JP2023508156A - 電子放射線量計 - Google Patents

Abstract

放射線量計は、計数モードで動作するように構成された第１の放射線検出器と、電流モードで動作するように構成された第２の放射線検出器と、を含む。プロセッサは、第１の放射線検出器の第１の検出線量、第２の放射線検出器の第２の検出線量を計算し、かつ第１の検出線量および第２の検出線量を使用して総線量値を計算するように構成されている。アラームが、総線量値が所定のレベルを上回っているときを示す。【選択図】図５

Description

本開示の態様は、概して、パルス放射線を含む多くの種類の電離放射線場において直読線量値を提供する電子放射線量計装置、より具体的には、計数を使用する第１の検出器と電荷積分を使用する第２の検出器とを備えた電子放射線量計装置に関する。

パルス電離放射線源の存在下での人員の安全は、これらの放射線源の使用が経時的に増加するにつれてより重要になっている。本明細書で使用される「放射線量計」という用語は、概して、電離放射線への被ばく量を測定する装置を指す。このような装置は、日常的な放射線被ばくがある特定の産業の労働者にとって重要な役割を果たす。これらの労働者は、確実にこのような被ばくが安全レベルを超えないように、労働者が経時的に被ばくする累積線量を監視することが重要である。２つの一般的なクラスに分類される、複数のタイプの放射線量計が利用可能である。

第１のクラスは、電離放射線に感度があり、かつ累積放射線量の値を記録する「パッシブ」線量計と呼ばれる（生物学的文脈では、「シーベルト」（「Ｓｖ」）を含む単位で測定され得るか、または物理学的文脈で「グレイ」（「Ｇｙ」）を含む単位で測定され得る、「実効線量」または「等価線量」値と呼ばれることもある）。パッシブ線量計の典型的な実施形態は、線量値をユーザに直接伝達する能力を持たず、また、ユーザに即時の放射線障害を警告する能力も持たない。例えば、熱ルミネッセンス線量計（「ＴＬＤ」）などのパッシブ線量測定装置は、放射線への被ばくを監視するために広く使用されている。パッシブ線量計装置の典型的な実施形態は、長期間にわたって受けた線量を表す、被ばくの累積読み取りを提供する。場合によっては、被ばく読み取りは、電離放射線への実際の被ばくの後、数週間または数か月提供される。

第２のクラスの線量計は「アクティブ」線量計と呼ばれ、線量値を継続的に測定し、線量値をユーザに報告する通信を提供する「電子個人放射線量計」を含んでもよい。線量値をリアルタイムで監視しているため、パッシブ線量計では提供できない線量率（例えば、Ｓｖ／ｈ）を提供することもできる。また、電子個人放射線量計の多くの実施形態は、閾値線量または線量率値に到達したことの可聴および／または視覚および／または触覚（例えば、振動）表示をユーザに提供するアラーム機能を含み得る。同様に、電子個人放射線量計の多くの実施形態は、時間の関数として受け取った線量の表示をユーザに提供する線量履歴の記録を含み得る。真のアクティブ線量測定は、パッシブ線量測定に比べて大きな利点を提供する。なぜならば、ユーザが、ユーザに危険をもたらす場合がある放射線場に入ったときに、「リアルタイム」でユーザに通知することができ、ユーザに危険地帯から逃れる機会を提供するからである。本明細書で使用される「リアルタイム」という用語は、通常、ずっと後の報告に気づくのではなく、イベントが展開するのと同じ速度で、時にはそれと同時に（例えば、数秒または数分の１秒以内に）、イベントを報告し、描写し、またはイベントに反応することを指す。

本明細書で使用される場合、「計数モード」は、参照により本明細書に組み込まれるＧｌｅｎｎ／Ｋｎｏｌｌ，Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｆｏｕｒｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ ｃｈａｐｔｅｒ ４－ＩＩに記載される「パルス計数モード」を意味するために使用される。現在利用可能な電子個人放射線量計は、通常、計数モードで動作する。例えば、計数装置の典型的な実施形態では、放射線の光子が検出され、信号に処理される。その信号が適切なパラメータ（例えば、振幅、形状など）に一致すると、信号は、線量の増分に対応するイベント（「カウント」とも呼ばれる）として計数される。個人放射線量計の多くの実施形態はまた、デッドタイム補正を使用する。Ｇｌｅｎｎ／Ｋｎｏｌｌ，ｃｈａｐｔｅｒ ４－ＶＩＩを参照されたい。したがって、イベント計数装置は、計数率が高い場合、または累積カウントがあるプリセットレベルに達した場合に、リアルタイムのアラート（例えば、可聴アラーム、視覚アラーム、または触覚振動アラーム）を提供することができる。

電離放射線のアクティブ線量測定は、従来「個人線量当量」と呼ばれるものの測定に焦点を合わせてきた。本明細書で使用される「個人線量当量」という用語は、概して、身体の特定の箇所の下の深さ（ｄ）における組織の線量当量について、国際放射線単位測定委員会（ＩＣＲＵ）が推奨する被ばくの安全閾値を表す電離放射線の量を指す。個人線量当量の例には、Ｈ_p（１０）と呼ばれる深部線量（例えば、胸部被ばくのための）当量安全閾値、Ｈ_p（３）と呼ばれる眼の線量当量安全閾値、および約Ｈ_p（０．０７）の表面線量（例えば、皮膚被ばくのための）当量安全閾値が含まれる。当業者は、例えば、画像下治療および心臓医学ならびに原子力および航空産業の分野で働く人員などの、その職業の一部として日常的に被ばくさせられることがある人員の線量当量値を監視することが有利であることを認めている。

パッシブ線量計とは異なり、アクティブ線量計は、線量率に関して上限を有し得る。非常に強いそれらの放射線場（「高場」または「高強度場」と呼ばれることもある）は、計数アクティブ線量計とともに使用される検出要素の範囲を超える場合があり、ユーザに、潜在的に危険な状態を瞬時に警告するために（「オーバーレンジ検出」）、機器によって検出される必要がある。例えば、イベント計数電子個人放射線量計は、１つ以上のセンサ、信号プロセッサ、および／または一般に線形に動作する計数電子機器などの検出要素を含んでもよい。これは、イベントカウントの見落とし（「デッドタイム」と呼ばれることもある）につながる可能性があり、場合によっては、高場は、１つ以上の検出要素の飽和につながる可能性があり、その場合、場の強度が増大する一方で、計数率が飽和または低下することさえある（「フォールドオーバー」と呼ばれることがある）。従来、放射線場の強度に関する線形依存性からの、測定された計数率の偏差は、いわゆる周知のデッドタイム補正式を適用することによって補正することができる。しかしながら、このようなデッドタイム補正は、放射線場が、分析の時間間隔の間、連続的な性質のものである場合にのみ正しく機能し得る。

しかしながら、現在利用可能な計数電子個人放射線量計は、いわゆるパルス放射線場に関して性能が制限されていることが知られており、パルス放射線場においては、放射線パルスにおける線量率が非常に高い（かつ機器における正確な登録には高すぎる）場合がある一方、巨視的な時間（例えば、秒または分）にわたって平均された線量率は、十分に特定の線量率測定範囲内にある。このようなパルス放射線場の典型的な例は、放射線パルス幅が数ミリ秒の医療用Ｘ線装置、パルス幅が典型的な数マイクロ秒のパルス線形加速器（ＬＩＮＡＣ）、または典型的なパルス幅が１０～５０ナノ秒のＸ線フラッシュ機器である。

高強度場は、イベント計数装置が測定することができる特定の間隔よりも著しく短い期間を示すことができることが認識されている。放射線パルスの持続時間が計数装置の信号分解能時間（またはデッドタイム）程度またはそれよりはるかに短いこれらの超短時間のイベントは、しばしば「放射線フラッシュ」と呼ばれる。これらの放射線フラッシュは、現在利用可能なアクティブ線量計によって正確に測定できず、放射線フラッシュに被ばくするユーザにとって重大な問題を提示する。例えば、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）や非破壊検査（ＮＤＴ）用途でのパルス場の使用が増えているため、これはますます重要になっている。この種のパルス場への被ばくは、被ばくのリスクがある人員の安全のために正確に測定する必要があることが一般的に認識されている。

放射線量計のいくつかの実施形態は、パルス放射線を検出するのによく適している「電離箱」と呼ばれるものを利用する。しかし、線量を正しく積分するためには、たとえ低い線量率であっても、大容量の電離箱が必要である。したがって、電離箱の使用は、ユーザが容易に持ち運んだり着用したりしない、より大型の装置のために予備されている。

電離箱放射線量計装置と比較して、電子個人放射線量計は、はるかに小さい検出器で同等の感度を達成するという利点があり、したがって、装置全体を大幅に小さくすることができる。アクティブ線量計の国際規格（国際電気標準会議（「ＩＥＣ」）規格６１５２６）は、最大寸法１５ｃｍ×３ｃｍ×８ｃｍおよび最大重量３００ｇを指定している。市場に出回っている実際の電子線量計は、通常、着用者の便宜のために大幅により小型かつ軽量である。

特に、電子個人放射線量計の実施形態は、「ＰＩＮダイオード」タイプの検出器と呼ばれるものを含み得る。電子個人線量計は、ＧＢ ２ ２５５ １７７などに、何十年にもわたって最先端のものとして記載されてきた。「ｐ型、真性、ｎ型ダイオード」とも呼ばれる「ＰＩＮダイオード」という用語は、一般に、当業者によって、ｐ型半導体とｎ型半導体との間に含まれたドープされていない真性半導体材料の広い領域を有するダイオードを含むと理解されている。有利なことに、ＰＩＮダイオードは、計数モードで、または電離箱としてのいずれかで動作させることができる。例えば、計数モードにおいて動作させられる典型的なＰＩＮダイオード検出器は、バックグラウンドに近い線量レベル（例えば、０．１μＳｖ／ｈ未満）でも線量を正しく積分するが、電離箱モードで動作する対応するＰＩＮダイオードは、ｍＳｖ／ｈの線量率で約１ｐＡの電流のみを提供する。低線量レベルでの電子個人放射線量計の正しい動作の必要性のために、計数モードでＰＩＮダイオード検出器を動作させることは有利である。

パッシブタイプの線量計および電離箱と比較して、現在の電子個人放射線量計は、連続放射線の最大線量率を超えると、パルスの線量を正しく捕捉することができないという欠点を有する。電子個人放射線量計は、Ｘ線パルス当たりの線量が、連続放射線におけるカウント当たりの線量よりも小さい限り、短時間（通常、数μｓ未満）のパルスＸ線の線量を正しく測定することができる。しかしながら、ユーザが、電子個人放射線量計において正しい線量を示すには大きすぎる線量率に被ばくする状況が存在する。そのような場合、電子個人放射線量計は、通常、電子個人放射線量計が被ばくからの線量の測定値を正確に計算できないことにより、危険についてユーザに警告することができない。例えば、ユーザは、ユーザが着用する電子個人放射線量計の測定能力を超えるパルス放射線場を生成する工業用Ｘ線フラッシュ発生器の直接ビームに被ばくすることがある。

現在のアクティブ電子線量計の使用可能性は、パルス電離放射線の分野では非常に制限されている。このタイプの機器は、計数モードで動作する放射線検出器を使用する。これは、使用される検出器のパルス当たりの線量感度を超える放射線パルスの測定された線量が切り捨てられることを意味する。（ＩＥＣ ６２７４３）。

図１は、典型的な従来の電子線量計によって検出できる放射線パルス当たりの最大線量を例示しており、線の下の影付きの領域は、Ｘ線フラッシュ装置、加速器、および医療用Ｘ線源の各々からのある範囲のパルス幅に対する典型的な従来の電子線量計で測定できる線量レベルを示す。電子線量計のこの制限のため、実際にはほとんどのパッシブ線量計（例えば、ＴＬＤ、光刺激ルミネッセンス（「ＯＳＬ」）、およびフィルム）が、人の個人線量を判定するために使用されるが、これらの線量計は、ユーザに直接の線量読み取りを提供しない。直接イオン蓄積（「ＤＩＳ」）のようなパルス放射線に適した他の検出器技術には、即時の読み取りおよびアラームを提供するための感度および読み取り周波数に制限がある。

リアルタイムの応答性を実現し、パルス放射線場を含むすべての種類の電離放射線に対する、および単一のＸ線フラッシュに対する、ユーザの被ばく量を正確に測定することができ、かつ以前の知られている設計における困難のうちのいくつかまたはすべてを低減するか、または克服する、電子放射線量計装置を提供することが望ましい。特定の目的および利点は、以下の開示および特定の実施形態の詳細な説明を考慮して、当業者、すなわち、この技術分野に精通しているか、または経験を有する者には明らかであろう。

第１の態様によれば、放射線量計は、計数モードで動作するように構成された第１の放射線検出器と、電流モードで動作するように構成された第２の放射線検出器と、を含み得る。プロセッサが、第１の放射線検出器の第１の検出線量、第２の放射線検出器の第２の検出線量を計算し、かつ第１の検出線量および第２の検出線量を使用して総線量値を計算するように構成され得る。アラームが、総線量値が所定のレベルを上回っているときを示し得る。

別の態様によれば、方法は、第１の放射線検出器を計数モードで動作させることと、第２の放射線検出器を電流モードで動作させることと、第１の放射線検出器の第１の検出線量と第２の放射線検出器の第２の検出線量とを計算し、第１の検出線量および第２の検出線量を使用して総線量値を計算することと、総線量値が所定のレベルを上回っているときにアラームを起動することと、を含む。

本明細書に開示される態様は、イベント計数および電荷積分を用いて総放射線量を計算する放射線量計を提供する。本明細書に開示されるこれらおよび追加の特徴および利点は、特定の実施形態の以下の詳細な開示、その図面、および特許請求の範囲からさらに理解されるであろう。

本実施形態の前述および他の特徴および利点は、添付の図面と併用される例示的な実施形態の以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。

従来技術の線量計の検出可能な線量／パルス値を示すグラフである。 電子個人放射線量計と、任意選択の無線受信機を含むユーザと、の機能ブロック図である。 図１の電子個人放射線量計の一実施形態の機能ブロック図である。 図１の放射線量計の回路の一実施形態の概略図である。 図３の回路の代替実施形態の概略図である。 図４の回路のコンデンサの電荷を例示するグラフである。 図２の線量計の放射線パルス検出器の概略図であり、フィルタ付きで示されている。 図２の放射線パルス検出器のエネルギー応答を示すグラフである。 フィルタ付きの図７の放射線パルス検出器のエネルギー応答を示すグラフである。 図３のイベント計数センサおよび電荷センサからの総線量の計算のフロー図を描示している。

上記で参照した図は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、特定の実施形態の表現を提供するものと理解されるべきであり、本質的に概念的なものであり、関連する原理を例示しているにすぎない。図面に描示されているいくつかの機能は、説明および理解を容易にするために、他の機能に比べて拡大されているか、または歪んでいる。様々な代替実施形態で示される類似または同一の構成要素および特徴について、図面では、同じ参照番号が使用されている。本明細書に開示される放射線量計は、それらが使用される意図された用途および環境によって部分的に決定される構成および構成要素を有するであろう。

本明細書に開示される実施形態は、計数を使用する第１の検出器と電荷積分を使用する第２の検出器とを有する放射線量計を提供する。

図２は、ユーザ１１０の身体に通常着用される線量計１００の簡略化された用例を提供している。線量計１００は、ユーザの身体上の様々な場所に配置され得る。例えば、全身線量計が、使用者の胸部またはベルトに配置されてもよく、指線量計が、使用者の指に配置されてもよく、眼線量計が、使用者の頭に配置されてもよい。受信機１３０は、線量計１００との間で１つ以上の無線通信を受信し、かつ／または伝送し、いくつかの実施形態では、受信した通信に基づいて線量計１００によって検出された放射線量に関するリアルタイム情報をユーザ１１０に提供してもよい。いくつかの実施形態では、受信機１３０は、スマートフォン、タブレット、他の汎用無線対応装置、またはアクティブ線量測定の分野で知られているあらゆる受信機タイプの装置を含んでもよい。線量計１００とユーザ１１０との間の空間的関係に関して本明細書で使用される「近接」という用語は、概して、ユーザ１１０が線量計１００からの信号を明確に識別し、それに応じて応答できる範囲内の場所を指す。例えば、許容範囲は、信号のタイプおよび／もしくは強度、または、可聴、視覚、もしくは機械的（例えば、振動）信号などの線量計１００によって提供される信号の組み合わせに依存する場合がある。線量計１００は、累積線量、現在の線量率、ならびに光または視覚信号、可聴サウンダ、および触覚振動アラームを含み得る瞬間的アラーム通知の様々な手段に関する数値情報を含む様々な情報をユーザ１１０に提供してもよいことを理解されたい。

特定の実施形態では、線量計１００は、ユーザ１１０によって使用されていないときに基地局１４０に関与するように構成されてもよい。基地局１４０の実施形態は、線量計１００の充電能力ならびにネットワーク接続を提供してもよく、ネットワーク接続は、線量計１００が、ネットワークを介してデータを他のコンピューティング装置へ伝送し、かつ／またはソフトウェアアップデート、検出パラメータ、セキュリティ識別子などの情報を受信する能力を提供する。特定の実施形態では、基地局１４０は、プロセッサまたはマイクロプロセッサならびにデータ記憶素子を含んでもよく、データ記憶素子は、一貫したネットワーク接続が利用できない場合に特に有用である場合がある。

少なくとも２つのセンサを使用してユーザの被ばく量の測定値を提供することができる線量計１００の一実施形態の用例が、図３に示されている。線量計１００は、放射線場３００の特定の態様を測定することが可能であり得るイベント計数センサ３０７と、電荷センサ３０９と、を含み得る。第１の信号プロセッサ３１７は、イベント計数センサ３０７からの信号を処理することができ、第２の信号プロセッサ３１９は、電荷センサ３０９からの信号を処理することができる。第１の信号プロセッサ３１７および第２の信号プロセッサ３１９の各々は、当業者に知られている信号処理コンポーネント（例えば、増幅器、比較器など）を含み得る。第１の信号プロセッサ３１７は、イベント計数センサ３０７からの出力を受信し、検出された電離イベントの信号を提供することができ、この信号は、次いで、イベントカウンタ３２７に提供され得る。イベントカウンタ３２７は、線量値に相当するイベントの数を積分し得る。ある期間（例えば、およそ１ｍｓ～およそ１秒）にわたって検出されたイベントの数もまた、プロセッサ３４０に伝達され得る。そのような測定値は、線量率に相当する１秒当たりのカウント（「ｃｐｓ」）などの、単位時間にわたる検出イベントの平均値であり得ることを理解されたい。

特定の実施形態では、プロセッサ３４０は、システムメモリ３４１と結合された１つ以上のプロセッサおよび／またはマイクロプロセッサを含んでもよく、システムメモリ３４１は、関連技術において知られているソリッドステート記憶技術を使用し得る１つ以上のデータ記憶素子を含む。特定の実施形態では、プロセッサ３４０は、システムメモリ３４１に記憶された制御ロジック（例えば、プログラムコードを含むソフトウェアプログラム）を使用してもよい。プロセッサ３４０の制御ロジックは、プロセッサ３４０によって実行されたとき、プロセッサに本明細書に記載されている機能を実施させてもよい。例えば、プロセッサ３４０は、イベントカウンタ３２７および３２９から入力を受信し、線量計１００のユーザインターフェース３５０へ／から情報を送信／受信する処理アルゴリズムを実行するソフトウェアを実装してもよい。特定の実施形態では、ユーザインターフェース３５０は、ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を備えるタッチスクリーン、または関連技術において知られている他のタイプのディスプレイインターフェース）、および線量計１００の様々な特徴を起動するための１つ以上のボタンを含んでもよい。

線量計１００はまた、無線素子および無線アンテナを含み得る無線装置３６０を含んでもよい。無線装置３６０は、当業者に知られているあらゆる無線技術を介して受信機１３０と通信することができ、少なくとも部分的に、様々な基準に依存してもよい。基準には、送信範囲、データセキュリティ、電力要件、無線および／もしくはアンテナの物理的寸法、一方向もしくは双方向通信、またはその他の基準が含まれることがあるが、これらに限定されない。例えば、装置間の直接通信は、短波長ＵＨＦ電波を使用して短距離でデータを交換するための標準となった、一般に「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」技術と呼ばれるものを使用して実現することができる。あるいは、無線装置３６０は、中間装置を介して受信機１３０と通信してもよい。中間装置を使用した中間通信の一部の例には、無線ルータ装置を介して通信するＷｉ－Ｆｉと呼ばれるもの、および電気通信プロバイダによってサポートされるセルラ通信ポイントを利用するセルラベース通信（例えば、テキストベースの通信規格（「ショートメッセージサービス」（ＳＭＳ）とも呼ばれる））が含まれる。

線量計１００の様々な構成要素は、電源３７０から電力を受け取ってもよく、電源３７０は、いくつかの実施形態では再充電可能あってもよい１つ以上の電池を含んでもよい。線量計１００はまた、可聴通信（例えば、警告メッセージまたはアラーム）、視覚的アラームインジケータ（例えば、ライト）、および／または触覚アラームインジケータのための１つ以上のスピーカインターフェースを含み得るアラーム装置３８０を含んでもよい。

記載される実施形態では、イベント計数センサ３０７および電荷センサ３０９の各々は、ガンマ線、ベータ線、中性子線、およびＸ線のうちの１つ以上を検出することが可能であってもよい。特定のセンサ技術は、少なくとも部分的に、線量計１００の実施形態が測定するように設計されている放射線のタイプ（複数可）に依存してもよい。例えば、電荷センサ３０９は、少なくともガンマ線およびＸ線を測定することができる「ＰＩＮダイオード検出器」を有するフォトダイオードを含んでもよい。

図４は、線量計１００に使用される例示的な回路を例示しており、計数センサ３０７と関連付けられた第１の分岐４００と、電荷センサ３０９と関連付けられた第２の分岐４０２と、を含み、これらの各々は、プロセッサ３４０に接続され得る。計数センサ３０７は、従来の計数センサであり、抵抗器Ｒ１１およびコンデンサＣ１１に隣接する第１のＰＩＮダイオードＤ１を含む。ダイオードＤ１からの信号は、並列の抵抗器Ｒ１２およびコンデンサＣ１２回路と並列に配置された増幅器Ａ１を通過する。増幅された信号は、コンデンサＣ１３および抵抗器Ｒ１３を含む結合素子に送られ、第１の比較器ＣＰ１に送信され、そこから信号は、プロセッサ３４０に渡される。ＰＩＮダイオードＤ１で電離させる各光子は、パルスとして捕捉され、この従来の分岐では単一のイベントとして計数される。そのような従来のカウンタは、短いパルス、例えばおよそ１ｍｓ～およそ１０ｍｓのパルス、を測定するか、または計数するように構成されている。しかしながら、高線量率では、そのような従来のカウンタは、飽和する可能性があり、有効でなくなり得る。ここに例示されているように、第１の分岐４００は、単一の第１のダイオードＤ１を含む。他の実施形態では、１つ以上の追加の第１のダイオードＤ１を追加の計数装置として使用してもよいことを理解されたい。

電荷センサ３０９と関連付けられている第２の分岐４０２は、第２のＰＩＮダイオードＤ２を含む。電離放射線は、ＰＩＮダイオードＤ２の真性ゾーンに電子正孔対を作成することとなり、このことが、ＰＩＮダイオードＤ２と、抵抗Ｒ１と並列に配置された充電コンデンサＣ１と、に電流を流れさせる。信号は、抵抗器Ｒ５および増幅器Ａ２を通過し、増幅度は、抵抗器Ｒ３およびＲ４によって定義される。増幅器Ａ２と比較器ＣＰ２の間に、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ２との結合ＲＣ素子が配置されている。プロセッサ３４０のアナログデジタル変換器（「ＡＤＣ」）への入力４１０もまた、例示されている。

高放射線強度では、シリコン増幅器が導電性になり、増幅が起こらないため、放射フラッシュ自体の間、半導体機能性（すなわち、増幅器Ａ２および比較器ＣＰ２）は必要とされないことを理解されたい。増幅器Ａ２および比較器ＣＰ２は、放射線パルスの約１０μｓ後に回復することとなり、コンデンサＣ１に蓄積された電荷の読み取りは、増幅器出力でアナログ値を周期的に（例えば、１０μｓごとに）読み取ることによって始まり、これらの値を積分し、積分をコンデンサＣ１の蓄積電荷に相当するものとして使用することができる。コンデンサＣ１の電圧の積分は、電圧が比較器ＣＰ２の閾値電圧を下回った場合に停止し得る。比較器ＣＰ２がＡＤＣ変換を開始および停止させるのではなく、ＡＤＣが連続的に実行され得、積分がそれに応じた値で開始／停止することを理解されたい。しかし、この場合にはコントローラをスリープさせることができず、システムの消費電力が高くなる。

増幅器Ａ２の出力をコンデンサＣ２によってＡＤＣ入力４１０から分離することによって、ＰＩＮダイオードＤ２の温度依存の暗電流が抑制される。結合ＲＣ素子Ｒ２＊Ｃ２の時定数は、振幅低下への影響が無視できるほど大きく選定されている。実用的な値は、およそ１０ｍｓ～およそ１０００ｍｓである。すべての加速器およびＸ線フラッシュ装置は、パルスに対する一時停止の比率が非常に大きいため、ＡＤＣ入力４１０のＤＣ負荷が発生することはない。必要に応じて、ベースライン復元手法を適用してもよい。

第２の分岐４０２のための回路の代替実施形態が、図５に例示されており、負のバイアス電圧を使用する。この実施形態では、結合ＲＣ素子Ｃ１＊Ｒ４の時定数は、およそ１００μｓ～およそ１０００μｓであり得、結合ＲＣ素子Ｒ３＊Ｃ２の時定数は、およそ１０ｍｓ～およそ１０００ｍｓであり得る。

第２の分岐４０２のコンデンサＣ１の電圧を例示するグラフが、図６に見られる。曲線５１０の下の面積は、ＰＩＮダイオードＤ２で受け取られた放射線量に相当する。この例示的なグラフは、１０Ｖのバイアス電圧での、典型的な７ｍｍ²の低コストＰＩＮダイオードと、コンデンサＣ１の４００ｐＦの静電容量および１ＭオームのＲ値と、に対する、典型的なＸ線フラッシュ装置の０．１μｓの放射線パルスからの、主ビーム（３μＳｖ線量）中で１ｍの距離にあるコンデンサＣ１における、典型的な電気パルスを表す。コンデンサＣ１のＡＤＣ変換された電圧の積分（線の下の領域）に較正係数（Ｓｖ／合計ビット）を乗算して、放射パルス値を形成し得る。イベント計数センサ３０７からのカウントを合計し、較正係数（Ｓｖ／カウント）を乗算して、連続放射線の線量値を形成し、次いで、放射線パルス値をカウント値に加算して、総線量値を提供し得る。

第２の分岐４０２のＰＩＮダイオードＤ２’の代替実施形態が、図７に例示されている。この実施形態では、フィルタ４２０は、ＰＩＮダイオードＤ２’の検出器４２２を部分的に覆う。フィルタ４２０は、検出器４２２の一部分を露出させる開口部またはアパーチャ４２６を含む第１のシールド４２４を含み得る。第１のシールド４２４は、例えば、銅などの中程度のＺ材料で形成され得る。フィルタ４２０はまた、検出器４２２の一部分を露出させる開口部またはアパーチャ４３０を含む第２のシールド４２８を含み得る。第２のシールド４２８は、例えば、スズなどの高Ｚ材料で形成され得る。フィルタ４２０は、図８～図９に例示されるように、フィルタリングされていないＰＩＮダイオードＤ２（図８）の相対的応答とフィルタリングされたダイオードＤ２（図９）の相対的応答とを示す、ＰＩＮダイオードＤ２のエネルギー応答を平滑化するのに役立ち得る。フィルタは、第１のＰＩＮダイオードＤ１とともに使用されてもよいことも理解されたい。

計数センサ３０７および荷電センサ３０９を有する線量計１００を利用する方法６００が、図１０に例示されている。ステップ６１０で、イベント計数センサ３０７のイベントカウンタ３２７が、選択された時間間隔ごとに読み取られる。ステップ６２０で、イベントカウンタ線量（Ｃ）が、カウント感度にカウント数を乗算することによって計算される。ステップ６３０で、コンデンサＣ１に堆積された総検出器電荷が、放射線パルスについて判定される。ステップ６４０で、放射線パルス線量（Ｐ）が、電荷感度に放射線パルスの電荷を乗算することによって計算される。ステップ６５０で、両方の検出器からの総線量が、イベントカウンタ線量（Ｃ）を放射線パルス線量（Ｐ）に加算することによって計算される。ステップ６６０で、線量値および線量率値が、線量計１００のユーザインターフェース３５０でユーザに提供される。ステップ６７０で、所定の閾値を超えると、アラーム装置３８０を介して線量計１００にアラームが提供される。

本開示から得られた知識を有する当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、これらおよび他の利点を達成するために開示される装置および方法に様々な変更を加えることができることを認識するであろう。したがって、本明細書に記載されている特徴は、修正、改変、変更、または置換を受け入れることができることを理解されたい。例えば、同じ結果を実現するために、実質的に同じ機能を実質的に同じように実施するそれらの要素および／またはステップのすべての組み合わせが本発明の範囲内にあることが明確に意図されている。ある記載された実施形態から別の実施形態への要素の置換もまた、完全に意図され、企図されている。本明細書に例示および記載されている特定の実施形態は、例示のみを目的としており、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明を限定するものではない。他の実施形態は、当業者には明らかであろう。前述の説明は、明確にするためにのみ提供されており、単なる例示であることを理解されたい。本発明の趣旨および範囲は、上記の実施例に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に包含される。

Claims (20)

1. 放射線量計であって、
   計数モードで動作するように構成された第１の放射線検出器と、
   電流モードで動作するように構成された第２の放射線検出器と、
   前記第１の放射線検出器の第１の検出線量と前記第２の放射線検出器の第２の検出線量とを計算し、かつ前記第１の検出線量および前記第２の検出線量を使用して総線量値を計算するように構成されたプロセッサと、
   前記総線量値が所定のレベルを上回っているときを示すアラームと、を備える、放射線量計。
2. 前記第２の検出器が、ＰＩＮダイオード検出器である、請求項１に記載の放射線量計。
3. 前記ＰＩＮダイオード検出器の暗電流成分が、容量結合によって分離される、請求項２に記載の放射線量計。
4. 前記第１の検出器上に配置された第１のフィルタと、前記第２の検出器上に配置された第２のフィルタと、をさらに備える、請求項１に記載の放射線量計。
5. 前記第１および第２のフィルタが、実質的に平坦なエネルギー応答を提供するように構成されている、請求項４に記載の放射線量計。
6. 放射線パルスから前記第２の検出器で生成された電荷を蓄積するように構成されたコンデンサをさらに備える、請求項１に記載の放射線量計。
7. 抵抗器および増幅器をさらに備え、前記抵抗器が、放射線パルスが前記増幅器の半導体を電離させ、かつ前記増幅器の入力を導電性にする間に、前記コンデンサに蓄積された検出器電荷からの電荷の放電を防止する、請求項６に記載の放射線量計。
8. 前記総線量値が、前記第１の検出線量と前記第２の検出線量との合計である、請求項１に記載の放射線量計。
9. 前記第１の検出線量に較正係数（Ｓｖ／カウント）を乗算して、連続放射線の線量値を形成し、前記第２の検出線量を前記連続放射線の線量値に加算して、前記総線量値を提供する、請求項８に記載の放射線量計。
10. 計数モードで動作するように構成された第３の放射線検出器をさらに備える、請求項１に記載の放射線量計。
11. 方法であって、
    第１の放射線検出器を計数モードで動作させることと、
    第２の放射線検出器を電流モードで動作させることと、
    前記第１の放射線検出器の第１の検出線量と前記第２の放射線検出器の第２の検出線量とを計算し、前記第１の検出線量および前記第２の検出線量を使用して総線量値を計算することと、
    前記総線量値が所定のレベルを上回っているときにアラームを起動することと、を含む、方法。
12. 前記第２の検出器が、ＰＩＮダイオード検出器である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ＰＩＮダイオード検出器の暗電流成分が、容量結合によって分離される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の検出器上に配置された第１のフィルタと、前記第２の検出器上に配置された第２のフィルタと、をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
15. 前記第１および第２のフィルタが、実質的に平坦なエネルギー応答を提供するように構成されている、請求項１４に記載の方法。
16. 放射線パルスから前記第２の検出器で生成された電荷を蓄積するように構成されたコンデンサをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
17. 抵抗器および増幅器をさらに備え、前記抵抗器が、放射線パルスが前記増幅器の半導体を電離させ、かつ前記増幅器の入力を導電性にする間に、前記コンデンサに蓄積された検出器電荷からの電荷の放電を防止する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記総線量値が、前記第１の検出線量と前記第２の検出線量との合計である、請求項１１に記載の方法。
19. 前記第１の検出線量に較正係数（Ｓｖ／カウント）を乗算して、連続放射線の線量値を形成し、前記第２の検出線量を前記連続放射線の線量値に加算して、前記総線量値を提供する、請求項１８に記載の方法。
20. 計数モードで動作するように構成された第３の放射線検出器をさらに備える、請求項１１に記載の方法。

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