JP2009097967A - 中性子計測用ガス検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中性子測定用ガス検出装置において、中性子を計測してその検出量に応じた電荷を出力するガス検出手段11と、前記ガス検出手段11からの出力を積分増幅する第1の積分アンプ手段13と、前記第1の積分アンプ手段13からの出力を微分する微分回路14と、前記微分回路14からの出力を積分増幅する第2の積分アンプ手段15と、から成る波形整形回路16と、前記第2の積分アンプ手段15の出力をA/D変換し、そのデジタル出力値を積分するデジタル積分手段18と、を有し、前記第1の積分アンプ手段13の積分時定数と、前記微分回路14のポールゼロ相殺時定数は等価である。
【選択図】図1
Description
本発明では、図1に示すように、アナログ回路は発生する電荷を忠実に増幅するだけの構成とする。つまり、従来一番遅い信号に時定数を合わせ、全信号について積分アンプ(図14の34)として用いていたものを、一番速い信号に時定数を合わせ、全信号について通常のアンプ12とする構成とし、ガス検出器11で発生している電荷をそのまま増幅して出力する。このため、これまで高計数率化のネックとなっていたアナログ部分の時定数を0.5μsから0.1μsに取ることができる。パルス幅は電荷発生時間と同じになるので、この時定数よりは長くなるが、従来の中性子計測用ガス検出装置に比べて2倍以上の高速化を図ることができる。電荷の積分は、高速A/D変換回路17でデジタル化してデジタル積分手段18によりデジタル処理を行う。本発明は、リアルタイムに波形処理を行い、パルスごとにデジタル積分が完了する方式であるため、ガス検出器の最大の速度が得られる。また、積分した後の信号で中性子かどうかの判定ができるため、安定した測定が可能となる。
(1)ベースラインの測定
ここでは、常にA/D変換回路17の信号を一定区間に分けて比較し、最小値をベースラインとして取る。最小値としたのは、試行錯誤の結果それが一番良い結果を得られるためである。図7にベースラインの測定のためのフローチャートを示す。ここでは64ステップ(1.6μs)ごとに最小値を求める。まず、図7(a)に示すように、ベースライン用カウンターSTCTを0から63までカウントアップし、ベースライン用カウンターSTCTが63になったら0に戻す(ステップS1〜S3)。ここでA/D変換回路17の最小出力値を求めるに当たり、さらに精度を上げるために0.8μsずらして二重に測定する。つまり、図7(b)と(c)に示すように、32クロック(0.8μs)ずらして64クロック(1.6μs)の最小値を二重に測定する。図7(b)ではベースライン用カウンターSTCTが31になったときMINI0にその時のA/D変換回路17の出力信号値DADCを入れ(ステップS4、S5)、以降のA/D変換回路17の出力信号DADCとMINI0を比較してより小さい信号値をMINI0として更新し保持する(ステップS6、S7)。それと同時に、図7(c)に示すように、32クロックずらして64クロックごとに最小値MINI1を更新、保持する(ステップS8〜S11)。そして、図7(d)に示すように、ベースライン用カウンターSTCTが0〜31のときは最新のベースラインBBASEをMINI0(ステップS12、S13)に、ベースライン用カウンターSTCTが32〜63のときは最新のベースラインBBASEをMINI1(ステップS12、S14)に設定する。なお、図中のクロック同期位置で基本クロックに同期が取られ、クロック立ち上がりごとに一回動作することとする。
図8にパルス積分の測定のためのフローチャートを示す。
予め設定しておいたステップ数以上において信号の増加(ステップS30)が続いた場合、パルスの立ち上がりがあったものとみなす。
具体的にはまず、制限時間用カウンターADDCTにより制限時間内であるかを調べ(ステップS21)、ベースライン用バッファメモリBASEに記録されたベースラインデータよりA/D変換回路17の出力信号値DADCが大きいか比較し(ステップS22)、さらに立ち上がり用カウンターRISECTが所定のステップ数〔ここでは4ステップ(100ns)〕を超えているか調べ(ステップS23)、これらのいずれの条件も満たしていれば、立ち上がりとする。積分は、A/D変換回路17のデータからベースラインを引いた値を累積していく。その際、A/D変換回路17のデータがベースライン以下になる場合はそのデータを破棄する。データの破棄(ステップS32)は最新のベースラインデータをコピーし、各カウンタをクリアする。
次に、A/D変換回路17の出力信号値DADCの最大値MAXを検出し、保存する(ステップS24)。
A/D変換回路17の出力信号値DADCがMAX/2を下回る値を検出(ステップS25)したら、パルスの終了と判断し、積分値が設定している閾値以上(ステップS27)であればデータとして保存(ステップS28)し、データの破棄(ステップS32)に移行する。閾値未満であれば何もせずにデータの破棄(ステップS32)に移行する。すなわち、A/D変換回路17の出力信号値DADCがMAX/2以下になっており、最大値をすでに検出していて、積分用カウンターINTEGの積分値が閾値LLDを超えていれば、その積分値を出力波高値PEAKとして保存する(ステップS25〜S28)。
上記の(1)〜(4)が設定している制限時間内に終了していない場合、データを廃棄して(ステップS32)次の信号待ちに移行する。この他にも、A/D変換回路17の出力信号値DADCがベースラインデータを超えていなかったらいつでもデータを廃棄し、偽信号の混入を防ぐ。
12 アンプ
13 第1の積分回路
14 微分回路
15 第2の積分回路
16 波形整形回路
17 A/D変換回路
18 デジタル積分手段
Claims (7)
- 中性子を計測してその検出量に応じた電荷を出力するガス検出手段と、
前記ガス検出手段からの出力を積分増幅する第1の積分アンプ手段と、
前記第1の積分アンプ手段からの出力を微分する微分回路と、前記微分回路からの出力を積分増幅する第2の積分アンプ手段と、から成る波形整形回路と、
前記第2の積分アンプ手段の出力をA/D変換し、そのデジタル出力値を積分するデジタル積分手段と、を有し、
前記第1の積分アンプ手段の積分時定数が、前記微分回路のポールゼロ相殺時定数と等価であることを特徴とする中性子測定用ガス検出装置。 - 前記波形整形回路の時定数が、前記電荷の最初の検出時間に合わせて設定されることを特徴とする請求項1に記載の中性子測定用ガス検出装置。
- 前記第1の積分アンプ手段は、第1のアナログ増幅器と、当該第1のアナログ増幅器の入力端と出力端の間に整列接続されたコンデンサC1及び抵抗R1と、により構成された請求項1又は2に記載の中性子測定用ガス検出装置。
- 前記微分回路は、前記第1のアナログ増幅器の出力に接続されたコンデンサC2及びこれに並列接続された抵抗R2と、その一方の端子が前記コンデンサC2に直列接続されその他方の端子が前記第2の積分アンプ手段の入力に接続された抵抗R3と、により構成された請求項3に記載の中性子測定用ガス検出装置。
- 前記第2の積分アンプ手段は、第2のアナログ増幅器と、当該第2のアナログ増幅器の入力端と出力端の間に並列接続されたコンデンサC3及び抵抗R4と、により構成された請求項1又は2に記載の中性子測定用ガス検出装置。
- 前記コンデンサC1及び前記抵抗R1の積と、前記コンデンサC2及び前記抵抗R2の積と、が等しいことを特徴とする請求項4又は5に記載の中性子測定用ガス検出装置。
- 前記コンデンサC2及び前記抵抗R3の積と、前記コンデンサC3及び前記抵抗R4の積と、が等しいことを特徴とする請求項4乃至6の何れかの項に記載の中性子測定用ガス検出装置。
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