JPH04301542A - 放射線測定装置の自動利得制御方法及び自動利得制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定試料の密度等を
計測する場合に使用される放射線測定装置に関し、特に
最適のダイナミックレンジでの測定を行うように検出利
得（ゲイン）を自動制御する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被測定試料の密度等を計測する放
射線測定装置としてγ線密度測定装置が知られている。 従来のγ線密度測定装置の構造を図３と共に説明すると
、この装置は例えば道路の舗装工事において舗装用アス
ファルトを敷設した後に、舗装用アスファルトの密度を
測定することにより、工事状況を検査する場合等に使用
される。そして、舗装用アスファルト等の被測定試料に
γ線パルスを放射する放射線源１と、被測定試料中を通
過して来たγ線パルスを検出するシンチレーションカウ
ンタ等の検出器２とが測定装置の筺体内に設けられ、更
に、検出器２で検出されたパルス列を演算処理すること
により被測定試料の密度ρを算出する演算部３を具備し
ている。

【０００３】検出器２で検出された検出信号は、まず演
算部３のパルス増幅器４に入力して増幅及び波形整形が
成され、マルチウィンドウコンパレータ５に供給される
。マルチウィンドウコンパレータ５は複数のレベル検出
回路を内蔵しており、波形整形された各信号が何れの信
号レベルに属するかを弁別する。そして、処理部６が予
め決められた単位時間当たりの各信号レベル範囲毎のパ
ルス数を計数し、その計数値のデータを単位時間毎の周
期でＣＲＴディスプレー等に供給することによって、各
信号レベル範囲に対する各計数値を示すパルスハイト図
を表示させる等の処理を行う。

【０００４】したがって、仮に、ある単位時間τ当たり
に、検出器２で検出した信号が図４に示すような分布を
しているとすれば、マルチウィンドウコンパレータ５は
、計測可能な最大のエネルギーに対応した信号レベル範
囲をいくつかの範囲に分割した複数のエネルギー範囲で
夫々の信号のエネルギーレベルを判別し、処理部６が各
エネルギー範囲内に属する信号の数を計数するので、図
５に示すようなエネルギー対計数値のパルスハイト図が
形成される。そして、処理部６に予め設定された計数値
対試料密度の相関曲線データから試料の密度ρを算出す
る。

【０００５】又、処理部６は、検出器２を最適のダイナ
ミックレンジで作動させるために、検出部２にコントロ
ール電力を供給するための可変電圧源８の出力電圧を自
動調節する。この自動調節は、マルチウィンドウコンパ
レータ５より転送されてくる計数の為のデータを処理部
６が解析して最適状態か否かを判定し、調節量を示すデ
ータをＤ／Ａ変換器７でアナログ信号に変換してこのア
ナログ信号のレベルに応じて可変電圧源８の出力電圧を
調節することにより行う。

【０００６】即ち、検出器２は可変電圧源８から供給さ
れる電圧が変化すると利得が変化する特性を有している
。例えば、該電圧が低くなると利得が低下し、逆に電圧
が高くなると利得が高くなる。検出器２の利得を常に入
力信号レベルと散乱γ線エネルギーとの関係が定められ
た関係になるように自動調節するためには、例えば図５
のパルスハイト図において、放射線源１の崩壊エネルギ
ーがマルチウィンドウコンパレータ５に設定されている
（最適のダイナミックレンジに相当する。以下、静定信
号レベルという）ＥＭに一致するように制御することに
より実現している。図５は最適利得において測定した場
合を示しているが、このような放射線測定装置で計測を
行うと、検出器２には放射線源１の崩壊エネルギーに相
当する高エネルギーのピークＰ１と、被測定試料中を散
乱することにより現れる散乱γ線パルスの低域のエネル
ギー分布Ｐ２が現れるので、ピークＰ１が上記の静定信
号レベルＥＭと一致するように、検出器２への制御電圧
を自動調節することで、最適のダイナミックレンジを設
定している。

【０００７】更に、ピークＰ１と静定信号レベルＥＭと
が一致しているか否かを判断して、最適処理を行うため
の従来の動作原理を具体的に説明する。図６は、最適な
計測状態に設定されたときの信号レベル対計数値のパル
スハイト図であるが、この状態に自動調整するためには
、静定信号レベルＥＭを中心としてその両側の予め設定
された所定の信号レベル範囲（ウィンドウ）Ｗ１，Ｗ２
における計数値Σ１，Σ２が等しくなるように可変電圧
源８の出力電圧を制御する。仮に、検出器２の利得が高
い場合には図７に示すように高エネルギーのピークＰ１
が静定信号レベルＥＭより高い位置に移動するので、計
数値Σ２より計数値Σ１の方が大きくなる。処理部６は
この大小関係を判別し可変電圧源８の出力電圧を下げる
ことによって図７のピーク値Ｐ１の位置を静定信号レベ
ルＥＭの方向に移動させるように制御する。

【０００８】一方、検出器の利得が低い場合には図８に
示すように高エネルギーの計数値Ｐ１の位置は静定信号
レベルＥＭよりも低い位置になるので、計数値Σ２より
計数値Σ１の方が小さな値となり、処理部６がこれを判
別して可変電圧源８の出力電圧を上昇させ、検出器２の
利得を上昇させることによって図８に示すピークＰ１の
位置を静定信号レベルＥＭの方向へ移動させる。

【０００９】このように従来の放射線測定装置において
は、検出器で検出される放射線源の崩壊エネルギーに対
応するピークＰ１が予め決められた静定信号レベルＥＭ
と一致するように検出器への制御電圧を自動的にフィー
ドバック制御することにより最適のダイナミックレンジ
を得ていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の自動利得制御手段にあっては、図９に示すよう
に高エネルギー側のピークＰ１が静定信号レベルＥＭの
位置よりも大きく外れた場合には、ロック可能状態から
外れてしまい、自動制御が困難となる場合があった。即
ち、従来の方法では、図６〜図８に示す計数値Σ１とΣ
２の差から最適状態の有無を判断しているが、この差を
零とするようにフィードバック制御を掛けるだけであり
、ピークＰ１が静定信号レベルＥＭよりどのくらいずれ
ているかの判断は行なわれず、直接的に検出器２のゲイ
ンを調整することは行なわれていなかった。従って、最
適のダイナミックレンジに安定化させるのに長時間を必
要とし、又、図９に示すように、ロック可能状態から外
れると自動調節は極めて困難であった。

【００１１】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、最適ダイナミックレンジの設定が
高速で行なわれ且つ精度の高い自動利得制御方法及び装
置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、被測定試料に対して放射線を放出す
る放射線源と、該被測定試料中を通過してきた放射線を
検出する検出手段と、該検出手段から出力された検出信
号について複数段階の各エネルギーに対応した信号レベ
ル毎に検出信号の数を計数する計数手段とを備え、該計
数手段で求められた信号レベル対計数値から、予め設定
されている崩壊エネルギーの静定信号レベルと放射線エ
ネルギーに対応する信号レベルを一致させるように上記
検出手段の利得を自動制御する放射線測定装置の自動利
得制御方法及び自動利得制御装置を対象とする。

【００１３】そして、自動利得制御を行うことによって
得られた前記検出器の利得を最適化するデータを記憶手
段に記憶し、再度の自動利得制御を行う際に、該データ
に対応する利得に該検出器を初期化してから前記自動利
得制御を行うようにした。

【００１４】

【作用】このような本発明の自動利得制御方法によれば
、最後に利得制御を行った時点での検出器を最適利得に
設定し得るデータを常に保持し、次の利得制御を行うと
きは、そのデータに対応する利得に設定してから検出器
の利得制御を開始するので、ある程度適当な利得状態か
らの制御を開始することになることから、制御を完了す
るまでの時間を大幅に短縮化でき、且つ制御精度も高く
なる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。まず、本発明の方法を適用したγ線密度測定装置の
一実施例の構成を図１と共に説明する。同図において、
１は放射線源、２は放射線源１から放射されて被測定試
料中を通ってきたγ線パルスを検出するシンチレーショ
ン検出器、点線内の領域３が演算部である。更に、４は
検出器２から出力された信号を増幅し且つパルス幅整形
を行なうパルス増幅器、５はパルス増幅器４から出力さ
れた各パルス信号のエネルギーに対応した信号レベルを
予め設定された単位時間毎に判別するマルチウィンドウ
コンパレータ、６は処理部であり、マルチウィンドウコ
ンパレータ５で弁別された各エネルギーに対応した信号
レベル毎の信号の数を計数して、その計数値のデータか
ら被測定試料の密度ρを所定の相関曲線に基づいて算出
する等の処理を行う。

【００１６】又、処理部６は、検出器２を最適のダイナ
ミックレンジで作動させるために、検出器２に電力を供
給するための可変電圧源８の出力電圧を自動調節する。 この自動調節は、マルチウィンドウコンパレータ５より
転送されてくる計数の為のデータを処理部６が解析して
最適状態か否かを判定し、調節量を示すデータをＤ／Ａ
変換器７でアナログ信号に変換してこのアナログ信号の
レベルに応じて可変電圧源８の出力電圧を調節すること
により行う。

【００１７】９はＥＥＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　
Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ
）等の書換え可能且つ不揮発性の半導体メモリ等で構成
された記憶部であり、検出器２を最適のダイナミックレ
ンジで作動させるための印加電圧に相当する初期データ
ＩＤを記憶するためにある。次に、かかる構成を有する
装置の自動利得制御動作を図２のフローチャートに基づ
いて説明する。

【００１８】自動制御のルーチンに処理が移行すると、
まず、ステップ１００において、処理部６が記憶部９か
ら初期データＩＤを読出してＤ／Ａ変換器７へ供給し、
可変電圧源８に該初期ＩＤデータに対応する出力電圧を
設定させる。そして、ステップ１１０において、検出器
２の印加電圧を上記出力電圧に設定した状態で、放射線
源１から放射され被測定試料中を通過してきた放射線を
検出器２で計測し、予め設定されている単位時間当たり
のパルスハイト図に相当するデータを収集する。

【００１９】次に、ステップ１２０において、処理部６
は、図６〜図９で説明したのと同様の処理を行う。即ち
、静止エネルギーＥＭを中心としてその両側の予め設定
された所定のエネルギー範囲（ウィンドウ）Ｗ１，Ｗ２
における計数値Σ１，Σ２を求める。そして、ステップ
１３０において、計数値がΣ１＞Σ２であると判定した
場合には、ステップ１４０において初期データＩＤから
所定値データΔＤを引算した値のデータ（ΙＤ−ΔＤ）
をＤ／Ａ変換器７へ供給する電圧の修正処理を行い、検
出器２の印加電圧を下げた状態で再びステップ１１０〜
１３０の処理を繰り返す。一方、計数値がΣ１＜Σ２で
あると判定した場合には、初期データＩＤから所定値デ
ータΔＤを足算した値のデータ（ΙＤ＋ΔＤ）をＤ／Ａ
変換器７へ供給する修正処理を行い、検出器２の印加電
圧を上げた状態で再びステップ１１０〜１３０の処理を
繰り返す。

【００２０】このように、計数値Σ１とΣ２の大小関係
を判定して、Σ１＝Σ２の関係となるまで検出器２の印
加電圧を順次に変化させる。そして、計数値がΣ１＝Σ
２の関係となると、放射線源１の放射エネルギーに対応
するピーク（崩壊ピーク）Ｐ１が静定信号レベルＥＭと
一致した最適状態であると判断して、ステップ１３０か
らステップ１５０へ処理が移行する。

【００２１】ステップ１５０では、可変電圧源８の出力
電圧を最終的に得られた最適値に固定すると共に、その
最適の印加電圧に対応する初期データＩＤを記憶部９の
古い初期データＩＤと置換えて記憶させ、一連の自動利
得制御の処理を完了する。したがって、実際に被測定試
料の密度測定等の処理を行った後、装置の電源を遮断し
ても書換えられた初期データＩＤを保存する。

【００２２】そして、再び測定前に利得制御を行う場合
は、最新の初期データＩＤに相当する印加電圧を検出器
２に供給した状態から行われることとなり、たとえその
間に測定装置が最適のダイナミックレンジからずれた状
態であっても、可変電圧源８の出力電圧はある程度最適
状態に近い状態を設定し、その状態から調整を開始する
ので、高速で最適化処理を実現することができる。

【００２３】又、検出器２の経年変化等により、特性が
徐々に変化しても、逐一利得制御を行って最新の初期デ
ータＩＤを保持することとなるので、このような検出器
２の特性変化にも対応することができる。更に、検出器
２を取替えた場合であっても、取替後の新たな検出器２
について一度利得制御を行っておけば、最適の初期デー
タＩＤが記憶部９に保持されるので、その後の利得制御
は高速に行われることとなる。

【００２４】尚、この実施例では、記憶部に不揮発性の
半導体メモリを使用した場合を説明したが、これに限定
されず、磁気記録媒体その他の記憶媒体を使用してもよ
い。又、放射線源をシンチレーション検出器に限定する
ものではなく、他の放射線検出器を使用した測定装置に
も本発明の方法を適用することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動利得制
御方法によれば、最後に利得制御を行った時点での検出
器を最適利得に設定し得るデータを常に保持し、次の利
得制御を行うときは、そのデータに対応する利得に設定
してから検出器の利得制御を開始するので、ある程度適
当な利得状態からの制御を開始することとなることから
、制御を完了するまでの時間が大幅に短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した放射線測定装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例の利得制御動作を説明するための
フローチャートである。

【図３】従来の放射線測定装置の構成を示すブロック図
である。

【図４】図３に示す放射線測定装置の検出信号を時系列
に示す図である。

【図５】図４の検出結果に対応するパルスハイト図を示
す図である。

【図６】従来の利得制御の原理をパルスハイト図で説明
するための説明図である。

【図７】従来の利得制御の原理を更にパルスハイト図で
説明するための説明図である。

【図８】従来の利得制御の原理を更にパルスハイト図で
説明するための説明図である。

【図９】従来の利得制御の問題点をパルスハイト図で説
明するための説明図である。

【符号の説明】

１；放射線源 ２；検出器 ４；パルス増幅器 ５；マルチウィンドウコンパレータ ６；処理部 ７；Ｄ／Ａ変換器 ８；可変電圧源 ９；記憶部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被測定試料に対して放射線を放出する
   放射線源と、該被測定試料中を通過してきた放射線を検
   出する検出手段と、該検出手段から出力された検出信号
   について複数段階の各エネルギーに対応した信号レベル
   毎に検出信号の数を計数する計数手段とを備え、該計数
   手段で求められた信号レベル対計数値から、予め設定さ
   れている崩壊エネルギーの静定信号レベルと放射線エネ
   ルギーに対応する信号レベルを一致させるように上記検
   出手段の利得を自動制御する放射線測定装置の自動利得
   制御方法において、前記自動利得制御を行うことによっ
   て得られた前記検出器の利得を最適化するデータを記憶
   手段に記憶し、再度の自動利得制御を行う際に、該デー
   タに対応する利得に該検出器を初期化してから前記自動
   利得制御を行うことを特徴とする放射線測定装置の自動
   利得制御方法。
2. 【請求項２】　　被測定試料に対して放射線を放出する
   放射線源と、該被測定試料中を通過してきた放射線を検
   出する検出手段と、該検出手段から出力された検出信号
   について複数段階の各エネルギーに対応した信号レベル
   毎に検出信号の数を計数する計数手段とを備え、該計数
   手段で求められた信号レベル対計数値から、予め設定さ
   れている崩壊エネルギーの静定信号レベルと放射線エネ
   ルギーに対応する信号レベルを一致させるように上記検
   出手段の利得を自動制御する放射線測定装置の自動利得
   制御装置において、前記自動利得制御を行うことによっ
   て得られた前記検出器の利得を最適化するデータを記憶
   する記憶手段と、再度の自動利得制御を行う際に、該記
   憶手段のデータに対応する利得に該検出器を初期化して
   から前記自動利得制御を行う制御手段とを具備すること
   を特徴とする放射線測定装置の自動利得制御装置。