JPH0360052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可変光減衰器において、当該光減衰
比を指定するための設定条件を数量化した値乃至
目盛表示（一般に言う“ヨミ”）と、その条件下
における実際の減衰比との定量的関係を知るため
の高精度な校正方法に関する。

作今、光検出器を使用する計測技術は、理化学
並びに工学等の多くの分野において極めて重要な
位置を占めている。

が、当該光検出器の応答不安定性、非直線性等
が主因となる誤差が災いして、こうした計測技術
において達成できる計測精度は不満足な低いレベ
ルに留まつていた。これは、 光検出器の応答を高度に安定に保つことが極め
て困難であること； 光検出器の応答の非直線性等を高精度に試験す
る適当な試験機器が得られていないこと； そして最も基本的な問題として、高度に安定で
且つ可変の光出力を保証できる基準光源を得るこ
とが困難なこと； 等の技術の現状を反映した結果である。

本発明はこうした技術的な課題の中、とにかく
も上記第三の問題を解消を目的として成されたも
のである。

具体的には即ち、一定の光出力強度の或る程度
安定な光源と組合せて使用することにより、高度
に安定で且つ可変な光出力を有する理想的な光源
と略ゞ同等と考えられる高性能な光源を実現する
ため、高精度に校正された可変光減衰器を得んと
するものである。

換言すれば、本発明は可変光減衰器の高精度な
校正方法を提供せんとするものである。可変光減
衰器自体は光ガイドに間隙を設けてその間隙を機
械的に変化させる等の手法により光減衰比を変化
させるものであるが、その機械的精度は一般にか
なり高いので、校正方法さえ高精度なものを開発
できれば高精度の可変光減衰器を提供できるので
ある。

この目的の達成のため、本発明においては適当
なラジオ・アイソトープ（放射性同位元素）とシ
ンチレータ（蛍光体）との組合せによつて異なる
エネルギの各γ線成分に対応して平均光出力強度
が各異なる複数のシンチレーシヨン（蛍光）を発
生させ、それらの群を多重の基準光源として利用
する。

用いるシンチレータとしては例えば沃化ナトリ
ウムがあり、これにラジオ・アイソトープから放
出される様々なエネルギのγ線を照射すれば、目
的の適当なシンチレーシヨン群を容易に得ること
ができる。

各シンチレーシヨンは適当な光検出器を介し例
えば電気信号パルスとして観測されるが、これら
信号パルス群から得られるパルス波高スペクトル
には各エネルギのγ線に各対応する複数の全吸収
ピークが現れる。但し、原理的にはパルス波高ス
ペクトルに限らず、適当な座標軸上において各シ
ンチレーシヨンの光出力強度位置を弁別的に捕え
得るような座標系であれば良い。

こうしたシンチレーシヨンの光出力強度は温度
の影響で幾分、変化するが、一つのシンチレーシ
ヨンと別なもう一つのシンチレーシヨンの光出力
の相対的強度、即ち光出力強度の“比”は温度に
よらず一定である。この事実は本発明を成す上で
基本的に極めて重要な知見となつている。

換言すれば、シンチレーシヨン光出力強度の比
は主としてγ線のエネルギ及びシンチレータの種
類、寸法によつて定まり、別途の実験により十分
に高い精度で決定できるため、当該光出力強度比
は普遍的な物理定数に準ずるものとして取扱うこ
とができるのである。

そこで、これらの（少なくとも二種類以上の）
シンチレーシヨンの群を、それらの間の光出力強
度比が一定で且つ既知である多重基準光源として
使用し、一定の光出力強度の試験用光発生光源に
接続された被試験可変光減衰器からの光の光検出
器における応答の大きさが、上記各基準シンチレ
ーシヨンに対する応答の大きさに等しくなるよう
に当該可変光減衰器の減衰比を調整すれば、用い
た光検出器の応答非直線性、利得不安定性等の不
利な要因に影響されることなく、目的の被試験可
変光減衰器を高精度で校正し得るのである。

以上が本発明の原理であるが、以下、添付の図
面に示す一実施例を通じ、本発明方法を更に詳し
く説明する。

第１図は本発明方法を実施するための可変光減
衰器校正装置の一例を示しており、第２図は被試
験可変光減衰器の一例の概略構成、そして第３図
は光検出器出力を介して得られるパルス波高値対
パルス頻度特性の代表的曲線例を示している。

先づ第１図において、シンチレーシヨン光源１
は沃化ナトリウムシンチレータと、二種類の互い
に異なるエネルギのγ線（γ１及びγ２）を放出
する適当なラジオアイソトープとの組合せから成
つていて、この光源１からは当該γ線のエネルギ
によつて定まる確率分布に従つて夫々光出力強度
の中心値が異なる二つのシンチレーシヨンが発生
される。

これらのシンチレーシヨンは適当な光検出器２
に入力され、そのため、当該検出器出力には各シ
ンチレーシヨンの光出力強度に比例した大きさの
変換電圧信号パルスが得られる。

これらの信号パルスは本測定において周波数特
性上問題のない帯域とダイナミツク・レンジを持
つ適当な増幅器３を介した後、多重パルス波高分
析器４に与えられる。

この多重パルス波高分析器４にてパルス波高値
対パルス頻度の相関曲線（パルス波高スペクト
ル）を採れば、それは代表的には第３図示のよう
になる。

即ち、光源１における二種類のγ線γ１，γ２
の夫々のエネルギに対応して当該パルス波高スペ
クトル中に二つの異なつた波高値の全吸収ピーク
Ｐ１，Ｐ２が生ずる。逆に言えば、シンチレータ
からは二種類のγ線成分γ１，γ２に対応して他
とは明確に区別の付く光出力強度中心値を持つ有
意の二つのシンチレーシヨンが得られる。

一方、試験光発生光源としてのパルス光源５及
びこれに接続された被試験可変光減衰器６からの
光も同一の光検出器２に入力するようになつてい
る。従つて、多重パルス波高分析器４に得られる
第３図のパルス波高スペクトル中には当該可変光
減衰器出力光強度に対応する第三のピークＰ３も
現れる。尚、被試験可変光減衰器６は先にも少し
述べたように、本発明においてその構造、種類の
如何を問わず、どのようなものでも校正の対象と
することができる。

然し参考のため、第２図に代表的な一例を示す
と、これは、一対の光ガイド６１，６２を遮光箱
６３内で互いに光軸を整合するように端面対向さ
せ、一方の光ガイド６１を固定の支持台６４に、
他方の光ガイド６２を可動の支持台６５に各支持
して、可動の支持台６５を図中矢印Ｘで示すよう
に直線移動させることにより両光ガイド６１，６
２間の間隙６６の長さｌを変化させ、もつて両光
ガイド間の伝送効率を変化させて所期の光減衰量
を得るようになつている。

こうした可変光減衰器６の機械的構造部分の構
造精度、及びＸ方向の位置の如何によらない光軸
整合精度等は既述したように既存のものでも十分
高く、従つて本来的にはその原理上、間隙ｌと光
減衰量は１：１で対応する。

然し一方、間隙ｌを設定するための操作部に記
された“ヨミ”（一般には間隙の長さまたはこれ
に対応する目標光減衰量を表す目盛表示）に応じ
て操作者は当該減衰器を操作するが、当該“ヨ
ミ”と実際の光減衰量との関係においてはこれら
が正確に対応するとの保証はないのが普通であ
る。

換言すれば、冒頭に述べたように、従来はこの
ための校正方法がなく、そのため、その時々の
“ヨミ”に応じてまさしくその通りの光減衰量が
得られているとの保証はなかつたのである。

この問題を解決する校正方法としての本発明は
上記装置構成により例えば次の手順で実現するこ
とができる。

先づ、被試験可変光減衰器６を減衰比最小の
状態、即ち間隙６６の長さｌが最小になるように
操作設定し、これを初期状態とする。この初期状
態において操作部指針が示す“ヨミ”を便宜的に
a0として置く。

次いで、この初期状態において、パルス光源
５の光出力強度を調整し、被試験可変光減衰器６
を介しての光パルスのピークＰ３の中心位置が高
パルス波高側にある第一γ線成分γ１に基く全吸
収ピークＰ１の中心位置に重なるように設定す
る。

こうした後、被試験可変光減衰器６の減衰機
構部を操作して減衰量を大きくするような操作、
即ち間隙６６の長さｌを長くするような操作を行
ない、光源５から当該被試験可変光減衰器６を介
しての光パルス強度のピークＰ３の中心位置が今
度は低パルス波高側の第二γ線成分γ２に基く全
吸収ピークＰ２の中心位置に重なるようにし、そ
の時の操作部の“ヨミ”を記録乃至記憶する。こ
うした時の当該“ヨミ”を同様にa1とする。

このようにすると、当該の工程を経た後の可
変減衰器の実際の減衰比は、減衰量最小の初期状
態を基準にした場合、第一、第二のγ線成分γ
１，γ２に基く二つのシンチレーシヨンの光出力
強度比ｒに等しくなつている。

従つて、当該の状態で記録した“ヨミ”a1
が、上記における減衰量最小の時の“ヨミ”
a0に対し、数値的にa0／a1＝ｒを満たす関係に
あれば、それは校正を要さず、正しい“ヨミ”を
示しているが、数値a1が上記関係を満たしてい
なければ、それは誤つた値であつて、正しい値
a0／ｒに校正する要のあることが分かる。

次いで、上記における間隙ｌの長さを被試験
可変光減衰器の再度の初期状態とし、上記から
に対応する処理を行なえば、正しい値a0／r²で
なければならない“ヨミ”a2を知ることができ
る。即ち、 上記“ヨミ”a1が正しいか否かを判定した
状態においてパルス光源５の光出力強度を再調整
し、被試験可変光減衰器６を介しての光パルスの
ピークＰ３の中心位置が高パルス波高側にある第
一γ線成分γ１に基く全吸収ピークＰ１の中心位
置に重なるように設定する。

こうした後、被試験可変光減衰器６の間隙ｌ
を更に長くするような操作を行ない、光源５から
当該被試験可変光減衰器６を介しての光パルス強
度のピークＰ３の中心位置が低パルス波高側の第
二γ線成分γ２に基く全吸収ピークＰ２の中心位
置に重なるようにし、その時の操作部の“ヨミ”
a2を記録する。

このようにすれば、当該の工程を経た後の可
変減衰器の減衰比は、上記の工程後を基準とす
ればやはり第一、第二のγ線成分γ１，γ２に基
く二つのシンチレーシヨンの光出力強度比ｒに等
しくなつており、もともとの工程における初期
状態を基準にすればr²になつている。

従つて、当該の状態で記録した“ヨミ”a2
がもともとの最小減衰比における“ヨミ”a0に
対して数値的にa0／a2＝r²を満たす関係にあれ
ば、それは校正を要さず、正しい“ヨミ”を示し
ていることが分かり、この関係を満たしていなけ
れば、やはりこれは誤つているので、校正の要が
あることが分かる。逆に言えば、その値a2は正
しくはa0／r²でなければならないことが分かる。

以下、同様の工程を繰返していくことにより、
既述したように普遍的な物理定数に準ずる扱いの
できる値ｒの等比間隔を置いて各“ヨミ”の正否
を判断し、校正していくことができる。

そして、その間の任意の減衰比を示す“ヨミ”
は、上記比ｒ毎に対応する“ヨミ”の群を基礎デ
ータとし、これらからデータ処理のための適当な
補間法を用いることにより、十分高い精度が校正
していくことができる。

こうした本発明の原理からすれば顕かなよう
に、本発明は先に述べた通り、どのような減衰比
制御機構を採用した可変光減衰器であつても試
験、校正の対象とすることができる。

また、実施例中においては二つのシンチレーシ
ヨンを用いているが、一般に展開してそれ以上の
数のシンチレーシヨンを用いても本発明は同様に
適用でき、夫々の組合せにおける光出力強度比に
基いて被試験可変光減衰器の校正を図ることがで
きる。

更に、先にも少し述べたように、各シンチレー
シヨンの各光出力強度を位置的に弁別できるよう
になつていれば実施例以外の座標系を採用するこ
ともできる。

本発明校正方法の主たる特徴は次のようにまと
めることができる。

(1) 光検出器の非直線性及び利得変動には殆ど影
響されることがない。従来においては光検出器
からの検出電圧信号の大きさの変化から光減衰
量を決定していたため、その結果は上記した変
動要因により直接に支配され、従つて校正精度
の向上が極めて困難であつた実情を考えると、
この特徴は実用上、極めて有用なものとなる。

(2) 光減衰比の校正基準として用いる二つのシン
チレーシヨン間の光出力強度比は普遍的物理定
数に準ずるものとして取扱うことができるた
め、校正の普遍性が保証される。

(3) 本発明により高精度で校正された可変光減衰
器は一定の光出力強度の安定な光源と組合せる
ことにより、光出力が可変で精密な光源を構成
でき、従つて様々な光検出器の検出感度校正等
のための基準光源等として用い得る外、汎用性
のある応用が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置例の
概略構成図、第２図は本発明により試験できる可
変光減衰器の一例の概略構成図、第３図は第１図
示装置の多重パルス波高分析器に得られる代表的
なパルス波高スペクトルの説明図、である。 図中、１はシンチレーシヨン光源、２は光検出
器、４は多重パルス波高分析器、５はパルス光
源、６は被試験可変光減衰器、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エネルギの異なる複数のγ線成分をシンチレ
   ータに照射して該各γ線成分に各対応した夫々固
   有の光強度中心値を持つ複数のシンチレーシヨン
   を発生させ、該複数のシンチレーシヨンの群を光
   出力強度比が一定で既知の複数の光の多重光源と
   して使用し； 該複数のシンチレーシヨンを同一の光検出器で
   捕えて光電交換し、分析器に入力して各シンチレ
   ーシヨンの光強度を座標軸上で位置的に弁別して
   捕え得るようにすると共に； 試験光発生光源に接続した被試験可変光減衰器
   からの当該試験光も上記光検出器を介して上記分
   析器に掛け、その強度中心位置を上記複数のシン
   チレーシヨンに各対応する各光強度位置に選択的
   に整合させるように上記試験光発生光源強度及び
   被試験可変光減衰器の減衰機構部を選択的に操作
   し； もつて上記複数のシンチレーシヨンの中から選
   択した一つの組合せを構成する二つのシンチレー
   シヨン間における上記既知の光出力強度比に基き
   上記被試験可変光減衰器を校正することを特徴と
   する可変光減衰器の校正方法。