JP4843036B2 - イオン化放射の測定のための検出器 - Google Patents

Description

本発明は、部分的に放射が吸収される時に光を発散するシンチレータ、および光検出器、好ましくは自身に光学的に結合された光電子増倍管を備えた光電陰極を有する、イオン化放射、好ましくはγ線とＸ線の測定のための検出器であって、該光検出器が、予め規定された光源、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）によって安定させられ、その状況で、光源の光パルスの長さおよび／または形状が、放射の吸収の後にシンチレータによって発散された光パルスの長さおよび／または形状と異なっており、電子システムが検出器全体を安定させることを特徴とする検出器に関わる。

放射検出器の測定精度を増やすために、測定が完了された後に測定されたデータを修正すること、または実際の測定の際に検出器を安定させることが必要である。特に、国家防衛目的で適用されるハンドヘルドの放射性同位体同定デバイス（ＲＩＤ）および放射ポータルモニター（ＲＰＭ）において、測定の際に検出器を安定させることは、それが核物理学の教育のない人々によるデータの速やかで正確な評価を可能にするので、有利である。例えばＲＩＤは、主に警察または税関によって使われ、測定の完了後のデータの修正のための装備も、必要な教育を受けた人々も、利用できない。さらに、そして最も重要でありうるのは、それらの環境での測定が、速やかで正確な結果を提供しなければならないことである。

国家防衛に適用されるＲＩＤは、たいてい、シンチレーション検出器を備えたγスペクトロメータ（γ分光計）をベースとしている。このようなシステムは、広範囲な操作上の条件、特に周囲温度、検出器計数率、および放射場のγエネルギーを許容しなければならない。従って、周囲条件の激しく速やかな変化が起こっているならば、効率的な検出器安定化が、エネルギー較正および分解能を維持するためには不可欠である。

従来技術では、光検出器にＬＥＤの光をもたらすことによって、また結果として得られた信号を核放射によって誘起された信号から分離することによって光検出器を安定させることが知られている。そして、光検出器における光誘起パルスのシフト（偏移）が、較正される光検出器の温度ドリフトのために測定される。シンチレーション出力信号のパルス波形を分析することによってシンチレータを安定させることも知られている。

従来技術において知られている技術では、２％を超えるシフトに対する放射検出器、すなわちＲＩＤを、上述のような周囲条件が変化する時に安定させることができる。

本発明の目的は、シンチレーション検出器の安定度が２％よりも良好で、好ましくは１％よりも良好なように、それらのシステムを改善することである。本発明の他の目的は、実際の測定の際に安定化を実施することができる、好ましくはハンドヘルドタイプの検出器を提供することである。また、本発明の目的は、安定化パラメータを実際の周囲条件を考慮に入れて設定することができる検出器を提供することである。

本発明によれば、少なくとも部分的に放射が吸収される時に光を発散するシンチレータ、および光検出器、好ましくは自身に光学的に結合された光電子増倍管を備えた光電陰極を有する、イオン化放射、好ましくはγ線とＸ線の測定のための検出器が提供される。該光検出器が、予め規定された光源、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）を使うことによって安定させられ、その状況で、光源の光パルスの長さおよび／または形状が、放射の吸収の後にシンチレータによって発散された光パルスの長さおよび／または形状と異なっており、そして電子システムが検出器全体を安定させることを特徴とする。このような検出器は、以下の方法ステップ：検出器出力信号をデジタル化するステップ、エネルギー、すなわちパルス波高、およびそれぞれの一つの信号に対するパルス幅を抽出するステップと、すべての他のパルスから光源誘起パルスを、それらのパルス幅に基づいて分離するステップと、光源誘起信号を集積するステップと、ゲインシフトを集積された光源誘起パルスのシフトを使って修正することによって、光検出器を安定させるステップと、すべての他のパルスから放射誘起パルスを、それらのパルス幅に基づいて分離するステップと、光源誘起パルスから得られた光検出器の安定を適用することによって、放射誘起パルスを安定させるステップと、放射誘起信号を集積するステップと、集積された放射誘起パルスのパルス幅を使って、測定の時点での検出器の温度を得るステップと、集積されたγパルスの平均のパルス幅に依存する検出器温度シフトによって、検出器の、出力信号のパルス波高であるところの、測定された光出力をさらに修正することによって、検出器を安定させるステップと、を使って安定される。

好ましい実施の態様では、光源誘起パルスは予め規定された一定の時間、好ましくは１ｓから６０ｓの間、特に好ましくは２ｓから１０ｓの間、さらに好ましくは５ｓ集積される。集積されたパルスは、安定化パラメータの決定の後に、少なくとも１つの予め規定された一定の時間、光検出器の安定化パラメータを決定するために使われる。同時に、光源誘起パルスが予め規定された一定の時間集積される。それは、光検出器の安定化パラメータの決定が新しい光源誘起パルスの集積に対して少なくとも部分的に並行して処理される時に、特定の利点を証明した。またそれは、前記並行した処理が、追加の処理手段、好ましくは、実質的に追加的な時間を費やすことなく、並行したフィルタリング、処理、および集積を可能にするコプロセッサと共に行われる場合、さらに一層有利である。

他の好ましい実施の態様では、放射誘起パルスは予め規定された一定の時間、好ましくは１ｓから６０ｓの間、特に好ましくは２ｓから１０ｓの間、さらに好ましくは５ｓ集積される。それらの集積されたパルスは、安定化パラメータの決定の後に、少なくとも１つの予め規定された一定の時間、シンチレータの安定化パラメータを決定するために使われる。また、新しい放射誘起パルスが予め規定された一定の時間集積される。前記シンチレータの安定化パラメータの決定は、好ましくは、新しい光源誘起パルスの集積に対して少なくとも部分的に並行して処理される。一方で、これが、追加の処理手段を使って行われ、好ましくはコプロセッサ手段により、実質的に追加的な時間を費やすことなく、並行したフィルタリング、処理、および集積を可能にする場合に、さらに一層好ましい。

さらなる実施の態様も本発明の一部である。そこでは、測定されるべき放射誘起パルスを他のパルスから分離するために使われる放射誘起パルスの設定パルス幅範囲は、検出器において測定されたパラメータに基づいて測定の際に動的に設定される。設定パルス幅範囲は、好ましくは、計数率、検出器の温度、集積信号のエネルギースペクトル、集積信号の計数率、ノイズ信号のエネルギースペクトル、ノイズ信号の計数率の、各パラメータのうちの少なくとも１つから、動的に決定される。

他の実施の態様に対して、測定されたパルスがそれよりも下で削除されるところのトリガーレベルは、計数率、集積信号のエネルギースペクトル、集積信号の計数率、ノイズ信号のエネルギースペクトル、ノイズ信号の計数率の各測定パラメータのうちの１つ以上に基づいて測定の間に動的に設定される。

光検出器のゲインシフトを修正するために使われる光源誘起パルスの設定パルス幅範囲が、測定されたパラメータに基づいて、好ましくはＬＥＤの測定された温度に基づいて測定の際に動的に設定される、ということを本発明による検出器が提供するならば、有利である。

シンチレータから発散されている光と光源から発散されている光とが、主に異なった場所における光検出器に結合されるように、検出器の光源が検出器内の或る場所にマウントされる場合、さらに有利である。好ましくは、この場所は、光源から発散された光が、少なくとも一部が光電子増倍管の内部の部分を通って進み、光電子増倍管のガラスの壁を通して光電陰極に収容されることを可能にする。特定の利点は、光源が検出器の後部の部分にマウントされ、光源のより良好な維持を可能にする場合に達成できる。

本発明の特定の実施形態を、添付の図に基づいて説明する。

図１において、ＲＩＤの主な部材（電子部品を除く）、すなわち、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション結晶１００、光電陰極１６０が取り付けられて光検出器の役割を果たす光電子増倍管１５０、さらにＬＥＤ１８０がマウントされるソケット１７０が示されている。

γ線１１０はシンチレーション結晶１００に入り、このシンチレーション結晶中に吸収される。励起状態１２０は、核放射からの吸収の後に、光１３０の放射下で減衰する。次に光１３０は光電陰極１６０に向けられ、それは光吸収の結果として電子を発散している。結果として得られる電気信号は光電子増倍管１５０中で増幅され、それから検出器電子部品に送られる。

同時に、ＬＥＤ１８０は光電子増倍管１５０のソケット１７０内にマウントされている。ＬＥＤは光１９０を発散し、その光は光電子増倍管１５０を通過して、最終的に光電陰極１６０によって吸収される。

光電子増倍管のソケット内に、すなわち同時に完全な検出器のソケット内にＬＥＤをマウントすることは、シンチレータ１００を通過させることを必要とせずにＬＥＤの光が光電陰極１６０に向けられる、という大きな利点を有する。従って、シンチレータ１００への、ＬＥＤ１８０の光の通常の結合から起こる問題が回避される。同時に、検出器のソケット内にＬＥＤをマウントすることは、ＬＥＤ１８０がソケット１７０と共に分離できるので、ＬＥＤの非常に簡単な維持を可能にする。それによってＬＥＤを、完全に検出器を開くことを必要とせずに、ソケットを取り外す必要性のみで取り換えることができる。

電子的な光電子増倍管出力信号（電流信号）を図２ａおよび図２ｂに示す。図２ａは、ＬＥＤ１８０から発散された光１９０の吸収の後の、光電陰極１６０によるＬＥＤ誘起出力信号２１０を示す。ＬＥＤ１８０は、好ましくは、パルスモードで動作させられるので、信号は非常に規則的であり、主に矩形の形状をもつ。この矩形の形状のＬＥＤ信号２１０は、ＬＥＤが非常に速くオンとオフの切り換えができるという事実に追従する。

図２ｂは、シンチレータ１００中でのγ信号１１０の吸収後の信号を示す。それらの信号は統計学的に起こり、かなり不規則である。さらに、信号高さは様々であり、最終的には信号２３０は指数的で、線形ではない減衰を示す。この指数関数型減衰は、シンチレーション結晶１００中の活性状態の指数関数型減衰に続いて起こる。

本発明による検出器を安定させるために、γ誘起信号とＬＥＤ誘起信号はお互いに分離されなければならない。さらに、シンチレーション結晶の温度の変動に起因する温度効果、が除外されなければならない。

そうするために、測定された信号は第１ステップでデジタル化される。このようなデジタル化は、吸収された放射のエネルギーに対する基準であるパルス波高の評価だけではなく、測定された信号の幅およびその他のパルス波形パラメータの評価をも可能にする。従って、デジタル信号分析は、標準的なアナログ電子回路による評価と比較する場合に、かなりの利点を備える。

図３は、温度の関数としての、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション結晶の測定された光出力ＬＯ（Ｔ）と、測定されたシンチレータ減衰時間τ（Ｔ）を示す。

曲線３１０は、温度Ｔの関数としてのシンチレータの測定された相対的光出力ＬＯ（Ｔ）を概略的に示す。光出力が、−３０℃から＋３０℃の間で増加するのに対して、光出力は温度がさらに増加する場合に再び減少することがわかる。図３の左側の軸のスケールはパーセント単位での相対的光出力を示す。測定された相対的光出力ＬＯ（Ｔ）の変化は総計約１５％であることがわかる。このような変化は標準的なＲＩＤに対して許容され難い。

曲線３５０は、温度Ｔの関数としてのナノ秒（ｎｓ）単位での測定されたシンチレータ減衰時間τ（Ｔ）を概略的に示す。ｎｓ単位でのシンチレータ減衰時間に対するスケールは、図３の右側で見ることができる。この測定から、シンチレータ減衰時間τ（Ｔ）が、温度Ｔの増加と共に、関連する温度範囲内において６５０ｎｓから１５０ｎｓの広範囲にわたって減少するということになる。

τ（Ｔ）が問題となる温度範囲内での単調な関数であり、そのために温度と減衰時間の間の再現可能な関数関係を与えるので、新規な検出器はシンチレータ減衰時間におけるこの変化を利用する。

図４ａと図４ｂは様々な入力信号の効果を示す。

図４は、左側に、典型的な勾配が上昇してすぐに指数関数的に減衰する側面が続く状況での、放射誘起信号４１０を示す。破線４２０は他のγ誘起信号を示し、一方で、この第２の信号４２０はより長い減衰時間を持ち、シンチレーション結晶の温度が測定の時点でより低かったことを意味する。

フィルタ４５０を適用した後に出力信号４１５と４２５がもたらされる。より長い減衰時間を備えた最初の信号４２０が、最初の信号４１０に比較して大きいパルス幅をもたらすことがわかる。

ここに論じる実施形態の中では、実際のパルス幅はパラメータとして測定され取得される、ということに言及しなければならない。それにもかかわらず、他のパルス波形パラメータ、例えば信号の立ち上がり時間などを、その代わりに、あるいは組み合わせによってさえも、使うことができる。従って、本発明の枠組みにおいては、パルス幅が、シンチレータ温度に影響される何らかのパルス波形パラメータを表現する、ということを理解しなければならない。

フィルタ４５０がデジタルフィルタとなるように光電子増倍管出力信号が最初にデジタル化されるか、または、光電子増倍管出力信号がアナログフィルタ４５０を通して送られ、そのようなフィルタを通過させた後でのみデジタル的にサンプリングされるかは、本発明にとって重要ではない、ということを言及しなければならない。図４ａと図４ｂに概略的に示した効果は同じである。

図４ｂはＬＥＤ誘起信号４７０に対する同様のことを示す。示したＬＥＤ信号４７０はγ信号と比較してかなり広く、フィルタ４５０が適用された後には、非常に広範囲の単極の出力信号４７５がもたらされる。

デジタル信号処理は、パルス波高とパルス波形の両方の分析を可能にするので、最初にＬＥＤ誘起パルス４７５を放射誘起パルス４１５と４２５から分離することができる。

そうするために、ＬＥＤ信号４７０のパルス幅とパルス波高は、結果として得られるフィルタされた信号４７５のパルス幅がパルス幅スペクトルにおける放射誘起信号４１５と４２５の範囲の外にあるように、ＬＥＤパルスジェネレータの設定によって規定されなければならない。次に、放射誘起信号からのＬＥＤ誘起信号の分離は、パルス幅分析に丁度基づいており、すなわち結果として得られるスペクトルにおけるＬＥＤのパルス幅上にウインドウを置くことによる。

同時に、残りの信号のパルス幅は、シンチレーション結晶の温度の決定を可能にする。シンチレーション結晶の温度、または少なくとも温度関連のパラメータがわかると、検出器は、シンチレーション温度誘起効果に対して修正することによって、安定させることができる。

図５は、測定された２つのパルス幅スペクトル５００と５０５を示す。示したのは、信号の測定されたパルス幅に対する計数率である。２つのスペクトルは、高い計数率に対する結果（スペクトル５００）と、遥かに低い計数率（スペクトル５０５）を示す。

放射誘起パルス５１０は、明らかに光誘起パルス５５０と区別することができる。従って、ウインドウ５３０中に存在するパルスの抽出は、まさに放射誘起パルスの抽出につながるが、一方で、他のウインドウ５６０に対する制限は、まさにＬＥＤ誘起パルスの抽出につながる。

図６では２次元スペクトルを見ることができる。さらに具体的には、測定された信号の振幅がｘ軸で表され、信号のパルス幅ｗがｙ軸に沿って表現されている。ｚ軸はスペクトル中において点の濃さによって表されており、それによってすべてのドットは、測定値と、多くのドットが重なっているグレースケールとを表す。

スペクトルの中央の深い濃い曲線６１０は放射誘起パルスを表す。それによると、ＬＥＤ誘起パルス６３０が、明らかに分離され、スペクトル中でのスポットを多かれ少なかれ形成している。

ＬＥＤ誘起パルスの振幅ａは使われた光度の或る関数であり、そしてＬＥＤ誘起パルスの幅ｗはＬＥＤパルスのパルス長の関数であるので、そのスペクトルにおけるＬＥＤスポット６３０の場所がほとんど自由に選択できる、ということが明確になる。従って、すべての単独の検出器のＬＥＤ安定化を、ＬＥＤパルスパラメータを修正することによって、その特定の目的−高い、または低い放射、高い、または低いエネルギーを備えた放射、高い、または低い計数率−に適応させることができる。従って、ＬＥＤ信号は、ＬＥＤパルスを備えた光検出器の安定度が測定パルスによってまったく乱されないように、大部分の測定された信号のスペクトルの外に存在する、ということを達成できる。

放射誘起パルス６１０の上のエリア６５０は、より大きなパルス幅を持ったパルスを表している。それらのパルスは、主に積み重ね効果の結果である。第１の放射誘起パルスが完全に減衰してしまう前に第２の放射誘起パルスが始まる場合に、積み重ねが起こる。積み重ね効果は、高い放射領域での重大な問題である。

中央のγ曲線６１０の下にもう１つのエリアが見えるが、これはノイズパルス６４０から成る。

この図６からは、説明した検出器中の信号処理が、検出器の安定化を可能して、それにより温度効果を排除するだけでなく、積み重ねおよびノイズ効果の非常に効率的な抑制を可能にするということもわかる。

検出器の実際の安定化を以下で説明する。まず最初に、上述のように、フィルタされる出力信号につながる放射誘起パルスが測定される。同時に、光検出器によって測定された光誘起信号のパルス幅が放射誘起信号のパルス幅と十分に異なるような方法で、パルス化されたＬＥＤが使われる。さらに、ＬＥＤ誘起信号のパルス波高であるところの「エネルギー」が、図６の２次元スペクトルに示した積み重ねおよびノイズ信号の「エネルギー」−パルス波高−に対して十分な差をもつ場合に、これは有利である。

所定のトリガー敷居値以上のパルス波高を備えた信号だけが処理される。この敷居値は、通常はノイズのみに起因する非常に小さい信号を抑制するために設定される。このトリガー敷居値は、検出器で測定されるべき最も低いエネルギーを規定する。

トリガー敷居値を通過した後、その信号は、（デジタル的に）それらのパルス幅とそれらの振幅を決定することによって、さらに評価される。同時に、パルス幅スペクトルＰがそれぞれのパルスによってインクリメントされる。

次に信号は分類される。もし評価されるべき信号のパルス幅が、放射誘起パルスのために設定されたウインドウの中に存在するならば、信号は、吸収された放射パルスの後の光放射に起源をもつと考えられる。パルス幅、そして最終的に信号の振幅がＬＥＤパルスのために設定されたウインドウ内に収まる場合、この信号はＬＥＤ誘起信号として分類される。もし最終的に、評価されるべき信号が、放射誘起およびＬＥＤ誘起ウインドウの両方の外に存在するならば、それはゴミとして分類され削除される。

任意選択的に、ノイズおよび／または積み重ね事象は、別のウインドウによって分類でき、そして、ガンマ事象の識別のためのパルス幅ウインドウのトリガー敷居値または幅のようなシステムパラメータの動的な調整のために使われる。

さらに、放射誘起パルスを抽出するために設定されるウインドウの幅は、例えば測定された計数率の関数として、やはり動的に設定することができる。高い計数率が検出器に見られる場合、速やかな評価のための十分なパルスが尚も利用できるので、その幅は狭めることができる。この狭小化は、測定された信号のさらなる改良と特に積み重ね抑制の改善を可能にし、それによって、一層高い計数率に対処しなければならないような高い放射領域での検出器の使用を可能にする。

結果として、少なくともエネルギースペクトルとＬＥＤスペクトル（任意選択的にノイズおよび／または積み重ねスペクトル）がそれぞれの信号によってインクリメントされる一方で、次の信号が評価される前に他の信号が再び削除される。

すべてのパルスの付加に起因するパルス幅スペクトルとＬＥＤ誘起パルスの付加に起因するＬＥＤスペクトル、任意選択的にノイズまたは積み重ねパルスに起因するスペクトルは、所定の時間合計される。この所定の時間は、実施されるべき特定の測定を考慮して設定される。速やかな温度変化はかなり短い時間を必要とする一方で、非常に一定な環境はより長い期間を可能にする。同時に、高い計数率は短時間の間隔を可能にし、非常に低い計数率は一層多くの時間を必要とする。実験は、１秒から１分の間の所定の時間が、ほとんどの目的に対して十分であり、５秒の所定の時間が十分な統計と高精度との間の最も良好な妥協につながる、ということを示した。この所定の時間の手動的または自動的な修正を可能にすることさえもできる。例えば、この時間は実際に測定された計数率に基づいて定められうる。

所定の時間が過ぎた後、ＬＥＤおよび放射誘起パルスの両方のための集積されたスペクトル、任意選択的にノイズまたは積み重ねパルスに起因するスペクトルが評価される。

ＬＥＤスペクトルにおけるＬＥＤピーク位置は、この特定の検出器のための所定のピーク位置との関係において設定される。ＬＥＤピークの測定された場所と所定のピーク位置との間のこの比較の結果はＬＥＤ安定係数であって、光検出器の安定を可能にする。

同時に、パルス幅スペクトルにおける放射誘起パルスのピーク位置が評価される。この場所は検出器温度の基準である。所定の安定機能、例えばパラメータとして検出器内に記憶された前記ピーク位置を備えた多項式またはルックアップテーブルが、シンチレーション結晶の温度と他の温度効果に対して検出器の安定化を可能にする。

ＬＥＤ較正係数と、さらに温度較正係数の両方が、測定されたエネルギースペクトルを結果として安定させるように、測定された放射誘起信号の振幅に適用される。さらに長期の安定性を増加させるために、一層長期の安定係数を備えたエネルギースペクトルを安定させることができる。この長期の安定係数は、ＬＥＤまたは電子部品の劣化プロセス、あるいは検出器で見られうるその他の長期の効果を補償することができる。

信号がデジタル化されるので、次の期間における信号の測定に並行して経過時間に対する安定係数を決定することができる。安定係数の新しい設定が構築されると、古い安定係数は新しい安定係数に置き換えられる。結果として、安定係数を決定するための非常に短い時間間隔を使って、完全な検出器を動的に安定させることができる。たとえ、図７で見られるような速やかで実質的な温度変化が起こるとしても、これは安定化の非常に高い精度につながる。

図７の上部に、６６２ｋｅＶ較正の測定ピーク位置７００示す。測定の間に、温度Ｔは広範囲、すなわち−２０℃から＋６０℃の間にわたって修正された。温度修正は、図面の下部において経過時間の関数７５０として示される。γピーク位置は、相対的な（チャンネルの）値で与えられ、そのスケールはスペクトルの左側で見ることができる。スペクトルの右側においては、スペクトルの下の部分での温度スケールに関わって、℃単位での温度が示されている。

測定の結果は、非常に速い温度変化が起こる時でさえ、検出器の安定化が約１％の精度を可能にする、ということを示す。約１％の検出器の安定化におけるこの精度は、従来技術で知られたいずれの検出器の安定化と比べても２倍を超える。

本発明の検出器は完全に別のＬＥＤスペクトルに基づいて光電子増倍管の安定化を可能にするので、結果として得られるγスペクトルは、完全に、いずれの較正／安定パルスもない。これは、必然的に評価されるべきスペクトルの一部である（弱い）γ放射源を使って安定させなければならないような、標準的な検出器と比較して、より高い検出感度を可能にする。従来技術で利用可能な標準的なＲＩＤ検出器とは異なり、放射性の較正源を使う必要がない。

本発明、特に上述の検出器による検出器の追加の利点は、やはりノイズの極めて正確な抑制と共に高い計数率においてさえも優秀な積み重ねを抑制することである。それらの抑制は、より低いエネルギー敷居値の使用、すなわち、従来技術の検出器における２５ｋｅＶの代わりに１５ｋｅＶの使用を可能にする。

この検出器は非常に効率的な積み重ね抑制を可能にするので、この検出器は、同時に優秀なエネルギー分解能を提供しつつ、極めて高い計数率を許容する。これは、速やかなデジタル信号処理の結果であるだけではなく、改善された積み重ね抑制と、変動する計数率に起因した増幅の変動による影響の排除の結果である。

高い計数率を適切に扱う能力は、核種同定のために、高い放射領域におけるさらに非常に短い測定サイクルを可能にし、それによって操作者の被曝を低減する。優秀な安定性、高い計数率に対処する改善された能力、および同時により低い敷居値のために、非常に弱い放射源と非常に強い放射源の両方を、同じ検出器によって同定することができる。

計数がパルス情報からわかるＬＥＤ基準信号を計数する時、すべての放射領域で定量分折のために使うことのできる非常に正確で高精度な不感時間較正情報を達成することさえもできる。

検出器の安定化が、とにかく測定されるべき放射信号と、ＬＥＤからの信号とのみを必要とするので、開始時に検出器を較正するために放射性源（内部的または外部的な）を使用する必要がない。これは、最初の較正の時間が節約されるので、非常に速やかな測定の開始を可能にする。ＬＥＤおよび放射誘起信号のみを使うこの内部の安定化を、非常に強い放射領域でも動作させることができるので、検出器のこのような非常に速やかな始動は、特に緊急事態において非常に重要であり得る。

同時に、放射性の較正源を実装しないので、このようなＲＩＤと関連する管理上の問題が非常に限定される。従って、検出器の輸送に対する特定の許可を得る必要がない。しかも、放射性源がこの検出器の安定に必要ではないので、放射性物質の製造および除去が回避できる。これは、環境に対する肯定的な効果をも有する。

説明した検出器の非常に良好な検出感度が、非常に弱い放射源、すなわち環境の放射能の発見と同定を可能にするので、また同時に、非専門家によっても非常に節約的かつ簡単に使うことのできるデバイスを、非常に牽強な方法で生産することができるので、その領域における環境目的のための移動可能な測定を可能にし、それによってプローブ採取の後の複雑な研究室での解析を回避できる。例えば、複雑で時間のかかる研究室での解析なしに食物の評価をも可能にする。最後に、新しい検出器は、放射性較正源に関わる問題が回避されるので、学校および大学で非常に容易に使うことができる。

シンチレータ結晶、光電管、およびＬＥＤを有するＲＩＤの全体的な概略図を示す。 ＬＥＤトリガーされ、放射トリガーされたパルスに対する典型的な出力信号を示す。 ＬＥＤトリガーされ、放射トリガーされたパルスに対する典型的な出力信号を示す。 ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション結晶の典型的な特性を示す。 デジタル的にフィルタされた出力信号への、信号形態の影響を示す。 測定されたパルス幅スペクトルを示す。 パラメータであるパルス幅およびエネルギーによる、２次元スペクトルを示す。 ８０ＫのΔＴを適用する時の安定度を示す。

符号の説明

１００ （シンチレータ）シンチレーション結晶
１１０ γ線
１２０ 励起状態
１３０ 光
１５０ 光電子増倍管
１６０ 光電陰極
１７０ ソケット
１８０ ＬＥＤ
１９０ 光
２１０ ＬＥＤ誘起出力信号
２３０ シンチレータ中でのγ信号の吸収後の信号
４１０ 放射誘起信号
４２５ フィルタ適用後の放射誘起信号
４２０ 他の放射誘起信号（他のγ誘起信号）
４２５ フィルタ適用後の放射誘起信号
４５０ フィルタ
４７０ ＬＥＤ誘起信号
４７５ フィルタ適用後のＬＥＤ誘起信号
５００、５０５ パルス幅スペクトル
５１０ 放射誘起パルス
５３０ ウインドウ
５５０ 光誘起パルス
５６０ 他のウインドウ
６１０ 放射誘起パルス
６３０ ＬＥＤ誘起パルス
６４０ ノイズパルス
６５０ 積み重ね効果による領域
７００ ６６２ｋｅＶ較正の測定ピーク位置
７５０ 経過時間の関数

Claims (12)

1. 少なくとも部分的に放射が吸収される時に光を発散するシンチレータ、および光検出器を有する、イオン化放射の測定のための検出器であって、
   該光検出器が、予め規定された光源を使うことによって安定させられ、
   前記光源からの光を吸収した前記光検出器によって出力された光源誘起パルスの長さおよび／または形状が、放射の吸収の後にシンチレータによって発散された放射誘起パルスの長さおよび／または形状と異なっており、
   検出器全体の安定が以下の方法ステップ：
   ・検出器出力信号をデジタル化するステップ、
   ・エネルギー、すなわちパルス波高、およびそれぞれの一つの信号に対するパルス幅を抽出するステップと、
   ・すべての他のパルスから光源誘起パルスを、それらのパルス幅に基づいて分離するステップと、
   ・光源誘起パルスを所定時間の間集積するステップと、
   ・ゲインシフトを集積された光源誘起パルスのシフトを使って修正することによって、光検出器を安定させるステップと、
   ・すべての他のパルスから放射誘起パルスを、それらのパルス幅に基づいて分離するステップと、
   ・光源誘起パルスを使ったゲインシフトの修正を用いて光検出器を安定させることによって、放射誘起パルスを安定させるステップと、
   ・放射誘起パルスを所定時間の間集積するステップと、
   ・集積された放射誘起パルスのパルス幅を使って、測定の時点での検出器の温度を得るステップと、
   ・集積された放射誘起パルスの平均のパルス幅に依存する検出器温度シフトによって、検出器の、出力信号のパルス波高であるところの、測定された光出力をさらに修正することによって、検出器を安定させるステップと、
   によって行われ、
   経過時間に対する安定化パラメータが、次の期間における信号の測定に並行して決定されることを特徴とする検出器。
2. 光源誘起パルスを集積するための所定の時間は、１ｓから６０ｓの間であり、その状況で、集積されたパルスは、安定化パラメータの決定の後に、少なくとも１つの予め規定された一定の時間、光検出器の安定化パラメータを決定するために使われ、そしてその状況で、新しい光源誘起パルスが予め規定された一定の時間集積されることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
3. 追加の処理により、追加的な時間を費やすことなく、並行したフィルタリング、処理、および集積を可能にすることを特徴とする請求項２に記載の検出器。
4. 放射誘起パルスを集積するための所定の時間は、１ｓから６０ｓの間であり、その状況で、集積されたパルスは、安定化パラメータの決定の後に、少なくとも１つの予め規定された一定の時間、シンチレータの安定化パラメータを決定するために使われ、そしてその状況で、新しい放射誘起パルスが予め規定された一定の時間集積されることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
5. 追加の処理により、追加的な時間を費やすことなく、並行したフィルタリング、処理、および集積を可能にすることを特徴とする請求項４に記載の検出器。
6. 測定されるべき放射誘起パルスを他のパルスから分離するために使われる放射誘起パルスの設定パルス幅範囲は、測定されたパラメータに基づいて測定の際に動的に設定されることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
7. 設定パルス幅範囲は、以下のパラメータ：
   ・計数率、
   ・検出器の温度、
   ・集積信号のエネルギースペクトル、
   ・集積信号の計数率、
   ・ノイズ信号のエネルギースペクトル、
   ・ノイズ信号の計数率
   のうちの少なくとも１つから動的に決定されることを特徴とする請求項６に記載の検出器。
8. 測定されたパルスがそれよりも下で削除されるトリガーレベルは、以下の測定パラメータ：
   ・計数率、
   ・集積信号のエネルギースペクトル、
   ・集積信号の計数率、
   ・ノイズ信号のエネルギースペクトル、
   ・ノイズ信号の計数率
   のうちの１つ以上に基づいて測定の間に動的に設定されることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
9. 光検出器のゲインシフトを修正するために使われる光源誘起パルスの設定パルス幅範囲は、測定されたパラメータに基づいて、測定の際に動的に設定されることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
10. シンチレータから発散されている光と光源から発散されている光とが、主に異なった場所における光検出器に結合されるように、光源が検出器内の或る場所にマウントされることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
11. 光検出器が、自身に光学的に結合された光電子増倍管を備えた光電陰極であり、
    光源から発散された光が、少なくとも一部が光電子増倍管の内部の部分を通って進み、光電子増倍管のガラスの壁を通して光電陰極に収容されることを可能にする、或る場所に、光源がマウントされることを特徴とする請求項１０に記載の検出器。
12. 光源は検出器の後部の部分にマウントされ、光源のより良好な維持を可能にすることを特徴とする請求項１０に記載の検出器。