００３４】さらに、自然界でランダムな現象として起
こる放射性物質の自然崩壊を利用するので、製造技術
や、時間変化による偏りがなく、常時公平な当り確率を
作成できる。本願の確率発生装置を搭載したパチンコ機
では当りが続けて起こると、いわゆる連ちゃんが起きて
も１日の単位等、長時間では当り確率が一定になる。本
願はパチンコ機とは別体に、確率発生装置を単体として
製作できるので、取扱いが簡単になり、検証や試験や製
作が容易になる。さらに、この乱数発生装置は乱数を利
用するシミュレーション実験に応用できる。
こる放射性物質の自然崩壊を利用するので、製造技術
や、時間変化による偏りがなく、常時公平な当り確率を
作成できる。本願の確率発生装置を搭載したパチンコ機
では当りが続けて起こると、いわゆる連ちゃんが起きて
も１日の単位等、長時間では当り確率が一定になる。本
願はパチンコ機とは別体に、確率発生装置を単体として
製作できるので、取扱いが簡単になり、検証や試験や製
作が容易になる。さらに、この乱数発生装置は乱数を利
用するシミュレーション実験に応用できる。
【００３５】また、確率発生装置が発生する当りパルス
と、最終的な当り動作をさせる出力信号とが一致するか
どうかを比較検定することにより、確率発生装置以降に
おける不正も検定することができる。自然崩壊してα
線、β線、γ線を放出する放射性物質をバーコード配置
あるいはカード等の表面にランダムに配置し、その線源
の配置位置および強度をそのカードの特有な性質と見な
し、ＩＤカードとして取り扱うことができる。
と、最終的な当り動作をさせる出力信号とが一致するか
どうかを比較検定することにより、確率発生装置以降に
おける不正も検定することができる。自然崩壊してα
線、β線、γ線を放出する放射性物質をバーコード配置
あるいはカード等の表面にランダムに配置し、その線源
の配置位置および強度をそのカードの特有な性質と見な
し、ＩＤカードとして取り扱うことができる。
【００３６】配置するものはカードばかりでなく、セキ
ュリティ機能を要求するものであれば適用できる。本方
法は、線源強度は、その線源に特有な半減期により刻々
と自然崩壊し変化しているので、同じカードは作成でき
ない。また、コピーも不可能である。
ュリティ機能を要求するものであれば適用できる。本方
法は、線源強度は、その線源に特有な半減期により刻々
と自然崩壊し変化しているので、同じカードは作成でき
ない。また、コピーも不可能である。
【００３７】従来のＩＤカードに乱数発生装置で作成し
たランダムな数値等を追加記憶させる。追加した数値は
本人および発行側でも知ることができないようにする。
この手法により本人はもとより、発行側においても不正
使用ができなくなる。さらに使用の度に乱数発生装置か
らの数値等で書き換えていけば、コピー等による不正使
用等が回避できる。さらに、乱数発生装置をチップ化し
てカード等に組み込むことにより、さらにセキュリティ
機能を向上させることが可能となる。
たランダムな数値等を追加記憶させる。追加した数値は
本人および発行側でも知ることができないようにする。
この手法により本人はもとより、発行側においても不正
使用ができなくなる。さらに使用の度に乱数発生装置か
らの数値等で書き換えていけば、コピー等による不正使
用等が回避できる。さらに、乱数発生装置をチップ化し
てカード等に組み込むことにより、さらにセキュリティ
機能を向上させることが可能となる。
【００３８】本方式は乱数発生装置や確率発生装置に使
用する放射性物質の半減期を適当に選択することによ
り、自動的に使用期間の制限も付加することが可能とな
る。カード毎に組み込まれた線源は、所定の半減期を持
ち時間と共に減衰している。この時間経過から使用時点
での崩壊数を特定することにより、その使用されている
カードがオリジナルか否か判定できる。また、本方式
は、線源が組み込まれることにより磁気記憶と違ってコ
ピー等が全く不可能となる。しかるにオリジナルカード
１枚のみ作成できるが、それ以外の複製ができない。よ
って、最も機密性を要する装置のドア、銀行カード、パ
スポート等に利用可能である。
用する放射性物質の半減期を適当に選択することによ
り、自動的に使用期間の制限も付加することが可能とな
る。カード毎に組み込まれた線源は、所定の半減期を持
ち時間と共に減衰している。この時間経過から使用時点
での崩壊数を特定することにより、その使用されている
カードがオリジナルか否か判定できる。また、本方式
は、線源が組み込まれることにより磁気記憶と違ってコ
ピー等が全く不可能となる。しかるにオリジナルカード
１枚のみ作成できるが、それ以外の複製ができない。よ
って、最も機密性を要する装置のドア、銀行カード、パ
スポート等に利用可能である。
【００３９】利用可能な期間については、数種の核種を
組み合わせることにより、使用期間内で減衰し期間を過
ぎると使用ができなくなるカード等を容易に作成でき
る。本乱数発生装置で発生するランダムパルスおよび確
率については、自然現象に特有なゆらぎが含まれてい
る。よって、人の行動予測、感情予測、バイオサイエン
スでの結果の予測、気象等の自然現象の予測などに使用
可能である。
組み合わせることにより、使用期間内で減衰し期間を過
ぎると使用ができなくなるカード等を容易に作成でき
る。本乱数発生装置で発生するランダムパルスおよび確
率については、自然現象に特有なゆらぎが含まれてい
る。よって、人の行動予測、感情予測、バイオサイエン
スでの結果の予測、気象等の自然現象の予測などに使用
可能である。
【図１】本発明に係るランダムパルス発生器の一実施形
態を構成するＰＩＮダイオードの基本構造図である。
態を構成するＰＩＮダイオードの基本構造図である。
【図２】金属缶封入タイプのＰＩＮダイオードの構造図
である。
である。
【図３】フラットタイプのＰＩＮダイオードの構造図で
ある。
ある。
【図４】本発明に係るランダムパルス発生器を備えた乱
数発生装置および確率発生装置の一実施形態を示すブロ
ック図である。
数発生装置および確率発生装置の一実施形態を示すブロ
ック図である。
【図５】α線のエネルギー分布を示すグラフである。
【図６】ポアソン分布を示すグラフである。
【図７】ガウス分布を示すグラフである。
【図８】乱数発生装置および確率発生装置によるデータ
送出例を示す斜視図である。
送出例を示す斜視図である。
【図９】乱数発生装置および確率発生装置のＩＣカード
への取付例を示す斜視図である。
への取付例を示す斜視図である。
【図１０】３種類の放射線の崩壊曲線の例を示すグラフ
である。
である。
【図１１】線源付きＰＩＮダイオードを複数個使用した
一例を示す斜視図である。
一例を示す斜視図である。
【図１２】線源付きＰＩＮダイオードを複数個使用した
別の例を示す斜視図である。
別の例を示す斜視図である。
【図１３】線源付きＰＩＮダイオードの別の例を示す斜
視図である。
視図である。
１０……ＰＩＮダイオード １１……Ｐ層 １２……Ｉ層 １３……Ｎ層 １４……金属缶 １５……外光遮蔽カバー １８……遮蔽板 ２０……ランダムパルス発生器 ２１……増幅回路（プリアンプ回路） ２２……増幅回路（メインアンプ回路） ２３……波高弁別回路 ２４……波形整形器 ３０……乱数発生装置 ３１……クロックパルス発生器 ３２……時間測定装置 ４０……確率発生装置 ４１……カウンター ４２……比較器 ＲＳ……線源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 9/22 Ｈ０４Ｌ 9/00 ６５５ (72)発明者 山本 博康 東京都港区新橋５丁目36番11号 いわき電 子株式会社内 Ｆターム(参考） 2C005 HA02 HB02 HB07 HB09 JB40 5B035 AA13 BA03 BB09 CA01 5J104 FA10 NA04
Claims (4)
- 【請求項１】 自然崩壊する放射性物質から放出される
放射線をそのエネルギーレベルに対応した強度の電気信
号に変換するＰＩＮダイオードと、この電気信号から時
定数信号を発生させて増幅する増幅回路と、この時定数
信号が前記放射性物質から放出される放射線のエネルギ
ーレベルに対応しているものを弁別する波高弁別回路
と、この波高弁別回路を通過したパルスを出力する波形
整形器とを具備するランダムパルス発生器であって、 前記放射性物質から前記ＰＩＮダイオードに至る放射線
のうち特定の放射線のみを通過させる遮蔽材を設けたこ
とを特徴とするランダムパルス発生器。 - 【請求項２】 放射性物質として、 244Ｃｍ、 241Ａ
ｍ、Ｕ3 Ｏ8 、 210Ｐｂ、 137Ｃｓ、90Ｓｒ、22Ｎａ、
51Ｃｒ、54Ｍｎ、60Ｃｏ、57Ｃｏ、 133Ｂａの核種、ま
たはウラン系列の核種、またはトリウム系列の核種、ま
たはアクチニウム系列の核種、または天然に存在する放
射性核種を用いたことを特徴とする請求項１に記載のラ
ンダムパルス発生器。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のランダ
ムパルス発生器を有し、 このランダムパルス発生器によって発生したランダムパ
ルスのパルス数を一定時間ごとに計数し、このパルス数
を乱数として出力する時間測定装置を設けたことを特徴
とする乱数発生装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載のランダ
ムパルス発生器を有し、 このランダムパルス発生器によって発生したランダムパ
ルスのパルス数を一定時間ごとに計数するカウンターを
設け、 このカウンターによって計数されたパルス数が所定の確
率分布に基づくパルス数と一致したとき当り信号を出力
する比較器を設けたことを特徴とする確率発生装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29842399A JP2001117756A (ja) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | ランダムパルス発生器ならびにそれを利用した乱数発生装置および確率発生装置 |
| EP00308113A EP1094603A1 (en) | 1999-10-20 | 2000-09-18 | A random pulse generator, a random number generator and a probability random event generator |
| KR1020000056951A KR20010067247A (ko) | 1999-10-20 | 2000-09-28 | 랜덤 펄스 발생기 및 그것을 이용한 난수 발생 장치 및확률 발생 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29842399A JP2001117756A (ja) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | ランダムパルス発生器ならびにそれを利用した乱数発生装置および確率発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001117756A true JP2001117756A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17859525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29842399A Pending JP2001117756A (ja) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | ランダムパルス発生器ならびにそれを利用した乱数発生装置および確率発生装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1094603A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001117756A (ja) |
| KR (1) | KR20010067247A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7725514B2 (en) | 2006-03-21 | 2010-05-25 | International Business Machines Corporation | Liquid and plate-based random number generator |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI408903B (zh) * | 2004-06-30 | 2013-09-11 | Noriyoshi Tsuyuzaki | 隨機脈衝產生源及半導體裝置、使用該源產生隨機數及／或機率之方法與程式 |
| KR101699810B1 (ko) * | 2016-05-31 | 2017-01-26 | 주식회사 이와이엘 | 양자 랜덤펄스 생성기 |
| US10050783B2 (en) | 2016-05-31 | 2018-08-14 | Eyl Inc. | Quantum random pulse generator |
| CN106919365A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-07-04 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 计算机系统中随机数的生成方法及装置 |
| RU2661789C1 (ru) * | 2017-10-03 | 2018-07-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Цифровой преобразователь координат |
| US10430161B1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-10-01 | Jan J. Tatarkiewicz | Apparatus, systems, and methods comprising tritium random number generator |
| KR102483374B1 (ko) | 2018-05-11 | 2022-12-30 | 한국전자통신연구원 | 양자 난수 생성 장치 및 방법 |
| US10901695B1 (en) * | 2020-03-03 | 2021-01-26 | Randaemon Sp. Z O.O. | Apparatus, systems, and methods for beta decay based true random number generator |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2217720C2 (de) * | 1972-04-13 | 1974-02-14 | Willi Schickedanz | Anordnung zur Erzeugung von Zufallszahlen aus einer Gesamtmenge von n-Zahlen, beispielsweise für mathematischstatistische Zwecke oder Glücksspiele |
| JP2806736B2 (ja) * | 1993-04-05 | 1998-09-30 | 奥村遊機株式會社 | ランダムパルス発生装置 |
| JP3367730B2 (ja) * | 1993-12-09 | 2003-01-20 | 奥村遊機株式會社 | ランダムパルス発生装置の調整機構 |
| JP2926539B2 (ja) * | 1995-07-24 | 1999-07-28 | 典平 露崎 | 微弱放射性物質を利用した数値特定装置と確率が変更可能なパルス発生装置 |
| EP0828349A1 (en) * | 1996-08-06 | 1998-03-11 | AMERSHAM INTERNATIONAL plc | Method of and apparatus for generating random numbers |
| DE19739732C2 (de) * | 1997-09-11 | 2002-10-10 | Mirow Georg Dieter | Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung der Strahlung einer Probe |
-
1999
- 1999-10-20 JP JP29842399A patent/JP2001117756A/ja active Pending
-
2000
- 2000-09-18 EP EP00308113A patent/EP1094603A1/en not_active Withdrawn
- 2000-09-28 KR KR1020000056951A patent/KR20010067247A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7725514B2 (en) | 2006-03-21 | 2010-05-25 | International Business Machines Corporation | Liquid and plate-based random number generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1094603A1 (en) | 2001-04-25 |
| KR20010067247A (ko) | 2001-07-12 |
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