JP2003194954A - 荷電粒子測定装置 - Google Patents
荷電粒子測定装置Info
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- G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry
- G01T1/38—Particle discrimination and measurement of relative mass, e.g. by measurement of loss of energy with distance (dE/dx)
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- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/242—Stacked detectors, e.g. for depth information
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- G01T1/247—Detector read-out circuitry
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確な荷電粒子の種類と精度の良いエネルギ
ーの弁別を行うこと、高エネルギーの荷電粒子の精度の
良い測定を可能とすること及び測定装置の故障を検出し
て、故障に対応したモードで観測を継続することを課題
とする。 【解決手段】 第１の検出器からの出力を第１のアドレ
スとし、複数の検出器で構成する第２の検出器からの出
力を第２のアドレスとし、第３の検出器からの出力を当
該荷電粒子が上記第２の検出器を貫通したか否かの情報
として利用し、測定する荷電粒子の損失エネルギー特性
を上記２次元のアドレスで表し、該荷電粒子の損失エネ
ルギーを測定した回数を上記２次元のアドレス毎に計数
するようにし、更に、上記第１乃至第３の検出器を構成
する検出器系に故障が発生した場合、故障が発生した当
該検出器を除いた測定モードを設けて測定を継続するよ
うにした。
ーの弁別を行うこと、高エネルギーの荷電粒子の精度の
良い測定を可能とすること及び測定装置の故障を検出し
て、故障に対応したモードで観測を継続することを課題
とする。 【解決手段】 第１の検出器からの出力を第１のアドレ
スとし、複数の検出器で構成する第２の検出器からの出
力を第２のアドレスとし、第３の検出器からの出力を当
該荷電粒子が上記第２の検出器を貫通したか否かの情報
として利用し、測定する荷電粒子の損失エネルギー特性
を上記２次元のアドレスで表し、該荷電粒子の損失エネ
ルギーを測定した回数を上記２次元のアドレス毎に計数
するようにし、更に、上記第１乃至第３の検出器を構成
する検出器系に故障が発生した場合、故障が発生した当
該検出器を除いた測定モードを設けて測定を継続するよ
うにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】宇宙空間や宇宙船内等の複数
の荷電粒子（例えば電子、陽子、α粒子等）が混在する
場で、その荷電粒子の種類及び該荷電粒子のエネルギー
を測定する荷電粒子測定装置に関する。
の荷電粒子（例えば電子、陽子、α粒子等）が混在する
場で、その荷電粒子の種類及び該荷電粒子のエネルギー
を測定する荷電粒子測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来荷電粒子の種別及び荷電粒子のエネ
ルギーを計測する場合、複数の検出器を積層したテレス
コープ型測定装置が用いられている。また検出器に入射
してくる高エネルギー荷電粒子の全エネルギーを計測す
るには、検出器の厚さを充分厚くして、入射した荷電粒
子の全エネルギーを検出器内で吸収する事が必要である
と考えられてきた。このため、複数の検出器及び吸収材
を組み合わせて配置するΔＥテレスコープ型荷電粒子測
定装置と、改良型のΔＥ・Ｅテレスコープ型荷電粒子測
定装置が開発されている。図９は、電子、陽子及びα粒
子のエネルギーを計測する従来のΔＥテレスコープ型荷
電粒子測定装置のブロック図を示す。図１０は図９に示
すΔＥテレスコープ型荷電粒子測定装置に荷電粒子が入
射した場合に、該荷電粒子が検出器内に電子正孔対を生
成するために失うエネルギー（以下、損失エネルギーと
いう）と、該荷電粒子が入射する前に有していた全エネ
ルギー（以下、粒子エネルギーという）との関係を理論
計算によって求めたものである。図１１は従来のΔＥ・
Ｅテレスコープ型荷電粒子測定装置の検出器の構成を示
す概念図、図１２は従来のΔＥ・Ｅテレスコープ型荷電
粒子測定装置のブロック図を示す。最初に図９及び図１
０を用いて従来のΔＥテレスコープ型測定装置について
説明する。
ルギーを計測する場合、複数の検出器を積層したテレス
コープ型測定装置が用いられている。また検出器に入射
してくる高エネルギー荷電粒子の全エネルギーを計測す
るには、検出器の厚さを充分厚くして、入射した荷電粒
子の全エネルギーを検出器内で吸収する事が必要である
と考えられてきた。このため、複数の検出器及び吸収材
を組み合わせて配置するΔＥテレスコープ型荷電粒子測
定装置と、改良型のΔＥ・Ｅテレスコープ型荷電粒子測
定装置が開発されている。図９は、電子、陽子及びα粒
子のエネルギーを計測する従来のΔＥテレスコープ型荷
電粒子測定装置のブロック図を示す。図１０は図９に示
すΔＥテレスコープ型荷電粒子測定装置に荷電粒子が入
射した場合に、該荷電粒子が検出器内に電子正孔対を生
成するために失うエネルギー（以下、損失エネルギーと
いう）と、該荷電粒子が入射する前に有していた全エネ
ルギー（以下、粒子エネルギーという）との関係を理論
計算によって求めたものである。図１１は従来のΔＥ・
Ｅテレスコープ型荷電粒子測定装置の検出器の構成を示
す概念図、図１２は従来のΔＥ・Ｅテレスコープ型荷電
粒子測定装置のブロック図を示す。最初に図９及び図１
０を用いて従来のΔＥテレスコープ型測定装置について
説明する。
【０００３】図９において、１は荷電粒子、２０１乃至
２０３は荷電粒子のエネルギーを吸収する吸収材で、吸
収材２０１は厚さ０．１ｍｍのアルミ、吸収材２０２は
厚さ２ｍｍの銅、吸収材２０３は厚さ２ｍｍのタンタル
である。２０４乃至２０７は検出器で、全て厚さ０．２
ｍｍのシリコン半導体検出器である。２０８は増幅部、
２０９はトリガ発生部、２１０は３チャネル波高弁別
部、２１１はデータ処理部である。
２０３は荷電粒子のエネルギーを吸収する吸収材で、吸
収材２０１は厚さ０．１ｍｍのアルミ、吸収材２０２は
厚さ２ｍｍの銅、吸収材２０３は厚さ２ｍｍのタンタル
である。２０４乃至２０７は検出器で、全て厚さ０．２
ｍｍのシリコン半導体検出器である。２０８は増幅部、
２０９はトリガ発生部、２１０は３チャネル波高弁別
部、２１１はデータ処理部である。
【０００４】そこで荷電粒子１が、上記ΔＥテレスコー
プ型荷電粒子測定装置に入射すると、検出器２０４乃至
検出器２０７は荷電粒子１が貫通または入射した場合に
電子正孔対を発生する。増幅部２０８は、この電子正孔
対を検出して、発生した電子正孔対の数に比例したアナ
ログパルス信号に変換する。
プ型荷電粒子測定装置に入射すると、検出器２０４乃至
検出器２０７は荷電粒子１が貫通または入射した場合に
電子正孔対を発生する。増幅部２０８は、この電子正孔
対を検出して、発生した電子正孔対の数に比例したアナ
ログパルス信号に変換する。
【０００５】検出器２０４で発生した電子正孔対を増幅
部２０８でアナログパルス信号に変換した出力は、３チ
ャネル波高弁別部２１０に印加され、該３チャネル波高
弁別部２１０は入射した荷電粒子を電子、陽子及びα粒
子の何れかに弁別し、その結果をアドレス１としてデー
タ処理部２１１へ出力する。
部２０８でアナログパルス信号に変換した出力は、３チ
ャネル波高弁別部２１０に印加され、該３チャネル波高
弁別部２１０は入射した荷電粒子を電子、陽子及びα粒
子の何れかに弁別し、その結果をアドレス１としてデー
タ処理部２１１へ出力する。
【０００６】３チャネル波高弁別部２１０における荷電
粒子の弁別方法を図１０を用いて説明する。
粒子の弁別方法を図１０を用いて説明する。
【０００７】図１０の左側の縦軸は入射した荷電粒子１
の損失エネルギーをＭｅＶ（メガエレクトロンボルト）
単位の対数目盛で示し、横軸は入射した荷電粒子の粒子
エネルギーをＭｅＶ単位の対数目盛で示してある。
の損失エネルギーをＭｅＶ（メガエレクトロンボルト）
単位の対数目盛で示し、横軸は入射した荷電粒子の粒子
エネルギーをＭｅＶ単位の対数目盛で示してある。
【０００８】図１０の右側の縦軸に示すＬ１、Ｌ２及び
Ｌ３は夫々０．０５ＭｅＶ、０．４ＭｅＶ及び６ＭｅＶ
で荷電粒子の種類を弁別するために予め定めた値であ
る。Ｓ１乃至Ｓ４に示す曲線は夫々検出器２０４乃至検
出器２０７で検出される荷電粒子の損失エネルギーと粒
子エネルギーの関係を理論計算によって求めた曲線で、
入射してくる荷電粒子の種類、ここでは電子、陽子及び
α粒子を示す３群の曲線群に分かれており、当該荷電粒
子の損失エネルギーがＬ１とＬ２の間であれば、入射し
た荷電粒子は電子であると弁別し、当該荷電粒子の損失
エネルギーがＬ２とＬ３の間であれば、入射した荷電粒
子は陽子であると弁別し、当該荷電粒子の損失エネルギ
ーがＬ３以上であれば、入射した荷電粒子はα粒子であ
ると弁別する。なお、荷電粒子が陽子の場合、Ｓ１乃至
Ｓ４の曲線の立ちあがり部分がＬ２より下の電子の範囲
にあり、この範囲で検出される荷電粒子は当該荷電粒子
が陽子であっても電子として弁別されるが、極めて稀な
のでそのままとする。荷電粒子がα粒子の場合もＳ１乃
至Ｓ４の曲線の立上がり部については同様である。
Ｌ３は夫々０．０５ＭｅＶ、０．４ＭｅＶ及び６ＭｅＶ
で荷電粒子の種類を弁別するために予め定めた値であ
る。Ｓ１乃至Ｓ４に示す曲線は夫々検出器２０４乃至検
出器２０７で検出される荷電粒子の損失エネルギーと粒
子エネルギーの関係を理論計算によって求めた曲線で、
入射してくる荷電粒子の種類、ここでは電子、陽子及び
α粒子を示す３群の曲線群に分かれており、当該荷電粒
子の損失エネルギーがＬ１とＬ２の間であれば、入射し
た荷電粒子は電子であると弁別し、当該荷電粒子の損失
エネルギーがＬ２とＬ３の間であれば、入射した荷電粒
子は陽子であると弁別し、当該荷電粒子の損失エネルギ
ーがＬ３以上であれば、入射した荷電粒子はα粒子であ
ると弁別する。なお、荷電粒子が陽子の場合、Ｓ１乃至
Ｓ４の曲線の立ちあがり部分がＬ２より下の電子の範囲
にあり、この範囲で検出される荷電粒子は当該荷電粒子
が陽子であっても電子として弁別されるが、極めて稀な
のでそのままとする。荷電粒子がα粒子の場合もＳ１乃
至Ｓ４の曲線の立上がり部については同様である。
【０００９】検出器２０４で検出した電子正孔対を増幅
部２０８でアナログパルス信号に変換した出力は、トリ
ガ発生部２０９に印加され、該印加された出力がトリガ
発生部２０９に設定された雑音と識別するための閾値を
超えると、トリガ発生部２０９はトリガ信号を発生し
て、該トリガ信号をデータ処理部２１１に印加する。
部２０８でアナログパルス信号に変換した出力は、トリ
ガ発生部２０９に印加され、該印加された出力がトリガ
発生部２０９に設定された雑音と識別するための閾値を
超えると、トリガ発生部２０９はトリガ信号を発生し
て、該トリガ信号をデータ処理部２１１に印加する。
【００１０】３チャネル波高弁別部２１０には上記図１
０のＬ１、Ｌ２及びＬ３に対応するアナログパルス信号
の値を設定して、該Ｌ１、Ｌ２及びＬ３に対応するアナ
ログパルス信号の値と、検出器２０４で発生した電子正
孔対を増幅部２０８でアナログパルス信号に変換した出
力とを比較して当該荷電粒子の種類の弁別を行い、その
結果を上記のようにアドレス１としてデータ処理部２１
１へ出力する。
０のＬ１、Ｌ２及びＬ３に対応するアナログパルス信号
の値を設定して、該Ｌ１、Ｌ２及びＬ３に対応するアナ
ログパルス信号の値と、検出器２０４で発生した電子正
孔対を増幅部２０８でアナログパルス信号に変換した出
力とを比較して当該荷電粒子の種類の弁別を行い、その
結果を上記のようにアドレス１としてデータ処理部２１
１へ出力する。
【００１１】荷電粒子１が貫通または入射した検出器２
０５乃至検出器２０７は電子正孔対を発生し、増幅部２
０８により該電子正孔対の数に比例したアナログパルス
信号をデータ処理部２１１へ印加する。
０５乃至検出器２０７は電子正孔対を発生し、増幅部２
０８により該電子正孔対の数に比例したアナログパルス
信号をデータ処理部２１１へ印加する。
【００１２】データ処理部２１１は上記トリガ発生部２
０９からのトリガ信号を受けて、上記検出器２０５乃至
検出器２０７で発生した電子正孔対の数に比例したアナ
ログパルス信号の入力から、どの検出器までアナログパ
ルス信号を発生したか判別する。例えば入射した荷電粒
子１を３チャネル波高弁別部２１０で弁別した結果が陽
子で、検出器２０４及び検出器２０５がアナログパルス
信号を発生し、検出器２０６がアナログパルス信号を発
生しない場合は、図１０からこの陽子の粒子エネルギー
は、陽子の群のＳ２の曲線の立ちあがり部が示す６．１
ＭｅＶから、陽子の群のＳ３の曲線の立ちあがり部が示
す２０ＭｅＶの範囲のエネルギー（以下、粒子エネルギ
ー範囲の区分をエネルギーチャネルという）であると判
別し、その判別結果をアドレス２とする。
０９からのトリガ信号を受けて、上記検出器２０５乃至
検出器２０７で発生した電子正孔対の数に比例したアナ
ログパルス信号の入力から、どの検出器までアナログパ
ルス信号を発生したか判別する。例えば入射した荷電粒
子１を３チャネル波高弁別部２１０で弁別した結果が陽
子で、検出器２０４及び検出器２０５がアナログパルス
信号を発生し、検出器２０６がアナログパルス信号を発
生しない場合は、図１０からこの陽子の粒子エネルギー
は、陽子の群のＳ２の曲線の立ちあがり部が示す６．１
ＭｅＶから、陽子の群のＳ３の曲線の立ちあがり部が示
す２０ＭｅＶの範囲のエネルギー（以下、粒子エネルギ
ー範囲の区分をエネルギーチャネルという）であると判
別し、その判別結果をアドレス２とする。
【００１３】データ処理部２１１は上記３チャネル波高
弁別部２１０の出力であるアドレス１と、検出器２０４
乃至検出器２０７の増幅部２０８からの出力であるアド
レス２を用いて、荷電粒子の種類毎に当該荷電粒子のエ
ネルギーチャネルを測定した事象の発生度数を、データ
処理部２１１に有する当該アドレスのメモリに累積加算
する処理を行う。該メモリの内容を所定の時間間隔で地
上へ送信して荷電粒子の種類別、エネルギーチャネル別
のデータを得る。
弁別部２１０の出力であるアドレス１と、検出器２０４
乃至検出器２０７の増幅部２０８からの出力であるアド
レス２を用いて、荷電粒子の種類毎に当該荷電粒子のエ
ネルギーチャネルを測定した事象の発生度数を、データ
処理部２１１に有する当該アドレスのメモリに累積加算
する処理を行う。該メモリの内容を所定の時間間隔で地
上へ送信して荷電粒子の種類別、エネルギーチャネル別
のデータを得る。
【００１４】このように荷電粒子測定装置に入射する荷
電粒子の損失エネルギーを測定することによって、該荷
電粒子の種類と粒子エネルギーを測定することができ
る。
電粒子の損失エネルギーを測定することによって、該荷
電粒子の種類と粒子エネルギーを測定することができ
る。
【００１５】しかし、図１０に示すように、検出器２０
４乃至検出器２０７で失う荷電粒子のエネルギーは、右
肩下がりとなるため、当該荷電粒子の粒子エネルギーが
高いところでは、電子の範囲内に陽子が、陽子の範囲内
にα粒子が入り込み、当該荷電粒子の判別を間違える場
合が生ずるという問題点がある。
４乃至検出器２０７で失う荷電粒子のエネルギーは、右
肩下がりとなるため、当該荷電粒子の粒子エネルギーが
高いところでは、電子の範囲内に陽子が、陽子の範囲内
にα粒子が入り込み、当該荷電粒子の判別を間違える場
合が生ずるという問題点がある。
【００１６】また本ΔＥテレスコープ型荷電粒子測定装
置は上記のように、検出器の数によってエネルギーチャ
ネル数が決まるので荷電粒子のエネルギーチャネル数を
多くするには、検出器と吸収材の枚数を増す必要があ
る。
置は上記のように、検出器の数によってエネルギーチャ
ネル数が決まるので荷電粒子のエネルギーチャネル数を
多くするには、検出器と吸収材の枚数を増す必要があ
る。
【００１７】次にΔＥ・Ｅテレスコープ型荷電粒子測定
装置について図１１及び図１２を用いて説明する。
装置について図１１及び図１２を用いて説明する。
【００１８】図１１において、１は荷電粒子、３０１は
ΔＥ検出器、３０２はＥ’検出器、３０３はＥｒｅｊ検
出器である。 図１２において、１は荷電粒子、３１１
乃至３１５は検出器、３１６は増幅部、３１７は加算部
（Ａ）、３１８は加算部（Ｂ）、３１９は１６チャネル
波高弁別部、３２０は演算部、３２１は４チャネル粒子
弁別部、３２２はトリガ発生部、３２３は一致検出部、
３２４はデータ処理部である。
ΔＥ検出器、３０２はＥ’検出器、３０３はＥｒｅｊ検
出器である。 図１２において、１は荷電粒子、３１１
乃至３１５は検出器、３１６は増幅部、３１７は加算部
（Ａ）、３１８は加算部（Ｂ）、３１９は１６チャネル
波高弁別部、３２０は演算部、３２１は４チャネル粒子
弁別部、３２２はトリガ発生部、３２３は一致検出部、
３２４はデータ処理部である。
【００１９】そこで、荷電粒子のエネルギーが比較的低
い領域で荷電粒子が物質中を微小距離ｄｘ移動したとき
に損失するエネルギーをｄＥとすると −ｄＥ／ｄｘ∝ＭＺ2／Ｅ 式（１） と近似できる。ここにＭは荷電粒子の質量、Ｚは荷電粒
子の電荷、Ｅは荷電粒子の粒子エネルギーである。式
（１）を変形して Ｅ×（−ｄＥ／ｄｘ）∝ＭＺ2 式（２） とすると、右辺のＭＺ2の値は、陽子の場合を１とする
と、重陽子、三重陽子、3Ｈｅ、4Ｈｅについて夫々の比
率は２、３、１２、１６という値となり、式（２）の左
辺に示すＥ×（−ｄＥ／ｄｘ）の値を荷電粒子の損失エ
ネルギーの観測データから求めることにより、荷電粒子
の種類を弁別することが出来る。
い領域で荷電粒子が物質中を微小距離ｄｘ移動したとき
に損失するエネルギーをｄＥとすると −ｄＥ／ｄｘ∝ＭＺ2／Ｅ 式（１） と近似できる。ここにＭは荷電粒子の質量、Ｚは荷電粒
子の電荷、Ｅは荷電粒子の粒子エネルギーである。式
（１）を変形して Ｅ×（−ｄＥ／ｄｘ）∝ＭＺ2 式（２） とすると、右辺のＭＺ2の値は、陽子の場合を１とする
と、重陽子、三重陽子、3Ｈｅ、4Ｈｅについて夫々の比
率は２、３、１２、１６という値となり、式（２）の左
辺に示すＥ×（−ｄＥ／ｄｘ）の値を荷電粒子の損失エ
ネルギーの観測データから求めることにより、荷電粒子
の種類を弁別することが出来る。
【００２０】図１１及び図１２に示すΔＥ・Ｅテレスコ
ープ型荷電粒子測定装置は上記原理を用いて荷電粒子の
弁別及び荷電粒子のエネルギーチャネルを計測するもの
である。
ープ型荷電粒子測定装置は上記原理を用いて荷電粒子の
弁別及び荷電粒子のエネルギーチャネルを計測するもの
である。
【００２１】図１１において、ΔＥ検出器３０１は上記
式（２）の−ｄＥ／ｄｘを検出し（以下、−ｄＥ／ｄｘ
をΔＥで示す）、Ｅ’検出器３０２は残りのエネルギー
Ｅ’（Ｅ’＝Ｅ−ΔＥ）を検出するもので、荷電粒子の
入射によりΔＥ検出器３０１及びＥ’検出器３０２で出
力を生じ、Ｅｒｅｊ検出器３０３に出力を生じない条件
でΔＥ＋Ｅ’が粒子エネルギーＥとなり上記式（２）は （ΔＥ＋Ｅ’）×ΔＥ∝ＭＺ2 式（３） となり、上記式（３）に示す（ΔＥ＋Ｅ’）×ΔＥの値
を求めて、陽子の当該値との比率を用いて荷電粒子の種
類の弁別を行う。
式（２）の−ｄＥ／ｄｘを検出し（以下、−ｄＥ／ｄｘ
をΔＥで示す）、Ｅ’検出器３０２は残りのエネルギー
Ｅ’（Ｅ’＝Ｅ−ΔＥ）を検出するもので、荷電粒子の
入射によりΔＥ検出器３０１及びＥ’検出器３０２で出
力を生じ、Ｅｒｅｊ検出器３０３に出力を生じない条件
でΔＥ＋Ｅ’が粒子エネルギーＥとなり上記式（２）は （ΔＥ＋Ｅ’）×ΔＥ∝ＭＺ2 式（３） となり、上記式（３）に示す（ΔＥ＋Ｅ’）×ΔＥの値
を求めて、陽子の当該値との比率を用いて荷電粒子の種
類の弁別を行う。
【００２２】図１１のΔＥ検出器３０１は図１２の検出
器３１１と対応し、図１１のＥ’検出器３０２は図１２
の検出器３１２乃至検出器３１４と対応し、図１１のＥ
ｒｅｊ検出器３０３は図１２の検出器３１５と対応す
る。図１２の増幅部３１６及びトリガ発生部３２２の動
作は、図９の増幅部２０８及びトリガ発生部２０９の動
作と同様なので説明を省略する。
器３１１と対応し、図１１のＥ’検出器３０２は図１２
の検出器３１２乃至検出器３１４と対応し、図１１のＥ
ｒｅｊ検出器３０３は図１２の検出器３１５と対応す
る。図１２の増幅部３１６及びトリガ発生部３２２の動
作は、図９の増幅部２０８及びトリガ発生部２０９の動
作と同様なので説明を省略する。
【００２３】検出器３１１から増幅部３１６を経た出力
は、ΔＥとして加算部（Ａ）３１７、演算部３２０及び
トリガ発生部３２２へ印加される。検出器３１２乃至検
出器３１４から増幅部３１６を経た出力は、加算部
（Ｂ）３１８へ印加され、また検出器３１２から増幅部
３１６を経た出力はトリガ発生部３２２へも印加され
る。検出器３１５から増幅部３１６を経た出力はトリガ
発生部３２２へ印加される。加算部（Ｂ）３１８は、上
記３個の検出器からの入力を加算して上記Ｅ’を求め、
その出力を加算部（Ａ）３１７へ印加する。加算部
（Ａ）３１７は上記検出器３１１からの出力ΔＥと加算
部（Ｂ）３１８からの出力Ｅ’を加算して粒子エネルギ
ーΔＥ＋Ｅ’を求め、その出力を１６チャネル波高弁別
部３１９及び演算部３２０へ印加する。１６チャネル波
高弁別部は粒子エネルギーΔＥ＋Ｅ’を１６段階に弁別
して、その結果をアドレス２としてデータ処理部３２４
へ出力する。
は、ΔＥとして加算部（Ａ）３１７、演算部３２０及び
トリガ発生部３２２へ印加される。検出器３１２乃至検
出器３１４から増幅部３１６を経た出力は、加算部
（Ｂ）３１８へ印加され、また検出器３１２から増幅部
３１６を経た出力はトリガ発生部３２２へも印加され
る。検出器３１５から増幅部３１６を経た出力はトリガ
発生部３２２へ印加される。加算部（Ｂ）３１８は、上
記３個の検出器からの入力を加算して上記Ｅ’を求め、
その出力を加算部（Ａ）３１７へ印加する。加算部
（Ａ）３１７は上記検出器３１１からの出力ΔＥと加算
部（Ｂ）３１８からの出力Ｅ’を加算して粒子エネルギ
ーΔＥ＋Ｅ’を求め、その出力を１６チャネル波高弁別
部３１９及び演算部３２０へ印加する。１６チャネル波
高弁別部は粒子エネルギーΔＥ＋Ｅ’を１６段階に弁別
して、その結果をアドレス２としてデータ処理部３２４
へ出力する。
【００２４】演算部３２０は、上記検出器３１１からの
出力ΔＥと加算部（Ａ）３１７の出力ΔＥ＋Ｅ’を演算
して（ΔＥ＋Ｅ’）×ΔＥを求め４チャネル粒子弁別部
３２１へ出力する。４チャネル粒子弁別部３２１は（Δ
Ｅ＋Ｅ’）×ΔＥの値と陽子の当該値との比率を用いて
電子、陽子、α粒子及びそれ以上の重粒子に弁別して、
その結果をアドレス１としてデータ処理部３２４へ出力
する。
出力ΔＥと加算部（Ａ）３１７の出力ΔＥ＋Ｅ’を演算
して（ΔＥ＋Ｅ’）×ΔＥを求め４チャネル粒子弁別部
３２１へ出力する。４チャネル粒子弁別部３２１は（Δ
Ｅ＋Ｅ’）×ΔＥの値と陽子の当該値との比率を用いて
電子、陽子、α粒子及びそれ以上の重粒子に弁別して、
その結果をアドレス１としてデータ処理部３２４へ出力
する。
【００２５】上記のように、検出器３１１及び検出器３
１２から増幅部３１６及びトリガ発生部３２２を経て一
致検出部３２３へアナログパルス信号が印加されると、
該一致検出部３２３は検出器３１１及び検出器３１２か
らの入力について同時性を判断し、該２つの入力が同一
の荷電粒子が検出器３１１及び検出器３１２に入射した
ことによって生じたトリガ信号であると判断され、か
つ、検出器３１５からのトリガ信号の入力がない場合に
第２のトリガ信号をデータ処理部３２４に出力し、デー
タ処理部３２４は該第２のトリガ信号の入力によりデー
タ処理を行う。
１２から増幅部３１６及びトリガ発生部３２２を経て一
致検出部３２３へアナログパルス信号が印加されると、
該一致検出部３２３は検出器３１１及び検出器３１２か
らの入力について同時性を判断し、該２つの入力が同一
の荷電粒子が検出器３１１及び検出器３１２に入射した
ことによって生じたトリガ信号であると判断され、か
つ、検出器３１５からのトリガ信号の入力がない場合に
第２のトリガ信号をデータ処理部３２４に出力し、デー
タ処理部３２４は該第２のトリガ信号の入力によりデー
タ処理を行う。
【００２６】データ処理部３２４は、上記４チャネル粒
子弁別部３２１の出力であるアドレス１と、１６チャネ
ル波高弁別部３１９の出力であるアドレス２とを用い
て、荷電粒子の種類毎に荷電粒子のエネルギーチャネル
の発生度数を、データ処理部３２４に有する当該アドレ
スのメモリに累積加算する処理を行う。該メモリの内容
を所定の時間間隔で地上へ送信して荷電粒子の種類別、
エネルギーチャネル別のデータを得る。
子弁別部３２１の出力であるアドレス１と、１６チャネ
ル波高弁別部３１９の出力であるアドレス２とを用い
て、荷電粒子の種類毎に荷電粒子のエネルギーチャネル
の発生度数を、データ処理部３２４に有する当該アドレ
スのメモリに累積加算する処理を行う。該メモリの内容
を所定の時間間隔で地上へ送信して荷電粒子の種類別、
エネルギーチャネル別のデータを得る。
【００２７】上記において、検出器３１５から増幅部３
１６及びトリガ発生部３２２を経て一致検出部３２３へ
アナログパルス信号が印加されると、一致検出部３２３
は検出器３１１及び検出器３１２からの２入力に同時性
が認められた場合でもトリガ信号を出力しないが、これ
は検出器３１５からのアナログパルス信号がある場合
は、当該荷電粒子が検出器３１４まで貫通してしまい、
Ｅ’を求めることができないからである。
１６及びトリガ発生部３２２を経て一致検出部３２３へ
アナログパルス信号が印加されると、一致検出部３２３
は検出器３１１及び検出器３１２からの２入力に同時性
が認められた場合でもトリガ信号を出力しないが、これ
は検出器３１５からのアナログパルス信号がある場合
は、当該荷電粒子が検出器３１４まで貫通してしまい、
Ｅ’を求めることができないからである。
【００２８】このように、検出器３１４を貫通するよう
な高エネルギーを有する荷電粒子の場合は本ΔＥ・Ｅテ
レスコープ型荷電粒子測定装置の上記原理を適用できな
い。
な高エネルギーを有する荷電粒子の場合は本ΔＥ・Ｅテ
レスコープ型荷電粒子測定装置の上記原理を適用できな
い。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のΔ
Ｅテレスコープ型測定装置の場合は、入射する荷電粒子
の粒子エネルギーが高い場合に荷電粒子の種類の弁別が
困難で、また弁別するエネルギーチャネルを増すために
は検出器の数を増す必要があり、ΔＥ・Ｅテレスコープ
型測定装置の場合は検出器を突き抜けるような高エネル
ギーの荷電粒子については計測が出来ないという問題
点、及び両型の測定装置とも検出器に故障が生じた場
合、測定が継続できないという問題点がある。
Ｅテレスコープ型測定装置の場合は、入射する荷電粒子
の粒子エネルギーが高い場合に荷電粒子の種類の弁別が
困難で、また弁別するエネルギーチャネルを増すために
は検出器の数を増す必要があり、ΔＥ・Ｅテレスコープ
型測定装置の場合は検出器を突き抜けるような高エネル
ギーの荷電粒子については計測が出来ないという問題
点、及び両型の測定装置とも検出器に故障が生じた場
合、測定が継続できないという問題点がある。
【００３０】本発明は、上記の問題を解決するために開
発したもので、正確な荷電粒子の種類と精度の良いエネ
ルギーチャネルの弁別を行うことを第１の目的とする。
さらに荷電粒子測定装置の故障を測定を行いながら検出
して、検出器等に故障が発生した場合も、故障に対応し
たモードで測定を継続することを第２の目的とする。
発したもので、正確な荷電粒子の種類と精度の良いエネ
ルギーチャネルの弁別を行うことを第１の目的とする。
さらに荷電粒子測定装置の故障を測定を行いながら検出
して、検出器等に故障が発生した場合も、故障に対応し
たモードで測定を継続することを第２の目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本願発明の請求項１では、荷電粒子
が入射する方向から第１の検出器、複数個の検出器から
構成する第２の検出器、及び第３の検出器を配設し、上
記第１の検出器からの出力を第１のアドレスとし、上記
第２の検出器を構成する複数個の検出器からの出力を第
２のアドレスとし、測定する荷電粒子の種類毎の損失エ
ネルギー特性を２次元のアドレスであらわし、該２次元
のアドレスと第３の検出器からの出力の有無を用いて荷
電粒子の種類毎の損失エネルギー特性を測定する荷電粒
子測定装置において、測定する荷電粒子の種類ごとの損
失エネルギー特性を上記２次元のアドレスであらわし、
該アドレスに荷電粒子の損失エネルギーを測定した回数
を計数する第２の書込み読出しメモリを設けるととも
に、上記第１の検出器、及び／又は複数個の検出器で構
成する第２の検出器、及び／又は第３の検出器の何れか
１個または複数個が故障した場合、該故障した検出器を
除いて第１の検出器乃至第３の検出器の組合せを設定し
た複数のモードを設け、測定する各荷電粒子の種類ごと
の損失エネルギー特性を上記複数のモードごとに２次元
のアドレスであらわし、該２次元のアドレスであらわさ
れた各荷電粒子の種類ごとの損失エネルギー特性に沿っ
て区分した複数の区画の夫々に与えた区画番号を記憶し
た読出し専用メモリを設け、上記モードに対応した読出
し専用メモリの区画番号の示すアドレスを用いて、各荷
電粒子の損失エネルギーを測定した回数を計数する第１
の書込み読出しメモリを設け、該第１の書込み読出しメ
モリ及び上記第２の書込み読出しメモリからの出力を用
いて荷電粒子の種類の弁別とエネルギーを測定する様に
した荷電粒子測定装置であることを特徴としている。ま
た、上記第１及び第２の目的を達成するために、本願発
明の請求項２では、請求項１に記載の荷電粒子測定装置
において、読出し専用メモリに、各モードで設定された
区画番号を有するアドレス以外の全てのアドレスに対応
する区画番号を設定し、該区画番号を用いて各荷電粒子
毎の損失エネルギーを測定した回数を計数する書込み読
出しメモリを有する荷電粒子測定装置であることを特徴
としている。また上記第１及び第２の目的を達成するた
めに、本願発明の請求項３では、請求項１に記載の荷電
粒子測定装置において、荷電粒子が、第２の検出器を貫
通する場合の区画番号と、第２の検出器を貫通しない場
合の区画番号とが同一である１乃至複数個の区画を、第
３の検出器からの出力があるか否かにより２つのアドレ
スに区分する荷電粒子測定装置であることを特徴として
いる。また上記第１及び第２の目的を達成するために、
本願発明の請求項４では、請求項１に記載の荷電粒子測
定装置において、初期設定した第２の検出器を構成する
複数の検出器の厚さ及び材質を同一にした荷電粒子測定
装置であることを特徴としている。
を達成するために、本願発明の請求項１では、荷電粒子
が入射する方向から第１の検出器、複数個の検出器から
構成する第２の検出器、及び第３の検出器を配設し、上
記第１の検出器からの出力を第１のアドレスとし、上記
第２の検出器を構成する複数個の検出器からの出力を第
２のアドレスとし、測定する荷電粒子の種類毎の損失エ
ネルギー特性を２次元のアドレスであらわし、該２次元
のアドレスと第３の検出器からの出力の有無を用いて荷
電粒子の種類毎の損失エネルギー特性を測定する荷電粒
子測定装置において、測定する荷電粒子の種類ごとの損
失エネルギー特性を上記２次元のアドレスであらわし、
該アドレスに荷電粒子の損失エネルギーを測定した回数
を計数する第２の書込み読出しメモリを設けるととも
に、上記第１の検出器、及び／又は複数個の検出器で構
成する第２の検出器、及び／又は第３の検出器の何れか
１個または複数個が故障した場合、該故障した検出器を
除いて第１の検出器乃至第３の検出器の組合せを設定し
た複数のモードを設け、測定する各荷電粒子の種類ごと
の損失エネルギー特性を上記複数のモードごとに２次元
のアドレスであらわし、該２次元のアドレスであらわさ
れた各荷電粒子の種類ごとの損失エネルギー特性に沿っ
て区分した複数の区画の夫々に与えた区画番号を記憶し
た読出し専用メモリを設け、上記モードに対応した読出
し専用メモリの区画番号の示すアドレスを用いて、各荷
電粒子の損失エネルギーを測定した回数を計数する第１
の書込み読出しメモリを設け、該第１の書込み読出しメ
モリ及び上記第２の書込み読出しメモリからの出力を用
いて荷電粒子の種類の弁別とエネルギーを測定する様に
した荷電粒子測定装置であることを特徴としている。ま
た、上記第１及び第２の目的を達成するために、本願発
明の請求項２では、請求項１に記載の荷電粒子測定装置
において、読出し専用メモリに、各モードで設定された
区画番号を有するアドレス以外の全てのアドレスに対応
する区画番号を設定し、該区画番号を用いて各荷電粒子
毎の損失エネルギーを測定した回数を計数する書込み読
出しメモリを有する荷電粒子測定装置であることを特徴
としている。また上記第１及び第２の目的を達成するた
めに、本願発明の請求項３では、請求項１に記載の荷電
粒子測定装置において、荷電粒子が、第２の検出器を貫
通する場合の区画番号と、第２の検出器を貫通しない場
合の区画番号とが同一である１乃至複数個の区画を、第
３の検出器からの出力があるか否かにより２つのアドレ
スに区分する荷電粒子測定装置であることを特徴として
いる。また上記第１及び第２の目的を達成するために、
本願発明の請求項４では、請求項１に記載の荷電粒子測
定装置において、初期設定した第２の検出器を構成する
複数の検出器の厚さ及び材質を同一にした荷電粒子測定
装置であることを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
乃至図８及び表１に基づき詳細に説明する。
乃至図８及び表１に基づき詳細に説明する。
【００３３】図１は本発明の実施例である荷電粒子測定
装置の構成を示す概念図、図２は本発明の実施例である
荷電粒子測定装置のブロック図、図３はＥ１検出器にお
ける荷電粒子の損失エネルギーとＥ２検出器における荷
電粒子の損失エネルギーとの関係を示す特性曲線に、読
出し専用メモリ（ヒュ−ズ型の読出し専用メモリ以下、
ＲＯＭという）のアドレスを割り当てた説明図、図４は
Ｅ１検出器における荷電粒子の損失エネルギーとＥ２検
出器における荷電粒子の損失エネルギーとの関係を示す
特性曲線に、書込み読出しメモリ（以下、ＲＡＭとい
う）のアドレスを割り当てた説明図、図５はＥ１検出器
における荷電粒子の損失エネルギーとＥ２検出器におけ
る荷電粒子の損失エネルギーとの関係を示す特性曲線
で、荷電粒子測定装置に故障を生じた場合の説明図、図
６はＥ１検出器における荷電粒子の損失エネルギーとＥ
２検出器における荷電粒子の損失エネルギーとの関係を
示す特性曲線で、荷電粒子測定装置に図５の場合と異な
る故障が生じた場合の説明図、図７及び図８は故障モー
ドに対応した、Ｅ１検出器における荷電粒子の損失エネ
ルギーとＥ２検出器における荷電粒子の損失エネルギー
との関係を示す特性曲線に、ＲＯＭのアドレスを割り当
てた説明図である。
装置の構成を示す概念図、図２は本発明の実施例である
荷電粒子測定装置のブロック図、図３はＥ１検出器にお
ける荷電粒子の損失エネルギーとＥ２検出器における荷
電粒子の損失エネルギーとの関係を示す特性曲線に、読
出し専用メモリ（ヒュ−ズ型の読出し専用メモリ以下、
ＲＯＭという）のアドレスを割り当てた説明図、図４は
Ｅ１検出器における荷電粒子の損失エネルギーとＥ２検
出器における荷電粒子の損失エネルギーとの関係を示す
特性曲線に、書込み読出しメモリ（以下、ＲＡＭとい
う）のアドレスを割り当てた説明図、図５はＥ１検出器
における荷電粒子の損失エネルギーとＥ２検出器におけ
る荷電粒子の損失エネルギーとの関係を示す特性曲線
で、荷電粒子測定装置に故障を生じた場合の説明図、図
６はＥ１検出器における荷電粒子の損失エネルギーとＥ
２検出器における荷電粒子の損失エネルギーとの関係を
示す特性曲線で、荷電粒子測定装置に図５の場合と異な
る故障が生じた場合の説明図、図７及び図８は故障モー
ドに対応した、Ｅ１検出器における荷電粒子の損失エネ
ルギーとＥ２検出器における荷電粒子の損失エネルギー
との関係を示す特性曲線に、ＲＯＭのアドレスを割り当
てた説明図である。
【００３４】表１は故障モードに対応したＥ１検出器、
Ｅ２検出器、Ｅｐａｓｓ検出器及びＲＯＭの組み合わせ
を示す。
Ｅ２検出器、Ｅｐａｓｓ検出器及びＲＯＭの組み合わせ
を示す。
【００３５】先ずは、図１において、１は荷電粒子、１
０１はＥ１検出器（第１の検出器）、１０２はＥ２検出
器（第２の検出器）、１０３はＥｐａｓｓ検出器（第３
の検出器）である。
０１はＥ１検出器（第１の検出器）、１０２はＥ２検出
器（第２の検出器）、１０３はＥｐａｓｓ検出器（第３
の検出器）である。
【００３６】Ｅ１検出器１０１とＥ２検出器１０２は荷
電粒子１が当該検出器に入射したことによって発生した
電子正孔対の数から上記荷電粒子１の損失エネルギーを
知ることを目的とした検出器で、通常の場合、Ｅ２検出
器１０２はＥ１検出器１０１の厚さより厚い検出器で構
成し、複数の検出器を用いてＥ２検出器１０２に対応さ
せる。Ｅｐａｓｓ検出器１０３は上記荷電粒子１がＥ２
検出器１０２を貫通したか否かを検出するためのもので
ある。
電粒子１が当該検出器に入射したことによって発生した
電子正孔対の数から上記荷電粒子１の損失エネルギーを
知ることを目的とした検出器で、通常の場合、Ｅ２検出
器１０２はＥ１検出器１０１の厚さより厚い検出器で構
成し、複数の検出器を用いてＥ２検出器１０２に対応さ
せる。Ｅｐａｓｓ検出器１０３は上記荷電粒子１がＥ２
検出器１０２を貫通したか否かを検出するためのもので
ある。
【００３７】図２において、１は荷電粒子、１１１はＤ
１検出器で厚さ２５０μｍのシリコン半導体を用い、１
１２乃至１１６はＤ２検出器乃至Ｄ６検出器で何れの検
出器も厚さ１．５ｍｍのシリコン半導体を用いて構成し
ている。１１７は増幅部、１１８はアナログディジタル
変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という）、１１９はトリガ
発生部、１２０はデータ処理部、１２１はＲＯＭ
（Ａ）、１２２はＲＯＭ（Ｂ）、１２４はＲＡＭ（Ａ）
（第１の書込み読出しメモリ）、１２５はＲＡＭ（Ｂ）
（第２の書込み読出しメモリ）、１２６はインターフェ
ース部である。
１検出器で厚さ２５０μｍのシリコン半導体を用い、１
１２乃至１１６はＤ２検出器乃至Ｄ６検出器で何れの検
出器も厚さ１．５ｍｍのシリコン半導体を用いて構成し
ている。１１７は増幅部、１１８はアナログディジタル
変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という）、１１９はトリガ
発生部、１２０はデータ処理部、１２１はＲＯＭ
（Ａ）、１２２はＲＯＭ（Ｂ）、１２４はＲＡＭ（Ａ）
（第１の書込み読出しメモリ）、１２５はＲＡＭ（Ｂ）
（第２の書込み読出しメモリ）、１２６はインターフェ
ース部である。
【００３８】上記のＤ１検出器１１１乃至Ｄ６検出器１
１６の厚さ及び材質は一例であって、測定装置の目的に
合わせて任意に選択することができ、また検出器の数も
増減できるが、Ｅ２検出器を構成するＤ２検出器１１２
乃至Ｄ５検出器１１５については、同一の材質で同一の
板厚の検出器を用いると、後述するように検出器が故障
した場合の対応に有効である。
１６の厚さ及び材質は一例であって、測定装置の目的に
合わせて任意に選択することができ、また検出器の数も
増減できるが、Ｅ２検出器を構成するＤ２検出器１１２
乃至Ｄ５検出器１１５については、同一の材質で同一の
板厚の検出器を用いると、後述するように検出器が故障
した場合の対応に有効である。
【００３９】本実施例において、荷電粒子測定装置が正
常な場合は、図１のＥ１検出器１０１は図２のＤ１検出
器１１１と対応し、図１のＥ２検出器１０２は図２のＤ
２検出器１１２乃至Ｄ５検出器１１５と対応し、図１の
Ｅｐａｓｓ検出器１０３は図２のＤ６検出器１１６と対
応する。本実施の形態である荷電粒子測定装置は、該荷
電粒子測定装置の一部に故障が発生した場合においても
測定を可能ならしめているが、故障が発生した場合につ
いては後述する。
常な場合は、図１のＥ１検出器１０１は図２のＤ１検出
器１１１と対応し、図１のＥ２検出器１０２は図２のＤ
２検出器１１２乃至Ｄ５検出器１１５と対応し、図１の
Ｅｐａｓｓ検出器１０３は図２のＤ６検出器１１６と対
応する。本実施の形態である荷電粒子測定装置は、該荷
電粒子測定装置の一部に故障が発生した場合においても
測定を可能ならしめているが、故障が発生した場合につ
いては後述する。
【００４０】図１において、Ｅ１検出器１０１を厚さ２
５０μｍのシリコン半導体検出器、Ｅ２検出器１０２を
厚さ６ｍｍのシリコン半導体検出器及びＥｐａｓｓ検出
器１０３を厚さ１．５ｍｍのシリコン半導体検出器とす
ると、図１と図２に示す各検出器の対応は、 Ｅ１検出器１０１≡Ｄ１検出器１１１、 Ｅ２検出器１０２≡Ｄ２検出器１１２＋Ｄ３検出器１１
３＋Ｄ４検出器１１４＋Ｄ５検出器１１５、 Ｅｐａｓｓ検出器１０３≡Ｄ６検出器１１６ となる。
５０μｍのシリコン半導体検出器、Ｅ２検出器１０２を
厚さ６ｍｍのシリコン半導体検出器及びＥｐａｓｓ検出
器１０３を厚さ１．５ｍｍのシリコン半導体検出器とす
ると、図１と図２に示す各検出器の対応は、 Ｅ１検出器１０１≡Ｄ１検出器１１１、 Ｅ２検出器１０２≡Ｄ２検出器１１２＋Ｄ３検出器１１
３＋Ｄ４検出器１１４＋Ｄ５検出器１１５、 Ｅｐａｓｓ検出器１０３≡Ｄ６検出器１１６ となる。
【００４１】次に図１及び図３を用いて本荷電粒子測定
装置の荷電粒子の種類の弁別及び粒子エネルギーの計測
方法の基本的な考え方について説明する。
装置の荷電粒子の種類の弁別及び粒子エネルギーの計測
方法の基本的な考え方について説明する。
【００４２】図３において、左側の縦軸はＥ１検出器１
０１で検出される荷電粒子１の損失エネルギーを示し、
下側の横軸は、Ｅ２検出器１０２で検出される荷電粒子
１の損失エネルギーを、夫々ＭｅＶ単位で示している。
右側の縦軸は、左側の縦軸の損失エネルギーを、また上
側の横軸は、下側の横軸の損失エネルギーを夫々後述す
る方法で８ビットのアドレス値に変換した値を示してい
る。
０１で検出される荷電粒子１の損失エネルギーを示し、
下側の横軸は、Ｅ２検出器１０２で検出される荷電粒子
１の損失エネルギーを、夫々ＭｅＶ単位で示している。
右側の縦軸は、左側の縦軸の損失エネルギーを、また上
側の横軸は、下側の横軸の損失エネルギーを夫々後述す
る方法で８ビットのアドレス値に変換した値を示してい
る。
【００４３】図３に示されている特性曲線は、図１のＥ
１検出器１０１及びＥ２検出器１０２の厚さ及び材質を
上記のものを用いた場合に、粒子エネルギーが２５０Ｍ
ｅＶまでの陽子とα粒子について、Ｅ１検出器１０１及
びＥ２検出器１０２で失う損失エネルギーをその物理的
特性から理論的に求めたものである。
１検出器１０１及びＥ２検出器１０２の厚さ及び材質を
上記のものを用いた場合に、粒子エネルギーが２５０Ｍ
ｅＶまでの陽子とα粒子について、Ｅ１検出器１０１及
びＥ２検出器１０２で失う損失エネルギーをその物理的
特性から理論的に求めたものである。
【００４４】また、図３の陽子及びα粒子の特性曲線上
に設けられている区画番号を付した区画は後述するＲＡ
Ｍアドレスを示し、当該荷電粒子について、Ｅ１検出器
１０１で検出された損失エネルギーから変換したＲＯＭ
アドレスＹ（第１のアドレス）として出力されるアドレ
ス値と、Ｅ２検出器１０２で検出された損失エネルギー
から変換したＲＯＭアドレスＸ（第２のアドレス）とし
て出力されるアドレス値の交点から、上記区画番号を求
め、該求めた区画番号のアドレスを有するＲＡＭの内容
をカウントアップし、該ＲＡＭに一定時間内に記憶され
た内容を読み出すことによって、該荷電粒子の種類及び
エネルギーを判別するようにしたものである。
に設けられている区画番号を付した区画は後述するＲＡ
Ｍアドレスを示し、当該荷電粒子について、Ｅ１検出器
１０１で検出された損失エネルギーから変換したＲＯＭ
アドレスＹ（第１のアドレス）として出力されるアドレ
ス値と、Ｅ２検出器１０２で検出された損失エネルギー
から変換したＲＯＭアドレスＸ（第２のアドレス）とし
て出力されるアドレス値の交点から、上記区画番号を求
め、該求めた区画番号のアドレスを有するＲＡＭの内容
をカウントアップし、該ＲＡＭに一定時間内に記憶され
た内容を読み出すことによって、該荷電粒子の種類及び
エネルギーを判別するようにしたものである。
【００４５】最初に、図３により荷電粒子１がα粒子の
場合について、該荷電粒子１が検出器に入射する前に持
っていた粒子エネルギーと、検出器に入射することによ
って失った損失エネルギーについて説明する。
場合について、該荷電粒子１が検出器に入射する前に持
っていた粒子エネルギーと、検出器に入射することによ
って失った損失エネルギーについて説明する。
【００４６】入射した荷電粒子１の粒子エネルギーが小
さくＥ１検出器１０１を突き抜けない場合は、Ｅ２検出
器１０２からの出力が無いので、該荷電粒子の損失エネ
ルギーはＥ１検出器１０１の出力のみとなり、左側の縦
軸上にプロットされ、区画番号１、２及び３の一部にプ
ロットされる部分が当該荷電粒子の特性曲線で、当該特
性曲線の当該部分の粒子エネルギーと損失エネルギーは
等しい。
さくＥ１検出器１０１を突き抜けない場合は、Ｅ２検出
器１０２からの出力が無いので、該荷電粒子の損失エネ
ルギーはＥ１検出器１０１の出力のみとなり、左側の縦
軸上にプロットされ、区画番号１、２及び３の一部にプ
ロットされる部分が当該荷電粒子の特性曲線で、当該特
性曲線の当該部分の粒子エネルギーと損失エネルギーは
等しい。
【００４７】入射した荷電粒子１が、Ｅ１検出器１０１
を突き抜けＥ２検出器１０２を突き抜けない場合は、右
下がりの上に凹の曲線としてプロットされ、区画番号３
及び１２の一部と区画番号４乃至１１に示す部分が当該
荷電粒子の特性曲線で、当該特性曲線の当該部分は、Ｅ
１検出器１０１の損失エネルギーとＥ２検出器１０２の
損失エネルギーの和が粒子エネルギーとなることを示し
ている。
を突き抜けＥ２検出器１０２を突き抜けない場合は、右
下がりの上に凹の曲線としてプロットされ、区画番号３
及び１２の一部と区画番号４乃至１１に示す部分が当該
荷電粒子の特性曲線で、当該特性曲線の当該部分は、Ｅ
１検出器１０１の損失エネルギーとＥ２検出器１０２の
損失エネルギーの和が粒子エネルギーとなることを示し
ている。
【００４８】入射した荷電粒子１がＥ１検出器１０１及
びＥ２検出器１０２ともに突き抜ける場合は、Ｅ１検出
器１０１及びＥ２検出器１０２で失うエネルギーの値が
小さくなり、左下がりの下に凹の曲線としてプロットさ
れ、区画番号１２の一部と区画番号１３乃至１６にプロ
ットされている部分が当該荷電粒子の特性曲線で、当該
特性曲線の当該部分は、Ｅ１検出器１０１の損失エネル
ギーとＥ２検出器１０２の損失エネルギーの和に、該荷
電粒子がＥ２検出器１０２を突き抜けたときに持ってい
るエネルギーを加えた値が粒子エネルギーとなることを
示している。上記荷電粒子がＥ２検出器１０２を突き抜
けたときに持っているエネルギーは、Ｅ１検出器１０１
及びＥ２検出器１０２の材質と厚さが既知であるので理
論的に求めることができる。
びＥ２検出器１０２ともに突き抜ける場合は、Ｅ１検出
器１０１及びＥ２検出器１０２で失うエネルギーの値が
小さくなり、左下がりの下に凹の曲線としてプロットさ
れ、区画番号１２の一部と区画番号１３乃至１６にプロ
ットされている部分が当該荷電粒子の特性曲線で、当該
特性曲線の当該部分は、Ｅ１検出器１０１の損失エネル
ギーとＥ２検出器１０２の損失エネルギーの和に、該荷
電粒子がＥ２検出器１０２を突き抜けたときに持ってい
るエネルギーを加えた値が粒子エネルギーとなることを
示している。上記荷電粒子がＥ２検出器１０２を突き抜
けたときに持っているエネルギーは、Ｅ１検出器１０１
及びＥ２検出器１０２の材質と厚さが既知であるので理
論的に求めることができる。
【００４９】図３の区画番号１２に示すところに示され
た特性曲線は、荷電粒子１がＥ２検出器１０２を突き抜
けるか否かにより急激に変化しており、Ｅ１検出器１０
１及びＥ２検出器１０２の出力のみからはＥ２検出器１
０２を突き抜けたか否か判別することが困難である。
た特性曲線は、荷電粒子１がＥ２検出器１０２を突き抜
けるか否かにより急激に変化しており、Ｅ１検出器１０
１及びＥ２検出器１０２の出力のみからはＥ２検出器１
０２を突き抜けたか否か判別することが困難である。
【００５０】上記Ｅｐａｓｓ検出器１０３は、荷電粒子
１がＥ２検出器１０２を突き抜けたか否かを判別するた
めのもので、Ｅｐａｓｓ検出器１０３からの出力がある
か否かにより上記区画番号１２における損失エネルギー
の分解能を高めることができる。
１がＥ２検出器１０２を突き抜けたか否かを判別するた
めのもので、Ｅｐａｓｓ検出器１０３からの出力がある
か否かにより上記区画番号１２における損失エネルギー
の分解能を高めることができる。
【００５１】上記Ｅ１検出器１０１の出力から得た損失
エネルギーをＲＯＭアドレスＹに変換し、Ｅ２検出器１
０２の出力から得た損失エネルギーをＲＯＭアドレスＸ
に変換し、上記ＲＯＭアドレスＹ及びＲＯＭアドレスＸ
の交点の区画番号をアドレスとするＲＡＭアドレスの内
容をカウントアップする。このようにして本願実施の形
態である荷電粒子測定装置は、所定時間内に観測した荷
電粒子の種類とエネルギーチャネルを測定する。
エネルギーをＲＯＭアドレスＹに変換し、Ｅ２検出器１
０２の出力から得た損失エネルギーをＲＯＭアドレスＸ
に変換し、上記ＲＯＭアドレスＹ及びＲＯＭアドレスＸ
の交点の区画番号をアドレスとするＲＡＭアドレスの内
容をカウントアップする。このようにして本願実施の形
態である荷電粒子測定装置は、所定時間内に観測した荷
電粒子の種類とエネルギーチャネルを測定する。
【００５２】次に図２、図３及び図４を用いて本荷電粒
子測定装置が正常な場合についてその動作を詳細に説明
する。
子測定装置が正常な場合についてその動作を詳細に説明
する。
【００５３】荷電粒子１が本荷電粒子測定装置に入射す
ると、Ｄ１検出器１１１乃至Ｄ６検出器１１６は荷電粒
子１が貫通または入射したところの検出器まで電子正孔
対を発生する。増幅部１１７はこの電子正孔対を検出し
て、夫々の検出器で発生した電子正孔対の数に比例した
アナログパルス信号に変換する。増幅部１１７でアナロ
グパルス信号に変換した出力はＡ／Ｄ変換部１１８及び
トリガ発生部１１９に印加され、Ａ／Ｄ変換部１１８で
は上記アナログパルス信号をディジタル信号に変換して
データ処理部２１１へ出力する。
ると、Ｄ１検出器１１１乃至Ｄ６検出器１１６は荷電粒
子１が貫通または入射したところの検出器まで電子正孔
対を発生する。増幅部１１７はこの電子正孔対を検出し
て、夫々の検出器で発生した電子正孔対の数に比例した
アナログパルス信号に変換する。増幅部１１７でアナロ
グパルス信号に変換した出力はＡ／Ｄ変換部１１８及び
トリガ発生部１１９に印加され、Ａ／Ｄ変換部１１８で
は上記アナログパルス信号をディジタル信号に変換して
データ処理部２１１へ出力する。
【００５４】トリガ発生部１１９は、印加された上記ア
ナログパルス信号がトリガ発生部１１９に設定された雑
音と識別するための閾値を超えるとトリガ信号を発生し
てデータ処理部１２０へ出力する。
ナログパルス信号がトリガ発生部１１９に設定された雑
音と識別するための閾値を超えるとトリガ信号を発生し
てデータ処理部１２０へ出力する。
【００５５】Ｄ１検出器１１１から増幅部１１７及びＡ
／Ｄ変換部１１８を経てデータ処理部１２０へ出力され
るディジタル信号（以下、Ｄ１検出器１１１からのディ
ジタル信号という。他の検出器についても同様の用語を
使用する。）を上記図１のＥ１検出器の損失エネルギー
に対応するものとしてデータ処理部１２０へ出力し、該
データ処理部１２０は上記Ｄ１検出器１１１から増幅部
１１７を経たアナログパルス信号によりトリガ発生部１
１９からのトリガ信号が入力すると、荷電粒子１が荷電
粒子測定装置に入射したと判断しデータの処理を開始す
る。
／Ｄ変換部１１８を経てデータ処理部１２０へ出力され
るディジタル信号（以下、Ｄ１検出器１１１からのディ
ジタル信号という。他の検出器についても同様の用語を
使用する。）を上記図１のＥ１検出器の損失エネルギー
に対応するものとしてデータ処理部１２０へ出力し、該
データ処理部１２０は上記Ｄ１検出器１１１から増幅部
１１７を経たアナログパルス信号によりトリガ発生部１
１９からのトリガ信号が入力すると、荷電粒子１が荷電
粒子測定装置に入射したと判断しデータの処理を開始す
る。
【００５６】上記Ｄ１検出器１１１からのディジタル信
号を８ビットのＲＯＭアドレスＹに変換してＲＯＭ
（Ａ）１２１へ出力する。Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ５検
出器１１５は、当該検出器に荷電粒子１が貫通または入
射すると電子正孔対を作り、該Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ
５検出器１１５からのディジタル信号は、データ処理部
１２０で加算され、該加算された値は上記図１のＥ２検
出器の損失エネルギーに対応するものとして、８ビット
のＲＯＭアドレスＸに変換してＲＯＭ（Ａ）１２１へ出
力する。
号を８ビットのＲＯＭアドレスＹに変換してＲＯＭ
（Ａ）１２１へ出力する。Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ５検
出器１１５は、当該検出器に荷電粒子１が貫通または入
射すると電子正孔対を作り、該Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ
５検出器１１５からのディジタル信号は、データ処理部
１２０で加算され、該加算された値は上記図１のＥ２検
出器の損失エネルギーに対応するものとして、８ビット
のＲＯＭアドレスＸに変換してＲＯＭ（Ａ）１２１へ出
力する。
【００５７】ＲＯＭ（Ａ）１２１は上記ＲＯＭアドレス
Ｘ及びＲＯＭアドレスＹについて、夫々８ビットからな
る２５５のアドレスを有し、該アドレスを図３に示すよ
うに、α粒子の特性曲線に対応した区画１乃至区画１６
及び陽子の特性曲線に対応した区画１７乃至区画２９を
設け、α粒子の場合は区画番号１２を、図示していない
が更に上下の区画に分け、陽子の場合は区画番号２５を
図示していないが更に上下の区画に分ける。上記区画の
夫々には一区画内のすべてのアドレスの内容に同一のア
ドレスを記憶している。例えば区画７内のアドレスのメ
モリはすべて７を記憶しており、該７はＲＡＭ（Ａ）１
２４のアドレス７を示す。
Ｘ及びＲＯＭアドレスＹについて、夫々８ビットからな
る２５５のアドレスを有し、該アドレスを図３に示すよ
うに、α粒子の特性曲線に対応した区画１乃至区画１６
及び陽子の特性曲線に対応した区画１７乃至区画２９を
設け、α粒子の場合は区画番号１２を、図示していない
が更に上下の区画に分け、陽子の場合は区画番号２５を
図示していないが更に上下の区画に分ける。上記区画の
夫々には一区画内のすべてのアドレスの内容に同一のア
ドレスを記憶している。例えば区画７内のアドレスのメ
モリはすべて７を記憶しており、該７はＲＡＭ（Ａ）１
２４のアドレス７を示す。
【００５８】上記データ処理部１２０から出力されたＲ
ＯＭアドレスＹとＲＯＭアドレスＸの交点が例えば区画
７にあれば、ＲＯＭ（Ａ）１２１はデータ処理部１２０
のＲ１端子からの読出し信号出力によりＲＡＭ（Ａ）１
２４へアドレス７を出力し、次いで、データ処理部１２
０はＲ／Ｗ１端子から読出し信号をＲＡＭ（Ａ）１２４
へ出力し、該ＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレス７に記憶さ
れている値をＤ１端子から読込み、該Ｄ１端子から読込
んだ値に１を加え、その値を再びＤ１端子に出力すると
ともに、Ｒ／Ｗ１端子から書込み信号をＲＡＭ（Ａ）１
２４へ送出してＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレス７の値を
更新する。
ＯＭアドレスＹとＲＯＭアドレスＸの交点が例えば区画
７にあれば、ＲＯＭ（Ａ）１２１はデータ処理部１２０
のＲ１端子からの読出し信号出力によりＲＡＭ（Ａ）１
２４へアドレス７を出力し、次いで、データ処理部１２
０はＲ／Ｗ１端子から読出し信号をＲＡＭ（Ａ）１２４
へ出力し、該ＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレス７に記憶さ
れている値をＤ１端子から読込み、該Ｄ１端子から読込
んだ値に１を加え、その値を再びＤ１端子に出力すると
ともに、Ｒ／Ｗ１端子から書込み信号をＲＡＭ（Ａ）１
２４へ送出してＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレス７の値を
更新する。
【００５９】従って、ＲＡＭ（Ａ）１２４の内容は、本
荷電粒子測定装置に入射した荷電粒子の各アドレスに対
応した損失エネルギーの頻度を示す（以下、荷電粒子の
各アドレスに対応した損失エネルギーの頻度を損失エネ
ルギー頻度データという）。ＲＡＭ（Ａ）１２４の各ア
ドレスは本実施例においては１６ビットの容量を有して
いる。
荷電粒子測定装置に入射した荷電粒子の各アドレスに対
応した損失エネルギーの頻度を示す（以下、荷電粒子の
各アドレスに対応した損失エネルギーの頻度を損失エネ
ルギー頻度データという）。ＲＡＭ（Ａ）１２４の各ア
ドレスは本実施例においては１６ビットの容量を有して
いる。
【００６０】また、データ処理部１２０は、上記のＲＯ
ＭアドレスＹとＲＯＭアドレスＸを求める方法と同様に
して、上記Ｄ１検出器１１１からのディジタル信号を８
ビットのＲＡＭアドレスＹに変換し、上記Ｄ２検出器１
１２乃至Ｄ５検出器１１５からのディジタル信号を８ビ
ットのＲＡＭアドレスＸに変換して夫々ＲＡＭ（Ｂ）１
２５へ出力するとともに、Ｒ／Ｗ２端子から読出し信号
をＲＡＭ（Ｂ）１２５へ出力して、該ＲＡＭ（Ｂ）１２
５の上記アドレスに記憶されている値をＤ２端子から読
込み、該Ｄ２端子から読込んだ値に１を加え、その値を
再びＤ２端子に出力するとともに、Ｒ／Ｗ２端子から書
込み信号をＲＡＭ（Ｂ）１２５へ送出してＲＡＭ（Ｂ）
１２５の上記アドレスの値を更新する。ＲＡＭ（Ｂ）１
２５の各アドレスは本実施例においては１６ビットの容
量を有している。
ＭアドレスＹとＲＯＭアドレスＸを求める方法と同様に
して、上記Ｄ１検出器１１１からのディジタル信号を８
ビットのＲＡＭアドレスＹに変換し、上記Ｄ２検出器１
１２乃至Ｄ５検出器１１５からのディジタル信号を８ビ
ットのＲＡＭアドレスＸに変換して夫々ＲＡＭ（Ｂ）１
２５へ出力するとともに、Ｒ／Ｗ２端子から読出し信号
をＲＡＭ（Ｂ）１２５へ出力して、該ＲＡＭ（Ｂ）１２
５の上記アドレスに記憶されている値をＤ２端子から読
込み、該Ｄ２端子から読込んだ値に１を加え、その値を
再びＤ２端子に出力するとともに、Ｒ／Ｗ２端子から書
込み信号をＲＡＭ（Ｂ）１２５へ送出してＲＡＭ（Ｂ）
１２５の上記アドレスの値を更新する。ＲＡＭ（Ｂ）１
２５の各アドレスは本実施例においては１６ビットの容
量を有している。
【００６１】本荷電粒子測定装置が正常な場合は、上記
のＲＯＭアドレスとＲＡＭアドレスにおいて、ＲＯＭア
ドレスＹとＲＡＭアドレスＹが等しく、ＲＯＭアドレス
ＸとＲＡＭアドレスＸが等しくなるが、後述するように
本荷電粒子測定装置の一部が故障したことによって表１
に示す故障モードの一つが選択された場合は、上記ＲＯ
ＭアドレスとＲＡＭアドレスが異なることがある。
のＲＯＭアドレスとＲＡＭアドレスにおいて、ＲＯＭア
ドレスＹとＲＡＭアドレスＹが等しく、ＲＯＭアドレス
ＸとＲＡＭアドレスＸが等しくなるが、後述するように
本荷電粒子測定装置の一部が故障したことによって表１
に示す故障モードの一つが選択された場合は、上記ＲＯ
ＭアドレスとＲＡＭアドレスが異なることがある。
【００６２】ＲＡＭ（Ｂ）１２５は、図４に示す特性曲
線に対応するアドレスに損失エネルギー頻度データが蓄
えられることになる。
線に対応するアドレスに損失エネルギー頻度データが蓄
えられることになる。
【００６３】次に、図１のＥｐａｓｓ検出器１０３に対
応している図２のＤ６検出器１１６からのディジタル信
号がデータ処理部１２０へ入力されたか否かによる処理
の相違を説明する。
応している図２のＤ６検出器１１６からのディジタル信
号がデータ処理部１２０へ入力されたか否かによる処理
の相違を説明する。
【００６４】上記のように、Ｅ１検出器１０１及びＥ２
検出器１０２の出力のみからは、荷電粒子１がＥ２検出
器１０２を突き抜けたか否か判別することが困難である
が、Ｄ６検出器１１６からのディジタル信号の入力の有
無をデータ処理部１２０で判別し、該入力が無ければ荷
電粒子１はＥ２検出器を突き抜けていないと判別し、該
入力が有れば荷電粒子１はＥ２検出器を突き抜けている
と判別できる。
検出器１０２の出力のみからは、荷電粒子１がＥ２検出
器１０２を突き抜けたか否か判別することが困難である
が、Ｄ６検出器１１６からのディジタル信号の入力の有
無をデータ処理部１２０で判別し、該入力が無ければ荷
電粒子１はＥ２検出器を突き抜けていないと判別し、該
入力が有れば荷電粒子１はＥ２検出器を突き抜けている
と判別できる。
【００６５】具体的には、図３に示すＲＯＭアドレスに
おいて、α粒子の場合は区画番号１２を、陽子の場合は
区画番号２５を夫々上下の区画に分割し、Ｄ６検出器１
１６からのディジタル信号の入力が無い場合は夫々の上
の区画に、Ｄ６検出器１１６からのディジタル信号の入
力が有る場合は夫々の下側の区画に対応する測定値とし
て処理する。
おいて、α粒子の場合は区画番号１２を、陽子の場合は
区画番号２５を夫々上下の区画に分割し、Ｄ６検出器１
１６からのディジタル信号の入力が無い場合は夫々の上
の区画に、Ｄ６検出器１１６からのディジタル信号の入
力が有る場合は夫々の下側の区画に対応する測定値とし
て処理する。
【００６６】上記ＲＡＭ（Ａ）１２４及びＲＡＭ（Ｂ）
１２５に記憶されたデータは、所定の時間間隔でデータ
処理部１２０のＤ１端子またはＤ２端子からの読出し信
号出力によりインターフェース部１２６に出力され、該
インターフェース部１２６は、ＲＡＭ（Ａ）１２４から
の損失エネルギー頻度データまたはＲＡＭ（Ｂ）１２５
からの損失エネルギー頻度データを地上に送信する。
１２５に記憶されたデータは、所定の時間間隔でデータ
処理部１２０のＤ１端子またはＤ２端子からの読出し信
号出力によりインターフェース部１２６に出力され、該
インターフェース部１２６は、ＲＡＭ（Ａ）１２４から
の損失エネルギー頻度データまたはＲＡＭ（Ｂ）１２５
からの損失エネルギー頻度データを地上に送信する。
【００６７】上記ＲＡＭ（Ａ）１２４は上記の例では３
１個のアドレスで、従ってエネルギー分解能は低いが、
ＲＡＭ（Ａ）１２４に対しては頻繁にデータ収集を行う
ように時間間隔を短くして時間分解能を高くし、ＲＡＭ
（Ｂ）１２５は２５５×２５５のアドレスを有しエネル
ギー分解能は高く、その情報量が非常に多いので、ＲＡ
Ｍ（Ｂ）１２５に対してはＲＡＭ（Ａ）１２４よりデー
タ収集の時間間隔を長くとって時間分解能を低くしてい
る。
１個のアドレスで、従ってエネルギー分解能は低いが、
ＲＡＭ（Ａ）１２４に対しては頻繁にデータ収集を行う
ように時間間隔を短くして時間分解能を高くし、ＲＡＭ
（Ｂ）１２５は２５５×２５５のアドレスを有しエネル
ギー分解能は高く、その情報量が非常に多いので、ＲＡ
Ｍ（Ｂ）１２５に対してはＲＡＭ（Ａ）１２４よりデー
タ収集の時間間隔を長くとって時間分解能を低くしてい
る。
【００６８】本荷電粒子測定装置はこのような方法で得
た荷電粒子の損失エネルギー頻度データから荷電粒子の
種類及びその粒子エネルギーを計測するものである。
た荷電粒子の損失エネルギー頻度データから荷電粒子の
種類及びその粒子エネルギーを計測するものである。
【００６９】上記の説明は、本実施形態の荷電粒子測定
装置に故障が発生せず正常に動作した場合の説明で、次
に本荷電粒子測定装置の一部に故障が発生した場合につ
いて説明する。
装置に故障が発生せず正常に動作した場合の説明で、次
に本荷電粒子測定装置の一部に故障が発生した場合につ
いて説明する。
【００７０】本実施形態の荷電粒子測定装置は、その使
用目的上放射線が充満した空間で使用されることが多い
ため、放射線に直接曝されている検出器の劣化に伴なう
故障が、検出器以外の部分に比較して多く発生する。
用目的上放射線が充満した空間で使用されることが多い
ため、放射線に直接曝されている検出器の劣化に伴なう
故障が、検出器以外の部分に比較して多く発生する。
【００７１】以下に、最初如何なる故障が発生し、その
故障によって生ずる現象を図５及び図６を用いて説明
し、続いて故障が発生した場合の対応を説明する。
故障によって生ずる現象を図５及び図６を用いて説明
し、続いて故障が発生した場合の対応を説明する。
【００７２】検出器にかかわる故障には、特定の検出器
からの信号が出力されない場合と、特定の検出器の信号
に雑音が増加する場合とがある。これら２つの故障の原
因は、殆ど何れの場合も検出器が放射線によって劣化す
ることによって発生する。このように検出器が劣化した
場合でも、当該劣化した検出器からの出力が無くなる
か、雑音が増加するのみで、当該劣化した検出器におけ
る荷電粒子の損失エネルギーに変化が生じないことが分
かっている。
からの信号が出力されない場合と、特定の検出器の信号
に雑音が増加する場合とがある。これら２つの故障の原
因は、殆ど何れの場合も検出器が放射線によって劣化す
ることによって発生する。このように検出器が劣化した
場合でも、当該劣化した検出器からの出力が無くなる
か、雑音が増加するのみで、当該劣化した検出器におけ
る荷電粒子の損失エネルギーに変化が生じないことが分
かっている。
【００７３】図５は、図２に示す荷電粒子測定装置にお
いて、Ｄ３検出器１１３に故障が発生し、Ｄ３検出器１
１３からのディジタル信号がデータ処理部１２０に入力
されなかった場合について、陽子とα粒子のＥ１検出器
１０１≡Ｄ１検出器１１１の損失エネルギーと、Ｅ２検
出器１０２≡Ｄ２検出器１１２＋Ｄ４検出器１１４＋Ｄ
５検出器１１５の損失エネルギーを理論的に求め、ＲＡ
ＭアドレスＸとＲＡＭアドレスＹに対応させて示した図
で、上記故障が発生した場合には、図５に示す特性曲線
で表されているアドレスに陽子とα粒子の損失エネルギ
ー頻度データが加算されることを示している。
いて、Ｄ３検出器１１３に故障が発生し、Ｄ３検出器１
１３からのディジタル信号がデータ処理部１２０に入力
されなかった場合について、陽子とα粒子のＥ１検出器
１０１≡Ｄ１検出器１１１の損失エネルギーと、Ｅ２検
出器１０２≡Ｄ２検出器１１２＋Ｄ４検出器１１４＋Ｄ
５検出器１１５の損失エネルギーを理論的に求め、ＲＡ
ＭアドレスＸとＲＡＭアドレスＹに対応させて示した図
で、上記故障が発生した場合には、図５に示す特性曲線
で表されているアドレスに陽子とα粒子の損失エネルギ
ー頻度データが加算されることを示している。
【００７４】このように、ある検出器が故障し、該故障
した検出器からのディジタル信号がデータ処理部１２０
に入力されなくなると、検出される損失エネルギーが大
きく変化することから、ＲＡＭ（Ｂ）１２５に書き込ま
れている損失エネルギー頻度データを確認することによ
って、故障発生の事実と、該故障が発生している検出器
を知ることができる。
した検出器からのディジタル信号がデータ処理部１２０
に入力されなくなると、検出される損失エネルギーが大
きく変化することから、ＲＡＭ（Ｂ）１２５に書き込ま
れている損失エネルギー頻度データを確認することによ
って、故障発生の事実と、該故障が発生している検出器
を知ることができる。
【００７５】しかし、いずれかの検出器が故障しても、
検出器が割れる等の機械的損傷が無い限り（このような
機械的損傷は殆ど生じない）、当該故障した検出器での
損失エネルギーも、その材質及び厚さが既知であるた
め、理論的に求めることができる。また、荷電粒子１が
当該故障した検出器を突き抜けた場合も同様に該検出器
による損失エネルギーを理論的に求めることができるの
で、測定された損失エネルギーに上記理論的に求めた故
障した検出器の損失エネルギーを加算することにより、
荷電粒子１の損失エネルギーを知ることができ、当該荷
電粒子１の粒子エネルギーを求めることができる。
検出器が割れる等の機械的損傷が無い限り（このような
機械的損傷は殆ど生じない）、当該故障した検出器での
損失エネルギーも、その材質及び厚さが既知であるた
め、理論的に求めることができる。また、荷電粒子１が
当該故障した検出器を突き抜けた場合も同様に該検出器
による損失エネルギーを理論的に求めることができるの
で、測定された損失エネルギーに上記理論的に求めた故
障した検出器の損失エネルギーを加算することにより、
荷電粒子１の損失エネルギーを知ることができ、当該荷
電粒子１の粒子エネルギーを求めることができる。
【００７６】図６は、図２に示す荷電粒子測定装置にお
いて、Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ５検出器の何れかに故障
が発生し、エネルギー換算値で３ＭｅＶの雑音が発生し
た場合について、陽子とα粒子のＥ１検出器１０１≡Ｄ
１検出器１１１の損失エネルギーと、Ｅ２検出器１０２
≡Ｄ２検出器１１２＋Ｄ３検出器１１３＋Ｄ４検出器１
１４＋Ｄ５検出器１１５の損失エネルギーを理論的に求
め、ＲＡＭアドレスＸとＲＡＭアドレスＹに対応させて
示した図で、上記故障が発生した場合には、ＲＡＭ
（Ｂ）１２５には図６に示されている陽子及びα粒子に
対する夫々２本の特性曲線間のアドレスに陽子とα粒子
の損失エネルギー頻度データが加算されることを示して
いる。従って、当該荷電粒子について想定している図４
に示す損失エネルギー頻度データよりその分布が広がる
こととなり、ＲＡＭ（Ｂ）１２５に書込まれている損失
エネルギー頻度データを確認することによって、故障の
発生を知ることができる。
いて、Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ５検出器の何れかに故障
が発生し、エネルギー換算値で３ＭｅＶの雑音が発生し
た場合について、陽子とα粒子のＥ１検出器１０１≡Ｄ
１検出器１１１の損失エネルギーと、Ｅ２検出器１０２
≡Ｄ２検出器１１２＋Ｄ３検出器１１３＋Ｄ４検出器１
１４＋Ｄ５検出器１１５の損失エネルギーを理論的に求
め、ＲＡＭアドレスＸとＲＡＭアドレスＹに対応させて
示した図で、上記故障が発生した場合には、ＲＡＭ
（Ｂ）１２５には図６に示されている陽子及びα粒子に
対する夫々２本の特性曲線間のアドレスに陽子とα粒子
の損失エネルギー頻度データが加算されることを示して
いる。従って、当該荷電粒子について想定している図４
に示す損失エネルギー頻度データよりその分布が広がる
こととなり、ＲＡＭ（Ｂ）１２５に書込まれている損失
エネルギー頻度データを確認することによって、故障の
発生を知ることができる。
【００７７】ＲＡＭ（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度
データから、雑音が発生していることが判明した場合
は、地上からの指示により、データ処理部１２０で順次
各検出器を切り離した状態で測定を行い、上記ＲＡＭ
（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度データを確認するこ
とによって、雑音が発生している検出器を特定し、当該
検出器からのディジタル信号を除外してデータ処理する
ことによって測定を継続することができる。
データから、雑音が発生していることが判明した場合
は、地上からの指示により、データ処理部１２０で順次
各検出器を切り離した状態で測定を行い、上記ＲＡＭ
（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度データを確認するこ
とによって、雑音が発生している検出器を特定し、当該
検出器からのディジタル信号を除外してデータ処理する
ことによって測定を継続することができる。
【００７８】本実施形態の荷電粒子測定装置において
は、図２に示す検出器に故障が発生した場合、ＲＡＭ
（Ａ）１２４に損失エネルギー頻度データを得るために
は、故障した検出器に応じて、Ｄ１検出器１１１乃至Ｄ
６検出器１１６とＥ１検出器、Ｅ２検出器及びＥｐａｓ
ｓ検出器との対応を設定する必要があるが、ＲＡＭ
（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度データは上記図５の
例で説明したように、各検出器の状態そのものを表して
おり、検出器の状態によってＥ１検出器１０１、Ｅ２検
出器１０２及びＥｐａｓｓ検出器１０３との対応が自動
的に変わっていく。
は、図２に示す検出器に故障が発生した場合、ＲＡＭ
（Ａ）１２４に損失エネルギー頻度データを得るために
は、故障した検出器に応じて、Ｄ１検出器１１１乃至Ｄ
６検出器１１６とＥ１検出器、Ｅ２検出器及びＥｐａｓ
ｓ検出器との対応を設定する必要があるが、ＲＡＭ
（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度データは上記図５の
例で説明したように、各検出器の状態そのものを表して
おり、検出器の状態によってＥ１検出器１０１、Ｅ２検
出器１０２及びＥｐａｓｓ検出器１０３との対応が自動
的に変わっていく。
【００７９】ＲＡＭ（Ａ）１２４に損失エネルギー頻度
データを得るためには、少なくとも連続した３個の正常
な検出器を必要とし、該連続した３個の検出器を夫々Ｅ
１検出器、Ｅ２検出器及びＥｐａｓｓ検出器に対応させ
る必要があり、以下に表１、図７及び図８を用いて故障
モードと該故障モードに対応する検出器の組合せについ
て説明する。
データを得るためには、少なくとも連続した３個の正常
な検出器を必要とし、該連続した３個の検出器を夫々Ｅ
１検出器、Ｅ２検出器及びＥｐａｓｓ検出器に対応させ
る必要があり、以下に表１、図７及び図８を用いて故障
モードと該故障モードに対応する検出器の組合せについ
て説明する。
【００８０】
【表１】
【００８１】表１はデータ処理部１２０に有するメモリ
に記憶されており、上記の条件からＲＡＭ（Ａ）１２４
に損失エネルギー頻度データを得るために予め定めた故
障モードで、各故障モードにおけるＥ１検出器、Ｅ２検
出器及びＥｐａｓｓ検出器と、図２に示すＤ１検出器１
１１乃至Ｄ６検出器１１６との対応を示している。
に記憶されており、上記の条件からＲＡＭ（Ａ）１２４
に損失エネルギー頻度データを得るために予め定めた故
障モードで、各故障モードにおけるＥ１検出器、Ｅ２検
出器及びＥｐａｓｓ検出器と、図２に示すＤ１検出器１
１１乃至Ｄ６検出器１１６との対応を示している。
【００８２】表１に示すように、各故障モードに対応し
て、ＲＯＭ（Ａ）１２１またはＲＯＭ（Ｂ）１２２を用
いるように設定してあるが、該ＲＯＭ（Ａ）１２１また
はＲＯＭ（Ｂ）１２２に書込まれている内容についてα
粒子を例にとり、図７及び図８を用いて説明する。
て、ＲＯＭ（Ａ）１２１またはＲＯＭ（Ｂ）１２２を用
いるように設定してあるが、該ＲＯＭ（Ａ）１２１また
はＲＯＭ（Ｂ）１２２に書込まれている内容についてα
粒子を例にとり、図７及び図８を用いて説明する。
【００８３】図７は、ＲＯＭ（Ａ）１２１に書込まれて
いる内容を説明するための図で、荷電粒子測定装置が正
常な場合と、表１に示すモード１乃至モード３に対応し
ている。上記説明においては、図３を用いて荷電粒子測
定装置が正常な場合についてＲＯＭ（Ａ）１２１に書込
まれている内容について説明したが、以下にモード１乃
至モード３について説明する。
いる内容を説明するための図で、荷電粒子測定装置が正
常な場合と、表１に示すモード１乃至モード３に対応し
ている。上記説明においては、図３を用いて荷電粒子測
定装置が正常な場合についてＲＯＭ（Ａ）１２１に書込
まれている内容について説明したが、以下にモード１乃
至モード３について説明する。
【００８４】モード１は、Ｄ６検出器１１６が故障した
場合で、表１に示すように夫々、Ｄ１検出器１１１がＥ
１検出器に、Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ４検出器１１４が
Ｅ２検出器に、Ｄ５検出器１１５がＥｐａｓｓ検出器に
対応する。上記モード１に設定されている荷電粒子測定
装置にα粒子が入射すると、該α粒子の粒子エネルギー
に応じて、モード１と記載された特性曲線で表されてい
るアドレスに損失エネルギー頻度データが加算されるこ
とになる。上記モード１の特性曲線は、当該α粒子の粒
子エネルギーの大きさに応じて区画番号１１の中間でＤ
５検出器１１５を突き抜けることを示しており、区画番
号１１までは正常な場合と同じ特性曲線を示すが、区画
番号１１の中間で正常な特性曲線と分岐して、図７に示
す特性曲線となる。上記分岐後の特性曲線に対応して点
線で示す区画を設け、該区画に適切な図示していない区
画番号を与えることは上記図３の場合と同様である。
場合で、表１に示すように夫々、Ｄ１検出器１１１がＥ
１検出器に、Ｄ２検出器１１２乃至Ｄ４検出器１１４が
Ｅ２検出器に、Ｄ５検出器１１５がＥｐａｓｓ検出器に
対応する。上記モード１に設定されている荷電粒子測定
装置にα粒子が入射すると、該α粒子の粒子エネルギー
に応じて、モード１と記載された特性曲線で表されてい
るアドレスに損失エネルギー頻度データが加算されるこ
とになる。上記モード１の特性曲線は、当該α粒子の粒
子エネルギーの大きさに応じて区画番号１１の中間でＤ
５検出器１１５を突き抜けることを示しており、区画番
号１１までは正常な場合と同じ特性曲線を示すが、区画
番号１１の中間で正常な特性曲線と分岐して、図７に示
す特性曲線となる。上記分岐後の特性曲線に対応して点
線で示す区画を設け、該区画に適切な図示していない区
画番号を与えることは上記図３の場合と同様である。
【００８５】モード２は、Ｄ５検出器１１５が故障した
場合で、表１の故障検出器の欄に（＋Ｄ６）と記入して
あるのは、Ｄ６検出器１１６の故障の有無にかかわらず
モード２を選択することを示しており、他のモードの場
合も同様のことを示しており、以下の説明では省略す
る。
場合で、表１の故障検出器の欄に（＋Ｄ６）と記入して
あるのは、Ｄ６検出器１１６の故障の有無にかかわらず
モード２を選択することを示しており、他のモードの場
合も同様のことを示しており、以下の説明では省略す
る。
【００８６】モード２の場合は、夫々Ｄ１検出器１１１
がＥ１検出器に、Ｄ２検出器１１２及びＤ３検出器１１
３がＥ２検出器に、Ｄ４検出器１１４がＥｐａｓｓ検出
器に対応する。モード２の特性曲線は、区画番号１０ま
では正常な場合と同じ特性曲線を示すが、区画番号１０
の中間で正常な特性曲線と分岐して、図７に示す特性曲
線となる。上記分岐後の特性曲線に対応して点線で示す
区画を設け、該区画に適切な図示していない区画番号を
与えることは上記図３の場合と同様である。
がＥ１検出器に、Ｄ２検出器１１２及びＤ３検出器１１
３がＥ２検出器に、Ｄ４検出器１１４がＥｐａｓｓ検出
器に対応する。モード２の特性曲線は、区画番号１０ま
では正常な場合と同じ特性曲線を示すが、区画番号１０
の中間で正常な特性曲線と分岐して、図７に示す特性曲
線となる。上記分岐後の特性曲線に対応して点線で示す
区画を設け、該区画に適切な図示していない区画番号を
与えることは上記図３の場合と同様である。
【００８７】モード３は、Ｄ４検出器１１４が故障した
場合で、Ｄ５検出器１１５及びＤ６検出器１１６の故障
の有無にかかわらずモード３を選択することを示してい
る。
場合で、Ｄ５検出器１１５及びＤ６検出器１１６の故障
の有無にかかわらずモード３を選択することを示してい
る。
【００８８】モード３の場合は、夫々Ｄ１検出器１１１
がＥ１検出器に、Ｄ２検出器１１２がＥ２検出器に、Ｄ
３検出器１１３がＥｐａｓｓ検出器に対応する。モード
３の特性曲線は、区画番号８までは正常な場合と同じ特
性曲線を示すが、区画番号８の中間で正常な特性曲線と
分岐して、図７に示す特性曲線となる。上記分岐後の特
性曲線に対応して点線で示す区画を設け、該区画に適切
な図示していない区画番号を与えることは上記図３の場
合と同様である。
がＥ１検出器に、Ｄ２検出器１１２がＥ２検出器に、Ｄ
３検出器１１３がＥｐａｓｓ検出器に対応する。モード
３の特性曲線は、区画番号８までは正常な場合と同じ特
性曲線を示すが、区画番号８の中間で正常な特性曲線と
分岐して、図７に示す特性曲線となる。上記分岐後の特
性曲線に対応して点線で示す区画を設け、該区画に適切
な図示していない区画番号を与えることは上記図３の場
合と同様である。
【００８９】なお、上記各モードの区画番号において、
Ｅ２検出器を突き抜ける部分の区画、即ち正常な場合の
特性曲線から分岐する特性曲線となっている部分を含む
区画は、図３において説明した正常な場合と同様に、Ｅ
２検出器を突き抜ける前の測定値か、Ｅ２検出器を突き
抜けた後の測定値かを区分するため、上記区画を上下に
分割する。
Ｅ２検出器を突き抜ける部分の区画、即ち正常な場合の
特性曲線から分岐する特性曲線となっている部分を含む
区画は、図３において説明した正常な場合と同様に、Ｅ
２検出器を突き抜ける前の測定値か、Ｅ２検出器を突き
抜けた後の測定値かを区分するため、上記区画を上下に
分割する。
【００９０】図８は、ＲＯＭ（Ｂ）１２２に書込まれて
いる内容を説明するための図で、表１に示すモード４乃
至モード９に対応している。以下にモード４乃至モード
９について説明する。
いる内容を説明するための図で、表１に示すモード４乃
至モード９に対応している。以下にモード４乃至モード
９について説明する。
【００９１】モード４は、Ｄ１検出器１１１が故障した
場合で、表１に示すように夫々、Ｄ２検出器１１２がＥ
１検出器に、Ｄ３検出器１１３乃至Ｄ５検出器１１５が
Ｅ２検出器に、Ｄ６検出器１１６がＥｐａｓｓ検出器に
対応する。上記モード４に設定されている荷電粒子測定
装置にα粒子が入射すると、該α粒子の粒子エネルギー
に応じて、モード４と記載された特性曲線で表されてい
るアドレスに損失エネルギー頻度データが加算されるこ
とになる。上記モード４の特性曲線に対応した区画に区
画番号を設定することについては、上記の説明と同様で
ある。
場合で、表１に示すように夫々、Ｄ２検出器１１２がＥ
１検出器に、Ｄ３検出器１１３乃至Ｄ５検出器１１５が
Ｅ２検出器に、Ｄ６検出器１１６がＥｐａｓｓ検出器に
対応する。上記モード４に設定されている荷電粒子測定
装置にα粒子が入射すると、該α粒子の粒子エネルギー
に応じて、モード４と記載された特性曲線で表されてい
るアドレスに損失エネルギー頻度データが加算されるこ
とになる。上記モード４の特性曲線に対応した区画に区
画番号を設定することについては、上記の説明と同様で
ある。
【００９２】また、他のモードについても、表１に示す
ようにＤ２検出器１１２乃至Ｄ６検出器１１６を夫々Ｅ
１検出器、Ｅ２検出器、Ｅｐａｓｓ検出器に対応させ
て、夫々のモードの特性曲線に対応する区画に区画番号
を設定するが、上記図７の場合と同様なので説明を省略
する。
ようにＤ２検出器１１２乃至Ｄ６検出器１１６を夫々Ｅ
１検出器、Ｅ２検出器、Ｅｐａｓｓ検出器に対応させ
て、夫々のモードの特性曲線に対応する区画に区画番号
を設定するが、上記図７の場合と同様なので説明を省略
する。
【００９３】上記図７及び図８に示すように、特性曲線
上に設定されたＲＯＭアドレスＸとＲＯＭアドレスＹの
交点で示されるアドレスの区画番号は、ＲＯＭ（Ａ）１
２１及びＲＯＭ（Ｂ）１２２の同一区画内の全てのアド
レスに同一の区画番号が記憶されており、該アドレスが
ＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレスに対応していることは上
記荷電粒子測定装置が正常な場合に図３を用いて行った
説明と同様である。ところで、図８において、例えばモ
ード５とモード７には同一の区画が割り当てられている
が、表１に示すように各モードでＥ１検出器として指定
されている検出器が異なっている。そのため、夫々のモ
ードでＥ１検出器として指定されている検出器に荷電粒
子が入射するまでの損失エネルギーが異なるが、夫々の
モードにおける粒子エネルギーは当該荷電粒子の損失エ
ネルギーを考慮した上で求めている。なお、図３、図７
及び図８に示す区画の数は一例で、測定の目的により区
画の数及び形状は任意に変更することが可能である。ま
た、上記説明においてＲＯＭアドレスＸ、ＲＯＭアドレ
スＹ、ＲＡＭアドレスＸ及びＲＡＭアドレスＹを８ビッ
ト、ＲＡＭ（Ａ）１２４及びＲＡＭ（Ｂ）１２５のメモ
リを１６ビットとしているが、これらのビット数は一例
であって他のビット数でも良い。
上に設定されたＲＯＭアドレスＸとＲＯＭアドレスＹの
交点で示されるアドレスの区画番号は、ＲＯＭ（Ａ）１
２１及びＲＯＭ（Ｂ）１２２の同一区画内の全てのアド
レスに同一の区画番号が記憶されており、該アドレスが
ＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレスに対応していることは上
記荷電粒子測定装置が正常な場合に図３を用いて行った
説明と同様である。ところで、図８において、例えばモ
ード５とモード７には同一の区画が割り当てられている
が、表１に示すように各モードでＥ１検出器として指定
されている検出器が異なっている。そのため、夫々のモ
ードでＥ１検出器として指定されている検出器に荷電粒
子が入射するまでの損失エネルギーが異なるが、夫々の
モードにおける粒子エネルギーは当該荷電粒子の損失エ
ネルギーを考慮した上で求めている。なお、図３、図７
及び図８に示す区画の数は一例で、測定の目的により区
画の数及び形状は任意に変更することが可能である。ま
た、上記説明においてＲＯＭアドレスＸ、ＲＯＭアドレ
スＹ、ＲＡＭアドレスＸ及びＲＡＭアドレスＹを８ビッ
ト、ＲＡＭ（Ａ）１２４及びＲＡＭ（Ｂ）１２５のメモ
リを１６ビットとしているが、これらのビット数は一例
であって他のビット数でも良い。
【００９４】上記に説明した検出器の故障に伴なう測定
モードの設定について、検出器のみの故障について説明
したが、当該故障検出器に接続された何れかの増幅部１
１７、Ａ／Ｄ変換部１１８及びトリガ発生部１１９が故
障した場合も、上記の説明と同様な測定結果を得るの
で、上記と同様な測定モードの設定を行うことが可能で
ある。
モードの設定について、検出器のみの故障について説明
したが、当該故障検出器に接続された何れかの増幅部１
１７、Ａ／Ｄ変換部１１８及びトリガ発生部１１９が故
障した場合も、上記の説明と同様な測定結果を得るの
で、上記と同様な測定モードの設定を行うことが可能で
ある。
【００９５】また、上記増幅部１１７、Ａ／Ｄ変換部１
１８及びトリガ発生部１１９が故障したと想定される場
合は、地上からの検査のためのコマンドにより、故障し
ていると想定した検出器と増幅部１１７の間で、図示し
ていない方法で検出器の出力を止め、別に設定したテス
トパルスを増幅部１１７へ与えてＲＡＭ（Ａ）１２４ま
たはＲＡＭ（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度データを
得て、該損失エネルギー頻度データから増幅部１１７、
Ａ／Ｄ変換部１１８及びトリガ発生部１１９の故障を検
出することも可能である。
１８及びトリガ発生部１１９が故障したと想定される場
合は、地上からの検査のためのコマンドにより、故障し
ていると想定した検出器と増幅部１１７の間で、図示し
ていない方法で検出器の出力を止め、別に設定したテス
トパルスを増幅部１１７へ与えてＲＡＭ（Ａ）１２４ま
たはＲＡＭ（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度データを
得て、該損失エネルギー頻度データから増幅部１１７、
Ａ／Ｄ変換部１１８及びトリガ発生部１１９の故障を検
出することも可能である。
【００９６】上記のように本実施形態の荷電粒子測定装
置は、ＲＯＭ（Ａ）１２１及びＲＯＭ（Ｂ）１２２の２
個の読出し専用メモリで荷電粒子１の粒子エネルギーの
測定を可能としているが、これは上記のように、図２に
示す荷電粒子測定装置が正常な場合に、図１のＥ２検出
器１０２に対応するＤ２検出器１１２乃至Ｄ５検出器１
１５を、同一の厚さで且同一の材料を用いた検出器とし
たことによって可能となったものである。Ｄ２検出器１
１２乃至Ｄ５検出器１１５を、異なる厚さ及び材料を用
いた検出器とした場合は、本実施形態のＲＯＭ（Ｂ）１
２２に相当する読出し専用メモリは表１に示すモードの
数だけ必要となる。
置は、ＲＯＭ（Ａ）１２１及びＲＯＭ（Ｂ）１２２の２
個の読出し専用メモリで荷電粒子１の粒子エネルギーの
測定を可能としているが、これは上記のように、図２に
示す荷電粒子測定装置が正常な場合に、図１のＥ２検出
器１０２に対応するＤ２検出器１１２乃至Ｄ５検出器１
１５を、同一の厚さで且同一の材料を用いた検出器とし
たことによって可能となったものである。Ｄ２検出器１
１２乃至Ｄ５検出器１１５を、異なる厚さ及び材料を用
いた検出器とした場合は、本実施形態のＲＯＭ（Ｂ）１
２２に相当する読出し専用メモリは表１に示すモードの
数だけ必要となる。
【００９７】インターフェース部１２６は地上からのモ
ード設定のコマンドを受信して、当該モード情報をデー
タ処理部１２０に送出し、該データ処理部１２０は受信
したモードにより、メモリに記憶している表１から、Ｅ
１検出器、Ｅ２検出器及びＥｐａｓｓ検出器に対応する
検出器を設定し、またデータ処理部１２０から出力する
ＲＯＭアドレスＸ及びＲＯＭアドレスＹの出力をＲＯＭ
（Ａ）１２１に出力するか、またはＲＯＭ（Ｂ）１２２
にするかの選択を、Ｒ１端子またはＲ２端子の何れを選
択するかにより行う。
ード設定のコマンドを受信して、当該モード情報をデー
タ処理部１２０に送出し、該データ処理部１２０は受信
したモードにより、メモリに記憶している表１から、Ｅ
１検出器、Ｅ２検出器及びＥｐａｓｓ検出器に対応する
検出器を設定し、またデータ処理部１２０から出力する
ＲＯＭアドレスＸ及びＲＯＭアドレスＹの出力をＲＯＭ
（Ａ）１２１に出力するか、またはＲＯＭ（Ｂ）１２２
にするかの選択を、Ｒ１端子またはＲ２端子の何れを選
択するかにより行う。
【００９８】例えば、地上から送られてきたコマンドが
モード４であれば、データ処理部１２０は、Ｄ２検出器
１１２をＥ１検出器に、Ｄ３検出器１１３乃至Ｄ５検出
器１１５をＥ２検出器に、Ｄ６検出器１１６をＥｐａｓ
ｓ検出器に対応させ、またデータ処理部１２０から出力
するＲＯＭアドレスＸ及びＲＯＭアドレスＹの出力をＲ
ＯＭ（Ｂ）１２２に送出するためＲ２端子に出力してＲ
ＯＭ（Ｂ）１２２から当該アドレスを読出してＲＡＭ
（Ａ）１２４へ出力する。
モード４であれば、データ処理部１２０は、Ｄ２検出器
１１２をＥ１検出器に、Ｄ３検出器１１３乃至Ｄ５検出
器１１５をＥ２検出器に、Ｄ６検出器１１６をＥｐａｓ
ｓ検出器に対応させ、またデータ処理部１２０から出力
するＲＯＭアドレスＸ及びＲＯＭアドレスＹの出力をＲ
ＯＭ（Ｂ）１２２に送出するためＲ２端子に出力してＲ
ＯＭ（Ｂ）１２２から当該アドレスを読出してＲＡＭ
（Ａ）１２４へ出力する。
【００９９】このようにして、検出器に異常が発生して
も、地上から測定モードを指示することで測定を継続す
ることが可能となる。
も、地上から測定モードを指示することで測定を継続す
ることが可能となる。
【０１００】本実施の形態である荷電粒子測定装置は、
上記のようにＲＡＭ（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度
データから故障の有無を判別しているが、ＲＡＭ（Ａ）
１２４の損失エネルギー頻度データから故障の有無を判
別することも可能で、次にＲＡＭ（Ａ）１２４の損失エ
ネルギー頻度データから故障の有無を判別する方法につ
いて説明する。
上記のようにＲＡＭ（Ｂ）１２５の損失エネルギー頻度
データから故障の有無を判別しているが、ＲＡＭ（Ａ）
１２４の損失エネルギー頻度データから故障の有無を判
別することも可能で、次にＲＡＭ（Ａ）１２４の損失エ
ネルギー頻度データから故障の有無を判別する方法につ
いて説明する。
【０１０１】上記ＲＯＭ（Ａ）１２１及びＲＯＭ（Ｂ）
１２２に記憶するアドレスは、図７及び図８に示すよう
に、夫々のモードに応じて測定対象粒子毎の特性曲線に
対応した区画を設定して区画番号を与えるが、該区画番
号を与えられたアドレス以外のアドレスに、例えば総て
０アドレスを与え、該０アドレスに対応するＲＡＭ
（Ａ）１２４を設け、ＲＡＭ（Ａ）１２４の損失エネル
ギー頻度データを読み出すときに、上記０アドレスの損
失エネルギー頻度データ並びに図７及び図８に示す当該
設定モードの区画以外の区画番号のアドレスの損失エネ
ルギー頻度データが、予め想定される頻度か否かによっ
て故障の有無を判別することができる。なお、故障した
検出器等の特定は、上記ＲＡＭ（Ｂ）１２５の損失エネ
ルギー頻度データを読み出して行うことは上記の場合と
同様である。
１２２に記憶するアドレスは、図７及び図８に示すよう
に、夫々のモードに応じて測定対象粒子毎の特性曲線に
対応した区画を設定して区画番号を与えるが、該区画番
号を与えられたアドレス以外のアドレスに、例えば総て
０アドレスを与え、該０アドレスに対応するＲＡＭ
（Ａ）１２４を設け、ＲＡＭ（Ａ）１２４の損失エネル
ギー頻度データを読み出すときに、上記０アドレスの損
失エネルギー頻度データ並びに図７及び図８に示す当該
設定モードの区画以外の区画番号のアドレスの損失エネ
ルギー頻度データが、予め想定される頻度か否かによっ
て故障の有無を判別することができる。なお、故障した
検出器等の特定は、上記ＲＡＭ（Ｂ）１２５の損失エネ
ルギー頻度データを読み出して行うことは上記の場合と
同様である。
【０１０２】上記のように、ＲＡＭ（Ａ）１２４の損失
エネルギー頻度データの読出し周期は、ＲＡＭ（Ｂ）１
２５の損失エネルギー頻度データの読出し周期より短い
ため、ＲＡＭ（Ａ）１２４の損失エネルギー頻度データ
により故障発生の有無を判別することができるので、早
期に故障に対するモード変更が可能となる。
エネルギー頻度データの読出し周期は、ＲＡＭ（Ｂ）１
２５の損失エネルギー頻度データの読出し周期より短い
ため、ＲＡＭ（Ａ）１２４の損失エネルギー頻度データ
により故障発生の有無を判別することができるので、早
期に故障に対するモード変更が可能となる。
【０１０３】
【発明の効果】上記のように、本発明の荷電粒子測定装
置によれば、Ｅ１検出器の損失エネルギーとＥ２検出器
の損失エネルギーとの関係をＲＯＭ（Ａ）１２１に記憶
したＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレスにカウントアップす
ることにより、正確な荷電粒子の種類と精度の良いエネ
ルギーチャネルの弁別を可能であり、また、検出器を突
き抜ける高エネルギーの荷電粒子を、Ｅｐａｓｓ検出器
で検出して、上記ＲＯＭ（Ａ）１２１に記憶したＲＡＭ
（Ａ）１２４のアドレスにカウントアップすることによ
り検出器を突抜ける高エネルギーの荷電粒子を精度良く
測定することが可能であり、また、荷電粒子測定装置の
故障を測定を行いながら検出して、故障に対応したモー
ドを地上から指示することにより測定を継続すること可
能であるという効果が得られる。
置によれば、Ｅ１検出器の損失エネルギーとＥ２検出器
の損失エネルギーとの関係をＲＯＭ（Ａ）１２１に記憶
したＲＡＭ（Ａ）１２４のアドレスにカウントアップす
ることにより、正確な荷電粒子の種類と精度の良いエネ
ルギーチャネルの弁別を可能であり、また、検出器を突
き抜ける高エネルギーの荷電粒子を、Ｅｐａｓｓ検出器
で検出して、上記ＲＯＭ（Ａ）１２１に記憶したＲＡＭ
（Ａ）１２４のアドレスにカウントアップすることによ
り検出器を突抜ける高エネルギーの荷電粒子を精度良く
測定することが可能であり、また、荷電粒子測定装置の
故障を測定を行いながら検出して、故障に対応したモー
ドを地上から指示することにより測定を継続すること可
能であるという効果が得られる。
【図１】本発明の実施例である荷電粒子測定装置の構成
を示す概念図。
を示す概念図。
【図２】本発明の実施例である荷電粒子測定装置のブロ
ック図。
ック図。
【図３】図１に示すＥ１検出器及びＥ２検出器における
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
に、ＲＯＭのアドレスを割り当てた説明図。
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
に、ＲＯＭのアドレスを割り当てた説明図。
【図４】図１に示すＥ１検出器及びＥ２検出器における
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
に、ＲＡＭのアドレスを割り当てた説明図。
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
に、ＲＡＭのアドレスを割り当てた説明図。
【図５】図１に示すＥ１検出器及びＥ２検出器における
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
で、荷電粒子測定装置に故障を生じた場合の説明図。
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
で、荷電粒子測定装置に故障を生じた場合の説明図。
【図６】図１に示すＥ１検出器及びＥ２検出器における
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
で、荷電粒子測定装置に図５の場合と異なる故障が生じ
た場合の説明図。
夫々の荷電粒子の損失エネルギーの関係を示す特性曲線
で、荷電粒子測定装置に図５の場合と異なる故障が生じ
た場合の説明図。
【図７】ＲＯＭ（Ａ）１２１に書込まれている内容を説
明するための説明図。
明するための説明図。
【図８】ＲＯＭ（Ｂ）１２２に書込まれている内容を説
明するための説明図。
明するための説明図。
【図９】従来の技術のΔＥテレスコープ型荷電粒子測定
装置のブロック図。
装置のブロック図。
【図１０】図９に示すΔＥテレスコープ型荷電粒子測定
装置に入射した荷電粒子の損失エネルギーと粒子エネル
ギーとの関係を示す特性図。
装置に入射した荷電粒子の損失エネルギーと粒子エネル
ギーとの関係を示す特性図。
【図１１】従来の技術のΔＥ・Ｅテレスコープ型荷電粒
子測定装置の構成を示す概念図。
子測定装置の構成を示す概念図。
【図１２】従来の技術のΔＥ・Ｅテレスコープ型荷電粒
子測定装置のブロック図。
子測定装置のブロック図。
１ 荷電粒子
１０１ Ｅ１検出器
１０２ Ｅ２検出器
１０３ Ｅｐａｓｓ検出器
１１１ Ｄ１検出器
１１２ Ｄ２検出器
１１３ Ｄ３検出器
１１４ Ｄ４検出器
１１５ Ｄ５検出器
１１６ Ｄ６検出器
１１７ 増幅部
１１８ Ａ／Ｄ変換部
１１９ トリガ発生部
１２０ データ処理部
１２１ ＲＯＭ（Ａ）
１２２ ＲＯＭ（Ｂ）
１２４ ＲＡＭ（Ａ）
１２５ ＲＡＭ（Ｂ）
１２６ インターフェース部
２０１ 吸収材
２０２ 吸収材
２０３ 吸収材
２０４ 検出器
２０５ 検出器
２０６ 検出器
２０７ 検出器
２０８ 増幅部
２０９ トリガ発生部
２１０ ３チャネル波高弁別部
２１１ データ処理部
３０１ ΔＥ検出器
３０２ Ｅ’検出器
３０３ Ｅｒｅｊ検出器
３１１ 検出器
３１２ 検出器
３１３ 検出器
３１４ 検出器
３１５ 検出器
３１６ 増幅部
３１７ 加算部（Ａ）
３１８ 加算部（Ｂ）
３１９ １６チャネル波高弁別部
３２０ 演算部
３２１ ４チャネル粒子弁別部
３２２ トリガ発生部
３２３ 一致検出部
３２４ データ処理部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松本 晴久
茨城県つくば市千現２丁目１番１号 筑波
宇宙センター内
(72)発明者 越石 英樹
茨城県つくば市千現２丁目１番１号 筑波
宇宙センター内
(72)発明者 野崎 高司
茨城県北相馬郡守谷町守谷甲249−１ 明
星電気株式会社守谷工場内
(72)発明者 竹久 茂
茨城県北相馬郡守谷町守谷甲249−１ 明
星電気株式会社守谷工場内
Ｆターム(参考） 2G088 EE30 FF01 FF06 FF15 FF20
GG21 JJ03 JJ36 KK01 KK05
KK15 KK24 KK29 KK40 LL05
LL30
Claims (4)
- 【請求項１】 荷電粒子が入射する方向から第１の検出
器、複数個の検出器から構成する第２の検出器、及び第
３の検出器を配設し、上記第１の検出器からの出力を第
１のアドレスとし、上記第２の検出器を構成する複数個
の検出器からの出力を第２のアドレスとし、測定する荷
電粒子の種類毎の損失エネルギー特性を２次元のアドレ
スであらわし、該２次元のアドレスと第３の検出器から
の出力の有無を用いて荷電粒子の種類毎の損失エネルギ
ー特性を測定する荷電粒子測定装置において、 測定する荷電粒子の種類ごとの損失エネルギー特性を上
記２次元のアドレスであらわし、該アドレスに荷電粒子
の損失エネルギーを測定した回数を計数する第２の書込
み読出しメモリを設けるとともに、上記第１の検出器、
及び／又は複数個の検出器で構成する第２の検出器、及
び／又は第３の検出器の何れか１個または複数個が故障
した場合、該故障した検出器を除いて第１の検出器乃至
第３の検出器の組合せを設定した複数のモードを設け、
測定する各荷電粒子の種類ごとの損失エネルギー特性を
上記複数のモードごとに２次元のアドレスであらわし、
該２次元のアドレスであらわされた各荷電粒子の種類ご
との損失エネルギー特性に沿って区分した複数の区画の
夫々に与えた区画番号を記憶した読出し専用メモリを設
け、上記モードに対応した読出し専用メモリの区画番号
の示すアドレスを用いて、各荷電粒子の損失エネルギー
を測定した回数を計数する第１の書込み読出しメモリを
設け、該第１の書込み読出しメモリ及び上記第２の書込
み読出しメモリからの出力を用いて荷電粒子の種類の弁
別とエネルギーを測定する様にしたことを特徴とする荷
電粒子測定装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の荷電粒子測定装置にお
いて、読出し専用メモリに、各モードで設定された区画
番号を有するアドレス以外の全てのアドレスに対応する
区画番号を設定し、該区画番号を用いて各荷電粒子毎の
損失エネルギーを測定した回数を計数する書込み読出し
メモリを有することを特徴とする荷電粒子測定装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の荷電粒子測定装置にお
いて、荷電粒子が、第２の検出器を貫通する場合の区画
番号と、第２の検出器を貫通しない場合の区画番号とが
同一である１乃至複数個の区画を、第３の検出器からの
出力があるか否かにより２つの区画に区分することを特
徴とする荷電粒子測定装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の荷電粒子測定装置にお
いて、初期設定した第２の検出器を構成する複数の検出
器の厚さ及び材質を同一にしたことを特徴とする荷電粒
子測定装置。
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- 2002-12-27 US US10/330,701 patent/US6710352B2/en not_active Expired - Fee Related
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