JP2019158728A - 放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線を瞬時に測定できる放射線測定装置を提供する。【解決手段】放射線測定装置は、光電子増倍管の出力信号を互いに異なる複数の判定閾値と比較する複数の比較器と、前記複数の比較器の判定結果から、前記出力信号のピーク値を抽出するピーク値抽出部と、前記ピーク値抽出部によって抽出されるピーク値の出現回数を当該ピーク値のレベル毎にカウントする複数のカウンタと、前記複数のカウンタから、前記ピーク値の出現回数を表すデータを前記レベル毎に取得する取得部とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線測定装置に関する。

従来より、放射線の検出に応じてそのエネルギーに応じた波高の検出パルス信号を出力する放射線検出器と、前記検出パルス信号を計数して計数率を求める計数率測定手段と、前記検出パルス信号のエネルギースペクトルを求め、このエネルギースペクトルに対してエネルギー換算関数を適用することにより放射線測定値を求める測定値算出手段であって、各計数率範囲ごとに前記エネルギー換算関数を有し、その中から前記計数率測定手段で求められた計数率に応じた前記エネルギー換算関数を用いて放射線測定値を求める測定値算出手段と、を備える放射線測定装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１０８７９６号公報

ところで、従来の放射線測定装置は、放射線検出器としてのＮａＩシンチレータ及び光電子増倍管（ＰＭＴ:photomultiplier tube）の出力側に、光電子増倍管から出力された検出パルス信号を比例増幅するプリアンプを設けている。プリアンプは、比例増幅の演算を行うため回路構成が複雑であるため、放射線の測定に時間が掛かるという課題がある。

そこで、放射線を瞬時に測定できる放射線測定装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の放射線測定装置は、光電子増倍管の出力信号を互いに異なる複数の判定閾値と比較する複数の比較器と、前記複数の比較器の判定結果から、前記出力信号のピーク値を抽出するピーク値抽出部と、前記ピーク値抽出部によって抽出されるピーク値の出現回数を当該ピーク値のレベル毎にカウントする複数のカウンタと、前記複数のカウンタから、前記ピーク値の出現回数を表すデータを前記レベル毎に取得する取得部とを含む。

放射線を瞬時に測定できる放射線測定装置を提供することができる。

実施の形態の放射線測定装置１００の回路構成を示す図である。 放射線測定装置１００の動作状態を示す図である。 放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。 放射線測定装置１００の動作状態を示す図である。 放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。 実施の形態の変形例の放射線測定装置１００Ｍの回路構成を示す図である。 放射線測定装置１００Ｍの動作状態を示す図である。 放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。 放射線測定装置１００Ｍの動作状態を示す図である。 放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。

以下、本発明の放射線測定装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の放射線測定装置１００の回路構成を示す図である。放射線測定装置１００は、高速波高弁別器（ＭＣＡ: Multi Chanel Analyzer）である。

放射線測定装置１００は、入力端子１０１、コンパレータ１１０、抵抗器１１５、ＤＡＣ(Digital to Analog Converter)１２０Ａ、１２０Ｂ、−１倍アンプ１２１、ピーク検出ロジック１３０、ＯＳＣ(oscillator)１３５、カウンタ１４０、１０ビットデータセレクタ１５０、及びＭＣＵ(Micro Controller Unit)１６０を含む。

入力端子１０１は、一例として、光電子増倍管（ＰＭＴ:photomultiplier tube）の出力端子に接続され、光電子増倍管で検出される放射線のエネルギを表す電圧(eV)が入力される。放射線測定装置１００の内部では、入力端子１０１は、各コンパレータ１１０の非反転入力端子に接続される。

コンパレータ１１０は、一例として、１０ビット分の１０２４個設けられている。１０２４個のコンパレータ１１０のうちの６個にチャンネル数を表す番号［００００］、［０００１］、［０００２］、…、［１０２１］、［１０２２］、［１０２３］を記す。すなわち、１０２４チャンネルある。各コンパレータ１１０の非反転入力端子は、入力端子１０１に接続され、出力端子は、ピーク検出ロジック１３０の入力端子に接続されている。コンパレータ１１０は、比較器の一例である。［００００］番のコンパレータ１１０が配設される側は、第１側の一例であり、［１０２３］番のコンパレータ１１０が配設される側は、第２側の一例である。

１０２４個のコンパレータ１１０の反転入力端子のうち、隣り合うコンパレータ１１０の反転入力端子同士の間には、抵抗器１１５が接続されている。１０２４個のコンパレータ１１０の反転入力端子には、互いに異なる判定閾値（電圧値）が入力される。

１０２４個のコンパレータ１１０は、入力端子１０１から入力される放射線のエネルギを表す電圧値と、それぞれの判定閾値と比較し、放射線のエネルギを表す電圧値が判定閾値よりも高ければＨレベル（'１'）の出力信号を出力し、放射線のエネルギを表す電圧値が判定閾値以下であればＬレベル（'０'）の出力信号を出力する。

抵抗器１１５は、１０２３個設けられており、ＤＡＣ１２０Ａと−１倍アンプ１２１との間に直列接続されている。１０２３個の抵抗器１１５の両端には、１０２４個のコンパレータ１１０の反転入力端子が接続されている。すべての抵抗器１１５の抵抗値は等しく、等しい電圧降下が生じるようになっている。すべての抵抗器１１５の抵抗値は、一例として１ｋΩである。

１０２３個の抵抗器１１５は、１０２４個のコンパレータ１１０の反転入力端子に入力される判定閾値が、［００００］番のコンパレータ１１０から［１０２３］番のコンパレータ１１０にかけて、所定電圧値ずつ増大するように設けられている。

ＤＡＣ１２０Ａ、１２０Ｂは、直列接続される１０２３個の抵抗器１１５と−１倍アンプ１２１とを挟むように設けられている。ＤＡＣ１２０Ａ、１２０Ｂは、デジタル値として入力する電圧値を任意に設定することで、１０２３個の抵抗器１１５に電圧（アナログ値）を印加する。

−１倍アンプ１２１は、［００００］番のコンパレータ１１０の反転入力端子、及び、１０２３個の抵抗器１１５のうちの［００００］番のコンパレータ１１０に最も近い抵抗器１１５と、ＤＡＣ１２０Ｂとの間に設けられている。ＤＡＣ１２０Ａ、１２０Ｂは、正電圧を出力するため、［００００］番のコンパレータ１１０の判定閾値が最も低くなるようにするために、ＤＡＣ１２０Ｂ側に−１倍アンプ１２１が設けられている。このような−１倍アンプ１２１は、１個のオペアンプで実現される回路である。

なお、抵抗器１１５、ＤＡＣ１２０Ａ、１２０Ｂ、及び−１倍アンプ１２１は、閾値設定部の一例である。

ピーク検出ロジック１３０は、例えば、１０２４チャンネルのプリオリティエンコーダで実現することができる。ピーク検出ロジック１３０は、１０２４個のコンパレータ１１０の出力端子から入力される入力信号に基づいて、放射線のエネルギを表す電圧値のピークを与えるチャンネルを検出し、ピーク信号とピーク検出パルスを出力する。ピーク検出ロジック１３０は、ピーク値抽出部の一例である。

例えば、ＤＡＣ１２０Ａの出力電圧を５Ｖに設定し、ＤＡＣ１２０Ｂの出力電圧を０Ｖに設定すると、各コンパレータ１１０の判定閾値の差は、４．８８ｍＶになる。このため、１０２４個のコンパレータ１１０の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる境界のコンパレータ１１０が何番目であるかを特定すれば、放射線のエネルギを表す電圧値のピークを表すチャンネルを特定することができる。

ピーク検出ロジック１３０がピーク信号を出力する端子は１０２４個あり、それぞれ、１０２４個のカウンタ１４０のＤ端子に接続されている。ピーク信号にチャンネル数を表す［００００］番から［１０２３］番の番号を割り振って識別する。

ピーク信号の番号は、放射線のエネルギを表す電圧値のピーク（ピーク電圧）を与えるチャンネル数を表し、ピーク検出ロジック１３０は、放射線のエネルギのピーク電圧を与えるチャンネルを検出すると、そのチャンネル数（［００００］番から［１０２３］番のうちの１個）を表すピーク信号を出力する。

ピーク検出ロジック１３０が出力するピーク信号の番号は、出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる境界のコンパレータ１１０の番号に対応する。換言すれば、ピーク信号の番号は、出力がＨレベルのコンパレータ１１０のうち、番号が最も小さいコンパレータ１１０の番号を表す。ピーク検出ロジック１３０が１個だけ出力するピーク信号の信号レベルは、Ｈレベル（'１'）である。

ピーク検出ロジック１３０は、出力がＨレベルのコンパレータ１１０のうち、番号が最も小さいコンパレータ１１０の番号を特定することによって、放射線のエネルギのピーク電圧を与えるチャンネル数を検出する。

ピーク検出ロジック１３０は、１０２４個のコンパレータ１１０の出力信号が入力信号として入力されると、出力がＨレベルのコンパレータ１１０のうち、番号が最も小さいコンパレータ１１０の番号に対応する端子からピーク信号をカウンタ１４０に出力する。カウンタ１４０は、１０２４個設けられており、ピーク検出ロジック１３０は、ピーク信号が表す番号のカウンタ１４０にピーク信号を出力する。ピーク検出ロジック１３０は、ＯＳＣ１３５から入力されるクロックに同期してピーク信号を出力する。

ピーク検出パルスは、１０２４個のコンパレータ１１０からの入力信号が入力されたピーク検出ロジック１３０が放射線のピーク電圧を与えるチャンネルを検出したことを表す信号である。ピーク検出ロジック１３０は、放射線のピーク電圧を与えるチャンネルを検出すると、ピーク検出パルスを出力する。

ピーク検出ロジック１３０は、１０２４個のカウンタ１４０のクロック入力端子と、ＭＣＵ１６０とにピーク検出パルスを出力する。ピーク検出ロジック１３０は、ＯＳＣ１３５から入力されるクロックに同期してピーク検出パルスを出力する。

以上のようなピーク検出ロジック１３０は、ＯＳＣ１３５から入力されるクロックに同期して次のように動作する。

まず、ピーク検出ロジック１３０は、ＯＳＣ１３５から入力されるクロックの立ち上がりに同期して、一度に１０２４個のコンパレータ１１０からの入力信号を取得する。そして、ピーク検出ロジック１３０は、ＯＳＣ１３５から次に入力されるクロックの立ち上がりに同期して、１０２４個の入力信号のうちピーク電圧を与えるチャンネルを検出する。そして、ピーク検出ロジック１３０は、ＯＳＣ１３５から次に入力されるクロックの立ち上がりに同期して、ピーク信号及びピーク検出パルスを同時に出力する。

すなわち、ピーク検出ロジック１３０が１０２４個のコンパレータ１１０からの入力信号を取得し、ピーク信号及びピーク検出パルスを出力するまでの所要時間は、ＯＳＣ１３５から入力されるクロックの３周期分の時間である。なお、クロックの周波数は、一例として、１ＭＨｚである。

ＯＳＣ１３５は、ピーク検出ロジック１３０の動作に利用されるクロック信号を生成する発振器であり、クロック信号をピーク検出ロジック１３０に出力する。クロック信号は、ピーク検出ロジック１３０が上述のような同期動作を行うために用いられる。

カウンタ１４０は、１０２４個設けられている。カウンタ１４０は、一例として、３２ビットのカウンタである。各カウンタ１４０は、Ｄ端子がピーク検出ロジック１３０のピーク信号を出力する端子に接続され、クロック入力端子ＣＬＫがピーク検出ロジック１３０のピーク検出パルスを出力する端子に接続され、出力端子Ｑが１０ビットデータセレクタ１５０の入力端子に接続される。

カウンタ１４０は、ピーク検出パルスが入力されると、Ｄ端子に入力されるピーク信号の値をＱ端子に反映する。この結果、１０ビットデータセレクタ１５０にカウンタ１４０のＱ端子の値が入力される。

なお、カウンタ１４０のクリア端子ＣＬＲには、ＭＣＵ１６０から、一例として１秒に１回、カウンタクリア信号が入力される。カウンタ１４０は、クリア端子ＣＬＲにカウンタクリア信号が入力されると、Ｑ端子に保持するカウント値をクリア（リセット）してゼロにする。

１０ビットデータセレクタ１５０は、１０２４個の入力端子が１０２４個のカウンタ１４０のＱ端子に接続され、ＭＣＵ１６０から入力される１０ビットのアドレス信号で１０２４個のカウンタ１４０のうちの１個を選択し、選択したカウンタ１４０のＱ端子の値取り出す。１０ビットデータセレクタ１５０は、データセレクタの一例である。

１０ビットデータセレクタ１５０は、各カウンタ１４０のＱ端子に保持されるカウント値を繰り返し取り出し、各カウンタ１４０のカウント値をカウンタデータとしてＭＣＵに出力する。カウンタデータは、３２ビットのデータである。

ＭＣＵ１６０は、１０２４個のカウンタ１４０のアドレス（［００００］番から［１０２３］番の数字）を表す１０ビットのアドレス信号を出力し、１０ビットデータセレクタ１５０によってカウンタ１４０から取り出されたカウンタデータを取得する。ＭＣＵ１６０は、１０ビットのアドレス信号を順次切り替えることにより、１０ビットデータセレクタ１５０を介して各カウンタ１４０のカウント値を繰り返し取得する。また、ＭＣＵ１６０は、１秒毎に各カウンタ１４０にカウンタクリア信号を出力する。ＭＣＵ１６０は、取得部の一例である。

次に、図２及び図３を用いて、放射線測定装置１００の第１動作例について説明する。図２は、放射線測定装置１００の動作状態を示す図である。図２では、ＤＡＣ１２０Ａが＋５．０Ｖの電圧を出力し、ＤＡＣ１２０Ｂ及び−１倍アンプ１２１が０Ｖの電圧を出力している。この場合、［００００］番のコンパレータ１１０の判定閾値が０Ｖ（基準電圧）になり、［１０２３］番のコンパレータ１１０の判定閾値が＋５．０Ｖになるため、放射線のエネルギを表す電圧値を正電圧のパルスとして取り扱うことができる。

図３は、放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。図３に示すように電圧値が変化し、ピーク電圧が＋２．０Ｖであるとする。１０２３個の抵抗器１１５の両端に、図２に示すように＋５．０Ｖと０Ｖの電圧が印加されている場合に、１個の抵抗器１１５における電圧降下は４．８８ｍＶであるため、＋２．０Ｖは［０４０９］番のコンパレータ１１０の出力に相当する。

このため、ピーク検出ロジック１３０は、Ｈレベルを出力するコンパレータ１１０のうちで、コンパレータ１１０が最も番号の小さいコンパレータの番号が［０４０９］番であることを特定することによって、放射線のエネルギのピーク電圧を与えるチャンネル数を検出する。［０４０９］番は、ピーク電圧に対応する最大値のチャンネル（最大値ｃｈ）である。

ピーク検出ロジック１３０は、［０４０９］番のピーク信号を［０４０９］番のカウンタ１４０のＤ端子に出力するとともに、ピーク検出パルスを各カウンタ１４０のＣＬＫ端子とＭＣＵ１６０に出力する。

この結果、［０４０９］番のカウンタ１４０がＤ端子に入力されるピーク信号をカウントする。ＭＣＵ１６０が、１０ビットデータセレクタ１５０を介して各カウンタ１４０のＱ端子の値を順次入手する。ＭＣＵ１６０は、カウント値に基づいて、放射線量を計測する。

次に、図４及び図５を用いて、放射線測定装置１００の第２動作例について説明する。図４は、放射線測定装置１００の動作状態を示す図である。図４では、ＤＡＣ１２０Ａが０Ｖの電圧を出力し、ＤＡＣ１２０Ｂ及び−１倍アンプ１２１が−５．０Ｖの電圧を出力している。この場合、［００００］番のコンパレータ１１０の判定閾値が−５．０Ｖになり、［１０２３］番のコンパレータ１１０の判定閾値が０Ｖ（基準電圧）になるため、放射線のエネルギを表す電圧値を負電圧のパルス（正負を反転させたパルス）として取り扱うことができる。

図５は、放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。ＤＡＣ１２０Ａが０Ｖの電圧を出力し、ＤＡＣ１２０Ｂ及び−１倍アンプ１２１が−５．０Ｖの電圧を出力することにより、図２に示す第１動作例と比べると、図５に示すように電圧波形は正負が反転された波形になる。

図５に示すように電圧値が変化し、負のピーク電圧が−２．０Ｖであるとする。１０２３個の抵抗器１１５の両端に、図４に示すように０Ｖと−５Ｖの電圧が印加されている場合には、−２．０Ｖは［０６１３］番のコンパレータ１１０の出力に相当する。

このため、ピーク検出ロジック１３０は、Ｈレベルを出力するコンパレータ１１０のうちで、コンパレータ１１０が最も番号の小さいコンパレータの番号が［０６１３］番であることを特定することによって、放射線のエネルギのピーク電圧を与えるチャンネル数を検出する。

ピーク検出ロジック１３０は、［０６１３］番のピーク信号を［０６１３］番のカウンタ１４０のＤ端子に出力するとともに、ピーク検出パルスを各カウンタ１４０のＣＬＫ端子とＭＣＵ１６０に出力する。

この結果、［０６１３］番のカウンタ１４０がＤ端子に入力されるピーク信号をカウントする。ＭＣＵ１６０が、１０ビットデータセレクタ１５０を介して各カウンタ１４０のＱ端子の値を順次入手する。ＭＣＵ１６０は、カウント値に基づいて、放射線量を計測する。

以上のように、放射線測定装置１００は、コンパレータ１１０、ピーク検出ロジック１３０、及びカウンタ１４０を用いて放射線のエネルギのピーク電圧の出現回数を１０ビットの分解能（１０２４チャンネル）でカウントする。

コンパレータ１１０は、光電子増倍管から入力される電圧から瞬時に比較結果を表す信号を出力し、ピーク検出ロジック１３０は、ＯＳＣ１３５から出力されるクロックの３周期分の時間でピーク信号及びピーク検出パルスを出力し、カウンタ１４０は、ピーク検出パルスに応じてピーク信号の値をＱ端子に出力する。そして、１０ビットデータセレクタ１５０には、カウンタ１４０のＱ端子の値が即座に反映され、ＭＣＵ１６０は、１０ビットのアドレス信号を順次切り替えることにより、１０ビットデータセレクタ１５０を介して各カウンタ１４０のカウント値を繰り返し入手する。

このように、放射線測定装置１００では、従来のように光電子増倍管から出力された検出パルス信号を比例増幅するプリアンプ及びＡ／Ｄコンバータを用いることなく、コンパレータ１１０に光電子増倍管から電圧が入力されてから、瞬時にＭＣＵ１６０が放射線量を表すカウント値を入手する。例えば、クロックの周波数が１ＭＨｚである場合に、光電子増倍管からコンパレータ１１０に電圧が入力されてからＭＣＵ１６０がカウント値を入手するまでの所要時間は、６１４．５５マイクロ秒（μｓ）程度である。

従って、放射線を瞬時に測定できる放射線測定装置１００を提供することができる。

なお、ＤＡＣ１２０Ａ、１２０Ｂの出力電圧を調整することにより、１０２４個のコンパレータ１１０の判定閾値のスケーリングを調整することができる。光電子増倍管から入力される電圧のダイナミックレンジに合わせて判定閾値を設定することにより、ノイズを低減することができる。

また、以上ではピーク検出ロジック１３０としてプリオリティエンコーダを用いる形態について説明したが、ルックアップテーブルを表すデータを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)で実現してもよい。ＲＯＭの場合には、１０２４個のコンパレータ１１０からの入力信号のＨレベルとＬレベルの境界が異なる１０２４通りの入力信号をルックアップテーブルのアドレス指定用の値として用いて、入力信号にルックアップテーブルの中で対応するデータを読み出せばよい。ルックアップテーブルに格納する１０２４個のデータは、入力信号に応じて１０２４個のピーク信号を１つずつ出力するデータであればよい。

また、以上では、ＤＡＣ１２０Ａ、１２０Ｂと−１倍アンプ１２１を用いる形態について説明したが、これらの代わりに、固定の電圧値を出力する電源を接続してもよい。例えば、図２に示すＤＡＣ１２０Ａの代わりに、＋５．０Ｖの電圧を出力する電源を接続し、ＤＡＣ１２０Ｂと−１倍アンプ１２１の代わりに、ＧＮＤに接続してもよい。また、図４に示すＤＡＣ１２０Ａの代わりに、ＧＮＤに接続し、ＤＡＣ１２０Ｂと−１倍アンプ１２１の代わりに、−５．０Ｖの電圧を出力する電源を接続してもよい。

また、以上では、１０２４個のカウンタ１４０のＱ端子の値を１０ビットデータセレクタ１５０を介してＭＣＵ１６０に取り込む形態について説明したが、１０２４個のカウンタ１４０のＱ端子とＭＣＵ１６０を直接接続して、各カウンタ１４０のＱ端子からＭＣＵ１６０に直接的にカウント値が入力されるようにしてもよい。この場合は、１０ビットデータセレクタ１５０は不要になり、ＭＣＵ１６０は、１０ビットのアドレス信号を用いることなく、各カウンタ１４０のＱ端子の値を入手することができる。

また、以上では、ピーク信号をカウンタ１４０のＤ端子に入力し、ピーク検出パルスを各カウンタ１４０のＣＬＫ端子に入力する形態について説明したが、図６に示すように変形してもよい。

図６は、実施の形態の変形例の放射線測定装置１００Ｍの回路構成を示す図である。

放射線測定装置１００Ｍは、入力端子１０１、コンパレータ１１０、抵抗器１１５、ＤＡＣ１２０Ａ、１２０Ｂ、−１倍アンプ１２１、ピーク検出ロジック１３０Ｍ、カウンタ１４０Ｍ、１０ビットデータセレクタ１５０、及びＭＣＵ１６０を含む。

放射線測定装置１００Ｍは、図１に示すピーク検出ロジック１３０、カウンタ１４０をピーク検出ロジック１３０Ｍ、カウンタ１４０Ｍに置き換えて、ＯＳＣ１３５を取り除いた構成を有する。以下、相違点を中心に説明する。図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一符号を用いて、その説明を省略する。

ピーク検出ロジック１３０Ｍは、１０２４個のコンパレータ１１０からの入力信号に基づいて、放射線のエネルギを表す電圧値のピークを与えるチャンネルを検出し、ピーク信号とピーク検出パルスを出力する。

ピーク検出ロジック１３０Ｍがピーク信号を出力する端子は１０２４個あり、それぞれ、１０２４個のカウンタ１４０Ｍのクロック端子ＣＬＫに接続されている。ピーク信号に［００００］番から［１０２３］番の番号を割り振って識別する。

ピーク検出ロジック１３０Ｍは、１０２４個のコンパレータ１１０の出力信号が入力されると、出力がＨレベルのコンパレータ１１０のうち、番号が最も小さいコンパレータ１１０の番号に対応する端子からピーク信号をカウンタ１４０Ｍのクロック端子ＣＬＫに出力する。カウンタ１４０Ｍは、１０２４個設けられており、ピーク検出ロジック１３０Ｍは、ピーク信号が表す番号のカウンタ１４０Ｍにピーク信号を出力する。

また、ピーク検出ロジック１３０Ｍは、ＭＣＵ１６０にピーク検出パルスを出力する。

以上のようなピーク検出ロジック１３０Ｍは、例えば、プリオリティエンコーダで実現することができる。

カウンタ１４０Ｍは、１０２４個設けられている。カウンタ１４０Ｍは、一例として、３２ビットのカウンタである。各カウンタ１４０Ｍは、Ｄ端子が電源ＶＣＣに接続され、クロック入力端子ＣＬＫがピーク検出ロジック１３０Ｍのピーク信号を出力する端子に接続され、出力端子Ｑが１０ビットデータセレクタ１５０の入力端子に接続される。電源ＶＣＣの出力電圧は、Ｈレベルの値（'１'）を表す。

カウンタ１４０Ｍは、ピーク検出パルスがクロック端子ＣＬＫに入力されると、Ｄ端子に入力される電源ＶＣＣのＨレベルの値をＱ端子に反映する。この結果、１０ビットデータセレクタ１５０にカウンタ１４０ＭのＱ端子の値が入力される。

このように、カウンタ１４０Ｍがピーク信号で動作するようにしてもよい。

次に、図７及び図８を用いて、放射線測定装置１００Ｍの第１動作例について説明する。図７は、放射線測定装置１００Ｍの動作状態を示す図である。図７では、ＤＡＣ１２０Ａが＋５．０Ｖの電圧を出力し、ＤＡＣ１２０Ｂ及び−１倍アンプ１２１が０Ｖの電圧を出力している。図８は、放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。

図８に示すように電圧値が変化し、ピーク電圧が＋２．０Ｖであるとする。このため、ピーク検出ロジック１３０Ｍは、Ｈレベルを出力するコンパレータ１１０のうちで、コンパレータ１１０が最も番号の小さいコンパレータの番号が［０４０９］番であることを特定することによって、放射線のエネルギのピーク電圧を与えるチャンネル数を検出する。

ピーク検出ロジック１３０Ｍは、［０４０９］番のピーク信号を［０４０９］番のカウンタ１４０Ｍのクロック端子ＣＬＫに出力するとともに、ピーク検出パルスをＭＣＵ１６０に出力する。

この結果、［０４０９］番のカウンタ１４０ＭがＤ端子に入力される電源ＶＣＣの電圧値をカウントする。ＭＣＵ１６０が、１０ビットデータセレクタ１５０を介して各カウンタ１４０ＭのＱ端子の値を順次入手する。ＭＣＵ１６０は、カウント値に基づいて、放射線量を計測する。

次に、図９及び図１０を用いて、放射線測定装置１００Ｍの第２動作例について説明する。図９は、放射線測定装置１００Ｍの動作状態を示す図である。図９では、ＤＡＣ１２０Ａが０Ｖの電圧を出力し、ＤＡＣ１２０Ｂ及び−１倍アンプ１２１が−５．０Ｖの電圧を出力している。図１０は、放射線のエネルギを表す電圧値の時間変化の一例を示す図である。

図１０に示すように電圧値が変化し、負のピーク電圧が−２．０Ｖであるとする。このため、ピーク検出ロジック１３０Ｍは、Ｈレベルを出力するコンパレータ１１０のうちで、コンパレータ１１０が最も番号の小さいコンパレータの番号が［０６１３］番であることを特定することによって、放射線のエネルギのピーク電圧を与えるチャンネル数を検出する。

ピーク検出ロジック１３０Ｍは、［０６１３］番のピーク信号を［０６１３］番のカウンタ１４０Ｍのクロック端子ＣＬＫに出力するとともに、ピーク検出パルスをＭＣＵ１６０に出力する。

この結果、［０６１３］番のカウンタ１４０ＭがＤ端子に入力される電源ＶＣＣの電圧値をカウントする。ＭＣＵ１６０が、１０ビットデータセレクタ１５０を介して各カウンタ１４０ＭのＱ端子の値を順次入手する。ＭＣＵ１６０は、カウント値に基づいて、放射線量を計測する。

以上のように、放射線測定装置１００Ｍは、コンパレータ１１０、ピーク検出ロジック１３０Ｍ、及びカウンタ１４０Ｍを用いて放射線のエネルギのピーク電圧の出現回数を１０ビットの分解能（１０２４チャンネル）でカウントする。

コンパレータ１１０は、光電子増倍管から入力される電圧から瞬時に比較結果を表す信号を出力し、ピーク検出ロジック１３０Ｍは、ＯＳＣ１３５から出力されるクロックの３周期分の時間でピーク信号及びピーク検出パルスを出力し、カウンタ１４０Ｍは、ピーク信号に応じてＤ端子の値をＱ端子に出力する。そして、１０ビットデータセレクタ１５０には、カウンタ１４０のＱ端子の値が即座に反映され、ＭＣＵ１６０は、１０ビットのアドレス信号を順次切り替えることにより、１０ビットデータセレクタ１５０を介して各カウンタ１４０Ｍのカウント値を繰り返し入手する。

このように、放射線測定装置１００Ｍでは、従来のように光電子増倍管から出力された検出パルス信号を比例増幅するプリアンプを用いることなく、コンパレータ１１０に光電子増倍管から電圧が入力されてから、瞬時にＭＣＵ１６０が放射線量を表すカウント値を入手する。

従って、放射線を瞬時に測定できる放射線測定装置１００Ｍを提供することができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の放射線測定装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００、１００Ｍ 放射線測定装置
１１０ コンパレータ
１１５ 抵抗器
１２０Ａ、１２０Ｂ ＤＡＣ
１３０、１３０Ｍ ピーク検出ロジック
１４０、１４０Ｍ カウンタ
１５０ １０ビットデータセレクタ
１６０ ＭＣＵ

Claims (8)

1. 光電子増倍管の出力信号を互いに異なる複数の判定閾値と比較する複数の比較器と、
   前記複数の比較器の判定結果から、前記出力信号のピーク値を抽出するピーク値抽出部と、
   前記ピーク値抽出部によって抽出されるピーク値の出現回数を当該ピーク値のレベル毎にカウントする複数のカウンタと、
   前記複数のカウンタから、前記ピーク値の出現回数を表すデータを前記レベル毎に取得する取得部と
   を含む、放射線測定装置。
2. 前記複数のカウンタと前記取得部との間に設けられ、前記複数のカウンタの各々を選択し、前記選択したカウンタが保持する前記ピーク値の出現回数を表すデータを取得して前記取得部に出力するデータセレクタをさらに含む、請求項１記載の放射線測定装置。
3. 前記複数の比較器の複数の判定閾値が所定値ずつ異なるように設定する閾値設定部をさらに含み、
   前記複数の比較器は、第１側から第２側にかけて配列されており、
   前記閾値設定部は、前記第１側の端の比較器の判定閾値を基準電圧に設定し、前記第２側にかけて前記判定閾値が前記所定値ずつ上昇するように設定する、又は、前記第２側の端の比較器の判定閾値を基準電圧に設定し、前記第１側にかけて前記判定閾値が前記所定値ずつ上昇するように設定する、請求項１又は２記載の放射線測定装置。
4. 前記閾値設定部は、
   前記第１側及び前記第２側のうち、前記判定閾値が基準電圧に設定される比較器が配置される側とは反対側に設けられる電圧出力部と、
   前記複数の比較器に前記複数の判定閾値が入力される複数の判定閾値入力端子の間にそれぞれ接続される複数の抵抗器であって、前記電圧出力部と、前記基準電圧の電位点との間で直列に接続される複数の抵抗器と
   を有する、請求項３記載の放射線測定装置。
5. 前記複数の比較器の複数の判定閾値が所定値ずつ異なるように設定する閾値設定部をさらに含み、
   前記複数の比較器は、第１側から第２側にかけて配列されており、
   前記閾値設定部は、前記第１側の端の比較器の第１判定閾値と、前記第２側の端の比較器の第２判定閾値との差が所定の電圧値になるように、前記所定値を設定する、請求項１又は２記載の放射線測定装置。
6. 前記閾値設定部は、
   前記第１側及び前記第２側のいずれか一方に設けられる電圧出力部と、
   前記複数の比較器に前記複数の判定閾値が入力される複数の判定閾値入力端子の間にそれぞれ接続される複数の抵抗器であって、前記電圧出力部と、前記第１側及び前記第２側のいずれか他方の端の比較器の判定閾値入力端子との間で直列に接続される複数の抵抗器と
   を有する、請求項５記載の放射線測定装置。
7. 前記電圧出力部は、デジタルアナログコンバータである、請求項４又は６記載の放射線測定装置。
8. 前記ピーク値抽出部は、プリオリティエンコーダ、又は、前記複数の比較器の判定結果を表す値をアドレスとしてピーク値を格納したルックアップテーブルを格納するリードオンリーメモリである、請求項１乃至７のいずれか一項記載の放射線測定装置。

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