JP5851339B2

JP5851339B2 - 放射線モニタ

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Publication number: JP5851339B2
Application number: JP2012110255A
Authority: JP
Inventors: 茂木　健一; 健一茂木; 勝田室
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: JP2013238439A

Description

本発明は、半導体センサーを用いて放射線を検出する放射線モニタに関するものである。

放射線モニタには様々なタイプがあるが、なかでも半導体センサーを用いた放射線モニタは感度が高く、小型のため、原子力発電所、使用済燃料再処理施設等の多くの施設において使用されている。一方、半導体センサーは振動に対する感受性が高いため、振動を伴う駆動機器と混在して設けられる場合や近傍に大型回転機器のような振動源が存在する場合には、ノイズによって放射線測定の精度が低下することが懸念される。

そこで、放射線検出器に振動計を搭載し、一定強度の振動が加えられたときは放射線検出器の出力を停止する放射線モニタ（例えば、特許文献１参照）、複数の半導体センサーを設け、複数のセンサーからの出力が同時に検出された場合に、ノイズとみなして信号処理する放射線位置検出装置や放射線モニタ（例えば、特許文献２および３参照。）、あるいは対地浮遊容量の変動を抑えるため、センサーの電極に絶縁物を介して対向させた導電層とシールドケースを同電位に固定する放射線検出器（例えば、特許文献４参照。）などが提案されている。

特開平７−３３３３４９号公報（段落０００７〜００１０、図１〜図７）特開平４−３０３７８７号公報（段落０００６〜００１２、図１〜図４）特開２００３−５７３５４号公報（段落００１１〜００１４、図１、図２）特開２００８−２０９２９４号公報（段落００１５〜００１７、図１）

しかしながら、振動計により対策した場合は、構成が複雑になると共に放射線検出器の出力と振動検出器の出力のタイミング合わせが煩雑であり、調整に時間がかかるという問題があった。また、複数のセンサーからの出力を比較してノイズを判定する場合では、電源ノイズや空間を伝播する電磁ノイズに対しては有効であるが、それぞれのセンサーにおける浮遊容量の器差が無視できず、また振動方向による浮遊容量の変化が揃っていないため、波高弁別レベル付近の波高レベルにおいてノイズの確実な排除が課題であった。また、振動にともなう浮遊容量の変動を完全に抑えることは困難であり、振動の影響が残ることが懸念される。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、振動に起因するノイズを除去し、正確な放射線測定が可能な放射線モニタを得ることを目的とする。

本発明の放射線モニタは、板状をなし、入射する放射線に応じた信号を出力する第１の半導体センサーと、前記第１の半導体センサーと同型の第２の半導体センサーと、前記第１の半導体センサーと前記第２の半導体センサーを、それぞれの同じ極性の電極の電極面が同じ向きになるように配置して収納するとともに接地されている電磁シールドケースと、前記第１の半導体センサーからの出力信号と前記第２の半導体センサーからの出力信号のうち、非同時に出力された信号を計数する非同時計数部と、前記第１の半導体センサーと前記非同時計数部との間、および前記第２の半導体センサーと前記非同時計数部との間には、それぞれ、出力された信号のうち、第１の設定値以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部と、前記第１の設定値よりも小さな第２の設定値以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部と、を備え、前記第１の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔、および前記第２の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔が等しく、かつ振動状態においてもそれぞれの間隔が同様に変化するように、前記第１の半導体センサーと前記第２の半導体センサーが配置されており、前記非同時計数部は、前記第１の半導体センサーと前記第２の半導体センサーから同時に出力された信号のうち、一方が前記第１の設定値以上で、かつ他方が前記第２の設定値未満の信号を前記非同時に出力された信号として計数することを特徴とする。

本発明の放射線モニタによれば、２つの半導体センサーの浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなるので、振動に起因するノイズを排除し、正確な放射線測定が可能な放射線モニタを得ることができる。

本発明の実施の形態１にかかる放射線モニタの主構成部である放射線検出器の構成を説明するための使用時には閉じられている電磁シールドケースの蓋を開けたときの外観図と使用時の断面図である。本発明の実施の形態１にかかる放射線モニタの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１にかかる放射線モニタの動作を説明するための、２つの半導体センサーからの信号出力および信号処理した信号出力の波形図である。本発明の実施の形態２にかかる放射線モニタの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２にかかる放射線モニタの動作を説明するための、２つの半導体センサーからの信号出力および信号処理した信号出力の波形図である。

実施の形態１．
図１〜図３は本発明の実施の形態１にかかる放射線モニタを説明するためのものであり、図１（ａ）と（ｂ）は放射線モニタの主構成部である放射線検出器の機械的な構成を説明するための図で、図１（ａ）は使用時には閉ざされている電磁シールドケースのふたを開けたときの外観の斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線による切断部分であって、使用時（蓋を閉じたとき）の断面図である。また、図２は放射線モニタの構成を示すブロック図である。そして、図３は放射線モニタの動作を説明するための、２つの半導体センサーからの信号出力と、これら信号出力から放射線としてカウントした信号出力を同期させて表示した波形図であって、上からＡ検出系のパルス信号出力、Ｂ検出系のパルス信号出力、放射線としてカウントした信号出力である。

本実施の形態１にかかる放射線モニタの特徴は、非同時計数を行うための２つの半導体センサーの浮遊容量が静止時でも振動時でも同じになる、つまり同様に変動するように半導体センサーの電磁シールドケース内での配置構成を工夫したものである。はじめに、放射線モニタ全体の構成について説明する。

図２に示すように、放射線モニタ１０は、主構成部として、放射線を検出してアナログ電流パルスを出力する第１の半導体センサー１１および第２の半導体センサー１２と、第１の半導体センサー１１から出力されたアナログ電流パルスをアナログ電圧パルスに変換して増幅し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａを出力する第１プリアンプ１３および第２の半導体センサー１２から出力されたアナログ電流パルスをアナログ電圧パルスに変換して増幅し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂを出力する第２プリアンプ１４と、が接地された電磁シールドケース１６内に配置された放射線検出器１を有している。

そして、放射線検出器１から出力されたパルス信号のうち、第１プリアンプ１３から出力されたアナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａに対して、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａと設定値（波高弁別レベル）とを比較し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａが波高弁別レベル以上のときに、デジタルパルスを出力する第１の波高弁別器２と、第２プリアンプ１４から出力されたアナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂに対して、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂと設定値（波高弁別レベル）とを比較し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａが波高弁別レベル以上のときに、デジタルパルスを出力する第２の波高弁別器３と、第１の波高弁別器２および第２の波高弁別器３から出力されたデジタルパルスのうち非同時に出力されたデジタルパルスを計数し、同時に出力されたデジタルパルスを無視して計数値を出力する非同時計数回路４と、を備えている。

さらに、演算プログラムやデータを格納するメモリー６と、表示器７と、非同時計数回路４とメモリー６および表示器７を制御し、定周期で非同時計数回路４の計数値を読み込んでメモリー６に格納し、メモリー６に格納されている演算プログラムおよびデータに基づき計数率を求め、計数率に基づき工学値を演算し、演算結果をメモリー６に格納すると共に表示器７に表示する演算器５とを備えている。

そして、第１の波高弁別器２および第２の波高弁別器３の波高弁別レベルは、同じ電圧（閾値Ｔｈ）に設定され、更に動作点が同等になるように調整される。また、非同時計数回路４は、その論理動作において、誤計数及び計数漏れがないように同時計数のタイミングが事前に調整されている。

つぎに、放射線検出器１の構成について説明する。
放射線検出器１では、図１に示すように、プリント基板１５の基板面１５ｓ上に、第１の半導体センサー１１、第２の半導体センサー１２、第１のプリアンプ１３、第２のプリアンプ１４が実装されている。このとき、第１の半導体センサー１１と第２の半導体センサー１２は同じ極性の電極が同じ向きになるように基板面１５ｓ上に配置されている。そして、それらを動作させるバイアス電源パターン(図示せず)が積層配置され、センサー回路を構成している。そして、このセンサー回路は、底板１６１とフタ１６２で構成された電磁シールドケース１６内に収納されている。電磁シールドケース１６は、扁平な箱状をなし、少なくとも内表面が金属で覆われることにより、内部のセンサー回路を電磁ノイズに対して電気的にシールドするとともに、接地されている。

そして、第１の半導体センサー１１、第１のプリアンプ１３、および第１の波高弁別器２をＡ検出系とし、第２の半導体センサー１２、第２のプリアンプ１４、および第２の波高弁別器３をＢ検出系とする。そして、Ａ検出系とＢ検出系のうち、放射線検出器１として電磁シールドケース１６内に収納されている部材については、プリント基板１５上に左右対称に配列されている。さらに詳しく説明すると、第１の半導体センサー１１は、半導体素子１１２と半導体素子１１２を両側から挟む電極板１１１、１１３により板状に構成され、第２の半導体センサー１２も、同様に半導体素子１２２と半導体素子１２２を両側から挟む電極板１２１、１２３により板状に構成されている。そして、両半導体センサー１１と１２は、それぞれ電極面１１ｓと１２ｓが、基板１５の基板面１５ｓ（および電磁シールドケース１６の主面１６ｓ）に平行なひとつの平面内に並び、その平面に垂直で、両半導体センサー１１と１２から等距離となる面（対称面Ｐｓ）に対して対称になるように配置されている。また、図示しないバイアス電源も対称面Ｐｓを中心として両側に広がるように対称に形成されている。そして、プリント基板１５および電磁シールドケース１６も対称面Ｐｓに対して対称になるように形成している。

このように構成することにより、両半導体センサー１１、１２のそれぞれ電極板１１３、１２３側は、プリント基板１５を介して電磁シールドケース１６の底板１６１に固定されており、両半導体センサー１１、１２それぞれの底板１６１との間隔は、プリント基板１５の厚みで固定されている。一方、両半導体センサー１１、１２のそれぞれ電極板１１１、１２１側は、対向する電磁シールドケース１６の面１６ｆ（フタ１６２の内面）との間に間隔Ｇ１１とＧ１２がある。しかし、間隔Ｇ１１とＧ１２のプロフィール（分布）は対称面Ｐｓに対して対称となっており、しかも同じ極性の電極１１、１２の電極面１１ｓ、１２ｓは同じ向きを向いているので、どのような方向の振動が伝わってきても間隔Ｇ１１とＧ１２のプロフィールはそれぞれ対称を保ったまま変形することになる。つまり、静止時でも振動時でも。第１の半導体センサー１１と電磁シールドケース１６との間隔Ｇ１１と、第２の半導体センサー１２と電磁シールドケース１６との間隔Ｇ１２との同等性を保つことができる。

これにより、第１の半導体センサー１１を有するＡ検出系と第２の半導体センサーを有するＢ検出系の浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。さらに、半導体センサー１１、１２だけではなく、プリアンプ１３、１４および、バイアス電源パターンも、対称面Ｐｓに対して対称に配置し、放射線検出器１内でのＡ検出系の部材とＢ検出系の部材とが対称面Ｐｓに対して対称になるように配置した。そのため、回路の配線部材も含めて浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。

つぎに、動作について説明する。
放射線モニタ１０を動作させ、例えば、Ａ検出系の第１の半導体センサー１１に放射線が入射すると、第１の半導体センサー１１は、入射した放射線量に応じた強度のアナログ電流パルス信号を出力し、第１のプリアンプ１３は、出力されたアナログ電流パルス信号をアナログ電圧パルス信号に変換して増幅し信号Ｓ_Ａを出力する。第１の波高弁別器２は、出力された信号Ｓ_Ａと波高弁別レベル（閾値Ｔｈ）とを比較し、Ｓ_Ａ≧Ｔｈの場合にデジタルパルスを出力する。Ｂ検出器系の第２の半導体センサー１２に放射線が入射した場合も同様にＢ検出系のプリアンプ１４、波高弁別器３が動作する。

ここで、Ａ検出系の第１のプリアンプ１３からの出力信号Ｓ_Ａが図３上段に示すように、アナログ信号パルスＰ_ａ１、Ｐ_ａ３、Ｐ_ａ５、Ｐ_ａ６、Ｐ_ａ７だったとする。この場合、第１の波高弁別器２は、閾値Ｔｈよりも低いアナログ信号パルスＰ_ａ３とＰ_ａ６を除去し、アナログ信号パルスＰ_ａ１、Ｐ_ａ５、Ｐ_ａ７に対応するデジタルパルスのみを非同時計数回路４に出力する。

そして、Ｂ検出系の第２のプリアンプ１４からの出力信号Ｓ_Ｂが図３中段に示すように、アナログ信号パルスＰ_ｂ２、Ｐ_ｂ４、Ｐ_ｂ５、Ｐ_ｂ６、Ｐ_ｂ８だったとする。この場合、第２の波高弁別器３は、閾値Ｔｈよりも低いアナログ信号パルスＰ_ｂ２とＰ_ｂ６を除去し、アナログ信号パルスＰ_ｂ４、Ｐ_ｂ５、Ｐ_ａ８に対応するデジタルパルスのみを非同時計数回路４に出力する。

非同時計数回路４は、アナログ信号パルスＰ_ａ１、Ｐ_ａ５、Ｐ_ａ７、Ｐ_ｂ４、Ｐ_ｂ５、Ｐ_ａ８に対応するデジタルパルスのうち、Ｐ_ａ５とＰ_ｂ５対応するデジタルパルスは、同時タイミングで出力された信号であると判断して除去する。そして、図３下段に示すように、Ｐ_ａ１、Ｐ_ｂ４、Ｐ_ａ７およびＰ_ａ８に対応するカウント信号Ｃ_ｅ１、Ｃ_ｅ４、Ｃ_ｅ７およびＣ_ｅ８を出力する。

演算器５は、定周期で非同時計数回路４の計数値（カウント信号）を読み込んでメモリー６に格納し、メモリー６に格納されている演算プログラム及びデータに基づき計数率を求め、計数率に基づき工学値を演算し、演算結果をメモリー６に格納するとともに、表示器７に表示する。

つまり、波高弁別器２と３により、放射線検出器１から出力されたアナログ信号パルスのうち、波高値が弁別レベル（Ｔｈ）以上のパルスのみがカウントされる。これにより、半導体センサー素子固有のノイズのような微小なパルスＰ_ａ３、Ｐ_ｂ２、外来ノイズまたは電源ノイズのような微小なパルスＰ_ａ６、Ｐ_ｂ６を除去することができる。また、非同時計数回路４に出力されたデジタルパルスのうち、非同時パルスのみがカウントされる。これにより、同時に出力された信号は、振動によりセンサーの容量変化に伴って発生したとみなすことができ、Ｐ_ａ５、Ｐ_ｂ５を除去することができる。なお、仮に波高弁別器がなく、アナログ信号パルスＰ_ａ６とＰ_ｂ６に対応するデジタルパルスが非同時計数回路４に出力された場合でも、同時出力なので、振動ノイズとみなして除去することができる。

上記のように、本実施の形態１にかかる放射線モニタ１０においては、振動による浮遊容量の変動を抑えるのではなく、２つのセンサー１１と１２の浮遊容量が同様に変化することによって、Ａ検出系とＢ検出系の浮遊容量が等しくなるようにした。これにより、機械的な剛性をむやみに高くする必要がないので、一般的な材料（材質、厚み）を用いて製作した電磁シールドケース１６やセンサー回路を用いて、振動ノイズの影響を除去できる放射線モニタ１０を得ることができる。なお、Ａ検出系とＢ検出系の浮遊容量が等しくなるようにする具体的な方法として、本実施の形態１にかかる放射線モニタ１０では、Ａ検出系とＢ検出系の半導体センサー１１、１２の電極面１１ｓ、１２ｓを同一平面内に設けて、対称面Ｐｓに対して対称になるように配置した。しかし、例えば、シミュレーション等により、振動時に電磁シールドケース１６との間隔Ｇ１１とＧ１２が同様に変化するような構成がわかれば、対称に限定されることはなく、他の配置構成にしてもよい。なお、上述の条件を満たすならば、Ａ検出系およびＢ検出器の半導体センサーの数量は複数の同数であってもよい。

以上のように、本発明の実施の形態１にかかる放射線モニタ１０によれば、板状をなし、入射する放射線に応じた信号を出力する第１の半導体センサー１１と、第１の半導体センサー１１と同型の第２の半導体センサー１２と、第１の半導体センサー１１と第２の半導体センサー１２を、それぞれの電極面１１ｓ、１２ｓが平行になるように配置して収納するとともに接地されている電磁シールドケース１６と、第１の半導体センサー１１から（厳密にはプリアンプ１３、波高弁別器２を経由して）の出力信号と第２の半導体センサー１２から（厳密にはプリアンプ１４、波高弁別器３を経由して）の出力信号のうち、非同時に出力された信号を計数する非同時計数部として機能する非同時計数回路４と、を備え、第１の半導体センサー１１の電極面１１ｓと当該電極面１１ｓに対向する電磁シールドケース１６の面１６ｆとの間隔Ｇ１１、および第２の半導体センサー１２の電極面１２ｓと当該電極面１２ｓに対向する電磁シールドケース１６の面１６ｆとの間隔Ｇ１２が等しく、かつ振動状態においてもそれぞれの間隔Ｇ１１とＧ１２が同様に変化するように、第１の半導体センサー１１と第２の半導体センサー１２が配置されているように構成した。

そのため、第１の半導体センサー１１を有するＡ検出系と第２の半導体センサーを有するＢ検出系の浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。これにより、放射線検出器１に振動が伝わったときに、その振動に起因する信号は、両半導体センサー１１、１２から同じタイミングで同様の波高レベルで出力されることになる。したがって、非同時計数回路４により、両半導体センサー１１、１２からの信号のうち、同じタイミングで出力された信号を除去することにより、振動に起因する信号を確実に除去することができる。つまり、振動に起因するノイズを除去し、正確な放射線測定が可能な放射線モニタを得ることができる。

とくに、電磁シールドケース１６は扁平状に形成されるとともに、その主面１６ｓに垂直な面を対称面Ｐｓとして対称形をなし、かつ、第１の半導体センサー１１と第２の半導体センサー１２が、対称面Ｐｓに対して互いに対称になるように配置されているので、振動により間隔Ｇ１１とＧ１２が変動しても、同様に変動するので、確実に同等性を保つことができる。そのため第１の半導体センサー１１と第２の半導体センサー１２の浮遊容量を静止状態でも振動状態でも等しくなるようにできる。つまり、簡素な構成で振動ノイズによる計数率への影響を確実に防止できる。

さらに、半導体センサー１１、１２だけではなく、プリアンプ１３、１４および、図示しないバイアス電源パターンも、1つの基板１５上に対称面Ｐｓに対して対称に配置し、
放射線検出器１（電磁シールドケース１６）内でのＡ検出系の部材とＢ検出系の部材とが対称面Ｐｓに対して互いに対称になるように配置した。そのため、回路の配線部材も含めて浮遊容量が静止状態でも振動状態でも等しくなる。また、電源ノイズ、空中伝播ノイズ、アース線侵入ノイズに対しても同様の効果を奏し、耐ノイズ性を強化した信頼性の高い放射線モニタを提供できる。

とくに、第１の半導体センサー１１と非同時計数回路４との間、および第２の半導体センサー１２と非同時計数回路４との間には、それぞれ、入力された信号のうち、設定値Ｔｈ以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部として機能する波高弁別器２，３が備えられているので、半導体センサー素子固有のノイズ、外来ノイズまたは電源ノイズのような微小なパルスを除去し、より正確な放射線モニタが可能となる。

実施の形態２．
本実施の形態２にかかる放射線モニタは、実施の形態１に対して、放射線検出器と非同時計数回路との間の信号処理回路部分に、第３の波高弁別器、第４の波高弁別器、ＯＲ論理回路、およびＡＮＤ論理回路とを追加して変更したものである。放射線検出器部分、および非同時計数回路から下流の回路部分は実施の形態１と共通する。図４と図５は本発明の実施の形態２にかかる放射線モニタを説明するためのものであり、図４は放射線モニタの構成を示すブロック図、図５は放射線モニタの動作を説明するための波形図であって、上からＡ検出系のパルス信号出力Ｓ_Ａ、Ｂ検出系のパルス信号出力Ｓ_Ｂ、第１の波高弁別器のデジタルパルス出力信号Ｓ_Ｈ、第３の波高弁別器のデジタルパルス出力信号Ｓ_Ｊ、第２の波高弁別器のデジタルパルス出力信号Ｓ_Ｋ、第４の波高弁別器のデジタルパルス出力信号Ｓ_Ｌ、ＯＲ論理回路のカウント信号出力Ｓ_Ｎ、ＡＮＤ論理回路のカウント信号出力Ｓ_Ｐ、放射線としてカウントした信号出力Ｓ_Ｅである。図中、実施の形態１と同様部分には同じ符号を付し、以下、主に実施の形態１と異なる部分について説明する。

放射線検出器１と非同時計数回路４との間の信号処理回路部分として、Ａ検出系用には、第１プリアンプ１３から入力されたアナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａに対して、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａと波高弁別レベル（閾値）とを比較し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第１の波高弁別器２に加え、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａと波高弁別レベル（閾値）とを比較し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ａが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第３の波高弁別器８をさらに設けた。

Ｂ検出用にも、Ａ検出用と同様に、第２プリアンプ１４から入力されたアナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂに対して、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂと波高弁別レベル（閾値）とを比較し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第２の波高弁別器３に加え、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂと波高弁別レベル（閾値）とを比較し、アナログ電圧パルス信号Ｓ_Ｂが閾値以上のときに、デジタルパルスを出力する第４の波高弁別器９をさらに設けた。

第１の波高弁別器２および第２の波高弁別器３の波高弁別レベルは、実施の形態１と同様に、同じ電圧（閾値Ｔｈ１＝Ｔｈ）に設定されている。そして、第３の波高弁別器８および第４の波高弁別器９の波高弁別レベル（閾値Ｔｈ２）は、閾値Ｔｈ１よりも低い同じ電圧に設定されている。そして、これらは、動作点が同等になるように調整されている。

なお、閾値Ｔｈ１（以降、第１の弁別レベルと称する）には放射線として検知すべき測定エネルギー範囲の下限を、閾値Ｔｈ２（以降、第２の弁別レベルと称する）には、第１の弁別レベルＴｈ１より低く、かつ半導体センサー素子固有のノイズレベルよりも高い値に設定している。

そして、第１の波高弁別器２および第２の波高弁別器３からのデジタルパルスは、ＯＲ論理回路４１に出力され、ＯＲ論理回路４１は、第１の波高弁別器２および第２の波高弁別器３から出力されたデジタルパルスのいずれかの出力信号がある場合に、その出力信号に対応するデジタルパルスを出力する。一方、第３の波高弁別器８および第４の波高弁別器９からのデジタルパルスは、ＡＮＤ論理回路４２に出力され、ＡＮＤ論理回路４２は、第３の波高弁別器８および第４の波高弁別器９の両方からのデジタルパルスが出力された場合に、その出力信号に対応するデジタルパルスを出力する。

そして、非同時計数回路４は、ＯＲ論理回路４１およびＡＮＤ論理回路４２からデジタルパルスが出力されると、非同時に出力された信号を計数して定周期で計数値を出力し、同時に出力された信号を無視する。つまり、ＯＲ論理回路４１とＡＮＤ論理回路４２は、後述するように、非同時計数回路４と連係して非同時計数部として機能する。演算器５は、定周期で非同時計数回路４の計数値（カウント信号）を読み込んでメモリー６に格納し、メモリー６に格納されている演算プログラム及びデータに基づき計数率を求め、計数率に基づき工学値を演算し、演算結果をメモリー６に格納するとともに、表示器７に表示する。

つぎに、具体的な動作について説明する。
放射線モニタ１０を動作させ、例えば、Ａ検出系の第１のプリアンプ１３からの出力信号Ｓ_Ａが図５の１段目に示すように、アナログ信号パルスＰ_ａ１、Ｐ_ａ２、Ｐ_ａ３、Ｐ_ａ４だったとする。この場合、第１の波高弁別器２は、第１の弁別レベルＴｈ１よりも低いアナログ信号パルスＰ_ａ４を除去し、図５の３段目に示すように、アナログ信号パルスＰ_ａ１、Ｐ_ａ２、Ｐ_ａ３に対応するデジタルパルスＤ_Ｈ１、Ｄ_Ｈ２、Ｄ_Ｈ３のみを含む信号Ｓ_Ｈを、ＯＲ論理回路４１に出力する。

一方、第３の波高弁別器８に出力されたアナログ信号パルスＰ_ａ１、Ｐ_ａ２、Ｐ_ａ３、Ｐ_ａ４には、第２の弁別レベルＴｈ２よりも低く除去すべきアナログ信号パルスがない。そのため、第３の波高弁別器８は、図５の４段目に示すように、全てのアナログ信号パルスＰ_ａ１、Ｐ_ａ２、Ｐ_ａ３、Ｐ_ａ４に対応するデジタルパルスＤ_Ｊ１、Ｄ_Ｊ２、Ｄ_Ｊ３、Ｄ_Ｊ４を含む信号Ｓ_ＪをＡＮＤ論理回路４２に出力する。

そして、Ｂ検出系の第２のプリアンプ１４からの出力信号Ｓ_Ｂが図５の２段目に示すように、アナログ信号パルスＰ_ｂ２、Ｐ_ｂ３、Ｐ_ｂ４、Ｐ_ｂ５だったとする。この場合、第２の波高弁別器３は、第１の弁別レベルＴｈ１よりも低いアナログ信号パルスＰ_ｂ２を除去し、図５の５段目に示すように、アナログ信号パルスＰ_ｂ３、Ｐ_ｂ４、Ｐ_ｂ５に対応するデジタルパルスＤ_Ｋ３、Ｄ_Ｋ４、Ｄ_Ｋ５を含む信号Ｓ_ＫをＯＲ論理回路４１に出力する。

一方、第４の波高弁別器９に出力されたアナログ信号パルスＰ_ｂ２、Ｐ_ｂ３、Ｐ_ｂ４、Ｐ_ｂ５には、第２の弁別レベルＴｈ２よりも低く除去すべきアナログ信号パルスがない。そのため、第４の波高弁別器９は、図５の６段目に示すように、全てのアナログ信号パルスＰ_ｂ２、Ｐ_ｂ３、Ｐ_ｂ４、Ｐ_ｂ５に対応するデジタルパルスＤ_Ｌ２、Ｄ_Ｌ３、Ｄ_Ｌ４、Ｄ_Ｌ５を含む信号Ｓ_ＬをＡＮＤ論理回路４２に出力する。

ＯＲ論理回路４１は、図５の７段目に示すように、第１の波高弁別器２および第２の波高弁別器３のいずれかからの出力に基づいて、デジタルパルス信号Ｌ_Ｎ１、Ｌ_Ｎ２、Ｌ_Ｎ３、Ｌ_Ｎ４、Ｌ_Ｎ５を含む信号Ｓ_Ｎを非同時計数回路４に出力する。ＡＮＤ論理回路４２は、図５の８段目に示すように、第３の波高弁別器８および第４の波高弁別器９の両方から出力されたデジタルパルスに対応するデジタルパルスＬ_Ｐ２、Ｌ_Ｐ３、Ｌ_Ｐ４のみを含む信号Ｓ_Ｐを非同時計数回路４に出力する。

非同時計数回路４は、ＯＲ論理回路４１とＡＮＤ論理回路４２入力されたデジタルパルスのうち、Ｌ_Ｎ２とＬ_Ｐ２、Ｌ_Ｎ３とＬ_Ｐ３、Ｌ_Ｎ４とＬ_Ｐ４は、同時タイミングで出力されたので除去する。そして、図５の最下段に示すように、Ｌ_Ｎ１とＬ_Ｎ５に対応するカウント信号Ｃ_ｅ１とＣ_ｅ５を出力する。

結果的に、非同時計数回路４は、Ａ、Ｂ両検出系から出力されたアナログパルス信号のうち、Ｐ_ａ１とＰ_ｂ５に対応する信号のみを放射線としてカウントし、他の信号は振動やノイズによって生じた信号として除去する。

なお、図５では、第２の弁別レベルＴｈ２未満のレベルアナログパルス信号が発生した場合については記載していないが、そのようなレベルの信号も含め、Ａ検出系、Ｂ検出系のそれぞれから同時に出力された信号のレベルと、放射線モニタ１０内での信号処理結果を表１に示す。表中、「同時除去」は、振動により同時に入力された信号であるとみなして除去すること、「カット」は、放射線として検知すべきレベル未満であるとして除去することを意味する。

表１に示すように、Ａ検出系の半導体センサー１１と、Ｂ検出系の半導体センサー１２から同時に出力された信号のうち、少なくとも第１の弁別レベルＴｈ１以上の信号は、半導体センサーに放射線が入射あるいは振動が伝わったこと等により、半導体センサーが出力した信号であると判断する。そして、それらの信号の内、両方の信号が第２の弁別レベルＴｈ２以上のときのみ、振動により同時に発生したものであると判定して、カウントから除去する。つまり、両検出系からの信号のうち、一方が、第１弁別レベルＴｈ１以上で、他方が第２の弁別レベル未満の場合のみ、放射線が入射したとしてカウントする。

これにより、半導体センサー１１、１２を構成する半導体素子のばらつき、および、理想的には同じであるべき閾値の設定ずれにより、例えば一方の検出系から第１の弁別レベルＴｈ１以上の信号が、発生し、他方の検出系からの信号が第１の弁別レベルＴｈ１未満となる場合、実施の形態１では、あたかも非同時発生であるかのように振動ノイズも放射線としてカウントされることがある。しかし、本実施の形態では、Ｔｈ１＞Ｔｈ２となり、振動により生じる可能性のある電圧レベルである第２の弁別レベルＴｈ２を設けて、Ｔｈ２以上の信号を非同時発生か否かの判定対象として拾い上げるようにしたので、確実に振動ノイズを同時検知できるようになり、振動ノイズを確実に排除できる。なお、上記のようなロジックで動作するならば、必ずしも図４に示す回路構成の組み合わせに限定する必要はなく、他の構成でもよい。

以上のように、本実施の形態２にかかる放射線モニタ１０によれば、第１の半導体センサー１１と非同期計数部として機能する非同時計数回路４、ＯＲ論理回路４１、ＡＮＤ論理回路４２との間、および第２の半導体センサー１２と非同期計数部として機能する非同時計数回路４、ＯＲ論理回路４１、ＡＮＤ論理回路４２との間には、それぞれ、出力された信号のうち、第１の設定値である第１の弁別レベルＴｈ１以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部である第１の波高弁別器２と第２の波高弁別器３と、第１の設定値よりも小さな第２の設定値である第２の弁別レベルＴｈ２以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部である第３の波高弁別器８と第４の波高弁別器９が備えられ、非同時計数部において、第１の半導体センサー１１と第２の半導体センサー１２から同時に出力された信号のうち、一方が第１の設定値以上で、かつ他方が第２の設定値未満の信号を非同時に出力された信号として計数するように構成したので、放射線としてカウントすべきでない微細な信号（Ｔｈ１未満）を除去できるとともに、振動ノイズか否か判定すべき信号（Ｔｈ２以上）を逃さず検知できるようになり、振動ノイズを確実に排除できる。

１０：放射線モニタ、
１：放射線検出器、
１１：Ａ検出系の半導体センサー（第１の半導体センサー）、
１１ｓ：電極面、
１２：Ｂ検出系の半導体センサー（第２の半導体センサー）、
１２ｓ：電極面、
１３：Ａ検出系のプリアンプ回路（第１のプリアンプ回路）、
１４：Ｂ検出系のプリアンプ回路（第２のプリアンプ回路）、
１５：プリント基板（基板）、
１６：電磁シールドケース、
１６ｆ：半導体センサーの電極が対向する面、１６ｓ：主面、
２：Ａ検出系の波高弁別器（第１の波高弁別器）、
３：Ｂ検出系の波高弁別器（第２の波高弁別器）、
４：非同時計数回路（非同時計数部）、
５：演算器、
６：メモリー、
７：表示器、
８：Ａ検出系の波高弁別器（第３の波高弁別器）、
９：Ｂ検出系の波高弁別器（第４の波高弁別器）、
４１：ＯＲ論理回路（非同時計数部）、
４２：ＡＮＤ論理回路（非同時計数部）。

Claims

板状をなし、入射する放射線に応じた信号を出力する第１の半導体センサーと、
前記第１の半導体センサーと同型の第２の半導体センサーと、
前記第１の半導体センサーと前記第２の半導体センサーを、それぞれの同じ極性の電極の電極面が同じ向きになるように配置して収納するとともに接地されている電磁シールドケースと、
前記第１の半導体センサーからの出力信号と前記第２の半導体センサーからの出力信号のうち、非同時に出力された信号を計数する非同時計数部と、
前記第１の半導体センサーと前記非同時計数部との間、および前記第２の半導体センサーと前記非同時計数部との間には、それぞれ、出力された信号のうち、第１の設定値以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部と、前記第１の設定値よりも小さな第２の設定値以上の信号のみを弁別して出力する出力弁別部と、を備え、
前記第１の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔、および前記第２の半導体センサーの電極面と当該電極面に対向する前記電磁シールドケースの面との間隔が等しく、かつ振動状態においてもそれぞれの間隔が同様に変化するように、前記第１の半導体センサーと前記第２の半導体センサーが配置されており、
前記非同時計数部は、前記第１の半導体センサーと前記第２の半導体センサーから同時に出力された信号のうち、一方が前記第１の設定値以上で、かつ他方が前記第２の設定値未満の信号を前記非同時に出力された信号として計数することを特徴とする放射線モニタ。
前記電磁シールドケースは扁平状に形成されているとともに、その主面に垂直な面を対称面として対称形をなし、かつ、前記第１の半導体センサーと前記第２の半導体センサーが、前記対称面に対して互いに対称になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線モニタ。
前記第１の半導体センサーが出力する信号を処理する回路部材のうちの前記電磁シールドケース内に収納された回路部材と、前記第２の半導体センサーが出力する信号を処理する回路部材のうちの前記電磁シールドケース内に収納された回路部材とが、前記対称面に対して互いに対称になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線モニタ。