JP2013238439A - Radiation monitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体センサーを用いて放射線を検出する放射線モニタに関するものである。 The present invention relates to a radiation monitor that detects radiation using a semiconductor sensor.
放射線モニタには様々なタイプがあるが、なかでも半導体センサーを用いた放射線モニタは感度が高く、小型のため、原子力発電所、使用済燃料再処理施設等の多くの施設において使用されている。一方、半導体センサーは振動に対する感受性が高いため、振動を伴う駆動機器と混在して設けられる場合や近傍に大型回転機器のような振動源が存在する場合には、ノイズによって放射線測定の精度が低下することが懸念される。 There are various types of radiation monitors. Among them, radiation monitors using semiconductor sensors have high sensitivity and are small, and are used in many facilities such as nuclear power plants and spent fuel reprocessing facilities. On the other hand, because semiconductor sensors are highly sensitive to vibration, noise measurement accuracy is reduced due to noise when it is installed in a mixed drive device with vibration or when there is a vibration source such as a large rotating device nearby. There is a concern to do.
そこで、放射線検出器に振動計を搭載し、一定強度の振動が加えられたときは放射線検出器の出力を停止する放射線モニタ(例えば、特許文献1参照)、複数の半導体センサーを設け、複数のセンサーからの出力が同時に検出された場合に、ノイズとみなして信号処理する放射線位置検出装置や放射線モニタ(例えば、特許文献2および3参照。)、あるいは対地浮遊容量の変動を抑えるため、センサーの電極に絶縁物を介して対向させた導電層とシールドケースを同電位に固定する放射線検出器(例えば、特許文献4参照。)などが提案されている。
Therefore, a vibrometer is mounted on the radiation detector, and a radiation monitor that stops the output of the radiation detector when a constant intensity of vibration is applied (see, for example, Patent Document 1), a plurality of semiconductor sensors, When the output from the sensor is detected at the same time, a radiation position detection device or radiation monitor (see, for example,
しかしながら、振動計により対策した場合は、構成が複雑になると共に放射線検出器の出力と振動検出器の出力のタイミング合わせが煩雑であり、調整に時間がかかるという問題があった。また、複数のセンサーからの出力を比較してノイズを判定する場合では、電源ノイズや空間を伝播する電磁ノイズに対しては有効であるが、それぞれのセンサーにおける浮遊容量の器差が無視できず、また振動方向による浮遊容量の変化が揃っていないため、波高弁別レベル付近の波高レベルにおいてノイズの確実な排除が課題であった。また、振動にともなう浮遊容量の変動を完全に抑えることは困難であり、振動の影響が残ることが懸念される。 However, when measures are taken with a vibrometer, there is a problem that the configuration becomes complicated and the timing adjustment of the output of the radiation detector and the output of the vibration detector is complicated, and adjustment takes time. In addition, when judging noise by comparing outputs from multiple sensors, it is effective against power supply noise and electromagnetic noise propagating in space, but the difference in stray capacitance in each sensor cannot be ignored. In addition, since the change in stray capacitance due to the vibration direction is not uniform, it is a problem to surely eliminate noise at the wave height level near the wave height discrimination level. Moreover, it is difficult to completely suppress the fluctuation of stray capacitance due to vibration, and there is a concern that the influence of vibration remains.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、振動に起因するノイズを除去し、正確な放射線測定が可能な放射線モニタを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a radiation monitor capable of removing noise caused by vibration and capable of performing accurate radiation measurement.
本発明の放射線モニタは、板状をなし、入射する放射線に応じた信号を出力する第1の半導体センサーと、前記第1の半導体センサーと同型の第2の半導体センサーと、前記第1の半導体センサーと前記第2の半導体センサーを、それぞれの同じ極性の電極の電極面が同じ向きになるように配置して収納するとともに接地されている電磁シールドケースと、前記第1の半導体センサーの出力信号と前記第2の半導体センサーの出力信号のうち、非同時に出力された信号を計数する非同時計数部と、を備え、前記第1の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔、および前記第2の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔が等しく、かつ振動状態においてもそれぞれの間隔が同様に変化するように、前記第1の半導体センサーと前記第2の半導体センサーが配置されていることを特徴とする。 The radiation monitor of the present invention has a plate-like shape, a first semiconductor sensor that outputs a signal corresponding to incident radiation, a second semiconductor sensor of the same type as the first semiconductor sensor, and the first semiconductor An electromagnetic shield case in which the sensor and the second semiconductor sensor are disposed and housed so that the electrode surfaces of the electrodes of the same polarity are in the same direction and grounded, and an output signal of the first semiconductor sensor And a non-simultaneous counting unit that counts signals output non-simultaneously among the output signals of the second semiconductor sensor, and the electromagnetic shield that faces the electrode surface of the first semiconductor sensor and the electrode surface The distance between the surface of the case and the distance between the electrode surface of the second semiconductor sensor and the surface of the electromagnetic shielding case facing the electrode surface are equal and in a vibrating state. Also as each interval is changed in the same manner, wherein the first semiconductor sensor and the second semiconductor sensor is located.
本発明の放射線モニタによれば、2つの半導体センサーの浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなるので、振動に起因するノイズを排除し、正確な放射線測定が可能な放射線モニタを得ることができる。 According to the radiation monitor of the present invention, the stray capacitances of the two semiconductor sensors are equal in both a stationary state and a vibration state, so that it is possible to obtain a radiation monitor capable of accurate radiation measurement by eliminating noise caused by vibration. .
実施の形態1.
図1〜図3は本発明の実施の形態1にかかる放射線モニタを説明するためのものであり、図1(a)と(b)は放射線モニタの主構成部である放射線検出器の機械的な構成を説明するための図で、図1(a)は使用時には閉ざされている電磁シールドケースのふたを開けたときの外観の斜視図、図1(b)は図1(a)のB−B線による切断部分であって、使用時(蓋を閉じたとき)の断面図である。また、図2は放射線モニタの構成を示すブロック図である。そして、図3は放射線モニタの動作を説明するための、2つの半導体センサーからの信号出力と、これら信号出力から放射線としてカウントした信号出力を同期させて表示した波形図であって、上からA検出系のパルス信号出力、B検出系のパルス信号出力、放射線としてカウントした信号出力である。
1 to 3 are diagrams for explaining a radiation monitor according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 1A and 1B are mechanical views of a radiation detector which is a main component of the radiation monitor. FIG. 1A is a perspective view of an external appearance when a lid of an electromagnetic shield case that is closed during use is opened, and FIG. 1B is a view of B in FIG. It is a cut part by the -B line, and is a sectional view at the time of use (when a lid is closed). FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the radiation monitor. FIG. 3 is a waveform diagram in which signal outputs from two semiconductor sensors and signal outputs counted as radiation from these signal outputs are displayed in synchronization with each other for explaining the operation of the radiation monitor. The detection system pulse signal output, the B detection system pulse signal output, and the signal output counted as radiation.
本実施の形態1にかかる放射線モニタの特徴は、非同時計数を行うための2つの半導体センサーの浮遊容量が静止時でも振動時でも同じになる、つまり同様に変動するように半導体センサーの電磁シールドケース内での配置構成を工夫したものである。はじめに、放射線モニタ全体の構成について説明する。 The radiation monitor according to the first embodiment is characterized in that the stray capacitances of the two semiconductor sensors for performing non-coincidence counting are the same both when stationary and when they vibrate, that is, the electromagnetic shield of the semiconductor sensor fluctuates similarly. The arrangement in the case is devised. First, the configuration of the entire radiation monitor will be described.
図2に示すように、放射線モニタ10は、主構成部として、放射線を検出してアナログ電流パルスを出力する第1の半導体センサー11および第2の半導体センサー12と、第1の半導体センサー11から出力されたアナログ電流パルスをアナログ電圧パルスに変換して増幅し、アナログ電圧パルス信号SAを出力する第1プリアンプ13および第2の半導体センサー12から出力されたアナログ電流パルスをアナログ電圧パルスに変換して増幅し、アナログ電圧パルス信号SBを出力する第2プリアンプ14と、が接地された電磁シールドケース16内に配置された放射線検出器1を有している。
As shown in FIG. 2, the
そして、放射線検出器1から出力されたパルス信号のうち、第1プリアンプ13から出力されたアナログ電圧パルス信号SAに対して、アナログ電圧パルス信号SAと設定値(波高弁別レベル)とを比較し、アナログ電圧パルス信号SAが波高弁別レベル以上のときに、デジタルパルスを出力する第1の波高弁別器2と、第2プリアンプ14から出力されたアナログ電圧パルス信号SBに対して、アナログ電圧パルス信号SBと設定値(波高弁別レベル)とを比較し、アナログ電圧パルス信号SAが波高弁別レベル以上のときに、デジタルパルスを出力する第2の波高弁別器3と、第1の波高弁別器2および第2の波高弁別器3から出力されたデジタルパルスのうち非同時に出力されたデジタルパルスを計数し、同時に出力されたデジタルパルスを無視して計数値を出力する非同時計数回路4と、を備えている。
The comparison of the pulse signal output from the
さらに、演算プログラムやデータを格納するメモリー6と、表示器7と、非同時計数回路4とメモリー6および表示器7を制御し、定周期で非同時計数回路4の計数値を読み込んでメモリー6に格納し、メモリー6に格納されている演算プログラムおよびデータに基づき計数率を求め、計数率に基づき工学値を演算し、演算結果をメモリー6に格納すると共に表示器7に表示する演算器5とを備えている。
Further, the memory 6 for storing the arithmetic program and data, the
そして、第1の波高弁別器2および第2の波高弁別器3の波高弁別レベルは、同じ電圧(閾値Th)に設定され、更に動作点が同等になるように調整される。また、非同時計数回路4は、その論理動作において、誤計数及び計数漏れがないように同時計数のタイミングが事前に調整されている。
Then, the wave height discrimination levels of the first
つぎに、放射線検出器1の構成について説明する。
放射線検出器1では、図1に示すように、プリント基板15の基板面15s上に、第1の半導体センサー11、第2の半導体センサー12、第1のプリアンプ13、第2のプリアンプ14が実装されている。このとき、第1の半導体センサー11と第2の半導体センサー12は同じ極性の電極が同じ向きになるように基板面15s上に配置されている。そして、それらを動作させるバイアス電源パターン(図示せず)が積層配置され、センサー回路を構成している。そして、このセンサー回路は、底板161とフタ162で構成された電磁シールドケース16内に収納されている。電磁シールドケース16は、扁平な箱状をなし、少なくとも内表面が金属で覆われることにより、内部のセンサー回路を電磁ノイズに対して電気的にシールドするとともに、接地されている。
Next, the configuration of the
In the
そして、第1の半導体センサー11、第1のプリアンプ13、および第1の波高弁別器2をA検出系とし、第2の半導体センサー12、第2のプリアンプ14、および第2の波高弁別器3をB検出系とする。そして、A検出系とB検出系のうち、放射線検出器1として電磁シールドケース16内に収納されている部材については、プリント基板15上に左右対称に配列されている。さらに詳しく説明すると、第1の半導体センサー11は、半導体素子112と半導体素子112を両側から挟む電極板111、113により板状に構成され、第2の半導体センサー12も、同様に半導体素子122と半導体素子122を両側から挟む電極板121、123により板状に構成されている。そして、両半導体センサー11と12は、それぞれ電極面11sと12sが、基板15の基板面15s(および電磁シールドケース16の主面16s)に平行なひとつの平面内に並び、その平面に垂直で、両半導体センサー11と12から等距離となる面(対称面Ps)に対して対称になるように配置されている。また、図示しないバイアス電源も対称面Psを中心として両側に広がるように対称に形成されている。そして、プリント基板15および電磁シールドケース16も対称面Psに対して対称になるように形成している。
The
このように構成することにより、両半導体センサー11、12のそれぞれ電極板113、123側は、プリント基板15を介して電磁シールドケース16の底板161に固定されており、両半導体センサー11、12それぞれの底板161との間隔は、プリント基板15の厚みで固定されている。一方、両半導体センサー11、12のそれぞれ電極板111、121側は、対向する電磁シールドケース16の面16f(フタ162の内面)との間に間隔G11とG12がある。しかし、間隔G11とG12のプロフィール(分布)は対称面Psに対して対称となっており、しかも同じ極性の電極11、12の電極面11s、12sは同じ向きを向いているので、どのような方向の振動が伝わってきても間隔G11とG12のプロフィールはそれぞれ対称を保ったまま変形することになる。つまり、静止時でも振動時でも。第1の半導体センサー11と電磁シールドケース16との間隔G11と、第2の半導体センサー12と電磁シールドケース16との間隔G12との同等性を保つことができる。
With this configuration, the
これにより、第1の半導体センサー11を有するA検出系と第2の半導体センサーを有するB検出系の浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。さらに、半導体センサー11、12だけではなく、プリアンプ13、14および、バイアス電源パターンも、対称面Psに対して対称に配置し、放射線検出器1内でのA検出系の部材とB検出系の部材とが対称面Psに対して対称になるように配置した。そのため、回路の配線部材も含めて浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。
As a result, the stray capacitances of the A detection system having the
つぎに、動作について説明する。
放射線モニタ10を動作させ、例えば、A検出系の第1の半導体センサー11に放射線が入射すると、第1の半導体センサー11は、入射した放射線量に応じた強度のアナログ電流パルス信号を出力し、第1のプリアンプ13は、出力されたアナログ電流パルス信号をアナログ電圧パルス信号に変換して増幅し信号SAを出力する。第1の波高弁別器2は、出力された信号SAと波高弁別レベル(閾値Th)とを比較し、SA≧Thの場合にデジタルパルスを出力する。B検出器系の第2の半導体センサー12に放射線が入射した場合も同様にB検出系のプリアンプ14、波高弁別器3が動作する。
Next, the operation will be described.
When the radiation monitor 10 is operated and, for example, radiation is incident on the
ここで、A検出系の第1のプリアンプ13からの出力信号SAが図3上段に示すように、アナログ信号パルスPa1、Pa3、Pa5、Pa6、Pa7だったとする。この場合、第1の波高弁別器2は、閾値Thよりも低いアナログ信号パルスPa3とPa6を除去し、アナログ信号パルスPa1、Pa5、Pa7に対応するデジタルパルスのみを非同時計数回路4に出力する。
Here, it is assumed that the output signal S A from the
そして、B検出系の第2のプリアンプ14からの出力信号SBが図3中段に示すように、アナログ信号パルスPb2、Pb4、Pb5、Pb6、Pb8だったとする。この場合、第2の波高弁別器3は、閾値Thよりも低いアナログ信号パルスPb2とPb6を除去し、アナログ信号パルスPb4、Pb5、Pa8に対応するデジタルパルスのみを非同時計数回路4に出力する。
Then, the output signal S B from the second preamplifier 14 B detection system as shown in the middle 3, and was analog signal pulses P b2, P b4, P b5 , P b6, P b8. In this case, the second
非同時計数回路4は、アナログ信号パルスPa1、Pa5、Pa7、Pb4、Pb5、Pa8に対応するデジタルパルスのうち、Pa5とPb5対応するデジタルパルスは、同時タイミングで出力された信号であると判断して除去する。そして、図3下段に示すように、Pa1、Pb4、Pa7およびPa8に対応するカウント信号Ce1、Ce4、Ce7およびCe8を出力する。
Of the digital pulses corresponding to the analog signal pulses P a1 , P a5 , P a7 , P b4 , P b5 , P a8 , the non
演算器5は、定周期で非同時計数回路4の計数値(カウント信号)を読み込んでメモリー6に格納し、メモリー6に格納されている演算プログラム及びデータに基づき計数率を求め、計数率に基づき工学値を演算し、演算結果をメモリー6に格納するとともに、表示器7に表示する。
The
つまり、波高弁別器2と3により、放射線検出器1から出力されたアナログ信号パルスのうち、波高値が弁別レベル(Th)以上のパルスのみがカウントされる。これにより、半導体センサー素子固有のノイズのような微小なパルスPa3、Pb2、外来ノイズまたは電源ノイズのような微小なパルスPa6、Pb6を除去することができる。また、非同時計数回路4に出力されたデジタルパルスのうち、非同時パルスのみがカウントされる。これにより、同時に出力された信号は、振動によりセンサーの容量変化に伴って発生したとみなすことができ、Pa5、Pb5を除去することができる。なお、仮に波高弁別器がなく、アナログ信号パルスPa6とPb6に対応するデジタルパルスが非同時計数回路4に出力された場合でも、同時出力なので、振動ノイズとみなして除去することができる。
That is, the
上記のように、本実施の形態1にかかる放射線モニタ10においては、振動による浮遊容量の変動を抑えるのではなく、2つのセンサー11と12の浮遊容量が同様に変化することによって、A検出系とB検出系の浮遊容量が等しくなるようにした。これにより、機械的な剛性をむやみに高くする必要がないので、一般的な材料(材質、厚み)を用いて製作した電磁シールドケース16やセンサー回路を用いて、振動ノイズの影響を除去できる放射線モニタ10を得ることができる。なお、A検出系とB検出系の浮遊容量が等しくなるようにする具体的な方法として、本実施の形態1にかかる放射線モニタ10では、A検出系とB検出系の半導体センサー11、12の電極面11s、12sを同一平面内に設けて、対称面Psに対して対称になるように配置した。しかし、例えば、シミュレーション等により、振動時に電磁シールドケース16との間隔G11とG12が同様に変化するような構成がわかれば、対称に限定されることはなく、他の配置構成にしてもよい。なお、上述の条件を満たすならば、A検出系およびB検出器の半導体センサーの数量は複数の同数であってもよい。
As described above, in the radiation monitor 10 according to the first embodiment, instead of suppressing the fluctuation of the stray capacitance due to vibration, the stray capacitances of the two
以上のように、本発明の実施の形態1にかかる放射線モニタ10によれば、板状をなし、入射する放射線に応じた信号を出力する第1の半導体センサー11と、第1の半導体センサー11と同型の第2の半導体センサー12と、第1の半導体センサー11と第2の半導体センサー12を、それぞれの電極面11s、12sが平行になるように配置して収納するとともに接地されている電磁シールドケース16と、第1の半導体センサー11から(厳密にはプリアンプ13、波高弁別器2を経由して)の出力信号と第2の半導体センサー12から(厳密にはプリアンプ14、波高弁別器3を経由して)の出力信号のうち、非同時に出力された信号を計数する非同時計数部として機能する非同時計数回路4と、を備え、第1の半導体センサー11の電極面11sと当該電極面11sに対向する電磁シールドケース16の面16fとの間隔G11、および第2の半導体センサー12の電極面12sと当該電極面12sに対向する電磁シールドケース16の面16fとの間隔G12が等しく、かつ振動状態においてもそれぞれの間隔G11とG12が同様に変化するように、第1の半導体センサー11と第2の半導体センサー12が配置されているように構成した。
As described above, according to the radiation monitor 10 according to the first exemplary embodiment of the present invention, the
そのため、第1の半導体センサー11を有するA検出系と第2の半導体センサーを有するB検出系の浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。これにより、放射線検出器1に振動が伝わったときに、その振動に起因する信号は、両半導体センサー11、12から同じタイミングで同様の波高レベルで出力されることになる。したがって、非同時計数回路4により、両半導体センサー11、12からの信号のうち、同じタイミングで出力された信号を除去することにより、振動に起因する信号を確実に除去することができる。つまり、振動に起因するノイズを除去し、正確な放射線測定が可能な放射線モニタを得ることができる。
For this reason, the stray capacitances of the A detection system having the
とくに、電磁シールドケース16は扁平状に形成されるとともに、その主面16sに垂直な面を対称面Psとして対称形をなし、かつ、第1の半導体センサー11と第2の半導体センサー12が、対称面Psに対して互いに対称になるように配置されているので、振動により間隔G11とG12が変動しても、同様に変動するので、確実に同等性を保つことができる。そのため第1の半導体センサー11と第2の半導体センサー12の浮遊容量を静止状態でも振動状態でも等しくなるようにできる。つまり、簡素な構成で振動ノイズによる計数率への影響を確実に防止できる。
In particular, the
さらに、半導体センサー11、12だけではなく、プリアンプ13、14および、図示しないバイアス電源パターンも、1つの基板15上に対称面Psに対して対称に配置し、
放射線検出器1(電磁シールドケース16)内でのA検出系の部材とB検出系の部材とが対称面Psに対して互いに対称になるように配置した。そのため、回路の配線部材も含めて浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。また、電源ノイズ、空中伝播ノイズ、アース線侵入ノイズに対しても同様の効果を奏し、耐ノイズ性を強化した信頼性の高い放射線モニタを提供できる。
Furthermore, not only the
The A detection system member and the B detection system member in the radiation detector 1 (electromagnetic shield case 16) are arranged so as to be symmetrical with respect to the symmetry plane Ps. For this reason, the stray capacitance including the wiring members of the circuit is equal in both the stationary state and the vibration state. In addition, the same effect can be obtained with respect to power supply noise, airborne noise, and ground wire intrusion noise, and a highly reliable radiation monitor with enhanced noise resistance can be provided.
とくに、第1の半導体センサー11と非同時計数回路4との間、および第2の半導体センサー12と非同時計数回路4との間には、それぞれ、入力された信号のうち、設定値Th以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部として機能する波高弁別器2,3が備えられているので、半導体センサー素子固有のノイズ、外来ノイズまたは電源ノイズのような微小なパルスを除去し、より正確な放射線モニタが可能となる。
In particular, between the
実施の形態2.
本実施の形態2にかかる放射線モニタは、実施の形態1に対して、放射線検出器と非同時計数回路との間の信号処理回路部分に、第3の波高弁別器、第4の波高弁別器、OR論理回路、およびAND論理回路とを追加して変更したものである。放射線検出器部分、および非同時計数回路から下流の回路部分は実施の形態1と共通する。図4と図5は本発明の実施の形態2にかかる放射線モニタを説明するためのものであり、図4は放射線モニタの構成を示すブロック図、図5は放射線モニタの動作を説明するための波形図であって、上からA検出系のパルス信号出力SA、B検出系のパルス信号出力SB、第1の波高弁別器のデジタルパルス出力信号SH、第3の波高弁別器のデジタルパルス出力信号SJ、第2の波高弁別器のデジタルパルス出力信号SK、第4の波高弁別器のデジタルパルス出力信号SL、OR論理回路のカウント信号出力SN、AND論理回路のカウント信号出力SP、放射線としてカウントした信号出力SEである。図中、実施の形態1と同様部分には同じ符号を付し、以下、主に実施の形態1と異なる部分について説明する。
The radiation monitor according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a third wave height discriminator and a fourth wave height discriminator are provided in the signal processing circuit portion between the radiation detector and the non-coincidence circuit. , OR logic circuit, and AND logic circuit are added and changed. The radiation detector part and the circuit part downstream from the non coincidence counting circuit are the same as those in the first embodiment. 4 and 5 are diagrams for explaining the radiation monitor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the radiation monitor. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the radiation monitor. It is a waveform diagram from the top, pulse signal output S A of the A detection system, pulse signal output S B of the B detection system, digital pulse output signal S H of the first wave height discriminator, digital of the third wave height discriminator Pulse output signal S J , second pulse height discriminator digital pulse output signal S K , fourth pulse height discriminator digital pulse output signal S L , OR logic circuit count signal output S N , AND logic circuit count signal The output S P is a signal output S E counted as radiation. In the figure, parts that are the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and hereinafter, parts that are different from those in the first embodiment will be mainly described.
放射線検出器1と非同時計数回路4との間の信号処理回路部分として、A検出系用には、第1プリアンプ13から入力されたアナログ電圧パルス信号SAに対して、アナログ電圧パルス信号SAと波高弁別レベル(閾値)とを比較し、アナログ電圧パルス信号SAが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第1の波高弁別器2に加え、アナログ電圧パルス信号SAと波高弁別レベル(閾値)とを比較し、アナログ電圧パルス信号SAが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第3の波高弁別器8をさらに設けた。
As a signal processing circuit section between the
B検出用にも、A検出用と同様に、第2プリアンプ14から入力されたアナログ電圧パルス信号SBに対して、アナログ電圧パルス信号SBと波高弁別レベル(閾値)とを比較し、アナログ電圧パルス信号SBが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第2の波高弁別器3に加え、アナログ電圧パルス信号SBと波高弁別レベル(閾値)とを比較し、アナログ電圧パルス信号SBが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第4の波高弁別器9をさらに設けた。
Also for detecting B, similarly to the A detection, compared to the analog voltage pulse signal S B input from the
第1の波高弁別器2および第2の波高弁別器3の波高弁別レベルは、実施の形態1と同様に、同じ電圧(閾値Th1=Th)に設定されている。そして、第3の波高弁別器8および第4の波高弁別器9の波高弁別レベル(閾値Th2)は、閾値Th1よりも低い同じ電圧に設定されている。そして、これらは、動作点が同等になるように調整されている。
The wave height discrimination levels of the first
なお、閾値Th1(以降、第1の弁別レベルと称する)には放射線として検知すべき測定エネルギー範囲の下限を、閾値Th2(以降、第2の弁別レベルと称する)には、第1の弁別レベルTh1より低く、かつ半導体センサー素子固有のノイズレベルよりも高い値に設定している。 The threshold Th1 (hereinafter referred to as the first discrimination level) is the lower limit of the measurement energy range to be detected as radiation, and the threshold Th2 (hereinafter referred to as the second discrimination level) is the first discrimination level. It is set to a value lower than Th1 and higher than the noise level specific to the semiconductor sensor element.
そして、第1の波高弁別器2および第2の波高弁別器3からのデジタルパルスは、OR論理回路41に出力され、OR論理回路41は、第1の波高弁別器2および第2の波高弁別器3から出力されたデジタルパルスのいずれかの出力信号がある場合に、その出力信号に対応するデジタルパルスを出力する。一方、第3の波高弁別器8および第4の波高弁別器9からのデジタルパルスは、AND論理回路42に出力され、AND論理回路42は、第3の波高弁別器8および第4の波高弁別器9の両方からのデジタルパルスが出力された場合に、その出力信号に対応するデジタルパルスを出力する。
The digital pulses from the first
そして、非同時計数回路4は、OR論理回路41およびAND論理回路42からデジタルパルスが出力されると、非同時に出力された信号を計数して定周期で計数値を出力し、同時に出力された信号を無視する。つまり、OR論理回路41とAND論理回路42は、後述するように、非同時計数回路4と連係して非同時計数部として機能する。演算器5は、定周期で非同時計数回路4の計数値(カウント信号)を読み込んでメモリー6に格納し、メモリー6に格納されている演算プログラム及びデータに基づき計数率を求め、計数率に基づき工学値を演算し、演算結果をメモリー6に格納するとともに、表示器7に表示する。
When the digital pulse is output from the
つぎに、具体的な動作について説明する。
放射線モニタ10を動作させ、例えば、A検出系の第1のプリアンプ13からの出力信号SAが図5の1段目に示すように、アナログ信号パルスPa1、Pa2、Pa3、Pa4だったとする。この場合、第1の波高弁別器2は、第1の弁別レベルTh1よりも低いアナログ信号パルスPa4を除去し、図5の3段目に示すように、アナログ信号パルスPa1、Pa2、Pa3に対応するデジタルパルスDH1、DH2、DH3のみを含む信号SHを、OR論理回路41に出力する。
Next, a specific operation will be described.
The radiation monitor 10 is operated. For example, as shown in the first stage of FIG. 5, the output signal S A from the
一方、第3の波高弁別器8に出力されたアナログ信号パルスPa1、Pa2、Pa3、Pa4には、第2の弁別レベルTh2よりも低く除去すべきアナログ信号パルスがない。そのため、第3の波高弁別器8は、図5の4段目に示すように、全てのアナログ信号パルスPa1、Pa2、Pa3、Pa4に対応するデジタルパルスDJ1、DJ2、DJ3、DJ4を含む信号SJをAND論理回路42に出力する。
On the other hand, the analog signal pulses P a1 , P a2 , P a3 , and P a4 output to the third wave height discriminator 8 do not have analog signal pulses to be removed lower than the second discrimination level Th2. Therefore, as shown in the fourth stage of FIG. 5, the third wave height discriminator 8 has digital pulses D J1 , D J2 , D D corresponding to all analog signal pulses P a1 , P a2 , P a3 , P a4. A signal S J including J 3 and D J 4 is output to the AND
そして、B検出系の第2のプリアンプ14からの出力信号SBが図5の2段目に示すように、アナログ信号パルスPb2、Pb3、Pb4、Pb5だったとする。この場合、第2の波高弁別器3は、第1の弁別レベルTh1よりも低いアナログ信号パルスPb2を除去し、図5の5段目に示すように、アナログ信号パルスPb3、Pb4、Pb5に対応するデジタルパルスDK3、DK4、DK5を含む信号SKをOR論理回路41に出力する。
Then, the output signal S B from the second preamplifier 14 B detection system as shown in the second stage of FIG. 5, and was analog signal pulses P b2, P b3, P b4 , P b5. In this case, the second
一方、第4の波高弁別器9に出力されたアナログ信号パルスPb2、Pb3、Pb4、Pb5には、第2の弁別レベルTh2よりも低く除去すべきアナログ信号パルスがない。そのため、第4の波高弁別器9は、図5の6段目に示すように、全てのアナログ信号パルスPb2、Pb3、Pb4、Pb5に対応するデジタルパルスDL2、DL3、DL4、DL5を含む信号SLをAND論理回路42に出力する。
On the other hand, the analog signal pulses P b2 , P b3 , P b4 , and P b5 output to the fourth
OR論理回路41は、図5の7段目に示すように、第1の波高弁別器2および第2の波高弁別器3のいずれかからの出力に基づいて、デジタルパルス信号LN1、LN2、LN3、LN4、LN5を含む信号SNを非同時計数回路4に出力する。AND論理回路42は、図5の8段目に示すように、第3の波高弁別器8および第4の波高弁別器9の両方から出力されたデジタルパルスに対応するデジタルパルスLP2、LP3、LP4のみを含む信号SPを非同時計数回路4に出力する。
As shown in the seventh stage of FIG. 5, the
非同時計数回路4は、OR論理回路41とAND論理回路42入力されたデジタルパルスのうち、LN2とLP2、LN3とLP3、LN4とLP4は、同時タイミングで出力されたので除去する。そして、図5の最下段に示すように、LN1とLN5に対応するカウント信号Ce1とCe5を出力する。
Since the
結果的に、非同時計数回路4は、A、B両検出系から出力されたアナログパルス信号のうち、Pa1とPb5に対応する信号のみを放射線としてカウントし、他の信号は振動やノイズによって生じた信号として除去する。
As a result, the
なお、図5では、第2の弁別レベルTh2未満のレベルアナログパルス信号が発生した場合については記載していないが、そのようなレベルの信号も含め、A検出系、B検出系のそれぞれから同時に出力された信号のレベルと、放射線モニタ10内での信号処理結果を表1に示す。表中、「同時除去」は、振動により同時に入力された信号であるとみなして除去すること、「カット」は、放射線として検知すべきレベル未満であるとして除去することを意味する。
Note that FIG. 5 does not describe the case where a level analog pulse signal lower than the second discrimination level Th2 is generated, but simultaneously includes signals of such level from both the A detection system and the B detection system. Table 1 shows the level of the output signal and the signal processing result in the
表1に示すように、A検出系の半導体センサー11と、B検出系の半導体センサー12から同時に出力された信号のうち、少なくとも第1の弁別レベルTh1以上の信号は、半導体センサーに放射線が入射あるいは振動が伝わったこと等により、半導体センサーが出力した信号であると判断する。そして、それらの信号の内、両方の信号が第2の弁別レベルTh2以上のときのみ、振動により同時に発生したものであると判定して、カウントから除去する。つまり、両検出系からの信号のうち、一方が、第1弁別レベルTh1以上で、他方が第2の弁別レベル未満の場合のみ、放射線が入射したとしてカウントする。
As shown in Table 1, among the signals simultaneously output from the A detection
これにより、半導体センサー11、12を構成する半導体素子のばらつき、および、理想的には同じであるべき閾値の設定ずれにより、例えば一方の検出系から第1の弁別レベルTh1以上の信号が、発生し、他方の検出系からの信号が第1の弁別レベルTh1未満となる場合、実施の形態1では、あたかも非同時発生であるかのように振動ノイズも放射線としてカウントされることがある。しかし、本実施の形態では、Th1>Th2となり、振動により生じる可能性のある電圧レベルである第2の弁別レベルTh2を設けて、Th2以上の信号を非同時発生か否かの判定対象として拾い上げるようにしたので、確実に振動ノイズを同時検知できるようになり、振動ノイズを確実に排除できる。なお、上記のようなロジックで動作するならば、必ずしも図4に示す回路構成の組み合わせに限定する必要はなく、他の構成でもよい。
As a result, for example, a signal of the first discrimination level Th1 or more is generated from one detection system due to variations in the semiconductor elements constituting the
以上のように、本実施の形態2にかかる放射線モニタ10によれば、第1の半導体センサー11と非同期計数部として機能する非同時計数回路4、OR論理回路41、AND論理回路42との間、および第2の半導体センサー12と非同期計数部として機能する非同時計数回路4、OR論理回路41、AND論理回路42との間には、それぞれ、出力された信号のうち、第1の設定値である第1の弁別レベルTh1以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部である第1の波高弁別器2と第2の波高弁別器3と、第1の設定値よりも小さな第2の設定値である第2の弁別レベルTh2以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部である第3の波高弁別器8と第4の波高弁別器9が備えられ、非同時計数部において、第1の半導体センサー11と第2の半導体センサー12から同時に出力された信号のうち、一方が第1の設定値以上で、かつ他方が第2の設定値未満の信号を非同時に出力された信号として計数するように構成したので、放射線としてカウントすべきでない微細な信号(Th1未満)を除去できるとともに、振動ノイズか否か判定すべき信号(Th2以上)を逃さず検知できるようになり、振動ノイズを確実に排除できる。
As described above, according to the radiation monitor 10 according to the second exemplary embodiment, between the
10:放射線モニタ、
1:放射線検出器、
11:A検出系の半導体センサー(第1の半導体センサー)、
11s:電極面、
12:B検出系の半導体センサー(第2の半導体センサー)、
12s:電極面、
13:A検出系のプリアンプ回路(第1のプリアンプ回路)、
14:B検出系のプリアンプ回路(第2のプリアンプ回路)、
15:プリント基板(基板)、
16:電磁シールドケース、
16f:半導体センサーの電極が対向する面、16s:主面、
2:A検出系の波高弁別器(第1の波高弁別器)、
3:B検出系の波高弁別器(第2の波高弁別器)、
4:非同時計数回路(非同時計数部)、
5:演算器、
6:メモリー、
7:表示器、
8:A検出系の波高弁別器(第3の波高弁別器)、
9:B検出系の波高弁別器(第4の波高弁別器)、
41:OR論理回路(非同時計数部)、
42:AND論理回路(非同時計数部)。
10: Radiation monitor,
1: radiation detector,
11: A detection system semiconductor sensor (first semiconductor sensor),
11s: electrode surface,
12: B sensor semiconductor sensor (second semiconductor sensor),
12s: electrode surface,
13: A detection system preamplifier circuit (first preamplifier circuit),
14: B detection system preamplifier circuit (second preamplifier circuit),
15: Printed circuit board (board)
16: Electromagnetic shield case,
16f: the surface where the electrodes of the semiconductor sensor face each other, 16s: the main surface,
2: A detection system wave height discriminator (first wave height discriminator),
3: B height discriminator of the B detection system (second wave height discriminator),
4: Non-simultaneous counting circuit (non-simultaneous counting unit),
5: arithmetic unit,
6: Memory,
7: Display,
8: A detection system wave height discriminator (third wave height discriminator),
9: B detection system wave height discriminator (fourth wave height discriminator),
41: OR logic circuit (non-simultaneous counting unit),
42: AND logic circuit (non-simultaneous counting unit).
Claims (5)
前記第1の半導体センサーと同型の第2の半導体センサーと、
前記第1の半導体センサーと前記第2の半導体センサーを、それぞれの同じ極性の電極の電極面が同じ向きになるように配置して収納するとともに接地されている電磁シールドケースと、
前記第1の半導体センサーからの出力信号と前記第2の半導体センサーからの出力信号のうち、非同時に出力された信号を計数する非同時計数部と、を備え、
前記第1の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔、および前記第2の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔が等しく、かつ振動状態においてもそれぞれの間隔が同様に変化するように、前記第1の半導体センサーと前記第2の半導体センサーが配置されていることを特徴とする放射線モニタ。 A first semiconductor sensor that has a plate shape and outputs a signal corresponding to incident radiation;
A second semiconductor sensor of the same type as the first semiconductor sensor;
An electromagnetic shielding case in which the first semiconductor sensor and the second semiconductor sensor are arranged and housed so that the electrode surfaces of the electrodes of the same polarity are in the same direction and are grounded;
A non-simultaneous counting unit that counts signals output non-simultaneously among the output signals from the first semiconductor sensor and the output signals from the second semiconductor sensor;
The distance between the electrode surface of the first semiconductor sensor and the surface of the electromagnetic shield case facing the electrode surface, and the surface of the electromagnetic shield case facing the electrode surface of the second semiconductor sensor and the electrode surface The radiation monitor is characterized in that the first semiconductor sensor and the second semiconductor sensor are arranged so that the distance between the first semiconductor sensor and the second semiconductor sensor changes in the same manner even in a vibration state.
前記非同時計数部は、前記第1の半導体センサーと前記第2の半導体センサーから同時に出力された信号のうち、一方が前記第1の設定値以上で、かつ他方が前記第2の設定値未満の信号を前記非同時に出力された信号として計数することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の放射線モニタ。 Between the first semiconductor sensor and the asynchronous counter, and between the second semiconductor sensor and the asynchronous counter, a signal that is equal to or higher than a first set value among the output signals. An output discriminating unit for discriminating and outputting only an output discriminating unit, and an output discriminating unit for discriminating and outputting only a signal of a second set value or less smaller than the first set value,
The non-simultaneous counting unit is configured such that one of the signals simultaneously output from the first semiconductor sensor and the second semiconductor sensor is not less than the first set value and the other is less than the second set value. 4. The radiation monitor according to claim 1, wherein the signal is counted as the non-simultaneously output signal. 5.
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