JPH02195293A - Semiconductor device for measuring radiation - Google Patents

Semiconductor device for measuring radiation

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JPH02195293A
JPH02195293A JP1601589A JP1601589A JPH02195293A JP H02195293 A JPH02195293 A JP H02195293A JP 1601589 A JP1601589 A JP 1601589A JP 1601589 A JP1601589 A JP 1601589A JP H02195293 A JPH02195293 A JP H02195293A
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  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure accurately even a radiation of low energy under noise of low level by providing a counting rate determining means which outputs a high counting rate signal when the result of counting of a counting means shows a high counting rate exceeding a prescribed counting rate. CONSTITUTION:A counting rate determining element 18a is provided in a counting circuit 18. In this circuit, analog switches 32 and 34 as wave-shaping constant switching means for switching a wave-shaping constant tau to a small value are fitted to capacitors C2 and C4 respectively. When a semiconductor detector detects a strong radiation and a counting rate turns to be a high counting rate exceeding a prescribed value, a high counting rate signal is outputted as a switching signal from the counting rate determining element 18a. On the occasion, the value of said wave-shaping constant tau turns to be small and the pulse width of a pulse signal narrows. By this constitution, the pulse signal can be prevented from overlapping at the time of a high counting rate, omission in counting of the number of pulses is prevented and execution of accurate counting is enabled.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は放射線測定装置、特に半導体により放射線の検
出を行う半導体放射線測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a radiation measuring device, and particularly to a semiconductor radiation measuring device that detects radiation using a semiconductor.

[従来の技術] 放射線の測定装置としては、0M計数管、電離箱、Na
 I (TJりシンチレーション等が知られている。こ
れらの装置は、比較的大型であり、駆動時において高バ
イアス電流が必要であることから、小型化することが難
しく、携帯用装置として構成することが困難であった。
[Prior art] Radiation measuring devices include 0M counter, ionization chamber, Na
I (TJ scintillation, etc.) are known. These devices are relatively large and require a high bias current when driving, so it is difficult to miniaturize them and it is difficult to configure them as portable devices. was difficult.

そこで、6検出部が小型で、携帯用の装置として構成す
ることに適している装置として半導体によって放射線の
検出を行う半導体検出器を使用した放射線測定装置が提
案された。
Therefore, a radiation measuring device using a semiconductor detector that detects radiation using a semiconductor has been proposed as a device that has six small detection sections and is suitable for being configured as a portable device.

このような半導体放射線測定装置は、半導体表面の空乏
層あるいは真性半導体層と呼ばれる領域に放射線が入射
すると、電子とホール(正孔)の対が作られる。このキ
ャリアをそれぞれの電極に引き寄せ、電荷収集をするこ
とにより、放射線の検出のみならず、放射線のエネルギ
損失に比例した数の電気パルス信号を得ることができる
という原理に基づくものである。
In such a semiconductor radiation measuring device, when radiation is incident on a region called a depletion layer or an intrinsic semiconductor layer on the surface of a semiconductor, pairs of electrons and holes are created. It is based on the principle that by attracting these carriers to the respective electrodes and collecting charges, it is possible not only to detect radiation but also to obtain electrical pulse signals whose number is proportional to the energy loss of the radiation.

[発明が解決しようとする課題] (イ)上記従来の携帯用放射線半導体測定装置において
は、その形状をより小さくする要因として電池の大きさ
が重要であり、装置の小形化のためにはその電池の小形
化を図る必要がある。
[Problems to be Solved by the Invention] (a) In the conventional portable radiation semiconductor measuring device described above, the size of the battery is an important factor in making the shape smaller. There is a need to make batteries smaller.

従って、小さな電池で長時間にわたって装置を作動させ
るためには、回路の消費電流を極力小さくしなければな
らないという課題がある。
Therefore, in order to operate the device for a long time with a small battery, there is a problem that the current consumption of the circuit must be made as small as possible.

(ロ)次に、装置においてどのくらい低いエネルギの放
射線を測定できるかという点は、システムの雑音に依存
している。即ち、雑音に埋もれるような低エネルギの放
射線は測定することができない。
(b) Next, how low energy radiation a device can measure depends on the noise of the system. That is, low-energy radiation that is buried in noise cannot be measured.

従って、低エネルギの放射線まで確実に測定するために
は、システムの雑音を下げなければならないという課題
がある。
Therefore, in order to reliably measure even low-energy radiation, there is a problem that system noise must be reduced.

システムの雑音は、主に半導体検出器固有の雑音と半導
体検出器からの微少パルス信号を増幅する前置増幅器か
ら発生する雑音による。従って、半導体検出器自体が持
つ雑音は、検出器毎に既に決まっているので、前置増幅
器の雑音を如何に低′減するかが課題となる。
System noise is mainly due to noise inherent to the semiconductor detector and noise generated from the preamplifier that amplifies the minute pulse signal from the semiconductor detector. Therefore, since the noise of the semiconductor detector itself is already determined for each detector, the problem is how to reduce the noise of the preamplifier.

前置増幅器の雑音は、初段FET (電界効果型トラン
ジスタ)の特性で決まり、次式(1)で表される。
The noise of the preamplifier is determined by the characteristics of the first stage FET (field effect transistor) and is expressed by the following equation (1).

ン電流lDによって次式(2)で表される。is expressed by the following equation (2) using the current lD.

ここで、E、N、Cは等化雑音電荷(C)、εは2.7
18、 τはパルス波形整形定数(S)、 0は電子ff11.[l XIO”  (C)、1gは
FETゲート電流(A)、 kはボルツマン定数1.38X10”  (J/K)、
Tは絶対温度(K)、 Rgはゲート入力抵抗(Ω)、 C1nは入力容量(F)、 8膳はFET順方向電位コンダクタンス(8)At’は
フリッカノイズ定数(v2)を示している。
Here, E, N, and C are equalized noise charges (C), and ε is 2.7
18, τ is the pulse waveform shaping constant (S), 0 is the electron ff11. [l XIO” (C), 1g is FET gate current (A), k is Boltzmann constant 1.38X10” (J/K),
T is the absolute temperature (K), Rg is the gate input resistance (Ω), C1n is the input capacitance (F), 8 is the FET forward potential conductance (8), and At' is the flicker noise constant (v2).

なお、上記gaは、近似的にFETに流すドレイここで
”DSSは”as−0の時のドレイン電流、Vpはピン
チオフ電圧である。
Note that ga is approximately the drain current flowing through the FET, where "DSS" is the drain current at the time of "as-0", and Vp is the pinch-off voltage.

上記式(1)において、第3項及び第4項に入力容QC
[n(主に半導体検出器の容量)が二乗の形で分子に入
っているので、この容量が大きい場合、例えば1009
F以上では、式(1)の′IJ1項及び第2項に比べ、
第3項及び第4項の値が大きくなり、雑音はこの第3項
及び第4項の値に大きく依存することとなる。
In the above formula (1), the third and fourth terms are input capacitance QC
[Since n (mainly the capacitance of the semiconductor detector) is included in the molecule in the form of a square, if this capacitance is large, for example 1009
Above F, compared to the 'IJ1 term and the 2nd term of equation (1),
The values of the third and fourth terms become large, and the noise becomes largely dependent on the values of the third and fourth terms.

第4項はフリッカノイズの特性からアンプの帯域を狭め
ること、低周波領域をカットすることによって小さくす
ることができる。
The fourth term can be reduced by narrowing the band of the amplifier and cutting the low frequency region from the characteristics of flicker noise.

従って、前置増幅器の雑音を減少させるためには、式(
1)の第3項の値を小さくすることが必要となり、パル
ス波形整形定数τを大きくするか、FET順方向伝達コ
ンダクタンスgfflを大きくする必要がある。
Therefore, to reduce the preamplifier noise, the formula (
It is necessary to reduce the value of the third term in 1), and it is necessary to increase the pulse waveform shaping constant τ or increase the FET forward transfer conductance gffl.

ここで、glは上記式(2)よりFETに流すドレイン
電流IDを増加させることによって大きくすることがで
きる。
Here, gl can be increased by increasing the drain current ID flowing through the FET according to the above equation (2).

なお、上記τを大きくすると、波形整形器からの出力パ
ルスのパルス幅は広くなる。また、FETに流すドレイ
ン電流を増加すると、このドレイン電流が装置の消費電
流中大きな割合を占めるので、装置の消費電力を増大す
ることとなる。
It should be noted that when the above-mentioned τ is increased, the pulse width of the output pulse from the waveform shaper becomes wider. Furthermore, when the drain current flowing through the FET is increased, this drain current occupies a large proportion of the current consumption of the device, which increases the power consumption of the device.

(ハ)従って、消費電流を小さくするため、FETに流
すドレイン電流を必要最小限としくgmの値も小さくな
る)、雑音の増加を防止するため、波形整形定数τを大
きくしておく(パルス幅は広くなる)必要がある。
(c) Therefore, in order to reduce current consumption, the drain current flowing through the FET is set to the minimum necessary and the value of gm is also reduced), and to prevent an increase in noise, the waveform shaping constant τ is set large (pulse width needs to be wider).

しかし、半導体検出器は、放射線の強さに比例した数の
電気パルスを出力するので検出する放射線が強い場合、
即ち、高計数率時には、パルス数が増加する。そして、
検出器の出力事象は、ランダムであるので、波形整形定
数τを大きくして、パルス幅を広くしておくと、高計数
率の放射線場においては、パルスの重なりが生じ、正確
な計数ができないという問題が生じる。
However, semiconductor detectors output a number of electrical pulses proportional to the intensity of radiation, so if the radiation to be detected is strong,
That is, at a high count rate, the number of pulses increases. and,
The output events of the detector are random, so if you increase the waveform shaping constant τ and widen the pulse width, pulses will overlap in a radiation field with a high counting rate, making accurate counting impossible. A problem arises.

従って、高計数率時(強い放射線場)において、正確な
測定を行うためには、波形整形定数τを小さくしてパル
ス幅を狭くシ、パルスの重なりの開度を下げ、数え落と
しを防止しなければならない。
Therefore, in order to perform accurate measurements at high counting rates (strong radiation fields), it is necessary to reduce the waveform shaping constant τ, narrow the pulse width, and reduce the degree of overlapping of pulses to prevent missing counts. There must be.

この場合、τを小さくすることによって雑音が増加する
こととなるので(式(1)より)、この雑音増加の防止
を行わなければならないという課題が生じる。
In this case, reducing τ will increase noise (from equation (1)), so there is a problem that this increase in noise must be prevented.

従来の半導体放射線検出器では、上記雑音のため、高計
数率時における低エネルギ放射線の測定が困難であった
With conventional semiconductor radiation detectors, it is difficult to measure low-energy radiation at high count rates due to the above-mentioned noise.

発明の目的 本発明は、上記課題を解決することを目的として為され
たものであり、その目的は、高計数率時又は低計数率時
のいずれの場合であっても低消費電流でかつ雑音の増加
を伴わない正確な放射線の検出を行うことのできる半導
体放射線測定装置を提供することにある。
Purpose of the Invention The present invention has been made with the aim of solving the above-mentioned problems, and its purpose is to achieve low current consumption and low noise regardless of whether the counting rate is high or low. An object of the present invention is to provide a semiconductor radiation measuring device that can accurately detect radiation without increasing radiation.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明にかかる半導体放射線
illl装定は、入射した放射線をその強さに比例した
数の電気パルス信号に変換する半導体検出器と、該半導
体検出器から入力した信号を増幅するため初段にFET
を有する前置増幅手段と、該前置増幅手段の出力の波形
整形を行う波形整形手段と、該波形整形手段からの出力
の雑音を除去し矩形パルスとして出力する波高弁別手段
と、該波高弁別手段から出力されたパルス信号を計数す
る計数手段と、該計数手段による計数結果を表示する表
示手段と、を含む半導体放射線測定装置において、前記
計数手段の計数結果が所定の計数率を超える高計数率時
となったときに高計数率信号を出力する計数率判定手段
と、前記波形整形手段の高計数率信号が出力されたとき
に前記波形整形定数(τ)を小さくすることにより前記
パルス信号のパルス幅を前記所定の計数率を超えない低
計数率時よりも狭くしパルスの重なりを防ぐ波形整形定
数切変え手段と、前記高計数率信号が出力されたときに
前記FETのドレイン電流を増加させることによって前
記前置増幅手段のFET順方向伝達コンダクタンスgl
を増加させ、前記高計数率時における前記波形整形定数
τの減少による装置の雑音の増加を防止する電流切換え
手段と、を含むことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a semiconductor radiation illumination device according to the present invention includes a semiconductor detector that converts incident radiation into a number of electrical pulse signals proportional to the intensity of the radiation; An FET is installed in the first stage to amplify the signal input from the semiconductor detector.
a preamplification means having a waveform shaping means for shaping the waveform of the output of the preamplification means, a wave height discrimination means for removing noise from the output from the waveform shaping means and outputting it as a rectangular pulse, and a wave height discrimination means for removing noise from the output from the waveform shaping means and outputting it as a rectangular pulse. A semiconductor radiation measuring device comprising a counting means for counting pulse signals outputted from the means, and a display means for displaying the counting result by the counting means, wherein the counting result of the counting means exceeds a predetermined counting rate. counting rate determining means for outputting a high counting rate signal when a high counting rate signal is reached; a waveform shaping constant switching means that prevents overlapping of pulses by making the pulse width narrower than that at a low counting rate that does not exceed the predetermined counting rate; The FET forward transfer conductance gl of said preamplifier means by increasing
and current switching means for preventing an increase in noise in the device due to a decrease in the waveform shaping constant τ at the time of the high count rate.

[作用] 上記構成によれば、通常の低い計数率時には、大きな波
形整形定数によって波形整形を行い、装置の雑音を低く
押さえて低エネルギの放射線まで測定することが可能で
あり、このときg鳳を大きくする必要がなく、FETの
ドレイン電流を増加させる必要がないので、低消費電流
で測定を行うことができる。
[Function] According to the above configuration, it is possible to perform waveform shaping using a large waveform shaping constant during a normal low counting rate, suppress the noise of the device, and measure even low-energy radiation. Since there is no need to increase the FET drain current and there is no need to increase the drain current of the FET, measurement can be performed with low current consumption.

そして、測定場所が強い放射線場に移り、高計数率とな
った場合には、計数率判定手段によって高計数率信号が
出力される。
Then, when the measurement location moves to a strong radiation field and the count rate becomes high, a high count rate signal is output by the count rate determination means.

この高計数率信号に基づき波形整形定数切換え手段は、
波形整形手段の波形整形定数τを小さくするための切換
えを行いパルス信号のパルス幅を狭くしてパルスの重な
りを防止する。
Based on this high count rate signal, the waveform shaping constant switching means
Switching is performed to reduce the waveform shaping constant τ of the waveform shaping means to narrow the pulse width of the pulse signal and prevent overlapping of pulses.

このとき、波形整形定数を小さくすることは装置の雑音
を増加させる要因となるが、高計数率信号が出力された
ときに電流切換え手段によって前置増幅器のFETのド
レイン電流が増加され、これによってFET順方向伝達
コンダクタンスgmが増加されるので装置の雑音の増加
を防ぐことができる(式(1)より)。
At this time, reducing the waveform shaping constant causes an increase in the noise of the device, but when a high count rate signal is output, the drain current of the FET of the preamplifier is increased by the current switching means. Since the FET forward transfer conductance gm is increased, it is possible to prevent an increase in noise in the device (from equation (1)).

この場合、FETのドレイン電流を増加させることによ
って、消費電流の増加が生じるが、強い放射線場におけ
る作業や線量率の測定は、放射線障害防止の観点から時
間的に短時間である。
In this case, increasing the drain current of the FET causes an increase in current consumption, but working in a strong radiation field and measuring the dose rate takes a short time from the viewpoint of preventing radiation damage.

従って、FETのドレイン電流を増加させることによる
電流消費の低減への悪影響はそれ程大きなものとはなら
ない。
Therefore, increasing the drain current of the FET does not have a significant adverse effect on reducing current consumption.

従って、通常の低計数率時においては、大きな波形整形
定数τと小さいFET順方向伝達コンダクタンスglに
よって、低レベルの雑音でかつ低消費電流で放射線の測
定を行うことができる。そして、高計数率時においては
、小さい波形整形定数τと増加させたFET順方向伝達
コンダクタンスgmによって雑音増加を伴うことなく、
且つパルスの重なりのない正確なl1ej定が可能とな
る。
Therefore, at normal low counting rates, radiation can be measured with low level noise and low current consumption due to the large waveform shaping constant τ and small FET forward transfer conductance gl. At high counting rates, the small waveform shaping constant τ and the increased FET forward transfer conductance gm prevent noise increase.
In addition, accurate l1ej determination without overlapping pulses is possible.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について説
明する。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は実施例の概略構成を示すブロック図であり、半
導体検出器1Gは検出器内に入射した放射線を電気パル
ス信号に変換し、出力する。この半導体検出器、10の
出力信号は、第2図(A)に示されており、放射線の強
さに比例した数のパルス信号が出力される。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment, and a semiconductor detector 1G converts radiation incident into the detector into an electric pulse signal and outputs it. The output signal of this semiconductor detector 10 is shown in FIG. 2(A), and the number of pulse signals proportional to the intensity of radiation is output.

第2図(A)において、Slは、パルス信号S2はノイ
ズ信号をそれぞれ示している。半導体検出器10の出力
信号はプリアンプ12に入力される。プリアンプ12で
は、第2図(B)に示すように半導体検出器10からの
信号を増幅する。
In FIG. 2(A), Sl and pulse signal S2 indicate a noise signal, respectively. The output signal of the semiconductor detector 10 is input to a preamplifier 12. The preamplifier 12 amplifies the signal from the semiconductor detector 10 as shown in FIG. 2(B).

プリアンプ12の出力は波形整形回路及びメインアンプ
14に送られ、第2図(C)に示すような波形整形を行
い出力する。
The output of the preamplifier 12 is sent to a waveform shaping circuit and a main amplifier 14, where the waveform is shaped as shown in FIG. 2(C) and output.

この波形整形回路及びメインアンプ14からの出力は、
ディスクリート回路16に送られる。そして、ディスク
リート回路16では雑音と放射線検知パルス信号とを区
別するため、第2図(D)に示すように、所定のしきい
値Xを超える信号に対してこれを矩形状パルス信号に変
換して出力する。そして、計数回路18によってディス
クリート回路16からのパルス信号を計数し、計数結果
を表示部20に表示するようにしている。
The output from this waveform shaping circuit and main amplifier 14 is
The signal is sent to the discrete circuit 16. In order to distinguish between noise and radiation detection pulse signals, the discrete circuit 16 converts signals exceeding a predetermined threshold value X into rectangular pulse signals, as shown in FIG. 2(D). and output it. The pulse signals from the discrete circuit 16 are counted by the counting circuit 18, and the counting results are displayed on the display section 20.

本発明において特徴的なことは、パルス信号の計数結果
が所定の計数率が所定値を超えた高計数率となったとき
に、高計数率信号を出力する計数率判定手段を設けたこ
とであり、本実施例においては計数回路18に計数率判
定部18aが設けられている。
The present invention is characterized by the provision of a counting rate determination means that outputs a high counting rate signal when the counting result of the pulse signal is a high counting rate in which a predetermined counting rate exceeds a predetermined value. In this embodiment, the counting circuit 18 is provided with a counting rate determining section 18a.

また、他の特徴事項は、プリアンプ12に、初段FET
のドレイン電流を増加させる電流切換え手段12aが設
けられ、波形整形回路及びメインアンプ14には、波形
整形定数を小さ(する波形整形定数切、換え手段14a
がそれぞれ設けられたことである。
Another feature is that the preamplifier 12 has a first-stage FET.
The waveform shaping circuit and the main amplifier 14 are provided with current switching means 12a for increasing the drain current of the waveform shaping constant.
were established respectively.

第3図(A)はプリアンプ12の一例を示す回路図であ
り、半導体検出器10からのパルス信号は、まず初段F
ET22に入力され、更にトランジスタ24を介して出
力される。図上Vccは電源電圧を示している。
FIG. 3(A) is a circuit diagram showing an example of the preamplifier 12, in which the pulse signal from the semiconductor detector 10 is first
The signal is input to the ET 22 and further output via the transistor 24. In the figure, Vcc indicates the power supply voltage.

本実施例では、電流切換え手段としてアナログスイッチ
26及び電流源28が設けられている。
In this embodiment, an analog switch 26 and a current source 28 are provided as current switching means.

このアナログスイッチ26には、計数回路18(第1図
)に設けられた計数率判定器18aからの高計数率信号
が切換え信号として入力される。
A high counting rate signal from a counting rate determiner 18a provided in the counting circuit 18 (FIG. 1) is input to this analog switch 26 as a switching signal.

第3図(B)は、波形整形回路及びメインアンプ14の
一例を示す回路図であり、プリアンプ12からの出力信
号はメインアンプ3Gの負極側入力端子に抵抗R1を介
して入力される。抵抗R1にはコンデンサC及びC2が
並列に接続されている。更に、メインアンプ30の入出
力間にはフィードバック回路として抵抗R2及びコンデ
ンサC3、C4が並列に接続されている。
FIG. 3(B) is a circuit diagram showing an example of the waveform shaping circuit and the main amplifier 14, and the output signal from the preamplifier 12 is input to the negative input terminal of the main amplifier 3G via a resistor R1. Capacitors C and C2 are connected in parallel to the resistor R1. Furthermore, a resistor R2 and capacitors C3 and C4 are connected in parallel between the input and output of the main amplifier 30 as a feedback circuit.

これらの抵抗Q  、R及びコンデンサC1゜C2、C
3、C4によって波形整形が行われるが、波形整形定数
τは、CRの時定数によって定まる。
These resistors Q, R and capacitors C1゜C2, C
3. Waveform shaping is performed by C4, and the waveform shaping constant τ is determined by the time constant of CR.

この回路には、波形整形定数τを小さく切換えるための
波形整形定数切換え手段として、コンデンサC及びC4
にそれぞれアナログスイッチ32及び34が取り付けら
れている。このアナログスイッチ32.34には、計数
回路18の計数率判定部18aからの高計数率信号が切
換え信号として入力される。
This circuit includes capacitors C and C4 as waveform shaping constant switching means for switching the waveform shaping constant τ to a small value.
Analog switches 32 and 34 are attached to each of them. A high counting rate signal from the counting rate determining section 18a of the counting circuit 18 is inputted to the analog switches 32 and 34 as a switching signal.

次に、本実施例の特徴的動作について説明する。Next, the characteristic operation of this embodiment will be explained.

まず、通常の低計数率時における放射線の測定は、波形
整形回路における波形整形定数τは大きな値とされ、出
力するパルス信号は広いパルス幅のものとされている。
First, in normal radiation measurements at low counting rates, the waveform shaping constant τ in the waveform shaping circuit is set to a large value, and the output pulse signal is set to have a wide pulse width.

上記式(1)より波形整形定数τが大きい場合には、装
置の雑音を小さくすることができるので、低エネルギの
放射線の測定も正確に行うことができる。また、この場
合には、FET順方向伝達コンダクタンスgIllを特
に増加させる必要がないので、プリアンプ12のFET
のドレイン電流を増加させる必要がなく、低消費電流で
放射線測定を行うことができる。
According to the above equation (1), when the waveform shaping constant τ is large, the noise of the device can be reduced, and low-energy radiation can also be measured accurately. In addition, in this case, there is no need to particularly increase the FET forward transfer conductance gIll, so the FET of the preamplifier 12
There is no need to increase the drain current of the device, and radiation measurements can be performed with low current consumption.

そして、半導体検出器が強い放射線を検出し、計数率が
所定値以上の高計数率時になった場合には、計数率判定
部18aから切換え信号として高計数率信号が出力され
、ブリアン・ブ12のアナログスイッチ26及び波形整
形回路及びメインアンプ14のアナログスイッチ32及
び34にそれぞれ送られる。この切換え信号の入力によ
って、波形整形回路のアナログスイッチ32及び34は
オフ状態となり、コンデンサC2及びC4はそれぞれ非
接続状態とされる。
When the semiconductor detector detects strong radiation and the count rate reaches a high count rate higher than a predetermined value, a high count rate signal is output as a switching signal from the count rate determination section 18a, and the Brian Bu 12 and the waveform shaping circuit and the analog switches 32 and 34 of the main amplifier 14, respectively. By inputting this switching signal, the analog switches 32 and 34 of the waveform shaping circuit are turned off, and the capacitors C2 and C4 are respectively disconnected.

これによって波形整形定数τの値は小さくなり、出力さ
れるパルス信号のパルス幅は狭くなる。このパルス幅の
減少によって、高計数率時においてパルス信号が重なる
ことを防止することができ、パルス数の数え落ちを防ぎ
正確な計数が可能となる。
As a result, the value of the waveform shaping constant τ becomes smaller, and the pulse width of the output pulse signal becomes narrower. By reducing the pulse width, it is possible to prevent the pulse signals from overlapping at a high counting rate, thereby preventing the number of pulses from being omitted and allowing accurate counting.

波形整形定数τを小さくした場合には、上記式(1)よ
り装置の雑音が増加することとなるが、このとき、同時
にプリアンプ12のアナログスイッチ26がオン状態と
なり、FET22は、電流源28に接続され、FET2
2のドレイン電流が増加する。
If the waveform shaping constant τ is made smaller, the noise of the device will increase according to the above equation (1), but at the same time, the analog switch 26 of the preamplifier 12 is turned on, and the FET 22 is connected to the current source 28. connected, FET2
2 drain current increases.

このドレイン電流の増加によってFET順方向伝達コン
ダクタンスgmは増加するので、波形整形定数τが減少
したことによる装置の雑音の増加を防止することができ
る。即ち、通常の低計数率時においては、パルス信号の
パルス幅を広くとってもパルス信号が重なるという恐れ
が少ないので、波形整形定数τを大きくすることができ
る。
Since the FET forward transfer conductance gm increases due to this increase in drain current, it is possible to prevent an increase in noise in the device due to a decrease in the waveform shaping constant τ. That is, at a normal low count rate, there is little possibility that the pulse signals will overlap even if the pulse width of the pulse signals is widened, so the waveform shaping constant τ can be increased.

従って、装置の雑音の低減を図ることができ(式(1)
より)、FET22の一ドレイン電流も必要最少限の値
で足りるので、低消費電流駆動を達成することができる
Therefore, it is possible to reduce the noise of the device (Equation (1)
), one drain current of the FET 22 can be kept at the minimum necessary value, so low current consumption drive can be achieved.

また、高計数率時においては、パルス信号のパルス幅を
狭(するため、波形整形定数τを小さく切換えるが、同
時にFETのドレイン電流を増加させて、FET順方向
伝達コンダクタンスgiを増加させるので、装置の雑音
の増加を伴うことがない。このFET22のドレイン電
流の増加は強い放射線場という非常時で、かつ短時間行
われる動作であるため、この電流増加による消費電流の
低減に対する悪影響は極めて少ない。
In addition, at high count rates, the waveform shaping constant τ is switched to a small value in order to narrow the pulse width of the pulse signal, but at the same time, the drain current of the FET is increased and the forward transfer conductance gi of the FET is increased. There is no increase in device noise.This increase in the drain current of the FET 22 is an operation that is performed in an emergency of a strong radiation field and for a short time, so this increase in current has very little negative effect on the reduction of current consumption. .

[発明の効果] 以上説明したように、本発明にかかる半導体放射線測定
装置によれば、低計数率時及び高計数率時のいずれの場
合においても低レベルノイズの下で低エネルギの放射線
まで正確に測定することができる。これにより、小さい
電池を用いて装置の小型化を図ることができ、更に長時
間の使用が可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the semiconductor radiation measuring device according to the present invention, even low-energy radiation can be accurately measured under low-level noise at both low count rate and high count rate. can be measured. As a result, the device can be downsized by using a small battery, and can be used for a longer period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の実施例の全体構成を示すブロック図
、 第2図(A)〜(D)は、各構成要素の出力信号波形図
、 第3図(A)は、プリアンプの一例を示す回路図、 第3図(B)は、波形整形回路及びメインアンプの一例
を示す回路図である。 10・・・半導体検出器 12・・・プリアンプ 12a・・・波形整形定数切換え手段 14・・・波形整形回路及びメインアンプ14a・・・
電流切換え手段 16・・・ディスクリート回路 18・・・計数回路 18a・・・計数率判定部 20・・・表示部 22・・・FET 26.32及び34・・・アナログスイッチ28・・・
電流源。
Figure 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, Figures 2 (A) to (D) are output signal waveform diagrams of each component, and Figure 3 (A) is an example of a preamplifier. FIG. 3(B) is a circuit diagram showing an example of a waveform shaping circuit and a main amplifier. 10... Semiconductor detector 12... Preamplifier 12a... Waveform shaping constant switching means 14... Waveform shaping circuit and main amplifier 14a...
Current switching means 16...Discrete circuit 18...Counting circuit 18a...Counting rate determination section 20...Display section 22...FET 26.32 and 34...Analog switch 28...
current source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入射した放射線をその強さに比例した数の電気パ
ルス信号に変換する半導体検出器と、該半導体検出器か
ら入力した信号を増幅するため初段にFETを有する前
置増幅手段と、該前置増幅手段の出力の波形整形を行う
波形整形手段と、該波形整形手段からの出力の雑音を除
去し矩形パルスとして出力する波高弁別手段と、該波高
弁別手段から出力されたパルス信号を計数する計数手段
と、該計数手段による計数結果を表示する表示手段と、
を含む半導体放射線測定装置において、 前記計数手段の計数結果が所定の計数率を超える高計数
率時となったときに高計数率信号を出力する計数率判定
手段と、 前記高計数率信号が出力されたときに前記波形整形手段
の波形整形定数(τ)を小さくすることにより前記パル
ス信号のパルス幅を前記所定の計数率を超えない低計数
率時よりも狭くしパルスの重なりを防ぐ波形整形定数切
変え手段と、 前記高計数率信号が出力されたときに前記FETのドレ
イン電流を増加させることによって前記前置増幅手段の
FET順方向伝達コンダクタンス(gm)を増加させ前
記高計数率時における前記波形整形定数(τ)の減少に
よる装置の雑音の増加を防止する電流切換え手段と、 を含むことを特徴とする半導体放射線測定装置。
(1) A semiconductor detector that converts incident radiation into a number of electrical pulse signals proportional to its intensity; a preamplifier having an FET in the first stage to amplify the signal input from the semiconductor detector; A waveform shaping means for shaping the waveform of the output of the preamplification means, a pulse height discrimination means for removing noise from the output from the waveform shaping means and outputting it as a rectangular pulse, and counting the pulse signal output from the pulse height discrimination means. and a display means for displaying the counting results of the counting means.
A semiconductor radiation measuring device comprising: a counting rate determining unit that outputs a high counting rate signal when the counting result of the counting unit reaches a high counting rate exceeding a predetermined counting rate; and the high counting rate signal is output. waveform shaping to prevent overlapping of pulses by reducing the waveform shaping constant (τ) of the waveform shaping means to make the pulse width of the pulse signal narrower than at a low counting rate that does not exceed the predetermined counting rate. constant switching means; increasing the FET forward transfer conductance (gm) of the preamplifying means by increasing the drain current of the FET when the high counting rate signal is output; A semiconductor radiation measurement device comprising: current switching means for preventing an increase in noise in the device due to a decrease in the waveform shaping constant (τ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021067577A (en) * 2019-10-24 2021-04-30 株式会社リガク Processing device, system, x-ray measuring method and program

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