JPH0375833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射線検出波形状弁別回路に関し、特
にシンチレータによる放射線検出波形をその発光
減衰時間の差により弁別する改良された波形弁別
回路に関する。

放射線測定において、放射線検出器の検出波形
は検出器に入射する放射線粒子の種類あるいは検
出器に入射する放射線の幾何学的位置によつて、
検出波形に差異を生ずる現象がある。すなわち、
シンチレーシヨンカウンタや比例計数管あるいは
半導体検出器等において、放射線に対する受感部
分の材質、構造、使用方法等を適当に選択するこ
とにより、前述した入射放射線粒子の種類の違
い、あるいは入力放射線の幾何学的位置の違いに
応じて検出出力波形に差異を生ずる。これらの検
出波形は波形弁別回路により弁別され、入射放射
線の状態を正確に知るために計数あるいは他の処
理に供される。

第１図には、プラスチツクシンチレーシヨン検
出器を用いて中性子線とガンマ線の測定を行つた
場合の検出波形が示され、中性子線の検出波形２
は発光減衰時間が長いことから遅い立上り時間を
有し、一方、ガンマ線の検出波形１は発光減衰時
間が短いことから速い立上り時間を有する。第１
図には、各１個の検出波形が示されているが、実
際の検出波形は放射線検出器に対する入射放射線
の幾何学的位置による「ばらつき」が加わるた
め、波形１，２を中心に統計的にかなり広い分布
状態を示す。第１図から明らかなように、放射線
検出パルスはその立上り時間の差を識別すること
により波形弁別が可能であるが、実際上は放射線
検出パルスの波高値が入射の都度変化することか
ら、立上り時間による波形弁別は極めて困難であ
つた。

従来の波形弁別は第１図の検出波形を微分回路
に加えて初期部分の立上りの傾斜に比例した値を
求め、この傾斜変化分に相当する値と第１図の波
形の最終波高値との比を求めることにより、立上
り時間に比例した値を求めていた。この従来手段
によれば、検出波形の立上り傾斜変化分と波高値
とを一旦対数化して両者の差を求め、再び逆対数
比演算を行つて両者の比を求めている。そのた
め、回路構成が極めて複雑となり、また使用時に
弁別回路の微細な調整を必要とするという欠点を
有していた。

従来の他の波形弁別手段は、第１図の検出波形
を遅延線で２回整形して第２図に示すような両極
性パルスを求め、このパルス波形から弁別作用を
行つていた。この従来手段では、両検出パルス波
形の立上り部分を波形部分３，４のような差があ
る場合、中間の立下り部分においても波形部分
５，６のような差を生じ、この結果、基準零レベ
ルと交差する点７，８にも図示した差が生ずる。
従つて、この差をパルスの時間軸原点９からの時
間差として求めることにより、波形の立上り時間
による弁別を行うことができる。しかしながら、
この従来手段では、時間軸原点９を別個に求める
必要があり、この原点検出自体極めて困難かつ複
雑な回路を必要とする欠点があり、また第２図か
ら明らかなように、時間差を検出する測定点７，
８が立下り部分の振幅の中間に限定されるため、
この測定点が測定目的に対し必ずしも最も効果的
な測定点であるとはいえないという欠点があつ
た。

以上説明したように、従来の波形弁別回路は回
路構成が極めて複雑で、かつ取扱いも熟練を要
し、弁別作用のたびに調整を要する等種々の欠点
があつた。

本発明は上記した従来の欠点を解消するために
なされたもので、その目的は極めて簡単な回路に
よつて放射線検出波形を発光減衰時間の差により
弁別し、入射した放射線の種類その他に応じて検
出パルスを容易に弁別することのできる放射線検
出波形弁別回路を提供することにある。

本発明によれば、種々の入射放射線粒子から特
定の粒子による検出波形を選択的に取り出すこと
ができ、また複数種類の粒子を種類別に計数でき
るなど、広範囲の放射線測定分野に適用すること
ができる。

上記目的を達成するために、本発明は積分回路
とこの積分回路の時定数より短い時定数に設定さ
れ積分回路出力を微分する微分回路とを有し、シ
ンチレータ等により検出された放射線検出パルス
が波形変換される。すなわち、放射線検出パルス
はその固有の発光減衰時間に基づく立上り時間と
各回路の時定数とに応じて波形変換される。そし
て、微分回路出力には所定の遅延時間が与えられ
た後、波高比較回路にて積分回路出力と比較され
る。この結果、発光減衰時間の長いパルス波形と
発光減衰時間の短いパルス波形とは比較回路によ
つて明確に弁別することができる。そして、この
波高比較回路は検出パルスがいずれの種類の放射
線であるかの判別信号を出力する。

以上のようにして、本発明によれば、例えばα
線およびβ線の両者が混在した放射線検出パルス
から各放射線検出パルスを弁別することができ
る。

本発明は特に２種類の放射線検出パルスが混在
している場合、この両者をシンチレータの発光減
衰時間の差により簡単に弁別する際に好適であ
る。

以下図面により本発明の好適な実施例を詳細に
説明する。

第３図には、本発明に係る波形弁別回路の好適
な第１実施例が示され、２種類の放射線粒子例え
ばα線およびβ線の入射に対してシンチレータに
より放射線を検出するシンチレーシヨンカウンタ
に本発明を適用した実施例が示されている。放射
線検出器１０はα線を検出するシンチレータとし
てZnS（Ag）を、そしてβ線を検出するシンチレ
ータとしてプラスチツクシンチレータを含む。検
出器１０の各シンチレータにより検出されたα線
およびβ線は積分回路１２により所望の電圧レベ
ルの積分波形に変換された後、微分回路１６に供
給される。微分回路１６はキヤパシタと抵抗とか
ら成る。また積分回路１２の出力は波高比較回路
１８に直接供給され、微分回路１６の出力は増幅
器２０により増幅され更に遅延回路２２で所定の
遅延時間が与えられた後、波高比較回路１８に供
給される。

積分回路１２の出力および増幅器２０により増
幅された微分回路１６の出力は、それぞれ第１の
波高弁別回路２４および第２の波高弁別回路２６
を介してそれぞれ第１の出力制御回路２８および
第２の出力制御回路３０に供給される。出力制御
回路２８，３０はゲート回路から成り、各ゲート
入力には波高比較回路１８の出力が供給される。
両出力制御回路２８，３０の出力はそれぞれ第１
の計数回路３２および第２の計数回路３４に供給
され、第１の計数回路３２によりα線が、そして
第２の計数回路３４によりβ線が計数される。

波高弁別を行うための積分回路１２および微分
回路１６はそれぞれの時定数が弁別される放射線
検出パルスの発光減衰時間に基づく立上り時間に
応じて設定される。図示の実施例において、ZnS
（Ag）シンチレータにより検出されるα線の検出
パルスは約10μ秒の発光減衰時間を有し、またプ
ラスチツクシンチレータにより検出されるβ線の
検出パルスは約10μ秒の発光減衰時間を有し、本
発明においては、両回路１２，１６の時定数をこ
れら検出される放射線の検出パルスの発光減衰時
間に対応して選定することにより、発光減衰時間
の差からα線検出パルスおよびβ線検出パルスを
確実に弁別することができる。両回路の時定数は
検出を要する放射線の検出パルスの発光減衰時間
の間、すなわち、図示の実施例では、10n〜10μ
秒の間に設定され、かつ発光減衰時間の短いβ線
を検出する微分回路１６は発光減衰時間の長いα
線を検出する積分回路１２に比して短い時定数に
設定されている。実施例では、積分回路１２は
2μ〜10μ秒の範囲特に2μ秒に設定され、また微分
回路１６は0.1μ〜1μ秒特に1μ秒に設定されてい
る。微分回路１６に接続された増幅器２０は両回
路１２，１６の出力波高値に著しい相違が生じる
場合にのみ必要であり、両出力の波高値を比較し
易い範囲に増幅あるいは減衰する作用を行うが、
本発明において、両回路１２，１６の出力が比較
し易い範囲にある場合は特に設ける必要はない。
遅延回路２２は入射する放射線の種類によつて適
宜選択された遅延時間を有し、図示の実施例で
は、1μ〜2μ秒の範囲特に2μ秒程度に設定されて
いる。波高比較回路１８は周知の差動演算型増幅
等から成り、その反転および非反転入力端子に積
分回路１２の出力および遅延回路２２の出力が接
続されている。

本発明の第１実施例は以上の構成から成り、以
下に第４図の波形図を参照しながら、その作用を
説明する。第４図において、放射線検出器１０の
検出電流波形はそのβ線検出波形が符号１０１
で、そしてα線検出波形が符号２０１で示され、
これはシンチレータの発光減衰時間に相応した変
換波形となる。まず発光減衰時間の短いβ線検出
パルス１０１が積分回路１２を介して微分回路１
６へ供給された場合を考える。このとき、時定数
の長い積分回路１２は立上りが鋭く立下りが比較
的緩やかな波形１０２を出力し、一方、時定数の
短い微分回路１６は尖鋭度のさらに鋭い波高値が
やや減少した波形１０３を出力する。図示した実
施例の場合、波形１０３はその波高値が波形１０
２より若干低いので増幅器２０により同一波高値
に増幅された後、遅延回路２２により所定の遅延
時間が与えられ、波形１０３ａに変換される。波
高比較回路１８は波形１０２と波形１０３ａとを
比較し、第４図から明らかなように、波形１０３
ａは遅延時間の付与により、波形１０２のなだら
かな立下り部分において波形１０２より高いレベ
ルとなる斜線部分を生じ、この結果、波高比較回
路１８からはゲートパルス３００が出力される。
このゲートパルス３００は両出力制御回路２８，
３０へ供給され、第１の出力制御回路２８を閉、
そして第２の出力制御回路３０を開制御する。第
１の出力制御回路２８へは第１の波高弁別回路２
４を介して積分回路１２からの積分出力波形１０
２が供給されているが、出力制御回路２８の閉制
御により第１の計数回路３２へは何らの出力も供
給されない。一方、第２の出力制御回路３０へは
第２の波高弁別回路２６を介して増幅器２０の出
力が供給されており、第２の出力制御回路３０の
開制御により、微分回路１６の微分出力波形１０
３が第２の計数回路３４へ供給される。第２の計
数回路３４β線の計数作用を行い、前述した本発
明に係る波形弁別回路により放射線検出器１０か
ら得られたβ線波形１０１がβ線計数用の第２の
計数回路３４により計数されることとなる。両波
高弁別回路２４，２６は所定の波高値を超えた信
号のみを各出力制御回路２８，３０へ供給する作
用を行う。

次にα線検出電流波形２０１が積分回路１２を
介して検出器１０から微分回路１６へ供給される
場合を考える。

この場合、波形２０１はその発光減衰時間が長
いので、積分回路１２では波形２０２で示される
尖鋭度の緩い波形が得られ、また微分回路１６か
らは尖鋭度の緩いかつ波高値の大きく減少した波
形２０３が得られる。前述したように、波形２０
３は増幅遅延された後、波形２０３ａとして波高
比較回路１８に供給され、波形２０２と比較され
る。このα線検出波形の場合、第４図から明らか
なように、遅延時間の付与された後においても、
波形２０３ａは積分回路１２の出力波形２０２よ
り高い波高値を得ることができず、波高比較回路
１８からはゲートパルス３００を得ることができ
ない。従つて、β線検出波形の場合と逆に第１の
出力制御回路２８は開、そして第２の出力制御回
路３０は閉制御される。この結果、積分回路１２
の出力２０２が第１の波高弁別回路２４および第
１の出力制御回路２８を通つて第１の計数回路３
２へ供給され、α線の計数作用を行うことができ
る。

以上のようにして、入射される放射線の発光減
衰時間に対応した積分回路および微分回路を設け
ることにより、検出パルスの発光減衰時間自体を
測定することなく、発光減衰時間の差により入射
検出パルスを弁別することが可能となる。

第５図には、本発明の第２実施例が示され、波
形弁別回路の構成および作用は第１実施例と同様
であり、同一部材には同一符号を付して説明を省
略する。第２実施例においては、遅延回路２２の
出力は直流レベル変換回路３６を介して波高比較
回路１８へ供給される。第２実施例では、波高弁
別回路３８および出力制御回路４０が一方の放射
線例えばα線に関してのみ設けられ、他方の放射
線例えばβ線に関しては、波高比較回路１８のゲ
ートパルス３００が直接第２の計数回路３４へ計
数信号として供給される。すなわち、発光減衰時
間の短いβ線検出パルスが印加された場合、波高
比較回路１８からは第４図に示されるようにゲー
トパルス３００が出力され、第２の計数回路３４
がこのパルス３００を計数すると共に、出力制御
回路４０はゲートパルス３００により閉制御され
る。一方、発光減衰時間の長いα線を検出した場
合には、波高比較回路１８からはゲートパルス３
００が出力されず、出力制御回路４０は閉制御さ
れるので、この場合には第１の計数回路３２がβ
線を計数することとなる。

以上のように、本発明によれば、シンチレータ
における検出パルスの発光減衰時間を直接計測す
ることなく、入射される検出パルスの発光減衰時
間の差を識別するのみで両者の弁別を行うことが
できる。なお極めて簡単な回路を付加するのみで
弁別作用を行うことができ、また弁別回路の調整
を必要とすることがないという利点を有する。本
発明によれば、放射線検出パルスの波高に影響さ
れることなく弁別作用が行われるので、極めて広
い範囲の波高値を有する検出パルスに応用するこ
とができ、広範囲の放射線検出装置に適用し得
る。さらに本発明は回路構成および調整が簡単な
ため、小型ポータブルのサーベイメータ等に特に
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な放射線検出波形を示す波形
図、第２図は従来の弁別回路による波形弁別作用
を示す波形図、第３図は本発明に係る放射線検出
波形弁別回路の好適な第１実施例を示すブロツク
回路図、第４図は第３図の第１実施例における各
部波形図、第５図は本発明に係る放射線検出波形
弁別回路の好適な第２実施例を示すブロツク回路
図である。 １０……放射線検出器、１２……積分回路、１
６……微分回路、１８……波高比較回路、２２…
…遅延回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射線検出パルスが印加される積分回路と、
   この積分回路の出力パルスが印加され前記積分回
   路の時定数より短い時定数に設定される微分回路
   と、この微分回路の出力に所定の遅延時間を付与
   する遅延回路と、前記積分回路出力と遅延回路出
   力とが供給されて両者の波高が比較され検出パル
   スがいずれの種類の放射線であるかの判別信号を
   出力する波高比較回路とを含み、放射線検出パル
   スの発光減衰時間の差により検出パルスを弁別す
   る放射線検出波形弁別回路。