JP2019095402A - Measuring method of light emission attenuation time-constant of scintillator, measuring apparatus of the same, and measuring method of activator concentration of scintillator - Google Patents
Measuring method of light emission attenuation time-constant of scintillator, measuring apparatus of the same, and measuring method of activator concentration of scintillator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019095402A JP2019095402A JP2017227688A JP2017227688A JP2019095402A JP 2019095402 A JP2019095402 A JP 2019095402A JP 2017227688 A JP2017227688 A JP 2017227688A JP 2017227688 A JP2017227688 A JP 2017227688A JP 2019095402 A JP2019095402 A JP 2019095402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scintillator
- time constant
- decay time
- light emission
- peak value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
本発明は、賦活材を添加したシンチレータの発光減衰時定数の測定に関する。 The present invention relates to the measurement of the light emission decay time constant of a scintillator added with an activator.
無機シンチレータの一部では、賦活材としてＣｅやＥｕなどの微量元素を添加することで発光量を増加させるなどの性能改善が行われている。一方、賦活材の添加量によって発光特性が変化することが知られており、特に発光減衰時定数は添加量に応じて大きく変化する。例えば、非特許文献１には、Ｃｅ濃度と発光減衰時定数の関係が示されている。 In some inorganic scintillators, performance improvements such as increasing the amount of light emission are performed by adding a trace element such as Ce or Eu as an activator. On the other hand, it is known that the light emission characteristics change depending on the addition amount of the activator, and in particular, the light emission decay time constant changes largely depending on the addition amount. For example, Non-Patent Document 1 shows the relationship between the Ce concentration and the light emission decay time constant.
シンチレータの製造法として一般的に用いられているチョクラルスキー法では、高温に熱したるつぼでシンチレータの構成材料を融解し、種結晶を長い時間をかけてゆっくりと引き上げることにより単結晶のシンチレータを製造しているが、時間の経過と共に構成材料の比率が変化する。これまでの経験では、シンチレータインゴットの上端と下端において発光減衰時定数が２倍程度異なることを経験しているが、同一インゴットから切り出されたシンチレータは賦活材が同一濃度のものとして出荷されている。このため、賦活材の添加量が異なり、発光減衰時定数の異なるシンチレータが同一のシンチレータとして流通している。 In the Czochralski method generally used as a scintillator manufacturing method, single crystal scintillators are obtained by melting the constituent materials of the scintillator in a crucible heated to a high temperature and slowly pulling the seed crystal over a long time. Although it manufactures, the ratio of constituent material changes with progress of time. In the experience so far, we have experienced that the light emission decay time constant differs by about 2 times at the upper end and the lower end of the scintillator ingot, but the scintillators cut out from the same ingot are shipped with the activator in the same concentration . For this reason, the addition amount of the activator is different, and scintillators having different light emission decay time constants circulate as the same scintillator.
ここで、測定イベント数のカウントであれば、発光減衰時定数の変化の測定結果への影響はあまりないが、１つのイベントについての検討を行う場合には、発光減衰時定数が大きく影響する。 Here, if the number of measurement events is a count, the change in the light emission decay time constant has little influence on the measurement result, but when one event is considered, the light emission decay time constant has a large influence.
ところが、発光減衰時定数の測定方法としては、高速パルス電子線源または高速パルスレーザーを用いてシンチレータを励起状態にした後、高精度な時間分解能を持ったＴＤＣ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて詳細な発光イベントを解析する必要があり、発光減衰時定数が短いほど高性能なパルス電子線源やレーザー光源、ＴＤＣモジュールが必要となる。また、様々な形状のシンチレータに対してパルス電子線源やレーザー光源をシンチレータだけに照射することは困難である。 However, as a method of measuring the light emission decay time constant, after the scintillator is brought into an excited state using a high-speed pulsed electron beam source or a high-speed pulsed laser, TDC (Time to Digital Converter) with high accuracy time resolution is used. Detailed emission events need to be analyzed, and as the emission decay time constant is shorter, more sophisticated pulsed electron beam sources, laser light sources, and TDC modules are required. Moreover, it is difficult to irradiate only a scintillator with a pulse electron beam source or a laser light source for scintillators of various shapes.
従って、任意形状のシンチレータの発光減衰時定数を簡易に測定する技術は存在しなかった。 Therefore, there has been no technique for easily measuring the light emission decay time constant of a scintillator of arbitrary shape.
なお、特許文献１では、複数の発光時定数の異なるシンチレータを用いて、ＰＥＴ（Positron emission tomography）装置を構成することが提案されている。特に、複数のシンチレータからの光を電気信号に変換したあと、その電圧波形のピーク電圧値Ｖｐとその積分値（積分電荷量）Ｑの比を用いて、各シンチレータからの信号を分離している。この特許文献１のような装置を構成するためには、互いに異なる発光減衰時定数を持つ複数のシンチレータを採用する必要があり、このために各シンチレータの発光減衰時定数を知る必要がある。 Patent Document 1 proposes that a PET (Positron emission tomography) apparatus be configured using a plurality of scintillators with different emission time constants. In particular, after converting the light from a plurality of scintillators into an electrical signal, the signal from each scintillator is separated using the ratio of the peak voltage value Vp of the voltage waveform to its integral value (integral charge amount) Q. . In order to constitute an apparatus like this patent document 1, it is necessary to employ a plurality of scintillators having different light emission decay time constants, and for this purpose it is necessary to know the light emission decay time constants of the respective scintillators.
本発明は、シンチレータの発光減衰時定数の測定方法であって、シンチレータに放射線が入射するイベントによって、シンチレータから出力される光を光電変換して電気信号に得、得られた１つのイベントについての電気信号の電圧波形におけるピーク値（Ｖｐ）と積分値（Ｑ）との比（Ｖｐ／Ｑ）を算出し、ピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）と、シンチレータの発光減衰時定数との関係を利用して、算出されたＶｐ／Ｑからシンチレータの発光減衰時定数を決定する。 The present invention is a method of measuring the light emission decay time constant of a scintillator, which photoelectrically converts light output from the scintillator into an electrical signal by an event in which radiation is incident on the scintillator, and obtains one electrical event. The ratio (Vp / Q) of the peak value (Vp) to the integral value (Q) in the voltage waveform of the electrical signal is calculated, and the ratio of the peak value to the integral value (Vp / Q) and the luminescence decay time constant of the scintillator The light emission decay time constant of the scintillator is determined from the calculated Vp / Q using the relationship with
また、ピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）と、シンチレータの発光減衰時定数との関係を、（Ｖｐ／Ｑ）を（ｙ）、発光減衰時定数を（ｘ）、ａ，ｂを定数とした場合に、ｙ＝ａ／ｘ＋ｂとなる関係とするとよい。 In addition, the relationship between the ratio of peak value to integral value (Vp / Q) and the light emission decay time constant of the scintillator, (Vp / Q) is (y), the light emission decay time constant is (x), a, b It is preferable that y = a / x + b, where
また、賦活材の含有量が異なる複数のシンチレータについて、放射線が入射するイベントによって、複数のシンチレータから出力される光をそれぞれ光電変換して電気信号に変換し、得られた複数の電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分値を検出して検出したピーク値と積分値の比をそれぞれ算出するとともに、当該イベントの発光減衰時定数を算出し、賦活材の含有量が異なる複数のシンチレータにおいて得られたピーク値と積分値の比（ｙ）と、当該イベントの発光減衰時定数（ｘ）の関係をフィッティング関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂにあてはめて定数ａ，ｂを決定し、関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂを決定するとよい。 In addition, with respect to a plurality of scintillators having different contents of activators, the light output from the plurality of scintillators is photoelectrically converted and converted into an electric signal by an incident event of radiation, and the voltages of the plurality of electric signals obtained The peak value and the integral value in the waveform are detected to calculate the ratio of the detected peak value to the integral value, and the light emission decay time constant of the event is calculated to obtain the plurality of scintillators having different activator contents. The relationship between the peak value and the integral value (y) and the light emission decay time constant (x) of the event is applied to the fitting function y = a / x + b to determine the constants a and b, and the function y = a / x + b It is good to decide
また、本発明は、シンチレータに含まれる賦活材の濃度を測定方法であって、シンチレータに放射線が入射するイベントによって、シンチレータから出力される光を光電変換して電気信号に得、得られた１つのイベントについての電気信号の電圧波形におけるピーク値（Ｖｐ）と積分値（Ｑ）との比（Ｖｐ／Ｑ）を算出し、予め得られている、ピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）と、シンチレータの賦活材濃度との関係を利用して、算出されたピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）からシンチレータの賦活材の濃度を決定する。 Further, the present invention is a method of measuring the concentration of an activation material contained in a scintillator, which is obtained by photoelectrically converting light output from the scintillator into an electrical signal by an event that radiation enters the scintillator. The ratio (Vp / Q) of the peak value (Vp) to the integral value (Q) in the voltage waveform of the electrical signal for one event is calculated, and the ratio (Vp / P) of the peak value to the integral value obtained in advance The concentration of the activator of the scintillator is determined from the ratio (Vp / Q) of the calculated peak value to the integral value using the relationship between Q) and the activator concentration of the scintillator.
また、本発明は、シンチレータの発光減衰時定数の測定装置であって、シンチレータに放射線が入射するイベントによって、シンチレータから出力される光を光電変換して電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器で得られた電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分値を検出し、検出したピーク値と積分値の比に応じて、シンチレータの発光減衰時定数を算出する演算装置と、を含み、演算装置は、複数のシンチレータにおいて得られたピーク値と積分値の比（ｙ）と、当該イベントの発光減衰時定数（ｘ）の関係から定数ａ，ｂを決定したフィッティング関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂを記憶しており、検出したピーク値と積分値の比に応じて、記憶しているフィッティング関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂを利用してシンチレータの発光減衰時定数を算出する。 Further, the present invention is a measuring device of luminescence decay time constant of a scintillator, wherein a photoelectric converter photoelectrically converts light output from the scintillator into an electric signal by an event that radiation is incident on the scintillator; An arithmetic unit for detecting a peak value and an integral value in a voltage waveform of an electrical signal obtained by the converter and calculating a light emission decay time constant of the scintillator in accordance with the ratio of the detected peak value and the integral value; The computing device is a fitting function y = a / x + b that determines the constants a and b from the relationship between the peak value and integral value ratio (y) obtained for a plurality of scintillators and the light emission decay time constant (x) of the event. Is calculated, and the decay time constant of the scintillator is calculated using the stored fitting function y = a / x + b according to the ratio of the detected peak value to the integrated value. To.
本発明によれば、シンチレータの発光減衰時定数を比較的簡単に測定することができる。また、発光減衰時定数に基づきシンチレータの賦活材濃度を測定することもできる。 According to the present invention, the light emission decay time constant of the scintillator can be measured relatively easily. In addition, the activator concentration of the scintillator can also be measured based on the light emission decay time constant.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described herein.
＜発光減衰時定数の計測＞
図１に、各種のシンチレータについて、イベントに応じた発光強度（規格化した電流強度：Charge normalized intensity）の経時変化を示してある。シンチレータの発光強度は、光電変換した後の電荷量として検出するため、これを規格化した電荷量（Charge normalized intensity）で表してある。
<Measurement of luminescence decay time constant>
FIG. 1 shows time-dependent changes in light emission intensity (normalized current intensity: charge normalized intensity) according to an event for various scintillators. The light emission intensity of the scintillator is represented by a charge normalized intensity, in order to be detected as a charge after photoelectric conversion.
シンチレータとしては、（ｉ）ＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）：Ｃｅ（セシウム添加ＧＳＯ）、（ｉｉ）ＬＧＳＯ：Ｃｅ（Ｃｅ添加Ｌｕ２−ｘＧｄｘＳｉＯ５）、（ｉｉｉ）ＧＳＯＺ：Ｃｅ（セシウム添加、Ｚｒ添加ＧＳＯ）、（ｉｖ）ＧＡＧＧ：Ｃｅ（Ｃｅ添加Ｇｄ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２）、（ｖ）ＬｕＡＧ：Ｐｒ（プラセオジム添加ＬｕＡＧ（ルテチウム・アルミニウム・ガーネット））を用いた。 As the scintillator, (i) GSO (Gd 2 SiO 5 ): Ce (cesium-added GSO), (ii) LGSO: Ce (Ce-added Lu 2-x Gd x SiO 5 ), (iii) GSOZ: Ce (cesium-added) , Zr-added GSO), (iv) GAGG: Ce (Ce-added Gd 3 (Al, Ga) 5 O 12 ), (v) LuAG: Pr (praseodymium-added LuAG (lutetium aluminum garnet)) were used.
図１における、左上（ａ）は、ＧＳＯ：Ｃｅで、Ｃｅの添加量０．５ｍｏｌ％（ｔｏｐ）、０．５ｍｏｌ％（ｂｏｔｔｏｍ）、１．５ｍｏｌ％（ｔｏｐ）、１．５ｍｏｌ％（ｂｏｔｔｏｍ）の４つの試料についての結果である。なお、ｔｏｐは結晶インゴットの上端、ｂｏｔｔｏｍはインゴットの下端を示す。右上（ｂ）は、ＬＧＳＯ：ＣｅでＣｅ添加量０．３ｍｏｌ％，ＧＳＯＺ：Ｃｅで０．１ｍｏｌ％、左下（ｃ）はＧＡＧＧ：ＣｅでＣｅ添加量０．１２ｍｏｌ％，０．４１ｍｏｌ％，０．５７ｍｏｌ％、右下（ｄ）は、ＬｕＡＧ：ＰｒでＰｒ添加量０．１２ｍｏｌ％，０．４１ｍｏｌ％の結果である。 The upper left (a) in FIG. 1 is GSO: Ce, and the addition amount of Ce is 0.5 mol% (top), 0.5 mol% (bottom), 1.5 mol% (top), 1.5 mol% (bottom) The results for four samples of Here, top indicates the upper end of the crystal ingot, and bottom indicates the lower end of the ingot. Upper right (b): LGSO: Ce Ce addition amount 0.3 mol%, GSOZ: Ce 0.1 mol%, lower left (c) GAGG: Ce Ce addition amount 0.12 mol%, 0.41 mol%, 0 The lower right (d) of .57 mol% is the result of adding 0.12 mol% and 0.41 mol% of Pr in the amount of LuAG: Pr.
このように、賦活材（Ｃｅ，Ｐｒ）の添加量が多いほど発光強度のピーク値が大きく、発光減衰時定数が小さい。また、シンチレータによっても発光強度のピーク値、発光減衰時定数が異なる。 Thus, as the addition amount of the activator (Ce, Pr) is larger, the peak value of the light emission intensity is larger and the light emission decay time constant is smaller. The peak value of the light emission intensity and the light emission decay time constant also differ depending on the scintillator.
そして、図１に示した各種シンチレータにおける各イベントにおける電圧波形（オシレータの出力）からピーク電圧値Ｖｐと積分電荷量Ｑの比（Ｖｐ／Ｑ）と、発光減衰時定数を算出した。ここで、積分電荷量Ｑは、電気信号である電圧Ｖを１イベント（１つのピーク）について時間積分した結果であり、電気信号の積分値として代用することができ、本実施形態では、積分電荷量として電気信号である電圧Ｖの積分値を用いる。なお、電圧Ｖｐがピーク発光強度、積分電荷量Ｑが発光量に対応する。 Then, the ratio (Vp / Q) of the peak voltage value Vp to the integrated charge amount Q and the light emission decay time constant were calculated from the voltage waveform (output of the oscillator) in each event in various scintillators shown in FIG. Here, the integral charge amount Q is a result of time integration of the voltage V which is an electrical signal for one event (one peak), and can be substituted as an integral value of the electrical signal, and in the present embodiment, the integral charge As an amount, an integral value of voltage V which is an electric signal is used. The voltage Vp corresponds to the peak light emission intensity, and the integrated charge amount Q corresponds to the light emission amount.
また、発光減衰時定数は、高速パルス電子線源または高速パルスレーザーを用いてシンチレータを励起状態にした後、高精度な時間分解能を持ったＴＤＣを用いて詳細な発光イベントを解析することによって検出するとよい。なお、イベントの波形の指数関数的減衰としたときの時定数（減衰係数の逆数）であり、オシロスコープによって観測された電圧波形から算出することもできる。 In addition, the light emission decay time constant is detected by exciting the scintillator using a high-speed pulsed electron beam source or a high-speed pulsed laser, and then analyzing detailed light emission events using a TDC with high accuracy time resolution. It is good to do. Note that it is a time constant (reciprocal number of attenuation coefficient) when exponentially decaying the waveform of an event, and can also be calculated from a voltage waveform observed by an oscilloscope.
図２に、上述した各種のシンチレータについて、発光減衰時定数とＶｐ／Ｑの関係を調べた結果を示す。これより、発光減衰時定数＝ｘ、Ｖｐ／Ｑ＝ｙとした場合におけるフィッティング解析により、フィッティング関数はｙ＝ａ／ｘ＋ｂで良く近似され、係数は、フィッティング係数としてａ＝６５．３，ｂ＝０．６６が得られた。 FIG. 2 shows the results of examining the relationship between the light emission decay time constant and Vp / Q for the various scintillators described above. From this, the fitting function is well approximated by y = a / x + b by the fitting analysis in the case of light emission decay time constant = x and Vp / Q = y, and the coefficient is a = 65.3, b = as a fitting coefficient. 0.66 was obtained.
このように、Ｖｐ／Ｑ（ｙ）と、発光減衰時定数（ｘ）とは、ｙ＝ａ／ｘ＋ｂという関数で表現されることが分かった。従って、各種シンチレータについて、Ｖｐ／Ｑを計測することで発光減衰時定数を検出することができる。 Thus, it was found that Vp / Q (y) and the light emission decay time constant (x) are expressed by the function y = a / x + b. Therefore, it is possible to detect the light emission decay time constant by measuring Vp / Q for various scintillators.
すなわち、各種のシンチレータから得た、図２の関係を検量線とすることで、測定対象となる、シンチレータについて、Ｖｐ／Ｑを計測することで、発光減衰時定数を算出することができる。従って、各種のシンチレータについての試験結果から、検量線ｙ＝ａ／ｘ＋ｂを得て、これを記憶しておくことで、同種のシンチレータについてはＶｐ／Ｑを計測することで発光減衰時定数を得ることができる。上述したように、各種のシンチレータについて、１つの検量線を利用することができるが、シンチレータの種類が異なると同一の検量線を使用できない場合もある。従って、新しい種類のシンチレータの場合、検量線が使用できるかを確認し、使用できない場合には新たに検量線を作成するとよい。一方、１つの種類で賦活材の添加量が異なるシンチレータについては同一の検量線を利用することができる。 That is, by using the relationship of FIG. 2 obtained from various scintillators as a calibration curve, it is possible to calculate the light emission decay time constant by measuring Vp / Q for the scintillator to be measured. Therefore, by obtaining the calibration curve y = a / x + b from the test results for various scintillators and storing this, the light emission decay time constant is obtained by measuring Vp / Q for the same kind of scintillators. be able to. As described above, one calibration curve can be used for various scintillators, but the same calibration curve may not be used if the type of scintillator is different. Therefore, in the case of a new type of scintillator, it may be confirmed whether a calibration curve can be used, and if it can not be used, a new calibration curve may be prepared. On the other hand, the same calibration curve can be used for scintillators in which the amount of addition of the activator differs in one type.
さらに、賦活材投与量が正確に定量できれば、Ｖｐ／Ｑ値からシンチレータに含まれる賦活材の量を推定することも可能である。上述のように、シンチレータに含まれる賦活材の量に応じてＶｐ／Ｑが変化するのであり、賦活材の量とＶｐ／Ｑの関係を求めておけば、測定されたＶｐ／Ｑに基づいてシンチレータに含まれる賦活材の量を算出することができる。 Furthermore, if the activator dose can be quantified accurately, it is also possible to estimate the amount of activator included in the scintillator from the Vp / Q value. As described above, Vp / Q changes according to the amount of activator contained in the scintillator, and if the relationship between the amount of activator and Vp / Q is determined, the measured Vp / Q is used. The amount of activator contained in the scintillator can be calculated.
＜検出装置の構成＞
図３に、本実施形態に係るシンチレータについての発光減衰時定数を測定する測定装置の構成を示す。シンチレータ１０は、発光減衰時定数を測定する対象となるシンチレータである。シンチレータ１０の側方には、線源１２が配置されている。この線源１２は、例えば１３７Ｃｅ線源であり、コリメータにてシンチレータ１０の方向に放射線を集束させる。シンチレータ１０の一端は、光電変換器である光電子増倍管１４に接続される。ここで、シンチレータ１０は光電子増倍管１４の受光面にシンチレータ１０からの光が確実に入射するように例えば光学グリスを塗って接続される。なお、シンチレータ１０の光電子増倍管１４との接続面以外は反射材で覆うとよい。また、測定対象のシンチレータ１０を取り換えられるように、シンチレータホルダを設け、このシンチレータホルダでシンチレータ１０を光電子増倍管１４に着脱自在に保持することが好適である。
<Configuration of Detection Device>
FIG. 3 shows the configuration of a measurement apparatus that measures the light emission decay time constant of the scintillator according to the present embodiment. The scintillator 10 is a scintillator for which the light emission decay time constant is to be measured. A radiation source 12 is disposed on the side of the scintillator 10. The radiation source 12 is, for example, a 137 Ce radiation source, and focuses the radiation in the direction of the scintillator 10 by a collimator. One end of the scintillator 10 is connected to a photomultiplier 14 which is a photoelectric converter. Here, the scintillator 10 is connected, for example, with optical grease so that the light from the scintillator 10 reliably enters the light receiving surface of the photomultiplier 14. In addition, it is good to cover with the reflective material except the connection surface with the photomultiplier 14 of the scintillator 10. Further, it is preferable to provide a scintillator holder so that the scintillator 10 to be measured can be replaced, and the scintillator holder can be detachably held by the photomultiplier 14 by this scintillator holder.
シンチレータ１０で発光した光が受光面より光電子増倍管１４に入射する。入射光は、光電子増倍管１４によって光電変換され、入射光の強度に応じた電気信号が出力される。なお、光電子増倍管１４には、高電圧＋ＨＶが供給されている。光電子増倍管１４からの電気信号は電圧波形取得装置１６に入力され、ここで時間軸に沿った電圧波形信号が得られる。なお、電圧波形取得装置１６としては、オシロスコープなどが採用できる。 The light emitted by the scintillator 10 enters the photomultiplier 14 from the light receiving surface. The incident light is photoelectrically converted by the photomultiplier 14, and an electrical signal corresponding to the intensity of the incident light is output. The photomultiplier 14 is supplied with high voltage + HV. The electrical signal from the photomultiplier 14 is input to the voltage waveform acquisition device 16 where a voltage waveform signal along the time axis is obtained. An oscilloscope or the like can be employed as the voltage waveform acquisition device 16.
電圧波形取得装置１６の出力は、データ処理手段である演算処理装置１８を介し、記憶装置２０に記憶される。すなわち、電圧波形信号の生データ（波形整形などを施さないデータ（Ｒａｗ））がそのまま記憶装置２０に記憶される。 The output of the voltage waveform acquisition unit 16 is stored in the storage unit 20 via the arithmetic processing unit 18 which is data processing means. That is, raw data of the voltage waveform signal (data (Raw) not subjected to waveform shaping and the like) is stored in the storage device 20 as it is.
演算処理装置１８は、通常のコンピュータで形成され、電圧波形（電圧波形信号）についてのデータを解析し、解析結果を出力する。すなわち、所定時間に亘る１回の検査の終了時において、次のような解析処理を行う。
（ａ）電圧波形信号に対する高周波ノイズを除去するためのフィルタ処理
（ｂ）１イベントについてのピーク電圧値Ｖｐおよび電圧信号の積分から得られる積分電荷量Ｑを算出して、Ｖｐ／Ｑを算出する処理
（ｃ）予め記憶している、フィッティング関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂ（検量線）に応じて、測定対象であるシンチレータ１０の発光減衰時定数を算出する処理
The arithmetic processing unit 18 is formed by a normal computer, analyzes data on a voltage waveform (voltage waveform signal), and outputs an analysis result. That is, at the end of one examination over a predetermined time, the following analysis process is performed.
(A) Filter processing for removing high frequency noise with respect to voltage waveform signal (b) Peak voltage value Vp for one event and integrated charge amount Q obtained from integration of voltage signal are calculated to calculate Vp / Q Process (c) Process to calculate the light emission decay time constant of the scintillator 10 to be measured according to the fitting function y = a / x + b (calibration curve) stored in advance
線源１２としては、１３７Ｃｓ（２２９．１ｋＢｑ）などが用いられ、ここから放出される６６２ｋｅＶガンマ線をシンチレータ１０に入射して、Ｖｐ／Ｑを検出する。 As the radiation source 12, 137 Cs (229.1 kBq) or the like is used, and 662 keV gamma rays emitted therefrom are incident on the scintillator 10 to detect Vp / Q.
このように、本実施形態によれば、電圧波形取得装置１６からの電圧波形を処理することでシンチレータ１０の発光減衰時定数を検出することができる。従って、比較的簡易な装置によって、シンチレータ１０の発光減衰時定数を計測することができる。 Thus, according to the present embodiment, the light emission decay time constant of the scintillator 10 can be detected by processing the voltage waveform from the voltage waveform acquisition device 16. Therefore, the light emission decay time constant of the scintillator 10 can be measured by a relatively simple device.
特に、Ｖｐ／Ｑと発光減衰時定数のフィッティング関数は、測定装置の感度などによってほとんど変化がなく、従って１つの精密なフィッティング関数を調べておくことで、複数の測定装置によりそのフィッティング関数を用いて、シンチレータ１０の高精度のＴＤＣなどが不要であり、発光減衰時定数を測定することが可能になる。 In particular, the fitting function of Vp / Q and the light emission decay time constant hardly changes depending on the sensitivity of the measuring device etc. Therefore, by examining one accurate fitting function, the fitting function is used by a plurality of measuring devices. This eliminates the need for the highly accurate TDC of the scintillator 10 and the like, and makes it possible to measure the light emission decay time constant.
また、Ｖｐ／Ｑと賦活材の濃度の関係を予め調べておくことで、測定されたＶｐ／Ｑからシンチレータの賦活材の濃度を知ることができる。 Further, the concentration of the activator of the scintillator can be known from the measured Vp / Q by examining in advance the relationship between Vp / Q and the concentration of the activator.
１０ シンチレータ、１２ 線源、１４ 光電子増倍管、１６ 電気波形取得装置、１８ 演算装置、２０ 記憶装置。
10 scintillator, 12 radiation source, 14 photomultiplier tube, 16 electric waveform acquisition device, 18 arithmetic device, 20 storage device.
Claims (5)
シンチレータに放射線が入射するイベントによって、シンチレータから出力される光を光電変換して電気信号に得、
得られた１つのイベントについての電気信号の電圧波形におけるピーク値（Ｖｐ）と積分値（Ｑ）との比（Ｖｐ／Ｑ）を算出し、
予め得られている、ピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）と、シンチレータの発光減衰時定数との関係を利用して、算出されたＶｐ／Ｑからシンチレータの発光減衰時定数を決定する、
シンチレータの発光減衰時定数の測定方法。 A method of measuring the light emission decay time constant of a scintillator
In the event that radiation enters the scintillator, the light output from the scintillator is photoelectrically converted to an electrical signal,
Calculate the ratio (Vp / Q) of the peak value (Vp) to the integral value (Q) in the voltage waveform of the electrical signal for one event obtained,
Determine the scintillator's luminescence decay time constant from the calculated Vp / Q using the relationship between the peak value to the integral value (Vp / Q) obtained in advance and the scintillator's luminescence decay time constant Do,
How to measure the luminescence decay time constant of the scintillator.
ピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）と、シンチレータの発光減衰時定数との関係を、（Ｖｐ／Ｑ）を（ｙ）、発光減衰時定数を（ｘ）、ａ，ｂを定数とした場合に、ｙ＝ａ／ｘ＋ｂとなる関係とする、
シンチレータの発光減衰時定数の測定方法。 A method of measuring the light emission decay time constant of the scintillator according to claim 1, wherein
The relationship between the ratio of peak value to integral value (Vp / Q) and the light emission decay time constant of the scintillator, (Vp / Q) is (y), the light emission decay time constant is (x), and a and b are constants. And y = a / x + b, and
How to measure the luminescence decay time constant of the scintillator.
賦活材の含有量が異なる複数のシンチレータについて、放射線が入射するイベントによって、複数のシンチレータから出力される光をそれぞれ光電変換して電気信号に変換し、
得られた複数の電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分値を検出して検出したピーク値と積分値の比をそれぞれ算出するとともに、当該イベントの発光減衰時定数を算出し、
賦活材の含有量が異なる複数のシンチレータにおいて得られたピーク値と積分値の比（ｙ）と、当該イベントの発光減衰時定数（ｘ）の関係をフィッティング関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂにあてはめて定数ａ，ｂを決定し、
関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂを決定する、
シンチレータの発光減衰時定数の測定方法。 A method of measuring the light emission decay time constant of the scintillator according to claim 2, wherein
With respect to a plurality of scintillators having different contents of activators, light emitted from the plurality of scintillators is photoelectrically converted into electric signals by an event in which radiation is incident,
While calculating the ratio of the peak value and integral value which were detected by detecting the peak value and integral value in the voltage waveform of a plurality of obtained electric signals, and calculating the luminescence decay time constant of the event concerned,
The relationship between the peak value to integral value ratio (y) obtained for a plurality of scintillators with different activator contents and the light emission decay time constant (x) of the event is applied to the fitting function y = a / x + b Determine a, b,
Determine the function y = a / x + b,
How to measure the luminescence decay time constant of the scintillator.
シンチレータに放射線が入射するイベントによって、シンチレータから出力される光を光電変換して電気信号に得、
得られた１つのイベントについての電気信号の電圧波形におけるピーク値（Ｖｐ）と積分値（Ｑ）との比（Ｖｐ／Ｑ）を算出し、
予め得られている、ピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）と、シンチレータの賦活材濃度との関係を利用して、算出されたピーク値と積分値との比（Ｖｐ／Ｑ）からシンチレータの賦活材の濃度を決定する、
シンチレータの賦活材濃度の測定方法。 It is a method of measuring the concentration of the activator contained in the scintillator, and
In the event that radiation enters the scintillator, the light output from the scintillator is photoelectrically converted to an electrical signal,
Calculate the ratio (Vp / Q) of the peak value (Vp) to the integral value (Q) in the voltage waveform of the electrical signal for one event obtained,
The ratio (Vp / Q) between the peak value and the integral value calculated using the relationship between the peak value and the integral value (Vp / Q) obtained in advance and the concentration of the activator in the scintillator To determine the concentration of scintillator activators from
How to measure the concentration of activator in the scintillator.
シンチレータに放射線が入射するイベントによって、シンチレータから出力される光を光電変換して電気信号に変換する光電変換器と、
光電変換器で得られた電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分値を検出し、検出したピーク値と積分値の比に応じて、シンチレータの発光減衰時定数を算出する演算装置と、
を含み、
演算装置は、
複数のシンチレータにおいて得られたピーク値と積分値の比（ｙ）と、当該イベントの発光減衰時定数（ｘ）の関係から定数ａ，ｂを決定したフィッティング関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂを記憶しており、
検出したピーク値と積分値の比に応じて、記憶しているフィッティング関数ｙ＝ａ／ｘ＋ｂを利用してシンチレータの発光減衰時定数を算出する、
シンチレータの発光減衰時定数の測定装置。
A device for measuring the light emission decay time constant of a scintillator,
A photoelectric converter that photoelectrically converts light output from the scintillator into an electrical signal according to an event in which radiation enters the scintillator;
An arithmetic unit for detecting a peak value and an integral value in a voltage waveform of an electrical signal obtained by the photoelectric converter, and calculating a light emission decay time constant of the scintillator according to a ratio of the detected peak value and the integral value;
Including
The computing device is
Store the fitting function y = a / x + b that determines the constants a and b from the relationship between the peak value and integral value ratio (y) obtained for multiple scintillators and the light emission decay time constant (x) of the event Yes,
According to the ratio of the detected peak value to the integral value, the light emission decay time constant of the scintillator is calculated using the stored fitting function y = a / x + b.
A device for measuring the decay time constant of scintillators.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017227688A JP7022977B2 (en) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Method for measuring the emission decay time constant of the scintillator, its measuring device, and method for measuring the concentration of the activator of the scintillator. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017227688A JP7022977B2 (en) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Method for measuring the emission decay time constant of the scintillator, its measuring device, and method for measuring the concentration of the activator of the scintillator. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019095402A true JP2019095402A (en) | 2019-06-20 |
| JP7022977B2 JP7022977B2 (en) | 2022-02-21 |
Family
ID=66972936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017227688A Active JP7022977B2 (en) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Method for measuring the emission decay time constant of the scintillator, its measuring device, and method for measuring the concentration of the activator of the scintillator. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7022977B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111562533A (en) * | 2020-03-30 | 2020-08-21 | 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 | Method for testing attenuation time constant of integration loop of acquisition unit |
| CN112255665A (en) * | 2020-10-16 | 2021-01-22 | 李立君 | Digital measurement system and measurement method for scintillation body luminescence decay time |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009227794A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Hitachi Metals Ltd | Fluorescent material, its producing method and scintillator |
| WO2017038953A1 (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | 国立大学法人北海道大学 | Scintillation light detecting device and radiation detecting device |
-
2017
- 2017-11-28 JP JP2017227688A patent/JP7022977B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009227794A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Hitachi Metals Ltd | Fluorescent material, its producing method and scintillator |
| WO2017038953A1 (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | 国立大学法人北海道大学 | Scintillation light detecting device and radiation detecting device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111562533A (en) * | 2020-03-30 | 2020-08-21 | 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 | Method for testing attenuation time constant of integration loop of acquisition unit |
| CN112255665A (en) * | 2020-10-16 | 2021-01-22 | 李立君 | Digital measurement system and measurement method for scintillation body luminescence decay time |
| CN112255665B (en) * | 2020-10-16 | 2024-03-22 | 李立君 | Scintillator luminescence decay time digital measurement system and measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7022977B2 (en) | 2022-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gundacker et al. | Experimental time resolution limits of modern SiPMs and TOF-PET detectors exploring different scintillators and Cherenkov emission | |
| US7642518B1 (en) | Stabilization of a scintillation detector | |
| Glodo et al. | Selected Properties of Cs $ _ {2} $ LiYCl $ _ {6} $, Cs $ _ {2} $ LiLaCl $ _ {6} $, and Cs $ _ {2} $ LiLaBr $ _ {6} $ Scintillators | |
| Moses et al. | Cerium fluoride, a new fast, heavy scintillator | |
| RU2324204C1 (en) | Radiation detecting device | |
| Gao et al. | Attenuation length measurements of a liquid scintillator with LabVIEW and reliability evaluation of the device | |
| Swiderski et al. | Scintillation Properties of Praseodymium Doped LuAG Scintillator Compared to Cerium Doped LuAG, LSO and ${\rm LaBr} _ {3} $ | |
| ter Weele et al. | Intrinsic scintillation pulse shape measurements by means of picosecond x-ray excitation for fast timing applications | |
| JP7022977B2 (en) | Method for measuring the emission decay time constant of the scintillator, its measuring device, and method for measuring the concentration of the activator of the scintillator. | |
| Grodzicka et al. | Performance of FBK high-density SiPMs in scintillation spectrometry | |
| Belogurov et al. | Properties of Yb-doped scintillators: YAG, YAP, LuAG | |
| Wang et al. | A new SiPM-based positron annihilation lifetime spectrometer using LYSO and LFS-3 scintillators | |
| Grodzicka et al. | Characterization of LFS-3 scintillator in comparison with LSO | |
| CN114152971A (en) | Method and system for measuring luminous decay time of scintillation crystal | |
| JP6161058B2 (en) | Radioactivity inspection apparatus and radioactivity detection method | |
| CA2743051C (en) | Scintillator based radiation detection | |
| Tao et al. | Study of annihilation photon pair coincidence time resolution using prompt photon emissions in new perovskite bulk crystals | |
| US11041965B2 (en) | Radiation-detecting device | |
| US11194061B2 (en) | Optical detector and optical detection device | |
| Kurosawa et al. | Radiation imaging with a new scintillator and a CMOS camera | |
| Beretta et al. | Non proportionality dependence on shaping time | |
| US10101471B2 (en) | Characterization apparatus for characterizing scintillator material | |
| Drury et al. | Garnet scintillator-based devices for gamma-ray spectroscopy | |
| KR102644122B1 (en) | Method for temperature compensation of radiation spectrum | |
| Miller et al. | Nondestructive method for quantifying thallium dopant concentrations in CsI: Tl crystals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201125 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211029 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211102 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211221 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220104 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220201 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7022977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |