JP2018054382A

JP2018054382A - 放射線測定装置

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Publication number: JP2018054382A
Application number: JP2016188765A
Authority: JP
Inventors: 孝良古澤; Takayoshi Furusawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: JP6294929B1; WO2018061252A1

Abstract

【課題】放射線測定装置において、バックグラウンド事象をより正確に判別して、バックグラウンドを低下させる。
【解決手段】論理積回路３０は、複数の光電子増倍管からの複数のパルス信号が同時に得られた場合に同時信号を生成する。ゲート設定部３４は、当該複数のパルス信号の論理和信号に基づいてマスク時間を設定する（ゲート信号を生成する）。論理積回路３６は、同時信号に基づいて計数実行信号（アナログデジタル変換器２４のＡＤ変換開始信号を生成する回路である。論理積回路３６は、計数を行う場合において、マスク時間内に生じた同時計数に基づいては計数実行信号を生成しない。
【選択図】図２

Description

本発明は放射線測定装置に関し、特に、バックグラウンドを低減する技術に関する。

放射線測定装置として、液体シンチレーション装置が知られている。一般的に、液体シンチレーション装置は、２本又は３本の光電子増倍管（ＰＭＴ）を備えている。液体シンチレーション装置の測定対象であるシンチレーション発光は、第１のＰＭＴと第２のＰＭＴの出力信号として、通常、約２０ｎｓ程度のパルス幅を有する信号として観測され、発光量が十分であれば、両方のＰＭＴから同時に出力が得られる。一方、それぞれのＰＭＴの熱雑音も同様に２０ｎｓ程度のパルス幅を有する信号として観測されるため、この熱雑音の影響を除去するために、第１のＰＭＴと第２のＰＭＴからの信号の論理積（ＡＮＤ）を用いて、シンチレーション発光による同時計数事象（Coincident Events）のみを取り出してＳ／Ｎの向上を図っている。

液体シンチレーション計測において、主パルスの発生後、それに引き続いてアフターパルスが発生することが知られている。特に、宇宙線及び自然放射線による高エネルギー粒子とシンチレータとの相互作用によるシンチレーション光や、ガラスバイアル内のＫ−４０等の自然放射能による蛍光等のバックグラウンド事象は、アフターパルスが多いことが知られている。

特許文献１に記載の発明においては、同時計数事象の発生後からのバースト（第１のＰＭＴ及び第２のＰＭＴからの信号の論理和（ＯＲ））をカウントし、その頻度に基づいて、その同時係数事象が、バックグラウンド事象に該当するのか、又は、本来計測すべき放射線による事象に該当するのかを識別している。

米国特許第４，６５１，００６号明細書

ところで、ガラスバイアル内には、Ｋ−４０、ウラン、トリウム等の自然放射線物質が混入しており、これらがガラスバイアルを用いた際の高いバックグラウンドの由来であることが知られている。ガラス壁内でこれらの自然放射線物質がα崩壊やβ崩壊した際の蛍光や、チェレンコフ光が発生した場合、数多くの光子群が発生して多重パルスの原因となる。通常、この多重パルスは同時計数後のアフターパルスとして知られているが、同時計数を発生させる以前にもシングルフォトンイベントとして発生する場合がある（シングルフォトンとして片方のＰＭＴで観測される場合がある）。このように、ガラスバイアルを使用すると、プリパルス（先行事象）を事前に伴うメインパルス（主事象）が発生する場合がある。

特許文献１に記載の発明は、主事象（同時計数事象）後に発生するアフターパルスを検出することによりバックグラウンド事象を識別する。除去すべきではない放射線による事象もアフターパルスを伴うことがあることから、誤判別を回避するために、アフターパルスの数が閾値以上となる事象をバックグラウンドとして判別している。先行事象が発生し、且つ、事後事象（アフターパルス）も発生する場合、特許文献１に記載の発明によってバックグラウンドの識別は可能である。しかし、先行事象のみが発生する場合、又は、先行事象が発生しアフターパルスの発生頻度が閾値よりも少ない場合、特許文献１に記載の発明では、バックグラウンドを判別することができない。

本発明の目的は、放射線測定装置において、バックグラウンド事象をより正確に判別してバックグラウンドを低下させることにある。

本発明に係る放射線測定装置は、複数の光電子増倍管からの複数のパルス信号が同時に得られた場合に同時信号を生成するコインシデンス回路と、前記複数のパルス信号の論理和信号に基づいてマスク時間を設定するマスク設定回路と、同時信号に基づいて計数実行信号を生成する回路であって、計数を行う場合において、前記マスク時間内において生じた同時信号に基づいては計数実行信号を生成しない計数実行信号生成回路と、を含むことを特徴とする。

上記の構成によると、マスク時間内において生じた同時信号はバックグラウンド事象を表わす信号として処理される。マスク設定回路は、例えば、同時信号の発生前に、片方の光電子増倍管から出力されたパルス信号が発生している場合、そのパルス信号に基づいてマスク時間を設定し、同時信号の発生前にそのパルス信号が発生していない場合、その同時信号に基づいてマスク時間を設定する。先行事象を伴う同時計数事象はバックグラウンド事象である可能性が高く、先行事象を伴わない同時計数事象はバックグラウンド事象である可能性が低い。それ故、先行事象を表わすパルス信号に基づいてマスク時間を設定し、そのマスク時間内において生じた同時信号を、バックグラウンド事象を表わす信号として処理することにより、バックグラウンド事象をより正確に判別してバックグラウンドを低下させることが可能となる。つまり、本発明においては、同時計数事象の発生前に発生し得る先行事象をモニタリングすることにより、バックグラウンド事象をより正確に判別してバックグラウンドを低下させることが可能となる。

前記マスク設定回路は、論理和信号に基づいて設定されたマスク時間の後に発生した別の論理和信号に基づいて別のマスク時間を設定する。

本発明に係る放射線測定装置は、同時信号の発生後に発生するアフターパルスの数が閾値以上となる同時信号を除外する除外回路を更に含む。この構成によると、先行事象とアフターパルスの両方を利用することにより、更にバックグラウンドを低下させることが可能となる。

測定対象の試料は液体シンチレータとともに容器としてのガラスバイアルに収容されており、前記複数の光電子増倍管は、前記液体シンチレータ及び前記ガラスバイアルからの発光を検出して前記複数のパルス信号を出力する。

本発明によると、放射線測定装置において、バックグラウンド事象をより正確に判別して、バックグラウンドを低下させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る液体シンチレーション装置を示す図である。本実施形態に係る計数部を示すブロック図である。本実施形態に係る計数部の動作を説明するためのタイミングチャートである。光電子増倍管からの出力信号の一例を示す図である。光電子増倍管からの出力信号の一例を示す図である。変形例に係る計数部を示すブロック図である。変形例に係る計数部の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図１には、本発明の実施形態に係る放射線測定装置の一例としての液体シンチレーション装置が示されている。液体シンチレーション装置は、例えば、検出部１０と、サンプルチェンジャー部１２と、計数部（図２に示されている）と、を含む。

検出部１０には、２本の光電子増倍管（ＰＭＴ）（例えば、ＰＭＴ１４，１６）が互いに対向して配置されている。ＰＭＴ１４，１６の間には、測定試料１８が配置される。

測定試料１８は、ガラスバイアル（試料容器）を含む。ガラスバイアル内に、液体シンチレータと試料とが収容される。検出部１０は、試料から放射されたα線やβ線を、ＰＭＴ１４，１６によって測定する。液体シンチレータとして、例えば、トルエンやキシレン等の溶媒に、ターフェニルやジフェニルオキサゾール（ＰＰＯ）等の蛍光物質の溶質を溶かし込んだ公知の液体シンチレータが用いられる。試料は、例えば、水、海水、尿、等である。なお、熱雑音対策として、測定試料１８が冷却されてもよい。

ＰＭＴ１４，１６からそれぞれ２種類の信号が出力される。一方の信号は、エネルギーに対して線形性の良い波高分析用の信号であり、他方の信号は、最終段からの飽和気味信号であり、イベント検出用の信号である。例えば、ＰＭＴ１４から２つの信号（ＰＭＴ１Ａ、ＰＭＴ１Ｂ）が出力され、ＰＭＴ１６から２つの信号（ＰＭＴ２Ａ、ＰＭＴ２Ｂ）が出力される。信号（ＰＭＴ１Ａ）と信号（ＰＭＴ２Ａ）は、波高分析用の信号であり、信号（ＰＭＴ２Ａ）と信号（ＰＭＴ２Ｂ）は、イベント検出用の信号である。各信号は、後述する計数部に出力される。

サンプルチェンジャー部１２には、例えば複数の測定試料１８が格納されている。図示しない駆動装置によって、サンプルチェンジャー部１２内の測定試料１８が検出部１０に送られ、また、検出部１０内の測定試料１８がサンプルチェンジャー部１２に送られる。これにより、測定試料１８が交換される。

計数部は、ＰＭＴ１４，１６からの信号を計数する機能を備えている。例えば、計数部は、マルチチャンネル波高分析器（ＭＣＡ）を含み、スペクトル分析を行う機能を備えている。

以下、図２及び図３を参照して、計数部について詳しく説明する。図２には、本実施形態に係る計数部２０の構成が示されている。図３には、計数部２０の動作を説明するためのタイミングチャートが示されている。図３において、横軸は時間を示している。

信号（ＰＭＴ１Ａ）と信号（ＰＭＴ１Ｂ）は、上述したＰＭＴ１４から出力されたアナログパルス信号であり、信号（ＰＭＴ２Ａ）と信号（ＰＭＴ２Ｂ）は、上述したＰＭＴ１６から出力されたアナログパルス信号である。

信号（ＰＭＴ１Ａ）と信号（ＰＭＴ２Ａ）は、シンチレーションパルスの波高分析を行うために使用される信号であり、サムアンプ回路２２（ＳＵＭＡＭＰ）によって加算処理と波形整形処理が適用される。これにより生成された信号（ＳＵＭＡＭＰＯＵＴ）は、後段のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４によってＡＤ変換が適用される。

信号（ＰＭＴ１Ｂ）はアンプ回路２６（ＡＭＰ１）に入力され、信号（ＰＭＴ２Ｂ）はアンプ回路２８（ＡＭＰ２）に入力される。アンプ回路２６では適切な増幅処理が行われ、電気的ノイズを通過させたいための閾値を超えた信号が、信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）として出力される。同様に、アンプ回路２８では適切な増幅処理が行われ、電気的ノイズを通過させないための閾値を超えた信号が、信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）として出力される。

信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）は、後段の論理回路で使用されるための電圧のＨレベルとＬレベルで表される論理信号であり、矩形状のパルス信号（時時間幅が分解時間と呼ばれる２０ｎｓ程度のパルス信号）である。

図３には、信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）の一例が示されている。信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）には、それぞれ複数のパルス信号（検出信号）が含まれている。信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）には、後述する先行事象を表わすパルス信号（プリパルス信号）が含まれている。

信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）は、論理積回路３０（ＡＮＤ（１））に入力される。論理積回路３０は、コインシデンス回路の一例に相当し、信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）との論理積（ＡＮＤ）を演算する。これにより、同時信号の一例としての論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）が生成される。論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）との論理積（ＡＮＤ）を表わす信号であり、いわゆる同時計数信号と呼ばれる信号である。

図３には、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）の一例が示されている。信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）との論理積（ＡＮＤ）を演算することにより、ＰＭＴ１４，１６からの信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）とが同時に得られた場合に、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）が生成される。

論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）には、先行事象を伴わない同時計数事象を表わすパルス信号と、先行事象を伴う同時計数事象を表わすパルス信号と、が含まれている。先行事象を伴う同時計数事象を表わすパルス信号は、当該パルス信号の事前に発生するプリパルス信号（先行事象を表わすパルス信号）を伴っている。そのプリパルス信号は、ＰＭＴ１４，１６の中の片方のＰＭＴによってシングルフォトンイベントを表わす信号として検出される。図３に示す例では、ＰＭＴ１４から出力された信号（ＰＭＴ１Ｂ）に基づく信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）に、先行事象を表わすプリパルス信号が含まれており、ＰＭＴ１６から出力された信号（ＰＭＴ２Ｂ）に基づく信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）には、先行事象を表わすプリパルス信号は含まれていない。

また、信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）は、論理和回路３２（ＯＲ）に入力される。論理和回路３２は、信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）との論理和（ＯＲ）を演算する、これにより、論理和信号（ＯＲＯＵＴ）が生成される。論理和信号（ＯＲＯＵＴ）は、信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）との論理和（ＯＲ）を表わす信号である。

図３には、論理和信号（ＯＲＯＵＴ）の一例が示されている。信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）との論理和（ＯＲ）を演算することにより、バースト信号としての論理和信号（ＯＲＯＵＴ）が生成される。

論理和信号（ＯＲＯＵＴ）は、ゲート設定部３４に入力される。ゲート設定部３４は、マスク設定回路の一例に相当し、論理和信号（ＯＲＯＵＴ）に基づいて、予め設定された時間幅を有する遅延時間（Ｄｅｌａｙ）の後に、予め設定された時間幅を有するゲート（Ｇａｔｅ）を設定する。ゲートは、マスク時間の一例に相当する。論理和信号（ＯＲＯＵＴ）信号は、ゲート設定部３４によって、遅延時間（Ｄｅｌａｙ）後にゲート幅に相当するパルス幅（Ｇａｔｅ）を有するゲート信号（ＧＡＴＥ）に変換される。

図３には、ゲート信号（ＧＡＴＥ）の一例が示されている。例えば、論理和信号（ＯＲＯＵＴ）の一群の中の先頭のパルス信号を基準として、遅延時間（Ｄｅｌａｙ）が設定され、その遅延時間（Ｄｅｌａｙ）の後にゲート信号（Ｇａｔｅ）（マスク時間）が設定される。その先頭のパルス信号が、同時信号としての論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）である場合もあれば、先行事象を表わすパルス信号である場合もある。また、ゲート信号（マスク時間）内において生じた論理和信号（ＯＲＯＵＴ）に基づいては、当該ゲート信号とは別のゲート信号は設定されない。ある論理和信号（ＯＲＯＵＴ）の一群の中の先頭のパルス信号を基準としてゲート信号（マスク時間）が設定されると、そのゲート信号の後に発生した別の論理和信号（ＯＲＯＵＴ）の一群の中の先頭のパルス信号に基づいて、別のゲート信号が設定される。

論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）とゲート信号（ＧＡＴＥ）は、後段の論理積回路３６（ＡＮＤ（２））に入力される。論理積回路３６は、計数実行信号生成回路の一例に相当し、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）とゲート信号（ＧＡＴＥ）との論理積（ＡＮＤ）を演算する。これにより、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）が生成される。論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）は、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）とゲート信号（ＧＡＴＥ）との論理積（ＡＮＤ）を表わす信号である。

図３には、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）の一例が示されている。ここでは、ゲート信号（Ｇａｔｅ）がＨレベルとなっている時間帯（つまりマスク時間内）に生じた論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、ゲート信号によってマスクされ、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）として出力されない。一方、ゲート信号（Ｇａｔｅ）がＬレベルとなっている時間帯（つまりマスク時間以外の時間帯）に生じた論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、ゲート信号によってマスクされず、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）として出力される。図３に示す例において、破線で表されている論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、ゲート信号によってマスクされているため、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）として出力されない。一方、実線で表されている論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、ゲート信号によってマスクされていないため、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）として出力される。

従来においては、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）が、後段のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）でのアナログデジタル変換開始信号（ＡＤ変換開始信号）として利用される。本実施形態では、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）が、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４に入力され、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４でのＡＤ変換開始信号として利用される。なお、ＡＤ変換開始信号は、計数実行信号の一例に相当する。

先行事象を伴う同時計数事象を表わす同時信号としての論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、ゲート信号（マスク時間）によってマスクされるので、論理積回路３６を通過することができない。つまり、先行事象を伴う同時計数事象が発生した場合、先行事象を表わすパルス信号によってゲート信号（マスク時間）が設定される。先行事象の後に同時計数事象が発生するため、その同時計数事象を表わす論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、先行事象によって設定されたゲート信号によってマスクされることになる。これにより、先行事象を伴う同時計数事象を表わす信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、論理積回路３６を通過できず、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）２４でのＡＤ変換開始信号として利用されない。それ故、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４にてＡＤ変換を開始する前に、先行事象を伴う同時計数事象をバックグラウンド事象として除去することが可能となる。一方、先行事象を伴わない同時計数事象が発生した場合、当該同時計数事象を表わすパルス信号自体によってゲート信号（マスク時間）が設定されるので、その同時計数事象を表わす論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、自身によって設定されたゲート信号によってマスクされず、論理積回路３６を通過してアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４でのＡＤ変換開始信号として利用される。

先行事象は、その事象における発光量が十分でないため、ＰＭＴ１４，１６の中の片方のＰＭＴによって検出された事象（シングルフォトンイベント）であって、通常のシンチレーション光による同時計数事象では観測されない特異な事象であり、特に、ガラスバイアルを使用した場合には、先行事象（シングルフォトンイベント）を伴う同時計数事象が発生することがある。本実施形態では、上述したように、先行事象を伴う同時計数事象を表わす論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、ゲート信号（マスク時間）によってマスクされるので、先行事象を伴う同時計数事象をバックグラウンド事象として除去することが可能となる。

遅延時間（Ｄｅｌａｙ）の幅は、同時計数回路（つまり、論理積回路３０（ＡＮＤ（１）））の分解時間よりも大きく設定される。遅延時間の幅を分解時間よりも大きく設定しないと、論理積回路３６（ＡＮＤ（２））において、ゲート信号が、先行事象を伴わない同時計数事象（除去すべきではない同時計数事象）もマスクしてしまうからである。分解時間は、アンプ回路２６（ＡＭＰ１）及びアンプ回路２８（ＡＭＰ２）で設定され、一般的な液体シンチレーション装置の分解時間は、例えば２０ｎｓ程度である。論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）が、論理積回路３６（ＡＮＤ（２））に入力される前に、その後のタイミング設計の都合により遅延回路等で遅延させる必要がある場合には、その遅延を加味した遅延時間（Ｄｅｌａｙ）を設定することになる。

ゲート信号（マスク時間）の時間幅は、先行事象が主事象（同時計数事象）の前のどれくらいの長さの期間に発生しているのかを見込んで設定される。つまり、先行事象の発生時点と同時計数事象の発生時点との間の時間を予測して、ゲート信号の時間幅を設定することになる。

ゲート信号が設定されている時間帯は、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）に対する不感時間帯に該当するため、ゲート信号（ＧＡＴＥ）は後段のタイマー回路３８にも入力され、タイマー回路３８では、ゲート信号（ＧＡＴＥ）が設定されている時間帯は、不感時間帯として処理される。

アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４は、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）をトリガとして信号（ＳＵＭＡＭＰＯＵＴ）のアナログ波形のピーク波形のＡＤ変換を開始し、ＡＤ変換結果をＭＣＡ４４に出力する。アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４では、ＡＤ変換中に次の論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）を受け付けられない時間帯が存在し、これはシステムのデッドタイムとなる。アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４は、このデッドタイムを示すデッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））をタイマー回路３８に出力する。

タイマー回路３８はカウンタ４０とバッファ４２を含み、測定時間を管理し、ＭＣＡ４４に含まれるメモリ４６の動作の開始と停止を、信号（ＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ）によって制御する機能を備えている。通常、タイマー回路３８は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４からデッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））を受け取り、デッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））が発生している間は、カウンタ４０による測定時間のカウントを停止させることにより、正味の測定時間を管理する。本実施形態では、タイマー回路３８は、ゲート設定部３４からゲート信号（ＧＡＴＥ）を受け取り、ゲート信号（ＧＡＴＥ）を受け取っている間は、不感時間帯として、カウンタ４０による測定時間のカウントを停止させる。

ＭＣＡ４４は、マルチチャンネル波高分析器であり、メモリ４６とバッファ４８を含む。ＭＣＡ４４として、例えば、公知のマルチチャンネル波高分析器が用いられる。ＭＣＡ４４は、ＡＤ変換結果をアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４から受け取る度に、逐次、ＭＣＡ４４内のメモリ４６にＡＤ変換結果を格納していく。

以上のように、本実施形態によると、主事象（同時計数事象）が発生する前に発生する事象（先行事象）をモニタリングすることにより、主事象（同時計数事象）がガラスバイアルのガラス壁内で発生した発光事象であるか否かを識別することが可能となる。先行事象（シングルフォトンイベント）を伴う主事象（同時計数事象）は、ガラスバイアルにて発生した発光事象であると識別されて、バックグラウンド事象として処理される。これにより、ガラスバイアルを使用する場合において、バックグラウンド事象をより正確に判別することが可能となる。また、先行事象を伴う同時計数事象を表わす信号は、計数実行信号（ＡＤ変換開始信号）として使用されないため、バックグラウンドを低下させることが可能となる。

ここで、図４及び図５を参照して、ＰＭＴ１４，１６からの出力信号の一例について説明する。図４及び図５には、ＰＭＴ１４，１６からの出力信号の一例が示されている。図４には、先行事象が発生していない波形が示されており、図５には、先行事象が発生している波形が示されている。一例として、試料容器としてガラスバイアルが用いられ、トルエンベースのシンチレータが用いられている。

図４中の波形５０は、ＰＭＴ１４から出力された信号（ＰＭＴ１Ｂ）を表わす波形であり、波形５２は、ＰＭＴ１６から出力された信号（ＰＭＴ２Ｂ）を表わす波形である。波形５０は波形部分５４を含み、波形５２は波形部分５６を含む。波形部分５４，５６は同時に発生している。つまり、ＰＭＴ１４，１６においてパルスが同時に発生していることが分かる。波形５０，５２には、先行事象を表わす波形が含まれていないため、同時に計測された波形部分５４，５６に基づいて生成された同時信号（論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ））は、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）として、ＡＤ変換開始信号として使用される。

図５中の波形５８は、ＰＭＴ１４から出力された信号（ＰＭＴ１Ｂ）を表わす波形であり、波形６０は、ＰＭＴ１６から出力された信号（ＰＭＴ２Ｂ）を表わす波形である。波形５８は、波形部分６２，６４を含み、波形６０は波形部分６６を含む。波形部分６２，６６は同時に発生している。一方、波形６０は、波形５８中の波形部分６４に相当する波形を含んでおらず、波形部分６４は、シングルフォトンイベントを表わす波形であることが分かる。この場合、波形部分６４を基準にしてゲート信号（マスク時間）が設定され、そのマスク時間内に、波形部分６２，６６が発生している場合には、波形部分６２，６６に基づく同時信号（論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ））は、ＡＤ変換開始信号として使用されない。つまり、波形部分６２，６６は、先行事象を伴う同時計数事象を表わす波形であるため、波形部分６２，６６に基づく同時信号は、バックグラウンド事象を表わす信号として処理され、ＡＤ変換開始信号として使用されない。

試料容器としてガラスバイアルを使用した場合には、図５に示すように、先行事象（シングルフォトンイベント）を表わす信号が検出される場合があり、この先行事象をモニタリングすることにより、先行事象を伴う同時計数事象をバックグラウンド事象として除去することが可能となる。

（変形例）
以下、図６及び図７を参照して、変形例に係る計数部について説明する。図６には、変形例に係る計数部２０Ａの構成が示されている。図７には、計数部２０Ａの動作を説明するためのタイミングチャートが示されている。図７において、横軸は時間を示している。

変形例に係る計数部２０Ａは、上述した実施形態に係る計数部２０の構成に加えて、バーストカウント部６８を更に含む。

バーストカウント部６８は、除外回路の一例に相当し、同時計数事象の発生後からのバーストパルス（アフターパルス）（例えば、論理和信号（ＯＲＯＵＴ））をカウントし、そのカウント数に基づいて、当該同時計数事象がバックグラウンド事象に該当するのか否かを判定する機能を備えている。例えば、そのカウント数が閾値以上となる場合、そのバーストパルスを伴う同時計数事象は、バックグラウンド事象であると判定される。変形例においては、上述した実施形態と同様に、先行事象を伴う同時計数事象がバックグラウンド事象であると判定され、更に、カウント数が閾値以上となるバーストパルスを伴う同時計数事象もバックグラウンド事象であると判定される。このように、先行事象とアフターパルスの両方を利用してバックグラウンド事象を判定して除去することにより、バックグラウンドを更に低下させることが可能となる。以下、バーストカウント部６８に関わる部分について説明する。その他の部分は、上述した実施形態の説明の通りである。

論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）と論理和信号（ＯＲＯＵＴ）は、バーストカウント部６８に入力される。以下、図７を参照して、バーストカウント部６８の処理について説明する。

論理和信号（ＯＲＯＵＴ）は、論理和回路３２から出力された信号である。つまり、論理和信号（ＯＲＯＵＴ）は、ＰＭＴ１４からの信号（ＰＭＴ１Ｂ）に基づく信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と、ＰＭＴ１６からの信号（ＰＭＴ２Ｂ）に基づく信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）と、の論理和（ＯＲ）を表わす信号である。論理和信号（ＯＲＯＵＴ）は、バーストパルス（アフターパルス）を伴わない同時計数事象を表わす論理和信号と、バーストパルスを伴う同時計数事象を表わす論理和信号と、を含む。

論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、論理積回路３０から出力された信号である。つまり、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）は、ＰＭＴ１４からの信号（ＰＭＴ１Ｂ）に基づく信号（ＡＭＰ１ＯＵＴ）と、ＰＭＴ１６からの信号（ＰＭＴ２Ｂ）に基づく信号（ＡＭＰ２ＯＵＴ）と、の論理積（ＡＮＤ）を表わす信号（同時計数信号）である。

バーストカウント部６８は、符号７０で示すように、同時計数信号としての論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）をトリガとして、予め設定された時間幅を有する遅延時間（Ｄｅｌａｙ）の後に、予め設定された時間幅（Ｗｉｄｔｈ）を有するバーストカウント判定信号を生成する。バーストカウント判定信号は、バーストカウント判定時間を示す信号である。

バーストカウント部６８は、バーストカウント判定信号が有する時間幅（Ｗｉｄｔｈ）、つまり、バーストカウント判定時間内に発生した論理和信号（ＯＲＯＵＴ）のパルス数をカウントすることにより、バーストカウント数（アフターパルスの数に相当する）を得る。

バーストカウント部６８は、バーストカウント数に対する閾値を保持しており、バーストカウント数が閾値以上となる同時計数事象をバックグラウンド事象であると判定し、その同時計数事象についてのリジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）を生成する。バーストカウント数が閾値未満となる場合、バーストカウント部６８は、リジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）を生成しない。

図７に示す例では、閾値は「１」に設定されている。符号７２で示すように、バーストパルス（アフターパルス）を伴わない同時計数事象を表わす論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）の後に発生するバーストパルスの数は「０」であり、バーストパルスを伴う同時計数事象を表わす論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）の後に発生するバーストパルスの数は「２」である。従って、符号７４で示すように、バーストパルスを伴わない同時計数事象を表わす論理積信号（同時信号）に対してリジェクト信号は生成されず、バーストパルスを伴う同時計数事象を表わす論理積信号（同時信号）に対してリジェクト信号が生成される。

また、バーストカウント部６８は、符号７６で示すように、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）を受け付けると、論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）の入力時点から判定完了までの間、次の判定処理を行わない時間帯を示すビジー信号（ＢＵＳＹ）を生成する。

リジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）とビジー信号（ＢＵＳＹ）は、タイマー回路３８とＭＣＡ４４に入力される。

なお、変形例においても、ゲート設定部３４によってゲート信号（マスク時間）が設定され、論理積回路３６（ＡＮＤ（２））によって、ゲート信号によってマスクされない論理積信号（ＡＮＤ（１）ＯＵＴ）が、論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）としてアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４に出力される。この論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）が、ＡＤ変換開始信号として使用される。これにより、上述した実施形態と同様に、先行事象を伴う同時計数事象が、バックグラウンド事象として除去される。

デッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））が示すデッドタイムが、バーストカウント部６８での判定完了までの時間よりも短い場合、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４は、判定が完了するまでに論理積信号（ＡＮＤ（２）ＯＵＴ）の入力に応じてＡＤ変換を実施し、都度、ＭＣＡ４４にＡＤ変換結果を出力する。

通常、ＭＣＡ４４は、ＡＤ変換結果をアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４から受け取る度に、逐次、ＭＣＡ４４内のメモリ４６にＡＤ変換結果を格納していく。本変形例では、ＭＣＡ４４は、バーストカウント部６８での判定が完了するまで、つまり、ビジー信号（ＢＵＳＹ）が入力している間は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４から受け取ったＡＤ変換結果を、一時保管部としてのバッファ４８に一時的に記憶させる。ＭＣＡ４４は、ビジー信号（ＢＵＳＹ）が終了するタイミングで入力されるリジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）の有無をモニタリングする。リジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）がない場合、ＭＣＡ４４は、バッファ４８で一時保管していたＡＤ変換結果をメモリ４６に格納し、バッファ４８をクリアして開放する。リジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）がある場合、ＭＣＡ４４は、そのリジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）に対応するＡＤ変換結果を、破棄すべきバックグラウンド事象に対応するＡＤ変換結果と判定して、バッファ４８をクリアして開放する。この場合、ＭＣＡ４４は、バッファ４８に一時的に保管されていたＡＤ変換結果を、メモリ４６に格納しない。なお、ＭＣＡ４４は、このＡＤ変換結果を破棄せずに、メモリ４６とは異なる第２メモリに格納してもよい。

タイマー回路３８は測定時間を管理し、ＭＣＡ４４に含まれるメモリ４６の動作の開始と停止を、信号（ＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ）によって制御する機能を備えている。通常、タイマー回路３８は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４からデッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））を受け取り、デッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））が発生している間は、カウンタ４０による測定時間のカウントを停止させることにより、正味の測定時間を管理する。変形例では、上述した実施形態と同様に、タイマー回路３８は、ゲート設定部３４からゲート信号（ＧＡＴＥ）を受け取り、ゲート信号（ＧＡＴＥ）を受け取っている間は、不感時間帯として、カウンタ４０による測定時間のカウントを停止させる。また、タイマー回路３８は、ＭＣＡ４４でのバッファリング動作と同様に、バーストカウント部６８での判定が完了するまで、つまりビジー信号（ＢＵＳＹ）が入力している間は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４から受け取ったデッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））のバッファ４２で集計している。タイマー回路３８は、ビジー信号（ＢＵＳＹ）が終了するタイミングで入力されるリジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）の有無をモニタリングする。リジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）がない場合、タイマー回路３８は、バッファ４２で集計していたデッドタイム信号（ＤＴ（ＡＤＣ））の総時間分、カウンタ４０による測定時間のカウントを停止させ、バッファ４２をクリアにして開放する。リジェクト信号（ＲＥＪＥＣＴ）がある場合、ビジー信号（ＢＵＳＹ）が有する時間幅が測定の不感時間帯に該当するため、タイマー回路３８は、バッファ４２をクリアにして開放し、その代わりに、ビジー信号（ＢＵＳＹ）の時間分、カウンタ４０による測定時間のカウントを停止させる。

以上のように、変形例によると、先行事象を伴う同時計数事象がバックグラウンド事象であると判定され、更に、カウント数が閾値以上となるバーストパルス（アフターパルス）を伴う同時計数事象もバックグラウンド事象であると判定され、これらのバックグラウンド事象が除去される。このように、先行事象とアフターパルスの両方を利用してバックグラウンド事象を判定して除去することにより、バックグラウンドを更に低下させることが可能となる。

なお、上述した実施形態に係る計数部２０及び変形例に係る計数部２０Ａは、液体シンチレーション装置以外の放射線測定装置に適用されてもよい。例えば、計数部２０，２０Ａは、複数のＰＭＴを有する放射線測定装置であって、固体のシンチレータを使用する放射線測定装置に適用されてもよい。

１４，１６ＰＭＴ（光電子増倍管）、１８測定試料、２０計数部、２２サムアンプ回路、２４アナログデジタル変換器、２６，２８アンプ回路、３０，３６論理積回路、３２論理和回路、３４ゲート設定部、３８タイマー回路、４０カウンタ、４４ＭＣＡ、６８バーストカウント部。

Claims

複数の光電子増倍管からの複数のパルス信号が同時に得られた場合に同時信号を生成するコインシデンス回路と、
前記複数のパルス信号の論理和信号に基づいてマスク時間を設定するマスク設定回路と、
同時信号に基づいて計数実行信号を生成する回路であって、計数を行う場合において、前記マスク時間内において生じた同時信号に基づいては計数実行信号を生成しない計数実行信号生成回路と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
請求項１に記載の放射線測定装置において、
前記マスク設定回路は、論理和信号に基づいて設定されたマスク時間の後に発生した別の論理和信号に基づいて別のマスク時間を設定する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
請求項１又は請求項２に記載の放射線測定装置において、
同時信号の発生後に発生するアフターパルスの数が閾値以上となる同時信号を除外する除外回路を更に含む、
ことを特徴とする放射線測定装置。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線測定装置において、
測定対象の試料は液体シンチレータとともに容器としてのガラスバイアルに収容されており、
前記複数の光電子増倍管は、前記液体シンチレータ及び前記ガラスバイアルからの発光を検出して前記複数のパルス信号を出力する、
ことを特徴とする放射線測定装置。