JP2703383B2 - パルス波形弁別装置 - Google Patents
パルス波形弁別装置Info
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- JP2703383B2 JP2703383B2 JP1437890A JP1437890A JP2703383B2 JP 2703383 B2 JP2703383 B2 JP 2703383B2 JP 1437890 A JP1437890 A JP 1437890A JP 1437890 A JP1437890 A JP 1437890A JP 2703383 B2 JP2703383 B2 JP 2703383B2
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- JP
- Japan
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- pulse
- zero
- crossing
- waveform
- time
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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、放射線計測等における時間測定技術に関
し、特に、立ち上り時間の異なるパルスを弁別するに好
適なパルス波形弁別装置に関する。
し、特に、立ち上り時間の異なるパルスを弁別するに好
適なパルス波形弁別装置に関する。
放射線計測の分野においては、ある種の有機シンチレ
ータに代表されるシンチレーション結晶と光電子倍増管
（PMT）を組み合わせたシンチレーション検出器より出
力されるパルス波形に基づいて入射荷電粒子を弁別する
方法が知られている。この方法は、シンチレータに入射
する荷電粒子によって電離密度が異なることを利用し、
入射荷電粒子を特定するものである。例えば、γ線と中
性子による反跳陽子とを弁別する方法としてはｎ−γ弁
別法が知られており、これはγ線によるパルス波形と反
跳陽子によるパルス波形とが異なることから両者の弁別
を可能とするもので、この弁別法は原子炉周辺の強いγ
線環境下における中性子の測定に用いられている。シン
チレーション検出器に限らず、入射粒子の種類によって
出力パルス波形に相違を示す放射線検出器としては、水
素ガスを封入した比例計数管等が知られている。また、
放射線計測においては入射粒子特定の目的でなくとも波
形弁別を行う必要がある。例えば、γ線検出に使用され
るGe検出器においては、空乏層で止まらないγ線により
生じる遅い立ち上り特性を持つ出力パルスはスペクトル
測定に際して分解能の悪化要因となるため、この種の遅
い立ち上り特性を持つ出力パルスを選択的に除去するこ
とが望ましい。そのためにも、立ち上りの遅いパルスと
立ち上りの速いパルスとを弁別する必要がある。
ータに代表されるシンチレーション結晶と光電子倍増管
（PMT）を組み合わせたシンチレーション検出器より出
力されるパルス波形に基づいて入射荷電粒子を弁別する
方法が知られている。この方法は、シンチレータに入射
する荷電粒子によって電離密度が異なることを利用し、
入射荷電粒子を特定するものである。例えば、γ線と中
性子による反跳陽子とを弁別する方法としてはｎ−γ弁
別法が知られており、これはγ線によるパルス波形と反
跳陽子によるパルス波形とが異なることから両者の弁別
を可能とするもので、この弁別法は原子炉周辺の強いγ
線環境下における中性子の測定に用いられている。シン
チレーション検出器に限らず、入射粒子の種類によって
出力パルス波形に相違を示す放射線検出器としては、水
素ガスを封入した比例計数管等が知られている。また、
放射線計測においては入射粒子特定の目的でなくとも波
形弁別を行う必要がある。例えば、γ線検出に使用され
るGe検出器においては、空乏層で止まらないγ線により
生じる遅い立ち上り特性を持つ出力パルスはスペクトル
測定に際して分解能の悪化要因となるため、この種の遅
い立ち上り特性を持つ出力パルスを選択的に除去するこ
とが望ましい。そのためにも、立ち上りの遅いパルスと
立ち上りの速いパルスとを弁別する必要がある。
第６図は従来の比例計数管を用いたｎ−γ弁別装置の
ブロック図である。図中、１は水素ガス封入の比例計数
管で、第８図（Ａ）に示すように、入射γ線に対しては
遅い立ち上り特性のパルス（破線で図示）を出力し、入
射反跳陽子に対しては速い立ち上り特性のパルス（実線
で図示）を出力する。これらのパルス波高値は入射放射
線のエネルギーに依存しているが、第８図（Ａ）では便
宜上同一の波高値で示してある。この検出器（前置増幅
器を含む）の出力波形の減衰部は電子回路のCRの時定数
（通常100μ秒から数ｍ秒）で定まる指数曲線の尾を引
く。
ブロック図である。図中、１は水素ガス封入の比例計数
管で、第８図（Ａ）に示すように、入射γ線に対しては
遅い立ち上り特性のパルス（破線で図示）を出力し、入
射反跳陽子に対しては速い立ち上り特性のパルス（実線
で図示）を出力する。これらのパルス波高値は入射放射
線のエネルギーに依存しているが、第８図（Ａ）では便
宜上同一の波高値で示してある。この検出器（前置増幅
器を含む）の出力波形の減衰部は電子回路のCRの時定数
（通常100μ秒から数ｍ秒）で定まる指数曲線の尾を引
く。
２は第８図（Ａ）に示す検出器の出力パルスを微分増
幅する微分増幅器である。実際の検出器においては第８
図（Ａ）に示す検出器の出力パルスが完全に減衰しない
うちに次の出力パルスが生成して前の出力パルスの尾の
部分に重畳してしまい、パルス波型が基線から尾の部分
だけ高い値を示すが（パイルアップpile−up現象）、こ
の現象を除去するため、減衰部に含まれる低域周波数を
遮断する高域ろ過回路たる微分増幅器２が設けられてい
る。この微分処理においては、パルスの立ち上り時間が
上記CRの時定数に比して充分小さければパルス波高の減
衰は殆どなくパルスの立ち上り時間も変化しない。
幅する微分増幅器である。実際の検出器においては第８
図（Ａ）に示す検出器の出力パルスが完全に減衰しない
うちに次の出力パルスが生成して前の出力パルスの尾の
部分に重畳してしまい、パルス波型が基線から尾の部分
だけ高い値を示すが（パイルアップpile−up現象）、こ
の現象を除去するため、減衰部に含まれる低域周波数を
遮断する高域ろ過回路たる微分増幅器２が設けられてい
る。この微分処理においては、パルスの立ち上り時間が
上記CRの時定数に比して充分小さければパルス波高の減
衰は殆どなくパルスの立ち上り時間も変化しない。
３は微分出力を積分増幅する積分増幅回路である。こ
の積分増幅回路３は、微分増幅器２の出力には比例計数
管１を始めとする回路構成エレメントにて発生した種々
の雑音がオーバーラップしているため、この雑音を除去
してS/N比を向上させる目的の高域周波数を遮断する低
域ろ過回路である。この積分増幅回路３としてパッシブ
回路による積分回路を多段重ねた構成とすれば、高域に
対する遮断特性がより一層良好となるが、実際の積分増
幅回路３の構成としては数段のアクティブ回路が使用さ
れ、バッシブ回路多段と同等のS/N比改善が得られる。
結果的には、微分増幅器２と積分増幅器３とが帯域フィ
ルターを構成しているため、積分増幅回路３の出力は第
８図（Ｂ）に示すセミガウシャンの波形となる。
の積分増幅回路３は、微分増幅器２の出力には比例計数
管１を始めとする回路構成エレメントにて発生した種々
の雑音がオーバーラップしているため、この雑音を除去
してS/N比を向上させる目的の高域周波数を遮断する低
域ろ過回路である。この積分増幅回路３としてパッシブ
回路による積分回路を多段重ねた構成とすれば、高域に
対する遮断特性がより一層良好となるが、実際の積分増
幅回路３の構成としては数段のアクティブ回路が使用さ
れ、バッシブ回路多段と同等のS/N比改善が得られる。
結果的には、微分増幅器２と積分増幅器３とが帯域フィ
ルターを構成しているため、積分増幅回路３の出力は第
８図（Ｂ）に示すセミガウシャンの波形となる。
第８図（Ｂ）に示す如く、反跳陽子によるパルス波形
（実線で図示）のピーク時点はγ線によるパルス波形
（破線で図示）のそれ以前に現れるが、両ピーク時点を
そのまま検出することは技術的に困難である。そこで第
８図（Ｂ）に示すパルスを第２の微分増幅回路４に通過
させ、第８図（Ｃ）に示す２次微分パルス波形を生成す
る。この２次微分パルス波形のゼロクロス時点は第８図
（Ｂ）に示す波形のピーク時点にほぼ対応している。そ
してこのゼロクロス時点を検出するゼロクロス検出回路
５が設けられている。第８図（Ｃ）に示す２次微分波形
のスタート時点Ｐsとゼロクロス時点との時間間隔（反
跳陽子の時間間隔ｔp，γ線の時間間隔ｔγ）を計測す
ると、入射粒子の弁別が可能となる。
（実線で図示）のピーク時点はγ線によるパルス波形
（破線で図示）のそれ以前に現れるが、両ピーク時点を
そのまま検出することは技術的に困難である。そこで第
８図（Ｂ）に示すパルスを第２の微分増幅回路４に通過
させ、第８図（Ｃ）に示す２次微分パルス波形を生成す
る。この２次微分パルス波形のゼロクロス時点は第８図
（Ｂ）に示す波形のピーク時点にほぼ対応している。そ
してこのゼロクロス時点を検出するゼロクロス検出回路
５が設けられている。第８図（Ｃ）に示す２次微分波形
のスタート時点Ｐsとゼロクロス時点との時間間隔（反
跳陽子の時間間隔ｔp，γ線の時間間隔ｔγ）を計測す
ると、入射粒子の弁別が可能となる。
ところが、パルス波形のスタート時点Ｐs（０レベル
からの立ち上り時点）の検出自体は技術的に容易ではな
い。そこで、スタート時点の検出の実際においては、第
９図に示すように、０レベルよりはずれた位置にスター
ト検出レベルを設定し、この検出レベルをパルス波形が
横切る時点Ｐs′をスタート時点と近似する。回路的に
は比較回路６の参照電圧を0Vによりも高く設定する。な
お、７はスタート時点とゼロクロス時点との時間間隔を
計測する時間計測回路である。
からの立ち上り時点）の検出自体は技術的に容易ではな
い。そこで、スタート時点の検出の実際においては、第
９図に示すように、０レベルよりはずれた位置にスター
ト検出レベルを設定し、この検出レベルをパルス波形が
横切る時点Ｐs′をスタート時点と近似する。回路的に
は比較回路６の参照電圧を0Vによりも高く設定する。な
お、７はスタート時点とゼロクロス時点との時間間隔を
計測する時間計測回路である。
しかしながら、第９図に示す如く、同一の立ち上り時
間を持つパルスでも波高値（エネルギー）が異なると、
検出レベルをパルス波形が横切る時点が異なることにな
り（Ｐs′≠Ｐs″）、本質的にスタート時点の検出精度
に波高依存性が含まれてしまい、入射粒子の弁別分解能
の悪化要因となる。
間を持つパルスでも波高値（エネルギー）が異なると、
検出レベルをパルス波形が横切る時点が異なることにな
り（Ｐs′≠Ｐs″）、本質的にスタート時点の検出精度
に波高依存性が含まれてしまい、入射粒子の弁別分解能
の悪化要因となる。
この波高依存性を除去する方法として、第７図に示す
ｎ−γ弁別装置が提案された。なお、第７図において第
６図に示す部分と同一部分には同一参照符号を付し、そ
の説明は省略する。８は比較計数管１の出力パルス（第
10図（Ａ）に示す）を所定時間遅延させ、第10図（Ｂ）
に示す遅延パルスを作成する遅延回路である。９は比例
計数管１の出力パルス（第10図（Ａ）に示す）の波高を
減衰させ、第９図（Ｂ）に示す減衰パルスを作成する減
衰回路である。遅延パルスと減衰パルスは単一の出力パ
ルスより生成されるので、出力パルスの波高値が２倍に
なれば、その遅延パルスと減衰パルスの波高値も２倍と
なり、立ち上り時間が同一であれば、遅延パルスと減衰
パルスとがクロスするタイミングは一定である。したが
って、この両パルスを比較回路10に入力することで、波
高依存性のないスタート時点の検出が可能となる。
ｎ−γ弁別装置が提案された。なお、第７図において第
６図に示す部分と同一部分には同一参照符号を付し、そ
の説明は省略する。８は比較計数管１の出力パルス（第
10図（Ａ）に示す）を所定時間遅延させ、第10図（Ｂ）
に示す遅延パルスを作成する遅延回路である。９は比例
計数管１の出力パルス（第10図（Ａ）に示す）の波高を
減衰させ、第９図（Ｂ）に示す減衰パルスを作成する減
衰回路である。遅延パルスと減衰パルスは単一の出力パ
ルスより生成されるので、出力パルスの波高値が２倍に
なれば、その遅延パルスと減衰パルスの波高値も２倍と
なり、立ち上り時間が同一であれば、遅延パルスと減衰
パルスとがクロスするタイミングは一定である。したが
って、この両パルスを比較回路10に入力することで、波
高依存性のないスタート時点の検出が可能となる。
しかしながら、第７図に示すｎ−γ弁別装置にあって
は次の問題点が存在する。
は次の問題点が存在する。
即ち、そこに使用される遅延回路９は通常コイルとコ
ンデンサによる回路網か、同軸ケーブル等で構成される
が、コイルとコンデンサの回路網である場合は、外部か
らの電磁波による擾乱の影響を受け易く、また両者とも
嵩ばる難点があり、装置小型化に不向きである。
ンデンサによる回路網か、同軸ケーブル等で構成される
が、コイルとコンデンサの回路網である場合は、外部か
らの電磁波による擾乱の影響を受け易く、また両者とも
嵩ばる難点があり、装置小型化に不向きである。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、
その課題は、検出器の出力パルスから減衰パルスと遅延
パルスとを作成して両者のクロス時点をスタート時点と
するのではなく、遅延回路を用いずにスタート時点を波
高依存性がなく検出する方式を採用することにより、電
磁波による擾乱の影響を抑制し、小型化を実現し得るパ
ルス波形弁別装置を提供することにある。
その課題は、検出器の出力パルスから減衰パルスと遅延
パルスとを作成して両者のクロス時点をスタート時点と
するのではなく、遅延回路を用いずにスタート時点を波
高依存性がなく検出する方式を採用することにより、電
磁波による擾乱の影響を抑制し、小型化を実現し得るパ
ルス波形弁別装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、検出器の出力パルスを微
分して低域周波数を遮断すべき第１の微分手段、この出
力を積分して高域周波数を遮断すべき積分手段、及びこ
の出力パルスを微分する第２の微分手段を有するパルス
波形弁別装置において、本発明の講じた手段は、第２の
微分手段から得られた出力パルスを更に微分して第３次
微分パルスを生成すべき第３の微分手段を設け、第３次
微分パルスの第１のゼロクロス時点を検出する第１のゼ
ロクロス検出手段と共に、第３次微分パルスの第１のゼ
ロクロス時点より遅れた第２のゼロクロス時点を検出す
る第２のゼロクロス検出手段とを備え、そして第１及び
第２のゼロクロス検出手段の検出出力に基づいて第１ゼ
ロクロス時点と第２ゼロクロス時点との時間差を計測す
る時間計測手段を含むものである。
分して低域周波数を遮断すべき第１の微分手段、この出
力を積分して高域周波数を遮断すべき積分手段、及びこ
の出力パルスを微分する第２の微分手段を有するパルス
波形弁別装置において、本発明の講じた手段は、第２の
微分手段から得られた出力パルスを更に微分して第３次
微分パルスを生成すべき第３の微分手段を設け、第３次
微分パルスの第１のゼロクロス時点を検出する第１のゼ
ロクロス検出手段と共に、第３次微分パルスの第１のゼ
ロクロス時点より遅れた第２のゼロクロス時点を検出す
る第２のゼロクロス検出手段とを備え、そして第１及び
第２のゼロクロス検出手段の検出出力に基づいて第１ゼ
ロクロス時点と第２ゼロクロス時点との時間差を計測す
る時間計測手段を含むものである。
また別の手段としては、第３次微分パルスの１回目の
ゼロクロス時点を検出する第１のゼロクロス検出手段と
共に、２次微分パルスのゼロクロス時点を検出する第２
のゼロクロス検出手段とを設け、３次微分パルスの１回
目ゼロクロス時点と２次微分パルスのゼロクロス時点と
の時間差を計測する時間計測手段を含むものである。
ゼロクロス時点を検出する第１のゼロクロス検出手段と
共に、２次微分パルスのゼロクロス時点を検出する第２
のゼロクロス検出手段とを設け、３次微分パルスの１回
目ゼロクロス時点と２次微分パルスのゼロクロス時点と
の時間差を計測する時間計測手段を含むものである。
かかる手段によれば、第３の微分手段から出力する第
３次微分パルスは正負の極値（ピーク値）を必ず有する
ので、ゼロクロス時点が２回存在する。第１回目のゼロ
クロス時点から第２回目のゼロクロス時点まで時間間隔
は立ち上り時間が一定であればパルス波高に依存せず一
定の値となる。この時間間隔は第１及び第２のゼロクロ
ス検出手段と時間計測手段によって計測されるので、立
ち上り時間の異なる検出パルスを弁別することができ
る。
３次微分パルスは正負の極値（ピーク値）を必ず有する
ので、ゼロクロス時点が２回存在する。第１回目のゼロ
クロス時点から第２回目のゼロクロス時点まで時間間隔
は立ち上り時間が一定であればパルス波高に依存せず一
定の値となる。この時間間隔は第１及び第２のゼロクロ
ス検出手段と時間計測手段によって計測されるので、立
ち上り時間の異なる検出パルスを弁別することができ
る。
また、時間計測のスタート時点が３次微分パルスの１
回目ゼロクロス時点であるが、時間計測の終点としては
３次微分パルスの２回目ゼロクロスに限らず、２次微分
パルスのゼロクロス時点を検出する第２のゼロクロス検
出手段を設けることにより、３次微分パルスの１回目ゼ
ロクロス時点と２次微分ゼロクロス時点との時間間隔を
計測すると、上記と同様に、立ち上り時間の異なる検出
パルスを弁別することができる。
回目ゼロクロス時点であるが、時間計測の終点としては
３次微分パルスの２回目ゼロクロスに限らず、２次微分
パルスのゼロクロス時点を検出する第２のゼロクロス検
出手段を設けることにより、３次微分パルスの１回目ゼ
ロクロス時点と２次微分ゼロクロス時点との時間間隔を
計測すると、上記と同様に、立ち上り時間の異なる検出
パルスを弁別することができる。
〔実施例」 次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図は本発明に係るパルス波形弁別装置をｎ−γ弁
別装置に適用した第１実施例を示すブロック図である。
なお、第１図において第６図に示す部分と同一部分には
同一参照符号を付し、その説明は省略する。
別装置に適用した第１実施例を示すブロック図である。
なお、第１図において第６図に示す部分と同一部分には
同一参照符号を付し、その説明は省略する。
図中、20は従来装置に対して追加接続された第３の微
分手段としての微分増幅器で、これは１つのゼロクロス
を持つ２次微分波形から２つのゼロクロスを持つ３次微
分波形を作成するものである。25は比較回路で構成され
た第１ゼロクロス検出回路で、微分増幅器４の出力たる
３次微分波形における第１回目のゼロクロス時点を検出
するものである。また26も比較回路で構成された第２ゼ
ロクロス検出回路で、微分増幅器４の出力たる３次微分
波形における第２回目のゼロクロス時点を検出するもの
である。27はクロック発生回路、ゲート回路，カウンタ
回路から構成されるディジタル型の時間計測回路で、３
次微分波形における第１回目のゼロクロス時点と第２回
目のゼロクロス時点との時間間隔を計測するものであ
る。
分手段としての微分増幅器で、これは１つのゼロクロス
を持つ２次微分波形から２つのゼロクロスを持つ３次微
分波形を作成するものである。25は比較回路で構成され
た第１ゼロクロス検出回路で、微分増幅器４の出力たる
３次微分波形における第１回目のゼロクロス時点を検出
するものである。また26も比較回路で構成された第２ゼ
ロクロス検出回路で、微分増幅器４の出力たる３次微分
波形における第２回目のゼロクロス時点を検出するもの
である。27はクロック発生回路、ゲート回路，カウンタ
回路から構成されるディジタル型の時間計測回路で、３
次微分波形における第１回目のゼロクロス時点と第２回
目のゼロクロス時点との時間間隔を計測するものであ
る。
次に、上記装置の動作につき第３図を参照しつつ説明
する。
する。
検出器としての比例計数管１の検出パルスは第３図
（Ａ）に示すように、入射γ線に対しては遅い立ち上り
特性のパルス（破線で図示）を出力し、入射反跳陽子に
対しては速い立ち上り特性のパルス（実線で図示）を出
力する。これらのパルス波高値は入射放射線のエネルギ
ーに依存しているが、第３図では便宜上同一の波高値で
示してある。この検出パルスが微分増幅器２と積分増幅
器３を通過すると、第３図（Ｂ）に示すセミガウシャン
の波形となる。反跳陽子によるパルス波形（実線で図
示）のピーク時点はγ線によるパルス波形のそれ以前に
現れる。このセミガウシャンのパルスが第２の微分増幅
回路４を通過すると、第３図（Ｃ）に示す２次微分波形
が生成される。このパルス波形におけるゼロクロス時点
は第３図（Ｂ）に示す波形のピーク時点にほぼ対応す
る。次に、この２次微分波形が更に微分増幅器20を通過
すると、第３図（Ｄ）に示す３次微分波形が生成され
る。この３次微分波形は正負の極値を持ち２つのゼロク
ロス点を有する。第１回目のゼロクロス点は第１のゼロ
クロス検出回路25で検出され、第２回目のゼロクロス点
は第２のゼロクロス検出回路26で検出される。これら検
出回路25,26の検出パルスに基づいて時間計測回路７が
第１のゼロクロス点と第２のゼロクロス点との時間を計
測する。反跳陽子による３次微分波形のゼロクロス間隔
Ｔpはγ線による３次微分波形のゼロクロス間隔Ｔγよ
り小さい。
（Ａ）に示すように、入射γ線に対しては遅い立ち上り
特性のパルス（破線で図示）を出力し、入射反跳陽子に
対しては速い立ち上り特性のパルス（実線で図示）を出
力する。これらのパルス波高値は入射放射線のエネルギ
ーに依存しているが、第３図では便宜上同一の波高値で
示してある。この検出パルスが微分増幅器２と積分増幅
器３を通過すると、第３図（Ｂ）に示すセミガウシャン
の波形となる。反跳陽子によるパルス波形（実線で図
示）のピーク時点はγ線によるパルス波形のそれ以前に
現れる。このセミガウシャンのパルスが第２の微分増幅
回路４を通過すると、第３図（Ｃ）に示す２次微分波形
が生成される。このパルス波形におけるゼロクロス時点
は第３図（Ｂ）に示す波形のピーク時点にほぼ対応す
る。次に、この２次微分波形が更に微分増幅器20を通過
すると、第３図（Ｄ）に示す３次微分波形が生成され
る。この３次微分波形は正負の極値を持ち２つのゼロク
ロス点を有する。第１回目のゼロクロス点は第１のゼロ
クロス検出回路25で検出され、第２回目のゼロクロス点
は第２のゼロクロス検出回路26で検出される。これら検
出回路25,26の検出パルスに基づいて時間計測回路７が
第１のゼロクロス点と第２のゼロクロス点との時間を計
測する。反跳陽子による３次微分波形のゼロクロス間隔
Ｔpはγ線による３次微分波形のゼロクロス間隔Ｔγよ
り小さい。
この実施例では第１回目のゼロクロスを基準として２
回目のゼロクロスまでの時間を計測するものであるが、
スタート時点の検出においては１回目のゼロクロス近辺
の信号の傾斜が急なため、正確なタイミングを得ること
が容易である。
回目のゼロクロスまでの時間を計測するものであるが、
スタート時点の検出においては１回目のゼロクロス近辺
の信号の傾斜が急なため、正確なタイミングを得ること
が容易である。
上記ゼロクロス間隔を計測することで、立ち上り時間
の異なる検出パルスを弁別できることを確認するため
に、本発明者は第２図に示す実験装置を試作し、第４図
に示すオシロスコープ写真に基づく波形図を得た。検出
器としてはシンチレーション検出器1aを用い、そのシン
チレーション結晶体としては速い立ち上りの検出パルス
を生成するGSO結晶と遅い立ち上りの検出パルスを生成
するCsI（Tl）との組合せ体とした。放射線源としてCs
137（660KeV）を使用した。またオーバーシュートを防
止するPZC（ポール・ゼロ・キャンセル：極とゼロ相
殺）回路31と、雑音を除去するためのシングルチャンネ
ル波高分析器（SCA）32とが付加されている。このSCA32
の下限設定レベルはシンチレーション計測の場合に普通
に適用される1Vとし、この下限設定レベルを超えた波高
値のパルスが発生した場合にのみ、SCA32から時間計測
回路27へゲート信号が送出され、そのとき時間計測回路
27が入来パルスのゼロクロス間隔を計測する。
の異なる検出パルスを弁別できることを確認するため
に、本発明者は第２図に示す実験装置を試作し、第４図
に示すオシロスコープ写真に基づく波形図を得た。検出
器としてはシンチレーション検出器1aを用い、そのシン
チレーション結晶体としては速い立ち上りの検出パルス
を生成するGSO結晶と遅い立ち上りの検出パルスを生成
するCsI（Tl）との組合せ体とした。放射線源としてCs
137（660KeV）を使用した。またオーバーシュートを防
止するPZC（ポール・ゼロ・キャンセル：極とゼロ相
殺）回路31と、雑音を除去するためのシングルチャンネ
ル波高分析器（SCA）32とが付加されている。このSCA32
の下限設定レベルはシンチレーション計測の場合に普通
に適用される1Vとし、この下限設定レベルを超えた波高
値のパルスが発生した場合にのみ、SCA32から時間計測
回路27へゲート信号が送出され、そのとき時間計測回路
27が入来パルスのゼロクロス間隔を計測する。
放射線源Cs137の入射γ線によって、シンチレーショ
ン検出器1aの前置増幅器の検出パルスは第４図（Ａ）の
波形を示した。予定通り、シンチレーション結晶GSOに
よる早い立ち上り特性を有するパルス（実線で図示）と
シンチレーション結晶CsI（Tl）による遅い立ち上り特
性を有するパルス（破線で図示）が現れた。なお、第４
図中の横軸１目盛りは２μsecである。
ン検出器1aの前置増幅器の検出パルスは第４図（Ａ）の
波形を示した。予定通り、シンチレーション結晶GSOに
よる早い立ち上り特性を有するパルス（実線で図示）と
シンチレーション結晶CsI（Tl）による遅い立ち上り特
性を有するパルス（破線で図示）が現れた。なお、第４
図中の横軸１目盛りは２μsecである。
微分増幅器２の出力波形は第４図（Ｂ）で、積分増幅
器３の出力波形は第４図（Ｃ）であった。PZC回路31を
介在させない場合は第４図（Ｃ）の波形の減衰部にオー
バーシュートが出現するが、実験装置ではPZC回路31の
介在によって、オーバーシュートが防止され、第４図
（Ｃ）のセミガウシャンの波形が得られた。微分増幅器
４の出力波形は第４図（Ｄ）で、この波形を微分増幅器
20を通した波形は第４図（Ｅ）であった。そして時間計
測回路27から得られたGSOによるパルスのゼロクロス間
隔は約3.1μsecで、CsI（Tl）によるパルスのゼロクロ
ス間隔は約4.8μsecであった。
器３の出力波形は第４図（Ｃ）であった。PZC回路31を
介在させない場合は第４図（Ｃ）の波形の減衰部にオー
バーシュートが出現するが、実験装置ではPZC回路31の
介在によって、オーバーシュートが防止され、第４図
（Ｃ）のセミガウシャンの波形が得られた。微分増幅器
４の出力波形は第４図（Ｄ）で、この波形を微分増幅器
20を通した波形は第４図（Ｅ）であった。そして時間計
測回路27から得られたGSOによるパルスのゼロクロス間
隔は約3.1μsecで、CsI（Tl）によるパルスのゼロクロ
ス間隔は約4.8μsecであった。
微分増幅器20の付加によって、時間計測のスタート時
点の検出がゼロクロス検出であるため、確実な基準をと
ることができ、立ち上り時間の弁別精度がすこぶる向上
した。また微分増幅器20はコンデンサと抵抗だけでも構
成できるので、構成部品の点数も殆ど増加せず、コンパ
クトな構成を維持できる。
点の検出がゼロクロス検出であるため、確実な基準をと
ることができ、立ち上り時間の弁別精度がすこぶる向上
した。また微分増幅器20はコンデンサと抵抗だけでも構
成できるので、構成部品の点数も殆ど増加せず、コンパ
クトな構成を維持できる。
第５図は本発明に係るパルス波形弁別装置をｎ−γ弁
別装置に適用した第２実施例を示すブロック図である。
なお、第５図において第１図に示す部分と同一部分には
同一参照符号を付し、その説明は省略する。
別装置に適用した第２実施例を示すブロック図である。
なお、第５図において第１図に示す部分と同一部分には
同一参照符号を付し、その説明は省略する。
この実施例においても、時間間隔のスタート時点検出
として３次微分パルスの１回目ゼロクロス時点を検出す
る第１ゼロクロス検出回路25が設けられているが、時間
間隔の終点としては微分増幅回路４の出力たる２次微分
パルスのゼロクロス時点が利用されており、この２次微
分パルスのゼロクロス時点を検出する第２ゼロクロス検
出回路37が設けられている。第３図（Ｃ）と（Ｄ）とか
ら明らかなように、回路の若干の遅延時間を考慮して
も、３次微分の１回目ゼロクロス時点は２次微分のゼロ
クロス時点により前に現れるため、第１実施例と同様
に、両時点の期間差を計測することにより立ち上り時間
の異なるパルスの弁別が可能である。
として３次微分パルスの１回目ゼロクロス時点を検出す
る第１ゼロクロス検出回路25が設けられているが、時間
間隔の終点としては微分増幅回路４の出力たる２次微分
パルスのゼロクロス時点が利用されており、この２次微
分パルスのゼロクロス時点を検出する第２ゼロクロス検
出回路37が設けられている。第３図（Ｃ）と（Ｄ）とか
ら明らかなように、回路の若干の遅延時間を考慮して
も、３次微分の１回目ゼロクロス時点は２次微分のゼロ
クロス時点により前に現れるため、第１実施例と同様
に、両時点の期間差を計測することにより立ち上り時間
の異なるパルスの弁別が可能である。
なお、上記実施例は放射線計測におけるｎ−γ弁別装
置であるが、本発明はこれに限らず、立ち上り時間の異
なるパルスの弁別に広く適用できることは言う迄もな
い。例えばパルスアップの有無を検出するパルスアップ
検出器としても利用することができる。
置であるが、本発明はこれに限らず、立ち上り時間の異
なるパルスの弁別に広く適用できることは言う迄もな
い。例えばパルスアップの有無を検出するパルスアップ
検出器としても利用することができる。
以上説明したように、本発明に係るパルス波形弁別装
置は、従来装置に対して２次微分波形を更に微分する第
３の微分手段を設け、２次微分波形のゼロクロス時点よ
りも前に発生する３次微分波形の１回目ゼロクロス時点
を時間計測のスタート時点として検出する点に特徴を有
するものであるから、次の効果を奏する。
置は、従来装置に対して２次微分波形を更に微分する第
３の微分手段を設け、２次微分波形のゼロクロス時点よ
りも前に発生する３次微分波形の１回目ゼロクロス時点
を時間計測のスタート時点として検出する点に特徴を有
するものであるから、次の効果を奏する。
時間計測のスタート時点がゼロクロスであるからダ
イナミックレンジを広くとれるので、スタート時点の検
出タイミングが従来に比して容易且つ正確となり、立ち
上り時間の異なるパルスの弁別精度が向上する。
イナミックレンジを広くとれるので、スタート時点の検
出タイミングが従来に比して容易且つ正確となり、立ち
上り時間の異なるパルスの弁別精度が向上する。
装置構成上、簡易な微分手段を増設するだけで済む
ため、弁別機能が優れているにも拘わらず、従来装置に
比してコンパクト且つ安価な装置を提供できる。
ため、弁別機能が優れているにも拘わらず、従来装置に
比してコンパクト且つ安価な装置を提供できる。
第１図は本発明に係るパルス波形弁別装置をｎ−γ弁別
装置に適用した第１実施例を示すブロック図である。 第２図は同実施例の弁別方法を確認するために作成され
た実験装置を示すブロック図である。 第３図（Ａ）〜（Ｄ）は同実施例における各回路出力を
示す波形図である。 第４図（Ａ）〜（Ｅ）は同実験装置における各回路出力
を示す波形図である。 第５図は本発明に係るパルス波形弁別装置をｎ−γ弁別
装置に適用した第２実施例を示すブロック図である。 第６図は従来のｎ−γ弁別装置の一例を示すブロック図
である。 第７図は従来におけるｎ−γ弁別装置のまた別の例を示
すブロック図である。 第８図（Ａ）〜（Ｃ）は第６図示のｎ−γ弁別装置にお
ける各回路出力を示す波形図である。 第９図は第６図示のｎ−γ弁別装置におけるスタート時
点検出方法を説明する波形図である。 第10図（Ａ），（Ｂ）は第７図示のｎ−γ弁別装置にお
けるスタート時点検出方法を説明する波形図である。 〔主要符号の説明〕 １……比例計数管 1a……シンチレーション検出器 2,3,20……微分増幅器 ３……積分増幅器 ７……時間計測回路 25……第１ゼロクロス検出器 26,37……第２ゼロクロス検出器
装置に適用した第１実施例を示すブロック図である。 第２図は同実施例の弁別方法を確認するために作成され
た実験装置を示すブロック図である。 第３図（Ａ）〜（Ｄ）は同実施例における各回路出力を
示す波形図である。 第４図（Ａ）〜（Ｅ）は同実験装置における各回路出力
を示す波形図である。 第５図は本発明に係るパルス波形弁別装置をｎ−γ弁別
装置に適用した第２実施例を示すブロック図である。 第６図は従来のｎ−γ弁別装置の一例を示すブロック図
である。 第７図は従来におけるｎ−γ弁別装置のまた別の例を示
すブロック図である。 第８図（Ａ）〜（Ｃ）は第６図示のｎ−γ弁別装置にお
ける各回路出力を示す波形図である。 第９図は第６図示のｎ−γ弁別装置におけるスタート時
点検出方法を説明する波形図である。 第10図（Ａ），（Ｂ）は第７図示のｎ−γ弁別装置にお
けるスタート時点検出方法を説明する波形図である。 〔主要符号の説明〕 １……比例計数管 1a……シンチレーション検出器 2,3,20……微分増幅器 ３……積分増幅器 ７……時間計測回路 25……第１ゼロクロス検出器 26,37……第２ゼロクロス検出器
Claims (2)
- 【請求項１】入来パルスを微分して低域周波数を遮断す
べき第１の微分手段と、 この出力パルスを積分して高域周波数を遮断すべき積分
手段と、 この出力パルスを微分する第２の微分手段と、 この第２の微分手段から得られた出力パルスを微分して
第３次微分パルスを生成すべき第３の微分手段と、 第３次微分パルスの１回目のゼロクロス時点を検出する
第１のゼロクロス検出手段と、 第３次微分パルスの２回目のゼロクロス時点を検出する
第２のゼロクロス検出手段と、 第１及び第２のゼロクロス検出手段の検出出力に基づい
て両ゼロクロス時点の時間間隔を計測する時間計測手段
と、 を有することを特徴とするパルス波形弁別装置。 - 【請求項２】入来パルスを微分して低域周波数を遮断す
べき第１の微分手段と、 この出力パルスを積分して高域周波数を遮断すべき積分
手段と、 この出力パルスを微分する第２の微分手段と、 この第２の微分手段から得られた出力パルスを微分して
第３次微分パルスを生成すべき第３の微分手段と、 第３次微分パルスの１回目のゼロクロス時点を検出する
第１のゼロクロス検出手段と、 第２次微分パルスのゼロクロス時点を検出する第２のゼ
ロクロス検出手段と、 第１及び第２のゼロクロス検出手段の検出出力に基づい
て両ゼロクロス時点の時間間隔を計測する時間計測手段
と、 を有することを特徴とするパルス波形弁別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1437890A JP2703383B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | パルス波形弁別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1437890A JP2703383B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | パルス波形弁別装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218489A JPH03218489A (ja) | 1991-09-26 |
| JP2703383B2 true JP2703383B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=11859386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1437890A Expired - Lifetime JP2703383B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | パルス波形弁別装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703383B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5804467B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2015-11-04 | 北陽電機株式会社 | 信号処理装置、及び走査式測距装置 |
| JP6411044B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2018-10-24 | 株式会社東芝 | 信号処理装置、放射線検出装置および信号処理方法 |
| JP6556574B2 (ja) * | 2015-01-20 | 2019-08-07 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 波形整形フィルタ及び放射線検出装置 |
| JP2018124176A (ja) * | 2017-02-01 | 2018-08-09 | 日立造船株式会社 | 放射線検出装置 |
| CN111697952B (zh) * | 2020-06-22 | 2023-11-10 | 四川新先达测控技术有限公司 | 一种基于数字pzc系统调节脉冲宽度的方法及系统 |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP1437890A patent/JP2703383B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03218489A (ja) | 1991-09-26 |
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