JP4540301B2 - 放射線モニタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、原子力発電所、病院、研究所等で使用される放射線モニタ、特に放射線検出器に温度補償を施した放射線モニタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
放射線を検出する放射線検出器は、その種類により固有の温度特性を有している。従って、放射線を安定した精度で測定するためには、放射線検出器の温度特性に対して温度補償を施す必要があり、種々の方法が考えられ実用化されている。
そのうちの1つとして、放射線検出器の出力電流パルスを電圧パルスに変換するために使用される前置増幅器に温度補償機能を持たせた方法が安価で効果が大きいことから広く用いられている。その具体的手段としては、前置増幅器の負帰還容量に負の温度特性を持たせて放射線検出器の温度特性を補償するようにしていた。(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特公平4−12048号公報(p1左欄8行−右欄16行、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線モニタは以上のように構成され、放射線検出器の温度特性により前置増幅器の出力電圧パルスの波高値に現れる負の温度係数を前置増幅器に設けた負の温度係数の負帰還容量で補償するものであるため、前置増幅器の出力電圧パルスの波高値は補償することができるが、その結果としてパルス幅に負の温度係数が現れ、前置増幅器の出力電圧パルスを増幅するために設けられる主増幅器のゲイン−周波数特性により補償が目減りするという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、安価で効果的に放射線検出器の温度補償を行なうことができる放射線モニタを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放射線モニタは、測定対象の放射線を検出し、検出量に対応した電流パルスに変換する放射線検出器、上記放射線検出器の電流パルスを電圧パルスに変換する前置増幅器及び上記前置増幅器の電圧パルスを増幅すると共に、高周波ノイズ成分をフィルタカットしてレートメータに入力する主増幅器を備えた放射線モニタにおいて、上記前置増幅器に正の温度係数の負帰還抵抗を設けて温度の上昇により出力電圧パルスのパルス幅が大きくなるようにし、その特性が上記主増幅器のゲイン−周波数特性に作用して上記主増幅器の出力電圧パルスの波高値に現れる負の温度係数を補償するようにしたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、実施の形態1による放射線モニタの構成を示すブロック図である。この図に示すように、この実施の形態の放射線モニタは、測定対象の放射線を検出し、検出量に対応した電流パルスに変換する放射線検出器1と、放射線検出器1の出力電流パルスを電圧パルスに変換する前置増幅器2と、前置増幅器2の出力電圧パルスを増幅すると共に、高周波ノイズ成分をフィルタカットする主増幅器3と、主増幅器3の出力である増幅された電圧パルスの波高を弁別し、所定レベル未満のパルスをノイズとして除去すると共に、所定レベル以上のパルスを放射線による信号としてデジタルパルスを出力する波高弁別器4と、波高弁別器4の出力デジタルパルスにもとづいて放射線を測定するレートメータ5とから構成されている。
【0007】
また、前置増幅器2は更に、入力端子21と、アンプ22と、負帰還容量23と、負帰還抵抗24と、出力端子25とから構成されている。
アンプ22は入力抵抗が大きいため、入力端子21から入力された放射線検出器1の出力電流パルスが負帰還容量23で電荷積分され、電圧に変換されて波高値を形成する。負帰還容量23の容量値をCとし、負帰還抵抗24の抵抗値をRとすると、上記波高値が時定数CRで減衰する電圧パルスとして出力端子25から出力される。
【0008】
図2は、実施の形態1の前置増幅器2における負帰還抵抗24の抵抗値Rの温度係数を示す図である。図中にaで示すように、抵抗値Rは正の温度係数を持つようにされている。また、図3は、実施の形態1の主増幅器3のゲイン−周波数特性を示す図である。この特性は、増幅された電圧パルスに重畳されている高周波ノイズを除去する高周波阻止特性のため、高周波領域ではbで示すように、ゲインが低下する特性を持っている。即ち、入力パルスのパルス幅が広くなって周波数が低下するとゲインが大きくなり、バルス幅が狭くなって周波数が高くなるとゲインが小さくなるように動作する。
【0009】
図4は、放射線検出器1の温度特性に対する補償動作を示す図であり、(A)は前置増幅器2の出力電圧パルスを示し、(B)は主増幅器3の出力電圧パルスを示す。この図において、dは基準温度時における前置増幅器2の出力電圧パルスの波高値であり、tsは基準温度時における前置増幅器2の出力電圧パルスのパルス幅である。また、eは同じく低温時における波高値、tLは低温時におけるパルス幅、fは同じく高温時における波高値、tHは高温時におけるパルス幅であり、Lは上述した波高値弁別用の所定レベルである。また、gは上記各波高値d〜fを主増幅器3に入力した時の主増幅器3の出力である増幅された電圧パルスである。放射線検出器1の出力電流パルスの電荷量、即ち前置増幅器2の入力電荷量Qと容量値Cと前置増幅器2のゲインGとの関係は、
G=Q/C
となる。
【0010】
放射線検出器1の出力電流パルスの電荷量Qは負の温度係数を有するため、結果として前置増幅器2の出力電圧パルスの波高値は負の温度特性を持っている。一方、前置増幅器2の負帰還抵抗の抵抗値Rは上述のように、正の温度係数を有しているため、パルス幅は正の温度特性となり、主増幅器3のゲイン−周波数特性と組み合わせた総合特性は放射線検出器1の温度特性を補償するように動作する。なお、上述した実施の形態1のように、負の温度特性を持つ放射線検出器としては、プラスチックシンチレーション検出器やPIN型Si半導体検出器等がある。
【0011】
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2を図にもとづいて説明する。図5は、実施の形態2における前置増幅器2の負帰還容量23の容量値Cの温度係数を示す図である。図中にhで示すように、容量値Cは負の温度係数を持つようにされている。
図6は、実施の形態2における前置増幅器2の出力電圧パルスの波高値及び前置増幅器2のゲインを示す図である。この図において、iは負帰還容量23の容量値Cの温度係数がゼロの時の波高値、jは容量値Cの温度係数が負の時の前置増幅器2のゲイン、kは負帰還容量23の容量値Cの温度係数が負の時の波高値をそれぞれ示している。前置増幅器2の入力の電荷Qと容量値Cと前置増幅器2のゲインGの関係は、上述のように、G=Q/Cであるから、前置増幅器2は放射線検出器1の負の温度係数でQが低下した分を容量値Cの負の温度特性で補償するように動作し、その結果、前置増幅器2の出力電圧パルスの波高値はkで示すように安定化されることになる。
【0012】
図7は、実施の形態2における放射線検出器1の温度特性に対する補償動作を示す図であり、(A)は前置増幅器2の出力電圧パルスを示し、(B)は主増幅器3の出力電圧パルスを示す。この図において、mは基準温度時における前置増幅器2の出力電圧パルスの波高値であり、tsは基準温度時における前置増幅器2の出力電圧パルスのパルス幅である。また、nは同じく低温時における波高値、tLは低温時におけるパルス幅、pは同じく高温時における波高値、tHは高温時におけるパルス幅であり、Lは上述した波高値弁別用の所定レベルである。
また、qは上記各波高値m〜pを主増幅器3に入力した時の主増幅器3の出力である増幅された電圧パルスである。
【0013】
これから分かるように、前置増幅器2の出力の波高値を安定化するために容量値Cを負の温度係数とすると時定数CRが負の温度係数となりパルス幅が負の温度係数を持つようになるため、主増幅器3の出力である増幅された電圧パルスの波高値は負の温度係数になってしまう。容量値Cの温度係数に対して負帰還抵抗24の抵抗値Rの温度係数について、絶対値が等しくかつ極性が逆になるように、即ち、抵抗値Rを正の温度係数とすることにより、主増幅器3の出力である増幅された電圧パルスの波高値とパルス幅の両方を安定化することができる。
【0014】
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3を図にもとづいて説明する。図8は、実施の形態3における前置増幅器2の負帰還容量23の温度特性を示す図である。
図8のrで示すような凸型の容量のものとしては、セラミックコンデンサが知られている。図9は、上述のような特性の負帰還容量を使用した場合の前置増幅器による温度補償動作を示す図である。
放射線検出器の中でもNal(Tl) シンチレーション検出器やCsl(Eu) シンチレーション検出器等を使用した場合には、上記前置増幅器の出力電圧パルスの波高値が所定の温度で極大値となり、特性曲線が図9においてsで示すように、凸型となる温度特性を示すことが知られている。また、sは負帰還抵抗24の抵抗値Rの温度係数がゼロの時の前置増幅器2の出力電圧パルスの波高値、uは前置増幅器2の電流−電圧変換ゲイン、vは主増幅器3の出力電圧パルスの波高値をそれぞれ示している。
このように、前置増幅器2の負帰還容量23の容量値Cが所定の温度で極大値となり、特性曲線が図8に示すように、凸型となる温度係数を持たせることにより、前置増幅器2の出力電圧パルスに現れる負の温度係数を補償することができる。
【0015】
【発明の効果】
この発明に係る放射線モニタは、測定対象の放射線を検出し、検出量に対応した電流パルスに変換する放射線検出器、上記放射線検出器の電流パルスを電圧パルスに変換する前置増幅器及び上記前置増幅器の電圧パルスを増幅すると共に、高周波ノイズ成分をフィルタカットしてレートメータに入力する主増幅器を備えた放射線モニタにおいて、上記前置増幅器に正の温度係数の負帰還抵抗を設けて温度の上昇により出力電圧パルスのパルス幅が大きくなるようにし、その特性が上記主増幅器のゲイン−周波数特性に作用して上記主増幅器の出力電圧パルスの波高値に現れる負の温度係数を補償するようにしたものであるため、安価で高精度な放射線モニタを得ることができる。
また、主増幅器の周波数特性に影響されることなく機器を組み合わせることができる。更に、所定の温度で前置増幅器の出力電圧パルスの波高値が極大値となるような温度係数を有する放射線検出器に対して前置増幅器の負帰還容量が所定の温度で極大値となる温度係数を有するようにしたことにより、低温度領域に亘って高精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による放射線モニタの構成を示すブロック図である。
【図2】 実施の形態1の前置増幅器における負帰還抵抗の抵抗値Rの温度係数を示す図である。
【図3】 実施の形態1の主増幅器のゲイン−周波数特性を示す図である。
【図4】 実施の形態1における放射線検出器の温度特性に対する補償動作を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態2における前置増幅器の負帰還容量の容量値Cの温度係数を示す図である。
【図6】 実施の形態2における前置増幅器の出力電圧パルスの波高値及び前置増幅器のゲインを示す図である。
【図7】 実施の形態2における放射線検出器の温度特性に対する補償動作を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態3における負帰還容量の温度特性を示す図である。
【図9】 実施の形態3における放射線検出器の温度特性に対する補償動作を示す図である。
【符号の説明】
1 放射線検出器、 2 前置増幅器、 3 主増幅器、
4 波高弁別器、 5 レートメータ、 21 入力端子、
22 アンプ、 23 負帰還容量、 24 負帰還抵抗、
25 出力端子。
Claims (2)
- 測定対象の放射線を検出し、検出量に対応した電流パルスに変換する放射線検出器、上記放射線検出器の電流パルスを電圧パルスに変換する前置増幅器及び上記前置増幅器の電圧パルスを増幅すると共に、高周波ノイズ成分をフィルタカットしてレートメータに入力する主増幅器を備えた放射線モニタにおいて、上記前置増幅器に正の温度係数の負帰還抵抗を設けて温度の上昇により出力電圧パルスのパルス幅が大きくなるようにし、その特性が上記主増幅器のゲイン−周波数特性に作用して上記主増幅器の出力電圧パルスの波高値に現れる負の温度係数を補償するようにしたことを特徴とする放射線モニタ。
- 測定対象の放射線を検出し、検出量に対応した電流パルスに変換する放射線検出器、上記放射線検出器の電流パルスを電圧パルスに変換する前置増幅器及び上記前置増幅器の電圧パルスを増幅すると共に、高周波ノイズ成分をフィルタカットしてレートメータに入力する主増幅器を備えた放射線モニタにおいて、上記前置増幅器に正の温度係数の負帰還抵抗と、負の温度係数の負帰還容量とを設け、上記放射線検出器の温度特性にもとづいて上記前置増幅器の出力電圧パルスの波高値に現れる負の温度係数を補償すると共に、波高値の補償の結果発生するパルス幅の負の温度特性も補償するようにし、上記主増幅器の出力電圧パルスの波高値とパルス幅の両方を安定化したことを特徴とする放射線モニタ。
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