JP4501523B2 - 線量検出器および線量計 - Google Patents

Description

本発明は、原子力施設及び大学・研究所などの放射線同位元素取扱施設内や、屋外の自然環境下での放射線量を計測する半導体検出素子の健全性をチェックする機能を有する線量検出器、および、この線量検出器を搭載した線量計に関する。

線量計は、放射線業務従事者が作業中に被曝する放射線量（以下、線量という）を計測し、その作業中に被曝した線量を実時間で計測・表示し、被曝した線量があらかじめ設定した線量を超過するときに警報を発するものであり、放射線業務従事者の過剰被曝を防止するために使用される。このような線量計は放射線業務従事者が放射線管理区域内で作業する場合には常時携帯するものであり、作業着のポケットに収納して使用されることが多い。

さて、このような線量計を使用する環境下では、計測対象の放射線以外にも他の微弱な放射線が存在している。例えば、種々の自然発生放射線、地球上に存在する放射性物質からの放射線、体内で自然発生している放射線、宇宙線などである。これらのような計測対象外のすべての放射線をバックグラウンド（またはバックグラウンド放射線）と呼称している。線量計はこのバックグラウンドも検出するがこのバックグラウンドの検出は不要な検出であり、通常はノイズとして除去した上で計測対象となる放射線の検出を行っている。本明細書ではこのようなバックグラウンドの検出による半導体検出素子からの出力をバックグラウンドノイズと呼んで以下説明をする。

従来技術の線量計では、このバックグラウンドノイズを除去するためのノイズ除去機能を有している。以下この点について図を参照しつつ説明する。図１５は線量計に搭載される従来技術の線量検出器の要部構成図である。この線量検出器はノイズ除去機能有するものである。
線量検出器１００は、半導体検出素子１０１、増幅部１０２、波高弁別部１０３、カウンタ１０４を備えている。また、図示しないデータ処理部（ＣＰＵ：Central Proccessing Unit）なども備えている。

半導体検出素子１０１は、放射線の検出に応じて検出信号を出力する。
増幅部１０２は、この検出信号を所定ゲインで増幅し、検出信号の振幅電圧（波高）を適宜調節する。
波高弁別部１０３は、詳しくはディスクリミネータ回路であり、分圧抵抗１０３ａ，１０３ｂで決定される検出基準波高電圧をコンパレータ１０３ｃに入力し、検出信号から検出基準波高電圧を上回るような信号を弁別してパルス信号として出力する。この波高弁別により、検出基準波高電圧を下回るバックグラウンドノイズは除去される。
カウンタ１０４はこのようなバックグラウンドノイズが除去されたパルス信号を計数する。これにより放射線量が計数される。

このような線量検出器１００では、仮に波高弁別部１０３がないと図１６の計数値−波高電圧線特性図で示すように、検出基準波高電圧を下回るバックグラウンドノイズも含めた多数の計数値がカウンタから出力される。しかしながら、波高弁別部１０３の弁別により、検出基準波高電圧を上回る電圧の信号については検出対象としてパルス信号として出力するが、検出基準波高電圧を下回るバックグラウンドノイズは検出対象外となって除去するため、検出対象となっている放射線の線量のみを検出できる。
従来技術の線量検出器１００はこのようなものである。

このような従来技術例として、例えば特許文献１（発明の名称：β線線量測定器）が開示されている。
そして特許文献２（発明の名称：自己チェック可能な半導体放射線検出器）では、半導体検出器に自己チェック機能を持たせる構成が開示されている。

特開平９−３３６６０号公報 （段落番号００１６〜００２１，図１〜図３） 特開昭５９−４６５７３号公報 （第三頁右上欄第四行目〜第十九行目，第３図）

従来技術の線量計１００では、予め定められた期間毎に線量計が動作しているか否かについて検査をしている。例えば、この検査は、先に図１５で示した線量計や特許文献１のβ線線量測定器などでは、検出器校正用の放射線線源（チェッキングソース）である検査用線源２００に規定の距離を離した状態で一定時間かざし、この検査用線源２００から放射される一定線量の放射線が一定時間にわたり検出されたときの計数値が所定数値である場合には正常であると判断し、計数値が所定数値よりも少ない（例えば０や０に近い値）場合や、逆に多い場合には異常であると判断するものであった。

しかしながら、検査用線源２００の使用は放射線同位元素故の注意を要するものであり、検査は安全なものとはいえなかった。
また、検査用線源２００は、その履歴管理、放射線同位元素故の厳重な保存設備の使用、記録管理など取扱いに手間を要するものであった。
さらにまた、検査時には線量計の使用を中断して良否の判定をするなど時間のロスを生じるものであった。

また、特許文献２の自己チェック可能な半導体放射線検出器では発光素子から照射される光を半導体検出素子に照射して、半導体検出素子の動作を確認することで、検査用線源２００を用いることなく健全性のチェックを行うことができる。

しかしながら、半導体検出素子に発光素子、発光素子用駆動回路、判定手段等を備えるものであって、半導体検出素子の設計の自由度を制限する場合もあった。このような事情を考慮し、異なる発想に基づいて、簡易な構成で検査機能を持たせたいという要請があった。

そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で簡単かつ安全に健全性の検査を行う線量検出器、および、このような線量検出器を搭載した線量計を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の線量検出器は、
放射線の検出に応じて検出信号を出力する半導体検出素子と、
半導体検出素子より出力される検出信号に含まれるバックグラウンドノイズおよびホワイトノイズを除去するように検出基準波高電圧が設定されており、この検出基準波高電圧以下のバックグラウンドノイズおよびホワイトノイズが除去され、かつ検出基準波高電圧を超える信号を弁別してパルス信号として出力する線量計測用波高弁別部と、
線量計測用波高弁別部から出力されたパルス信号をカウントして線量計数データを出力する線量計数カウンタと、
半導体検出素子より出力される検出信号に含まれるバックグラウンドノイズまたはホワイトノイズの少なくとも一方のノイズのうちの所定波高を超えるノイズが出力されるように検査基準波高電圧が設定されており、この検査基準波高電圧を超えるノイズを含む信号を弁別してパルス信号として出力する検査用波高弁別部と、
検査用波高弁別部から出力されたパルス信号をカウントして検査計数データを出力する検査カウンタと、
線量計数カウンタから出力される線量計数データおよび検査カウンタから出力される検査計数データがそれぞれ入力されるデータ処理部と、
を備え、このデータ処理部は、
線量計数データが予め定められた線量境界データを上回るか否かを判定し、上回るならば放射線到達領域にあって前記ノイズはバックグラウンドノイズのみ、または、バックグラウンドノイズとホワイトノイズとを含むようなノイズであると判断する手段と、
線量計数データが予め定められた線量境界データを下回るか否かを判定し、下回るならば放射線遮蔽領域にあって前記ノイズはバックグラウンドノイズを含まないノイズであって半導体検出素子の雑音によるホワイトノイズであると判断する手段と、
検査計数データから線量計数データを引いて差分データを取得する手段と、
放射線到達領域にある場合であって差分データが予め定められたバックグラウンドノイズ用の検査下限データを下回るならば半導体検出素子は過小のバックグラウンドノイズを出力するため異常であると判断し、放射線到達領域にある場合であって差分データが予め定められたバックグラウンドノイズ用の検査上限データを上回るならば半導体検出素子は過大なバックグラウンドノイズおよびホワイトノイズを出力するため異常であると判断し、また、差分データが当該検査下限データを上回り、かつ当該検査上限データを下回るならば、半導体検出素子は正常であると判断する手段と、
放射線遮蔽領域にある場合であって差分データが予め定められたホワイトノイズ用の検査下限データを下回るならば半導体検出素子は過小のホワイトノイズを出力するため異常であると判断し、放射線遮蔽領域にある場合であって差分データが予め定められたホワイトノイズ用の検査上限データを上回るならば半導体検出素子は過大なホワイトノイズを出力するため異常であると判断し、差分データが当該検査下限データを上回り、かつ当該検査上限データを下回るならば、半導体検出素子は正常であると判断する手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る発明の線量検出器は、
請求項１に記載の線量検出器において、
前記データ処理部に接続され、周囲環境の温度を計測して温度データを出力する温度補償部を備え、
前記データ処理部は、温度が高いと判断する場合には検査下限データおよび検査上限データを加増して新たな検査下限データおよび検査上限データを生成する手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る発明の線量検出器は、
請求項１または請求項２に記載の線量検出器において、
前記データ処理部は、予め定められた期間毎に動作して上記手段を機能させることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る発明の線量検出器は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の線量検出器において、
前記線量計数カウンタおよび前記検査カウンタは、データ処理部が備えるカウンタ手段として一体に形成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る発明の線量検出器は、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の線量検出器を備え、半導体検出素子が異常または正常であると判断することを特徴とする。

このような本発明によれば、簡易な構成で簡単かつ安全に健全性の検査を行う線量検出器、および、このような線量検出器を搭載した線量計を提供することができる。

続いて、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しつつ説明する。図１は本形態の検査機能を有する線量検出器１の構成図、図２は線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図、図３は検査カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。この線量検出器１は、図１で示すように、半導体検出素子１０、増幅部２０、線量計測用波高弁別部３０、線量計数カウンタ４０、検査用波高弁別部５０、検査カウンタ６０、データ処理部７０、温度補償部８０を備えている。

半導体検出素子１０は、放射線の検出に応じて検出信号を出力する。この半導体検出素子１０は各種放射線（γ（Ｘ）線、荷電粒子（α線、β線）、中性子など）を検出するものであるが、本発明では何れの放射線を検出する場合でも適用可能であり、本形態では、単に放射線と呼んで以下説明する。
増幅部２０は、この検出信号を増幅し、検出信号の振幅電圧（波高）を適宜調節した上で検出信号を出力する。なお、検出信号の波高が十分に高い場合には増幅部２０を省略するようにしてもよい。

線量計測用波高弁別部３０は、半導体検出素子１０・増幅部２０を経て出力される検出信号からノイズを除去するため、検出基準波高電圧を超える振幅を有する信号を弁別し、この弁別した信号をパルス信号に変化して出力する。線量計測用波高弁別部３０は具体的にはディスクリミネータ回路であり、分圧抵抗３１，３２で決定される検出基準波高電圧をコンパレータ３３に入力し、検出基準波高電圧を上回る信号をパルス信号として出力する。
線量計数カウンタ４０は、線量計測用波高弁別部３０から出力されたパルス信号をカウントして線量計数データを出力する。

これら線量計測用波高弁別部３０および線量計数カウンタ４０による検出系では、仮に線量計測用波高弁別部３０がないと線量計数カウンタ４０の出力は、図２の線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図で示すように、バックグラウンドノイズも含めた計数値となるが、この線量計測用波高弁別部３０の弁別により、検出基準波高電圧を上回る電圧の信号については検出対象として出力するが、検出基準波高電圧を下回るバックグラウンドノイズは検出対象外として除去するため、検出対象となっている放射線の線量のみの線量計数データとしている。

検査用波高弁別部５０は、半導体検出素子１０・増幅部２０を経て出力される検出信号からバックグラウンドノイズを一部含ませるため検査基準波高電圧を低く設定し、この低めの検査基準波高電圧を超える振幅を有する信号を弁別し、この弁別した信号をパルス信号に変化して出力する。検査用波高弁別部５０は具体的にはディスクリミネータ回路であり、分圧抵抗５１，５２で決定される検査基準波高電圧をコンパレータ５３に入力し、検査基準波高電圧を上回る信号をパルス信号として出力する。
検査カウンタ６０は、検査用波高弁別部５０から出力されたパルス信号をカウントして検査計数データを出力する。
これら検査用波高弁別部５０および検査カウンタ６０による検査系では、図３の線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図で示すように、所定波高を超えるバックグラウンドノイズも一部含めた検査計数データとしている。

データ処理部７０は、線量計数カウンタ４０から出力される線量計数データおよび検査カウンタ６０から出力される検査計数データがそれぞれ入力され、後述するような各種データ処理を行う。
温度補償部８０は、データ処理部７０に接続されており、周囲環境の温度を計測して温度データをデータ処理部７０へ出力する。後述するがデータ処理部７０は周囲環境の温度に応じて適宜補償処理を行う。
線量検出器１の構造はこのようになる。

続いてこのような線量検出器１による通常の線量検出機能について図を参照しつつ説明する。放射線同位元素使用施設内および屋外では、バックグラウンドや、目的とする放射線が半導体検出素子１０で検出され、半導体検出素子１０は、図２で示す特性のような出力をすることになる。図２の横軸は検出信号の出力電圧（ｋｅＶ）、つまり波高であり、また、縦軸は回数である。図２で示すように、検出信号にはバックグラウンドノイズのように波高が低い検出信号が多く、また特定放射線のように波高が高い検出信号が含まれていることを表している。

線量計測用波高弁別部３０では、このような検出信号から検出基準波高電圧を下回る出力電圧の検出信号、つまりバックグラウンドノイズを除去し、検出基準波高電圧を上回る出力電圧のパルス信号、つまり検出目的とする放射線のパルス信号を出力する。
従って、通常は、線量計数カウンタ４０からは検出目的とする放射線の数値（例えば３０〜５０）である線量計数データが出力される。
なお、検査用波高弁別部５０では、このような検出信号から検査基準波高電圧を上回る出力電圧の検出信号を出力するが、線量計測用波高弁別部３０の検出基準波高電圧よりもこの検査基準波高電圧は低くしてあり、目的とする放射線の検出信号に加えてバックグラウンドノイズも含めた検出信号のパルス信号を出力する。
従って、検査カウンタ６０からは線量計数データの数値よりも多い数値（例えば３０００〜５０００）を表す計数データが出力されることとなる。
しかしながら、通常検出時ではこの線量計数データはデータ処理部７０へ入力されるものの、特に使用されないこととなる。
また、温度補償部８０から出力される温度データの温度値が通常温度の範囲内にある（温度下限データ以上であり、かつ温度上限データ以下にある）場合には、検出された線量計数データをそのまま採用するが、温度上限データを超えるような場合には、熱雑音により線量計数データの増加分を減らすような補償を行うものとする。
このように通常検出時ではデータ処理部７０は、線量計数データのみ出力し、例えば線量計の図示しない表示部等に出力するようにして検出動作を行う。

さてこのような検出処理を行うデータ処理部７０は、予め定められた期間が到達する都度、正常動作しているか検査処理を行う。検査処理は図４で示す検査処理フローチャートで示す手順で実行される。ここでは正常動作時での検査処理について説明する。
検査処理では、放射線同位元素取扱施設内や屋外などの放射線到達領域と、放射線遮蔽材などで形成された部屋の中のような放射線遮蔽領域と、では検出原理を異ならせている。続いてこれら点を考慮して検査処理について説明する。

（１）放射線同位元素取扱施設内や屋外などの放射線到達領域における半導体検出素子１０の正常時の検査処理
まず、線量計測用波高弁別部３０では、検出基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、線量計数カウンタ４０から通常の数値（例えば３００〜５０）を表す線量計数データが出力される。
また、検査用波高弁別部５０では、検査基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、検査カウンタ６０から通常の数値（例えば３０００〜５０００）を表す検査計数データが出力される。

まず、データ処理部７０は、温度補償部８０から周辺環境の温度データを入力し、温度が高い場合（温度データが温度上限データを超える場合）には、線量境界データ、検査下限データおよび検査上限データを加増して新たな線量境界データ、検査下限データおよび検査上限データを生成する。これにより、半導体検出素子から熱雑音が増加してバックグランドノイズやホワイトノイズの波高レベルが増大しても線量境界データ、検査下限データおよび検査上限データを増大させて、後述する判定が正確になるようにする。なお、温度データの温度値が通常温度の範囲内にある（温度下限データ以上であり、かつ温度上限データ以下にある）場合には補償しない（図４のステップＳ１）。

続いてデータ処理部７０は、線量計数データおよび検査計数データが通常値であるか否かについて判定する（図４のステップＳ２）。このステップＳ２の判定は詳しくは以下のようになる。データ処理部７０は、線量計数データが予め定められた線量境界データを上回るか否かを判定する。線量境界データは０より大きいが通常時に得られる線量計数データよりは小さい整数値となり、例えば１０というような数値である。線量計数データが予め定められた線量境界データを上回るならば、放射線が検出されており、放射線到達領域であると判定する。データ処理部７０は、検査計数データから線量計数データを引いて、バックグラウンドノイズ成分のみを表す差分データを算出する。そして、データ処理部７０は、差分データが予め定められた検査下限データ（例えば１０００）から検査上限データ（例えば１００００）までに入る場合には通常値であると判定する（図４のステップＳ２でＹＥＳ）。そしてデータ処理部７０は、線量検出器１は正常であると判断する（図４のステップＳ４）。これらが正常動作時での検査処理となる。

（２）放射線同位元素取扱施設内や屋外などの放射線到達領域における半導体検出素子１０の故障時の検査処理
例えば、半導体検出素子１０が壊れて検出信号の波高が低くなった場合には、図５，図６で示すように放射線の検出信号に加えてバックグラウンドノイズも全く出力しないか、あるいは、少し出力することとなる。このような場合の検査処理について説明する。
まず、線量計測用波高弁別部３０では、検出基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、線量計数カウンタ４０から通常よりも少ない数値（例えば２０〜３０）を表す線量計数データが出力される。
また、検査用波高弁別部５０では、検査基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、検査計数カウンタ６０から通常よりも少ない数値（例えば２００〜３００）を表す検査計数データが出力される。

データ処理部７０は、まず温度補償した後（図４のステップＳ１）に、線量計数データおよび検査計数データが通常値であるか否かについて判定する（図４のステップＳ２）。 このステップＳ２の判定は以下のようになる。まずデータ処理部７０は、線量計数データが予め定められた線量境界データを上回るか否かを判定する。線量計数データは通常よりは小さいが線量境界データ（例えば１０）を十分上回る数値であり、放射線が検出されるような放射線到達領域であると判定する。
続いて、データ処理部７０は、検査計数データから線量計数データを引いて、バックグラウンドノイズ成分のみを表す差分データを算出し、差分データが予め定められた検査下限データ（例えば１０００）よりも小さい場合は通常値でないと判定する（図４のステップＳ２でＮＯ）。そしてデータ処理部７０は、半導体検出素子１０は通常より遙かに過小のバックグラウンドノイズを出力するため異常であると判断する（図４のステップＳ３）。異常と判断した場合、データ処理部７０は図示しない表示器・スピーカにより異常を報知するようにする。
このように放射線到達領域下で半導体検出素子１０が検出信号を出力しないような異常を検知できる。

（３）放射線同位元素取扱施設内や屋外などの放射線到達領域における半導体検出素子１０の故障時の検査処理
また、半導体検出素子１０が故障してノイズ成分が逆に増大した場合の検査処理について説明する。半導体検出素子１０では、放射線による損傷が蓄積されて、半永久的に特性を劣化させ、ついにはその機能を破壊するトータルドーズ（積算線量）効果という現象が起こって、（ａ）正電荷捕獲（ホールトラップ、チャージトラップ）、（ｂ）バルク損傷（結晶の格子欠損）、（ｃ）界面準位生成が起こることがある。これら劣化により、電気特性が変化し、漏洩電流増大・抵抗増大に起因して動作時の熱が上昇するとともに熱雑音が増加し、ホワイトノイズの出力レベルが増大することがある。このホワイトノイズは、半導体検出素子１０中の電子の不規則な熱運動によって起こる熱雑音であり、温度が高いほど、大きな雑音が発生する。周波数依存性はなくほぼ一様な波高を持つ。この場合、図７，図８で示すように放射線の検出信号に加えてバックグラウンドノイズにホワイトノイズが重畳してノイズ成分の総数が増大する。

まず、線量計測用波高弁別部３０では、検出基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、線量計数カウンタ４０から通常の数値（例えば３０〜５０）を表す線量計数データが出力される。
また、検査用波高弁別部５０では、検査基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、検査カウンタ６０から過大な数値（例えば３００００〜５００００）を表す検査計数データが出力される。

まずデータ処理部７０は、温度補償した後（図４のステップＳ１）に、線量計数データおよび検査計数データが通常値であるか否かについて判定する（図４のステップＳ２）。
このステップＳ２の判定は以下のようになる。データ処理部７０は、線量計数データが予め定められた線量境界データ（例えば１０）を上回るか否かを判定する。線量計数データは線量境界データを十分上回る数値であり、線量計数データが予め定められた線量境界データを上回るため放射線が検出されているとし、放射線到達領域であると判定する。続いて、データ処理部７０は、検査計数データから線量計数データを引いて、バックグラウンドノイズ成分およびホワイトノイズ成分のみを表す差分データを算出し、差分データが予め定められた検査上限データ（例えば１００００）よりも大きい場合は、通常より遙かに過大のバックグラウンドノイズおよびホワイトノイズを出力するため通常値でないと判定する（図４のステップＳ２でＮＯ）。そして、データ処理部７０は半導体検出素子が異常であると判断する（図４のステップＳ３）。異常と判断した場合、データ処理部７０は図示しない表示器・スピーカにより異常を報知するようにする。
このように半導体検出素子１０が放射線検出の経時変化に伴う寿命が来たとする異常を検知できる。

（４）放射線遮蔽領域における半導体検出素子１０の正常時の検査処理
この場合、検出対象である放射線やバックグラウンドが半導体検出素子１０に到達しないため、半導体検出素子１０はホワイトノイズのみを出力する。この場合、図９，図１０で示すようにホワイトノイズを出力する。
線量計測用波高弁別部３０では、検出基準波高電圧を上回る出力電圧の検出信号がないため検出できず、また、検出基準波高電圧を下回る出力電圧の検出信号、つまりホワイトノイズは除去するため、なにも出力しない。
従って、通常は、線量計数カウンタ４０から０を表す線量計数データが出力される。
また、検査用波高弁別部５０では、検査基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、検査カウンタ６０から通常の数値（例えば３０００〜５０００）を表す検査データが出力される。

まずデータ処理部７０は、温度補償した後（図４のステップＳ１）に、線量計数データおよび検査計数データが通常値であるか否かについて判定する（図４のステップＳ２）。
このステップＳ２の判定は以下のようになる。データ処理部７０は、線量計数データが予め定められた線量境界データ（例えば１０）を下回るか否かを判定する。線量計数データは放射線遮蔽領域では０であって線量境界データを下回るため、放射線が検出されていないとして放射線遮蔽領域であると判断する。なお、線量境界データは、１０というように０より若干大きい値としており、線量計数データがノイズにより３〜５という数値になったとしても、誤判定をしない。続いて、データ処理部７０は、検査計数データから線量計数データを引いて、ホワイトノイズ成分のみを表す差分データを算出し、差分データが予め定められた検査下限データ（例えば１０００）から検査上限データ（例えば１００００）までに入る場合は通常値であると判定する（図４のステップＳ２でＹＥＳ）。そして、データ処理部７０は、線量検出器１は正常であると判断する（図４のステップＳ４）。これらが正常動作時での検査処理となる。

なお、このような放射線遮蔽領域では、線量計数カウンタ４０からの線量計数データが０や少ない数値になることが多く、従来では線量計数がされていないものとして異常であると誤判定されることが多かった。そこで放射線遮蔽領域であっても線量検出器１が半導体検出素子１０のホワイトノイズを検出して半導体検出素子１０に異常がないことを判定すれば、少なくとも放射線遮蔽領域下での線量検出器が誤判定するおそれが低減する。このような簡易な検査処理を行う線量検出器について説明する。
まず、半導体検出素子１０はホワイトノイズのみを出力する。この場合、図９，図１０で示すようにホワイトノイズを出力する。
まずデータ処理部７０は、線量計数データが予め定められた線量境界データ（例えば１０）を下回るかを判定して下回る場合に放射線遮蔽領域であると判断する。続いてデータ処理部７０は、検査計数データが予め定められた検査下限データ（例えば１０００）を上回るか否かを判定し、上回るならば半導体検出素子１０は放射線遮蔽領域でもホワイトノイズを出力するため正常に動作していると判断する。このような簡易な検査処理のみを行うような線量検出器でも、従来では線量計数がされていないものとして異常であると誤判定されることが多かった放射線遮蔽領域であっても誤判定をすることがなくなり、線量検出器の性能を十分に向上できるという利点がある。

（５）放射線遮蔽領域における半導体検出素子１０の故障時の検査処理
この場合、図１１，図１２で示すようにホワイトノイズの波高が低くなっている。
線量計測用波高弁別部３０では、検出基準波高電圧を上回る出力電圧の検出信号がないため検出できず、また、検出基準波高電圧を下回る出力電圧の検出信号、つまりホワイトノイズは除去するため、なにも出力しない。
従って、通常は、線量計数カウンタ４０から０を表す線量計数データが出力される。
また、検査用波高弁別部５０では、検査基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、ホワイトノイズは波高が小さい検出信号となって、検査カウンタ６０から通常より少ない数値（例えば３０〜５０）を表す検査計数データが出力される。

このような出力が入力されているデータ処理部７０の検査処理は、図４で示すようなフローによると、温度補償をした後（図４のステップＳ１）、線量計数データおよび検査計数データが通常値であるか否かについて判定する（図４のステップＳ２）。
このステップＳ２の判定は以下のようになる。データ処理部７０は、線量計数データが予め定められた線量境界データ（例えば１０）を下回るか否かを判定する。線量計数データは０か０に近い数値であって線量境界データを下回る数値であり、放射線遮蔽領域であると判定する。
続いて、データ処理部７０は、検査計数データから線量計数データを引いて、ホワイトノイズ成分のみを表す差分データを算出し、差分データが予め定められた検査下限データ（例えば１０００）よりも小さいため、通常値でないと判定する（図４のステップＳ２でＮＯ）。この場合データ処理部７０は、半導体検出素子１０は通常より遙かに過小のホワイトノイズを出力するため異常であると判断する（図４のステップＳ３）。異常と判断した場合、データ処理部７０は図示しない表示器・スピーカにより異常を報知するようにする。
このように半導体検出素子１０が放射線遮蔽領域下での過小出力の異常が検出できる。

（６）放射線遮蔽領域における半導体検出素子１０の故障時の検査処理
また、半導体検出素子１０が故障してノイズ成分が逆に増大した場合の検査処理について説明する。この場合、図１３，図１４で示すようにホワイトノイズが大幅に増大することとなる。
線量計測用波高弁別部３０では、検出基準波高電圧を上回る出力電圧の検出信号がないため検出できず、また、検出基準波高電圧を下回る出力電圧の検出信号、つまりホワイトノイズは除去するため、なにも出力しない。
従って、通常は、線量計数カウンタ４０から０を表す線量計数データが出力される。
しかしながら、検査用波高弁別部５０では、検査基準波高電圧を超える出力電圧の検出信号に対応するパルス信号を出力するが、ホワイトノイズは波高が大きい検出信号となって、検査カウンタ６０から過大の数値（例えば２００００）を表す検査計数データが出力される。

このような出力が入力されているデータ処理部７０は、検査処理は図４で示すようなフローによると、温度補償処理（図４のステップＳ１）の後に、線量計数データおよび検査計数データが通常値であるか否かについて判定する（図４のステップＳ２）。このステップＳ２の判定は以下のようになる。まずデータ処理部７０は、線量計数データが予め定められた線量境界データ（例えば１０）を下回るか否かを判定する。線量計数データは０か０に近い数値であって線量境界データを下回る数値であり、放射線遮蔽領域であると判定する。続いて、データ処理部７０は、検査計数データから線量計数データを引いて、ホワイトノイズ成分のみを表す差分データを算出し、差分データが予め定められた検査上限データ（例えば１００００）よりも大きいため通常値でないと判定する（図４のステップＳ２でＮＯ）。この場合データ処理部７０は、通常より過大のホワイトノイズを出力するため異常であると判断する（図４のステップＳ３）。異常と判断した場合、データ処理部７０は図示しない表示器・スピーカにより異常を報知するようにする。
このように放射線遮蔽領域でも、半導体検出素子１０が放射線検出の経時変化に伴う寿命が来たとする異常を検知できる。

上記の検査下限データと検査上限データは、バックグラウンドノイズ用とホワイトノイズ用で同じデータとして用いていたが、バックグラウンドノイズ用とホワイトノイズ用で分けて設定しても良い。例えば、実験により放射線到達領域でバックグラウンドノイズを、放射線遮蔽領域でホワイトノイズをそれぞれ予め計測して両者の線量計数データを取得しておき、これら線量計数データに基づいて算出したバックグラウンドノイズ用とホワイトノイズ用との検査下限データと検査上限データをそれぞれデータ処理部７０に設定登録をしておくものである。これにより、より正確な検査が可能となる。
また、線量境界データ、検査下限データおよび検査上限データは、半導体検出素子１０や線量検出器１の回路系により最適値が異なるため、設計時に実験により最適値を求めることが必要であり、特定の値を挙げることができないが、例えば、本形態で掲げたような数値を採用することができる。
さらに、線量計数カウンタ４０、検査カウンタ６０はデータ処理部７０が備えるカウンタ手段として一体に含めるようにしてもよい。
さらにまた、以上説明した本発明の線量検出器を搭載した線量計とすることで、使用者が検査処理をしなくとも、線量計の正常・異常を判定することができ、使い勝手が良い装置とすることができる。

以上本形態の線量検出器・線量計について説明した。このような線量検出器・線量計では以下のような利点が見込める。
（１）例えば鉛などの放射線遮蔽材で囲まれた放射線遮蔽領域では、線量検出器１の半導体検出素子１０へは、測定対象となる放射線やバックグラウンドが到達しないため、カウンタはデータを検出しないが、ホワイトノイズを検出することで半導体検出素子１０の動作を確認でき誤って異常であると判断するおそれがない。
従って、放射線到達領域や放射線遮蔽領域の何れであっても異常・正常が検出されるという利点がある。
（２）従来技術のように放射線を放射する検査用線源が不要となり、また、特別に半導体検出素子の劣化を検査する必要がなくなり、管理が極めて容易となる。
（３）構成自体が簡素なものとなって、コスト低減・信頼性の向上に寄与できる。
（４）データ処理部７０を、ＭＰＵ・ＣＰＵのようなソフトウェアにより処理する装置とすることで、検出処理・検査処理をプログラムによる判定で処理できるため、プログラムの改良により検出精度・検査精度の更なる向上が見込める。

本発明を実施するための最良の形態の検査機能を有する線量検出器の構成図である。 線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 検査カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 検査処理フローチャートである。 線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 検査カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 検査カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 検査カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 検査カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 線量計数カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 検査カウンタによる計数値−波高電圧線特性図である。 線量計に搭載される従来技術の線量検出器の要部構成図である。 計数値−波高電圧線特性図である。

符号の説明

１：線量検出器
１０：半導体検出素子
２０：増幅部
３０：線量計測用波高弁別部
３１：分圧抵抗
３２：分圧抵抗
３３：コンパレータ
４０：線量計数カウンタ
５０：検査用波高弁別部
５１：分圧抵抗
５２：分圧抵抗
５３：コンパレータ
６０：検査カウンタ
７０：データ処理部
８０：温度補償部

Claims (5)

1. 放射線の検出に応じて検出信号を出力する半導体検出素子と、
   半導体検出素子より出力される検出信号に含まれるバックグラウンドノイズおよびホワイトノイズを除去するように検出基準波高電圧が設定されており、この検出基準波高電圧以下のバックグラウンドノイズおよびホワイトノイズが除去され、かつ検出基準波高電圧を超える信号を弁別してパルス信号として出力する線量計測用波高弁別部と、
   線量計測用波高弁別部から出力されたパルス信号をカウントして線量計数データを出力する線量計数カウンタと、
   半導体検出素子より出力される検出信号に含まれるバックグラウンドノイズまたはホワイトノイズの少なくとも一方のノイズのうちの所定波高を超えるノイズが出力されるように検査基準波高電圧が設定されており、この検査基準波高電圧を超えるノイズを含む信号を弁別してパルス信号として出力する検査用波高弁別部と、
   検査用波高弁別部から出力されたパルス信号をカウントして検査計数データを出力する検査カウンタと、
   線量計数カウンタから出力される線量計数データおよび検査カウンタから出力される検査計数データがそれぞれ入力されるデータ処理部と、
   を備え、このデータ処理部は、
   線量計数データが予め定められた線量境界データを上回るか否かを判定し、上回るならば放射線到達領域にあって前記ノイズはバックグラウンドノイズのみ、または、バックグラウンドノイズとホワイトノイズとを含むようなノイズであると判断する手段と、
   線量計数データが予め定められた線量境界データを下回るか否かを判定し、下回るならば放射線遮蔽領域にあって前記ノイズはバックグラウンドノイズを含まないノイズであって半導体検出素子の雑音によるホワイトノイズであると判断する手段と、
   検査計数データから線量計数データを引いて差分データを取得する手段と、
   放射線到達領域にある場合であって差分データが予め定められたバックグラウンドノイズ用の検査下限データを下回るならば半導体検出素子は過小のバックグラウンドノイズを出力するため異常であると判断し、放射線到達領域にある場合であって差分データが予め定められたバックグラウンドノイズ用の検査上限データを上回るならば半導体検出素子は過大なバックグラウンドノイズおよびホワイトノイズを出力するため異常であると判断し、また、差分データが当該検査下限データを上回り、かつ当該検査上限データを下回るならば、半導体検出素子は正常であると判断する手段と、
   放射線遮蔽領域にある場合であって差分データが予め定められたホワイトノイズ用の検査下限データを下回るならば半導体検出素子は過小のホワイトノイズを出力するため異常であると判断し、放射線遮蔽領域にある場合であって差分データが予め定められたホワイトノイズ用の検査上限データを上回るならば半導体検出素子は過大なホワイトノイズを出力するため異常であると判断し、差分データが当該検査下限データを上回り、かつ当該検査上限データを下回るならば、半導体検出素子は正常であると判断する手段と、
   を備えることを特徴とする線量検出器。
2. 請求項１に記載の線量検出器において、
   前記データ処理部に接続され、周囲環境の温度を計測して温度データを出力する温度補償部を備え、
   前記データ処理部は、温度が高いと判断する場合には検査下限データおよび検査上限データを加増して新たな検査下限データおよび検査上限データを生成する手段と、
   を備えることを特徴とする線量検出器。
3. 請求項１または請求項２に記載の線量検出器において、
   前記データ処理部は、予め定められた期間毎に動作して上記手段を機能させることを特徴とする線量検出器。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の線量検出器において、
   前記線量計数カウンタおよび前記検査カウンタは、データ処理部が備えるカウンタ手段として一体に形成されることを特徴とする線量検出器。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の線量検出器を備え、半導体検出素子が異常または正常であると判断することを特徴とする線量計。

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