JP5619717B2 - 放射線検出器用電源回路およびそれを用いた半導体放射線検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出器に印加するバイアス電圧を制御する放射線検出器用電源回路、およびそれを用いた半導体放射線検出装置に関する。

テルル化カドミウムを使用した半導体放射線検出器において、連続して検出器にバイアス電圧を印加していると印加時間の長さに応じて検出特性が悪化するような不安定現象が知られている。この現象はポーラリゼーション現象と呼ばれ、その進行を防ぐためには、例えば３０秒から５分程度の一定の間隔で定期的にバイアス電圧をオフ（ＯＦＦ）すればよい。この操作をリフレッシュと呼ぶ。なお、リフレッシュ時の電圧オフの時間は、測定が中断するため、極力短時間の方が良く、高速でバイアス電圧をオン・オフすることが望ましい。
このリフレッシュ時のオン・オフ動作に関連して、特許文献１には、バイアス電源と放射線検出器との間にノイズフィルタ回路を設けるとともに、バイアス電圧伝達回路を設け、バイアス電圧を印加している状態ではノイズフィルタ回路を動作させ、バイアス電圧をオン・オフする状態ではバイアス電圧伝達回路を動作させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、被検体が搭載されたベッドの断続的移動に同期して、検出器に電圧を印加するコンデンサへの充放電電流を定電流装置から供給する核医学診断装置に関する技術が開示されている。

ここで、核医学診断装置というのは、放射線濃度分布を測定する機能を有するものであり、そのため多数の放射線検出器を並べて放射線濃度分布のイメージが得られるようになっている。すなわち核医学診断装置は、多数の放射線検出器を使用している。
一方、テルル化カドミウムのような半導体放射線検出器では、放射線が結晶内で電荷に変換され、その電荷量を測定することで放射線のエネルギーが測定される。このとき、電荷量の正確な測定のためには、あらかじめ回路要素の一つであるコンデンサに充分な量の電荷を蓄積しておき、検出器で生じた電荷をスムーズに流すことが重要である。
すなわち、検出器が多いほど静電容量の大きなコンデンサが必要となる。特に検出器が１個ずつ専用のコンデンサを持つことが必要な場合、検出器数に比例して静電容量の大きいコンデンサが搭載される。
リフレッシュ時には、回路要素に含まれる静電容量の充放電、特に充電は高圧電源からの供給電流により行うが、充電を高速に行うためには大きな供給電流が必要となる。特に放射線検出器を多数使用するイメージング検出器において大きな電流が流れる。
この多数の放射線検出器を用いることに関連して、特許文献２には、マトリクス読出しと呼ばれる信号読出し方式が開示されている。
また、特許文献３には、リフレッシュの必要性がテルル化カドミウム放射線検出器に関して記載されていて、検出器へのバイアス電圧を一時的にオフして復帰させ、かつそれを高速に実行するための電源回路が開示されている。

特許第４７４７１９５号公報 特許第３９３８１８９号公報 米国特許第７１５４１００号明細書

しかしながら特許文献１の技術では、放射線検出器を多数使用するイメージング検出器において、大きな供給電流が必要となり、高価かつ大型の高圧電源装置が必要となる。
また、特許文献２の技術では、マトリクス読出しと呼ばれる信号読出し方式を使用する場合においては、さらに大きな供給電流が必要となり、一層、高価かつ大型の高圧電源装置が必要となるという問題がある。
また、特許文献３の技術では高圧電源装置からの供給電流が小さく、静電容量を充電するためにはリフレッシュ期間と比較して無視できないほどの長大な時間を要するという問題がある。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するものであって、その目的は、リフレッシュ後の検出器に印加する電圧を速やかに復帰し、かつ廉価で供給電流の小さい高圧電源装置にも対応可能な放射線検出器用電源回路を提供することである。

前記の目的を達成するために、各発明を以下のような構成にした。
すなわち、本発明の放射線検出器用電源回路は、放射線検出器にバイアス電圧を印加する放射線検出器用電源回路であって、高圧電源装置の出力に並列に接続され、電荷を蓄積するバッファコンデンサと、前記バッファコンデンサから電力を入力し、所定の電圧に変換かつ調整維持し、前記放射線検出器を所定の周期でリフレッシュするリフレッシュ制御回路に前記所定の電圧の電力を出力する電圧レギュレータ回路と、を備えることで、前記電圧レギュレータ回路は、前記リフレッシュ制御回路が前記放射線検出器に前記電圧レギュレータ回路のバイアス電圧の印加をオフしてから再度オンしたときの電圧回復期に前記バッファコンデンサが蓄積した電荷を利用して前記放射線検出器への充電を行い、前記バッファコンデンサは、前記電圧回復期に所定の電圧まで回復、充電されることを特徴とする。
また、本発明の半導体放射線検出装置は、前記放射線検出器用電源回路と、前記放射線検出器と、を備えた半導体放射線検出装置であって、前記放射線検出器を構成する材料がテルル化カドミウム、あるいはテルル化亜鉛カドミウム、あるいは臭化タリウムであることを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、リフレッシュ後の検出器に印加する電圧を速やかに復帰し、かつ廉価で供給電流の小さい高圧電源装置にも対応可能な放射線検出器用電源回路を提供できる。

本発明の放射線検出器用電源回路の第１実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。 本発明の放射線検出器用電源回路の第１実施形態のリフレッシュ制御の仕方を示すリフレッシュコントローラによる出力電圧の波形とバッファコンデンサの電圧波形を示したものである。 本発明の放射線検出器用電源回路の第２実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。 本発明の放射線検出器用電源回路の第２実施形態のリフレッシュ制御の仕方を示すリフレッシュコントローラによる出力電圧の波形とバッファコンデンサの電圧波形を示したものである。 本発明の放射線検出器用電源回路の第３実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。 本発明の放射線検出器用電源回路の第３実施形態の検出器ユニットの電圧波形と、バッファコンデンサの電圧波形を示したものである。 本発明の放射線検出器用電源回路の第４実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。 本発明の放射線検出器用電源回路の第５実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。 従来の放射線検出器用電源回路の例を参考回路として示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。

(第１実施形態)
本発明の放射線検出器用電源回路の第１実施形態を、図１、図２を参照して説明する。
図１は、本発明の放射線検出器用電源回路の第１実施形態と、関連する回路、装置との構成を示す回路図である。

＜放射線検出器用電源回路の構成＞
高圧電源装置１０の出力にバッファコンデンサ１１が並列に接続されていて、バッファコンデンサ１１は、高圧電源装置１０の出力である直流電圧の略−８００Ｖで充電されている。
また、バッファコンデンサ１１は、電圧レギュレータ回路１２の入力端子に並列に接続されていて、電圧レギュレータ回路１２の入力端子にバッファコンデンサ１１に蓄積された電荷を供給している。
電圧レギュレータ回路１２は、入力した直流電圧の略−８００Ｖを略−５００Ｖに変換して出力するとともに、入力電圧の変動に対しても、出力電圧（略−５００Ｖ）を一定に保つように調整する制御をしている。
電圧レギュレータ回路１２の出力は、リフレッシュコントローラ１３に入力される。
なお、以上において、バッファコンデンサ１１と電圧レギュレータ回路１２が本実施形態の放射線検出器用電源回路の必須要素である。

＜放射線検出器用電源回路に関連する回路の構成＞
図１において、リフレッシュコントローラ１３は、電圧レギュレータ回路1２の出力電圧（略−５００Ｖ）と０Ｖとを周期的に切り換える機能を有する回路で構成されている。
なお、リフレッシュコントローラ１３が出力電圧を切り換えて、放射線検出器（４１、４３）へのバイアス電圧を制御する方法については後記する。
リフレッシュコントローラ１３の出力端子は、抵抗１４とコンデンサ１５で構成されるローパスフィルタ回路（以下、適宜、「ローパスフィルタ」と略す）４５に接続されている。リフレッシュコントローラ１３の出力で制御された出力電圧は、ローパスフィルタ４５で高周波の雑音が除かれた後、バイアス抵抗１７を経由して検出器ユニット４１に搭載されている各検出器（４３）へ送られる。
なお、バイパス回路１６は、抵抗１４に並列に接続されている。また、バイパス回路１８は、バイアス抵抗１７に並列に接続されている。このバイパス回路１６およびバイパス回路１８は、リフレッシュのときの急激な電圧変化のみを、放射線検出器側の検出器ユニット４１に搭載されている各検出器へ伝達するための回路となっており、具体的にはツェナーダイオード（Zener diode）やＰＩＮダイオード(p-intrinsic-n Diode)等が使用される。

＜放射線検出器の検出回路＞
検出器ユニット４１は、１６個の検出器４３が行列状に構成されている。検出器４３は、ダイオードで表記され、ダイオード（４３）におけるアノード側に負電圧、カソード側に正電圧を印加する逆バイアスで使用される。
図１では、横に並ぶ検出器４個のアノードが一括接続され、また縦に並ぶ検出器４個のカソードが一括接続されている。
１行目のアノード線１０１を通る信号は、読出し回路２８に入力し、増幅されて出力端子１２８から出力される。同様に、２行目のアノード線１０２を通る信号は、読出し回路２９に入力し、増幅されて出力端子１２９から出力される。３行目のアノード線１０３を通る信号は、読出し回路３０に入力し、増幅されて出力端子１３０から出力される。４行目のアノード線１０４を通る信号は、読出し回路３１に入力し、増幅されて出力端子１３１から出力される。

また、１列目のカソード線２０１を通る信号は、読出し回路３２に入力し、増幅されて出力端子１３２から出力される。同様に、２列目のカソード線２０２を通る信号は、読出し回路３３に入力し、増幅されて出力端子１３３から出力される。３列目のカソード線２０３を通る信号は、読出し回路３４に入力し、増幅されて出力端子１３４から出力される。４列目のカソード線２０４を通る信号は、読出し回路３５に入力し、増幅されて出力端子１３５から出力される。
また、カソード線２０１〜２０４は、それぞれ各接地抵抗１９を介してグランドＧに接続されている。

なお、読出し回路２８〜３５は、それぞれ入力端子に結合コンデンサ２０〜２７を備えている。結合コンデンサ２０〜２７から入力した信号は、アンプとコンデンサと抵抗とを備えた演算増幅器で所望の信号の抽出と増幅とを行い、さらにバッファによって増幅処理されて出力端子１２８〜１３５からそれぞれ検出信号を出力する構成となっている。

＜信号の読み出し方＞
信号の読み出し方について説明する。
ガンマ線（放射線）４２が検出器ユニット４１に備えられたひとつの検出器４３に入射すると、ガンマ線のエネルギーが電気信号として検出され、アノード線１０１を介して読出し回路２８と、また、カソード線２０２を介して読出し回路３３とに同時に信号が発生する。
この二つの信号が検出されることによって、同時に信号が生じた線が交差する場所、すなわち検出器４３がガンマ線（放射線）４２の入射位置と特定できる（同時性を判定する回路は図示せず）。
図１に示した放射線検出器（検出器ユニット４１）の構成は、マトリクス接続と呼ばれ、１６個の検出器（４３）に対して読出し回路２８〜３５は、その半分の８回路で構成されている。

＜リフレッシュ制御について＞
次に、放射線検出器のリフレッシュ制御について説明する。
前述したように、例えばテルル化カドミウムを使用した半導体放射線検出器において、連続してバイアス電圧を印加していると、時間とともに検出特性が悪化する不安定現象があることが知られている。この現象はポーラリゼーション現象と呼ばれ、その進行を防ぐためには、所定の間隔でバイアス電圧をオフするリフレッシュ制御を行う必要がある。

図２は、前述のポーラリゼーション現象からの検出特性が悪化するのを防止するために、リフレッシュ制御の仕方を示すものであって、リフレッシュコントローラ１３（図１）による出力電圧５１（５１Ａ、５１Ｂ）の波形とバッファコンデンサの電圧波形５５（５５Ａ、５５Ｂ）を示したものである。
図２において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表している。
リフレッシュコントローラ１３は、電圧レギュレータ回路１２（図１）の出力電圧−５００Ｖと０Ｖを所定の期間で切り換える。
リフレッシュコントローラ１３の出力電圧５１（５１Ａ、５１Ｂ）は、大部分の時間である期間５０３において、電圧レギュレータ回路１２の出力電圧−５００Ｖ（５１Ａ）をそのまま検出器ユニット４１（図１）側へ伝達する。また、期間５０４の周期ごとにオフの期間５０２において０Ｖ（５１Ｂ）を出力する。この出力電圧−５００Ｖ（５１Ａ）の期間５０３と０Ｖ（５１Ｂ）の期間５０２とが周期的に繰り返される。

次に、図２の出力電圧５１（５１Ａ、５１Ｂ）に示した電圧制御を行う理由を述べる。
図１における放射線の検出器ユニット４１は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）結晶で構成される検出器となっている。
このテルル化カドミウム検出器は、バイアス電圧を継続して印加し続けると数分程度で結晶内に電荷蓄積する”ポーラリゼーション”と呼ばれる現象が生じることが知られている。ポーラリゼーションが生じると結晶内部の電界分布が変化して放射線入射で生じた電荷の収集が正常にできなくなり、放射線検出特性が著しく悪化する。
しかしこの現象は恒久的なものではなく、バイアス電圧を一度オフすれば、蓄積した電荷は、自然に中和されてもとの正常状態に戻る。
そのため、図２の出力電圧５１（５１Ａ、５１Ｂ）の波形に示したように、期間５０４の周期毎にオフ時間である期間５０２を設けることで放射線検出特性を一定に維持させることができるのである。

この周期的にバイアス電圧をオフ、すなわち０Ｖとする操作をリフレッシュと呼ぶ。リフレッシュの周期の期間５０４およびオフの期間５０２は、検出器に使用するテルル化カドミウム素子の厚さや電圧に依存するが、代表的な数値としては期間５０４、もしくは期間５０３が概ね３０秒、オフの期間５０２の時間は３０ミリ秒程度とすればよい。
この条件では、測定時間に対するリフレッシュによる測定不能時間の割合は０．１パーセントとわずかであり、事実上、無視できる。
このようにして、リフレッシュコントローラ１３で周期的に電圧を０Ｖにする。

なお、図２において、電圧波形５５（５５Ａ、５５Ｂ）は、バッファコンデンサ１１（図１）の電圧波形である。充分に充電されたバッファコンデンサ１１の電圧は、略−８００Ｖである。
しかし、リフレッシュ制御によって、検出器ユニット４１（図１）にリフレッシュコントローラ１３（図１）から短時間に０Ｖが印加された後に、再度、電圧レギュレータ回路１２（図１）の電圧（−５００Ｖ）を印加すると、電圧レギュレータ回路１２は検出器ユニット４１、検出器（４３）を作動状態に戻すために０Ｖを−５００Ｖに充電する必要がある。
したがって、電圧レギュレータ回路１２は、多量の電荷（電力）を必要として、バッファコンデンサ１１から多量の電荷の供給を受ける。このために、バッファコンデンサ１１は多量の電荷を放出し、コンデンサ両端の電圧の絶対値が急激に低下する（電圧波形５５Ｂ、期間５０５）。

ただし、コンデンサ両端の電圧の絶対値は、−５００Ｖまでには低下しない低下電圧５４（略−５３３Ｖ、この数値の根拠については後述する）で、回復を始める。
この電圧の回復は、期間５０５に放出した電荷分を既に補ったために、回復期に入ったことを示している。期間５０３に入ると、バッファコンデンサ１１は電圧レギュレータ回路１２に電荷を供給し続けるとともに、バッファコンデンサ１１自身もコンデンサ電圧を指数関数的に回復して期間５０３の間に再び略−８００Ｖに達する。

なお、バッファコンデンサ１１の電圧波形５５Ｂは、リフレッシュコントローラ１３の出力電圧５１が０Ｖから−５００Ｖに変化する非常な短時間（期間５０５）に急激に変化している。この変化はバッファコンデンサ１１が多量の電荷を電圧レギュレータ回路１２に供給しているとともに、多量の電荷を供給する能力があるように設定されていることを示している。
また、バッファコンデンサ１１の電圧波形５５Ａは、電圧波形５５Ｂに比較して緩やかに変化している。これは、高圧電源装置１０（図１）の電流（電荷）供給能力がさほど高くなくても期間５０３内に回復すればよいことを示している。
また、電圧波形５５Ｂと電圧波形５５Ａの電圧変化率の相違は、バッファコンデンサ１１の電荷供給能力が高圧電源装置１０の電流（電荷）供給能力よりもかなり高いことを意味している。また、高圧電源装置１０の電流（電荷）供給能力が低くてもよいことを示している。

なお、本発明の第１実施形態において、高圧電源装置１０の電流（電荷）供給能力が低くとも使用可能であるのは、第１の理由として、バッファコンデンサ１１と電圧レギュレータ回路１２を備え、短時間（期間５０５）で多量の電荷（電力）を供給する必要があるときには、バッファコンデンサ１１に蓄積した電荷を供給するからである。
また、第２の理由として、充分な時間のある回復期の期間５０３において、時間をかけて高圧電源装置１０がバッファコンデンサ１１の電圧を充電して回復させる方式をとるからである。
また、第３の理由として、電圧レギュレータ回路１２によって、期間５０３の検出器にかける電圧を概ね一定に保つからである。

＜放射線検出器の構成の特徴＞
図１に示した放射線検出器の構成は、前述したように、マトリクス接続と呼ばれ、１６個の検出器（４３）に対して読出し回路２８〜３５は、その半分の８回路で構成されている。したがって、検出器数に対する読出し回路数の削減を図った回路となっている。
以上のようにマトリクス接続では検出器数より少ない読出し回路数ですむという利点があるが、一方でバイアス電圧を充電する静電容量が大きくなるという課題がある。
すなわちアノード線１０１〜１０４に接続された４個のバイアス抵抗１７には、４個の結合コンデンサ２０〜２３が接続されており、これらは全て高電圧に充電する必要がある。さらに検出器ユニット４１が１システムに２５個搭載されるとすると、１個の検出器ユニット４１に対して４個ある結合コンデンサ２０〜２３を合計１００個、充電する必要がある。
なお、カソード線２０１〜２０４にそれぞれ接続された結合コンデンサ２４〜２７は、高電圧に充電する必要がない。したがって、リフレッシュコントローラ１３が充電する対象から外し、考慮していない。

＜バッファコンデンサの電荷供給能力＞
結合コンデンサ２０〜２３がそれぞれ１０００ｐＦ、ローパスフィルタ用のコンデンサ１５が０．１μＦとすると、検出器ユニット４１が２５個ある場合に、合計の静電容量は０．２μＦとなる（１０００ｐＦ×４×２５＋０．１μＦ＝０．２μＦ）。
ここでバッファコンデンサ１１を０．４μＦとすると、図２のバッファコンデンサ電圧５５の電圧波形に示したように、バッファコンデンサ１１を−８００Ｖに充電しておけば、リフレッシュコントローラ１３によってリフレッシュ直後の０Ｖの状態でバッファコンデンサ１１を検出器側に接続しても、バッファコンデンサ１１の電圧波形５５は、期間５０５において、低下電圧５４の略−５３３Ｖに低下するだけである。
そのため電圧レギュレータ回路１２の出力は、常に−５００Ｖに保つことができ、検出器ユニット４１に印加される電圧は、即座に−５００Ｖまで立ち上げることができる。

なお、バッファコンデンサ電圧５５の電圧波形が最も低下したときの電圧である低下電圧５４が、略−５３３Ｖであることの具体的な根拠を以下に示す。
前記した各要素の設定値に対して、バッファコンデンサ１１に当初蓄積されている電荷Ｑが、
Ｑ＝（０．４μＦ）×（−８００Ｖ）、であり、
バッファコンデンサ１１を検出器側に接続したときの低下電圧をＶｍｉｎとすれば、
Ｑ＝（０．４μＦ＋０．２μＦ）×（Ｖｍｉｎ）、であるので、
（０．４μＦ）×（−８００Ｖ）＝（０．４μＦ＋０．２μＦ）×（Ｖｍｉｎ）
の関係式から、Ｖｍｉｎ＝−５３３Ｖと算出できる。

次に、期間５０３において、バッファコンデンサ１１は、高圧電源装置１０により低下電圧５４の略−５３３Ｖから−８００Ｖまで充電される。このとき、−８００Ｖまで充電に要する時間は、次の通りである。
高圧電源装置１０の内部抵抗は１０ＭΩであるので、バッファコンデンサ１１との時定数は４秒（０．４μＦ×１０ＭΩ）である。実用的には、時定数の２倍から３倍の時間で充電は完了（満充電）する。したがって、８秒ないし１２秒の時間があればよい。
図２のバッファコンデンサ電圧５５の電圧波形に示したように、次回のリフレッシュまでの時間（期間）は概ね３０秒である。この３０秒という時間は、８秒ないし１２秒の時間より充分に大きいので、次回のリフレッシュまでの時間の３０秒の間には、−８００Ｖへの充電が完了する。

ここで高圧電源装置１０が供給すべき電流は、−８００Ｖで１０ＭΩ、すなわち８０μＡで充分である（８００Ｖ／１０ＭΩ＝８０μＡ）。
このように供給能力が小さい高圧電源装置１０を使用しても、リフレッシュ直後の電圧立ち上がり時間は制限を受けない。厳密には電圧レギュレータ回路１２やリフレッシュコントローラ１３の許容電流値で制限を受けるため、本実施形態では５０ミリアンペアに制限しており電圧の立ち上がり時間は２ｍｓとなった。
それでも２ｍｓであれば前述したオフ時間（オフ期間）５０２の３０ｍｓに対して充分小さいので、要求される特性を満たす回路構成と装置となっている。

《バッファコンデンサの静電容量値の設定》
また、第１実施形態において、バッファコンデンサ１１の静電容量（静電容量値）の設定の仕方について説明する。
バッファコンデンサ１１の静電容量をＣ０、充分に充電されたときのバッファコンデンサ１１の電圧（電圧値）をＶ０、放射線検出器の電気回路要素の静電容量をＣ１、電圧レギュレータ回路１２が放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧をＶ１として、
Ｃ０×Ｖ０＞（Ｃ０＋Ｃ１）×Ｖ１ ・・・ （１式）
と設定することである。
なお、Ｃ０×Ｖ０は、バッファコンデンサ１１に蓄積される電荷の総量であり、（Ｃ０＋Ｃ１）×Ｖ１は、静電容量の合計値に（Ｃ０＋Ｃ１）に放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧Ｖ１として電荷を分配したときの電荷の総量であるので（１式）の関係が成立すれば、放射線検出器の電気回路要素へＶ１の電圧を印加するに充分な電荷をバッファコンデンサ１１が蓄積できることを意味している

なお、放射線検出器の電気回路要素の静電容量をＣ１とは、リフレッシュコントローラ１３の出力端子から検出器ユニットや読出し回路２８〜３５の方を計測したときの静電容量値である。主なものとしては、コンデンサ１５、結合コンデンサ２０〜２７、検出器ユニット４１の各検出器４３がある。さらに静電容量Ｃ１には、抵抗１４、バイアス抵抗１７の回路の信号線に寄生する静電容量や信号線に接続された関連する回路の寄生容量も含まれる。以上の静電容量値の合成値としてリフレッシュコントローラ１３の出力端子で計測される静電容量値である。
また、検出器ユニット４１や読出し回路２８〜３５の個数が増加すれば、それに応じて放射線検出器の電気回路要素の静電容量Ｃ１は増加する。
また、放射線検出器の電気回路要素への電圧Ｖ１とは、リフレッシュコントローラ１３の出力端子における電圧である。

＜参考回路＞
次に、第１実施形態におけるバッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２の機能、効果を明確に示すために、バッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２のない回路を参考回路として示しその相違を説明する。
図９は、従来の放射線検出器用電源回路の例を参考回路として示す図である。
図９は、図１に示した第１実施形態の放射線検出器用電源回路から、バッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２を除いたもので、他の構成要素は全く同一である。したがって、重複する説明は省略する。
図９においては、高圧電源装置１０の出力電圧がリフレッシュコントローラ１３に直接接続されている。

《第１例》
図９に示した参考回路でリフレッシュを行ったところ、リフレッシュ直後の電圧を０Ｖから−５００Ｖまで立ち上げるのに要した時間は約１０秒であった。
この約１０秒の時間は、オフ時間である３０ｍｓよりはるかに長く、計測が中断する時間として無視できないものである。
これは高圧電源装置１０の内部抵抗が１０ＭΩと高く、充電のための電流が充分に供給できなかったためである。

《第２例》
そこで、さらに高圧電源装置１０を最大電流供給能力が５ｍＡで、内部抵抗が１ｋΩの大型の高圧電源に取り換えたが、リフレッシュ直後の電圧を０Ｖから−５００Ｖまで立ち上げるのに要した時間は約２０ｍｓであった。
この約２０ｍｓという値は、本発明の第１実施形態である図１の回路で得られた、図２におけるオフの期間５０２が３０ｍｓに近い値となる。したがって、リフレッシュ開始からバイアス電圧の復帰までに少なくとも５０ｍｓを要することを意味している。
すなわち本発明の第１実施形態では、高圧電源装置１０が最大８０μＡの供給電流で検出器電圧の立ち上がり時間は２ｍｓであったのに対して、図９の参考回路では高圧電源装置１０が５ｍＡ供給しても立ち上がり時間に２０ｍｓも要していた。

以上、本発明の第１実施形態は、従来の参考回路の形態より、はるかに小さい供給電流で、検出器電圧の立ち上がり時間を大幅に短縮できる効果があることを示している。この効果は、図１の第１実施形態において、バッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２を備えたことによるものである。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態として、さらに電流供給能力が小さくてすむ実施形態を図３、図４を参照して説明する。
図３は、本発明の放射線検出器用電源回路の第２実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。
図３は、図１に示した第１実施形態の放射線検出器用電源回路において、高圧電源装置６０とバッファコンデンサ１１との間に定電流回路６５を追加して挿入したものである。
なお、高圧電源装置６０と図１の高圧電源装置１０と符号を変えたのは、後記するように、高圧電源装置６０は高圧電源装置１０（図１）に比較してさらに性能の低い高圧電源装置でもすむ可能性があることを示すためである。また、他の構成要素は基本的に同一である。したがって、重複する説明は省略する。

図４は、図２と同じように、前述のポーラリゼーション現象からの検出特性が悪化するのを防止するための、リフレッシュ制御の仕方を示すものであって、リフレッシュコントローラ１３（図３）による出力電圧７１（７１Ａ、７１Ｂ）の波形を示したものである。
図４において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表している。
図４と図２との異なる点は、期間７０３におけるバッファコンデンサ１１の電圧波形が直線的な変化で再充電されていることである。なお、図２において、期間５０３におけるバッファコンデンサ１１の電圧波形は、指数関数的な変化で再充電されている。
この「直線的な変化」と「指数関数的な変化」との差は、定電流回路６５の有無によるものである。この電圧波形による差異と効果を次に説明する。

図３において、高圧電源装置１０は、最大供給電流２０μＡ、内部抵抗１ｋΩのものを使用し、その出力は定電流回路（定電流装置、電流制御回路）６５を経由してバッファコンデンサ１１に接続されている。
第２実施形態では、高圧電源装置１０の出力は電流制御の機能を有する定電流回路６５によって、電流の上限値が１０μＡに制限されている。
それでも図４に示したように、検出器ユニット４１に印加される出力電圧７１（７１Ａ、７１Ｂ）は図２における出力電圧５１（５１Ａ、５１Ｂ）と同一である。異なるのはバッファコンデンサ１１の出力電圧７５（７５Ａ、７５Ｂ）における電圧波形７５Ａの波形の形状である。

すなわち、図２においては前記したようにバッファコンデンサ１１の電圧波形５５Ａは、リフレッシュ直後に−８００Ｖまで復帰するのに指数関数的に変化した。これは高圧電源装置１０の内部抵抗（図示せず）とバッファコンデンサ１１との時定数で決まる変化を示している。
一方、第２実施形態では定電流回路６５が電流を１０μＡに定電流化（制限）しているので、電圧波形７５Ａのリフレッシュ直後の−８００Ｖまでの復帰は直線的に行われる。
それでもリフレッシュ直後の低下電圧７４は−５３３Ｖであり、バッファコンデンサ１１の静電容量０．４μＦを−８００Ｖまで復帰させるのに１０μＡでは１０．７秒要するだけであって、リフレッシュ間隔７０４の３０秒より充分短い。
なお、−８００Ｖまで復帰させる１０．７秒間においても、電圧レギュレータ回路１２が略−５００Ｖをリフレッシュコントローラ１３に供給しているので、リフレッシュ間隔７０４の３０秒間までにバッファコンデンサ１１は−８００Ｖまで復帰すればよい。
すなわち高圧電源装置６０が供給する電流は１０μＡですむことになり、これは第１実施形態の８０μＡの１／８である。

この効果を生む要因は、定電流回路６５を高圧電源装置６０とバッファコンデンサ１１との間に追加して挿入したことによる。
定電流回路６５によって、一定の電流をバッファコンデンサ１１に流すことにより、満充電（フル充電）に近づいても一定の電流がバッファコンデンサ１１に供給されるので、直線的な特性（電圧波形７５Ａ）で満充電に早く達する。
また、定電流回路６５によって、電流値が一定の電流値より大きく流れることを制限されるので、高圧電源装置６０の電流供給能力は、定電流回路６５に流れる以上の電流値を超えないので、少ない電流供給能力ですむ。

なお、図２に示した定電流回路のない第１実施形態においては、図３に示すように、バッファコンデンサ１１は指数関数的な波形の電圧波形５５Ａで充電されるので、満充電に近づくと充電のされ方が緩やかになり、満充電に達するのに長い時間を要する。
また、バッファコンデンサ１１は指数関数的な波形の電圧波形５５Ａで充電されるので、充電が開始される当初においては、大きな電流が流れる。したがって、この充電が開始される当初において、高圧電源装置６０の高い電流供給能力が要求されるので、高い機能の高価な高圧電源装置６０が必要となるのである。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態として、高圧電源装置８０、８３、バッファコンデンサ８１、８４、電圧レギュレータ回路８２、８５を正極性用と負極性用として２組、用いた実施形態を図５、図６を参照して説明する。
図５は、本発明の放射線検出器用電源回路の第３実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。
図５において、図１と異なるのは、高圧電源装置８０とバッファコンデンサ（第１のバッファコンデンサ）８１と電圧レギュレータ回路（第１の電圧レギュレータ回路）８２が正極性の放射線検出器用電源回路として備えら、また、高圧電源装置８３とバッファコンデンサ（第２のバッファコンデンサ）８４と電圧レギュレータ回路（第２の電圧レギュレータ回路）８５が負極性の放射線検出器用電源回路として備えられていることである。
また、検出器ユニット９１は、等価的にはダイオードではなく高抵抗体である臭化タリウム（ＴｌＢｒ）結晶を用いていることである。なお、他の構成要素は基本的に同一である。したがって、重複する説明は省略する。

第３実施形態における検出器ユニット９１は、前記したように臭化タリウム結晶を用いたものである。臭化タリウム結晶の場合、等価的にはダイオードではなく高抵抗体であるため、ダイオードによる表記はしていない。
臭化タリウム結晶は、安定動作の観点から、バイアス電圧の極性を定期的あるいは不定期的に反転させて使用する場合がある。バイアス電圧の極性を定期的にあるいは不定期的に反転させることがリフレッシュ制御となる。第３実施形態は、そのような場合に対応したものである。
すなわち正極性の高圧電源装置８０および負極性の高圧電源装置８３の両方を使用し、それぞれにバッファコンデンサ８１およびバッファコンデンサ８４を使用する。また、それぞれに電圧レギュレータ回路８２および電圧レギュレータ回路８５を使用する。
なお高圧電源装置８０、８３は、ともに内部抵抗が１０ＭΩである。バイアス電圧極性切換回路（リフレッシュコントローラ）８６は、検出器ユニット９１に印加すべき電圧の極性の正負を切り換える機能を有している。

また、図５のバイアス電圧極性切換回路８６は、図１におけるリフレッシュコントローラ１３に対応している。リフレッシュコントローラ１３は、負極性の電圧レギュレータ回路１２の電圧と短い期間の０Ｖとの間を切り換えていたが、図５のバイアス電圧極性切換回路８６は、前記したように正負の電圧レギュレータ回路８２、８５の出力電圧を切り換えている。
なおバイアス電圧極性切換回路８６と検出器ユニット９１との間の回路は、第１実施形態におけるリフレッシュコントローラ１３と検出器ユニット９１との間の回路と同一のため、重複する説明は省略する。

図５において、高圧電源装置８０は＋８００Ｖを出力し、高圧電源装置８３は−８００Ｖを出力している。バッファコンデンサ８１は、静電容量１μＦを有していて、＋８００Ｖに充電されている。また、バッファコンデンサ８４も静電容量１μＦを有していて、−８００Ｖに充電されている。
この図５の回路におけるリフレッシュ動作を次に説明する。

＜リフレッシュ制御とバッファコンデンサ電圧波形＞
図６は、図５における検出器ユニット９１に印加するバイアス電圧極性切換回路８６の出力電圧６０１、バッファコンデンサ８１の電圧６０３（６０３Ａ、６０３Ｂ）、バッファコンデンサ８４の電圧６０２（６０２Ａ、６０２Ｂ）のそれぞれの電圧波形を示したものである。
図６において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表している。
出力電圧６０１は、周期６０４で極性を反転させるが、ここではその設定時間を８分とした。出力電圧６０１が＋５００Ｖから−５００Ｖに切り替わると、電圧６０２（６０２Ｂ）は−８００Ｖから−５８３Ｖまで低下する。

この電圧低下は次の理由による。バイアス電圧極性切換回路８６から検出器ユニット９１側への負荷容量０．２μＦが＋５００Ｖ、すなわち＋０．１ミリクーロンの電荷が蓄積していたのに対し、バッファコンデンサ８４は１μＦに−８００Ｖ、すなわち−０．８ミリクーロンの電荷が蓄積していた。
そこでバイアス電圧極性切換回路８６によって正電圧が負電圧に切り換えられると、
＋０．１−０．８＝−０．７ミリクーロンの電荷が負荷容量０．２μＦとバッファコンデンサ８４の容量１μＦとの和である１．２μＦに分配される（−０．７×１０^−３Ｃ／１．２μＦ＝−５８３Ｖ）。その結果、バッファコンデンサ８４の電圧は一時的に−８００Ｖから−５８３Ｖまで低下する。

なおバッファコンデンサ８４とバイアス電圧極性切換回路８６との間には、電圧レギュレータ回路８５があるために、バッファコンデンサ８４の電圧変動はバイアス電圧極性切換回路８６へ伝達されず、常に−５００Ｖに保たれる。
バッファコンデンサ８４は、次の正電圧から負電圧への切り換えの時間、すなわち電圧反転の周期６０４の２倍の時間、すなわち１６分以内に−８００Ｖに復帰すればよい。
第３実施形態では、高圧電源装置８３によって充電されて、３０秒ほどで−８００Ｖに復帰するため、次の極性切換え時も全く同じ動作が可能である。
また、３０秒で１μＦを−８００Ｖまで復帰させるための高圧電源装置８３の電流供給能力は８０μＡあれば充分である。

以上、正電圧から負電圧に切換える動作に関して述べたが、負電圧から正電圧に切り換える場合も同様である。
なお極性切換えに要する時間は（期間６０５）、バイアス電圧極性切換回路８６および電圧レギュレータ回路８２、電圧レギュレータ回路８５の最大電流５０ｍＡで制限されるが、切換え時間は高々４ｍｓであり、切換えの周期６０４が８分であるのに対して充分短い。そのため測定の中断は問題とはならない。
極性が反転すると信号の極性も反転するが、それは読出し回路２８〜３５よりも後段の回路（図示せず）で切換えを行う。
第３実施形態において、８０μＡという小さい電流供給能力の高圧電源を使用した場合でも０．２μＦの負荷容量を−５００Ｖから＋５００Ｖ、あるいは、その逆に関しても４ｍｓという高速で切換えることが可能であった。

一方、第３実施形態を適用しない、すなわちバッファコンデンサ８１、８４、電圧レギュレータ回路８２、８５を用いない場合は、時定数２秒で電圧が切り替わるため、測定中断時間が極めて長くなっている。
これを高速化するためには、電流供給能力が大きい高圧電源装置が必要となってしまい、大型化や高コスト化などの不都合が生じる。

《バッファコンデンサの静電容量値の設定》
なお、第３実施形態において、バッファコンデンサ（第１のバッファコンデンサ）８１およびバッファコンデンサ（第２のバッファコンデンサ）８４の静電容量値の設定の仕方について説明する。
バッファコンデンサ８１、８４の静電容量（静電容量値）をともにＣ０、充分に充電されたときのバッファコンデンサ８１の電圧（電圧値）を＋Ｖ０、充分に充電されたときのバッファコンデンサ８４の電圧（電圧値）を−Ｖ０とする。
また、放射線検出器の電気回路要素の静電容量をＣ１、電圧レギュレータ回路８２が放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧を＋Ｖ１、電圧レギュレータ回路８５が放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧を−Ｖ１とする。
このときに、
Ｃ０×Ｖ０＞（Ｃ０＋Ｃ１）×Ｖ１×２ ・・・ （２式）
と設定することである。

なお、Ｃ０×Ｖ０は、バッファコンデンサ８１、８４にそれぞれ蓄積される電荷の総量であり、（Ｃ０＋Ｃ１）×Ｖ１×２は、静電容量の合計値に（Ｃ０＋Ｃ１）に放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧＋Ｖ１を−Ｖ１の状態から電荷を再分配したときの電荷の総量であるので（２式）の関係が成立すれば、放射線検出器の電気回路要素へＶ１の電圧を印加するに充分な電荷をバッファコンデンサ８１，８４が蓄積できることを意味している。
また、（１式）の右辺と比較して（２）式の右辺が２倍となっているのは、（１）式が０からＶ１とするのに対し、（２）式では、−Ｖ１から＋Ｖ１へと電圧が２倍の２Ｖ１となっているためである。

なお、放射線検出器の電気回路要素の静電容量Ｃ１とは、バイアス電圧極性切換回路（リフレッシュコントローラ）８６の出力端子から検出器ユニット９１や読出し回路２８〜３５の方を計測したときの静電容量値であり、主なものとしては、コンデンサ１５、結合コンデンサ２０〜２３、検出器ユニット９１の各検出器９２がある。
さらに静電容量Ｃ１には、抵抗１４、バイアス抵抗１７の回路の信号線に寄生する静電容量や信号線に接続された関連する回路の寄生容量も含まれる。また、検出器ユニット９１や読出し回路２８〜３５の個数が増加すれば、それに応じて放射線検出器の電気回路要素の静電容量Ｃ１は増加する。
また、放射線検出器の電気回路要素への電圧Ｖ１とは、バイアス電圧極性切換回路（リフレッシュコントローラ）８６の出力端子における電圧である。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。
図７は、本発明の放射線検出器用電源回路の第４実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。
図７において、第１実施形態および第２実施形態と検出器ユニット４１は同じであるが、検出器ユニット４１と読出し回路などの検出回路との接続方法が異なるものを示す。
アノード線７ｍｎ（ｍ＝１〜４、ｎ＝１〜４、ｍ×ｎ＝１６）は、検出器ユニット４１に搭載されている１６個の検出器と同じ数の１６本がある。また、読出し回路４２８〜４４３も１６個の読出し回路から構成されている。そして、１６本のアノード線７ｍｎの信号を読出し回路２８〜４３はそれぞれ検出している。
すなわち１６個の各検出器は、１６個の個別の専用の読出し回路４２８〜４４３で信号が検出される。なお、アノード線７ｍｎは５本のみ図示され、読出し回路４２８〜４４３は最初の５個と最後の１個の計６個のみが図示されている。

このような回路を使用すると読出し回路数は多く必要となるものの、高計数率における追従性や、検出器の片側の電極が接地できるため配線が単純化できるなどの利点がある。
また放射線４２の入射位置と検出器との位置が１対１に対応した場所から信号が出るため、放射線４２の入射位置特定が容易という利点もある。
例えば放射線４２が検出器４３に入射すると読出し回路４２９のみに出力信号が生じ、検出器４３への放射線４２の入射が検出される。
実際の接続としては、検出器のダイオードの極性で表わされるアノード側が読出し回路に接続され、カソード側のカソード線２０１〜２０４は抵抗を介さずに接地されている。

《回路動作》
次に第４実施形態の回路動作に関して説明する。内部抵抗１０ＭΩの高圧電源装置１０は、バッファコンデンサ１１を充電するために接続されている。バッファコンデンサ１１は、通常−８００Ｖに充電されるが、電圧レギュレータ回路１２によりリフレッシュコントローラ１３には−５００Ｖが供給される。リフレッシュコントローラ１３は、検出器（４１、４３）側に対して電圧レギュレータ回路１２の出力とグランド電位（０Ｖ、Ｇ）とを切り換えるために使用される。
リフレッシュコントローラ１３を使用する理由に関しては、第１実施形態での説明と同様であるので重複する説明は省略する。

リフレッシュコントローラ１３の出力電圧は、ローパスフィルタ４５を構成する抵抗１４およびコンデンサ１５によりノイズが除去された後、バイアス抵抗１７を経由して検出器ユニット４１に印加される。
ここでバイパス回路１６およびバイパス回路１８は、図１の回路と同様に、リフレッシュ時の急激な電圧変化が抵抗１４およびバイアス抵抗１７をバイパスして伝達されるようにする回路である。
リフレッシュコントローラ１３から検出器ユニット４１にバイアス電圧が供給されることになるが、このときリフレッシュコントローラ１３からはコンデンサ１５と、結合コンデンサ３２０〜３３５など結合コンデンサ全部とを足し合わせた静電容量が負荷となる。例えば、結合コンデンサの１個が１０００ｐＦとすると検出器ユニット４１では１６０００ｐＦであり、検出器ユニット４１が２５個あると０．４μＦであり、コンデンサ１５が０．１μＦとすると、総合計で０．５μＦとなる。

なお、検出器ユニット４１の容量や漏れ電流も負荷となるが、無視できるほど小さい。
また、ここでバッファコンデンサ１１の静電容量を１μＦとすると、第４実施形態におけるリフレッシュコントローラ１３の出力電圧は、第１実施形態の例である図２の出力電圧５１と全く同じとなる。
また、バッファコンデンサ１１の電圧も同様に図２の電圧波形５５と同じとなる。すなわち２ｍｓという極めて短時間でリフレッシュ後の電圧回復が可能である。このときに高圧電源装置１０から供給すべき電流も第１実施形態の例と同じく最大８０μＡでよい。

《従来回路との比較》
一方、図７においてバッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２を省略して従来の回路構成とした場合、時定数が５秒（０．５μＦ×１０ＭΩ）となるためにリフレッシュ後の電圧回復に１０秒から１５秒程度を要し、かつ電圧レギュレータ回路１２がないために、不充分な電圧、あるいは不安定な電圧波形が検出器ユニット４１と検出器（４３）に加わるので、この時間は計測ができない時間帯となる。
これは、リフレッシュの周期が略３０秒とすると、これは明らかに無視し難い時間である。
バッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２を省略した従来の回路構成でリフレッシュ後の電圧回復を速くするためには高圧電源装置１０の内部抵抗の低減および電流供給能力の増大が必要であるが、例えば、内部抵抗１ｋΩ、電流供給能力が最大１０ｍＡの電源としても電圧回復のためには最低でも２５ｍｓは必要で、本発明の第４実施形態の２ｍｓよりもはるかに多くの時間を要する。

したがって、バッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２を備えた本発明の第４実施形態は、従来の方式に比較して、高圧電源装置１０は性能が低いものでも使用が可能であり、廉価な放射線検出器用電源回路が提供できる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。
図８は、本発明の放射線検出器用電源回路の第５実施形態と関連する回路、装置との構成を示す回路図である。
図８において、第１実施形態および第２実施形態と検出器ユニット４１は同じであるが、接続方法が異なるものを示す。
アノード線８０１は、検出器ユニット４１に搭載されている１６個の検出器にすべて共通に使用され１本のみである。
ただし、カソード線８ｍｎ（ｍ＝１〜４、ｎ＝１〜４、ｍ×ｎ＝１６）は、検出器ユニット４１と同じ数の１６本がある。

また、読出し回路６２８〜６４３も１６個の読出し回路から構成されている。そして、１６本のカソード線８ｍｎの信号を読出し回路６２８〜６４３がそれぞれ検出している。また、カソード線８ｍｎはそれぞれ接地抵抗１９を介してグランドＧに接続されている。
すなわち１６個の各検出器は、１６個の個別の専用の読出し回路６２８〜６４３で信号を検出される。
なお、カソード線８ｍｎは５本のみ図示され、読出し回路６２８〜６４３は最初の５個と最後の１個の計６個のみが図示されている。

このような回路を使用すると第４実施形態と同様に読出し回路数は、多く必要となるものの、高計数率における追従性や、放射線４２の入射位置と検出器との位置が１対１に対応した場所から信号が出るため、放射線４２の入射位置特定が容易という利点がある。
第４実施形態と異なっている点は、前記したように、検出器のダイオードの極性で表わされるアノード側は高圧電源装置１０側に接続され、カソード側が読出し回路に接続されている点である。また、カソード線８ｍｎはそれぞれ接地抵抗１９を介してグランドＧに接続されている。
この接続方法では、検出器のカソード側を直接に接地せず１６個の接地抵抗１９を要するため配線は複雑となるが、高圧電源装置１０側から見ると検出器を経由して結合コンデンサ５２０〜５３５が接続されている。したがって、結合コンデンサ５２０〜５３５と検出器４３の静電容量の直列回路となる。そして、検出器４３は２０ｐＦ以下の静電容量で結合コンデンサ５２０〜５３５より充分小さいため、高圧電源装置１０側から充電すべき負荷容量は、結合コンデンサ５２０〜５３５に比較すると小さく無視できる程度である。

《回路動作》
次に第５実施形態の回路動作に関して説明する。
内部抵抗１０ＭΩの高圧電源装置１０は、バッファコンデンサ１１を充電するために接続されている。バッファコンデンサ１１は通常−８００Ｖに充電されるが、電圧レギュレータ回路１２によりリフレッシュコントローラ１３には−５００Ｖが供給される。
リフレッシュコントローラ１３は、検出器ユニット４１側に対して電圧レギュレータ回路１２の出力とグランド電位とを切り換えるために使用される。
リフレッシュコントローラ１３を使用する理由に関しては第１実施形態で説明したので重複する説明は省略する。
リフレッシュコントローラ１３の出力電圧は、ローパスフィルタ４５を構成する抵抗１４およびコンデンサ１５によって、ノイズが除去された後、検出器ユニット４１に印加される。

また、前記したように、バイパス回路１６は、リフレッシュ時の急激な電圧変化が抵抗１４をバイパスして伝達されるようにする回路である。
また検出器にバイアス電圧をかけると直流の漏れ電流が生じるため、これを逃がすために検出器のカソードは接地抵抗１９を経由して接地されている。
放射線４２が検出器ユニット４１に入射すると、入射した検出器からパルス信号が生じるが、接地抵抗１９は充分高抵抗であるため信号は、結合コンデンサ（５２０〜５３５）を経由して読出し回路へ流れる。そして出力端子（１６２８〜１６４３）から検出信号が出力される。

リフレッシュコントローラ１３からは、検出器ユニット４１にバイアス電圧が供給されることになるが、このときリフレッシュコントローラ１３から見て、コンデンサ１５が静電容量負荷となる。なお、コンデンサ１５の静電容量は０．１μＦである。
ここでバッファコンデンサ１１の静電容量を０．２μＦとすると、第５実施形態におけるリフレッシュコントローラ１３の出力電圧は、第１実施形態の例である図２の出力電圧５１と全く同じとなる。
またバッファコンデンサの電圧も同様に図２の電圧波形５５と同じとなる。すなわち２ｍｓという極めて短時間でリフレッシュ後の電圧回復が可能である。このときに高圧電源装置１０から供給すべき電流も第１実施形態の例と同じく最大８０μＡでよい。

一方、図８においてバッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２を省略して従来の回路構成とした場合、時定数は１秒となるためにリフレッシュ後の電圧回復には２秒から３秒程度を要する。この時間は、電圧レギュレータ回路１２がない場合には、検出器が測定できない時間となるため、リフレッシュの周期が略３０秒とすると、無視し難い時間である。
従来の回路構成でリフレッシュ後の電圧回復を速くするためには、高圧電源装置１０の内部抵抗の低減および電流供給能力の増大が必要であるが、内部抵抗１ｋΩ、電流供給能力が最大１０ｍＡの電源としても電圧回復のためには最低でも５ｍｓは必要で、本発明の２ｍｓよりも多くの時間を要する。本実施例は高圧電源側から見た静電容量は小さくなる接続方法であるが、それでも従来と比較して小容量の電源で高速の電圧回復を図ることができるのである。

（その他の実施形態）
本発明は前記の実施形態に限定されるものではない。以下に例をあげる。

第１実施形態の放射線検出器用電源回路においては、図１のバッファコンデンサ１１と電圧レギュレータ回路１２を必須要素の回路としたが、高圧電源装置１０あるいはリフレッシュ制御回路（リフレッシュコントローラ）１３を放射線検出器用電源回路としての要素に含めても良い。

前記放射線検出器を構成する半導体材料は、第１実施形態においてはテルル化カドミウム、第３施形態においては臭化タリウムで説明したが、これらに限られない。テルル化亜鉛カドミウムであってもよい。

図１、図３、図５において、検出器ユニット１個に対して、検出器は１６個の構成を示したが、１６個に限らず、例えば、４個、６４個、２５６個などで構成してもよい。
また、検出器ユニットを１個のみならず、複数個、搭載してもよい。
また、検出器もしくは検出器ユニットに接続される読出し回路などの関連回路の回路数システムに搭載される検出器数に応じて増加する。

図１、図３、図５において、読出し回路２８〜３５は、アンプとコンデンサと抵抗を備えた演算増幅器の回路を例に示したが、これらの回路は、信号を読み出す機能を有すれば、他の回路構成であってもよい。

（本発明、本実施形態の補足）
本発明、本実施形態においては、バッファコンデンサ１１および電圧レギュレータ回路１２を備えたことが大きな特徴である。すなわちリフレッシュ後の電圧復帰時には高圧電源装置ではなく、バッファコンデンサに蓄積した電荷を利用して、負荷容量を充電する。
この構成により、検出器のバイアス電圧を復帰させるための時間が高圧電源装置の供給電流の大きさに依存しなくなる。そのため、バイアス電圧の復帰時間を原理的には無限に小さくすることができる。
実際には電圧レギュレータの許容電流などにより制限を受けるが、これは従来の高圧電源の供給電流による制限よりはるかに緩い制約である。さらに高圧電源装置はリフレッシュとリフレッシュとの間でバッファコンデンサを充電できる電流を供給できればよい。
これは検出器側の負荷容量を充電するための電流よりはるかに小さくてすむ。したがって、高圧電源の電流供給能力が小さくて済み、高圧電源装置の小型化・低コスト化、さらには低消費電力化を図る効果がある。

１０、６０ 高圧電源装置
１１、８１、８４ バッファコンデンサ
１２ 電圧レギュレータ回路
１３ リフレッシュコントローラ
１４ 抵抗
１５ コンデンサ
１６、１８ バイパス回路
１７ バイアス抵抗
１９ 接地抵抗
１０１〜１０４、７ｍｎ、８０１ アノード線
１２８〜１３５、１４２８〜１４４３、１６２８〜１６４３ 出力端子
２０〜２７、３２０〜３３５、５２０〜５３５ 結合コンデンサ
２８〜３５、４２８〜４４３、６２８〜６４３ 読出し回路
２０１〜２０４、８ｍｎ カソード線
４１ 検出器ユニット、検出器ユニット（ＣｄＴｅ）、放射線検出器
４２ 放射線
４３ 検出器、検出器（ＣｄＴｅ）、放射線検出器
４５ ローパスフィルタ回路、ローパスフィルタ
５１、７１、６０１ 出力電圧、電圧波形
５１Ａ、７１Ａ 負の出力電圧、出力電圧、電圧波形
５１Ｂ、７１Ｂ ０の出力電圧、出力電圧、電圧波形
５４、７４、６０６、６０７ バッファコンデンサの低下電圧
５５、７５、６０２、６０３ バッファコンデンサ電圧、電圧波形
５５Ａ、７５Ａ、６０２Ａ、６０３Ａ 充電期間のバッファコンデンサ電圧、バッファコンデンサ電圧、電圧波形
５５Ｂ、７５Ｂ、６０２Ｂ、６０３Ｂ 放電期間のバッファコンデンサ電圧、バッファコンデンサ電圧、電圧波形
５０２、７０２ 期間、バイアスオフ期間（バイアスオフ時間）
５０３、７０３ 期間、バッファコンデンサ充電期間
５０４、７０４ 期間、リフレッシュ周期
５０５、７０５ 期間、バッファコンデンサ放電期間
６５ 定電流回路
６０４ 電圧反転周期
６０５ 電圧反転に要する時間
８０ 高圧電源装置、正極性の高圧電源装置
８１ バッファコンデンサ（第１のバッファコンデンサ）
８２ 正極性の電圧レギュレータ回路、第１の電圧レギュレータ回路、電圧レギュレータ回路
８３ 高圧電源装置、負極性の高圧電源装置
８４ バッファコンデンサ（第２のバッファコンデンサ）
８５ 負極性の電圧レギュレータ回路、第２の電圧レギュレータ回路、電圧レギュレータ回路
８６ リフレッシュコントローラ、バイアス電圧極性切換回路
９１ 検出器ユニット、検出器ユニット（ＴｌＢｒ）、放射線検出器
９２ 検出器、検出器（ＴｌＢｒ）、放射線検出器

Claims (8)

1. 放射線検出器にバイアス電圧を印加する放射線検出器用電源回路であって、
   高圧電源装置の出力に並列に接続され、電荷を蓄積するバッファコンデンサと、
   前記バッファコンデンサから電力を入力し、所定の電圧に変換かつ調整維持し、前記放射線検出器を所定の周期でリフレッシュするリフレッシュ制御回路に前記所定の電圧の電力を出力する電圧レギュレータ回路と、
   を備え、
   前記電圧レギュレータ回路は、前記リフレッシュ制御回路が前記放射線検出器に前記電圧レギュレータ回路のバイアス電圧の印加をオフしてから再度オンしたときの電圧回復期に前記バッファコンデンサが蓄積した電荷を利用して前記放射線検出器への充電を行い、
   前記バッファコンデンサは、前記電圧回復期に所定の電圧まで回復、充電されることを特徴とする放射線検出器用電源回路。
2. 放射線検出器にバイアス電圧を印加するための放射線検出器用電源回路であって、
   高圧電源装置の出力に接続された所定の電流を出力する定電流回路と、
   前記定電流回路の出力に並列に接続され、電荷を蓄積するバッファコンデンサと、
   前記バッファコンデンサから電力を入力し、所定の電圧に変換かつ調整維持し、前記放射線検出器を所定の周期でリフレッシュするリフレッシュ制御回路に前記所定の電圧の電力を出力する電圧レギュレータ回路と、
   を備え、
   前記電圧レギュレータ回路は、前記リフレッシュ制御回路が前記放射線検出器にバイアス電圧の印加をオフしてから再度オンしたときの電圧回復期に前記バッファコンデンサが蓄積した電荷を利用して前記放射線検出器への充電を行い、
   前記バッファコンデンサは、前記電圧回復期に所定の電圧まで回復、充電されることを特徴とする放射線検出器用電源回路。
3. 放射線検出器にバイアス電圧を印加するための放射線検出器用電源回路であって、
   正極性の出力を備えた高圧電源装置の正極性の出力に並列に接続され、電荷を蓄積する第１のバッファコンデンサと、
   負極性の出力を備えた高圧電源装置の負正極性の出力に並列に接続され、電荷を蓄積する第２のバッファコンデンサと、
   前記第１のバッファコンデンサから電力を入力し、正極性の所定の電圧に変換かつ調整維持し、前記放射線検出器を所定の周期でリフレッシュするリフレッシュ制御回路に前記正極性の所定の電圧の電力を出力する第１の電圧レギュレータ回路と、
   前記第２のバッファコンデンサから電力を入力し、負極性の所定の電圧に変換かつ調整維持し、前記放射線検出器を所定の周期でリフレッシュするリフレッシュ制御回路に前記負極性の所定の電圧の電力を出力する第２の電圧レギュレータ回路と、
   を備えることで、
   前記第１の電圧レギュレータ回路は、前記リフレッシュ制御回路が前記放射線検出器に正極性のバイアス電圧を印加するときに前記第１のバッファコンデンサが蓄積した電荷を利用して前記放射線検出器への充電を行い、
   前記第２の電圧レギュレータ回路は、前記リフレッシュ制御回路が前記放射線検出器に負極性のバイアス電圧を印加するときに前記第２のバッファコンデンサが蓄積した電荷を利用して前記放射線検出器への充電を行い、
   前記第１のバッファコンデンサは、前記リフレッシュ制御回路が前記放射線検出器への正極性のバイアス電圧を印加している期間に所定の電圧まで回復、充電され、
   前記第２のバッファコンデンサは、前記リフレッシュ制御回路が前記放射線検出器への負極性のバイアス電圧を印加している期間に所定の電圧まで回復、充電され
   ることを特徴とする放射線検出器用電源回路。
4. 請求項１または請求項２に記載の放射線検出器用電源回路において、
   前記バッファコンデンサの静電容量をＣ０、
   充分に充電されたときの前記バッファコンデンサの電圧をＶ０、
   前記放射線検出器の電気回路要素の静電容量をＣ１、
   前記電圧レギュレータ回路が前記放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧をＶ１、として、
   Ｃ０×Ｖ０の値が（Ｃ０＋Ｃ１）×Ｖ１の値より大きく設定されることを特徴とする放射線検出器用電源回路。
5. 請求項３に記載の放射線検出器用電源回路において、
   前記第１および第２のバッファコンデンサの静電容量をＣ０、
   充分に充電されたときの第１のバッファコンデンサの電圧を＋Ｖ０、
   充分に充電されたときの第２のバッファコンデンサの電圧を−Ｖ０、
   前記放射線検出器の電気回路要素の静電容量をＣ１、
   前記第１の電圧レギュレータ回路が前記放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧を＋Ｖ１、
   前記第２の電圧レギュレータ回路が前記放射線検出器の電気回路要素へ印加する電圧を−Ｖ１として、
   Ｃ０×Ｖ０の値が（Ｃ０＋Ｃ１）×Ｖ１×２の値より大きく設定されることを特徴とする放射線検出器用電源回路。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の放射線検出器用電源回路であって、
   さらに前記高圧電源装置を備えたことを特徴とする放射線検出器用電源回路。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の放射線検出器用電源回路であって、
   さらに前記リフレッシュ制御回路を備えたことを特徴とする放射線検出器用電源回路。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の放射線検出器用電源回路と、
   前記放射線検出器と、
   を備えた半導体放射線検出装置であって、
   前記放射線検出器を構成する材料がテルル化カドミウム、あるいはテルル化亜鉛カドミウム、あるいは臭化タリウムであることを特徴とする半導体放射線検出装置。

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