JP5126739B2 - Gas detector for neutron measurement - Google Patents
Gas detector for neutron measurement Download PDFInfo
- Publication number
- JP5126739B2 JP5126739B2 JP2007269254A JP2007269254A JP5126739B2 JP 5126739 B2 JP5126739 B2 JP 5126739B2 JP 2007269254 A JP2007269254 A JP 2007269254A JP 2007269254 A JP2007269254 A JP 2007269254A JP 5126739 B2 JP5126739 B2 JP 5126739B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- gas detector
- capacitor
- integration
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、ヘリウム3ガスの密封空間に飛び込んでくる中性子の量を計測する中性子計測用ガス検出装置に関し、特に、当該ガス検出器内においてトラップされた中性子とヘリウム3ガスとの衝突によって発生する電荷量を検出する信号処理手段における高計数率化と安定化のための処理技術に関する。
The present invention relates to a gas detector for neutron measurement that measures the amount of neutrons jumping into a sealed space of
現在、物性物理学や高エネルギー物理学等における種々の実験において、中性子が多く利用されている。例えば、ある物質に高速度の中性子を衝突させた際の種々の現象を観測することにより、物質構造の解析を行うことができる。このような中性子実験においては、近年益々、中性子源の大強度化が進む一方、中性子を高速且つ正確に計測することが重要となり、中性子検出装置の高計数率化が強く要望されてきている。 Currently, neutrons are widely used in various experiments in physical physics and high energy physics. For example, the material structure can be analyzed by observing various phenomena when a high-speed neutron collides with a certain material. In such neutron experiments, while the neutron source has been increasingly strengthened in recent years, it has become important to measure neutrons quickly and accurately, and there has been a strong demand for higher neutron detectors.
現在、中性子計測用ガス検出器として現在最も多く使用されているのは、高い検出効率とガンマー線感度の低さから、通常のヘリウム4(陽子:2、中性子:2、電子:2)の同位体であるヘリウム3ガス(陽子:2、中性子:1、電子:2から成るヘリウム、以下、「He3」という)を密封したガス検出体の中に中性子が飛び込んできた際に発生する電荷量を計測するタイプの検出器である。
Currently, the most commonly used gas detector for neutron measurement is the isotope of normal helium 4 (proton: 2, neutron: 2, electron: 2) because of its high detection efficiency and low gamma-ray sensitivity. The amount of charge generated when neutrons have entered the gas detector sealed with
図13は、ガス検出器11の構造を説明するための模式図である。図13に示すように、ガス検出器11は、通常、極めて薄いステンレス素材から成る円筒体21を有し、当該円筒体21の内部には、10乃至20気圧のHe3ガスが充填されている。円筒体21の構造及びサイズは種々のものが存在するが、その一例として、直径が2乃至3cm程度、その長さは50乃至60cm程度のものがある。ここで、円筒体21の中心には導電性の芯線22が張られており、円筒体21と芯線22間には1,500乃至2,000V程度の電圧が抵抗を介して印加される。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the structure of the
そして、このようなガス検出器11を中性子の計測対象場に置き、He3ガスが充填されている円筒体21内に中性子が飛び込んでくると、飛び込んできた中性子の数に応じた電荷が発生し、芯線22でその電荷量が検出できるのである。つまり、円筒体21内のHe3ガスに1個の中性子が衝突すると、単位電荷が発生するが、この単位電荷は、円筒体21内の電界場においてHe3ガスに連鎖的に衝突してその電荷量を一定の割合で増幅させ、この増幅された電荷が円筒体21内の芯線22に到達するようになっている。
When such a
ここで、芯線22において検出される電荷は、円筒体21内において2方向に連鎖的に衝突して増幅される。従って、電荷が芯線22に到達するまでの時間は飛ぶ2方向によって異なり、円筒体21の形状や電界強度等に応じて所定の時間だけ広がって検出されることとなる。
Here, the electric charges detected in the
図14は、従来のガス検出装置の例を示すものである。図14に示すように、従来のガス検出装置では、ガス検出器において検出された電荷を、時定数が大きい第1の積分回路32により積分処理を行い、当該積分処理により得られたアナログ値中のノイズ成分を微分回路33と第2の積分回路34よりなる波形整形回路(帯域フィルター)35により除去し、その電荷積分出力値をA/D変換回路36によりA/D変換した後、デジタル波高処理装置37により波高処理することによって電荷を測定するようにしている。
FIG. 14 shows an example of a conventional gas detection device. As shown in FIG. 14, in the conventional gas detection device, the charge detected by the gas detector is integrated by the
このように、従来のガス検出装置においては、ガス検出器11内で発生した電荷が芯線22に到達するまでの時間が中性子が捕獲された場所や生成された電荷の飛ぶ方向等の条件の違いによりばらつきが生じることから、積分アンプ31において積分処理を行うようにしていたが、当該積分処理においては、中性子とHe3ガスとの反応エネルギーに相当する積分電荷を得るために一番遅く発生する電荷に時定数を合わせる必要があった。さらに、このようにして得られた電荷の積分値を波形整形回路(帯域フィルター)35によって波形整形した後にデジタル波高処理装置37において波高処理を行っていたため、従来のガス検出装置においては、処理速度は非常に遅くなり、通常約0.5μs〜2μs位の値から、ガス検出器11の電荷出力速度に合わせて使用していた。
As described above, in the conventional gas detection device, the time until the charge generated in the
このように、従来のガス検出装置では、ガス検出器11の最高速度を引き出せないため、中性子計測の高計数率化は困難であった。
Thus, in the conventional gas detection apparatus, since the maximum speed of the
本発明は、このような従来の中性子計測用ガス検出装置が有していた種々の課題を解決するものであり、中性子計測用ガス検出装置において、計測対象の中性子を高速度且つ正確に計測するための高計数率化を実現することを目的とする。 The present invention solves various problems of such a conventional neutron measurement gas detection device, and in the neutron measurement gas detection device, the neutron to be measured is accurately measured at high speed. The purpose is to realize a high counting rate.
このため、本発明は、中性子を計測してその検出量に応じた電荷を出力するガス検出手段と、前記ガス検出手段からの出力を積分増幅する第1の積分アンプ手段と、前記第1の積分アンプ手段からの出力を微分する微分回路と、前記微分回路からの出力を積分増幅する第2の積分アンプ手段と、から成る波形整形回路と、前記第2の積分アンプ手段の出力をA/D変換し、そのデジタル出力値を積分するデジタル積分手段と、を有し、前記第1の積分アンプ手段の積分時定数が、前記微分回路のポールゼロ相殺時定数と等価であり、前記波形整形回路の時定数が、前記電荷の最初の検出時間に合わせて設定される、ことを特徴とする中性子測定用ガス検出装置を提供するものである。 For this reason, the present invention provides a gas detection means for measuring a neutron and outputting a charge corresponding to the detected amount, a first integration amplifier means for integrating and amplifying an output from the gas detection means, and the first A waveform shaping circuit comprising a differentiating circuit for differentiating the output from the integrating amplifier means, and a second integrating amplifier means for integrating and amplifying the output from the differentiating circuit, and the output of the second integrating amplifier means as A / D conversion, a digital integrator means for integrating the digital output value, a, integration time constant of the first integrating amplifier means, Ri pole-zero cancellation time constant equivalent der of the differentiating circuit, the waveform shaping It is another object of the present invention to provide a gas detector for neutron measurement, characterized in that a time constant of a circuit is set in accordance with an initial detection time of the electric charge .
そして、前記第1の積分アンプ手段は、第1のアナログ増幅器と、当該第1のアナログ増幅器の入力端と出力端の間に整列接続されたコンデンサC1及び抵抗R1と、により構成される。 The first integrating amplifier means includes a first analog amplifier, and a capacitor C1 and a resistor R1 aligned and connected between the input terminal and the output terminal of the first analog amplifier.
さらに、前記微分回路は、前記第1のアナログ増幅器の出力に接続されたコンデンサC2及びこれに並列接続された抵抗R2と、その一方の端子が前記コンデンサC2に直列接続されその他方の端子が前記第2の積分アンプ手段の入力に接続された抵抗R3と、により構成される。 Further, the differentiating circuit includes a capacitor C2 connected to the output of the first analog amplifier and a resistor R2 connected in parallel thereto, one terminal of which is connected in series to the capacitor C2, and the other terminal connected to the capacitor C2. And a resistor R3 connected to the input of the second integrating amplifier means.
また、前記第2の積分アンプ手段は、第2のアナログ増幅器と、当該第2のアナログ増幅器の入力端と出力端の間に並列接続されたコンデンサC3及び抵抗R4と、により構成される。 The second integrating amplifier means includes a second analog amplifier, and a capacitor C3 and a resistor R4 connected in parallel between the input terminal and the output terminal of the second analog amplifier.
また、前記コンデンサC1及び前記抵抗R1の積と、前記コンデンサC2及び前記抵抗R2の積と、が等しいことを特徴とする。 The product of the capacitor C1 and the resistor R1 is equal to the product of the capacitor C2 and the resistor R2.
さらに、前記コンデンサC2及び前記抵抗R3の積と、前記コンデンサC3及び前記抵抗R4の積と、が等しいことを特徴とする。 Further, the product of the capacitor C2 and the resistor R3 is equal to the product of the capacitor C3 and the resistor R4.
本発明では、従来装置で処理速度が低下する原因であったアナログ回路による積分を行わず、デジタル処理回路で積分を行う方式とした。アナログ回路では発生する電荷を忠実に増幅するだけで、積分はデジタル処理回路により行われるため、ガス検出器の最高速を達成できる。本発明により、従来の方式よりも2倍以上も高計数率のデータが得られることはすでに確認されている。 In the present invention, the integration is performed by the digital processing circuit without performing the integration by the analog circuit, which is the cause of the decrease in the processing speed in the conventional apparatus. The analog circuit simply amplifies the generated charge, and integration is performed by the digital processing circuit, so that the maximum speed of the gas detector can be achieved. It has already been confirmed that the present invention can obtain data having a counting rate that is twice or more that of the conventional method.
また、従来はアナログ回路で積分するため、速い信号も遅くしてしまう問題があったが、本発明によればデジタル的に積分することにより源信号を再現し、検出効率の低下を防ぐことができる。 In addition, since integration is conventionally performed by an analog circuit, there is a problem that even a fast signal is delayed. However, according to the present invention, the source signal is reproduced by digital integration to prevent a decrease in detection efficiency. it can.
さらに、積分した後の信号で中性子かどうかの判定ができるため、安定した正確な測定が可能となる。 Furthermore, since the signal after integration can be determined whether it is a neutron, stable and accurate measurement is possible.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係る中性子計測用ガス検出装置の構成を示す模式図である。
本発明では、図1に示すように、アナログ回路は発生する電荷を忠実に増幅するだけの構成とする。つまり、従来一番遅い信号に時定数を合わせ、全信号について積分アンプ(図14の34)として用いていたものを、一番速い信号に時定数を合わせ、全信号について通常のアンプ12とする構成とし、ガス検出器11で発生している電荷をそのまま増幅して出力する。このため、これまで高計数率化のネックとなっていたアナログ部分の時定数を0.5μsから0.1μsに取ることができる。パルス幅は電荷発生時間と同じになるので、この時定数よりは長くなるが、従来の中性子計測用ガス検出装置に比べて2倍以上の高速化を図ることができる。電荷の積分は、高速A/D変換回路17でデジタル化してデジタル積分手段18によりデジタル処理を行う。本発明は、リアルタイムに波形処理を行い、パルスごとにデジタル積分が完了する方式であるため、ガス検出器の最大の速度が得られる。また、積分した後の信号で中性子かどうかの判定ができるため、安定した測定が可能となる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a gas detector for neutron measurement according to the present invention.
In the present invention, as shown in FIG. 1, the analog circuit is configured to faithfully amplify the generated charges. That is, the time constant is conventionally adjusted to the slowest signal and the integration amplifier (34 in FIG. 14) is used for all signals. The time constant is adjusted to the fastest signal and the
以下、本発明の詳細についてさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the details of the present invention will be described more specifically.
図2に、中性子計測用ガス検出装置で通常使用される電荷型アンプの部分回路を示す。 FIG. 2 shows a partial circuit of a charge-type amplifier that is normally used in a gas detector for neutron measurement.
上述したように、ガス検出器11は中性子を検出すると電荷を発生する。しかし、中性子とHe3ガスとの反応エネルギーで周りのガスをイオン化することにより電荷を得ているため、条件により電荷の発生時間にかなりのばらつきができる。ただし、その反応エネルギーは一定であるので、これらの電荷を積分すれば一定の強度の信号を得ることができる。
As described above, the
図14に示した従来の方式では、微分回路33と第2の積分回路34を合わせた波形整形回路35の時定数を一番遅い信号に合わせて、波高値が電荷積分値に等しいパルスにして送り出していた。ここで、微分回路33と第2の積分回路34は帯域フィルターを形成している。これにより、第1の積分回路32の出力の高さを持つパルスが得られる。
In the conventional method shown in FIG. 14, the time constant of the
本発明では、この波形整形回路35における積分回路34(図1の第2の積分回路15)の積分機能を弱め、波形整形回路16を微分回路として動作させる。それにより、波形整形時定数を一番速い電荷発生時間に合わせると、ほとんどの遅い信号に対して波形整形回路16が微分回路として働くため、第1の積分回路13の積分効果を打ち消し、ガス検出器11が発生する電荷をそのまま増幅することとなる。出力されるのは発生する電荷そのものなので、本発明によれば、ガス検出器11の限界の計数率を得ることができる。さらに、この信号をA/D変換回路17によりデジタル化し、デジタル積分手段18によりデジタル的にもう一度積分することで、高速性を保ったままどの信号でも同じ電荷量が得られるようになる。
In the present invention, the integration function of the integration circuit 34 (
これにより、従来の中性子計測用ガス検出装置では、例えばガス検出器11の一番遅い信号に合わせて時定数を0.5μs、さらにC1=5pF,R1=5MΩ,C2=220pF,R2=220KΩ,R3=2KΩ,C3=10pF,R4=48KΩであったが、本発明を用いた実施例では、一番速い信号を0.1μsと仮定し、C1=5pF,R1=1MΩ,C2=220pF,R2=24KΩ,R3=390Ω,C3=10pF,R4=10KΩとした。
Thereby, in the conventional gas detector for neutron measurement, for example, the time constant is 0.5 μs in accordance with the slowest signal of the
図3は本発明に係る中性子計測用ガス検出装置にステップ信号をコンデンサを通して入力した場合のSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)の計算結果を示す図である。図3(a)はステップの立ち上がりが0.1μsの場合、図3(b)はステップの立ち上がりが1μsの場合を示している。アンプ12の波形整形時定数を0.1μsとし、コンデンサを通してステップ信号を入力した。これらの図において、下のグラフがステップ信号で傾きを与えており、上のグラフが出力パルスである。時定数より速い信号は同じ高さの信号となるが、時定数より長い入力は微分回路14による微分効果が働き、背は低いが幅の広い信号になり、電荷の入力量を示す。従って、積分量を示す面積は同じになる。
FIG. 3 is a diagram showing a calculation result of SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) when a step signal is input to the neutron measurement gas detector according to the present invention through a capacitor. FIG. 3A shows the case where the rise of the step is 0.1 μs, and FIG. 3B shows the case where the rise of the step is 1 μs. The waveform shaping time constant of the
図4にガス検出器11の出力を速い波形整形時定数のアンプに通した時に得られる波形を示す。ここでは波形整形時定数を0.1μsにしている。ガス検出器11の出力信号が速い信号と遅い信号の混合状態で出力されているのを良く表している。速い信号はかなり追いついているが、遅い信号は背が低く幅が広がっていて、SPICEの結果から遅い成分である。このガス検出器では、0.2μs〜1.0μs程度の信号が混在している。
FIG. 4 shows a waveform obtained when the output of the
図5に実際のガス検出装置の波形を示す。図5(a)は従来の中性子計測用ガス検出装置を用いた波形(0.5μs時定数)、図5(b)は本発明の中性子計測用ガス検出器を用いた波形(0.1μs時定数)を示している。図5(a)に示す従来の中性子計測用ガス検出器では、十分に積分できているが、パルス幅が広がってしまい、高計数率化ができていない。図5(b)に示す本発明の中性子計測用ガス検出器では、速い信号は追いついているが遅い信号はかなり背が低く幅が広がる。このガス検出器では、0.2μs〜1.0μs程度の信号が混在していることを表している。 FIG. 5 shows the waveform of an actual gas detection device. FIG. 5A shows a waveform using a conventional gas detector for neutron measurement (0.5 μs time constant), and FIG. 5B shows a waveform using a neutron measurement gas detector of the present invention (at 0.1 μs). Constant). In the conventional gas detector for neutron measurement shown in FIG. 5 (a), the integration is sufficiently performed, but the pulse width is widened, and a high counting rate cannot be achieved. In the neutron measurement gas detector of the present invention shown in FIG. 5B, the fast signal catches up, but the slow signal is considerably short and wide. This gas detector shows that signals of about 0.2 μs to 1.0 μs are mixed.
従来の中性子計測用ガス検出装置を用いた図5(a)の信号ではパルス幅が3.6μs程度に広がり、10%ロスの測定をしようと思うと、平均36μsの計数率で、28Kカウント/秒(cps)が限界になる。一方、本発明の中性子計測用ガス検出装置を用いた図5(b)は、最悪で1.6μsの広がりであるので、10%ロスの測定で、63Kcpsの測定で使用できることになる。従って、本発明によれば最悪でも2倍以上の高計数率化が可能になる。また、図5(b)の例のように2信号目が入っても十分に識別できる。 In the signal of FIG. 5 (a) using a conventional gas detector for neutron measurement, the pulse width spreads to about 3.6 μs, and when measuring 10% loss, an average count rate of 36 μs is 28K count / Seconds (cps) are the limit. On the other hand, FIG. 5 (b) using the gas detector for neutron measurement according to the present invention has the worst spread of 1.6 μs, so it can be used for measurement of 63 Kcps with measurement of 10% loss. Therefore, according to the present invention, the counting rate can be increased by a factor of 2 or more at worst. Further, even if the second signal enters as in the example of FIG.
次に、本発明において信号の積分をリアルタイムに求める具体的方法について説明する。 Next, a specific method for obtaining signal integration in real time in the present invention will be described.
図4の結果から、速い信号と遅い信号の典型的な波形を想定し、どちらにも対処できるようにした。実際には図6の(a)と(b)の波形を想定している。アンプ12の出力を高速なA/D変換回路17でデジタル化し、処理するアルゴリズムである。ここではサンプリングレートが40MHz、変換ビット数が12bitのA/D変換回路17を使用した。
From the results of FIG. 4, typical waveforms of a fast signal and a slow signal are assumed, and both can be dealt with. Actually, the waveforms of FIGS. 6A and 6B are assumed. This is an algorithm for digitizing and processing the output of the
処理の順序は次のようになる。
(1)ベースラインの測定
ここでは、常にA/D変換回路17の信号を一定区間に分けて比較し、最小値をベースラインとして取る。最小値としたのは、試行錯誤の結果それが一番良い結果を得られるためである。図7にベースラインの測定のためのフローチャートを示す。ここでは64ステップ(1.6μs)ごとに最小値を求める。まず、図7(a)に示すように、ベースライン用カウンターSTCTを0から63までカウントアップし、ベースライン用カウンターSTCTが63になったら0に戻す(ステップS1〜S3)。ここでA/D変換回路17の最小出力値を求めるに当たり、さらに精度を上げるために0.8μsずらして二重に測定する。つまり、図7(b)と(c)に示すように、32クロック(0.8μs)ずらして64クロック(1.6μs)の最小値を二重に測定する。図7(b)ではベースライン用カウンターSTCTが31になったときMINI0にその時のA/D変換回路17の出力信号値DADCを入れ(ステップS4、S5)、以降のA/D変換回路17の出力信号DADCとMINI0を比較してより小さい信号値をMINI0として更新し保持する(ステップS6、S7)。それと同時に、図7(c)に示すように、32クロックずらして64クロックごとに最小値MINI1を更新、保持する(ステップS8〜S11)。そして、図7(d)に示すように、ベースライン用カウンターSTCTが0〜31のときは最新のベースラインBBASEをMINI0(ステップS12、S13)に、ベースライン用カウンターSTCTが32〜63のときは最新のベースラインBBASEをMINI1(ステップS12、S14)に設定する。なお、図中のクロック同期位置で基本クロックに同期が取られ、クロック立ち上がりごとに一回動作することとする。
The order of processing is as follows.
(1) Measurement of Baseline Here, the signal of the A / D conversion circuit 17 is always divided into fixed intervals and compared, and the minimum value is taken as the baseline. The reason for setting the minimum value is that the best result can be obtained as a result of trial and error. FIG. 7 shows a flowchart for measuring the baseline. Here, the minimum value is obtained every 64 steps (1.6 μs). First, as shown in FIG. 7A, the base line counter STCT is counted up from 0 to 63, and is returned to 0 when the base line counter STCT reaches 63 (steps S1 to S3). Here, in obtaining the minimum output value of the A / D conversion circuit 17, in order to further increase the accuracy, the measurement is performed twice with a shift of 0.8 μs. That is, as shown in FIGS. 7B and 7C, the minimum value of 64 clocks (1.6 μs) is measured twice by shifting 32 clocks (0.8 μs). In FIG. 7B, when the baseline counter STCT becomes 31, the output signal value DADC of the A / D conversion circuit 17 at that time is input to MINI0 (steps S4 and S5), and the subsequent A / D conversion circuit 17 The output signal DADC and MINI0 are compared, and the smaller signal value is updated and held as MINI0 (steps S6 and S7). At the same time, as shown in FIG. 7C, the minimum value MINI1 is updated and held every 64 clocks shifted by 32 clocks (steps S8 to S11). As shown in FIG. 7D, when the baseline counter STCT is 0 to 31, the latest baseline BBASE is set to MINI0 (steps S12 and S13), and the baseline counter STCT is 32 to 63. Sets the latest baseline BBASE to MINI1 (steps S12, S14). It is assumed that the clock is synchronized with the basic clock at the clock synchronization position in the figure and operates once every clock rise.
(2)立ち上がりの検出
図8にパルス積分の測定のためのフローチャートを示す。
予め設定しておいたステップ数以上において信号の増加(ステップS30)が続いた場合、パルスの立ち上がりがあったものとみなす。
具体的にはまず、制限時間用カウンターADDCTにより制限時間内であるかを調べ(ステップS21)、ベースライン用バッファメモリBASEに記録されたベースラインデータよりA/D変換回路17の出力信号値DADCが大きいか比較し(ステップS22)、さらに立ち上がり用カウンターRISECTが所定のステップ数〔ここでは4ステップ(100ns)〕を超えているか調べ(ステップS23)、これらのいずれの条件も満たしていれば、立ち上がりとする。積分は、A/D変換回路17のデータからベースラインを引いた値を累積していく。その際、A/D変換回路17のデータがベースライン以下になる場合はそのデータを破棄する。データの破棄(ステップS32)は最新のベースラインデータをコピーし、各カウンタをクリアする。
(2) Detection of rising edge FIG. 8 shows a flowchart for measuring pulse integration.
If the signal continues to increase (step S30) at a preset number of steps or more, it is considered that the pulse has risen.
Specifically, first, the time limit counter ADDCT checks whether the time is within the time limit (step S21), and the output signal value DADC of the A / D conversion circuit 17 is determined from the baseline data recorded in the baseline buffer memory BASE. Is compared (step S22), and it is further checked whether the rising counter RISECT exceeds a predetermined number of steps (here, 4 steps (100 ns)) (step S23). If any of these conditions is satisfied, Let rise. The integration is performed by accumulating values obtained by subtracting the baseline from the data of the A / D conversion circuit 17. At this time, if the data of the A / D conversion circuit 17 is below the baseline, the data is discarded. For discarding data (step S32), the latest baseline data is copied and each counter is cleared.
(3)最大値(MAX)の検出
次に、A/D変換回路17の出力信号値DADCの最大値MAXを検出し、保存する(ステップS24)。
(3) Detection of Maximum Value (MAX) Next, the maximum value MAX of the output signal value DADC of the A / D conversion circuit 17 is detected and stored (step S24).
(4)MAX/2の検出
A/D変換回路17の出力信号値DADCがMAX/2を下回る値を検出(ステップS25)したら、パルスの終了と判断し、積分値が設定している閾値以上(ステップS27)であればデータとして保存(ステップS28)し、データの破棄(ステップS32)に移行する。閾値未満であれば何もせずにデータの破棄(ステップS32)に移行する。すなわち、A/D変換回路17の出力信号値DADCがMAX/2以下になっており、最大値をすでに検出していて、積分用カウンターINTEGの積分値が閾値LLDを超えていれば、その積分値を出力波高値PEAKとして保存する(ステップS25〜S28)。
(4) Detection of MAX / 2 When the output signal value DADC of the A / D conversion circuit 17 detects a value lower than MAX / 2 (step S25), it is determined that the pulse has ended, and the integral value is equal to or greater than the set threshold value. If it is (step S27), it is stored as data (step S28), and the process proceeds to discarding data (step S32). If it is less than the threshold, nothing is done and the process proceeds to discarding data (step S32). That is, if the output signal value DADC of the A / D conversion circuit 17 is equal to or less than MAX / 2, the maximum value has already been detected, and the integration value of the integration counter INTEG exceeds the threshold value LLD, the integration is performed. The value is stored as an output peak value PEAK (steps S25 to S28).
(5)制限時間で廃棄
上記の(1)〜(4)が設定している制限時間内に終了していない場合、データを廃棄して(ステップS32)次の信号待ちに移行する。この他にも、A/D変換回路17の出力信号値DADCがベースラインデータを超えていなかったらいつでもデータを廃棄し、偽信号の混入を防ぐ。
(5) Discard at time limit If the above (1) to (4) do not end within the time limit set, the data is discarded (step S32), and the process waits for the next signal. In addition to this, if the output signal value DADC of the A / D conversion circuit 17 does not exceed the baseline data, the data is discarded at any time to prevent a false signal from being mixed.
図9にコンデンサを通してステップ信号を入力した場合のアンプ出力波形を示す。図9(a)はステップ信号傾きが200ns、図9(b)は500ns、図9(c)は1.3μsの波形を示している。下の波形が傾きを与えた入力のステップ信号で、上のグラフがアンプ出力波形である。ステップ信号に0.5pFのコンデンサを通して入力したので、どれもが0.5pCの電荷量を受けた時の出力である。波形整形時定数は0.1μsに設定している。この図からSPICEの計算結果と同じ出力が得られていることが分かる。 FIG. 9 shows an amplifier output waveform when a step signal is input through a capacitor. 9A shows a waveform with a step signal slope of 200 ns, FIG. 9B shows a waveform of 500 ns, and FIG. 9C shows a waveform of 1.3 μs. The lower waveform is an input step signal with a slope, and the upper graph is an amplifier output waveform. Since step signals are input through a 0.5 pF capacitor, all of them are outputs when receiving a charge amount of 0.5 pC. The waveform shaping time constant is set to 0.1 μs. This figure shows that the same output as the SPICE calculation result is obtained.
図10は従来の中性子計測用ガス検出装置でパルス波高値から波高分布図を得たデータである。図10(a)はステップ信号傾きが200ns、図10(b)は500ns、図10(c)は1.3μsの波形を示している。横軸がパルスの波高値、縦軸がカウント数である。図9のアンプ出力波形のピーク値と合った位置に分布しているのが分かる。 FIG. 10 shows data obtained by obtaining a pulse height distribution map from a pulse peak value with a conventional gas detector for neutron measurement. FIG. 10A shows a waveform with a step signal slope of 200 ns, FIG. 10B shows a waveform of 500 ns, and FIG. 10C shows a waveform of 1.3 μs. The horizontal axis represents the pulse peak value, and the vertical axis represents the count number. It can be seen that the signals are distributed at positions that match the peak values of the amplifier output waveform of FIG.
図11は本発明の中性子計測用ガス検出装置でパルス積分値から波高分布図を得たデータである。図11(a)はステップ信号傾きが200ns、図11(b)は500ns、図11(c)は1.3μsの波形を示している。横軸がパルス積分値、縦軸がカウント数である。図9のアンプ出力波形の積分値(面積)と合った位置に分布しているのが分かる。 FIG. 11 is data obtained by obtaining a pulse height distribution map from the pulse integral value in the gas detector for neutron measurement according to the present invention. 11A shows a waveform with a step signal slope of 200 ns, FIG. 11B shows a waveform of 500 ns, and FIG. 11C shows a waveform of 1.3 μs. The horizontal axis is the pulse integration value, and the vertical axis is the count number. It can be seen that the signal is distributed at a position that matches the integrated value (area) of the amplifier output waveform of FIG.
図12に、実際の中性子測定における、従来の中性子計測用ガス検出装置で計測したパルス波高値と、本発明の中性子計測用ガス検出装置で計測したパルス積分値の比較データを示す。図12(a)が従来の中性子計測用ガス検出装置で計測したパルス波高値、図12(b)が本発明の中性子計測用ガス検出装置で計測したパルス積分値を示している。これらの図より明らかなように、図12(b)では高い波高データが多くなっていて、理想の分布を示しているのが分かり、本発明が十分に効果的であることが証明できている。 FIG. 12 shows comparison data between the pulse peak value measured by the conventional gas detector for neutron measurement and the pulse integral value measured by the gas detector for neutron measurement of the present invention in actual neutron measurement. FIG. 12A shows the pulse peak value measured by the conventional gas detector for neutron measurement, and FIG. 12B shows the pulse integral value measured by the gas detector for neutron measurement of the present invention. As is clear from these figures, it can be seen that in FIG. 12 (b), the high wave height data increases, indicating an ideal distribution, and it is proved that the present invention is sufficiently effective. .
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, Based on the meaning of this invention, various deformation | transformation are possible, These are excluded from the scope of the present invention. is not.
本発明は、He3ガスの密封空間に飛び込んでくる中性子の量を計測する中性子計測用ガス検出装置に関し、特に、当該ガス検出器内に中性子が飛び込んできた際に発生する電荷量を検出する信号処理手段における高計数率化と安定化のための処理技術に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。 The present invention relates to a neutron measurement gas detector for measuring the amount of neutrons jumping into a sealed space of He3 gas, and in particular, a signal for detecting the amount of charge generated when neutrons jump into the gas detector. The present invention relates to a processing technique for increasing the counting rate and stabilizing the processing means, and has industrial applicability.
11 ガス検出器
12 アンプ
13 第1の積分回路
14 微分回路
15 第2の積分回路
16 波形整形回路
17 A/D変換回路
18 デジタル積分手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ガス検出手段からの出力を積分増幅する第1の積分アンプ手段と、
前記第1の積分アンプ手段からの出力を微分する微分回路と、前記微分回路からの出力を積分増幅する第2の積分アンプ手段と、から成る波形整形回路と、
前記第2の積分アンプ手段の出力をA/D変換し、そのデジタル出力値を積分するデジタル積分手段と、を有し、
前記第1の積分アンプ手段の積分時定数が、前記微分回路のポールゼロ相殺時定数と等価であり、
前記波形整形回路の時定数が、前記電荷の最初の検出時間に合わせて設定される、ことを特徴とする中性子測定用ガス検出装置。 Gas detection means for measuring neutrons and outputting a charge corresponding to the detected amount;
First integrating amplifier means for integrating and amplifying the output from the gas detecting means;
A waveform shaping circuit comprising: a differentiation circuit for differentiating an output from the first integration amplifier means; and a second integration amplifier means for integrating and amplifying the output from the differentiation circuit;
Digital integration means for A / D converting the output of the second integration amplifier means and integrating the digital output value;
The integration time constant of the first integrating amplifier means is equivalent to the pole zero cancellation time constant of the differentiating circuit;
A gas detection apparatus for neutron measurement, wherein a time constant of the waveform shaping circuit is set in accordance with an initial detection time of the charge.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007269254A JP5126739B2 (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Gas detector for neutron measurement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007269254A JP5126739B2 (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Gas detector for neutron measurement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009097967A JP2009097967A (en) | 2009-05-07 |
JP5126739B2 true JP5126739B2 (en) | 2013-01-23 |
Family
ID=40701112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007269254A Expired - Fee Related JP5126739B2 (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Gas detector for neutron measurement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5126739B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10784094B2 (en) * | 2017-02-03 | 2020-09-22 | Gatan, Inc. | Harmonic line noise correction for electron energy loss spectrometer |
JP6228340B1 (en) * | 2017-05-15 | 2017-11-08 | 東芝電子管デバイス株式会社 | Neutron position detector |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6114590A (en) * | 1984-06-30 | 1986-01-22 | Shimadzu Corp | Semiconductor radiation detector |
JPS6128885A (en) * | 1984-07-19 | 1986-02-08 | Shoji Nakamura | Radiation detector |
JPS62108179A (en) * | 1985-11-07 | 1987-05-19 | Horiba Ltd | Radiation measuring instrument |
JPH0247581A (en) * | 1988-08-09 | 1990-02-16 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | Neutron detector |
US4920548A (en) * | 1988-09-28 | 1990-04-24 | Westinghouse Electric Corp. | Source range neutron flux count rate system incorporating method and apparatus for eliminating noise from pulse signal |
JP2921854B2 (en) * | 1989-05-01 | 1999-07-19 | 理化学研究所 | Method for eliminating count loss effect of X-ray counter and linear amplifier |
JP2977822B1 (en) * | 1998-12-08 | 1999-11-15 | 核燃料サイクル開発機構 | In-situ plutonium measuring device |
JP4135795B2 (en) * | 2002-07-12 | 2008-08-20 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | Two-dimensional radiation and neutron image detectors using phosphors or scintillators |
-
2007
- 2007-10-16 JP JP2007269254A patent/JP5126739B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009097967A (en) | 2009-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5022902B2 (en) | Apparatus and method for separating individual signals in detector output data | |
JP4787989B2 (en) | Peak detection circuit, multi-channel analyzer and radiation measurement system | |
Elter et al. | Performance investigation of the pulse and Campbelling modes of a fission chamber using a Poisson pulse train simulation code | |
Akerib et al. | FPGA-based trigger system for the LUX dark matter experiment | |
Martin et al. | Determining the drift time of charge carriers in p-type point-contact HPGe detectors | |
CN107272049A (en) | Digital n γ discriminating methods based on pulse width | |
CN106772541A (en) | Detector output signal deconvolution Study on processing method | |
JP5126739B2 (en) | Gas detector for neutron measurement | |
CA2644568C (en) | Apparatus and method for reducing microphonic susceptibility in a radiation detector | |
JP4853699B2 (en) | Electric charge type accident investigation device | |
JP7120608B2 (en) | Radiation measuring device | |
Elter et al. | Performance of Higher Order Campbell methods, Part II: calibration and experimental application | |
CN109085638B (en) | Particle real-time discrimination system based on band-pass filtering and construction and discrimination method | |
JP6223433B2 (en) | High dynamic range detector correction algorithm | |
US10473521B2 (en) | Analog photon counting | |
CN106772540A (en) | A kind of hard X ray flux detecting system of J TEXT tokamak devices | |
JP3103047B2 (en) | Pulse waveform adjustment and discrimination method in nuclear spectroscopy system | |
Chen et al. | Digital beta counting and pulse-shape analysis for high-precision nuclear beta decay half-life measurements: Tested on Alm26 | |
Arneodo et al. | Performance evaluation of a hit finding algorithm for the ICARUS detector | |
Korcyl et al. | Readout electronics and data acquisition for gaseous tracking detectors | |
CN112987070A (en) | Detection signal processing method, device and circuit | |
CN110261886A (en) | Utilize the method and system of digital BPM measurement linear accelerator beam position | |
CN110857909A (en) | System for measuring particle size of particles | |
Garvey et al. | Bunch Crossing Identification for the ATLAS Level-1 Calorimeter Trigger | |
JPH0159549B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100811 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111028 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120719 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120906 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120925 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121022 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |