JP2693203B2 - Semiconductor radiation measuring device - Google Patents

Semiconductor radiation measuring device

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JP2693203B2
JP2693203B2 JP1601589A JP1601589A JP2693203B2 JP 2693203 B2 JP2693203 B2 JP 2693203B2 JP 1601589 A JP1601589 A JP 1601589A JP 1601589 A JP1601589 A JP 1601589A JP 2693203 B2 JP2693203 B2 JP 2693203B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、放射線測定装置、特に半導体により放射線
の検出を行う半導体放射線測定装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radiation measuring apparatus, and more particularly to a semiconductor radiation measuring apparatus for detecting radiation by a semiconductor.

[従来の技術] 放射線の測定装置としては、GM計数管、電離箱、Na I
(Tl)シンチレーション等が知られている。これらの装
置は、比較的大型であり、駆動時において高バイアス電
流が必要であることから、小型化することが難しく、携
帯用装置として構成することが困難であった。
[Prior Art] As a radiation measuring device, a GM counter, an ionization chamber, Na I
(Tl) scintillation is known. Since these devices are relatively large and require a high bias current during driving, it is difficult to miniaturize them and it is difficult to configure them as portable devices.

そこで、検出部が小型で、携帯用の装置として構成す
ることに適している装置として半導体によって放射線の
検出を行う半導体検出器を使用した放射線測定装置が提
案された。
Therefore, a radiation measuring apparatus using a semiconductor detector that detects radiation by a semiconductor has been proposed as an apparatus having a small detection unit and suitable for being configured as a portable apparatus.

このような半導体放射線測定装置は、半導体表面と空
乏層あるいは真性半導体層と呼ばれる領域に放射線が入
射すると、電子とホール(正孔)の対が作られる。この
キャリアをそれぞれの電極に引き寄せ、電荷収集をする
ことにより、放射線の検出のみならず、放射線のエネル
ギ損失に比例した数の電気パルス信号を得ることができ
るという原理に基づくものである。
In such a semiconductor radiation measuring apparatus, when a semiconductor surface and a region called a depletion layer or an intrinsic semiconductor layer are irradiated with radiation, pairs of electrons and holes are formed. It is based on the principle that not only the detection of radiation but also the number of electric pulse signals proportional to the energy loss of radiation can be obtained by attracting this carrier to each electrode and collecting charges.

[発明が解決しようとする課題] (イ)上記従来の携帯用放射線半導体測定装置において
は、その形状をより小さくする要因として電池の大きさ
が重要であり、装置の小形化のためにはその電池の小形
化を図る必要がある。
[Problems to be Solved by the Invention] (a) In the above-mentioned conventional portable radiation semiconductor measuring device, the size of the battery is important as a factor for making the shape smaller, and it is important to reduce the size of the device. It is necessary to miniaturize the battery.

従って、小さな電池で長時間にわたって装置を作動さ
せるためには、回路の消費電流を極力小さくしなければ
ならないという課題がある。
Therefore, in order to operate the device for a long time with a small battery, there is a problem that the current consumption of the circuit must be minimized.

(ロ)次に、装置においてどのくらい低いエネルギの放
射線を測定できるかという点は、システムの雑音に依存
している。即ち、雑音に埋もれるような低エネルギの放
射線は測定することができない。
(B) Next, how low energy radiation can be measured by the device depends on the noise of the system. That is, low-energy radiation that is buried in noise cannot be measured.

従って、低エネルギの放射線まで確実に測定するため
には、システムの雑音を下げなければならないという課
題がある。
Therefore, in order to reliably measure even low-energy radiation, there is a problem that the system noise must be reduced.

システムの雑音は、主に半導体検出器固有の雑音と半
導体検出器からの微少パルス信号を増幅する前置増幅器
から発生する雑音による。従って、半導体検出器自体が
持つ雑音は、検出毎に既に決まっているので、前置増幅
器の雑音を如何に低減するかが課題となる。
The system noise is mainly due to the noise peculiar to the semiconductor detector and the noise generated from the preamplifier that amplifies the minute pulse signal from the semiconductor detector. Therefore, since the noise of the semiconductor detector itself is already determined for each detection, how to reduce the noise of the preamplifier becomes an issue.

前置増幅器の雑音は、初段FET(電界効果型トランジ
スタ)の特性で決まり、次式(1)で表される。
The noise of the preamplifier is determined by the characteristics of the first-stage FET (field effect transistor) and is expressed by the following equation (1).

ここで、E.N.Cは等化雑音電荷(C)、 εは2.718、 τはパルス波形整形定数(S)、 eは電子量1.6×10-19(C)、 IgはFETゲート電流(A)、 kはボルツマン定数1.38×1023(J/K)、 Tは絶対温度(K)、 Rgゲート入力抵抗(Ω)、 Cinは入力容量(F)、 gmはFET順方向電位コンダクタンス() Afはフリッカノイズ定数(V2)を示している。 Here, ENC is equalization noise charge (C), ε is 2.718, τ is pulse waveform shaping constant (S), e is electron quantity 1.6 × 10 -19 (C), Ig is FET gate current (A), k Is Boltzmann constant 1.38 × 10 23 (J / K), T is absolute temperature (K), Rg gate input resistance (Ω), Cin is input capacitance (F), gm is FET forward potential conductance () Af is flicker noise A constant (V 2 ) is shown.

なお、上記gmは、近似的にFETに流すドレイン電流ID
によって次式(2)で表される。
It should be noted that the above gm is approximately the drain current I D flowing in the FET.
Is expressed by the following equation (2).

ここで、IDSSはVGS=0の時のドレイン電流、Vpはピ
ンチオフ電圧である。
Here, I DSS is the drain current when V GS = 0, and Vp is the pinch-off voltage.

上記式(1)において、第3項及び第4項に入力容量
Cin(主に半導体検出器の容量)が二乗の形で分子に入
っているので、この容量が大きい場合、例えば100pF以
上では、式(1)の第1項及び第2項に比べ、第3項及
び第4項の値が大きくなり、雑音はこの第3項及び第4
項の値に大きく依存することとなる。
In the above formula (1), the input capacitance is added to the third and fourth terms.
Since Cin (mainly the capacity of the semiconductor detector) enters the numerator in the form of a square, if this capacity is large, for example, 100 pF or more, the third term is larger than the first and second terms of equation (1). The value of the term and the fourth term becomes large, and the noise is
It depends greatly on the value of the term.

第4項はフリッカノイズの特性からアンプの帯域を狭
めること、低周波領域をカットすることによって小さく
することができる。
The fourth term can be reduced by narrowing the band of the amplifier and cutting the low frequency region from the characteristics of flicker noise.

従って、前置増幅器の雑音を減少させるためには、式
(1)の第3項の値を小さくすることが必要となり、パ
ルス波形整形定数τを大きくするか、FET順方向伝達コ
ンダクタンスgmを大きくする必要がある。
Therefore, in order to reduce the noise of the preamplifier, it is necessary to reduce the value of the third term of the equation (1), and increase the pulse waveform shaping constant τ or increase the FET forward transfer conductance gm. There is a need to.

ここでgmは蒸気式(2)よりFETに流すドレイン電流I
Dを増加させることによって大きくすることができる。
Here, gm is the drain current I flowing to the FET according to the steam formula (2).
It can be increased by increasing D.

なお、上記τを大きくすると、波形整形器からの出力
パルスのパルス幅は広くなる。また、FETに流すドレイ
ン電流を増加すると、このドレイン電流が装置の消費電
流中大きな割合を占めるので、装置の消費電力を増大す
ることとなる。
When τ is increased, the pulse width of the output pulse from the waveform shaper becomes wider. Further, when the drain current flowing through the FET is increased, this drain current occupies a large proportion of the current consumption of the device, which increases the power consumption of the device.

(ハ)従って、消費電流を小さくするため、FETに流す
ドレイン電流を必要最小限とし(gmの値も小さくな
る)、雑音の増加を防止するため、波形整形定数τを大
きくしておく(パルス幅は広くなる)必要がある。
(C) Therefore, in order to reduce the current consumption, the drain current flowing in the FET is minimized (the gm value is also reduced), and the waveform shaping constant τ is increased (pulse pulse) to prevent an increase in noise. Need to be wider).

しかし、半導体検出器は、放射線の強さに比例した数
の電気パルスを出力するので検出する放射線が強い場
合、即ち、高計数率時には、パルス数が増加する。そし
て、検出器の出力事象は、ランダムであるので、波形整
形定数τを大きくして、パルス幅を広くしておくと、高
計数率の放射線場においては、パルスの重なりが生じ、
正確な計数ができないという問題が生じる。
However, since the semiconductor detector outputs a number of electric pulses proportional to the intensity of the radiation, when the radiation to be detected is strong, that is, when the count rate is high, the number of pulses increases. Then, since the output event of the detector is random, if the waveform shaping constant τ is increased and the pulse width is increased, pulse overlap occurs in a radiation field with a high count rate,
There is a problem that accurate counting cannot be performed.

従って、高計数率時(強い放射線場)において、正確
な測定を行うためには、波形整形定数τを小さくしてパ
ルス幅を狭くし、パルスの重なりの頻度を下げ、数え落
としを防止しなければならない。この場合、τを小さく
することによって雑音が増加することとなるので(式
(1)より)、この雑音増加の防止を行わなければなら
ないという課題が生じる。
Therefore, in order to perform accurate measurements at high count rates (strong radiation fields), the waveform shaping constant τ must be reduced to narrow the pulse width, reduce the frequency of pulse overlap, and prevent counting errors. I have to. In this case, since noise is increased by reducing τ (from equation (1)), a problem arises in that this increase in noise must be prevented.

従来の半導体放射線検出器では、上記雑音のため、高
計数率時における低エネルギ放射線の測定が困難であっ
た。
In the conventional semiconductor radiation detector, it was difficult to measure low energy radiation at a high count rate due to the noise.

発明の目的 本発明は、上記課題を解決することを目的として為さ
れたものであり、その目的は、高計数率時又は低計数率
時のいずれの場合であっても低消費電流でかつ雑音の増
加を伴わない正確な放射線の検出を行うことのできる半
導体放射線測定装置を提供することにある。
OBJECT OF THE INVENTION The present invention has been made for the purpose of solving the above-mentioned problems, and its object is to reduce the current consumption and the noise at any of the high counting rate and the low counting rate. It is an object of the present invention to provide a semiconductor radiation measuring apparatus capable of accurately detecting radiation without increasing the number of radiation.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明にかかる半導体放射
線測定装置は、入射した放射線をその強さに比例した数
の電気パルス信号に変換する半導体検出器と、該半導体
検出器から入力した信号を増幅するため初段にFETを有
する前置増幅手段と、該前置増幅手段の出力の波形整形
を行う波形整形手段と、該波形整形手段からの出力の雑
音を除去し矩形パルスとして出力する波高弁別手段と、
該波高弁別手段から出力されたパルス信号を計数する計
数手段と、該計数手段による計数結果を表示する表示手
段と、を含む半導体放射線測定装置において、前記計数
手段の計数結果が所定の計数率を超える高計数率時とな
ったときに高計数率信号を出力する計数率判定手段と、
前記波形整形手段の高計数率信号が出力されたときに前
記波形整形定数(τ)を小さくすることにより前記パル
ス信号のパルス幅を前記所定の計数率を超えない低計数
率時よりも狭くしパルスの重なりを防ぐ波形整形定数切
変え手段と、前記高計数率信号が出力されたときに前記
FETのドレイン電流を増加させることによって前記前置
増幅手段のFET順方向伝達コンダクタンスgmを増加さ
せ、前記高計数率時における前記波形整形定数τの減少
による装置の雑音の増加を防止する電流切換え手段と、
を含むことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a semiconductor radiation measuring apparatus according to the present invention includes a semiconductor detector that converts incident radiation into electric pulse signals whose number is proportional to the intensity of the radiation. Preamplification means having a FET in the first stage for amplifying the signal input from the semiconductor detector, waveform shaping means for shaping the waveform of the output of the preamplification means, and noise of the output from the waveform shaping means And a pulse height discrimination means for outputting a rectangular pulse,
In a semiconductor radiation measuring apparatus including a counting means for counting the pulse signals output from the wave height discriminating means, and a display means for displaying the counting result by the counting means, the counting result of the counting means has a predetermined counting rate. A count rate determination means for outputting a high count rate signal when the high count rate exceeds
By reducing the waveform shaping constant (τ) when the high count rate signal of the waveform shaping means is output, the pulse width of the pulse signal is made narrower than that at the low count rate which does not exceed the predetermined count rate. Waveform shaping constant switching means for preventing pulse overlap, and the above when the high count rate signal is output.
A current switching means for increasing the FET forward transfer conductance gm of the preamplifying means by increasing the drain current of the FET and preventing an increase in device noise due to the decrease of the waveform shaping constant τ at the high count rate. When,
It is characterized by including.

[作用] 上記構成によれば、通常の低い計数率時には、大きな
波形整形定数によって波形整形を行い、装置の雑音を低
く押さえて低エネルギの放射線まで測定することが可能
であり、このときgmを大きくする必要がなく、FETのド
レイン電流を増加させる必要がないので、低消費電流で
測定を行うことができる。
[Operation] According to the above configuration, at a normal low count rate, it is possible to perform waveform shaping with a large waveform shaping constant, suppress the noise of the device to a low level, and measure low-energy radiation. Since it is not necessary to increase the drain current of the FET and it is not necessary to increase the drain current of the FET, measurement can be performed with low current consumption.

そして、測定場所が強い放射線場に移り、高計数率と
なった場合には、計数率判定手段によって高計数率信号
が出力される。
When the measurement place moves to a strong radiation field and the count rate becomes high, the count rate determination means outputs a high count rate signal.

この高計数率信号に基づき波形整形定数切換え手段
は、波形整形手段の波形整形定数τを小さくするための
切換えを行いパルス信号のパルス幅を狭くしてパルスの
重なりを防止する。
Based on this high count rate signal, the waveform shaping constant switching means performs switching for reducing the waveform shaping constant τ of the waveform shaping means and narrows the pulse width of the pulse signal to prevent overlapping of pulses.

このとき、波形整形定数を小さくすることは装置の雑
音を増加させる要因となるが、高計数率信号が出力され
たときに電流切換え手段によって前記増幅器のFETのド
レイン電流が増加され、これによってFET順方向伝達コ
ンダクタンスgmが増加されるので装置の雑音の増加を防
ぐことができる(式(1)より)。
At this time, reducing the waveform shaping constant increases the noise of the device, but when the high count rate signal is output, the drain current of the FET of the amplifier is increased by the current switching means, and the FET is thereby increased. Since the forward transfer conductance gm is increased, it is possible to prevent the device noise from increasing (from the equation (1)).

この場合、FETのドレイン電流を増加させることによ
って、消費電流の増加が生じるが、強い放射線場におけ
る作業や線量率の測定は、放射線障害防止の観点から時
間的に短時間である。
In this case, increasing the drain current of the FET causes an increase in current consumption, but work in a strong radiation field and measurement of the dose rate are short in time from the viewpoint of preventing radiation damage.

従って、FETのドレイン電流を増加させることによる
電流消費の低減への悪影響はそれ程大きなものとはなら
ない。
Therefore, the adverse effect of reducing the current consumption by increasing the drain current of the FET is not so great.

従って、通常の低計数率時においては、大きな波形整
形定数τと小さいFET順方向伝達コンダクタンスgmによ
って、低レベルの雑音でかつ低消費電流で放射線の測定
を行うことができる。そして、高計数率時においては、
小さい波形整形定数τと増加させたFET順方向伝達コン
ダクタンスgmによって雑音増加を伴うことなく、且つパ
ルスの重なりのない正確な測定が可能となる。
Therefore, at a normal low count rate, radiation can be measured with a low level of noise and a low current consumption due to the large waveform shaping constant τ and the small FET forward transfer conductance gm. And at high count rates,
The small waveform shaping constant τ and the increased FET forward transfer conductance gm enable accurate measurement without increasing noise and without pulse overlap.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について
説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は実施例の概略構成を示すブロック図であり、
半導体検出器10は検出器内に入射した放射線を電気パル
ス信号に変換し、出力する。この半導体検出器10の出力
信号は、第2図(A)に示されており、放射線の強さに
比例した数のパルス信号が出力される。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the embodiment,
The semiconductor detector 10 converts the radiation entering the detector into an electric pulse signal and outputs it. The output signal of the semiconductor detector 10 is shown in FIG. 2 (A), and the number of pulse signals proportional to the intensity of the radiation is output.

第2図(A)において、S1は、パルス信号S2はノイズ
信号をそれぞれ示している。半導体検出器10の出力信号
はプリアンプ12に入力される。プリアンプ12では、第2
図(B)に示すように半導体検出器10からの信号を増幅
する。
In FIG. 2A, S 1 indicates a pulse signal S 2 indicates a noise signal. The output signal of the semiconductor detector 10 is input to the preamplifier 12. In the preamp 12, the second
The signal from the semiconductor detector 10 is amplified as shown in FIG.

プリアンプ12の出力は波形整形回路及びメインアンプ
14に送られ、第2図(C)に示すような波形整形を行い
出力する。
The output of the preamplifier 12 is the waveform shaping circuit and the main amplifier.
It is sent to 14, and the waveform is shaped and output as shown in FIG.

この波形整形回路及びメインアンプ14からの出力は、
ディスクリート回路16に送られる。そして、ディスクリ
ート回路16では雑音と放射線検知パルス信号とを区別す
るため、第2図(D)に示すように、所定のしきい値X
を超える信号に対してこれを矩形状パルス信号に変換し
て出力する。そして、計数回路18によってディスクリー
ト回路16からのパルス信号を計数し、計数結果を表示部
20に表示するようにしている。
The output from this waveform shaping circuit and main amplifier 14 is
It is sent to the discrete circuit 16. Then, in the discrete circuit 16, in order to distinguish noise from the radiation detection pulse signal, as shown in FIG.
Signals exceeding the above are converted into rectangular pulse signals and output. Then, the counting circuit 18 counts the pulse signal from the discrete circuit 16, and the counting result is displayed on the display unit.
I'm trying to show on 20.

本発明において特徴的なことは、パルス信号の計数結
果が所定の計数率が所定値を超えた高計数率となったと
きに、高計数率信号を出力する計数率判定手段を設けた
ことであり、本実施例においては計数回路18に計数率判
定部18aが設けられている。
A feature of the present invention is that a counting rate determination unit that outputs a high counting rate signal is provided when the counting result of the pulse signal becomes a high counting rate where the predetermined counting rate exceeds a predetermined value. Therefore, in this embodiment, the counting circuit 18 is provided with the counting rate determination unit 18a.

また、他の特徴事項は、プリアンプ12に、初段FETの
ドレイン電流を増加させる電流切換え手段12aが設けら
れ、波形整形回路及びメインアンプ14には、波形整形定
数を小さくする波形整形定数切換え手段14aがそれぞれ
設けられたことである。
Another feature is that the preamplifier 12 is provided with a current switching means 12a for increasing the drain current of the first stage FET, and the waveform shaping circuit and the main amplifier 14 are provided with a waveform shaping constant switching means 14a for reducing the waveform shaping constant. Are provided respectively.

第3図(A)はプリアンプ12の一例を示す回路図であ
り、半導体検出器10からのパルス信号は、まず初段FET2
2に入力され、更にトランジスタ24を介して出力され
る。図上Vccは電源電圧を示している。
FIG. 3 (A) is a circuit diagram showing an example of the preamplifier 12, and the pulse signal from the semiconductor detector 10 is the first stage FET2.
2 is input and further output via the transistor 24. In the figure, Vcc indicates the power supply voltage.

本実施例では、電流切換え手段としてアナログスイッ
チ26及び電流源28が設けられている。このアナログスイ
ッチ26には、計数回路18(第1図)に設けられた計数率
判定器18aからの高計数率信号が切換え信号として入力
される。
In this embodiment, an analog switch 26 and a current source 28 are provided as current switching means. A high count rate signal from the count rate determiner 18a provided in the counting circuit 18 (FIG. 1) is input to the analog switch 26 as a switching signal.

第3図(B)は、波形整形回路及びメインアンプ14の
一例を示す回路図であり、プリアンプ12からの出力信号
はメインアンプ30の負極側入力端子に抵抗R1を介して入
力される。抵抗R1にはコンデンサC1及びC2が並列に接続
されている。更に、メインアンプ30の入出力間にはフィ
ードバック回路として抵抗R2及びコンデンサC3、C4が並
列に接続されている。
FIG. 3B is a circuit diagram showing an example of the waveform shaping circuit and the main amplifier 14. The output signal from the preamplifier 12 is input to the negative input terminal of the main amplifier 30 via the resistor R 1 . Capacitors C 1 and C 2 are connected in parallel to the resistor R 1 . Further, a resistor R 2 and capacitors C 3 and C 4 are connected in parallel as a feedback circuit between the input and output of the main amplifier 30.

これらの抵抗R1、R2及びコンデンサC1,C2、C3、C4
よって波形整形が行われるが、波形整形定数τは、CRの
時定数によって定まる。
Waveform shaping is performed by these resistors R 1 , R 2 and capacitors C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , and the waveform shaping constant τ is determined by the time constant of CR.

この回路には、波形整形定数τを小さく切換えるため
の波形整形定数切換え手段として、コンデンサC2及びC4
にそれぞれアナログスイッチ32及び34が取り付けられて
いる。このアナログスイッチ32,34には、計数回路18の
計数率判定部18aからの高計数率信号が切換え信号とし
て入力される。
This circuit includes capacitors C 2 and C 4 as a waveform shaping constant switching means for switching the waveform shaping constant τ small.
Analog switches 32 and 34 are attached to the respective switches. A high count rate signal from the count rate determination unit 18a of the counting circuit 18 is input to the analog switches 32 and 34 as a switching signal.

次に、本実施例の特徴的動作について説明する。ま
ず、通常の低計数率時における放射線の測定は、波形整
形回路における波形整形定数τは大きな値とされ、出力
パルス信号は広いパルス幅のものとされている。
Next, the characteristic operation of this embodiment will be described. First, in the measurement of radiation at a normal low count rate, the waveform shaping constant τ in the waveform shaping circuit has a large value, and the output pulse signal has a wide pulse width.

上記式(1)より波形整形定数τが大きい場合には、
装置の雑音を小さくすることができるので、低エネルギ
の放射線の測定も正確に行うことができる。また、この
場合には、FET順方向伝達コンダクタンスgmを特に増加
させる必要がないので、プリアンプ12のFETのドレイン
電流を増加させる必要がなく、低消費電流で放射線測定
を行うことができる。
When the waveform shaping constant τ is larger than the above equation (1),
Since the noise of the device can be reduced, low-energy radiation can be accurately measured. Further, in this case, since it is not necessary to particularly increase the FET forward transfer conductance gm, it is not necessary to increase the drain current of the FET of the preamplifier 12, and radiation measurement can be performed with low current consumption.

そして、半導体検出器が強い放射線を検出し、計数率
が所定値以上の高計数率時になった場合には、計数率判
定部18aから切換え信号として高計数率信号が出力さ
れ、プリアンプ12のアナログスイッチ26及び波形整形回
路及びメインアンプ14のアナログスイッチ32及び34にそ
れぞれ送られる。この切換え信号の入力によって、波形
整形回路のアナログスイッチ32及び34はオフ状態とな
り、コンデンサC2及びC4はそれぞれ非接続状態とされ
る。
Then, the semiconductor detector detects strong radiation, and when the count rate is at a high count rate of a predetermined value or more, a high count rate signal is output as a switching signal from the count rate determination unit 18a, and the analog of the preamplifier 12 is used. The signals are sent to the switch 26, the waveform shaping circuit, and the analog switches 32 and 34 of the main amplifier 14, respectively. By inputting this switching signal, the analog switches 32 and 34 of the waveform shaping circuit are turned off, and the capacitors C 2 and C 4 are not connected.

これによって波形整形定数τの値は小さくなり、出力
されるパルス信号のパルス幅は狭くなる。このパルス幅
の減少によって、高計数率時においてパルス信号が重な
ることを防止することができ、パルス数の数え落ちを防
ぎ正確な計数が可能となる。
As a result, the value of the waveform shaping constant τ becomes small, and the pulse width of the output pulse signal becomes narrow. Due to this reduction in pulse width, it is possible to prevent the pulse signals from overlapping at a high count rate, and it is possible to prevent counting down of the number of pulses and to perform accurate counting.

波形整形定数τを小さくした場合には、上記式(1)
より装置の雑音が増加することとなるが、このとき、同
時にプリアンプ12のアナログスイッチ26がオン状態とな
り、FET22は、電流源28に接続され、FET22のドレイン電
流が増加する。
When the waveform shaping constant τ is reduced, the above equation (1)
Although the noise of the device is further increased, at this time, the analog switch 26 of the preamplifier 12 is simultaneously turned on, the FET 22 is connected to the current source 28, and the drain current of the FET 22 increases.

このドレイン電流の増加によってFET順方向伝達コン
ダクタンスgmは増加するので、波形整形定数τが減少し
たことによる装置の雑音の増加を防止することができ
る。即ち、通常の低計数率時においては、パルス信号の
パルス幅を広くとってもパルス信号が重なるという恐れ
が少ないので、波形整形定数τを大きくすることができ
る。
Since the FET forward transfer conductance gm is increased by the increase of the drain current, it is possible to prevent the noise of the device from being increased due to the decrease of the waveform shaping constant τ. That is, at a normal low count rate, there is little risk that the pulse signals will overlap even if the pulse width of the pulse signals is wide, so the waveform shaping constant τ can be increased.

従って、装置の雑音の低減を図ることができ(式
(1)より)、FET22のドレイン電流も必要最小限の値
で足りるので、低消費電流駆動を達成することができ
る。
Therefore, the noise of the device can be reduced (from the equation (1)), and the drain current of the FET 22 can be a minimum required value, so that low current consumption driving can be achieved.

また、高計数率時においては、パルス信号のパルス幅
を狭くするため、波形整形定数τを小さく切換えるが、
同時にFETのドレイン電流を増加させて、FET順方向伝達
コンダクタンスgmを増加させるので、装置の雑音の増加
を伴うことがない。このFET22のドレイン電流の増加は
強い放射線場という非常時で、かつ短時間行われる動作
であるため、この電流増加による消費電流の低減に対す
る悪影響は極めて少ない。
Also, at a high count rate, the waveform shaping constant τ is switched to a small value in order to narrow the pulse width of the pulse signal.
At the same time, the drain current of the FET is increased to increase the FET forward transfer conductance gm, so that the device noise is not increased. Since the increase of the drain current of the FET 22 is an operation that is performed in a short time in an emergency of a strong radiation field, the adverse effect on the reduction of the consumption current due to the increase of the current is extremely small.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明にかかる半導体放射線測
定装置によれば、低計数率時及び高計数率時のいずれの
場合においても低レベルノイズの下で低エネルギの放射
線まで正確に測定することができる。これにより、小さ
い電池を用いて装置の小型化を図ることができ、更に長
時間の使用が可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the semiconductor radiation measuring apparatus of the present invention, even at low count rate and high count rate, even low-energy radiation is accurately generated under low level noise. Can be measured. As a result, the size of the device can be reduced by using a small battery, and the device can be used for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の実施例の全体構成を示すブロック
図、 第2図(A)〜(D)は、各構成要素の出力信号波形
図、 第3図(A)は、プリアンプの一例を示す回路図、 第3図(B)は、波形整形回路及びメインアンプの一例
を示す回路図である。 10……半導体検出器 12……プリアンプ 12a……波形整形定数切換え手段 14……波形整形回路及びメインアンプ 14a……電流切換え手段 16……ディスクリート回路 18……計数回路 18a……計数率判定部 20……表示部 22……FET 26,32及び34……アナログスイッチ 28……電流源。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (A) to (D) are output signal waveform diagrams of respective components, and FIG. 3 (A) is an example of a preamplifier. FIG. 3 (B) is a circuit diagram showing an example of the waveform shaping circuit and the main amplifier. 10 …… Semiconductor detector 12 …… Preamplifier 12a …… Waveform shaping constant switching means 14 …… Waveform shaping circuit and main amplifier 14a …… Current switching means 16 …… Discrete circuit 18 …… Counting circuit 18a …… Count rate judging unit 20 …… Display 22 …… FETs 26, 32 and 34 …… Analog switch 28 …… Current source.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入射した放射線をその強さに比例した数の
電気パルス信号に変換する半導体検出器と、該半導体検
出器から入力した信号を増幅するため初段にFETを有す
る前置増幅手段と、該前置増幅手段の出力の波形整形を
行う波形整形手段と、該波形整形手段からの出力の雑音
を除去し矩形パルスとして出力する波高弁別手段と、該
波高弁別手段から出力されたパルス信号を計数する計数
手段と、該計数手段による計数結果を表示する表示手段
と、を含む半導体放射線測定装置において、 前記計数手段の計数結果が所定の計数率を超える高計数
率時となったときに高計数率信号を出力する計数率判定
手段と、 前記高計数率信号が出力されたときに前記波形整形手段
の波形整形定数(τ)を小さくすることにより前記パル
ス信号のパルス幅を前記所定の計数率を超えない低計数
率時よりも狭くしパルスの重なりを防ぐ波形整形定数切
変え手段と、 前記高計数率信号が出力されたときに前記FETのドレイ
ン電流を増加させることによって前記前置増幅手段のFE
T順方向伝達コンダクタンス(gm)を増加させ前記高計
数率時における前記波形整形定数(τ)の減少による装
置の雑音の増加を防止する電流切換え手段と、 を含むことを特徴とする半導体放射線測定装置。
1. A semiconductor detector for converting incident radiation into a number of electric pulse signals proportional to the intensity of the radiation, and a preamplifying means having an FET in the first stage for amplifying the signal input from the semiconductor detector. A waveform shaping means for shaping the waveform of the output of the preamplifying means, a wave height discriminating means for removing noise of the output from the waveform shaping means and outputting it as a rectangular pulse, and a pulse signal outputted from the wave height discriminating means In a semiconductor radiation measuring apparatus comprising: a counting means for counting, and a display means for displaying a counting result by the counting means, when the counting result of the counting means becomes a high counting rate time exceeding a predetermined counting rate. A count rate determination means for outputting a high count rate signal; and a pulse width of the pulse signal is reduced by reducing the waveform shaping constant (τ) of the waveform shaping means when the high count rate signal is output. By changing the waveform shaping constant switching means that prevents the pulse overlap by narrowing the pulse count when the low count rate does not exceed the predetermined count rate, and by increasing the drain current of the FET when the high count rate signal is output. FE of the preamplification means
A semiconductor radiation measurement, comprising: a current switching means for increasing T forward transfer conductance (gm) and preventing an increase in device noise due to a decrease in the waveform shaping constant (τ) at the high count rate. apparatus.
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