JP5649044B2 - Radiation detector - Google Patents
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Description
本発明は、放射線を検出する放射線検出装置に関する。 The present invention relates to a radiation detection apparatus that detects radiation.
放射線を検出する放射線検出装置として、シンチレータ及び光検出器が使用されるものがある。シンチレータは、シンチレーション現象により、放射線を光に変換する。放射線検出装置は、シンチレータで変換された光を光検出器で検出することにより、入射される放射線を検出する。放射線には、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、X線、中性子線、荷電粒子線等が含まれる。 Some radiation detection devices that detect radiation use scintillators and photodetectors. A scintillator converts radiation into light by a scintillation phenomenon. The radiation detection apparatus detects incident radiation by detecting light converted by the scintillator with a photodetector. The radiation includes alpha rays, beta rays, gamma rays, X rays, neutron rays, charged particle rays and the like.
図1は、放射線検出装置に入射される放射線の例を示す図である。図1の放射線検出装置3は、放射線シンチレータ1及び光検出器2を含む。放射線シンチレータ1は、放射線を光に変換する。光検出器2は、放射線シンチレータ1で変換された光を検出する。放射線検出装置3に入射された放射線は、放射線シンチレータ1で光に変換され、変換された光が光検出器2で検出される。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of radiation incident on a radiation detection apparatus. The
また、シンチレータで変換された光を複数の光検出器で検出することにより、放射線が入射した位置を特定できる放射線検出器が存在する。 Further, there is a radiation detector that can identify the position where the radiation is incident by detecting light converted by the scintillator with a plurality of photodetectors.
放射線検出器において、シンチレータで変換された光によって放射線を検出する際、複数の光検出器を使用し、電荷分割法等により、放射線が入射された位置を特定することがある。また、広い領域で位置を検出する場合、より多くの光検出器を使用することがある。しかしながら、複数の光検出器を使用すると、光検出器の数に比例して発生する定常的なノイズが大きくなる。一方、光検出器に入射する光の総量は、光検出器の数を増やしても変化しない。よって、結果として、光検出器を増やすことにより、放射線検出器におけるSN比(Signal to Noise ratio)が低下する。よって、各光検出器が出力する雑音を
低減することが求められる。
In a radiation detector, when detecting radiation by light converted by a scintillator, a position where the radiation is incident may be specified by using a plurality of photodetectors by a charge division method or the like. Moreover, when detecting a position in a wide area | region, more photodetectors may be used. However, when a plurality of photodetectors are used, stationary noise generated in proportion to the number of photodetectors increases. On the other hand, the total amount of light incident on the photodetector does not change even if the number of photodetectors is increased. Therefore, as a result, the signal-to-noise ratio (SNR) in the radiation detector is reduced by increasing the number of photodetectors. Therefore, it is required to reduce the noise output from each photodetector.
本発明は、光検出器が出力する雑音を低減する放射線検出装置を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a radiation detection apparatus that reduces noise output from a photodetector.
開示の放射線検出装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。 The disclosed radiation detection apparatus employs the following means in order to solve the above problems.
即ち、第1の態様は、
放射線が入射する入射面を有し、入射した放射線から光を生成するシンチレータと、
前記生成された光を検出する1次元状に配列された複数の光検出器と、
所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、
前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、
前記1次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記1次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられる放射線検出装置とする。
That is, the first aspect is
A scintillator having an incident surface on which the radiation is incident and generating light from the incident radiation;
A plurality of photodetectors arranged in a one-dimensional manner for detecting the generated light;
Extending a predetermined resistance value portion a plurality of times, and comprising a linear resistance portion capable of connecting a branch line for each resistance value portion;
The photodetector includes an optical detection element that generates an electric signal from light, and a signal extraction circuit that suppresses a signal component that does not reach a reference signal intensity in the electric signal and extracts a signal component that reaches the reference signal intensity. Have
An output signal of each signal extraction circuit included in the plurality of photodetectors arranged in a one-dimensional manner is input to the linear resistance unit through the branch line, and the one-dimensionally arranged photodetectors The position is a radiation detection apparatus that is associated with the resistance value of the linear resistance portion at the connection position of the branch line to which the output signal of the signal extraction circuit of each photodetector is input.
本発明によれば、光検出器が出力する雑音を低減する放射線検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radiation detection apparatus which reduces the noise which a photodetector outputs can be provided.
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の実施形態の構成に限定されない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment is an exemplification, and is not limited to the configuration of the disclosed embodiment.
ここでは、主として、中性子を検出する放射線検出装置、即ち、中性子検出装置について説明する。 Here, a radiation detection apparatus that detects neutrons, that is, a neutron detection apparatus will be mainly described.
〔実施形態1〕
(構成例)
図2は、中性子検出装置の例(1)を示す図である。図2の例では、中性子検出装置10は、中性子シンチレータ100、複数の光検出器300、複数の抵抗400を含む。
(Configuration example)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example (1) of the neutron detection apparatus. In the example of FIG. 2, the
図2の中性子検出装置10は、平板状の中性子シンチレータ100と、中性子シンチレータ100の一方の面側に配置された光検出器300と、抵抗400とを有する。中性子シンチレータ100の光検出器300が配置された面と反対側の面に検出対象の中性子が入射される。
The
中性子シンチレータ100は、中性子を光に変換する媒体である。中性子シンチレータ100として、例えば、ZnS、Liガラス、LBO単結晶が使用されうる。中性子シンチレータ100は、これらに限定されるものではない。
The
光検出器300は、中性子シンチレータ100で変換された光を検出する。光検出器300は、入射された光を電気信号等に変換して出力する。光検出器300は、入射された光の量に依存した電気信号等を出力する。光検出器300は、例えば、入射された光の量に比例した電荷を出力する。光検出器300の光検出素子として、例えば、MPPC(Multi-Pixel Photon Counter)といった半導体光検出器、光電子増倍管が使用されうる。中性子検出装置10には、複数の光検出器300が設けられてもよい。この複数の光検出器300は、直線上に設けられる。即ち、この複数の光検出器300は、一次元状に配置される。複数の光検出器300を用いることにより、中性子が入射された位置を算出することが可能となる。光検出器300から離れた位置に放射線が入射されると、当該光検出器300で検出される光は弱くなり、当該光検出器300からの出力は小さくなる。また、光検出器300から近い位置に放射線が入射されると、当該光検出器300で検出される光は強くなり、当該光検出器300からの出力は大きくなる。
The
各光検出器300の出力は、抵抗400を直列に接続した電荷分割回路40に接続される。各抵抗400の抵抗値は、等しい抵抗値である。図2のように、電荷分割回路40の中の隣接する2つの抵抗400の接続部には、各光検出器300の検出信号が入力される。電荷分割回路40の中の隣接する2つの抵抗400の接続部は、分岐線を通じて、光検出器300に接続される。図2のように、電荷分割回路40の直列抵抗間に各光検出器300を接続することを「直列抵抗回路に光検出器300を抵抗分割して接続する」という。電荷分割回路40は、所定の抵抗値部分を複数回延伸し、これらの抵抗値部分ごとに光検出器300と接続する分岐線を接続可能な線状抵抗部とすることができる。
The output of each
各光検出器300の出力は、電荷分割回路40で抵抗分割される。抵抗400は、電荷分割用抵抗である。図2のように、電荷分割回路40の両端から出力が得られる。これらの出力に基づいて、電荷分割法等により、中性子が入射された位置を算出することができる。電荷分割回路40の両端には、例えば、電荷増幅器が接続される。電荷増幅器の出力は、例えば、AD(Analog to Digital)変換器等により、デジタルデータに変換されて
コンピュータに入力される。当該コンピュータが、電荷分割法等により、中性子が入射された位置を算出する。
The output of each
図3は、中性子検出装置の例(2)を示す図である。図3の例では、中性子検出装置10は、中性子シンチレータ100、光透過板200、複数の光検出器300、複数の抵抗400を含む。ここでは、主に、図2の中性子検出装置10と異なる点について説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example (2) of the neutron detection apparatus. In the example of FIG. 3, the
図3の中性子検出装置10は、平板状の中性子シンチレータ100と、中性子シンチレータ100の一方の面側に配置された平板状の光透過板200と、光透過板200の中性子シンチレータ100が配置された面と反対側の面側に配置された光検出器300と、抵抗400とを有する。中性子シンチレータ100の透過板200が配置された面と反対側の面に検出対象の中性子が入射される。
The
中性子シンチレータ100と光透過板200とは、接触してもよい。また、光透過板200と光検出器300とは、接触してもよい。ここで、光透過板200は、入射された光を拡散する形態(例えば、光拡散ガラス)としてもよい。光透過板200が光拡散ガラスであるとき、光透過板200に入射された光は、光透過板200によって拡散される。光
が拡散されると、光が、より多くの光検出器300によって、検出され易くなる。また、中性子を吸収するホウケイ酸ガラスを光拡散ガラスにすることで、光透過板200は、光を拡散しつつ、中性子を吸収することができる。光透過板200の厚さは、光検出器300の設置間隔と同程度以上にする。光を拡散する光透過板200の厚さを厚くすると、光が拡散された位置から光検出器300までの距離が長くなるため、光検出器に入射される光は弱くなる。一般に、光の強度は、光源からの距離の2乗に反比例する。しかし、光が拡散された位置から光検出器300までの距離が長くなると、光が拡散される範囲が大きくなり、光を検出する光検出器300の数が増える。多くの光検出器300で光を検出することで、光が入射された位置を算出する際の位置の精度が上がる。例えば、光透過板200の厚さが光検出器300の設置間隔と同じである場合、光透過板200の入射側の面で光が90度に拡散されたとすると、2個または3個の光検出器300によって、光が検出される。よって、光が複数の光検出器300で検出され、かつ、光検出器300に入射される光が弱くならないように、例えば、光透過板200の厚さは、光検出器300の設置間隔と同程度が望ましい。
The
光透過板200は、入射される光を通過させる。また、光透過板200は、入射される中性子を吸収する。光透過板200として、例えば、ホウケイ酸ガラスが使用される。ホウケイ酸ガラスは、ボロン入りのガラスである。ボロン入りガラスは、中性子を吸収し得る。透過板200の厚さは、入射される中性子の量と、光検出器300に影響を及ぼす中性子の量とによって決定されうる。光透過板200は、ホウケイ酸ガラスに限定されない。中性子シンチレータ100で変換されなかった中性子(中性子シンチレータ100を透過した中性子)は、中性子を吸収する光透過板200に吸収される。中性子シンチレータ100を透過した中性子が光透過板200に吸収されるので、光検出器300に入射される中性子が低減する。光透過板200は、光検出器300を中性子から保護する。
The
中性子シンチレータ100で変換された光が拡散されず1つの光検出器300のみで光が検出される場合、光が入射された位置(中性子が照射された位置)を算出する際の位置分解能は、光検出器300の設置間隔程度に留まる。一方、光が拡散され複数の光検出器300で光が検出される場合、光が入射された位置の位置分解能は、光検出器300の設置間隔よりも小さくなる。複数の光検出器300で光が検出される場合、光検出器300間をそれぞれの出力電荷で按分した値により、位置を特定できるからである。
When the light converted by the
〈電荷分割法〉
電荷分割法により、放射線が入射された位置を検出する方法ついて説明する。
<Charge splitting method>
A method for detecting the position where radiation is incident by the charge division method will be described.
図4は、中性子検出装置の光検出器及び抵抗の例を示す図である。図4のように、複数の光検出器300が直線上に等間隔に配置される。光検出器300の間隔を、距離Wとする。光検出器300が配置される直線上で、一方の端の光検出器300の位置から外側に距離W離れた位置(位置0)から、他方の端の光検出器300の位置から外側に距離W離れた位置(位置L)までを距離Lとする。光検出器300の位置とは、例えば、光検出器300の光入射面の中心位置をいう。各光検出器300の出力は、電荷分割回路で抵抗分割される。電荷分割回路40の両端から出力電荷が得られる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a photodetector and a resistance of the neutron detection apparatus. As shown in FIG. 4, a plurality of
光検出器300に光が入射されると、電荷が出力される。光検出器300からの出力電荷(電荷Q0とする)は、当該光検出器300の位置から両端への抵抗値の比で分配される。ここで、一方の端で得られる出力電荷を電荷Qa、他方の端で得られる出力電荷を電荷Qbとする。
When light is incident on the
また、電荷Q0が出力された光検出器300から一方の端までの抵抗値の和をR1、他方の端までの抵抗値の和をR2とする。一方の端で得られる電荷Qaは、次のように表さ
れる。
Further, the sum of resistance values from the
光が散乱した場合、光検出器300は、発光位置に近いほど、強い光を検出する。光検出器300は、光の強度に応じた電荷を出力する。よって、複数の光検出器300で光が検出される場合、光検出器300の間隔よりも小さい値の位置分解能で、光が入射された位置を算出できる。
When light is scattered, the
得られた電荷Qa及び電荷Qbから、光が入射された位置xは、次のように表される。位置xは、光検出器300が配置される直線状の点である。
From the obtained charge Qa and charge Qb, the position x where light is incident is expressed as follows. The position x is a linear point where the
このとき、位置xは次のように表せる。 At this time, the position x can be expressed as follows.
《光検出器(1)》
図5は、中性子検出装置の光検出器の例(1)を示す図である。光検出器300は、入射された光の信号を抽出する信号抽出回路を含む。ここでは、光検出器300の光検出デバイスとして、MPPCが使用される。図5の光検出器300は、可変抵抗VR01、抵抗R01、抵抗R02、抵抗R03、コンデンサC01、コンデンサC02、及び、MPPCを含む。光検出器300は、MPPCに光が入射されることにより光を検出する。図5の出力が、図2等の電荷分割回路40に接続される。
<< Photodetector (1) >>
FIG. 5 is a diagram illustrating an example (1) of the photodetector of the neutron detection apparatus. The
抵抗400に効率よく電荷を供給するために、抵抗R03の抵抗値を暗電流を流すのに支障がない範囲でできるだけ大きな値にする。電荷分割回路40の抵抗値は、全体で10kΩ程度になる値を使用する。電荷分割回路40の抵抗値が小さいと、信号が熱雑音に対して相対的に小さくなり、よいSN比が得られない。熱雑音は、抵抗400全体の抵抗値の平方根の逆数に比例する。よって、抵抗値が大きい方が、熱雑音が小さくなる。従って、電荷分割回路40の抵抗値が全体で10kΩ程度になるので、抵抗R03の抵抗値は、10kΩ〜100kΩ程度にする。
In order to efficiently supply electric charges to the
可変抵抗VR01を調整することにより、MPPCに印加する電圧の微調整ができる。抵抗R02の抵抗値と可変抵抗VR01の抵抗値との比により、MPPCに印加する電圧の調整範囲が決まる。例えば、抵抗R01の抵抗値が4.7kΩ、抵抗R02の抵抗値が500kΩ、可変抵抗VR01の最大抵抗値が10kΩ、コンデンサC01の静電容量が0.1μFであるとすると、抵抗R02の抵抗値と可変抵抗VR01の抵抗値との比により、2%の範囲でMPPCに印加する電圧の調整ができる。多くのMPPCの動作電圧が70V近辺であり、そのばらつきが1V以内であるので、抵抗R02の抵抗値と可変抵抗VR01とで、十分調整できる。例えば、基準となるLED(Light Emitting Diode)光源等を使用し、各光検出器300において、出力値が一致するように可変抵抗VR01が調整される。
By adjusting the variable resistor VR01, the voltage applied to the MPPC can be finely adjusted. The adjustment range of the voltage applied to the MPPC is determined by the ratio of the resistance value of the resistor R02 and the resistance value of the variable resistor VR01. For example, if the resistance value of the resistor R01 is 4.7 kΩ, the resistance value of the resistor R02 is 500 kΩ, the maximum resistance value of the variable resistor VR01 is 10 kΩ, and the capacitance of the capacitor C01 is 0.1 μF, the resistance value of the resistor R02 And the resistance value of the variable resistor VR01, the voltage applied to the MPPC can be adjusted within a range of 2%. Since the operating voltage of many MPPCs is in the vicinity of 70V and the variation is within 1V, it can be sufficiently adjusted by the resistance value of the resistor R02 and the variable resistor VR01. For example, using a reference LED (Light Emitting Diode) light source or the like, the variable resistor VR01 is adjusted in each
光検出器300には、電源電圧V0が印加される。MPPCに光が入射されると、瞬間的に、抵抗R03に電位が発生する。この電位による電荷は、コンデンサC02を介して、光検出器300の出力パルスとして出力される。コンデンサC02は、信号の直流成分をカットする。
A power supply voltage V0 is applied to the
《光検出器(2)》
図6は、中性子検出装置の光検出器の例(2)を示す図である。ここでは、光検出器300は、暗電流雑音を除去するために、バイポーラトランジスタを含む。図6の光検出器300は、可変抵抗VR11、抵抗R11、抵抗R12、抵抗R13、コンデンサC11、MPPCを含む。図6の光検出器300は、さらに、抵抗R14、抵抗R15、コンデンサC12、コンデンサC13、及び、トランジスタQ11を含む。光検出器300は、MPPCに光が入射されることにより光を検出する。図6の出力が、図2等の電荷分割回路40に接続される。
<< Photodetector (2) >>
FIG. 6 is a diagram illustrating an example (2) of the photodetector of the neutron detection apparatus. Here, the
図6の光検出器300の、可変抵抗VR11、抵抗R11、抵抗R12、抵抗R13、コンデンサC11、MPPCは、それぞれ、図5の光検出器300の、可変抵抗VR01、抵抗R01、抵抗R02、抵抗R03、コンデンサC01、MPPCと同様に動作する。
The variable resistor VR11, resistor R11, resistor R12, resistor R13, capacitor C11, and MPPC of the
図6の光検出器300は、出力の増幅にバイポーラトランジスタQ11を使用する。図6のように、バイポーラトランジスタQ11のエミッタに出力抵抗R15が接続され、エミッタフォロワが形成される。エミッタフォロワは、増幅度1の回路として知られている。また、バイアス電圧VbをトランジスタQ11の順方向電圧付近に調節する。暗電流によるベースエミッタ間の電圧降下がバイポーラトランジスタがオンになる電圧を超えなければ、暗電流が増幅されないようになる。図6の光検出器300の増幅回路は、トランジスタのD級増幅回路に相当する。図6の光検出器300の増幅回路は、光を検出したMPPCの信号を通過するようにする。即ち、図6の光検出器300の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
The
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗VR11を10kΩ、抵抗R11を4.7kΩ、抵抗R12を470kΩ、抵抗R13を47kΩ、抵抗R14を470kΩ、抵抗R15を4.7kΩ、コンデンサC11を0.1μF、コンデンサC12を22pF、コンデンサC13を220pFとする。また、トランジスタQ11の特性として、ベースエミッタ電圧VBE=500〜600mVで、コレクタ電流IC=0になる
とする。また、トランジスタQ11は、hFE=100とする。よって、バイアス電圧Vb=500〜600mVとなるように調整し、MPPCが光を検出していないときに、光検出器300が暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
Here, a specific example is shown. The resistance value of the resistor, the capacitance of the capacitor, the characteristics of the transistor, and the like are not limited to those described here. Variable resistor VR11 is 10 kΩ, resistor R11 is 4.7 kΩ, resistor R12 is 470 kΩ, resistor R13 is 47 kΩ, resistor R14 is 470 kΩ, resistor R15 is 4.7 kΩ, capacitor C11 is 0.1 μF, capacitor C12 is 22 pF, and capacitor C13 is 220 pF. Further, as the characteristics of the transistor Q11, it is assumed that the base emitter voltage V BE = 500 to 600 mV and the collector current I C = 0. The transistor Q11 has h FE = 100. Therefore, the bias voltage Vb is adjusted to be 500 to 600 mV so that when the MPPC is not detecting light, the
このとき、仮に、MPPCが光を検出して、抵抗R13に1Vの電位が、1μs間、発生したとする。すると、コンデンサC12を通じて最大22μAの電流がトランジスタQ11のベース端子に流せる。また、トランジスタQ11のhFEが100である場合には、抵抗R15には、最大2mAの電流が流れる。しかし、抵抗R15は4.7kΩであるのでコンデンサC12からの入力電圧1Vによる電流は0.2mAで飽和し、ベース電流IBは2μA程度のパルス信号に抑えられる。すると、バイポーラトランジスタQ11がエ
ミッタフォロワとして増幅度≒1で、入力信号(抵抗R13の電圧)を増幅し、光検出器300は、抵抗R13より若干低い1V弱の電位を出力する。結果として、MPPCが光を検出していないときの暗電流による雑音が除去される。従って、複数の光検出器300をつないでも、ノイズが増大しない。
At this time, it is assumed that the MPPC detects light and a 1 V potential is generated in the resistor R13 for 1 μs. Then, a maximum current of 22 μA can flow through the capacitor C12 to the base terminal of the transistor Q11. Further, when h FE of the transistor Q11 is 100, a maximum current of 2 mA flows through the resistor R15. However, since the resistor R15 is 4.7 kΩ, the current due to the input voltage 1V from the capacitor C12 is saturated at 0.2 mA, and the base current I B is suppressed to a pulse signal of about 2 μA. Then, the bipolar transistor Q11 amplifies the input signal (voltage of the resistor R13) with an amplification factor of 1 as an emitter follower, and the
図7は、電荷分割法により位置を算出した結果の例を示す図である。図7のグラフは、図6の光検出器300を有する中性子検出装置10に、実際に基準となるLED光源による光を照射し、図4の出力電荷Qa及びQbを所定時間毎に取得し、位置を電荷分割法により算出し、チャネル毎に(位置毎に)カウント(計数)したものである。ここでは、1cmあたり59チャネルとしている。つまり、光検出器300が配置される直線を1/59cm毎のチャネルに分割して、チャネル毎に位置をカウントしている。この分割の幅は
、自由に設定できる。ここでは、QaとQbとの和が閾値としての所定の値を超えたもののみカウントしている。この所定の値は、光検出器300が光を検出しているとみなされる値のうち最低の値とする。図7のグラフでは、バイアス電圧Vbが、462mV、509mV、518mV、589mV、624mV、817mV、1138mVの場合について測定している。バイアス電圧Vbは、バイポーラトランジスタQ11のベースバイアス信号に相当する。各バイアス電圧Vbの測定おいて、各チャネルのカウント数の合計が、所定のカウント数になるまで、測定している。また、ここでは、中性子検出装置10は、16個の光検出器300(MPPC)を有する。MPPCは、5mm間隔で直線上に配置されている。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the result of calculating the position by the charge division method. The graph of FIG. 7 irradiates the
図7の横軸はチャネルであり、縦軸はカウント数である。チャネルは、光検出器300が配置される直線上の距離に対応する。図7のグラフは、620chから660chまでを抜粋したものである。620chから660chまでで、ほぼ7mmである。
The horizontal axis in FIG. 7 is the channel, and the vertical axis is the count number. The channel corresponds to a distance on a straight line where the
バイアス電圧Vbが大きい場合、トランジスタQ11のベース電位が上がり、小さな信号であっても増幅される。即ち、バイアス電圧Vbが大きい場合、MPPCが光を検出していない場合であっても、暗電流による電位が増幅される。 When the bias voltage Vb is large, the base potential of the transistor Q11 rises and even a small signal is amplified. That is, when the bias voltage Vb is large, the potential due to the dark current is amplified even when the MPPC is not detecting light.
バイアス電圧Vbが小さい場合、トランジスタQ11のベース電位が下がり、小さな信号は増幅されない。即ち、バイアス電圧Vbが小さい場合、暗電流による電位は増幅されない。しかし、バイアス電圧Vbを低くしすぎると、MPPCが検出した弱い光の信号も検出されなくなる。 When the bias voltage Vb is small, the base potential of the transistor Q11 is lowered and a small signal is not amplified. That is, when the bias voltage Vb is small, the potential due to the dark current is not amplified. However, if the bias voltage Vb is too low, the weak light signal detected by the MPPC cannot be detected.
例えば、図7のグラフで、バイアス電圧Vbが509mVである場合、635ch付近のピーク近傍以外のチャネルでは、ほとんどカウントされていない。これは、光が検出されない位置のMPPCの暗電流の影響をほぼ除去していることを意味する。バイアス電圧Vbが509mVである場合、及び、462mVである場合も同様に、光が検出されない位置のMPPCの暗電流の影響をほぼ除去している。 For example, in the graph of FIG. 7, when the bias voltage Vb is 509 mV, the channel is not counted in any channel other than the vicinity of the peak near 635 ch. This means that the influence of the dark current of the MPPC at a position where no light is detected is almost eliminated. Similarly, when the bias voltage Vb is 509 mV and when the bias voltage Vb is 462 mV, the influence of the dark current of the MPPC at a position where no light is detected is almost eliminated.
また、バイアス電流Vbが462mVである場合、バイアス電圧が低すぎるため、MPPCが検出した弱い光の信号が検出されなくなる。弱い光を検出した光検出器300の信号が出力されない。また、検出された強い光の信号も若干弱められて出力される。これらの影響により、光が入射された位置を算出する際の位置の精度が下がる。
Further, when the bias current Vb is 462 mV, the bias voltage is too low, so that the weak light signal detected by the MPPC cannot be detected. The signal of the
一方、バイアス電圧Vbが1138mVである場合、ブロードなピークになっており、ピーク近傍以外のチャネルでも、カウントされている。ピークのカウント数は、バイアス電圧Vbが509mVの場合と比べて、小さくなっている。バイアス電圧Vbが高いため、各光検出器300でMPPCでの暗電流に基づく小さな信号が除去されずに出力される。この信号が、位置を算出する際のノイズになっている。
On the other hand, when the bias voltage Vb is 1138 mV, it has a broad peak and is counted in channels other than the vicinity of the peak. The peak count number is smaller than when the bias voltage Vb is 509 mV. Since the bias voltage Vb is high, a small signal based on the dark current in the MPPC is output from each
図8は、図7のグラフのバイアス電圧とピーク半値幅との関係の例を示す図である。バイアス電圧Vbが509mVである場合、最もピーク半値幅が小さい。このピーク半値幅は、図6の光検出器300を使用する中性子検出装置10の位置分解能に相当する。即ち、本測定で用いた中性子検出装置10では、バイアス電圧Vbを509mV程度にすることが望ましい。バイアス電圧Vbを509mV程度にすることで、光検出器300は、MPPCの暗電流の影響を除去でき、かつ、MPPCで検出した弱い光の信号を出力できる。よって、中性子検出装置10は、光が入射された位置(放射線が入射された位置)を精度よく算出することができる。ただし、以上の値は、測定例であり、適切なバイアス電圧Vbは、暗電流値、素子毎、素子を製造するロット毎に異なる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the bias voltage and the peak half width in the graph of FIG. When the bias voltage Vb is 509 mV, the peak half width is the smallest. This peak half width corresponds to the position resolution of the
《光検出器(3)》
図9は、中性子検出装置の光検出器の例(3)を示す図である。ここでは、光検出器300は、暗電流雑音を除去するために、ユニポーラトランジスタ(FET:Field Effect
Transistor、電界効果トランジスタ)を含む。図9の光検出器300は、可変抵抗VR
21、抵抗R21、抵抗R22、抵抗R23、コンデンサC21、MPPCを含む。図9の光検出器300は、さらに、抵抗R24、抵抗R25、コンデンサC22、コンデンサC23、及び、トランジスタQ21を含む。光検出器300は、MPPCに光が入射されることにより光を検出する。図9の出力が、図2等の電荷分割回路40に接続される。
<< Photodetector (3) >>
FIG. 9 is a diagram illustrating an example (3) of the photodetector of the neutron detection apparatus. Here, the
Transistor, field effect transistor). The
21, resistor R21, resistor R22, resistor R23, capacitor C21, MPPC. The
図9の光検出器300の、可変抵抗VR21、抵抗R21、抵抗R22、抵抗R23、コンデンサC21、MPPCは、それぞれ、図5の光検出器300の、可変抵抗VR01、抵抗R01、抵抗R02、抵抗R03、コンデンサC01、MPPCと同様に動作する。
The variable resistor VR21, resistor R21, resistor R22, resistor R23, capacitor C21, and MPPC of the
図9の光検出器300は、出力の増幅にユニポーラトランジスタQ21を使用する。図9のようにトランジスタQ21のソースに出力抵抗R25が接続され、ソースフォロワが形成されている。ソールフォロワは増幅度1の増幅回路として知られている。また、バイアス電圧VbをトランジスタQ21のカットオフ電圧付近に調節し、暗電流雑音がユニポーラトランジスタQ21の閾値Vthを超えないようにバイアス電圧Vbを調節し、暗電流が増幅されないようにする。バイアス電圧Vbは、ユニポーラトランジスタQ21のゲートバイアス信号に相当する。図9の光検出器300の増幅回路は、トランジスタのD級増幅回路に相当する。図9の光検出器300の増幅回路は、光を検出したMPPCの信号のみを通過するようにする。即ち、図9の光検出器300の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
The
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗VR21を10kΩ、抵抗R21を4.7kΩ、抵抗R22を470kΩ、抵抗R23を47kΩ、抵抗R24を470kΩ、抵抗R25を4.7kΩ、コンデンサC21を0.1μF、コンデンサC22を22pF、コンデンサC23を220pFとする。また、トランジスタQ21の特性として、ゲートソース電圧VGS=−600mV以下で、ドレイン電流ID=0になるとす
る。よって、バイアス電圧Vb=−500〜−600mVとなるように調整し、MPPCが光を検出していないときに、暗電流雑音を感じないようにする。
Here, a specific example is shown. The resistance value of the resistor, the capacitance of the capacitor, the characteristics of the transistor, and the like are not limited to those described here. Variable resistor VR21 is 10 kΩ, resistor R21 is 4.7 kΩ, resistor R22 is 470 kΩ, resistor R23 is 47 kΩ, resistor R24 is 470 kΩ, resistor R25 is 4.7 kΩ, capacitor C21 is 0.1 μF, capacitor C22 is 22 pF, and capacitor C23 is 220 pF. Further, as a characteristic of the transistor Q21, it is assumed that the drain current I D = 0 when the gate-source voltage V GS = −600 mV or less. Therefore, the bias voltage Vb is adjusted to be −500 to −600 mV so that dark current noise is not felt when the MPPC is not detecting light.
このとき、仮に、MPPCが光を検出して、抵抗R23に1Vの電位が、1μs間、発生したとする。すると、コンデンサC22を通じて、トランジスタQ21のゲート端子に1V程度の電位が発生する。また、トランジスタQ21にはドレイン電流が流れ、抵抗R25には、電位が発生し、相応のゲートソース電圧VGSを保つ。即ち、トランジスタQ21は、増幅度1のソースフォロワとして動作し、光検出器300は、抵抗R23より若干低い1V弱の電位を出力する。結果として、暗電流による雑音だけが除去される。従って、複数の光検出器300をつないでも、ノイズが増大しない。
At this time, it is assumed that the MPPC detects light and a potential of 1 V is generated in the resistor R23 for 1 μs. Then, a potential of about 1 V is generated at the gate terminal of the transistor Q21 through the capacitor C22. Further, a drain current flows through the transistor Q21, and a potential is generated in the resistor R25, and the corresponding gate-source voltage VGS is maintained. That is, the transistor Q21 operates as a source follower with an amplification factor of 1, and the
《光検出器(4)》
図10は、中性子検出装置の光検出器の例(4)を示す図である。ここでは、光検出器300は、暗電流雑音を除去するために、コンパレータを含む。図10の光検出器300は、可変抵抗VR31、抵抗R31、抵抗R32、抵抗R33、コンデンサC31、MPPCを含む。図10の光検出器300は、さらに、抵抗R34、コンパレータ31、スイッチSW31、及び、コンデンサC32を含む。光検出器300は、MPPCに光が入射されることにより光を検出する。図10の出力が、図2等の電荷分割回路40に接続される。
<< Photodetector (4) >>
FIG. 10 is a diagram illustrating an example (4) of the photodetector of the neutron detection apparatus. Here, the
図10の光検出器300の、可変抵抗VR31、抵抗R31、抵抗R32、抵抗R33、コンデンサC31、MPPCは、それぞれ、図5の光検出器300の、可変抵抗VR01、抵抗R01、抵抗R02、抵抗R03、コンデンサC01、MPPCと同様に動作する。
The variable resistor VR31, resistor R31, resistor R32, resistor R33, capacitor C31, and MPPC of the
光検出器300には、電源電圧V0が印加される。MPPCに光が入射されると、瞬間的に、抵抗R33に電位が発生する。コンパレータCP31は、所定の電圧Vbと、抵抗R33に発生した電位とを比較する。コンパレータCP31は、比較回路の1つである。電圧Vbは、あらかじめ設定される一定の値である。電圧Vbは、比較回路の参照信号の一例である。コンパレータCP31は、抵抗R33に発生した電位が、電圧Vbより大きい場合、スイッチSW31を導通する。スイッチSW31が導通すると、MPPCに光が入射されたことによる電位による電荷が、コンデンサC32を介して、光検出器300の出力電荷として出力される。コンデンサC32は、信号の直流成分をカットする。
A power supply voltage V0 is applied to the
また、コンパレータCP31は、抵抗R33に発生した電位が、電圧Vbより小さい場合、スイッチSW31を導通させない。なお、電圧Vbは、直流であるため、コンデンサC32でカットされる。よって、光検出器300は、出力電荷として、ほぼ0を出力する。
Further, the comparator CP31 does not turn on the switch SW31 when the potential generated in the resistor R33 is smaller than the voltage Vb. Since the voltage Vb is a direct current, it is cut by the capacitor C32. Therefore, the
ここで、所定の電圧Vbは、MPPCの暗電流によって、抵抗R33に発生する電圧より高い値に設定する。この値は、実験的、経験的に決定されればよい。これにより、MPPCの暗電流による雑音が、出力されない。 Here, the predetermined voltage Vb is set to a value higher than the voltage generated in the resistor R33 by the MPPC dark current. This value may be determined experimentally and empirically. Thereby, noise due to the dark current of MPPC is not output.
《光検出器(5)》
図11は、中性子検出装置の光検出器の例(5)を示す図である。ここでは、光検出器300は、暗電流雑音を除去するために、オペアンプを含む。図11の光検出器300は、可変抵抗VR41、抵抗R41、抵抗R42、抵抗R43、コンデンサC41、MPPCを含む。図11の光検出器300は、さらに、抵抗R44、抵抗R45、コンデンサC42、ダイオードD41、及び、オペアンプIC41を含む。抵抗R45は、フィードバック抵抗である。光検出器300は、MPPCに光が入射されることにより光を検出する。図11の出力が、図2等の電荷分割回路40に接続される。
<< Photodetector (5) >>
FIG. 11 is a diagram illustrating an example (5) of the photodetector of the neutron detection apparatus. Here, the
図11の光検出器300の、可変抵抗VR41、抵抗R41、抵抗R42、抵抗R43、コンデンサC41、MPPCは、それぞれ、図5の光検出器300の、可変抵抗VR01、抵抗R01、抵抗R02、抵抗R03、コンデンサC01、MPPCと同様に動作する。
The variable resistor VR41, resistor R41, resistor R42, resistor R43, capacitor C41, and MPPC of the
図11の光検出器300は、出力の増幅にオペアンプIC41を使用し、フィードバック抵抗R45と並列にダイオードD41を接続して雑音を除去する。また、バイアス電圧VbをダイオードD41のカットオフ電圧付近に調節し、暗電流雑音を超える信号でなければ、増幅されないようにする。オペアンプIC41を使用することにより、信号の極性は反転するが、抵抗R43と抵抗R45との比で増幅でき、増幅率だけダイオードD41のカットオフ電圧の急峻度を大きくできる。図11の光検出器300の増幅回路は、光を検出したMPPCの信号のみを通過するようにする。即ち、図11の光検出器300の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
The
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗VR41を最大10kΩ、抵抗R41を4.7kΩ、抵抗R42を470kΩ、抵抗R43を4.7kΩ、抵抗R
44を10kΩ、抵抗R45を10kΩ、コンデンサC41を0.1μF、コンデンサC42を220pFとする。ここで、抵抗R44の抵抗値と抵抗R45の抵抗値とは、同一である。また、ダイオードD41の特性として、順方向電圧VF=180mV以下で、順
方向電流IF=0になるとする。よって、バイアス電圧Vb=−200mV〜−300m
Vとなるように調整し、MPPCが光を検出していないときに、光検出器300が暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
Here, a specific example is shown. The resistance value of the resistor, the capacitance of the capacitor, the characteristics of the transistor, and the like are not limited to those described here. Variable resistor VR41 is 10 kΩ at maximum, resistor R41 is 4.7 kΩ, resistor R42 is 470 kΩ, resistor R43 is 4.7 kΩ, resistor R
44 is 10 kΩ, resistor R45 is 10 kΩ, capacitor C41 is 0.1 μF, and capacitor C42 is 220 pF. Here, the resistance value of the resistor R44 and the resistance value of the resistor R45 are the same. Further, as a characteristic of the diode D41, it is assumed that the forward current I F = 0 when the forward voltage V F is 180 mV or less. Therefore, bias voltage Vb = -200 mV to -300 m
V is adjusted so that the
オペアンプIC41の入力端子間がイマジナリーショートである。オペアンプIC41の出力電圧をVout、抵抗R43の入力電位をVinとすると、次のようになる。 There is an imaginary short between the input terminals of the operational amplifier IC41. When the output voltage of the operational amplifier IC41 is Vout and the input potential of the resistor R43 is Vin, the following is obtained.
《光検出器(6)》
図12は、中性子検出装置の光検出器の例(6)を示す図である。ここでは、光検出器300は、暗電流雑音を除去するために、バイポーラトランジスタ、ダイオードを含む。図12の光検出器300は、可変抵抗VR51、抵抗R51、抵抗R52、抵抗R53、コンデンサC51、MPPCを含む。図12の光検出器300は、さらに、抵抗R54、抵抗R55、抵抗R56、抵抗R57、コンデンサC52、コンデンサC53、及び、トランジスタQ51、ダイオードD51を含む。光検出器300は、MPPCに光が入射されることにより光を検出する。図12の出力が、図2等の電荷分割回路40に接続される。
<< Photodetector (6) >>
FIG. 12 is a diagram illustrating an example (6) of the photodetector of the neutron detection apparatus. Here, the
図12の光検出器300の、可変抵抗VR51、抵抗R51、抵抗R52、抵抗R53、抵抗R54、抵抗R55、コンデンサC51、コンデンサC52、MPPC、トランジスタQ51は、それぞれ、図6の光検出器300の、可変抵抗VR11、抵抗R11、抵抗R12、抵抗R13、抵抗R14、抵抗R15、コンデンサC11、コンデンサC12、MPPC、トランジスタQ11と同様に動作する。ここでは、主に、図6の光検出器300と異なる点について説明する。
The variable resistor VR51, resistor R51, resistor R52, resistor R53, resistor R54, resistor R55, capacitor C51, capacitor C52, MPPC, and transistor Q51 of the
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗VR51を10kΩ、抵抗R51を4.7kΩ、抵抗R52を470kΩ、抵抗R53を4.7kΩ、抵抗R54を47kΩ、抵抗R55を1kΩ、抵抗R56を4.7kΩ、抵抗R57を100kΩ、コンデンサC51を0.1μF、コンデンサC52を220pF、コンデンサC53を22pFとする。また、トランジスタQ51の特性として、ベースエミッタ電圧VBE=500〜600mVで、コレクタ電流IC=0になるとする。また、トランジスタQ51は、
hFE=100とする。
Here, a specific example is shown. The resistance value of the resistor, the capacitance of the capacitor, the characteristics of the transistor, and the like are not limited to those described here. Variable resistor VR51 is 10 kΩ, resistor R51 is 4.7 kΩ, resistor R52 is 470 kΩ, resistor R53 is 4.7 kΩ, resistor R54 is 47 kΩ, resistor R55 is 1 kΩ, resistor R56 is 4.7 kΩ, resistor R57 is 100 kΩ, and capacitor C51 is 0.1 μF, capacitor C52 is 220 pF, and capacitor C53 is 22 pF. Further, as a characteristic of the transistor Q51, it is assumed that the base emitter voltage V BE = 500 to 600 mV and the collector current I C = 0. The transistor Q51 is
h FE = 100.
このとき、仮に、MPPCが光を検出して、抵抗R53に1Vの電位が、1μs間、発生したとする。すると、コンデンサC52を通じて最大220μAの電流がトランジスタQ51のベース端子に流せる。また、トランジスタQ51のhFEが100である場合には、抵抗R55には、最大22mAの電流が流れる。しかし、抵抗R55は1kΩであるのでコンデンサC52からの入力電圧1Vによる電流は1mAで飽和し、ベース電流IBは
10μA程度のパルス信号に抑えられる。すると、バイポーラトランジスタQ51が入力信号(抵抗R53の電圧)を増幅し、抵抗R55の電位は、抵抗R53より若干低い1V弱となる。また、トランジスタQ51のコレクタに接続された抵抗R56には、4.7倍された逆電位の電圧が出力される。
At this time, it is assumed that the MPPC detects light and a 1 V potential is generated in the resistor R53 for 1 μs. Then, a maximum current of 220 μA can flow through the capacitor C52 to the base terminal of the transistor Q51. Further, when h FE of the transistor Q51 is 100, a maximum current of 22 mA flows through the resistor R55. However, since the resistor R55 is 1 kΩ, the current due to the input voltage 1V from the capacitor C52 is saturated at 1 mA, and the base current I B is suppressed to a pulse signal of about 10 μA. Then, the bipolar transistor Q51 amplifies the input signal (voltage of the resistor R53), and the potential of the resistor R55 becomes slightly lower than 1V, which is slightly lower than that of the resistor R53. Further, a reverse potential voltage multiplied by 4.7 is output to the resistor R56 connected to the collector of the transistor Q51.
さらに、この逆電位の電圧に基づく出力を電荷分割回路40に給電する給電回路が、ダイオードD51、抵抗R57、コンデンサC53となる。当該出力とコンデンサC53との間に、ダイオードD51及び抵抗R57が並列に接続される。MPPCが光を検出すると、抵抗R56の電位が下がる方向に振れる。このとき、ダイオードD51及びコンデンサC53を通じて、この逆電位の電圧に基づく出力パルスが電荷分割回路40に出力される。
Furthermore, a power feeding circuit that feeds an output based on the voltage of the reverse potential to the
ここで、ダイオードD51の順電圧は、ノイズ除去に寄与する。MPPCからの信号がなくなると、抵抗R56の電位が上がる方向に振れるので、ダイオードD51に逆方向の電位がかかり、ダイオードD51には電流が流れない。よって、抵抗R57の抵抗だけでコンデンサC53の放電がされる。 Here, the forward voltage of the diode D51 contributes to noise removal. When the signal from the MPPC disappears, the potential of the resistor R56 fluctuates in the increasing direction, so that a reverse potential is applied to the diode D51 and no current flows through the diode D51. Therefore, the capacitor C53 is discharged only by the resistor R57.
また、MPPCに信号がなく、他の光検出器300のMPPCで信号があった場合、電荷分割回路40から、コンデンサC53を通じて、電位が下がる方向に信号が漏れてくる。このとき、ダイオードD51に逆電位がかかる方向であるため、ダイオードD51には電流は流れない。よって、抵抗R57のみがコンデンサC53に直列に入ることになるので、MPPCからの信号の増幅に対する影響、及び、電荷分割回路40への影響を抑えられる。従って、複数の光検出器300をつないでも、ノイズが増大しない。
In addition, when there is no signal in MPPC and there is a signal in MPPC of another
《光検出器(7)》
図13は、中性子検出装置の光検出器の例(7)を示す図である。ここでは、光検出器300は、暗電流雑音を除去するために、オペアンプ、ダイオードを含む。図13の光検出器300は、可変抵抗VR61、抵抗R61、抵抗R62、抵抗R63、コンデンサC61、MPPCを含む。図13の光検出器300は、さらに、抵抗R64、抵抗R65、抵抗R66、コンデンサC62、ダイオードD61、ダイオードD62、及び、オペアンプIC61を含む。抵抗R65は、フィードバック抵抗である。光検出器300は、MPPCに光が入射されることにより光を検出する。図13の出力が、図2等の電荷分割回路40に接続される。図13の光検出器300は、図11の光検出器300(光検出器(5))と共通点を有する。ここでは、主に、図11の光検出器300と異なる点について説明する。
<< Photodetector (7) >>
FIG. 13 is a diagram illustrating an example (7) of the photodetector of the neutron detection apparatus. Here, the
オペアンプIC61の出力電位に基づく出力を電荷分割回路40に給電する給電回路が、ダイオードD62、抵抗R66、コンデンサC62となる。MPPCが光を検出すると、オペアンプIC61の出力電位が下がる方向に振れる。このとき、ダイオードD62及びコンデンサC62を通じて、この電位に基づく出力パルスが電荷分割回路40に出力される。ダイオードD62、抵抗R66、コンデンサC62による給電回路は、図12の光検出器300のダイオードD51、抵抗R57、コンデンサC53による給電回路と同様の機能を有する。
A power feeding circuit that feeds an output based on the output potential of the operational amplifier IC61 to the
また、ダイオードD62、抵抗R66、コンデンサC62による給電回路は、図9または図10の光検出器300に、図13の光検出器300と同様に、適用されうる。このとき、光検出器300からの出力パルスの正負によって、ダイオードD62の向きが変更されうる。
Further, the power supply circuit including the diode D62, the resistor R66, and the capacitor C62 can be applied to the
(実施形態の作用効果)
中性子検出装置10は、入射された中性子を中性子シンチレータ100により光に変換する。中性子検出装置10は、変換された光を複数の光検出器300で検出し、中性子が入射された位置を算出する。中性子検出装置10は、MPPC等の光検出デバイスで発生する暗電流等によるノイズを、バイポーラトランジスタ、ユニポーラトランジスタ、コンパレータ、オペアンプ等を使用する回路で低減する。中性子検出装置10では、ダイオード、抵抗、コンデンサによる給電回路(例えば、ダイオードD51、抵抗R57、コンデンサC53による給電回路)により、暗電流による信号が、電荷分割回路40に出力されにくくなる。また、中性子検出装置10では、当該給電回路により、光検出器300は電荷分割回路40から信号の影響を受けにくくなる。各光検出器300から出力される雑音が低減されるため、多くの光検出器300及び抵抗400を接続した場合であっても、電荷分割回路40の両端から得られる出力のノイズが大きくならない。中性子検出装置10によれば、光検出デバイスで発生する暗電流等の影響を除去することにより、精度よく、中性子の入射された位置を算出することができる。
(Effect of embodiment)
The
(変形例)
上記の実施形態では、中性子を検出する中性子検出装置10について説明した。中性子検出装置10の構成は、中性子線以外の他の放射線を検出する放射線検出装置に適用されうる。他の放射線には、例えば、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、X線、荷電粒子線等が含まれる。
(Modification)
In the above embodiment, the
放射線検出装置では、中性子シンチレータ100の代わりに、検出対象の他の放射線に対応する放射線シンチレータが使用される。放射線シンチレータは、入射された放射線を光に変換する。放射線シンチレータとして、検出対象の放射線に対応するものが選択される。
In the radiation detection apparatus, a radiation scintillator corresponding to another radiation to be detected is used instead of the
放射線検出装置では、光透過板200として、例えば、鉛ガラス、アクリルガラスが使用される。光透過板200は、検出対象の放射線を吸収するものが選択される。鉛ガラスは、光を通過させ、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、X線、荷電粒子線等の放射線を吸収する。アクリルガラスは、光を通過させ、アルファ線等の放射線を吸収する。また、光透過板200として、可視光を通過し、可視光より高い周波数を有するX線、ガンマ線を遮蔽する、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタが使用されうる。光透過板200として、光を拡散するものが使用されてもよい。
In the radiation detection apparatus, for example, lead glass or acrylic glass is used as the
放射線検出装置は、放射線シンチレータで変換されなかった放射線を、放射線を吸収する光透過板に吸収させる。光透過板に放射線が吸収されるため、光検出器に入射される放
射線が低減する。これにより、放射線による光検出器の損傷を低減させることができ、光検出器として放射線による影響を受けやすいものを使用できる。
The radiation detection apparatus absorbs radiation that has not been converted by the radiation scintillator by a light transmission plate that absorbs radiation. Since the radiation is absorbed by the light transmission plate, the radiation incident on the photodetector is reduced. Thereby, damage to the photodetector due to radiation can be reduced, and a photodetector that is easily affected by radiation can be used.
1 放射線シンチレータ
2 光検出器
3 放射線検出装置
10 中性子検出装置
40 電荷分割回路
100 中性子シンチレータ
200 光透過板
300 光検出器
400 抵抗
C01 コンデンサ
R01 抵抗
VR01 可変抵抗
V0 電源電圧
Vb バイアス電圧
Q11 バイポーラトランジスタ
Q21 ユニポーラトランジスタ
CP31 コンパレータ
SW31 スイッチ
IC41 オペアンプ
D41 ダイオード
1 Radiation scintillator
2 Photodetector
3 Radiation detector
10 Neutron detector
40 Charge division circuit
100 Neutron scintillator
200 Light transmission plate
300 photodetector
400 resistance
C01 capacitor
R01 resistance
VR01 variable resistance
V0 supply voltage
Vb bias voltage
Q11 Bipolar transistor
Q21 Unipolar transistor
CP31 comparator
SW31 switch
IC41 operational amplifier
D41 Diode
Claims (6)
前記生成された光を検出する1次元状に配列された複数の光検出器と、
所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、
前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、
前記1次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記1次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられ、
前記信号抽出回路は、前記線状抵抗部からの信号の入力を抑圧し、ダイオード、抵抗及びコンデンサーを含む給電回路を有する
放射線検出装置。 A scintillator having an incident surface on which the radiation is incident and generating light from the incident radiation;
A plurality of photodetectors arranged in a one-dimensional manner for detecting the generated light;
Extending a predetermined resistance value portion a plurality of times, and comprising a linear resistance portion capable of connecting a branch line for each resistance value portion;
The photodetector includes an optical detection element that generates an electric signal from light, and a signal extraction circuit that suppresses a signal component that does not reach a reference signal intensity in the electric signal and extracts a signal component that reaches the reference signal intensity. Have
An output signal of each signal extraction circuit included in the plurality of photodetectors arranged in a one-dimensional manner is input to the linear resistance unit through the branch line, and the one-dimensionally arranged photodetectors The position is associated with the resistance value of the linear resistance portion at the connection position of the branch line to which the output signal of the signal extraction circuit of each photodetector is input ,
The radiation detection apparatus , wherein the signal extraction circuit includes a power supply circuit that suppresses input of a signal from the linear resistance unit and includes a diode, a resistor, and a capacitor .
光を透過する光透過板を含む請求項1から5のいずれか1項に記載の放射線検出装置。 The radiation detection apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a light transmission plate that is installed on a surface of the scintillator facing the incident surface and transmits light generated by the scintillator.
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