JPH0560870A - Radiation detector - Google Patents
Radiation detectorInfo
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- JPH0560870A JPH0560870A JP3225974A JP22597491A JPH0560870A JP H0560870 A JPH0560870 A JP H0560870A JP 3225974 A JP3225974 A JP 3225974A JP 22597491 A JP22597491 A JP 22597491A JP H0560870 A JPH0560870 A JP H0560870A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は放射線検出装置に係り、
特に詳細には、シンチレータにアバランシェホトダイオ
ード（ＡＰＤ）を光学結合した放射線検出装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detector,
More particularly, it relates to a radiation detection device in which a scintillator is optically coupled with an avalanche photodiode (APD).
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガンマ（γ）線などの放射線検出装置に
は、ＢＧＯ結晶などからなるシンチレータが用いられ
る。これは、ガンマ線が入射されると発光する性質を有
し、この発光をＡＰＤで検出することにより、ガンマ線
の入射を検出できる。2. Description of the Related Art A scintillator made of BGO crystal or the like is used for a radiation detection device for gamma (γ) rays and the like. This has the property of emitting light when gamma rays are incident, and by detecting this emission with an APD, the incidence of gamma rays can be detected.
【０００３】図６は従来の放射線検出装置の構成図であ
る。シンチレータ１にはＡＰＤが光学結合され、この出
力は電荷増幅器２で増幅される。増幅出力の一方は高速
フィルタ増幅器３Ｈで波形整形され、時間分解用のタイ
ミング信号となり、増幅出力の他方は低速フィルタ増幅
器３Ｌで波形整形され、エネルギー分解用のエネルギー
信号となる。ここで、時間分解能を向上させるために
は、高速フィルタ増幅器３Ｈの時定数を小さくし、信号
の立ち上がりを急峻にすることが行なわれる。FIG. 6 is a block diagram of a conventional radiation detecting apparatus. The APD is optically coupled to the scintillator 1, and its output is amplified by the charge amplifier 2. One of the amplified outputs is waveform-shaped by the high-speed filter amplifier 3H to be a timing signal for time decomposition, and the other amplified output is waveform-shaped by the low-speed filter amplifier 3L to be an energy signal for energy decomposition. Here, in order to improve the time resolution, the time constant of the high-speed filter amplifier 3H is reduced to make the rising edge of the signal steep.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、高速フィルタ
増幅器３Ｈの時定数を小さくすると、ＡＰＤや回路系の
雑音のために、時間分解能が逆に低下する問題点があっ
た。以下、これを図７および図８により説明する。However, when the time constant of the high speed filter amplifier 3H is made small, there is a problem that the time resolution is conversely deteriorated due to the noise of the APD and the circuit system. This will be described below with reference to FIGS. 7 and 8.
【０００５】まず、図７（ａ）のタイミングｔ0 でガン
マ線が入射されると、同図（ｂ）のように数千個もの光
子がシンチレータ１で発生する。この発生する光子数の
密度は、同図（ｃ）のように指数関数で近似できるが、
これに対応するＡＰＤの出力は同図（ｄ）のようにな
る。すなわち、ＡＰＤ出力は１光子ごとの応答関数の重
ね合せとなり、この出力電荷が電荷増幅器２で積分され
る（同図（ｅ）参照）。ここで、電荷増幅器２の出力波
高値が、ＡＰＤから出力された電荷の総和になる。First, when a gamma ray is incident at a timing t 0 in FIG. 7A, thousands of photons are generated in the scintillator 1 as shown in FIG. 7B. The density of the number of photons generated can be approximated by an exponential function as shown in FIG.
The output of the APD corresponding to this is as shown in FIG. That is, the APD output is a superposition of response functions for each photon, and this output charge is integrated by the charge amplifier 2 (see (e) in the figure). Here, the output peak value of the charge amplifier 2 is the sum of the charges output from the APD.
【０００６】この電荷増幅器２の出力は、高速フィルタ
増幅器３Ｈを通すことで波形整形されるが、その出力は
時定数が短いときには図８（ａ）のようになり、長くす
ると図８（ｂ）のようになる。すなわち、波形の変化を
小さくすることと、立ち上がりを急峻にすることは、互
いに背反する関係にある。そして、実際の放射線検出装
置においては、ＡＰＤや回路系の雑音の影響により、高
速フィルタ増幅器３Ｈの出力（タイミング信号）波形は
図８（ｃ）のようになってしまう。The output of the charge amplifier 2 is shaped by passing through the high-speed filter amplifier 3H. When the time constant is short, the output is as shown in FIG. 8A, and when it is long, the output is as shown in FIG. 8B. become that way. That is, reducing the change in the waveform and making the rising steep have a contradictory relationship. Then, in the actual radiation detection apparatus, the output (timing signal) waveform of the high-speed filter amplifier 3H becomes as shown in FIG. 8C due to the influence of noise of the APD and the circuit system.
【０００７】このため、図８（ｃ）に示すしきい値レベ
ルでガンマ線入射のタイミングを求めようとすると、タ
イミングｔ1 は一定せず、同図（ｄ）のように一定の広
がり（ゆらぎ）をもった値になってしまう。このような
不都合は、ＡＰＤや回路系を低雑音のものとすること
で、一定の改善が可能であるが、本質的には克服しきれ
ない。Therefore, when trying to obtain the timing of gamma ray incidence at the threshold level shown in FIG. 8C, the timing t 1 is not constant, but a constant spread (fluctuation) as shown in FIG. 8D. It will be a value with. Such an inconvenience can be improved to some extent by making the APD and the circuit system have low noise, but it cannot be essentially overcome.
【０００８】そこで本発明は、ガンマ線などの放射線の
入射タイミングを正確に検出できる放射線検出装置を提
供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a radiation detecting device capable of accurately detecting the timing of incidence of radiation such as gamma rays.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検出
装置は、シンチレータの出力面に２個のアバランシェホ
トダイオードが光学結合されたプローブと、２個のアバ
ランシェホトダイオードの出力信号間の相関をとること
により放射線の入射タイミング検出信号を出力する相関
処理回路とを備えることを特徴とする。ここで、２個の
アバランシェホトダイオードの出力信号をそれぞれ波形
整形し、結果の出力を相関処理回路に入力する高速フィ
ルタ増幅器を更に備えるようにしてもよい。In a radiation detecting apparatus according to the present invention, a probe in which two avalanche photodiodes are optically coupled to an output surface of a scintillator and a correlation between output signals of the two avalanche photodiodes are obtained. And a correlation processing circuit that outputs a radiation incident timing detection signal according to the above. Here, it is possible to further include a high-speed filter amplifier that shapes the output signals of the two avalanche photodiodes and inputs the resulting output to the correlation processing circuit.
【００１０】[0010]
【作用】本発明の構成によれば、２個のＡＰＤの出力が
相関をとられ、これにもとづいて放射線の入射タイミン
グが検出される。従って、それぞれのＡＰＤに雑音が発
生したとしても、雑音発生が同一タイミングでない限
り、この影響を受けることはない。また、高速フィルタ
増幅器を２系統とすれば、この回路系による雑音の影響
を受けることもない。According to the structure of the present invention, the outputs of the two APDs are correlated with each other, and the radiation incident timing is detected based on the correlation. Therefore, even if noise is generated in each APD, it is not affected as long as the noise is not generated at the same timing. Further, if the high-speed filter amplifier has two systems, it is not affected by noise due to this circuit system.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、添付図面の図１〜図５により、本発明
の実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１２】図１は実施例に係る放射線検出装置の回路
構成図である。シンチレータ１には２個のＡＰＤ1 、Ａ
ＰＤ2 が設けられ、それぞれの出力は電荷増幅器２1 と
電荷増幅器２2 に与えられている。そして、ＡＰＤ1 、
ＡＰＤ2 ごとに高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2 と低
速フィルタ増幅器３Ｌ1 、３Ｌ2 が設けられ、高速フィ
ルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2 の出力は信号処理回路４に、
低速フィルタ増幅器３Ｌ1 、３Ｌ2 の出力は信号合成回
路５に与えられている。FIG. 1 is a circuit diagram of the radiation detecting apparatus according to the embodiment. The scintillator 1 has two APD 1 , A
PD 2 is provided, and its output is given to the charge amplifier 2 1 and the charge amplifier 2 2 . And APD 1 ,
High-speed filter amplifiers 3H 1 and 3H 2 and low-speed filter amplifiers 3L 1 and 3L 2 are provided for each APD 2 , and the outputs of the high-speed filter amplifiers 3H 1 and 3H 2 are supplied to the signal processing circuit 4.
The outputs of the low speed filter amplifiers 3L 1 and 3L 2 are given to the signal synthesizing circuit 5.
【００１３】ここで、ＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 は例えば図２
のように、シンチレータ１に光学結合される。すなわ
ち、直方体形状のシンチレータ１の出力面側が、両面側
から斜めにカットされ、ここにＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 がマ
ウントされる。このようにすれば、シンチレーション発
光による光の受光面積が実質的に大きくなり、高効率化
できる。Here, APD 1 and APD 2 are shown in FIG.
As described above, the scintillator 1 is optically coupled. That is, the output surface side of the rectangular parallelepiped scintillator 1 is cut diagonally from both surface sides, and the APD 1 and APD 2 are mounted here. By doing so, the light receiving area of the light by scintillation emission is substantially increased, and the efficiency can be improved.
【００１４】信号処理回路４については、高速フィルタ
増幅器３Ｈ1 の出力と高速フィルタ増幅器３Ｈ2 の出力
の相関をとり、同時検出されたときにタイミング信号を
出力する相関回路が含まれている。なお、電荷増幅器２
1 と電荷増幅器２2 、高速フィルタ増幅器３Ｈ1 と高速
フィルタ増幅器３Ｈ2 、低速フィルタ増幅器３Ｌ1と低
速フィルタ増幅器３Ｌ2 は、同一構成である。信号合成
回路５は低速フィルタ増幅器３Ｌ1 と低速フィルタ増幅
器３Ｌ2 の出力を合成し、エネルギー信号を出力する。The signal processing circuit 4 includes a correlation circuit which correlates the output of the high speed filter amplifier 3H 1 and the output of the high speed filter amplifier 3H 2 and outputs a timing signal when they are simultaneously detected. The charge amplifier 2
1 and the charge amplifier 2 2 , the high speed filter amplifier 3H 1 and the high speed filter amplifier 3H 2 , and the low speed filter amplifier 3L 1 and the low speed filter amplifier 3L 2 have the same configuration. The signal combining circuit 5 combines the outputs of the low speed filter amplifier 3L 1 and the low speed filter amplifier 3L 2 and outputs an energy signal.
【００１５】上記の構成により雑音の影響が除去可能な
ことを、模式的に示すと図３のようになる。FIG. 3 schematically shows that the influence of noise can be removed by the above configuration.
【００１６】すなわち、１個のガンマ線光子がシンチレ
ータ１に入射されると、そのエネルギーに応じた個数の
光子が、シンチレータ１において生成される。この光子
に対応した出力がＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 から得られるが、
この出力の中には雑音成分（図中のアスタリスクマー
ク）も含まれる。しかし、このような雑音の発生タイミ
ングは、ＡＰＤ1 とＡＰＤ2 で同一となる可能性は低い
ので、ガンマ線入射のタイミングに正確に対応した相関
信号が得られる。That is, when one gamma ray photon is incident on the scintillator 1, the number of photons corresponding to the energy is generated in the scintillator 1. The output corresponding to this photon is obtained from APD 1 and APD 2 ,
A noise component (asterisk mark in the figure) is also included in this output. However, since it is unlikely that such noise is generated at the same timing in APD 1 and APD 2 , a correlation signal accurately corresponding to the gamma ray incidence timing can be obtained.
【００１７】以下、これを更に詳しく説明する。This will be described in more detail below.
【００１８】図４は高速フィルタ増幅器３Ｈの出力信号
波形とタイミングのばらつきを示し、同図（ａ）はＡＰ
Ｄ1 に対応する高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、同図（ｂ）
はＡＰＤ2 に対応する高速フィルタ増幅器３Ｈ2 の出力
波形図である。ここで、あるしきい値で処理したときの
タイミングｔ1 、ｔ2 は、それぞれ一定の範囲でばらつ
き（時間的なゆらぎ）Δｔ1 、Δｔ2 を持ち、その分布
は同図（ｃ）、（ｄ）のようになる。しかし、信号処理
回路４によって両者のタイミングの相関をとることによ
り、タイミングＴのばらつきΔＴは小さくなり、図示す
ると同図（ｅ）のようになる。すなわち、ガンマ線の入
射タイミングを正確に検知できる。FIG. 4 shows the variation of the output signal waveform of the high speed filter amplifier 3H and the timing, and FIG.
High-speed filter amplifier 3H 1 corresponding to D 1 , same figure (b)
FIG. 4 is an output waveform diagram of the high speed filter amplifier 3H 2 corresponding to APD 2 . Here, the timings t 1 and t 2 when processed with a certain threshold have variations (temporal fluctuations) Δt 1 and Δt 2 in a certain range, and their distributions are shown in FIG. It becomes like d). However, since the signal processing circuit 4 correlates the timings of the two signals, the variation ΔT in the timing T is reduced, which is shown in FIG. That is, the incident timing of gamma rays can be accurately detected.
【００１９】なお、高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2
のフィルタ時定数と時間分解特性の関係を簡単に考察す
ると、図５のようになる。すなわち、Ｖ(t) をフィルタ
の出力、σV を雑音のＲＭＳ値、σT をタイミング信号
出力時刻のゆらぎとすると、近似的にσT は図５中の式
のようになる。つまり、σT はσV （雑音の大きさ）と
出力信号の立ち上がりの急峻さに依存する。一例とし
て、フィルタの時定数がＴ1 、Ｔ2 （Ｔ1 ＜Ｔ2 ）の場
合を図示すると、図５（ａ）、（ｂ）のようになる。The high speed filter amplifiers 3H 1 and 3H 2
A simple consideration of the relationship between the filter time constant and the time-resolved characteristic is as shown in FIG. That is, assuming that V (t) is the output of the filter, σ V is the RMS value of noise, and σ T is the fluctuation of the timing signal output time, σ T is approximately given by the equation in FIG. That is, σ T depends on σ V (amount of noise) and the steepness of the rising edge of the output signal. As an example, when the time constants of the filters are T 1 and T 2 (T 1 <T 2 ), they are as shown in FIGS. 5A and 5B.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の構
成によれば、２個のＡＰＤの出力が相関をとられ、これ
にもとづいて放射線の入射タイミングが検出される。従
って、それぞれのＡＰＤに雑音が発生したとしても、雑
音発生が同一タイミングでない限り、この影響を受ける
ことはない。また、高速フィルタ増幅器を２系統とすれ
ば、この回路系による雑音の影響を受けることもない。
このため、高速フィルタ増幅器の微分および積分時定数
を極端に小さくすることなしに、時間分解能を大幅に向
上できる。As described above in detail, according to the configuration of the present invention, the outputs of the two APDs are correlated with each other, and the radiation incident timing is detected based on the correlation. Therefore, even if noise is generated in each APD, it is not affected as long as the noise is not generated at the same timing. Further, if the high-speed filter amplifier has two systems, it is not affected by noise due to this circuit system.
Therefore, the time resolution can be significantly improved without extremely reducing the differentiation and integration time constants of the high speed filter amplifier.
【図１】実施例に係る放射線検出装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a radiation detection apparatus according to an embodiment.
【図２】図１に用いるＡＰＤとシンチレータの関係を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an APD used in FIG. 1 and a scintillator.
【図３】本発明の作用を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the action of the present invention.
【図４】本実施例の作用を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an operation of the present embodiment.
【図５】フィルタ時定数と時間分解特性の関係を説明す
る図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a filter time constant and a time resolution characteristic.
【図６】従来の放射線検出装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional radiation detection apparatus.
【図７】従来技術の問題点を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a problem of the conventional technique.
【図８】従来技術の問題点を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a problem of the conventional technique.
１…シンチレータ ２…電荷増幅器 ３Ｈ…高速フィルタ増幅器 ３Ｌ…低速フィルタ増幅器 ４…信号処理回路 ５…信号合成回路 ＡＰＤ…アバランシェホトダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scintillator 2 ... Charge amplifier 3H ... High speed filter amplifier 3L ... Low speed filter amplifier 4 ... Signal processing circuit 5 ... Signal combining circuit APD ... Avalanche photodiode
Claims (2)
シェホトダイオードが光学結合されたプローブと、 前記２個のアバランシェホトダイオードの出力信号間の
相関をとることにより放射線の入射タイミング検出信号
を出力する相関処理回路とを備えることを特徴とする放
射線検出装置。1. A correlation process for outputting a radiation incident timing detection signal by taking a correlation between a probe in which two avalanche photodiodes are optically coupled to an output surface of a scintillator and a correlation between output signals of the two avalanche photodiodes. A radiation detecting apparatus comprising: a circuit.
の出力信号をそれぞれ波形整形し、結果の出力を前記相
関処理回路に入力する高速フィルタ増幅器を更に備える
請求項１記載の放射線検出装置。2. The radiation detection apparatus according to claim 1, further comprising a high-speed filter amplifier that shapes the output signals of the two avalanche photodiodes and inputs the resulting output to the correlation processing circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225974A JPH0560870A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Radiation detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225974A JPH0560870A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Radiation detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560870A true JPH0560870A (en) | 1993-03-12 |
Family
ID=16837807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3225974A Pending JPH0560870A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Radiation detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560870A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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