JPH0373882A - 放射線測定装置 - 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、医用Ｘ線撮像装置や産業用非破壊検査装置等
の各種分野に利用可能な放射線検出装置に関する。

〈従来の技術〉 放射線の測定方法としては、放射線検出器への放射線入
射により出力されるパルス信号を計数することによって
、入射放射線を測定するフォトン計数法、また、放射線
検出器の出力を積分することによって、入射放射線を測
定する積分法がある。

ところでフォトン計数法によると、入射放射線量が低い
場合には、放射線を正確に測定できるものの、入射放射
線量が高い場合には、放射線検出器の出力パルスがパイ
ルアップを起こすため、パルスの数え落としが生じると
いう問題がある。

一方、積分法によると、放射線検出器の出力を積分する
ので、パイルアップが生じても測定可能であるものの、
フォトン計数法に比べ検出器のオフセット出力の変動等
に起因する誤差が測定値に大きく効いてくるという問題
があり、低線量の放射線測定には不向きである。

そこで、従来、１台の装置にフォトン計数法の回路系、
および積分法の回路系を設け、入射放射線量に応じて、
いずれか一方の回路系を選択できる、広いダイナミック
レンジをもつ放射線測定装置を構築している。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述の装置おいて、積分法による回路系は、
放射線検出器の出力を積分器により積分し、その積分器
の出力をラッチした後、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル
信号に変換するという方式を採っており、回路系が複雑
かつ大掛かりになるばかりでなく、Ａ／Ｄ変換のために
余分な時間を要し、このため、応答性が遅いという問題
があった。

本発明の目的は、積分器やＡ／Ｄ変換器等を用いること
なく、低線量から高線量に亘る広範囲の放射線測定を行
うことのできる、放射線測定装置を提供することにある
。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、放射線入射
によって電流パルスを発生する放射線検出器１と、その
電流パルスを入力するＩ−■変換器２と、このＩ−Ｖ変
換器２の出力パルス信号を入力するパルス計数器（第１
のカウンタ）６ａを備えた装置において、Ｉ−Ｖ変換器
２の入出力間に並列に接続され、その１−Ｖ変換器２の
出力があらかじめ設定した基準値ｖ２を超えたときに「
閉」となるアナログスイッチ４と、そのアナログスイッ
チが、「閉」となる回数を計数する計数手段（第２のカ
ウンタ）６ｂと、その計数手段６ｂおよびパルス計数器
６ａのそれぞれの出力に基づいて、入射放射線量の測定
情報を出力するデータ処理手段７を設けたことによっ特
徴づけられる。

く作用〉 基準値■２を、放射線検出器１に１個の放射線フォトン
が入射したときのＩ−Ｖ変換器２の出力波高値よりも高
い値に設定しておけば、入射放射線量が低く、パイルア
ップが生じていないときには、アナログスイッチ４は「
開」の状態が保持され、入射放射線量は、従来のフォト
ン計数法により計数される。

一方、入射放射線量が高い場合には、第２図に示すよう
に、Ｉ−Ｖ変換器２の出力にパイルアップが生じ、その
出力は時間とともに増加して基準値Ｖｚを超える。この
とき、アナログスイッチ４は、Ｉ−Ｖ変換器２の出力が
基準値ｖ２を超えた時点から所定時間経過後に「閉」と
なり、Ｉ−Ｖ変換器２の出力がゼロレベルに戻った時点
から所定時間経過後に「開」となり、この動作を順次繰
り返し、アナログスイッチ４が「閉」となった回数が後
段の計数手段６ｂによって計数される。

ここで、パイルアップが生じているときの、フォトン計
数法による回路系のパルス計数器６ａに記録される計数
値は、パルス数え落としのために、真の計数値よりも低
い値となるが、このパルス計数器６ａおよび計数手段６
ｂのそれぞれの計数値を、データ処理手段７において、
例えば、所定の重み付けを行った後、その両者を加算す
れば、データ処理手段７の出力は、パルス数え落とし分
が補正された、真の計数値に近似した情報となる。

〈実施例〉 第１図は、本発明実施例の構成を示すブロック図である
。

半導体放射線検出器１への放射線入射により出力される
電流パルス信号は、■−■変換器２に導かれ、その帰還
容量Ｃｚに充電され電圧信号に変換される。この電圧パ
ルス信号は、コンデンサＣ５を介して電圧増幅器３によ
って増幅された後、第１の電圧比較器５ａによって、所
定波高値■１以上のパルス信号のみが抽出される。そし
て、電圧比較器５ａによって弁別された有効パルスは、
第１のバイナリ−カウンタ６ａにより計数される。

以上の回路系は、公知のフォトン計数法による回路系と
同様である。なお、Ｉ−Ｖ変換器２の出力信号は、電圧
増幅器３により増幅される同時に、コンデンサＣ５と増
幅器３により雑音成分が除去されて次段の電圧比較器５
ａに導かれる。

さて、Ｉ−Ｖ変換器２の入出力間に、アナログスイッチ
４が並列に接続されている。このアナログスイッチ４は
、第２の電圧比較器５ｂの出力に従って開閉駆動するス
イッチで、電圧比較器５ｂの出力が「Ｈ」レベルのとき
に「開」、「Ｌ」レベルのときには「閉」となる。

第２の電圧比較器５ｂは、Ｉ−Ｖ変換器２の出力信号を
人力し、その入力信号が基準電圧Ｖ２以下のときにはｒ
Ｈ，レベルの信号を、以上のときには「Ｌ」レベルの信
号を出力する。その出力は第２のバイナリ−カウンタ６
ｂに入力される。バイナリ−カウンタ６ｂは、電圧比較
器５ｂの出力が「Ｌ」レベルになる回数、すなわちアナ
ログスイッチ４が「閉」となる回数を計数する。ここで
、電圧比較器５ｂの基準電圧Ｖ２は、放射線検出器１に
１個の放射線フォトンが入射したときのＩ−Ｖ変換器２
の出力波高値よりも高い値に設定されている。

以上の、第１および第２のカウン６ａおよび６ｂの出力
は、データ処理装置７に導かれる。データ処理装置７は
、導かれた二つの計数値にそれぞれ所定の重み付けを行
った後、その両者を加算する。すなわち、例えば、第３
図（ａ）に示すように、第１のカウンタ６ａの計数値の
入射フォトンに対するパルス数え落とし分を、第２のカ
ウンタ６ｂの計数値により補正して、同図（ｂ）に示す
ような入射フォトンに比例する情報を出力するよう構成
されている。

第２図は、本発明実施例の作用を示す波形図である。

まず、入射放射線量が低く、パイルアップが生じていな
いときには、Ｉ−Ｖ変換器２の出力が第２の電圧比較器
５ｂの基準電圧ｖ２を超えることはなく、アナログスイ
ッチ４は、常に「開」の状態を保持し、第２のカウンタ
６ｂには何も記録されない。従って、データ処理装置７
には、第１のカウンタ６ａにより記録された計数値、す
なわち従来と同様のパルス計数法による計数値のみが入
力され、その計数値に応じた情報がデータ処理装置７か
ら出力される。

さて、入射放射線量が高い場合には、第２図に示すよう
に、Ｉ−Ｖ変換器２の出力にパイルアップが生じ、その
出力は時間とともに増加して基準電圧Ｖ２を超えること
になる。Ｉ−Ｖ変換器２の出力が基準電圧Ｖ２を超える
と、まずは、第２の電圧比較器５ｂの出力がｒｌ、Ｊレ
ベルとなり、次いで、アナログスイッチ４が閉じる。ア
ナログスイッチ４が「閉」となることによって、Ｉ−Ｖ
変換器２の帰還容ｉｔｃ、に蓄積された電荷は瞬時にし
て放電され、Ｉ−Ｖ変換器２の出力が再びゼロレベルに
戻る。これにより、第２の電圧比較器５ｂの出力が「Ｈ
」レベルとなって、アナログスイッチ４が「開」となり
、Ｉ−Ｖ変換器２の出力が再び増加する。以上の動作が
順次繰り返され、第２の電圧比較器５ｂの出力が「Ｌ」
レベルとなった回数、すなわち、アナログスイッチ４が
「閉」となった回数が後段の第２のカウンタ６ｂによっ
て計数され、その計数値および第１のカウンタ６ａによ
る計数値がデータ処理装置７に入力される。

なお、第２の電圧比較器５ｂの出力およびアナログスイ
ッチ４の開閉動作が遅延するのは、個々の機能部品が持
つ動作時間特性によるものである。

ここで、入射放射線量が高いときには、第１のカウンタ
６ａによる計数値は、パルス数え落としのために、実際
の入射フォトン数よりも低い値となるが、そのパルス数
え落とし分を、データ処理装置において第２のカウンタ
６ｂの計数値、すなわち、Ｉ−Ｖ変換器２の出力積分値
に基づいて補正することにより、実際の入射フォトン数
に相関した測定情報を得ることできる。

なお、以上の本発明実施例においては、Ｉ−■変換器２
からカウンタ６ａ、６ｂまでの全ての回路を、集積回路
製造プロセスにより１チツプ内に集積することができる
。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、積分器およびＡ
／Ｄ変換器等を用いることなく、従来のフォトン計数法
の回路系に、アナログスイッチおよび電圧比較器等を付
加するだけで、ダイナミックレンジの広い放射線測定装
置を構築できる。しかも、測定回路系が簡単で、かつ、
ＩＣ化が可能なことから、装置の小型化、簡略化をはか
ることができる。また、Ａ／Ｄ変換のための時間が不要
となって、放射線測定値を、従来の装置よりも高速度に
得ることができる。さらに、アナログスイッチおよび電
圧比較器は、Ａ／Ｄ変換器等に比して低電源電圧により
作動するので、消費電力の低減化をはかることができる
、という効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。 第２図は本発明実施例の作用を示す波形図である。 第３図は、本発明実施例のデータ処理装置の機能を説明
するための図である。 １・・・半導体放射線検出器 ２・・・Ｉ−Ｖ変換器 ３・・・電圧増幅器 ４・・・アナログスイッチ ５ａ・・・第１の電圧比較器 ５ｂ・・・第２の電圧比較器 ６ａ・・・第１のバイナリ−カウンタ ６ｂ・・・第２のバイナリ−カウンタ ・データ処理装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射線入射によって電流パルスを発生する放射線検出器
   と、その電流パルスを入力するＩ−Ｖ変換器と、このＩ
   −Ｖ変換器の出力パルス信号を入力するパルス計数器を
   備えた装置において、上記Ｉ−Ｖ変換器の入出力間に並
   列に接続され、そのＩ−Ｖ変換器の出力があらかじめ設
   定した基準値を超えたときに「閉」となるアナログスイ
   ッチと、そのアナログスイッチが「閉」となる回数を計
   数する計数手段と、その計数手段および上記パルス計数
   器のそれぞれの出力に基づいて、入射放射線量の測定情
   報を出力するデータ処理手段を設けたことを特徴とする
   、放射線測定装置。