JPH02128184A - 半導体式放射線検出器のバイアス異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体式放射線検出器のバイアス異常検出装置
に関するものである。

放射線を利用したり、或いは放射線からの防護を必要と
する大学、病院、研究所及び原子力発電所等においては
、放射線検出器が用いられる。放射線検出器としては、
ｐ型とｎ型の半導体を接合して成るダイオードの該ｐ型
に負、ｎ型に正という逆バイアス電圧を印加することに
より、その内部に空乏層を形成させ、放射線に対する感
度を持たせた半導体式放射線検出器が良く知られている
。

かかる半導体式放射線検出器においては、印加する逆バ
イアス電圧が適正な範囲内にないと、形成される空乏層
の容積も適正な範囲を外れ、その結果、感度が狂ってし
まい、誤検出を招くこともある。従って半導体式放射線
検出器におけるバイアス異常の有無検出は、その健全性
確認のために必要なことと言える。本発明は、このよう
な意味において大切な半導体式放射線検出器のバイアス
異常検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、発電所等の事業所において各ブロック毎に設置さ
れるエリアモニタとしての放射線検出器においては、そ
の健全性を確認する手段として次のような方式が採られ
てきた。

即ち、■微弱な放射線源（バグソースという）を検出器
の近傍に常時設置しておき、それによって成る一定の指
示を検出器の指示計に常時与えるようにして検出器を構
成する測定系の異常を検知する。■放射線検出器に逆バ
イアス電圧を与えるためのバイアス電源を監視していて
その異常を検出するようにする。■放射線検出器に供給
する電源電圧をその送電側で監視していてコネクタ（電
源、信号を一体化した全体）の接続不良の有無を検知す
る。

そのほか、放射線検出器について定期的な点検を行う場
合等では、検出器に電荷パルスを供給し、該パルスの繰
り返し周波数を変化させることにより、所定の測定レン
ジ内で検出器が正常に機能するか否かの確認が行われて
きた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電荷パルスを供給して検出器が正常に機能するか
否かの確認を行う方法では、検出端を除いた増幅器以降
の電子回路の健全性しか確認できず、検出端を含めた検
出ループ全体の健全性チエツクは不可能であった。また
バグソースを使用して健全性を確認する上記■の方法は
、検出端（センサ）を含めた検出ループ全体の健全性チ
エツクは出来るものの、バグソースとしての放射線源を
常時用意しなければならず煩瑣であるということや、測
定レンジの全ての範囲にわたって健全性チエツクが可能
なものではないという問題があった。

また上記■、■の方法も、必ずしも信頼度が高くない等
の問題があり、決して充分なものではなかった。

本発明の目的は、検出端（センサ、具体的には半導体放
射線検出素子）を含めた検出ループ全体の健全性チエツ
クが可能であるばかりか、測定レンジの全ての範囲にわ
たっての健全性チエツクが可能であり、信頼度も高い放
射線検出器の健全性チエツク手段としての半導体式放射
線検出器のバイアス異常検出装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明では、ｐ型とｎ型の半導体
を接合して成るダイオードの該ｐ型に負、ｎ型に正とい
う逆バイアス電圧を印加することにより、その内部に空
乏層を形成させ、放射線に対する感度を持たせた半導体
式放射線検出器に関して前記逆バイアス電圧の異常の有
無を検出するためのバイアス異常検出装置において、 前記放射線検出器に対して放射線によるそれと類似な出
力を持たせ得る光パルスの発生手段（ＬＥＤ　　発光ダ
イオード）と、前記光パルス発生手段（ＬＥＤ）を制御
して、発生する光パルスの繰り返し周波数を調節する周
波数調節手段と、光パルスがその放射線検出器に照射さ
れたことにより前記半導体式放射線検出器から出力され
るパルス波高値を監視して前記逆バイアス電圧の異常の
有無を判別する判別手段と、を具備した。

〔作用〕

半導体式放射線検出器は、既に述べたように、ｐ型とｎ
型の半導体を接合して成るダイオードの該ｐ型に負、ｎ
型に正という逆バイアス電圧を印加することにより、そ
の内部に空乏層を形成させ、放射線に対する感度を持た
せたものであるが、空乏層は、放射線に対してだけでな
く、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光（特に赤外光）
に対して感度を持っている。

そこで発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するドライバに
オシレータ（発振器）からの発振出力を供給してドライ
ブさせ、かつその発振周波数を連続的に可変させる。か
かる発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光パルスを直接、
又は半導体式放射線検出器の有感波長帯域内で減衰度の
低い光ガイド等を介して検出器のセンサ面に入射させる
と、センサを構成している半導体ダイオードに逆バイア
ス電圧が印加されてその内部に空乏層が形成されていれ
ば、その光パルスに対応した電荷パルスが該検出器の出
力として出力される。

かかる電荷パルスは、何れも特定の波高値をもったもの
に限られ、縦軸に入射パルスの頻度をとり、横軸に電荷
パルスの波高値をとると、単一ピーク状の波高値分布（
後述の第２図（イ）に示される如き）が得られる。この
ような単一ピーク状の波高値分布になるという点を除け
ば、光パルスを入射させて得られる電荷パルスも、放射
線を入射させて得られる電荷パルスも大差はない。

従って、かかる発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光パル
スを放射線の代わりに用いることで、検出端（センサ）
を含めた放射線検出器ループの全体の健全性チエツクが
できる。また発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光パルス
の繰り返し周波数を連続的に可変させることで、検出端
（センサ）に入射する放射線量を増減させたことと等価
な効果が得られるので、任意の線量率に対する健全性チ
エツクが可能になる。

一方、かかる光パルスが検出端（センサ）内部の空乏層
に入射することに起因して出力される出力パルスの波高
値は、検出端（センサ）のもつ静電容量の影響を受け、
該静電容量が大きくなるほど、即ち同一の検出端（セン
サ）ならばバイアス電圧が低下するほど、次式に従って
低下する。

Ｑ工Ｃ■ ここでＱは光パルス（或いは放射線）によって検出端（
センサ）内に作られた電荷量、Ｃは検出端（センサ）の
もつ静電容量、■は電気信号として取り出した場合の波
高値（電圧値）である。

第２図は、縦軸にかかる光パルスの入射頻度を、横軸に
出力パルスの波高値を、それぞれとって表わした波高値
分布特性である。

同図で（イ）で示した光パルスによる波高値分布特性が
、検出＠（センサ）に印加する逆バイアス電圧が適正な
範囲にあるときのそれを示しているとすれば、破線で示
した特性（ハ）は、逆バイアス電圧が高過ぎる場合、破
線で示した特性（ロ）は、逆バイアス電圧が低過ぎる場
合、のそれを示している。

従って検出端（センサ）に光パルスを入射して得られる
出力パルスの波高値分布特性を監視すれば、検出端（セ
ンサ）に印加する逆バイアス電圧が適正な範囲にあるか
否かを判別すことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図において、１はライトガイド、２は半導体放射線検出
素子（センサ）、３は信号増幅器、４は波高弁別器（Ａ
）　、５は波高弁別器（Ｂ）、６はアンドゲート、７は
ナントゲート、８はオアゲート、９は異常検出出力、１
０は発光ダイオード（ＬＥＤ）　、１１はＬＥＤドライ
バ、１２はオシレータ（発振器）、１３は周波数調節器
、１４はバイアス電源（逆バイアス電圧の発生源）、で
ある。

波高弁別器（Ａ）４は第２図に示す波高値Ｌ１を超えた
出力パルスのみを出力するように予め設定されており、
波高弁別器（Ｂ）５は第２図に示す波高値Ｌ２を超えた
出力パルスのみを出力するように予め設定されている。

第１図において、半導体放射線検出素子（センサ）２は
、バイアス電源１４によって適正な逆バイアス電圧を供
給されて、その内部に適正な空乏層容積を形成している
ものとする。発光ダイオード（ＬＥＤ）１０は、オシレ
ータ１２によりドライバ１１を介して駆動され、光パル
スを発生してライトガイド１を介して半導体放射線検出
素子（センサ）２を照射する。

その結果、半導体放射線検出素子（センサ）２から電荷
パルスが発生し、これは信号増幅器３により増幅されて
電圧信号となる。

この場合、電圧信号は第２図において（イ）で示す如き
、弁別波高値Ｌｌを超えた分布をとるので、波高弁別器
（Ａ）４は出力を生じるが、弁別波高値Ｌ２を超えるに
は至っていないので、波高弁別器（Ｂ）５は出力を生ぜ
ず、従ってオアゲート９から異常検知出力９が出力され
ることはない。

仮にバイアス電源１４によって供給される逆バイアス電
圧が適正な範囲を下回っており、その結果、信号増幅器
３から出力される電圧信号が第２図の（ハ）で示す如き
波高値分布をとったとすると、これは弁別波高値Ｌ１も
Ｌ２も両方を下回っているので、波高弁別器（Ａ）４も
波高弁別器（Ｂ）５も出力を生ぜず、従ってナントゲー
ト７から出力が出てオアゲート８を介して異常検知出力
９となって出力される。

またバイアス電源１４によって供給される逆バイアス電
圧が適正な範囲を上回っており、その結果、信号増幅器
３から出力される電圧信号が第２図の（ロ）で示す如き
波高値分布をとったとすると、これは弁別波高値Ｌ１も
Ｌ２も両方を上回っているので、波高弁別器（Ａ）４も
波高弁別器（Ｂ）５も出力を生じ、従ってアンドゲート
６がら出力が出てオアゲート８を介して異常検知出力９
となって出力される。

周波数調節器１３を調節してオシレータ１２がらの発振
周波数を変えれば、半導体放射線検出素子（センサ）２
に入射する放射線量を増減させたのと等価な効果が得ら
れるので、測定レンジを変えての健全性チエツクに相当
することを容易に行うことができる。

半導体放射線検出素子（センサ）２は、製品毎にその特
性（放射線に対する感度）が微妙にバラツクことがある
。その場合には、周波数調節器１３を調節して、どの半
導体放射線検出素子（センサ）２も同一感度になるよう
にＬＥＤドライバ１１を制御してやれば、半導体放射線
検出素子（センサ）２以降、信号増幅器３以下の電子回
路をどの製品（半導体放射線検出素子）に対しても共通
とすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、放射線源を使用
することなしに、半導体放射線検出素子（センサ）から
線量率指示計に至る全測定ループの健全性チエツクが容
易に可能となるほか、測定系の上限校正、下限校正、窒
息検知（大量な放射線が照射されたことにより信号増幅
器が飽和して放射線の計測が不能になること）の機能確
認作業が極めて短時間に、かつ遠陽の場所からでも容易
に実施可能になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
半導体放射線検出素子（センサ）から出力される電荷パ
ルスの波高値分布特性を示す特性図、である。 符号の説明 １・・・ライトガイド、２・・・半導体放射線検出素子
（センサ）、３・・・信号増幅器、４・・・波高弁別器
（Ａ）、５・・・波高弁別器（Ｂ）　、６・・・アンド
ゲート、７・・・ナントゲート、８・・・オアゲート、
９・・・異常検出出力、１０・・・発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）　、１１・・・ＬＥＤドライバ、１２・・・オシ
レータ、１３・・・周波数調節器、１４・・・バイアス
電源。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ｐ型とｎ型の半導体を接合して成るダイオードの該
   ｐ型に負、ｎ型に正という逆バイアス電圧を印加するこ
   とにより、その内部に空乏層を形成させ、放射線に対す
   る感度を持たせた半導体式放射線検出器に関して前記逆
   バイアス電圧の異常の有無を検出するためのバイアス異
   常検出装置において、 前記空乏層に対して放射線によるそれと類似な感度を持
   たせ得る光パルスの発生手段と、前記光パルス発生手段
   を制御して、発生する光パルスの繰り返し周波数を調節
   する周波数調節手段と、光パルスがその空乏層に照射さ
   れたことにより前記半導体式放射線検出器から出力され
   るパルス波高値を監視して前記逆バイアス電圧の異常の
   有無を判別する判別手段と、を具備して成ることを特徴
   とする半導体式放射線検出器のバイアス異常検出装置。