JP2995144B2 - 冷却装置を用いた検出装置 - Google Patents
冷却装置を用いた検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷却装置に関し、特に、
電気を用いて検出素子を冷却するための冷却装置及び冷
却装置を使用した検出装置に関する。
電気を用いて検出素子を冷却するための冷却装置及び冷
却装置を使用した検出装置に関する。
【０００２】半導体検出素子を冷却して放射線を検出す
る半導体放射線検出装置は、原子炉関連施設のガンマ
線、Ｘ線等の放射線の測定のみならず、核物理、宇宙物
理、核化学等の放射線計測分野に幅広く利用される。
る半導体放射線検出装置は、原子炉関連施設のガンマ
線、Ｘ線等の放射線の測定のみならず、核物理、宇宙物
理、核化学等の放射線計測分野に幅広く利用される。
【０００３】
【従来の技術】図１７は、従来から使用されている液体
窒素冷却型半導体放射線検出装置を示す。冷却槽１０２
の中に液体窒素１０３が充填されている。冷却槽１０２
の側壁に取り付けられたパイプ１０８及びフランジ１０
７を通して冷却棒１０４が延在し、冷却棒１０４の先端
に半導体放射線検出素子１０１が取り付けられている。
フランジ１０７には、真空容器１０５が気密に取り付け
られており、冷却棒１０４及び半導体放射線検出素子１
０１は真空容器１０５内に密閉されている。半導体放射
線検出素子１０１は、冷却棒１０４を通して液体窒素温
度近傍まで冷却される。
窒素冷却型半導体放射線検出装置を示す。冷却槽１０２
の中に液体窒素１０３が充填されている。冷却槽１０２
の側壁に取り付けられたパイプ１０８及びフランジ１０
７を通して冷却棒１０４が延在し、冷却棒１０４の先端
に半導体放射線検出素子１０１が取り付けられている。
フランジ１０７には、真空容器１０５が気密に取り付け
られており、冷却棒１０４及び半導体放射線検出素子１
０１は真空容器１０５内に密閉されている。半導体放射
線検出素子１０１は、冷却棒１０４を通して液体窒素温
度近傍まで冷却される。
【０００４】前置信号増幅器１０６が、パイプ１０８の
側面上に載置されている。半導体放射線検出素子１０１
から出力された放射線検出信号は、図示しないリード線
を介して前置信号増幅器１０６に入力される。前置信号
増幅器１０６は、入力された放射線検出信号を増幅し、
後段の放射線信号収集回路に出力する。
側面上に載置されている。半導体放射線検出素子１０１
から出力された放射線検出信号は、図示しないリード線
を介して前置信号増幅器１０６に入力される。前置信号
増幅器１０６は、入力された放射線検出信号を増幅し、
後段の放射線信号収集回路に出力する。
【０００５】図１８は、従来から使用されているクロー
ズドサイクルのＨｅ冷却器を使用した半導体放射線検出
装置を示す。圧縮機１１０がパイプ１１１によって等温
圧縮部１１２に接続されている。等温圧縮部１１２から
パイプ１１３を通してシリンダ１１６が延在している。
シリンダ１１６先端の冷却部１１４には、緩衝材１１５
を介して半導体放射線検出素子１０１が取り付けられて
いる。
ズドサイクルのＨｅ冷却器を使用した半導体放射線検出
装置を示す。圧縮機１１０がパイプ１１１によって等温
圧縮部１１２に接続されている。等温圧縮部１１２から
パイプ１１３を通してシリンダ１１６が延在している。
シリンダ１１６先端の冷却部１１４には、緩衝材１１５
を介して半導体放射線検出素子１０１が取り付けられて
いる。
【０００６】パイプ１１３には、真空容器１０５が取り
付けられており、半導体放射線検出素子１０１、緩衝材
１１５及びシリンダ１１６が真空容器１０５内に密閉さ
れている。圧縮されたＨｅは冷却部１１４で断熱膨張
し、冷却部１１４が冷却される。さらに、緩衝材１１５
を介して半導体放射線検出素子１０１が冷却される。
付けられており、半導体放射線検出素子１０１、緩衝材
１１５及びシリンダ１１６が真空容器１０５内に密閉さ
れている。圧縮されたＨｅは冷却部１１４で断熱膨張
し、冷却部１１４が冷却される。さらに、緩衝材１１５
を介して半導体放射線検出素子１０１が冷却される。
【０００７】パイプ１１３の側面上に前置信号増幅器１
０６が載置されている。前置信号増幅器１０６は、図１
７の場合と同様に放射線検出信号を増幅し、後段の放射
線信号収集回路に出力する。
０６が載置されている。前置信号増幅器１０６は、図１
７の場合と同様に放射線検出信号を増幅し、後段の放射
線信号収集回路に出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１７に示す液体窒素
冷却型半導体放射線検出装置では、半導体放射線検出素
子を冷却するために液体窒素を用いる。従って、測定時
に液体窒素を準備する必要があり、簡便に検出装置を使
用することが困難であり、使用場所も限られる。また、
冷却槽を用いる必要があるため、小型化することが困難
である。
冷却型半導体放射線検出装置では、半導体放射線検出素
子を冷却するために液体窒素を用いる。従って、測定時
に液体窒素を準備する必要があり、簡便に検出装置を使
用することが困難であり、使用場所も限られる。また、
冷却槽を用いる必要があるため、小型化することが困難
である。
【０００９】図１８に示すクローズドサイクルのＨｅ冷
却器では、構造上、冷却部１１４における振動の発生を
避けられない。冷却部１１４の振動によりマイクロフォ
ニック雑音が発生する。マイクロフォニック雑音は、放
射線検出装置の重要な性能であるエネルギ分解能を劣化
させる原因となる。
却器では、構造上、冷却部１１４における振動の発生を
避けられない。冷却部１１４の振動によりマイクロフォ
ニック雑音が発生する。マイクロフォニック雑音は、放
射線検出装置の重要な性能であるエネルギ分解能を劣化
させる原因となる。
【００１０】マイクロフォニック雑音の周波数は、放射
線信号近辺まで広がるため、信号処理技術のみでマイク
ロフォニック雑音を取り除くことは困難である。マイク
ロフォニック雑音の影響を低減するため、冷却部１１４
と半導体放射線検出素子１０１との間に振動を吸収する
ための緩衝材１１５が挿入されている。このため、測定
時には緩衝材１１５をも冷却する必要があり、大きな冷
却能力が必要となる。
線信号近辺まで広がるため、信号処理技術のみでマイク
ロフォニック雑音を取り除くことは困難である。マイク
ロフォニック雑音の影響を低減するため、冷却部１１４
と半導体放射線検出素子１０１との間に振動を吸収する
ための緩衝材１１５が挿入されている。このため、測定
時には緩衝材１１５をも冷却する必要があり、大きな冷
却能力が必要となる。
【００１１】本発明の目的は、液体窒素を使用する必要
がなく、小型でかつエネルギ分解能の高い電気冷却式検
出装置を提供することである。
がなく、小型でかつエネルギ分解能の高い電気冷却式検
出装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の蓄冷器式冷凍機
を使用した検出装置は、２本のシリンダと、前記シリン
ダの各々の内部に挿入され、該シリンダの各々の一端に
冷却部を画定し、他端に等温圧縮部を画定するディスプ
レーサと、圧縮ガスの供給と回収とを周期的に行う少な
くとも１台の圧縮機と、前記圧縮機と前記シリンダの等
温圧縮部とを接続し、両者間で圧縮ガスの移送を行う接
続管と、２本のシリンダが相互に平行になり、かつ両者
の冷却部が同一側に位置するように、前記２本のシリン
ダの等温圧縮部側の端部を相互に固定する支持部材と、
前記シリンダの冷却部側の端部を相互に熱的に、かつ剛
性的に接続する冷却部接続部材と、前記冷却部接続部材
に熱的に接続された検出素子とを有する。
を使用した検出装置は、２本のシリンダと、前記シリン
ダの各々の内部に挿入され、該シリンダの各々の一端に
冷却部を画定し、他端に等温圧縮部を画定するディスプ
レーサと、圧縮ガスの供給と回収とを周期的に行う少な
くとも１台の圧縮機と、前記圧縮機と前記シリンダの等
温圧縮部とを接続し、両者間で圧縮ガスの移送を行う接
続管と、２本のシリンダが相互に平行になり、かつ両者
の冷却部が同一側に位置するように、前記２本のシリン
ダの等温圧縮部側の端部を相互に固定する支持部材と、
前記シリンダの冷却部側の端部を相互に熱的に、かつ剛
性的に接続する冷却部接続部材と、前記冷却部接続部材
に熱的に接続された検出素子とを有する。
【００１３】２つのシリンダを支持部材で支持し、シリ
ンダの一端を剛性のある材料からなる冷却部接続部材で
接続することにより、シリンダ、冷却部接続部材及び支
持部材等により多角形が構成される。この多角形の各辺
は、剛性的に構成されているため、機械的強度を強く
し、振動を抑制することができる。
ンダの一端を剛性のある材料からなる冷却部接続部材で
接続することにより、シリンダ、冷却部接続部材及び支
持部材等により多角形が構成される。この多角形の各辺
は、剛性的に構成されているため、機械的強度を強く
し、振動を抑制することができる。
【００１４】この冷却部接続部材に検出素子を取り付け
ることにより、検出素子を振動しにくく保持し冷却する
ことができる。このため、例えば検出素子に半導体放射
線検出素子を使用すると放射線検出のエネルギ分解能を
向上することができる。
ることにより、検出素子を振動しにくく保持し冷却する
ことができる。このため、例えば検出素子に半導体放射
線検出素子を使用すると放射線検出のエネルギ分解能を
向上することができる。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例による放射線検出装置の構成
について、図１を参照して説明する。
について、図１を参照して説明する。
【００１６】図１は、本発明の実施例による放射線検出
装置の概略断面図を示す。圧縮機１１ａ、１１ｂ、等温
圧縮部１２ａ、１２ｂ、等温圧縮部１２ａ、１２ｂにそ
れぞれ連続するシリンダ２３ａ、２３ｂ、及び圧縮機１
１ａ、１１ｂと等温圧縮部１２ａ、１２ｂとをそれぞれ
接続する接続管１３ａ、１３ｂにより、２つのスターリ
ング冷凍機が構成されている。
装置の概略断面図を示す。圧縮機１１ａ、１１ｂ、等温
圧縮部１２ａ、１２ｂ、等温圧縮部１２ａ、１２ｂにそ
れぞれ連続するシリンダ２３ａ、２３ｂ、及び圧縮機１
１ａ、１１ｂと等温圧縮部１２ａ、１２ｂとをそれぞれ
接続する接続管１３ａ、１３ｂにより、２つのスターリ
ング冷凍機が構成されている。
【００１７】圧縮機１１ａ、１１ｂは、支持台２２に取
り付けられている。支持台２２には、さらに、スターリ
ング冷凍機の等温圧縮部１２ａ、１２ｂを固定するため
の支持部材１４、及びスターリング冷凍機の低温部及び
冷却対象物を収容するための真空容器１６が図のように
取り付けられている。圧縮機１１ａ、１１ｂと等温圧縮
部１２ａ、１２ｂとの間で、それぞれ接続管１３ａ、１
３ｂを通して圧縮されたまたは膨張したヘリウムガスが
移送される。
り付けられている。支持台２２には、さらに、スターリ
ング冷凍機の等温圧縮部１２ａ、１２ｂを固定するため
の支持部材１４、及びスターリング冷凍機の低温部及び
冷却対象物を収容するための真空容器１６が図のように
取り付けられている。圧縮機１１ａ、１１ｂと等温圧縮
部１２ａ、１２ｂとの間で、それぞれ接続管１３ａ、１
３ｂを通して圧縮されたまたは膨張したヘリウムガスが
移送される。
【００１８】シリンダ２３ａ、２３ｂ内には蓄冷機能を
有するディスプレーサが挿入されており、シリンダ内の
先端部に膨張室が画定される。ディスプレーサは、等温
圧縮部１２ａ、１２ｂに導入された圧縮ヘリウムガスの
圧力変化と位相をずらせて図の左右方向に往復運動し、
膨張室でヘリウムガスが断熱膨張することにより、シリ
ンダ先端部が冷却される。
有するディスプレーサが挿入されており、シリンダ内の
先端部に膨張室が画定される。ディスプレーサは、等温
圧縮部１２ａ、１２ｂに導入された圧縮ヘリウムガスの
圧力変化と位相をずらせて図の左右方向に往復運動し、
膨張室でヘリウムガスが断熱膨張することにより、シリ
ンダ先端部が冷却される。
【００１９】シリンダ２３ａと２３ｂの先端の冷却部
は、冷却部接続部材２６により、相互に接続されてい
る。冷却部接続部材２６は、双方の冷却部を接続する直
線状部分とそのほぼ中央の幅広部から構成され、Ｔ字状
形状とされている。その幅広部には、放射線検出素子１
５が取り付けられている。冷却部接続部材２６は、例え
ばＪＩＳ−Ｃ１０２０に規定の無酸素銅もしくはアルミ
ニウム等の熱伝導率の高い材料で形成される。半導体放
射線検出素子には、例えばＧｅまたはＳｉ検出素子が使
用される。
は、冷却部接続部材２６により、相互に接続されてい
る。冷却部接続部材２６は、双方の冷却部を接続する直
線状部分とそのほぼ中央の幅広部から構成され、Ｔ字状
形状とされている。その幅広部には、放射線検出素子１
５が取り付けられている。冷却部接続部材２６は、例え
ばＪＩＳ−Ｃ１０２０に規定の無酸素銅もしくはアルミ
ニウム等の熱伝導率の高い材料で形成される。半導体放
射線検出素子には、例えばＧｅまたはＳｉ検出素子が使
用される。
【００２０】半導体放射線検出素子１５、冷却部接続部
材２６及びシリンダ２３は真空容器１６内に配置され密
封されている。真空容器１６には真空バルブ１７が設け
られており、内部を高真空に排気することができる。
材２６及びシリンダ２３は真空容器１６内に配置され密
封されている。真空容器１６には真空バルブ１７が設け
られており、内部を高真空に排気することができる。
【００２１】冷却部接続部材に前置信号増幅器初段回路
１８が取り付けられており、半導体放射線検出素子１５
と接続されている。前置信号増幅器初段回路１８から引
き出された信号線及び回路配線１９は、ハーメチックシ
ール２０を通して真空容器１６の外部に設けられた前置
信号増幅器後段回路２１に導かれている。前置信号増幅
器後段回路２１の出力信号はスペクトロスコピーアンプ
３０に供給されている。
１８が取り付けられており、半導体放射線検出素子１５
と接続されている。前置信号増幅器初段回路１８から引
き出された信号線及び回路配線１９は、ハーメチックシ
ール２０を通して真空容器１６の外部に設けられた前置
信号増幅器後段回路２１に導かれている。前置信号増幅
器後段回路２１の出力信号はスペクトロスコピーアンプ
３０に供給されている。
【００２２】半導体放射線検出素子１５には、直径３４
ｍｍ、長さ１５ｍｍで容積が１４ｃｍ3 のクローズドエ
ンド型高純度Ｇｅ検出器を用いた。スターリング冷凍機
には、最大動作定格ＡＣ電圧１５Ｖ、電流４Ａ、冷却能
力１．５Ｗ（８０Ｋ）のものを用いた。
ｍｍ、長さ１５ｍｍで容積が１４ｃｍ3 のクローズドエ
ンド型高純度Ｇｅ検出器を用いた。スターリング冷凍機
には、最大動作定格ＡＣ電圧１５Ｖ、電流４Ａ、冷却能
力１．５Ｗ（８０Ｋ）のものを用いた。
【００２３】圧縮機１１ａ、１１ｂの圧縮ガス供給周期
には、圧縮されたヘリウムガスが接続管１３ａ、１３ｂ
を通って等温圧縮部１２ａ、１２ｂへ供給される。ま
た、ガス回収周期には、同じ経路を通って等温圧縮部１
２ａ、１２ｂから圧縮機１１ａ、１１ｂにガスが回収さ
れる。このように、等温圧縮部１２ａ、１２ｂへのヘリ
ウムガスの導入、排気が周期的に繰り返される。
には、圧縮されたヘリウムガスが接続管１３ａ、１３ｂ
を通って等温圧縮部１２ａ、１２ｂへ供給される。ま
た、ガス回収周期には、同じ経路を通って等温圧縮部１
２ａ、１２ｂから圧縮機１１ａ、１１ｂにガスが回収さ
れる。このように、等温圧縮部１２ａ、１２ｂへのヘリ
ウムガスの導入、排気が周期的に繰り返される。
【００２４】半導体放射線検出素子１５に放射線１が入
射すると放射線のエネルギに応じた量の電子正孔対が発
生し、ｎ型領域ｐ型領域に分離して取り出されることに
よりエネルギに応じた電荷の放射線検出信号が生じる。
前置信号増幅器初段回路１８にこの放射線検出信号が入
力される。放射線検出信号は、前置信号増幅器初段回路
１８及び前置信号増幅器後段回路２１により増幅され
て、スペクトロスコピーアンプ３０に与えられる。
射すると放射線のエネルギに応じた量の電子正孔対が発
生し、ｎ型領域ｐ型領域に分離して取り出されることに
よりエネルギに応じた電荷の放射線検出信号が生じる。
前置信号増幅器初段回路１８にこの放射線検出信号が入
力される。放射線検出信号は、前置信号増幅器初段回路
１８及び前置信号増幅器後段回路２１により増幅され
て、スペクトロスコピーアンプ３０に与えられる。
【００２５】スターリング冷凍機を定格で運転した場
合、約１時間３０分で液体窒素温度まで冷却することが
できた。図２は、図１に示すＧｅ半導体放射線検出装置
の前置信号増幅器後段回路２１の出力信号をスペクトル
アナライザで分析した結果を示す。横軸は、周波数を単
位ｋＨｚで表し、縦軸はノイズレベルを単位ｄＢＶで表
す。ここで、単位ｄＢＶは電圧Ｖ0 （１．４１Ｖ）を基
準とし、２０ｌｏｇ（Ｖ／Ｖ0 ）を表す。太線ａは、図
BR>１の放射線検出装置のスターリング冷凍機を定格で
運転した場合（以下、スターリング冷凍機を２つ並列に
用いる配置を「ツイン配置」と呼ぶ）、細線ｂは、スタ
ーリング冷凍機を１個のみ取り付けた場合（以下、この
ような配置を「シングル配置」と呼ぶ）、及び点線ｃ
は、図１の放射線検出装置の冷却部を所定温度まで冷却
した後、スターリング冷凍機の運転を停止した場合のノ
イズレベルを示す。
合、約１時間３０分で液体窒素温度まで冷却することが
できた。図２は、図１に示すＧｅ半導体放射線検出装置
の前置信号増幅器後段回路２１の出力信号をスペクトル
アナライザで分析した結果を示す。横軸は、周波数を単
位ｋＨｚで表し、縦軸はノイズレベルを単位ｄＢＶで表
す。ここで、単位ｄＢＶは電圧Ｖ0 （１．４１Ｖ）を基
準とし、２０ｌｏｇ（Ｖ／Ｖ0 ）を表す。太線ａは、図
BR>１の放射線検出装置のスターリング冷凍機を定格で
運転した場合（以下、スターリング冷凍機を２つ並列に
用いる配置を「ツイン配置」と呼ぶ）、細線ｂは、スタ
ーリング冷凍機を１個のみ取り付けた場合（以下、この
ような配置を「シングル配置」と呼ぶ）、及び点線ｃ
は、図１の放射線検出装置の冷却部を所定温度まで冷却
した後、スターリング冷凍機の運転を停止した場合のノ
イズレベルを示す。
【００２６】スターリング冷凍機の運転を停止した場合
は、冷凍機の振動に起因するノイズが完全に除去されて
いるため、従来の液体窒素で冷却する場合と同等のノイ
ズレベルを表していると考えることができる。
は、冷凍機の振動に起因するノイズが完全に除去されて
いるため、従来の液体窒素で冷却する場合と同等のノイ
ズレベルを表していると考えることができる。
【００２７】図２に示すように、スターリング冷凍機を
シングル配置にした場合は、細線ｂで示すように、４．
５ｋＨｚ及び６ｋＨｚ付近に約１０ｄＢ程度のマイクロ
フォニック雑音が残っている。これに対し、ツイン配置
にした場合は、太線ａで示すようにマイクロフォニック
雑音が低減され、液体窒素冷却による場合（点線）に近
い良好な結果が得られている。
シングル配置にした場合は、細線ｂで示すように、４．
５ｋＨｚ及び６ｋＨｚ付近に約１０ｄＢ程度のマイクロ
フォニック雑音が残っている。これに対し、ツイン配置
にした場合は、太線ａで示すようにマイクロフォニック
雑音が低減され、液体窒素冷却による場合（点線）に近
い良好な結果が得られている。
【００２８】次に、図４、図５を参照して図１の放射線
検出装置を使用して60Ｃｏ標準ガンマ線源の測定結果に
ついて説明する。まず、図３を参照して検出信号分析系
について説明する。
検出装置を使用して60Ｃｏ標準ガンマ線源の測定結果に
ついて説明する。まず、図３を参照して検出信号分析系
について説明する。
【００２９】図３は、放射線検出装置の検出信号分析系
のブロック図を示す。図３に示すように、前置信号増幅
器後段回路２１の出力信号が、スぺクトロスコピーアン
プ３０に入力される。スぺクトロスコピーアンプ３０
は、入力信号を所定の波形整形時定数で２重微分２重積
分を行って波形整形し、バックグラウンドノイズを切り
捨て、なるべく信号成分のみを取り出して、波高分析装
置３１に出力する。放射線によって電子正孔対が発生す
る時間は極めて短く、検出信号は一定時間内に発生した
電荷量、すなわち主として波高によって特徴付けられ
る。
のブロック図を示す。図３に示すように、前置信号増幅
器後段回路２１の出力信号が、スぺクトロスコピーアン
プ３０に入力される。スぺクトロスコピーアンプ３０
は、入力信号を所定の波形整形時定数で２重微分２重積
分を行って波形整形し、バックグラウンドノイズを切り
捨て、なるべく信号成分のみを取り出して、波高分析装
置３１に出力する。放射線によって電子正孔対が発生す
る時間は極めて短く、検出信号は一定時間内に発生した
電荷量、すなわち主として波高によって特徴付けられ
る。
【００３０】波高分析装置３１は、入力された信号の波
高を分析して、波高毎に予め設定されているチャンネル
に振り分け、入力信号の波高に該当するチャンネルのカ
ウンタを更新する。波高分析装置３１の出力信号は、パ
ソコン３２に入力され、情報処理される。チャンネル数
を４０９６とし、４０９６番目のチャンネルが約１０Ｖ
の波高に相当するようにした。
高を分析して、波高毎に予め設定されているチャンネル
に振り分け、入力信号の波高に該当するチャンネルのカ
ウンタを更新する。波高分析装置３１の出力信号は、パ
ソコン３２に入力され、情報処理される。チャンネル数
を４０９６とし、４０９６番目のチャンネルが約１０Ｖ
の波高に相当するようにした。
【００３１】また、スぺクトロスコピーアンプ３０に
は、パルサ３３から放射線検出信号の疑似信号として一
定のパルス信号が供給される。これは、信号分析系のみ
の分解能の限界等の測定に用いられる。
は、パルサ３３から放射線検出信号の疑似信号として一
定のパルス信号が供給される。これは、信号分析系のみ
の分解能の限界等の測定に用いられる。
【００３２】図４は、１．３ＭｅＶの標準ガンマ線及び
パルサ信号に対するスペクトルを示す。放射線検出素子
には、容積１４ｃｍ3 のクローズドエンド型Ｇｅ検出素
子を使用し、スターリング冷凍機は１２Ｖで駆動し、ス
ぺクトロスコピーアンプの波形整形時定数は２μｓｅｃ
で測定した。
パルサ信号に対するスペクトルを示す。放射線検出素子
には、容積１４ｃｍ3 のクローズドエンド型Ｇｅ検出素
子を使用し、スターリング冷凍機は１２Ｖで駆動し、ス
ぺクトロスコピーアンプの波形整形時定数は２μｓｅｃ
で測定した。
【００３３】チャンネル番号３８５３近傍にガンマ線ス
ペクトルのピークが現れ、チャンネル番号３９５７近傍
にパルサ信号スペクトルのピークが現れている。ガンマ
線スペクトルのピークの半値幅は、２．２ｋｅＶ、パル
サ信号スペクトルのピークの半値幅は１．４ｋｅＶであ
った。一方、スターリング冷凍機をシングル配置にした
場合のガンマ線スペクトル、パルサ信号スペクトルのピ
ークの半値幅は、それぞれ２．６ｋｅＶ、１．９ｋｅＶ
であった。また、スターリング冷凍機を停止して測定し
た場合は、ガンマ線スペクトル、パルサ信号スペクトル
のピークの半値幅は、それぞれ２．２ｋｅＶ、１．５ｋ
ｅＶであった。
ペクトルのピークが現れ、チャンネル番号３９５７近傍
にパルサ信号スペクトルのピークが現れている。ガンマ
線スペクトルのピークの半値幅は、２．２ｋｅＶ、パル
サ信号スペクトルのピークの半値幅は１．４ｋｅＶであ
った。一方、スターリング冷凍機をシングル配置にした
場合のガンマ線スペクトル、パルサ信号スペクトルのピ
ークの半値幅は、それぞれ２．６ｋｅＶ、１．９ｋｅＶ
であった。また、スターリング冷凍機を停止して測定し
た場合は、ガンマ線スペクトル、パルサ信号スペクトル
のピークの半値幅は、それぞれ２．２ｋｅＶ、１．５ｋ
ｅＶであった。
【００３４】このように、スターリング冷凍機をツイン
配置にした場合は、シングル配置の場合に比べてエネル
ギ分解能が改善されていることがわかる。また、ツイン
配置の場合は、スターリング冷凍機を停止した場合とほ
ぼ同等のエネルギ分解能を得ることができることがわか
った。
配置にした場合は、シングル配置の場合に比べてエネル
ギ分解能が改善されていることがわかる。また、ツイン
配置の場合は、スターリング冷凍機を停止した場合とほ
ぼ同等のエネルギ分解能を得ることができることがわか
った。
【００３５】図５は、波形整形時定数を変化させた場合
の半値幅を示す。横軸は、波形整形時定数を単位μｓｅ
ｃで表し、縦軸は、スペクトルのピークの半値幅を単位
ｋｅＶで表す。図の●、■、▲は、それぞれツイン配
置、シングル配置及び冷凍機運転停止の場合のガンマ線
スペクトルの半値幅を示し、○、□、△は、それぞれツ
イン配置、シングル配置及び冷凍機運転停止の場合のパ
ルサ信号スペクトルの半値幅を示す。
の半値幅を示す。横軸は、波形整形時定数を単位μｓｅ
ｃで表し、縦軸は、スペクトルのピークの半値幅を単位
ｋｅＶで表す。図の●、■、▲は、それぞれツイン配
置、シングル配置及び冷凍機運転停止の場合のガンマ線
スペクトルの半値幅を示し、○、□、△は、それぞれツ
イン配置、シングル配置及び冷凍機運転停止の場合のパ
ルサ信号スペクトルの半値幅を示す。
【００３６】ツイン配置、シングル配置の場合のスター
リング冷凍機の運転電圧は、それぞれ１５Ｖ、１１Ｖと
した。また、放射線検出素子には、容積１４ｃｍ3 のク
ローズドエンド型Ｇｅ検出素子をもちいた。
リング冷凍機の運転電圧は、それぞれ１５Ｖ、１１Ｖと
した。また、放射線検出素子には、容積１４ｃｍ3 のク
ローズドエンド型Ｇｅ検出素子をもちいた。
【００３７】シングル配置の場合は、波形整形時定数が
約１μｓｅｃ近傍でのみ、冷凍機停止の場合と同等の分
解能を得ることができるが、波形整形時定数が２μｓｅ
ｃ以上になると、分解能が急激に悪くなる。これに対
し、ツイン配置の場合は、波形整形時定数が４μｓｅｃ
以下の範囲で、冷凍機停止の場合とほぼ同等の分解能を
得ることができる。また、波形整形時定数が６μｓｅｃ
の場合でも、分解能はやや悪くなるが比較的良好な分解
能を得ることが可能である。
約１μｓｅｃ近傍でのみ、冷凍機停止の場合と同等の分
解能を得ることができるが、波形整形時定数が２μｓｅ
ｃ以上になると、分解能が急激に悪くなる。これに対
し、ツイン配置の場合は、波形整形時定数が４μｓｅｃ
以下の範囲で、冷凍機停止の場合とほぼ同等の分解能を
得ることができる。また、波形整形時定数が６μｓｅｃ
の場合でも、分解能はやや悪くなるが比較的良好な分解
能を得ることが可能である。
【００３８】なお、波形整形時定数が０．５μｓｅｃの
時、ガンマ線スペクトルに対する分解能が急激に悪くな
っている。これは、放射線入射により発生した電子正孔
対がｐｎ接合近傍の空乏層で分離され、電極に到達して
電気信号として検出されるまでに一定の時間を必要とす
るが、波形整形時定数が短すぎるため、放射線入射によ
り発生した全電流を分析できなくなるためである。
時、ガンマ線スペクトルに対する分解能が急激に悪くな
っている。これは、放射線入射により発生した電子正孔
対がｐｎ接合近傍の空乏層で分離され、電極に到達して
電気信号として検出されるまでに一定の時間を必要とす
るが、波形整形時定数が短すぎるため、放射線入射によ
り発生した全電流を分析できなくなるためである。
【００３９】このように、スターリング冷凍機をツイン
配置とすることにより、波形整形時定数の広い範囲にわ
たって冷凍機停止の場合と同様の良好な分解能を得るこ
とができた。ツイン配置にすることにより、分解能が向
上するのは、放射線検出素子を取り付けている取り付け
部の機械的強度が増し、振動しにくくなったために、マ
イクロフォニック雑音が減少したためと考えられる。以
下、ツイン配置の場合とシングル配置の場合の振動の様
子について説明する。
配置とすることにより、波形整形時定数の広い範囲にわ
たって冷凍機停止の場合と同様の良好な分解能を得るこ
とができた。ツイン配置にすることにより、分解能が向
上するのは、放射線検出素子を取り付けている取り付け
部の機械的強度が増し、振動しにくくなったために、マ
イクロフォニック雑音が減少したためと考えられる。以
下、ツイン配置の場合とシングル配置の場合の振動の様
子について説明する。
【００４０】図６は、振動の様子を測定するための測定
装置を示す。図６（Ａ）に示すように、クローズドエン
ド型Ｇｅ検出素子の先端面、円周面の頂上部及び側面部
にそれぞれ加速度センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを取り
付け、３方向の振動の大きさを測定した。
装置を示す。図６（Ａ）に示すように、クローズドエン
ド型Ｇｅ検出素子の先端面、円周面の頂上部及び側面部
にそれぞれ加速度センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを取り
付け、３方向の振動の大きさを測定した。
【００４１】図６（Ｂ）に示すように、加速度センサ４
０からの出力信号はＤＣ増幅器４１に入力され、約１０
倍に増幅される。この信号をデジタルオシロスコープ４
３でリアルタイムに観測するとともに、スペクトラムア
ナライザ４２でスペクトル分析を行った。
０からの出力信号はＤＣ増幅器４１に入力され、約１０
倍に増幅される。この信号をデジタルオシロスコープ４
３でリアルタイムに観測するとともに、スペクトラムア
ナライザ４２でスペクトル分析を行った。
【００４２】図７、図８、図９は、それぞれ放射線検出
素子の先端部、頂上部、側面部に取り付けた加速度セン
サにより検出された振動の大きさを示す。共に、横軸
は、振動数を単位ｋＨｚで表し、縦軸はＤＣ増幅器４１
の出力を単位ｄＢＶで表す。すなわち、縦軸は、振動の
大きさに対応している。
素子の先端部、頂上部、側面部に取り付けた加速度セン
サにより検出された振動の大きさを示す。共に、横軸
は、振動数を単位ｋＨｚで表し、縦軸はＤＣ増幅器４１
の出力を単位ｄＢＶで表す。すなわち、縦軸は、振動の
大きさに対応している。
【００４３】図７〜図９に示すように、先端部、頂上部
及び側面部に取り付けた全ての場合について、振動の大
きさは振動数が約７ｋＨｚ以下の範囲では、振動数が増
加するにつれて振動の大きさは減少し、振動数が７ｋＨ
ｚ以上の範囲では、局所的に共振現象が見られるのみで
その大きさは小さい。
及び側面部に取り付けた全ての場合について、振動の大
きさは振動数が約７ｋＨｚ以下の範囲では、振動数が増
加するにつれて振動の大きさは減少し、振動数が７ｋＨ
ｚ以上の範囲では、局所的に共振現象が見られるのみで
その大きさは小さい。
【００４４】また、ツイン配置の場合、３か所の機械的
振動レベルがほぼ同じであるのに対し、シングル配置で
は、頂上部及び側面部に取り付けた加速度センサにより
検出された振動レベルが、先端部に取り付けた加速度セ
ンサにより検出された振動レベルよりも１０ｄＢＶ程度
高い。これは、シングル配置では、その機構上横方向振
動が抑えにくいのに対し、ツイン配置とすると、横方向
振動が生じにくくなることを示していると考えられる。
振動レベルがほぼ同じであるのに対し、シングル配置で
は、頂上部及び側面部に取り付けた加速度センサにより
検出された振動レベルが、先端部に取り付けた加速度セ
ンサにより検出された振動レベルよりも１０ｄＢＶ程度
高い。これは、シングル配置では、その機構上横方向振
動が抑えにくいのに対し、ツイン配置とすると、横方向
振動が生じにくくなることを示していると考えられる。
【００４５】また、ほぼ全振動数の範囲にわたってツイ
ン配置の方がシングル配置に比べて振動の大きさが小さ
いことがわかる。このように、ツイン配置にすることに
より、放射線検出素子の機械的振動を抑制することがで
きる。これにより、マイクロフォニック雑音による分解
能の低下を抑制することが可能になる。
ン配置の方がシングル配置に比べて振動の大きさが小さ
いことがわかる。このように、ツイン配置にすることに
より、放射線検出素子の機械的振動を抑制することがで
きる。これにより、マイクロフォニック雑音による分解
能の低下を抑制することが可能になる。
【００４６】上記実施例では、Ｔ字状形状の冷却部接続
部材で２つのスターリング冷凍機の冷却部を相互に接続
した場合について説明したが、振動を抑制することがで
きるものであればその他の形状でもよい。以下、他の形
状の冷却部接続部材の例について説明する。
部材で２つのスターリング冷凍機の冷却部を相互に接続
した場合について説明したが、振動を抑制することがで
きるものであればその他の形状でもよい。以下、他の形
状の冷却部接続部材の例について説明する。
【００４７】図１０は、スターリング冷凍機のシリン
ダ、及び冷却部接続部材部分の概略断面図を示す。図１
０（Ａ）は、図１に示す放射線検出装置と同じＴ字状形
状の冷却部接続部材２６を取り付けた例を示す。図１０
（Ｂ）は、Ｙ字状形状の冷却部接続部材２６を取り付け
た例を示す。図１０（Ｂ）に示すように、冷却部接続部
材は、２つのシリンダの冷却部をそれぞれ底辺の両端と
する二等辺三角形の斜辺に沿って配置された２本の直線
状部分と、この二等辺三角形の頂角部分にシリンダにほ
ぼ平行に取り付けられた棒状部分から構成されている。
ダ、及び冷却部接続部材部分の概略断面図を示す。図１
０（Ａ）は、図１に示す放射線検出装置と同じＴ字状形
状の冷却部接続部材２６を取り付けた例を示す。図１０
（Ｂ）は、Ｙ字状形状の冷却部接続部材２６を取り付け
た例を示す。図１０（Ｂ）に示すように、冷却部接続部
材は、２つのシリンダの冷却部をそれぞれ底辺の両端と
する二等辺三角形の斜辺に沿って配置された２本の直線
状部分と、この二等辺三角形の頂角部分にシリンダにほ
ぼ平行に取り付けられた棒状部分から構成されている。
【００４８】次に、冷却部接続部材２６をＴ字状及びＹ
字状形状としたときの分解能を測定した結果について説
明する。図１１は、波形整形時定数を変化させたとき
の、ガンマ線スペクトル及びパルサ信号スペクトルのピ
ークの半値幅を示す。半導体放射線検出素子には、容積
８５ｃｍ3 のクローズドエンド型Ｇｅ検出素子を使用
し、スターリング冷凍機を電圧１２Ｖで駆動した。図中
の○、●は、それぞれＹ字状形状の冷却部接続部材を使
用した場合のガンマ線スペクトル及びパルサ信号スペク
トルの半値幅を示す。また、□、■は、それぞれＴ字状
形状の冷却部接続部材を使用した場合のガンマ線スペク
トル及びパルサ信号スペクトルの半値幅を示す。Ｔ字状
及びＹ字状形状の時の半値幅は、波形整形時定数０．５
〜８μｓｅｃの範囲でほとんど有為な差はない。
字状形状としたときの分解能を測定した結果について説
明する。図１１は、波形整形時定数を変化させたとき
の、ガンマ線スペクトル及びパルサ信号スペクトルのピ
ークの半値幅を示す。半導体放射線検出素子には、容積
８５ｃｍ3 のクローズドエンド型Ｇｅ検出素子を使用
し、スターリング冷凍機を電圧１２Ｖで駆動した。図中
の○、●は、それぞれＹ字状形状の冷却部接続部材を使
用した場合のガンマ線スペクトル及びパルサ信号スペク
トルの半値幅を示す。また、□、■は、それぞれＴ字状
形状の冷却部接続部材を使用した場合のガンマ線スペク
トル及びパルサ信号スペクトルの半値幅を示す。Ｔ字状
及びＹ字状形状の時の半値幅は、波形整形時定数０．５
〜８μｓｅｃの範囲でほとんど有為な差はない。
【００４９】図１２は、冷却部接続部材をＴ字状及びＹ
字状形状とした場合の放射線検出素子の振動の大きさを
示す。なお、放射線検出素子の先端面、頂上部、側面部
に取り付けた各加速度センサにより検出された振動はほ
ぼ同様の傾向を示すため、先端部に取り付けた加速度セ
ンサで検出した振動の大きさのみを代表して示す。測定
には、容積が１４ｃｍ3 のクローズドエンド型Ｇｅ検出
素子を使用した。
字状形状とした場合の放射線検出素子の振動の大きさを
示す。なお、放射線検出素子の先端面、頂上部、側面部
に取り付けた各加速度センサにより検出された振動はほ
ぼ同様の傾向を示すため、先端部に取り付けた加速度セ
ンサで検出した振動の大きさのみを代表して示す。測定
には、容積が１４ｃｍ3 のクローズドエンド型Ｇｅ検出
素子を使用した。
【００５０】振動数が０〜５ｋＨｚの範囲では、Ｔ字状
及びＹ字状形状の場合共に振動の大きさに有為な差はな
く、ほぼ同様の傾向を示し、振動数が上昇するにつれて
振動の大きさは次第に減少する。振動数が５ｋＨｚ以上
の振動については、Ｔ字状の方がＹ字状よりも低いレベ
ルを示している。ただし、絶対値が非常に小さいため、
半導体放射線検出素子のマイクロフォニック雑音への影
響は少ないと考えられる。
及びＹ字状形状の場合共に振動の大きさに有為な差はな
く、ほぼ同様の傾向を示し、振動数が上昇するにつれて
振動の大きさは次第に減少する。振動数が５ｋＨｚ以上
の振動については、Ｔ字状の方がＹ字状よりも低いレベ
ルを示している。ただし、絶対値が非常に小さいため、
半導体放射線検出素子のマイクロフォニック雑音への影
響は少ないと考えられる。
【００５１】このように、冷却部接続部材をＴ字状及び
Ｙ字状形状とした場合、半導体検出素子の振動に関する
両者の有為な差はなく、このため、ほぼ同等の分解能を
得ることができる。また、Ｔ字状、またはＹ字状に限ら
ず、機械的振動を低減することができるものであれば、
その他の形状でもよい。例えば、Ｖ字状形状あるいは直
線状形状等でもよい。
Ｙ字状形状とした場合、半導体検出素子の振動に関する
両者の有為な差はなく、このため、ほぼ同等の分解能を
得ることができる。また、Ｔ字状、またはＹ字状に限ら
ず、機械的振動を低減することができるものであれば、
その他の形状でもよい。例えば、Ｖ字状形状あるいは直
線状形状等でもよい。
【００５２】上記実施例では、２台のスターリング冷凍
機のディスプレーサを同相で駆動する場合について説明
した。次に、２台のスターリング冷凍機のディスプレー
サを逆相で駆動する場合の効果について実験結果を示し
つつ説明する。
機のディスプレーサを同相で駆動する場合について説明
した。次に、２台のスターリング冷凍機のディスプレー
サを逆相で駆動する場合の効果について実験結果を示し
つつ説明する。
【００５３】図１３は、２台のスターリング冷凍機を同
相及び逆相で運転した場合の、波形整形時定数に対する
ガンマ線及びパルサ信号のスペクトルのピークの半値幅
を示す。半導体放射線検出素子には、容積８５ｃｍ3 の
クローズドエンド型Ｇｅ検出素子を使用し、冷却部接続
部材には、Ｙ字状形状のものを使用し、スターリング冷
凍機を電圧１２Ｖで駆動した。図中の○、●は、それぞ
れ同相運転した場合のガンマ線及びパルサ信号のスペク
トルの半値幅を示す。また、□、■は、それぞれ逆相運
転した場合のガンマ線及びパルサ信号のスペクトルの半
値幅を示す。
相及び逆相で運転した場合の、波形整形時定数に対する
ガンマ線及びパルサ信号のスペクトルのピークの半値幅
を示す。半導体放射線検出素子には、容積８５ｃｍ3 の
クローズドエンド型Ｇｅ検出素子を使用し、冷却部接続
部材には、Ｙ字状形状のものを使用し、スターリング冷
凍機を電圧１２Ｖで駆動した。図中の○、●は、それぞ
れ同相運転した場合のガンマ線及びパルサ信号のスペク
トルの半値幅を示す。また、□、■は、それぞれ逆相運
転した場合のガンマ線及びパルサ信号のスペクトルの半
値幅を示す。
【００５４】同相運転、逆相運転の場合、ガンマ線及び
パルサ信号のスペクトルの半値幅に有為な差は見られな
かった。図１４は、スターリング冷凍機を同相及び逆相
運転とした場合の放射線検出素子の振動の大きさを示
す。なお、放射線検出素子の先端面に取り付けた加速度
センサで検出した振動の大きさのみを代表して示す。測
定には、容積が１４ｃｍ3のクローズドエンド型Ｇｅ検
出素子を使用した。
パルサ信号のスペクトルの半値幅に有為な差は見られな
かった。図１４は、スターリング冷凍機を同相及び逆相
運転とした場合の放射線検出素子の振動の大きさを示
す。なお、放射線検出素子の先端面に取り付けた加速度
センサで検出した振動の大きさのみを代表して示す。測
定には、容積が１４ｃｍ3のクローズドエンド型Ｇｅ検
出素子を使用した。
【００５５】振動数が０〜５ｋＨｚの範囲では、同相及
び逆相の場合共に振動の大きさに有為な差はない。振動
数が５ｋＨｚ以上の振動については同相運転の場合の方
が振動は少ない。しかし、その絶対値が小さいため、半
導体放射線検出素子のマイクロフォニック雑音への影響
は少ないと考えられる。
び逆相の場合共に振動の大きさに有為な差はない。振動
数が５ｋＨｚ以上の振動については同相運転の場合の方
が振動は少ない。しかし、その絶対値が小さいため、半
導体放射線検出素子のマイクロフォニック雑音への影響
は少ないと考えられる。
【００５６】このように、スターリング冷凍機を同相及
び逆相運転とした場合、半導体検出素子の振動に関する
両者の有為な差はなく、得られる分解能に差はないこと
がわかった。
び逆相運転とした場合、半導体検出素子の振動に関する
両者の有為な差はなく、得られる分解能に差はないこと
がわかった。
【００５７】次に、半導体放射線検出素子の大きさが、
分解能にどの程度影響を与えているか実験結果を示しつ
つ説明する。図１５は、半導体放射線検出素子の容積が
１４ｃｍ3 及び８５ｃｍ3 の場合の、波形整形時定数に
対するガンマ線及びパルサ信号のスペクトルのピークの
半値幅を示す。冷却部接続部材にはＹ字状形状のものを
使用し、スターリング冷凍機は同相運転で電圧１２Ｖで
駆動した。図中の○、●は、それぞれ容積８５ｃｍ3の
場合のガンマ線及びパルサ信号のスペクトルの半値幅を
示す。また、□、■は、それぞれ容積１４ｃｍ3 の場合
のガンマ線及びパルサ信号のスペクトルの半値幅を示
す。
分解能にどの程度影響を与えているか実験結果を示しつ
つ説明する。図１５は、半導体放射線検出素子の容積が
１４ｃｍ3 及び８５ｃｍ3 の場合の、波形整形時定数に
対するガンマ線及びパルサ信号のスペクトルのピークの
半値幅を示す。冷却部接続部材にはＹ字状形状のものを
使用し、スターリング冷凍機は同相運転で電圧１２Ｖで
駆動した。図中の○、●は、それぞれ容積８５ｃｍ3の
場合のガンマ線及びパルサ信号のスペクトルの半値幅を
示す。また、□、■は、それぞれ容積１４ｃｍ3 の場合
のガンマ線及びパルサ信号のスペクトルの半値幅を示
す。
【００５８】容積８５ｃｍ3 の方が容積１４ｃｍ3 に比
較してほんの少しではあるが、ガンマ線及びパルサ信号
のスペクトルの半値幅が良い結果が得られた。また、両
者の半値幅の波形整形依存性がほぼ同じであることがわ
かった。この結果よりマイクロフォニック雑音の周波数
スペクトルがほぼ同等の傾向を持つと考えられる。
較してほんの少しではあるが、ガンマ線及びパルサ信号
のスペクトルの半値幅が良い結果が得られた。また、両
者の半値幅の波形整形依存性がほぼ同じであることがわ
かった。この結果よりマイクロフォニック雑音の周波数
スペクトルがほぼ同等の傾向を持つと考えられる。
【００５９】図１６は、半導体放射線検出素子の容積が
１４ｃｍ3 及び８５ｃｍ3 の場合の放射線検出素子の振
動の大きさを示す。なお、放射線検出素子の先端面に取
り付けた加速度センサで検出した振動の大きさのみを代
表して示す。冷却部接続部材には、Ｙ字状形状のものを
使用し、スターリング冷凍機は同相運転とした。
１４ｃｍ3 及び８５ｃｍ3 の場合の放射線検出素子の振
動の大きさを示す。なお、放射線検出素子の先端面に取
り付けた加速度センサで検出した振動の大きさのみを代
表して示す。冷却部接続部材には、Ｙ字状形状のものを
使用し、スターリング冷凍機は同相運転とした。
【００６０】振動数が０〜２０ｋＨｚの全域にわたっ
て、容積８５ｃｍ3 の半導体放射線検出素子の方が容積
１４ｃｍ3 のものに比べて振動が少ない。このように、
半導体放射線検出素子の大きさを大きくした方が、機械
的振動を抑制することができるため、少しではあるが分
解能が上がると考えられる。しかし、ツイン配置とした
ことにより、機械的振動の大きさ自体が小さくなってい
るため、得られる分解能の差は極めて少なく、半導体放
射線検出素子の大きさに関し、ほとんど実用上の差はな
いことがわかった。
て、容積８５ｃｍ3 の半導体放射線検出素子の方が容積
１４ｃｍ3 のものに比べて振動が少ない。このように、
半導体放射線検出素子の大きさを大きくした方が、機械
的振動を抑制することができるため、少しではあるが分
解能が上がると考えられる。しかし、ツイン配置とした
ことにより、機械的振動の大きさ自体が小さくなってい
るため、得られる分解能の差は極めて少なく、半導体放
射線検出素子の大きさに関し、ほとんど実用上の差はな
いことがわかった。
【００６１】上記実施例では、冷却部接続部材の材料と
して、無酸素銅あるいはアルミニウムを使用した場合に
ついて説明したが、熱伝導率が高く一定の剛性を有する
ものであればその他の材料を使用してもよい。
して、無酸素銅あるいはアルミニウムを使用した場合に
ついて説明したが、熱伝導率が高く一定の剛性を有する
ものであればその他の材料を使用してもよい。
【００６２】上記実施例では、ツイン配置したスターリ
ング冷凍機で半導体放射線検出素子を冷却する場合につ
いて説明したが、その他の検出素子を冷却してもよい。
例えば、赤外線検出素子等を冷却してもよい。
ング冷凍機で半導体放射線検出素子を冷却する場合につ
いて説明したが、その他の検出素子を冷却してもよい。
例えば、赤外線検出素子等を冷却してもよい。
【００６３】また、上記実施例では、２台のスターリン
グ冷凍機のシリンダがほぼ平行になるように配置した場
合について説明したが、必ずしも平行である必要はな
い。例えば、所定の角度で交差する２本の直線に沿って
配置してもよい。なお、２つのシリンダの冷却部がほぼ
接触し、シリンダが二等辺三角形の２つの斜辺を構成す
るように配置してもよい。
グ冷凍機のシリンダがほぼ平行になるように配置した場
合について説明したが、必ずしも平行である必要はな
い。例えば、所定の角度で交差する２本の直線に沿って
配置してもよい。なお、２つのシリンダの冷却部がほぼ
接触し、シリンダが二等辺三角形の２つの斜辺を構成す
るように配置してもよい。
【００６４】また、上記実施例では、スターリング冷凍
機を２台使用する場合について説明したが、３台以上使
用してもよい。３台以上使用する場合には、各シリンダ
の冷却部をある平面に沿って配置し、等温圧縮部をこの
平面の一方の側に配置して冷却部接続部材を支持するこ
とにより、剛性が増し振動を抑制することができる。こ
の場合には、冷却部接続部材は、例えば、円板状形状の
ものを用いることにより、３台以上のスターリング冷凍
機の冷却部を熱的に接続することができる。
機を２台使用する場合について説明したが、３台以上使
用してもよい。３台以上使用する場合には、各シリンダ
の冷却部をある平面に沿って配置し、等温圧縮部をこの
平面の一方の側に配置して冷却部接続部材を支持するこ
とにより、剛性が増し振動を抑制することができる。こ
の場合には、冷却部接続部材は、例えば、円板状形状の
ものを用いることにより、３台以上のスターリング冷凍
機の冷却部を熱的に接続することができる。
【００６５】スターリング冷凍機の台数は、冷却対象物
の熱容量、目標冷却温度及びスターリング冷凍機の冷却
能力等により適切な台数とすることが好ましい。以上実
施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制
限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組
み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
の熱容量、目標冷却温度及びスターリング冷凍機の冷却
能力等により適切な台数とすることが好ましい。以上実
施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制
限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組
み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体放射線検出素子の振動を抑制し、液体窒素を使用
して冷却する場合とほぼ同等の分解能を得ることができ
る。このため、高い分解能が必要とされる場合に液体窒
素の入手が困難な場所においても、半導体放射線検出装
置を使用することが可能になる。また、定期的に液体窒
素を供給する必要がないため、維持管理が容易になる。
さらに、装置全体を小型化することができる。
半導体放射線検出素子の振動を抑制し、液体窒素を使用
して冷却する場合とほぼ同等の分解能を得ることができ
る。このため、高い分解能が必要とされる場合に液体窒
素の入手が困難な場所においても、半導体放射線検出装
置を使用することが可能になる。また、定期的に液体窒
素を供給する必要がないため、維持管理が容易になる。
さらに、装置全体を小型化することができる。
【図１】本発明の実施例による放射線検出装置の概略断
面図である。
面図である。
【図２】図１に示す放射線検出装置の出力信号のノイズ
レベルを、スターリング冷凍機を１台のみ使用した場
合、及びスターリング冷凍機の運転を停止した場合と比
較して示すグラフである。
レベルを、スターリング冷凍機を１台のみ使用した場
合、及びスターリング冷凍機の運転を停止した場合と比
較して示すグラフである。
【図３】本発明の実施例で使用した放射線検出信号分析
系のブロック図である。
系のブロック図である。
【図４】図１の放射線検出装置を使用して検出したガン
マ線スペクトルを示すグラフである。
マ線スペクトルを示すグラフである。
【図５】スターリング冷凍機を１台及び２台使用した場
合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトルの半値幅を示
すグラフである。
合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトルの半値幅を示
すグラフである。
【図６】図１の放射線検出装置の半導体放射線検出素子
の振動を測定するための、加速度センサの配置を示すた
めの半導体放射線検出素子の斜視図、及び加速度センサ
出力信号の分析系を示すブロック図である。
の振動を測定するための、加速度センサの配置を示すた
めの半導体放射線検出素子の斜視図、及び加速度センサ
出力信号の分析系を示すブロック図である。
【図７】図１に示す放射線検出装置の半導体放射線検出
素子の先端面に取り付けた加速度センサにより検出され
た振動の大きさを示すグラフである。
素子の先端面に取り付けた加速度センサにより検出され
た振動の大きさを示すグラフである。
【図８】図１に示す放射線検出装置の半導体放射線検出
素子の頂上部に取り付けた加速度センサにより検出され
た振動の大きさを示すグラフである。
素子の頂上部に取り付けた加速度センサにより検出され
た振動の大きさを示すグラフである。
【図９】図１に示す放射線検出装置の半導体放射線検出
素子の側面部に取り付けた加速度センサにより検出され
た振動の大きさを示すグラフである。
素子の側面部に取り付けた加速度センサにより検出され
た振動の大きさを示すグラフである。
【図１０】冷却部接続部材の形状を説明するための、ス
ターリング冷凍機及び冷却部接続部材部分の概略断面図
である。
ターリング冷凍機及び冷却部接続部材部分の概略断面図
である。
【図１１】冷却部接続部材がＴ字状及びＹ字状形状の場
合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトルの半値幅を示
すグラフである。
合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトルの半値幅を示
すグラフである。
【図１２】冷却部接続部材がＴ字状及びＹ字状形状の場
合の、半導体放射線検出素子の先端面に取り付けた加速
度センサにより検出された振動の大きさを示すグラフで
ある。
合の、半導体放射線検出素子の先端面に取り付けた加速
度センサにより検出された振動の大きさを示すグラフで
ある。
【図１３】２台のスターリング冷凍機を同相及び逆相運
転した場合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトルの半
値幅を示すグラフである。
転した場合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトルの半
値幅を示すグラフである。
【図１４】２台のスターリング冷凍機を同相及び逆相運
転した場合の、半導体放射線検出素子の先端面に取り付
けた加速度センサにより検出された振動の大きさを示す
グラフである。
転した場合の、半導体放射線検出素子の先端面に取り付
けた加速度センサにより検出された振動の大きさを示す
グラフである。
【図１５】半導体検出素子の大きさが１４ｃｍ3 及び８
５ｃｍ3 の場合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトル
の半値幅を示すグラフである。
５ｃｍ3 の場合の、ガンマ線及びパルサ信号スペクトル
の半値幅を示すグラフである。
【図１６】半導体検出素子の大きさが１４ｃｍ3 及び８
５ｃｍ3 の場合の、半導体放射線検出素子の先端面に取
り付けた加速度センサにより検出された振動の大きさを
示すグラフである。
５ｃｍ3 の場合の、半導体放射線検出素子の先端面に取
り付けた加速度センサにより検出された振動の大きさを
示すグラフである。
【図１７】従来例による液体窒素冷却型半導体放射線検
出装置の概略断面図である。
出装置の概略断面図である。
【図１８】従来例によるクローズドサイクルのＨｅ冷却
器を使用した半導体放射線検出装置の概略断面図であ
る。
器を使用した半導体放射線検出装置の概略断面図であ
る。
１１ａ、１１ｂ 圧縮機 １２ａ、１２ｂ 等温圧縮部 １３ａ、１３ｂ 接続管 １４ 支持部材 １５ 半導体放射線検出素子 １６ 真空容器 １７ 真空バルブ １８ 前置信号増幅器初段回路 １９ 回路配線 ２０ ハーメチックシール ２１ 前置信号増幅器後段回路 ２２ 支持台 ２３ａ、２３ｂ シリンダ ２６ 冷却部接続部材 ３０ スペクトロスコピーアンプ ３１ 波高分析装置 ３２ パソコン ３３ パルサ ４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 加速度センサ ４１ ＤＣ増幅器 ４２ スペクトラムアナライザ ４３ デジタルオシロスコープ １０１ 半導体放射線検出素子 １０２ 冷却槽 １０３ 液体窒素 １０４ 冷却棒 １０５ 真空容器 １０６ 前置信号増幅器 １０７ フランジ １０８、１１１、１１３ パイプ １１０ 圧縮機 １１２ 等温圧縮部 １１４ 冷却部 １１５ 緩衝材 １１６ シリンダ
フロントページの続き (72)発明者 小林 義威 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の ４ 日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者 田口 芳人 東京都田無市谷戸町２丁目１番１号 住 友重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 内田 年雄 東京都田無市谷戸町２丁目１番１号 住 友重機械工業株式会社田無製造所内 (56)参考文献 特開 平６−323659（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159835（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−50052（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−206354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−138659（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−503572（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 9/14 540 F25B 9/14 520 Z G01T 1/24
Claims (3)
- 【請求項１】 ２本のシリンダと、 前記シリンダの各々の内部に挿入され、該シリンダの各
々の一端に冷却部を画定し、他端に等温圧縮部を画定す
るディスプレーサと、 圧縮ガスの供給と回収とを周期的に行う少なくとも１台
の圧縮機と、 前記圧縮機と前記シリンダの等温圧縮部とを接続し、両
者間で圧縮ガスの移送を行う接続管と、 ２本のシリンダが相互に平行になり、かつ両者の冷却部
が同一側に位置するように、前記２本のシリンダの等温
圧縮部側の端部を相互に固定する支持部材と、 前記シリンダの冷却部側の端部を相互に熱的に、かつ剛
性的に接続する冷却部接続部材と、 前記冷却部接続部材に熱的に接続された検出素子とを有
する蓄冷器式冷凍機を使用した検出装置。 - 【請求項２】 前記冷却部接続部材は、Ｔ字状形状を有
し、Ｔ字の水平直線部の両端に相当する部分の近傍が前
記シリンダの冷却部側の端部に取り付けられており、 前記検出素子は、前記Ｔ字の垂直直線部の下端に相当す
る部分に取り付けられている請求項１に記載の蓄冷器式
冷凍機を使用した検出装置。 - 【請求項３】 前記冷却部接続部材は、Ｙ字状形状を有
し、Ｙ字の２本の腕に相当する部分の先端が前記シリン
ダの冷却部側の端部に取り付けられており、 前記検出素子は、前記Ｙ字の足に相当する部分の先端に
取り付けられている請求項１に記載の蓄冷器式冷凍機を
使用した検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6164010A JP2995144B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 冷却装置を用いた検出装置 |
| US08/501,533 US5970720A (en) | 1994-07-15 | 1995-07-12 | Combined refrigerators and detecting system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6164010A JP2995144B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 冷却装置を用いた検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0828981A JPH0828981A (ja) | 1996-02-02 |
| JP2995144B2 true JP2995144B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=15785061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6164010A Expired - Lifetime JP2995144B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 冷却装置を用いた検出装置 |
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| JP (1) | JP2995144B2 (ja) |
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1994
- 1994-07-15 JP JP6164010A patent/JP2995144B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-07-12 US US08/501,533 patent/US5970720A/en not_active Expired - Fee Related
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