JP2013174463A - 放射線計測装置、電子機器および携帯電話端末 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの影響を排除して正確な計測が可能な放射線計測装置を実現する。
【解決手段】本発明に係る放射線計測装置１は、放射線検出部２と、放射線量計算部３とを備え、放射線検出部２は、放射線の入射に応じて電気信号を出力する放射線センサ４ａ・４ｂと、放射線センサ４ｂの出力信号から放射線センサ４ａの出力信号を減算した信号に対応する値が、所定の範囲内でない場合に、パルスを出力するパルス出力回路部５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子などを用いて放射線を検出することにより放射線量の計測を行うための放射線計測装置に関するものである。

放射線線量率計などの放射線計測装置として、半導体センサを用いた方式が広く使われている。この方式では、半導体センサに入射した放射線により励起された電流パルスを検知することで放射線量を計測している。しかしながら、検知対象の電流パルスは微弱であるため、微小なノイズが混入された場合であっても、放射線との区別がつかずにノイズを誤検出することがある。

図１９は、従来の放射線計測装置１０１の概略構成を示すブロック図である。放射線計測装置１０１は、放射線検出部１０２および放射線量計算部１０３を備えている。放射線検出部１０２は、放射線を検出して放射線量計算部１０３にパルスを出力する。放射線量計算部１０３は、当該パルスに基づいて、放射線検出部１０２が検出した放射線量を計算する。

図２０は、放射線検出部１０２の構成を示すブロック図である。放射線検出部１０２は、放射線センサ１０４、アンプ１０５およびコンパレータ１０６を備えている。放射線センサ１０４に放射線が入射すると、放射線センサ１０４に微弱な電流パルスが励起される。この電流パルスをアンプ１０５が増幅し、増幅された信号が、コンパレータ１０６に入力される。コンパレータ１０６は、入力信号としきい値電圧とを比較し、入力信号の電圧がしきい値電圧よりも高い場合、放射線に起因したパルスを出力する。放射線量計算部１０３は、コンパレータ１０６からのパルス出力をロジック回路でカウントし、放射線量を計算する。

しかしながら、検知対象となる電流パルスは微弱であるため、放射線検出部１０２に微小なノイズが混入されても、放射線量計算部１０３は、放射線との区別がつかずにノイズを誤検出することがある。

これに対し、下記の特許文献１においては、半導体素子を複数個並列接続して、放射線検出空間体積を増加させ、感度を向上させる方法が示されている。

特開２００５−２４９４８３号公報（２００５年９月１５日公開）

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、半導体素子に混入する電磁的ノイズや機械振動に起因する圧電効果や浮遊容量変化によって電気ノイズが発生し、この電気ノイズと放射線を検知した時の電気的パルスとを間違える可能性が残るという課題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ノイズの影響を排除して正確な計測が可能な放射線計測装置を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る放射線計測装置は、放射線を検出してパルスを出力する放射線検出部と、上記パルスに基づいて放射線量を計算する放射線量計算部とを備える放射線計測装置であって、上記放射線検出部は、放射線の入射に応じて電気信号を出力する第１および第２の放射線センサと、第２の放射線センサの出力信号から第１の放射線センサの出力信号を減算した信号に対応する値が、０より大きい第１の値と０より小さい第２の値との間の範囲内でない場合に、上記パルスを出力するパルス出力回路部とを備えることを特徴としている。

通常、放射線は、時間的・空間的に離散して発生するので、上記の構成では、第１の放射線センサと第２の放射線センサとは、放射線に起因する電気信号を出力するタイミングが異なる。そのため、放射線検出部に放射線が入射した場合、第１の放射線センサの出力と第２の放射線センサの出力とは、異なる位相になるので、第２の放射線センサの出力信号から第１の放射線センサの出力信号を減算した値は、第１の値と第２の値との間の範囲から外れることとなる。よって、パルス出力回路部からパルスが出力される。

これに対し、機械振動や外部からの電磁波により発生する電気ノイズは、通常、第１および第２の放射線センサに同時に発生する。そのため、放射線検出部に機械振動等が加えられた場合、第１の放射線センサの出力と第２の放射線センサの出力とは、同じ位相になるので、第２の放射線センサの出力信号から第１の放射線センサの出力信号を減算した値は、第１の値と第２の値との間の範囲内となる。よって、パルス出力回路部からパルスは出力されない。

したがって、ノイズの影響を排除して正確な計測が可能な放射線計測装置を実現することができる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記パルス出力回路部は、第２の放射線センサの出力から第１の放射線センサの出力を減算した信号に対応する電圧を出力する引き算器と、上記引き算器の出力電圧が第１の値以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第１のコンパレータと、上記引き算器の出力電圧が第２の値以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第２のコンパレータと、第１のコンパレータの出力と第２のコンパレータの出力との論理和を上記パルスとして出力するＯＲゲート回路とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、放射線検出部に放射線が入射した場合、第１の放射線センサの出力と第２の放射線センサの出力とは、異なる位相になるので、引き算器の出力電圧は、第１の値と第２の値との間の範囲から外れることとなる。そのため、第１のコンパレータおよび第２のコンパレータのいずれかからハイレベルのパルス信号が出力され、ＯＲゲート回路からパルスが出力される。よって、パルス出力回路部からパルスが出力される。

これに対し、放射線検出部に機械振動等が加えられた場合、第１の放射線センサの出力と第２の放射線センサの出力とは、同じ位相になるので、引き算器の出力電圧は、第１の値と第２の値との間の範囲内となる。そのため、第１のコンパレータおよび第２のコンパレータはいずれもハイレベルのパルス信号を出力せず、ＯＲゲート回路からパルスは出力されない。よって、パルス出力回路部からパルスは出力されない。

本発明に係る放射線計測装置では、上記パルス出力回路部は、第１の放射線センサの出力を増幅する第１のアンプと、第２の放射線センサの出力を増幅する第２のアンプと、第２のアンプの出力電圧から第１のアンプの出力電圧を減算した信号を出力する引き算器と、上記引き算器の出力電圧が、第１の値に第２のアンプのゲインを乗じた値以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第１のコンパレータと、上記引き算器の出力電圧が、第２の値に第１のアンプのゲインを乗じた値以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第２のコンパレータと、第１のコンパレータの出力と第２のコンパレータの出力との論理和を上記パルスとして出力するＯＲゲート回路とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、放射線検出部に放射線が入射した場合、第１のアンプの出力と第２のアンプの出力とは、異なる位相になるので、引き算器の出力電圧は、第１の値に第２のアンプのゲインを乗じた値と第２の値に第１のアンプのゲインを乗じた値との間の範囲から外れることとなる。そのため、第１のコンパレータおよび第２のコンパレータのいずれかからハイレベルのパルス信号が出力され、ＯＲゲート回路からパルスが出力される。よって、パルス出力回路部からパルスが出力される。

これに対し、放射線検出部に機械振動等が加えられた場合、第１のアンプの出力と第２のアンプの出力とは、同じ位相になるので、引き算器の出力電圧は、第１の値に第２のアンプのゲインを乗じた値と第２の値に第１のアンプのゲインを乗じた値との間の範囲内となる。そのため、第１のコンパレータおよび第２のコンパレータはいずれもハイレベルのパルス信号を出力せず、ＯＲゲート回路からパルスは出力されない。よって、パルス出力回路部からパルスは出力されない。

本発明に係る放射線計測装置では、上記パルス出力回路部は、第２の放射線センサの出力信号から第１の放射線センサの出力信号を減算した差分を増幅して出力する差動アンプと、上記差動アンプの出力電圧が、第１の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第１のコンパレータと、上記差動アンプの出力電圧が、第２の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第２のコンパレータと、第１のコンパレータの出力と第２のコンパレータの出力との論理和を上記パルスとして出力するＯＲゲート回路とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、放射線検出部に放射線が入射した場合、第１の放射線センサの出力と第２の放射線センサの出力とは、異なる位相になるので、差動アンプの出力電圧は、第１の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値と第２の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値との間の範囲から外れることとなる。そのため、第１のコンパレータおよび第２のコンパレータのいずれかからハイレベルのパルス信号が出力され、ＯＲゲート回路からパルスが出力される。よって、パルス出力回路部からパルスが出力される。

これに対し、放射線検出部に機械振動等が加えられた場合、第１の放射線センサの出力と第２の放射線センサの出力とは、同じ位相になるので、差動アンプの出力電圧は、第１の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値と第２の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値との間の範囲内となる。そのため、第１のコンパレータおよび第２のコンパレータはいずれもハイレベルのパルス信号を出力せず、ＯＲゲート回路からパルスは出力されない。よって、パルス出力回路部からパルスは出力されない。

本発明に係る放射線計測装置では、第１の値と第２の値の絶対値とが等しくてもよい。

本発明に係る放射線計測装置では、第１の放射線センサと第２の放射線センサとは、上記放射線計測装置内において対称的に配置されることが好ましい。

上記の構成によれば、放射線計測装置に与えられた機械振動や電磁波は、第１の放射線センサおよび第２の放射線センサへ同等の影響を与える。したがって、電気的ノイズが発生すると、殆どの場合、第１の放射線センサの出力と第２の放射線センサの出力とは、同じ位相になる。よって、電気的ノイズが発生しても、パルス出力回路部からパルスが出力されることを極めて高い確率で防止できる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記放射線量計算部は、上記パルスを計数して、計測時間内に計数したパルスの総数を出力する放射線計数部と、上記総数に基づいて放射線量を計算する計算部とを備え、上記放射線計数部は、一定の時間幅を持つタイムスロットごとに上記パルスの計数を行い、所定数以上のパルスが計数されたタイムスロットが存在する場合、当該タイムスロットおよびその前後のタイムスロットにおいて計数されたパルスの数を、上記総数に含めないことが好ましい。

上記のように、電気的ノイズが発生しても、パルス出力回路部からパルスが出力されることを極めて高い確率で防止できるが、ごく稀に、放射線検出部から電気的ノイズに起因するパルス（以下、「ノイズパルス」と記載）が出力される場合がある。ここで、放射線に起因する放射線パルスは離散的に発生する傾向があるのに対し、ノイズパルスは短時間に集中的に発生する傾向がある。

そこで、上記の構成では、あるタイムスロットにおいて所定数以上のパルスが計数された場合、放射線計数部は、当該タイムスロットおよびその前後のタイムスロットにおいて計数されたパルスの数を無視する。ノイズパルスは集中的に発生する傾向があるので、放射線計数部がノイズパルスを計数して、計算部の計算結果が不正確になることを防止できる。したがって、より正確な計測が可能となる。

本発明に係る放射線計測装置では、想定される最大量の放射線を上記放射線検出部が検出した場合に、ポアソン分布から推定された、放射線に起因したパルスである放射線パルスが１つのタイムスロットに上記所定数以上存在する確率が所定確率以下となるように、上記時間幅が設定されることが好ましい。

放射線の出現回数はポアソン分布にしたがうことが知られている。そのため、放射線パルスが１つのタイムスロットに上記所定数以上存在する確率をポアソン分布から推定し、当該確率が所定確率以下となるようにタイムスロットの時間幅を設定すれば、ノイズパルスが発生しない場合に、１つのタイムスロットに上記所定数以上のパルスが存在する確率を上記所定確率以下とすることができる。よって、上記所定確率を、０に近い確率とすることにより、放射線パルスが計数されない確率を極めて低くすることができ、より正確な計測が可能となる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記計算部は、上記放射線パルスが上記総数に含まれない確率をポアソン分布から推定して、当該確率に基づいて上記放射線量を補正することが好ましい。

ノイズパルスの発生により計数されなかったパルスの中に、放射線パルスも含まれていた場合、算出される放射線量は、実際の放射線量よりも少なくなる。これに対し、上記の構成によれば、放射線パルスが上記総数に含まれない確率に基づいて放射線量を補正するので、計算部は、より正確な放射線量を計算することができる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記計算部は、上記パルスが放射線に起因したパルスである放射線パルスのみであると仮定した場合における、当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第１の割合と、当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第２の割合とを計算し、第１の割合から第２の割合を減じた第３の割合が所定値より大きい場合、計算した放射線量を無効とすることが好ましい。

上記の構成によれば、第３の割合は、ノイズパルスの発生によりパルスが計数されなかったタイムスロットの全タイムスロットに占める割合と等しくなる。そのため、第３の割合が大きい場合、ノイズパルスの発生頻度が高く、放射線パルスの計数値の誤差が大きいと予測できる。そこで、第３の割合が所定値より大きい場合、計算された放射線量を無効とすることにより、誤った計測を行うことが防止できる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記計算部は、上記パルスが放射線に起因したパルスである放射線パルスのみであると仮定した場合における、当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第１の割合と、当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第２の割合とを計算し、第１の割合から第２の割合を減じた第３の割合に基づいて、上記放射線量を補正することが好ましい。

上記の構成によれば、ノイズパルスの発生によりパルスが計数されなかったタイムスロットの全タイムスロットに占める割合である第３の割合に基づいて、放射線量が補正されるので、放射線計測値の精度をより高めることができる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記放射線検出部および上記放射線計数部を、それぞれ複数ずつ備えることが好ましい。

上記の構成によれば、複数の放射線検出部のいずれかからノイズパルスが出力されても、放射線検出部および放射線計数部をそれぞれ１つずつ備える構成に比べ、ノイズの影響をさらに軽減することができる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記放射線センサは、半導体センサであることが好ましい。

本発明に係る放射線計測装置では、上記半導体センサは、ＰＩＮフォトダイオードであることが好ましい。

上記の構成によれば、小型で安価な放射線計測装置を提供することができる。

本発明に係る放射線計測装置では、上記半導体センサは、シンチレータとフォトダイオードとを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、より感度の高い放射線計測装置を提供することができる。

本発明に係る電子機器は、上記いずれかの放射線計測装置を備えている。

本発明に係る携帯電話端末は、上記いずれかの放射線計測装置を備えている。

以上のように、本発明に係る放射線計測装置は、放射線を検出してパルスを出力する放射線検出部と、上記パルスに基づいて放射線量を計算する放射線量計算部とを備える放射線計測装置であって、上記放射線検出部は、放射線の入射に応じて電気信号を出力する第１および第２の放射線センサと、第２の放射線センサの出力信号から第１の放射線センサの出力信号を減算した信号に対応する値が、０より大きい第１の値と０より小さい第２の値との間の範囲内でない場合に、上記パルスを出力するパルス出力回路部とを備える構成である。したがって、ノイズの影響を排除して正確な計測が可能な放射線計測装置を実現できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る放射線計測装置の一例を示すブロック図である。 図１に示す放射線計測装置の放射線検出部の構成を示すブロック図である。 図２に示す放射線検出部に機械振動が加えられた場合の、パルス出力回路部の回路応答の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る放射線検出部の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る放射線検出部の一例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る放射線計測装置の構成を示す平面図である。 図５に示す放射線検出部に機械振動が加えられた場合の、パルス出力回路部の回路応答の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る放射線計測装置の構成を示すブロック図である。 図８に示す放射線計測装置の放射線計数部によるパルスの計数方法を説明するための図である。 上記放射線計数部によるパルスの計数方法を説明するための図である。 上記放射線計数部の構成例を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る放射線計測装置の構成を示すブロック図である。 図１２に示す放射線計測装置の放射線計数部の構成例を示すブロック図である。 図１３に示す放射線計数部によるパルスの計数方法を説明するための図である。 本発明の第９の実施形態に係る放射線計測装置の一例を示すブロック図である。 放射線センサとしてＰＩＮフォトダイオードを用いた放射線検出部の一例を示すブロック図である。 放射線センサの他の例を示す斜視図である。 本発明の第１１の実施形態に係る携帯電話端末を示すブロック図である。 従来の放射線計測装置の構成を示すブロック図である。 図１９に示す放射線計測装置の放射線検出部の構成を示すブロック図である。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態について図１〜図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（放射線計測装置の構成）
図１は、本実施形態に係る放射線計測装置１の一例を示すブロック図である。放射線計測装置１は、放射線検出部２および放射線量計算部３を備えている。

放射線検出部２は、２組の放射線センサ４ａ・４ｂおよびパルス出力回路部５を備えており、放射線を検出して放射線量計算部３にパルスを出力する放射線検知器として機能する。放射線量計算部３は、当該パルスに基づいて、放射線検出部２が検出した放射線量を計算する。放射線量計算部３は、図１９に示す従来の放射線量計算部１０３と略同様の構成である。

（放射線検出部の構成）
図２は、放射線検出部２の構成を示すブロック図である。前述のように、放射線検出部２は、２組の放射線センサ４ａ・４ｂおよびパルス出力回路部５を備えている。パルス出力回路部５は、引き算器６、２組のコンパレータ７ａ・７ｂおよびＯＲゲート８を備えている。

放射線センサ４ａは、引き算器６の負入力端子に接続されており、放射線センサ４ｂは、引き算器６の正入力端子に接続されている。引き算器６の出力端子は、コンパレータ７ａの正入力端子およびコンパレータ７ｂの負入力端子に接続されている。

コンパレータ７ａの負入力端子には正のしきい値電圧Ｖｔｈ（第１の値）が入力され、コンパレータ７ｂの正入力端子には負のしきい値電圧−Ｖｔｈ（第２の値）が入力される。コンパレータ７ａ・７ｂの各出力端子は、ＯＲゲート８の入力端子に接続されている。

以上の構成において、放射線センサ４ａ・４ｂに放射線が入射すると、放射線センサ４ａ・４ｂは、電気信号（電流パルス）を出力する。引き算器６は、放射線センサ４ｂの出力信号から放射線センサ４ａの出力信号を減算した信号に対応する電圧信号を出力する。

コンパレータ７ａは、引き算器６の出力電圧がＶｔｈ以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する。また、コンパレータ７ｂは、引き算器６の出力電圧が−Ｖｔｈ以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する。ＯＲゲート８は、コンパレータ７ａの出力とコンパレータ７ｂの出力との論理和をパルス信号として出力する。ＯＲゲート８の出力信号は、パルス出力回路部５の出力となる。

このように、パルス出力回路部５は、放射線センサ４ｂの出力信号から放射線センサ４ａの出力信号を減算した信号に対応する電圧値が、Ｖｔｈと−Ｖｔｈとの間の範囲内でない場合に、パルスを出力する。

（放射線が入射した場合）
通常、放射線は、時間的・空間的に離散して発生するので、放射線センサ４ａと放射線センサ４ｂとは、放射線に起因する電気信号を出力するタイミングが異なる。

そのため、図２に示すように、放射線センサ４ａ・４ｂに放射線が順次入射した場合、引き算器６の負入力端子および正入力端子には、異なるタイミングで信号が入力され、引き算器６は、向きの異なる２つのピークを持つ信号を出力する。それらのピークの電圧が、Ｖｔｈ以上または−Ｖｔｈ以下である場合、各コンパレータ７ａ・７ｂから１つのパルスが出力される。これらのパルスは、ＯＲゲート８において統合され、ＯＲゲート８から２つのパルスが出力される。

（電気ノイズが発生した場合）
これに対し、機械振動や外部からの電磁波により発生する電気ノイズは、通常、放射線センサ４ａ・４ｂに同時に発生する。

例えば、図３に示すように、機械振動による電気ノイズが放射線センサ４ａ・４ｂに同時に発生した場合、引き算器６の負入力端子および正入力端子には、同様の波形の信号がそれぞれ入力される。そのため、これらの信号は引き算器６においてキャンセルされ、引き算器６の出力電圧が、Ｖｔｈ以上または−Ｖｔｈ以下になることはない。よって、ＯＲゲート８からパルスは出力されない。

（まとめ）
以上のように、本実施形態に係る放射線計測装置１は、放射線を検出してパルスを出力する放射線検出部２と、上記パルスに基づいて放射線量を計算する放射線量計算部３とを備える放射線計測装置であって、放射線検出部２は、放射線の入射に応じて電気信号を出力する放射線センサ４ａ・４ｂと、放射線センサ４ｂの出力信号から放射線センサ４ａの出力信号を減算した信号に対応する電圧値が、Ｖｔｈと−Ｖｔｈとの間の範囲内でない場合に、上記パルスを出力するパルス出力回路部５とを備える構成である。

この構成において、放射線が放射線検出部２に入射した場合は、通常、放射線センサ４ａ・４ｂから電気信号が出力されるタイミングが異なる。よって、それらの信号が引き算器６においてキャンセルされる確率は極めて低く、放射線センサ４ａ・４ｂからの各出力に対応したパルスがＯＲゲート８から出力される。一方、機械振動や外部からの電磁波による電気ノイズが放射線センサ４ａ・４ｂに発生した場合は、放射線センサ４ａ・４ｂから同様の波形の信号が出力されるため、それらの信号が引き算器６においてキャンセルされ、ＯＲゲート８からパルスは出力されない。

したがって、ノイズの影響を排除して正確な計測が可能な放射線計測装置を実現することができる。

なお、しきい値電圧Ｖｔｈとしきい値電圧−Ｖｔｈの絶対値とは、異なってもよいし、等しくてもよい。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態について図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、放射線検出部の他の構成例について説明する。

（放射線検出部の構成）
図４は、本実施形態に係る放射線検出部１２の構成を示すブロック図である。放射線検出部１２は、２組の放射線センサ４ａ・４ｂおよびパルス出力回路部１５を備えている。パルス出力回路部１５は、引き算器６、２組のコンパレータ７ａ・７ｂおよびＯＲゲート８および２組のアンプ９ａ・９ｂを備えている。

放射線センサ４ａは、アンプ９ａを介して引き算器６の負入力端子に接続されており、放射線センサ４ｂは、アンプ９ｂを介して引き算器６の正入力端子に接続されている。放射線センサ４ａおよびアンプ９ａは、フロントエンド部１０ａを構成しており、放射線センサ４ｂおよびアンプ９ｂは、フロントエンド部１０ｂを構成している。アンプ９ａのゲインはＧａであり、アンプ９ｂのゲインはＧｂである。ＧａとＧｂとは異なってもよいし、等しくてもよい。引き算器６の出力端子は、コンパレータ７ａの正入力端子およびコンパレータ７ｂの負入力端子に接続されている。

コンパレータ７ａの負入力端子には、しきい値電圧ＶｔｈにＧｂを乗じた値の電圧が入力され、コンパレータ７ｂの正入力端子には、しきい値電圧−ＶｔｈにＧａを乗じた値の電圧が入力される。コンパレータ７ａ・７ｂの各出力端子は、ＯＲゲート８の入力端子に接続されている。

（放射線検出部の動作）
以上の構成において、放射線センサ４ａ・４ｂに放射線が入射すると、放射線センサ４ａ・４ｂは、電気信号（電流パルス）を出力する。アンプ９ａは、放射線センサ４ａの出力を増幅して引き算器６の負入力端子に出力する。アンプ９ｂは、放射線センサ４ｂの出力を増幅して引き算器６の正入力端子に出力する。引き算器６は、アンプ９ｂの出力電圧からアンプ９ａの出力電圧を減算した信号を出力する。

コンパレータ７ａは、引き算器６の出力電圧がＶｔｈ×Ｇｂ以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する。また、コンパレータ７ｂは、引き算器６の出力電圧が−Ｖｔｈ×Ｇａ以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する。ＯＲゲート８は、コンパレータ７ａの出力とコンパレータ７ｂの出力との論理和をパルス信号として出力する。ＯＲゲート８の出力信号は、パルス出力回路部１５の出力となる。

このように、パルス出力回路部１５は、第１の実施形態に係るパルス出力回路部５と同様に、放射線センサ４ｂの出力信号から放射線センサ４ａの出力信号を減算した信号に対応する電圧値が、Ｖｔｈと−Ｖｔｈとの間の範囲内でない場合に、パルスを出力する。

そのため、第１の実施形態において説明したように、放射線が放射線検出部１２に入射した場合は、通常、放射線センサ４ａ・４ｂから電気信号が出力されるタイミングが異なる。よって、アンプ９ａ・９ｂからの各出力信号が引き算器６においてキャンセルされる確率は極めて低く、放射線センサ４ａ・４ｂからの各出力に対応したパルスがＯＲゲート８から出力される。一方、機械振動や外部からの電磁波による電気ノイズが放射線センサ４ａ・４ｂに発生した場合は、放射線センサ４ａ・４ｂから同様の波形の信号が出力されるため、アンプ９ａ・９ｂからの各出力信号が引き算器６においてキャンセルされ、ＯＲゲート８からパルスは出力されない。

したがって、ノイズの影響を排除して正確な計測が可能な放射線計測装置を実現することができる。

また、本実施形態では、放射線センサ４ａ・４ｂが発生する各電流信号をそれぞれアンプ９ａ・９ｂで増幅して引き算器６に入力するため、放射線センサ４ａ・４ｂが発生する電流信号が微弱であっても、精度よく放射線を検出することができる。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態について図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、放射線検出部のさらに他の構成例について説明する。

（放射線検出部の構成）
図５は、本実施形態に係る放射線検出部２２の構成を示すブロック図である。放射線検出部２２は、２組の放射線センサ４ａ・４ｂおよびパルス出力回路部２５を備えている。パルス出力回路部２５は、差動アンプ２６、２組のコンパレータ７ａ・７ｂおよびＯＲゲート８および２組のアンプ９ａ・９ｂを備えている。

放射線センサ４ａは、差動アンプ２６の負入力端子に接続されており、放射線センサ４ｂは、差動アンプ２６の正入力端子に接続されている。差動アンプ２６のゲインはＧである。差動アンプ２６の出力端子は、コンパレータ７ａの正入力端子およびコンパレータ７ｂの負入力端子に接続されている。

コンパレータ７ａの負入力端子にはしきい値電圧ＶｔｈにＧを乗じた値の電圧が入力され、コンパレータ７ｂの正入力端子には、しきい値電圧−ＶｔｈにＧを乗じた値の電圧が入力される。コンパレータ７ａ・７ｂの各出力端子は、ＯＲゲート８の入力端子に接続されている。

（放射線検出部の動作）
以上の構成において、放射線センサ４ａ・４ｂに放射線が入射すると、放射線センサ４ａ・４ｂは、電気信号（電流パルス）を出力する。差動アンプ２６は、放射線センサ４ｂの出力信号から放射線センサ４ａの出力信号を減算した差分を増幅して出力する。

コンパレータ７ａは、差動アンプ２６の出力電圧がＶｔｈ×Ｇ以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する。また、コンパレータ７ｂは、差動アンプ２６の出力電圧が−Ｖｔｈ×Ｇ以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する。ＯＲゲート８は、コンパレータ７ａの出力とコンパレータ７ｂの出力との論理和をパルス信号として出力する。ＯＲゲート８の出力信号は、パルス出力回路部２５の出力となる。

このように、パルス出力回路部２５は、第１の実施形態に係るパルス出力回路部５と同様に、放射線センサ４ｂの出力信号から放射線センサ４ａの出力信号を減算した信号に対応する電圧値が、Ｖｔｈと−Ｖｔｈとの間の範囲内でない場合に、パルスを出力する。

そのため、第１の実施形態において説明したように、放射線が放射線検出部２２に入射した場合は、通常、放射線センサ４ａ・４ｂから電気信号が出力されるタイミングが異なる。よって、それらの信号が差動アンプ２６においてキャンセルされる確率は極めて低く、放射線センサ４ａ・４ｂからの各出力に対応したパルスがＯＲゲート８から出力される。一方、機械振動や外部からの電磁波による電気ノイズが放射線センサ４ａ・４ｂに発生した場合は、放射線センサ４ａ・４ｂから同様の波形の信号が出力されるため、それらの信号が差動アンプ２６においてキャンセルされ、ＯＲゲート８からパルスは出力されない。

したがって、ノイズの影響を排除して正確な計測が可能な放射線計測装置を実現することができる。

また、本実施形態では、放射線センサ４ａ・４ｂが発生する各電流信号の差分を差動アンプ２６で増幅するため、放射線センサ４ａ・４ｂが発生する電流信号が微弱であっても、精度よく放射線を検出することができる。

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態について図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、放射線計測装置の部品配置について説明する。

図６は、本実施形態に係る放射線計測装置１ａの構成を示す平面図である。放射線計測装置１ａは、図１に示す放射線計測装置１において、パルス出力回路部５を、図５に示すパルス出力回路部２５に置き換えたものである。放射線計測装置１ａの構成部品は、回路基板２０上に実装される。具体的には、放射線センサ４ａ・４ｂ、差動アンプ２６、コンパレータ７ａ・７ｂおよびロジック回路２８が回路基板２０上に実装されることにより、放射線計測装置１ａが構成されている。ロジック回路２８は、図５に示すＯＲゲート８および図１に示す放射線量計算部３に対応する。

放射線センサ４ａ・４ｂ、差動アンプ２６、コンパレータ７ａ・７ｂおよびロジック回路２８は、回路基板２０を上下に２等分する一点鎖線に関して線対称に配置されている。すなわち、放射線センサ４ａと放射線センサ４ｂとは、放射線計測装置１ａ内において対称的に配置されており、放射線センサ４ａの出力と放射線センサ４ｂの出力とは、差動アンプ２６の別々の差動入力端子に入力される。

このように、放射線センサ４ａと放射線センサ４ｂとを、機械的および電気的に同等になるように配置することにより、放射線計測装置１ａに与えられた機械振動や電磁波は、放射線センサ４ａおよび放射線センサ４ｂへ同等の影響を与える。これにより、電気的ノイズが発生すると、殆どの場合、差動アンプ２６の２つの差動入力端子には、互いに同相の信号が入力され、これらの信号は差動アンプ２６においてキャンセルされる。

〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態について図７〜図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。前記の各実施形態では、電気的ノイズが発生した場合に、放射線検出部の引き算器または差動アンプにおいて、電気的ノイズをキャンセルすることにより、ノイズの影響を排除する構成について説明した。しかしながら、実際には、全ての電気的ノイズが放射線検出部でキャンセルできるわけではなく、ごく稀に、放射線検出部から電気的ノイズに起因するパルス（以下、「ノイズパルス」と記載）が出力される場合がある。

例えば、放射線計測装置１に局所的に機械振動が加えられた場合、２つの放射線センサからの電気信号の位相がずれる場合がある。具体的には、図７に示す放射線検出部２２において、一方の放射線センサ４ａに近接した位置で機械振動が加えられた場合、放射線センサ４ｂが発生する電気信号の位相は、放射線センサ４ａが発生する電気信号の位相よりも遅れることとなる。そのため、差動アンプ２６は、放射線センサ４ａ・４ｂからの各信号をキャンセルすることができずに、放射線検出部２２（ＯＲゲート８）からノイズパルスが出力される。

また、２つの放射線センサ４ａ・４ｂの配置が、機械的および電気的に同等ではない場合も、機械振動の伝搬に差が生じる。そのため、機械振動が原因で放射線センサ４ａ・４ｂから発生する各電気信号の位相に差が生じて、それらの信号を差動アンプ２６で効果的にキャンセルできなくなる可能性が大きくなる。

そこで、本実施形態では、放射線検出部からノイズパルスが出力された場合であっても、正確な計測を可能とする構成について説明する。

（放射線計測装置の構成）
図８は、本実施形態に係る放射線計測装置１１の構成を示すブロック図である。放射線計測装置１１は、放射線検出部２２および放射線計算部１３を備えている。

放射線検出部２２の構成は、図５および図７に示すものと同一であるので、その説明を省略する。

放射線計算部１３は、放射線計数部３０および計算部４０を備えている。

放射線計数部３０は、放射線検出部２２からのパルスを計数して、計測時間内に計数したパルスの総数（以下、「パルスカウント数」と記載）を出力するものであり、図９に示すように、一定の時間幅を持つタイムスロット（以下、「スロット」と記載）ごとに、放射線検出部２２から出力されるパルスの計数を行う。放射線計数部３０は、処理スロット数およびパルスカウント数を示すデータを計算部４０に出力する。

計算部４０は、放射線計数部３０からのデータに基づいて、計測時間内に放射線センサ４ａ・４ｂに入射した放射線量を計算する。計算部４０は、例えばパーソナルコンピュータのソフトウェアとして実現することができる。

放射線は空間的および時間的に離散して発生する傾向があり、放射線の出現回数はポアソン分布にしたがうことが知られている。具体的には、放射線に起因したパルス（以下、「放射線パルス」と記載）の数を一定の時間幅を持つスロットごとに計数した場合の、スロット当たりの平均カウント数をλとするとき、各スロットに発生するパルス数Ｘがｋとなる確率Ｐは、

で与えられる。例として、幾つかのλに対する確率分布を表１に示す。

λが十分小さくなるようなスロット幅を選ぶと、図９に示すように対象スロットに単独で発生する放射線パルスのみを計数しても、実用上問題ない精度で放射線パルスを計測できる。

すなわち、想定される最大量の放射線を放射線検出部２２が検出した場合に、ポアソン分布から推定された、放射線パルスが１つのスロットに所定数以上存在する確率が所定確率以下となるように、スロットの時間幅が設定される。このようにスロットの時間幅を設定すれば、ノイズパルスが発生しない場合に、１つのタイムスロットに上記所定数以上のパルスが存在する確率を、上記所定確率以下とすることができる。例えば、上記所定数が２であり、上記所定確率が０．００１以下となるようにする場合、想定される最大量の放射線を放射線検出部２２が検出した場合に、λが０．０５００以下となるような時間幅に設定する。このように、上記所定確率を０に近い確率とすることにより、放射線パルスが計数されない確率を低くすることができる。

（ノイズパルスの除外）
また、前述のように、放射線検出部２２は、放射線パルス以外にノイズパルスを出力することがある。

これに対し、放射線計数部３０は、所定数（本実施形態では２）以上のパルスが計数されたスロットが存在する場合、当該スロットおよびその前後のスロットにおいて計数されたパルスの数を、パルスカウント数に含めない（計数の和から除外する）ように構成されている。具体的には、図１０に示すように、対象スロットに複数のパルスが発生すれば、当該対象スロット、ならびに、当該対象スロットの前スロットおよび後スロットの計数値を無視する。

放射線は離散的に発生する傾向があるのに対し、ノイズパルスは短時間に集中的に発生する傾向がある。そのため、対象スロットに複数のパルスが発生した場合に、当該対象スロット、ならびに、当該対象スロットの前スロットおよび後スロットの計数値を無視することにより、ノイズパルスを計数することを防止することができる。

（放射線計数部３０の構成例）
以上の処理を実現するための計数アルゴリズムについて、図１１を参照して説明する。図１１は、放射線計数部３０の構成例を示すブロック図である。放射線計数部３０は、Ｎｓカウンタ３１、デマルチプレクサ３２、２ビットのカウンタ３３（０）・３３（１）・３３（２）、判定回路部３４およびＮｃカウンタ３５を備えている。

Ｎｓカウンタ３１には、スロットの時間幅を周期とするクロックが入力される。Ｎｓカウンタ３１は、当該クロックをカウントすることで、計測時間内におけるスロットの処理数Ｎｓ（以下、「処理スロット数Ｎｓ」と記載）をカウントする。処理スロット数Ｎｓは、デマルチプレクサ３２および図８に示す計算部４０に出力される。

デマルチプレクサ３２は、処理スロット数Ｎｓに基づいて、放射線検出部２２からのパルス出力を、３つのカウンタ３３（０）・３３（１）・３３（２）のいずれかに入力する。具体的には、デマルチプレクサ３２は、Ｎｓ＝３ｎ（ｎは整数）である場合、カウンタ３３（０）を選択し、Ｎｓ＝３ｎ＋１である場合、カウンタ３３（１）を選択し、Ｎｓ＝３ｎ＋２である場合、カウンタ３３（２）を選択する。すなわち、第Ｎｓ番目に処理するスロットのパルス計数値が、カウンタ３３（Ｎｓ ｍｏｄ ３）に記憶される。なお、Ｎｓ ｍｏｄ ３は、Ｎｓを３で割った余りを示し、０≦Ｎｓ ｍｏｄ ３≦２である。ただし、１つの処理スロットに３個以上のパルスが発生した場合は、パルス数に関わらず、当該処理スロットのパルス計数値を３とする。

これにより、カウンタ３３（０）・３３（１）・３３（２）はそれぞれ、各時刻における処理対象スロットとその前後のスロットのパルス計数値を記憶する。

判定回路部３４は、各カウンタ３３（０）・３３（１）・３３（２）に記憶された値に基づいて、処理対象スロットのパルス計数値を、計算部４０に出力されるパルスカウント数に加えるか否かを判定するロジック回路である。第Ｎｓ＋１番目のスロットの処理が完了した後、判定回路部３４は、第Ｎｓ番目のスロットのパルス計数値を計測値に加えるか否かを判定する。具体的には、判定回路部３４は、
[カウンタ３３（Ｎｓ ｍｏｄ ３）の計数値＝１] ∧[カウンタ３３（Ｎｓ−１ ｍｏｄ ３）の計数値≦１] ∧[カウンタ３３（Ｎｓ＋１ ｍｏｄ ３）の計数値≦１]
が成立した場合のみ、Ｎｃカウンタ３５にハイレベルのパルス信号を出力する。これにより、Ｎｃカウンタ３５は、計算部４０に出力するパルスカウント数を１増やす。

上記の処理により、図８に示す放射線計数部３０から計算部４０に出力されるパルスカウント数から、ノイズパルスを除外することができる。このように、放射線計測装置１１は、放射線検出部２２において電気的ノイズがキャンセルできなかった場合であっても、放射線計数部３０がノイズパルスを無視するので、機械振動および電磁波等によるノイズにより計測結果が不正確になることを防止できる。したがって、計測精度をさらに高めることができる。

なお、スロットの時間幅を短くしすぎると、ノイズパルスが発生した場合に、１スロットにノイズパルスが２以上存在する確率が低くなる。すなわち、１スロットにノイズパルスが１つだけ存在する確率が高くなるので、ノイズパルスが発生しても、ノイズパルスを計数してしまう可能性が高くなる。

〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態について説明すれば、以下の通りである。前述の第５の実施形態における処理では、本来計数すべき放射線パルスも計数から一定の確率で除外されてしまうことになる。そこで、第６の実施形態では、漏れの確率（放射線パルスがパルスカウント数に含まれない確率）を推定して、当該確率に基づいて放射線量を補正することで、より正確な計測を可能としている。

スロット当たりの平均カウント数がλとなるような放射線量条件（すなわち、確率分布が下記の数２を満たす条件）において第５の実施形態の処理を行うと、２個以上のパルスが観測されたスロットおよびその前後のスロットで発生したパルスが計数から除外される。

そのため、長時間にわたり計数した時の平均計数値の期待値μは、
μ＝Ｐ（Ｘ＝１）×{Ｐ（Ｘ＝０）＋Ｐ（Ｘ＝１）}^２
で算出される値となる。これは、計数対象スロットのパルス観測値が１で、かつ前後のスロットのパルス観測値が０または１となる確率である。異なる値のλに対しμを計算し、第５の実施形態による処理により、本来計数されるべき放射線パルスが除去されたことによるロス率の期待値（１−μ／λ）を求めると表２のようになる。

表２からλがロス率の期待値の適当な近似値となることがわかる。したがって、
λ＝１−μ／λ
であり、μ＜０．２５の条件のもと、これをλについて解くと、

となる。数３で求められるλを放射線パルスのスロット当たりの平均発生率として用いることにより、ロスが補正された計測値を求めることができる。

〔第７の実施形態〕
本発明の第７の実施形態について図１２〜図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記の各実施形態において説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（放射線計測装置の構成）
図１２は、本実施形態に係る放射線計測装置１１ａの一例を示すブロック図である。放射線計測装置１１ａは、放射線検出部２２および放射線量計算部１３ａを備えており、放射線量計算部１３ａは、放射線計数部３０ａおよび計算部４０ａを備えている。放射線計数部３０ａは、処理スロット数およびパルスカウント数に加え、除去スロット数をさらに出力するように構成されている。除去スロット数は、実際の計測時にパルスが発生したにもかかわらず当該パルスが計測から除外されたスロットの数を意味する。

（放射線計数部の構成）
図１３は、放射線計数部３０ａの構成例を示すブロック図である。放射線計数部３０ａは、Ｎｓカウンタ３１、デマルチプレクサ３２、２ビットのカウンタ３３（０）・３３（１）・３３（２）、判定回路部３４、Ｎｃカウンタ３５、判定回路部３６およびＮｄカウンタ３７を備えている。すなわち、放射線計数部３０ａは、図１１に示す放射線計数部３０において、判定回路部３６およびＮｄカウンタ３７をさらに備えた構成である。

判定回路部３６は、各カウンタ３３（０）・３３（１）・３３（２）に記憶された値に基づいて、実際の計測時にパルスが発生したにもかかわらず当該パルスが計測から除外された除去スロットの有無を判定するロジック回路である。第Ｎｓ＋１番目のスロットの処理が完了した後、判定回路部３６は、
[２≦カウンタ３３（Ｎｓ ｍｏｄ ３）の計数値] ∨[（１≦カウンタ３３（Ｎｓ ｍｏｄ ３）の計数値）∧｛（２≦カウンタ３３（Ｎｓ−１ ｍｏｄ ３）の計数値）∨（２≦カウンタ３３（Ｎｓ＋１ ｍｏｄ ３）の計数値）｝]
が成立した場合のみ、Ｎｄカウンタ３７にハイレベルのパルス信号を出力する。これにより、Ｎｄカウンタ３７は、計算部４０ａに出力する除去スロット数Ｎｄを１増やす。

図１２に示す計算部４０ａは、放射線計数部３０ａから入力される処理スロット数、パルスカウント数、および除去スロット数に基づいて放射線量を計算する。具体的には、計算部４０ａは以下の処理を行う。

（計算部の処理）
図１４に示すように、ノイズ除去のために除去されるスロットに、本来カウントされるべき放射線パルスが含まれた場合、カウント数が実際の放射線パルスの数よりも少なくなる（ロスする）。まず、ノイズパルスが無かった場合に、パルスが発生したスロットが無視される割合（第２の割合）Ｄ（λ）を求めると、
Ｄ（λ）＝Ｐ（Ｘ＞１）＋Ｐ（Ｘ＝１）｛２Ｐ（Ｘ＞１）−Ｐ（Ｘ＞１）^２｝
となる。さらに、異なる値のλに対してＤ（λ）を求めると表３のようになる。

続いて、計算部４０ａは、除去スロット数Ｎｄを放射線計数部３０ａから取得し、除去スロット数Ｎｄの全処理スロット数Ｎｓに占める割合（第１の割合）であるスロット除去率Ｅ（＝Ｎｄ／Ｎｓ）を求める。スロット除去率ＥがＤ（λ）より大きければ、ノイズパルスによりスロットが計測から除外されたと推定される。したがって、ノイズパルスによりスロットが計測から除外された割合（第３の割合）Ｑは、Ｑ＝Ｅ−Ｄ（λ）で計算される。

ここで、ノイズパルスの発生と放射線パルスの発生とは無相関のため、スロット除去に起因した放射線パルスのロス率は割合Ｑに等しいと推定される。したがって割合Ｑが大きい場合、ノイズパルスの発生頻度が高く、放射線パルスの計数値の誤差が大きいと予測できる。

そこで、計算部４０ａは、割合Ｑを計数値の信頼性を判定するための指標として用いる。例えば、ある計測期間における割合Ｑが所定値（例えば、０．０１）より大きい場合、計算部４０ａは、その期間の放射線パルスの計数結果は信頼性が乏しいとして計測を無効にする。換言すると、計算部４０ａは、パルスが放射線パルスのみであると仮定した場合における、当該スロットにおいて計数されたパルスの数がパルスカウント数に含まれないスロットの数の、計測時間内におけるスロットの総数に対する第１の割合（Ｄ（λ））と、当該スロットにおいて計数されたパルスの数がパルスカウント数に含まれないスロットの数の、計測時間内におけるスロットの総数に対する第２の割合（Ｅ）とを計算し、第１の割合から第２の割合を減じた第３の割合（Ｑ）が所定値より大きい場合、計算した放射線量を無効とする。

これにより、誤った計測を行うことが防止できる。

〔第８の実施形態〕
本発明の第８の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、第７の実施形態において得られた割合Ｑを用いて放射線量を補正する。すなわち、本来計数すべき放射線パルスが計数から漏れた確率を予測することで、より精度の高い放射線計測値を求めることができる。

具体的には、ロスを補正したスロット当たりカウントνは、ν＝λ／（１−Ｑ）で近似的に求められる。この値を放射線パルスのスロット当たりの平均発生率として用いることで、放射線計測値の精度をより高めることができる。

〔第９の実施形態〕
本発明の第９の実施形態について図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図１５は、本実施形態に係る放射線計測装置１１ｂの一例を示すブロック図である。放射線計測装置１１ｂは、３つの放射線検出部２２および放射線量計算部１３ｂを備えており、放射線量計算部１３ｂは、３つの放射線計数部３０および計算部４０ｂを備えている。すなわち、放射線計測装置１１ｂは、第５の実施形態において説明した放射線検出部２２および放射線計数部３０を、それぞれ３つずつ備えた構成である。計算部４０ｂは、各放射線計数部３０からの入力データを合算して、前述の各実施形態と略同様の計算を行うことにより、放射線量を測定する。

このように、放射線検出部２２および放射線計数部３０をそれぞれ複数ずつ設けることにより、放射線検出部２２のいずれかからノイズパルスが出力されても、前記の各実施形態に比べ、ノイズパルスによる影響を軽減することができる。

さらに、各放射線検出部２２は、互いに離間して設けることが望ましい。これにより、全ての放射線検出部２２が、機械振動や電磁波等によるノイズの影響を受ける確率を低減することができるので、より精度が高い放射線計測装置を実現することが可能になる。

〔第１０の実施形態〕
本発明の第１０の実施形態について図１６〜図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、放射線センサに好適に用いられる半導体センサの例について説明する。

図１６は、放射線センサとしてＰＩＮフォトダイオード１４ａ・１４ｂを用いた放射線検出部２２を示している。ＰＩＮフォトダイオード１４ａ・１４ｂの各カソードには、バイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加される。また、ＰＩＮフォトダイオード１４ａのアノードは、差動アンプ２６の負入力端子に接続されており、ＰＩＮフォトダイオード１４ｂのアノードは、差動アンプ２６の正入力端子に接続されている。

ＰＩＮフォトダイオード１４ａ・１４ｂを逆バイアス状態にすることによって、電極間の空乏層を広げている。空乏層に放射線が入射すると、電離作用により電子ホール対が発生し、逆バイアスの電場によって収集されてＰＩＮフォトダイオード１４ａ・１４ｂに電流が流れる。

このように、放射線センサとしてＰＩＮフォトダイオードを用いることで、小型で廉価な放射線計測装置を提供することができる。

図１７は、放射線センサ２４を示している。放射線センサ２４は、放射線を光に変換するシンチレータ２４ａと、シンチレータ２４ａから発生した光を電気信号に変換するためのフォトダイオード２４ｂから構成されている。放射線センサをこのような構造とすることで、より感度の高い放射線計測装置を提供することができる。

〔第１１の実施形態〕
本発明の第１１の実施形態について図１８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図１８は、本実施形態に係る携帯電話端末４１を示すブロック図である。携帯電話端末４１は、通信装置４２、表示装置４３および放射線計測装置４４を備えている。

通信装置４２は、携帯電話端末４１が他の携帯電話端末との通話やメールの送受信などを行うための機能を有している。

表示装置４３は、携帯電話端末４１を薄型に形成するために、液晶ディスプレイなどが好適に用いられる。

放射線計測装置４４としては、上記の実施形態において説明した放射線計測装置１・１ａ・１１・１１ａ・１１ｂのいずれかが用いられる。放射線計測装置４４の計測結果は、表示装置４３に表示される。また、通信装置４２を用いて、放射線計測装置４４の計測結果のデータを他の電子機器に転送することもできる。

このように、本発明の実施形態に係る放射線計測装置を携帯電話端末に搭載することで、携帯電話端末の表示部を放射線計測結果の表示に使ったり、計測結果を通信機能により転送したりすることが可能になる。

なお、本発明の実施形態に係る放射線計測装置は、携帯電話端末以外のあらゆる電子機器に搭載することができる。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本発明は以下のように表現することもできる。

本発明に係る放射線計測装置は、放射線センサの出力をアンプの入力に接続した回路を二組と、それらの出力の引き算をする引き算器と、その出力をしきい値電圧と比較するコンパレータにより、放射線を検知することを特徴としている。

本発明に係る放射線計測装置は、二組の放射線センサを差動アンプの正負両入力にそれぞれ接続して設け、放射線を検知することが好ましい。

本発明に係る放射線計測装置は、放射線センサとして半導体素子を使うことが好ましい。

本発明に係る放射線計測装置は、放射線センサとしてシンチレータと半導体素子の組み合わせを使うことが好ましい。

本発明に係る放射線計測装置は、二組の放射線センサは機械的および電気的に同等になるように配置されることが好ましい。

本発明に係る放射線計測装置は、時間的に近接したパルスを計数から除外することが好ましい。

本発明に係る携帯電話端末は、上記のいずれかに記載の放射線計測装置を組み込んでいる。

本発明は、放射線線量を検出するための電子回路、及び電子機器に利用することができる。

１ 放射線計測装置
１ａ 放射線計測装置
２ 放射線検出部
３ 放射線量計算部
４ａ 放射線センサ（第１の放射線センサ）
４ｂ 放射線センサ（第２の放射線センサ）
５ パルス出力回路部
６ 引き算器
７ａ コンパレータ（第１のコンパレータ）
７ｂ コンパレータ（第２のコンパレータ）
８ ＯＲゲート
９ａ アンプ（第１のアンプ）
９ｂ アンプ（第２のアンプ）
１０ａ フロントエンド部
１０ｂ フロントエンド部
１１ 放射線計測装置
１１ａ 放射線計測装置
１１ｂ 放射線計測装置
１２ 放射線検出部
１３ 放射線計算部
１３ａ 放射線量計算部
１３ｂ 放射線量計算部
１４ａ ＰＩＮフォトダイオード
１４ｂ ＰＩＮフォトダイオード
１５ パルス出力回路部
２０ 回路基板
２２ 放射線検出部
２４ 放射線センサ
２４ａ シンチレータ
２４ｂ フォトダイオード
２５ パルス出力回路部
２６ 差動アンプ
２８ ロジック回路
３０ 放射線計数部
３０ａ 放射線計数部
３１ Ｎｓカウンタ
３２ デマルチプレクサ
３３ カウンタ
３４ 判定回路部
３５ Ｎｃカウンタ
３６ 判定回路部
３７ Ｎｄカウンタ
４０ 計算部
４０ａ 計算部
４０ｂ 計算部
４１ 携帯電話端末
４２ 通信装置
４３ 表示装置
４４ 放射線計測装置

Claims (17)

1. 放射線を検出してパルスを出力する放射線検出部と、
   上記パルスに基づいて放射線量を計算する放射線量計算部とを備える放射線計測装置であって、
   上記放射線検出部は、
   放射線の入射に応じて電気信号を出力する第１および第２の放射線センサと、
   第２の放射線センサの出力信号から第１の放射線センサの出力信号を減算した信号に対応する値が、０より大きい第１の値と０より小さい第２の値との間の範囲内でない場合に、上記パルスを出力するパルス出力回路部とを備えることを特徴とする放射線計測装置。
2. 請求項１に記載の放射線計測装置であって、
   上記パルス出力回路部は、
   第２の放射線センサの出力から第１の放射線センサの出力を減算した信号に対応する電気信号を出力する引き算器と、
   上記引き算器の出力電圧が第１の値以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第１のコンパレータと、
   上記引き算器の出力電圧が第２の値以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第２のコンパレータと、
   第１のコンパレータの出力と第２のコンパレータの出力との論理和を上記パルスとして出力するＯＲゲート回路とを備えることを特徴とする放射線計測装置。
3. 請求項１に記載の放射線計測装置であって、
   上記パルス出力回路部は、
   第１の放射線センサの出力を増幅する第１のアンプと、
   第２の放射線センサの出力を増幅する第２のアンプと、
   第２のアンプの出力電圧から第１のアンプの出力電圧を減算した信号を出力する引き算器と、
   上記引き算器の出力電圧が、第１の値に第２のアンプのゲインを乗じた値以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第１のコンパレータと、
   上記引き算器の出力電圧が、第２の値に第１のアンプのゲインを乗じた値以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第２のコンパレータと、
   第１のコンパレータの出力と第２のコンパレータの出力との論理和を上記パルスとして出力するＯＲゲート回路とを備えることを特徴とする放射線計測装置。
4. 請求項１に記載の放射線計測装置であって、
   上記パルス出力回路部は、
   第２の放射線センサの出力信号から第１の放射線センサの出力信号を減算した差分を増幅して出力する差動アンプと、
   上記差動アンプの出力電圧が、第１の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第１のコンパレータと、
   上記差動アンプの出力電圧が、第２の値に上記差動アンプのゲインを乗じた値以下である場合に、ハイレベルのパルス信号を出力する第２のコンパレータと、
   第１のコンパレータの出力と第２のコンパレータの出力との論理和を上記パルスとして出力するＯＲゲート回路とを備えることを特徴とする放射線計測装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線計測装置であって、
   第１の値と第２の値の絶対値とが等しいことを特徴とする放射線計測装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線計測装置であって、
   第１の放射線センサと第２の放射線センサとは、上記放射線計測装置内において対称的に配置されることを特徴とする放射線計測装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線計測装置であって、
   上記放射線量計算部は、
   上記パルスを計数して、計測時間内に計数したパルスの総数を出力する放射線計数部と、
   上記総数に基づいて放射線量を計算する計算部とを備え、
   上記放射線計数部は、一定の時間幅を持つタイムスロットごとに上記パルスの計数を行い、所定数以上のパルスが計数されたタイムスロットが存在する場合、当該タイムスロットおよびその前後のタイムスロットにおいて計数されたパルスの数を、上記総数に含めないことを特徴とする放射線計測装置。
8. 請求項７に記載の放射線計測装置であって、
   想定される最大量の放射線を上記放射線検出部が検出した場合に、ポアソン分布から推定された、放射線に起因したパルスである放射線パルスが１つのタイムスロットに上記所定数以上存在する確率が所定確率以下となるように、上記時間幅が設定されることを特徴とする放射線計測装置。
9. 請求項８に記載の放射線計測装置であって、
   上記計算部は、上記放射線パルスが上記総数に含まれない確率をポアソン分布から推定して、当該確率に基づいて上記放射線量を補正することを特徴とする放射線計測装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の放射線計測装置であって、
    上記計算部は、上記パルスが放射線に起因したパルスである放射線パルスのみであると仮定した場合における、当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第１の割合と、
    当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第２の割合とを計算し、
    第１の割合から第２の割合を減じた第３の割合が所定値より大きい場合、計算した放射線量を無効とすることを特徴とする放射線計測装置。
11. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載の放射線計測装置であって、
    上記計算部は、上記パルスが放射線に起因したパルスである放射線パルスのみであると仮定した場合における、当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第１の割合と、
    当該タイムスロットにおいて計数されたパルスの数が上記総数に含まれないタイムスロットの数の、上記計測時間内におけるタイムスロットの総数に対する第２の割合とを計算し、
    第１の割合から第２の割合を減じた第３の割合に基づいて、上記放射線量を補正することを特徴とする放射線計測装置。
12. 請求項７〜１１のいずれか１項に記載の放射線計測装置であって、
    上記放射線検出部および上記放射線計数部を、それぞれ複数ずつ備えることを特徴とする放射線計測装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放射線計測装置であって、
    上記放射線センサは、半導体センサであることを特徴とする放射線計測装置。
14. 請求項１３に記載の放射線計測装置であって、
    上記半導体センサは、ＰＩＮフォトダイオードであることを特徴とする放射線計測装置。
15. 請求項１３に記載の放射線計測装置であって、
    上記半導体センサは、シンチレータとフォトダイオードとを備えていることを特徴とする放射線計測装置。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の放射線計測装置を搭載した電子機器。
17. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の放射線計測装置を搭載した携帯電話端末。

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