JPH06138241A - 半導体放射線測定装置用前置増幅器 - Google Patents
半導体放射線測定装置用前置増幅器Info
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- JPH06138241A JPH06138241A JP4285745A JP28574592A JPH06138241A JP H06138241 A JPH06138241 A JP H06138241A JP 4285745 A JP4285745 A JP 4285745A JP 28574592 A JP28574592 A JP 28574592A JP H06138241 A JPH06138241 A JP H06138241A
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- semiconductor
- semiconductor detector
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- detector
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体検出器供給用電源と半導体検出器に形
成した共通電極間に、トラップ回路と過電流保護抵抗を
構成しさらに、反転増幅器後段に検波回路とLPF(ロ
ーパスフイルタ)を設けることにより、電源ノイズを抑
制し半導体放射線検出素子の検出能力を向上させる。 【構成】 半導体検出器1に形成した共通電極3と接続
された半導体検出器用電源HVの電源ノイズは、L1と
C2で構成したトラップ回路9により、直列共振する周
波数では入力インピーダンスが零となり、出力信号が伝
達されないため、電源に混入したノイズ成分を抑制し低
雑音化されかつ、保護抵抗9を設けることにより、過電
流の影響による半導体検出器1のリーク電流や特性劣化
等を防ぐことができる。さらに、反転増幅器4の後段に
構成した検波回路10により、検出器からの出力信号を
半波整流した後、次段のLPF11を通過させることに
より、ノイズ成分を除いた実際の放射線パルスだけを検
出することができる。
成した共通電極間に、トラップ回路と過電流保護抵抗を
構成しさらに、反転増幅器後段に検波回路とLPF(ロ
ーパスフイルタ)を設けることにより、電源ノイズを抑
制し半導体放射線検出素子の検出能力を向上させる。 【構成】 半導体検出器1に形成した共通電極3と接続
された半導体検出器用電源HVの電源ノイズは、L1と
C2で構成したトラップ回路9により、直列共振する周
波数では入力インピーダンスが零となり、出力信号が伝
達されないため、電源に混入したノイズ成分を抑制し低
雑音化されかつ、保護抵抗9を設けることにより、過電
流の影響による半導体検出器1のリーク電流や特性劣化
等を防ぐことができる。さらに、反転増幅器4の後段に
構成した検波回路10により、検出器からの出力信号を
半波整流した後、次段のLPF11を通過させることに
より、ノイズ成分を除いた実際の放射線パルスだけを検
出することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、広範囲にわたる線量率
の測定が必要な医療用及び原子力用放射線測定ならびに
診断機器に用いる、半導体放射線測定装置用の前置増幅
器に関するものである。
の測定が必要な医療用及び原子力用放射線測定ならびに
診断機器に用いる、半導体放射線測定装置用の前置増幅
器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体検出器を用いた放射線測定
装置は医療用、原子力用放射線測定の分野で広く利用さ
れて来ている。半導体検出器は、小型、軽量であると同
時に高速で、かつ微弱な放射線まで測定が可能であり、
ガイガーミューラー管(GM管)式よりも優れた特性を
有する。しかし、半導体検出器の出力信号は微弱であ
り、実際に信号処理、計数を行うためには前置増幅器が
必要不可欠であると共に、前記前置増幅器は、半導体検
出器のもつ優位性を損なうことのない性能が要求され
る。このような要求に対して、性能を満たした前置増幅
器が提案されている(例えば特開昭60−35811号
公報参照)。
装置は医療用、原子力用放射線測定の分野で広く利用さ
れて来ている。半導体検出器は、小型、軽量であると同
時に高速で、かつ微弱な放射線まで測定が可能であり、
ガイガーミューラー管(GM管)式よりも優れた特性を
有する。しかし、半導体検出器の出力信号は微弱であ
り、実際に信号処理、計数を行うためには前置増幅器が
必要不可欠であると共に、前記前置増幅器は、半導体検
出器のもつ優位性を損なうことのない性能が要求され
る。このような要求に対して、性能を満たした前置増幅
器が提案されている(例えば特開昭60−35811号
公報参照)。
【0003】以下に従来の半導体放射線測定用前置増幅
器について説明する。図7は従来の半導体放射線測定装
置用前置増幅器の構成図を示したものであり、図6、図
8は半導体検出器の等価回路を表わしたものである。図
7において、1は半導体検出器、2は半導体検出器1に
バイアス電圧HVを供給するバイアス抵抗、3は半導体
検出器1に形成した共通電極、4は利得(−A3)の反
転増幅器、5は前記反転増幅器4の入出力に接続された
帰還抵抗Rfである。
器について説明する。図7は従来の半導体放射線測定装
置用前置増幅器の構成図を示したものであり、図6、図
8は半導体検出器の等価回路を表わしたものである。図
7において、1は半導体検出器、2は半導体検出器1に
バイアス電圧HVを供給するバイアス抵抗、3は半導体
検出器1に形成した共通電極、4は利得(−A3)の反
転増幅器、5は前記反転増幅器4の入出力に接続された
帰還抵抗Rfである。
【0004】以上のように構成された前置増幅器につい
て、以下その動作を説明する。図8において、半導体検
出器1の等価回路をA−A側から前置増幅器を見た場合
における入力インピーダンスZinは、Zin=Rf/1+
A3となり、等価的には半導体検出器1の負荷は前記Zi
nとなる。図9はこれを図示したものである。
て、以下その動作を説明する。図8において、半導体検
出器1の等価回路をA−A側から前置増幅器を見た場合
における入力インピーダンスZinは、Zin=Rf/1+
A3となり、等価的には半導体検出器1の負荷は前記Zi
nとなる。図9はこれを図示したものである。
【0005】いま、前置増幅器の入力信号周波数をfと
する時、入力インピーダンスZinがZin≪1/2πfC0
を満足すると、半導体検出器1の出力電流6は等価出力
容量7のC0に流れる事なく、すべて前置増幅器に入力
される。前置増幅器に入力された電流は、反転増幅器4
の入力インピーダンスが十分高いと、帰還抵抗Rf5に
流れ、その電圧降下分が前置増幅器の出力電圧となる。
このように半導体検出器1の出力電流を直接に電流−電
圧変換することにより、半導体検出器1の能力を最大限
に活かすことが可能な前置増幅器を構成している。
する時、入力インピーダンスZinがZin≪1/2πfC0
を満足すると、半導体検出器1の出力電流6は等価出力
容量7のC0に流れる事なく、すべて前置増幅器に入力
される。前置増幅器に入力された電流は、反転増幅器4
の入力インピーダンスが十分高いと、帰還抵抗Rf5に
流れ、その電圧降下分が前置増幅器の出力電圧となる。
このように半導体検出器1の出力電流を直接に電流−電
圧変換することにより、半導体検出器1の能力を最大限
に活かすことが可能な前置増幅器を構成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、実際に半導体検出器1の出力電流を得る
ためには半導体検出器1に形成した共通電極3にバイア
ス電圧を供給する必要があり例えば、図10に示すよう
に半導体検出器供給用電源HVにスイッチング方式を用
いると前記スイッチングパルスA-inはバイアス抵抗
2、共通電極3、半導体検出器1を伝送し、後段に設け
た反転増幅器4に入力される。前記反転増幅器4は高利
得であるため、その出力パルスA-outは実際の放射線出
力パルス以外にスイッチングパルスが混在した形で増幅
されるため、測定性能さらには信頼性等に大きく影響を
与えると共に、電磁波障害等の発生源となり、実用的に
支障を来す。
来の構成では、実際に半導体検出器1の出力電流を得る
ためには半導体検出器1に形成した共通電極3にバイア
ス電圧を供給する必要があり例えば、図10に示すよう
に半導体検出器供給用電源HVにスイッチング方式を用
いると前記スイッチングパルスA-inはバイアス抵抗
2、共通電極3、半導体検出器1を伝送し、後段に設け
た反転増幅器4に入力される。前記反転増幅器4は高利
得であるため、その出力パルスA-outは実際の放射線出
力パルス以外にスイッチングパルスが混在した形で増幅
されるため、測定性能さらには信頼性等に大きく影響を
与えると共に、電磁波障害等の発生源となり、実用的に
支障を来す。
【0007】また、半導体検出器供給用電源HVと接続
されたバイアス抵抗2は、数KΩを有するため半導体検
出器供給用電源HVがショート状態であったと仮定した
場合、半導体検出器1にはバイアス抵抗2が破断するま
での一定時間は過電流が流れるためリーク電流が発生し
検出器の特性が劣化したり、最悪破損する危険性もあ
る。また、スイッチングパルスを発生させない方式とし
てドロッパー方式も考えられるがドロッパー方式におい
ては、電源リップルB-inの発生により出力パルスB-ou
tに実際の放射線パルス以外にノイズ成分もカウントさ
れるため、検出器能力の低下及び装置の性能等にも大き
く影響を与えていた。
されたバイアス抵抗2は、数KΩを有するため半導体検
出器供給用電源HVがショート状態であったと仮定した
場合、半導体検出器1にはバイアス抵抗2が破断するま
での一定時間は過電流が流れるためリーク電流が発生し
検出器の特性が劣化したり、最悪破損する危険性もあ
る。また、スイッチングパルスを発生させない方式とし
てドロッパー方式も考えられるがドロッパー方式におい
ては、電源リップルB-inの発生により出力パルスB-ou
tに実際の放射線パルス以外にノイズ成分もカウントさ
れるため、検出器能力の低下及び装置の性能等にも大き
く影響を与えていた。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、放射線半導体検出器の能力を最大限に活かすと共
に、電源ノイズを抑制しかつ、装置の性能を向上するこ
とができる半導体放射線測定用前置増幅器を提供するこ
とを目的とする。
で、放射線半導体検出器の能力を最大限に活かすと共
に、電源ノイズを抑制しかつ、装置の性能を向上するこ
とができる半導体放射線測定用前置増幅器を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体放射線測定装置用前置増幅器は、少な
くとも1個の検出素子を有する半導体検出器の対面する
一平面に形成した、共通電極と接続された半導体検出器
供給用電源の伝送系に、トラップ回路と過電流保護抵抗
を備えさらに、半導体検出器の出力信号を増幅する高利
得反転帰還増幅器の出力側後段に検波回路とLPF(ロ
ーパスフィルタ)を構成しさらに、半導体検出器供給用
電源の伝送系に設けたトラップ回路の構成が、可変式コ
ンデンサか可変式インダクタいずれかを有しておりさら
に、共通電極と接続された半導体検出器供給用電源の伝
送系にLPFもしくは、ノイズフィルタを有している。
に本発明の半導体放射線測定装置用前置増幅器は、少な
くとも1個の検出素子を有する半導体検出器の対面する
一平面に形成した、共通電極と接続された半導体検出器
供給用電源の伝送系に、トラップ回路と過電流保護抵抗
を備えさらに、半導体検出器の出力信号を増幅する高利
得反転帰還増幅器の出力側後段に検波回路とLPF(ロ
ーパスフィルタ)を構成しさらに、半導体検出器供給用
電源の伝送系に設けたトラップ回路の構成が、可変式コ
ンデンサか可変式インダクタいずれかを有しておりさら
に、共通電極と接続された半導体検出器供給用電源の伝
送系にLPFもしくは、ノイズフィルタを有している。
【0010】
【作用】この構成によって、半導体検出器の対面する一
平面に形成した共通電極と接続された半導体検出器供給
用の電源ノイズは、インダクター(L)とコンデンサー
(C)で構成したトラップ回路により、LとCが直列共
振する周波数では入力インピダンスが零となり出力に信
号が伝達されないため、電源に混入したスイッチングパ
ルスやリップル等のノイズ成分が抑制されかつ、半導体
検出器供給用電源と共通電極間にヒューズ抵抗か数Ωを
有する抵抗を構成することにより、半導体検出器供給用
電源がショートした場合においても、瞬時に電流を遮断
するため半導体検出器が過電流によるリークや特性劣化
さらには、破損等の保護が可能となり、信頼性を向上す
ることができる。
平面に形成した共通電極と接続された半導体検出器供給
用の電源ノイズは、インダクター(L)とコンデンサー
(C)で構成したトラップ回路により、LとCが直列共
振する周波数では入力インピダンスが零となり出力に信
号が伝達されないため、電源に混入したスイッチングパ
ルスやリップル等のノイズ成分が抑制されかつ、半導体
検出器供給用電源と共通電極間にヒューズ抵抗か数Ωを
有する抵抗を構成することにより、半導体検出器供給用
電源がショートした場合においても、瞬時に電流を遮断
するため半導体検出器が過電流によるリークや特性劣化
さらには、破損等の保護が可能となり、信頼性を向上す
ることができる。
【0011】また、半導体検出器の出力信号は、高利得
反転帰還増幅器の出力側後段に設けたダイオードからな
る検波回路により半波整流した後、次段の抵抗とコンデ
ンサからなるLPF(ローパスフィルタ)を通過させる
ことにより、ノイズを除いた実際の必要とする放射線パ
ルスのみを検出することができ、検出器のもつ能力を最
大限に活かすことができると共に、装置の性能を向上す
ることができる。また、トラップ回路の構成は、可変式
コンデンサか可変式インダクタいずれかを有しているた
め、除去しようとするノイズ成分の周波数調整を簡単に
設定することができる。
反転帰還増幅器の出力側後段に設けたダイオードからな
る検波回路により半波整流した後、次段の抵抗とコンデ
ンサからなるLPF(ローパスフィルタ)を通過させる
ことにより、ノイズを除いた実際の必要とする放射線パ
ルスのみを検出することができ、検出器のもつ能力を最
大限に活かすことができると共に、装置の性能を向上す
ることができる。また、トラップ回路の構成は、可変式
コンデンサか可変式インダクタいずれかを有しているた
め、除去しようとするノイズ成分の周波数調整を簡単に
設定することができる。
【0012】また、共通電極と接続された半導体検出器
供給用電源の伝送系にインダクタとコンデンサからなる
LPFを設けることにより、電源ノイズの除去周波数帯
域がカットオフされ、ノイズを抑制することができる。
また、前述のLPFの変わりに電源ラインとGNDライ
ン間にインダクタとコンデンサで構成したノイズフィル
タを設けることにより、コモンモードノイズがインダク
タにより、絶縁されるため回路系のノイズによる影響を
最小限に抑えると共に、電磁波障害を防ぐことができ
る。
供給用電源の伝送系にインダクタとコンデンサからなる
LPFを設けることにより、電源ノイズの除去周波数帯
域がカットオフされ、ノイズを抑制することができる。
また、前述のLPFの変わりに電源ラインとGNDライ
ン間にインダクタとコンデンサで構成したノイズフィル
タを設けることにより、コモンモードノイズがインダク
タにより、絶縁されるため回路系のノイズによる影響を
最小限に抑えると共に、電磁波障害を防ぐことができ
る。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【0014】図1は本発明の一実施例における半導体放
射線測定装置用前置増幅器の構成図を示す。3は半導体
検出器1に形成した共通電極、8はトラップ回路、9は
保護抵抗10は反転増幅器4の後段に設けた検波回路、
11はLPF回路である。
射線測定装置用前置増幅器の構成図を示す。3は半導体
検出器1に形成した共通電極、8はトラップ回路、9は
保護抵抗10は反転増幅器4の後段に設けた検波回路、
11はLPF回路である。
【0015】以上のように構成された前置増幅器につい
て、図2〜図6を用いてその動作を説明する。まず、半
導体検出器供給用電源HVから出力された電源ノイズ
は、デカップリングコンデンサC1である程度低減され
た後、保護抵抗9を介し共通電極3と接続されたインダ
クターL1とコンデンサーC2で構成したトラップ回路
8に入力される。トラップ回路8は、図2に示す様にL
とCが直列共振する周波数foでは入力インピダンスが
零となり出力に信号が伝達されないため、電源出力に混
入した不必要な帯域が取り除かれ、スイッチングパルス
やリップル等によるノイズ成分が抑制される。
て、図2〜図6を用いてその動作を説明する。まず、半
導体検出器供給用電源HVから出力された電源ノイズ
は、デカップリングコンデンサC1である程度低減され
た後、保護抵抗9を介し共通電極3と接続されたインダ
クターL1とコンデンサーC2で構成したトラップ回路
8に入力される。トラップ回路8は、図2に示す様にL
とCが直列共振する周波数foでは入力インピダンスが
零となり出力に信号が伝達されないため、電源出力に混
入した不必要な帯域が取り除かれ、スイッチングパルス
やリップル等によるノイズ成分が抑制される。
【0016】また、前記保護抵抗9はヒューズ抵抗か数
Ωを有する抵抗で構成されているため、半導体検出器供
給用電源HVがショートした場合においても、瞬時に電
流が遮断されるため半導体検出器1が過電流の影響によ
るリーク電流や特性劣化さらには、破損等の保護が可能
となり、信頼性を向上することができる。
Ωを有する抵抗で構成されているため、半導体検出器供
給用電源HVがショートした場合においても、瞬時に電
流が遮断されるため半導体検出器1が過電流の影響によ
るリーク電流や特性劣化さらには、破損等の保護が可能
となり、信頼性を向上することができる。
【0017】さらに、半導体検出器1の出力信号は、図
3に示す様に、反転増幅器4の出力側後段に設けたカッ
プリングコンデンサC3で直流成分を除去した後、小信
号用ダイオードからなる検波回路10と抵抗R2とコン
デンサC1からなるLPF11(ローパスフィルタ)に
入力される。尚、R1はバイアス抵抗である。検波回路
10に入力された信号Aは、図4に示す様に、パルス波
高値V3に対してV1、V2の回路系から発生するノイ
ズ成分を含んでいるため、このノイズ成分を検波回路1
0により半波整流とした後、その出力信号Bを次段に構
成したR2とC1一段からなる簡単なLPF11を通過
させることにより、不必要なノイズ成分を除いた実際の
必要とする放射線パルスのみを検出することが可能とな
り、検出器のもつ能力を最大限に活かすことができると
共に、装置の性能を向上することができる。
3に示す様に、反転増幅器4の出力側後段に設けたカッ
プリングコンデンサC3で直流成分を除去した後、小信
号用ダイオードからなる検波回路10と抵抗R2とコン
デンサC1からなるLPF11(ローパスフィルタ)に
入力される。尚、R1はバイアス抵抗である。検波回路
10に入力された信号Aは、図4に示す様に、パルス波
高値V3に対してV1、V2の回路系から発生するノイ
ズ成分を含んでいるため、このノイズ成分を検波回路1
0により半波整流とした後、その出力信号Bを次段に構
成したR2とC1一段からなる簡単なLPF11を通過
させることにより、不必要なノイズ成分を除いた実際の
必要とする放射線パルスのみを検出することが可能とな
り、検出器のもつ能力を最大限に活かすことができると
共に、装置の性能を向上することができる。
【0018】さらに、トラップ回路8は、可変式コンデ
ンサか可変式インダクタのいずれかを構成しているた
め、除去しようとするノイズ成分はfo=1/2π√L
Cで求められ必要とする周波数をコンデンサかインダク
タのパラメータを変えることにより、容易に周波数調整
を設定することができる。
ンサか可変式インダクタのいずれかを構成しているた
め、除去しようとするノイズ成分はfo=1/2π√L
Cで求められ必要とする周波数をコンデンサかインダク
タのパラメータを変えることにより、容易に周波数調整
を設定することができる。
【0019】さらに、図5に示す様にトラップ回路8の
変わりにインダクタL1、L2とコンデンサC1からな
るLPFを設けることにより、電源ノイズの除去周波数
帯域を容易に設定することができ、ノイズを抑制するこ
とができる。
変わりにインダクタL1、L2とコンデンサC1からな
るLPFを設けることにより、電源ノイズの除去周波数
帯域を容易に設定することができ、ノイズを抑制するこ
とができる。
【0020】さらに、図6に示す様に前述のLPFの変
わりに電源ライン(B、CB)とGNDライン(PS
G、CG)間にインダクタL1、L2、L3とコンデン
サC1で構成したノイズフィルタを設けることにより、
コモンモードノイズがインダクタにより、絶縁されるた
め回路系のノイズによる影響を最小限に抑えると共に、
電磁波障害を防ぐことができる。
わりに電源ライン(B、CB)とGNDライン(PS
G、CG)間にインダクタL1、L2、L3とコンデン
サC1で構成したノイズフィルタを設けることにより、
コモンモードノイズがインダクタにより、絶縁されるた
め回路系のノイズによる影響を最小限に抑えると共に、
電磁波障害を防ぐことができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明は、半導体検出器供
給用電源と半導体検出器に形成した共通電極間にトラッ
プ回路と保護抵抗を構成しさらに、反転増幅器後段に検
波回路とLPFを設けたことにより、放射線半導体検出
素子の能力を最大限活かすと共に、装置性能さらには信
頼性を向上することができるものである。
給用電源と半導体検出器に形成した共通電極間にトラッ
プ回路と保護抵抗を構成しさらに、反転増幅器後段に検
波回路とLPFを設けたことにより、放射線半導体検出
素子の能力を最大限活かすと共に、装置性能さらには信
頼性を向上することができるものである。
【図1】本発明の半導体放射線測定装置用前置増幅器の
実施例の回路構成図
実施例の回路構成図
【図2】同実施例におけるトラップ回路の動作説明図
【図3】同実施例における検波回路とLPFの動作説明
のための構成図
のための構成図
【図4】同実施例における検波回路とLPFの各部の波
形図
形図
【図5】同実施例におけるLPFの構成図
【図6】同実施例におけるノイズフィルタ回路の構成図
【図7】従来の半導体放射線測定装置用前置増幅器の回
路構成図
路構成図
【図8】同従来前置増幅器の等価回路図
【図9】同従来前置増幅器の等価回路図
【図10】同従来前置増幅器の説明図
1 半導体検出器 2 バイアス抵抗 3 共通電極 4 反転増幅器 5 帰還抵抗 8 トラップ回路 9 保護抵抗 10 検波回路 11 LPF
Claims (5)
- 【請求項1】少なくとも1個の検出素子を有する半導体
放射線検出素子を直線あるいは曲線弧状に配置してセン
サーアレイを形成し、前記センサーアレイの対面する一
平面に共通電極を有する半導体検出器を用いた放射線測
定装置用前置増幅器であって、前記共通電極と接続され
た半導体検出器供給用電源の伝送系に、トラップ回路と
過電流保護抵抗を備えたことを特徴とする半導体放射線
測定装置用前置増幅器 - 【請求項2】半導体検出器の出力信号を増幅する高利得
反転帰還増幅器の出力側後段に検波回路とLPF(ロー
パスフィルタ)を構成したことを特徴とする請求項第1
記載の半導体放射線測定装置用前置増幅器。 - 【請求項3】半導体検出器供給用電源の伝送系に設けた
トラップ回路の構成が、可変式コンデンサか可変式イン
ダクタいずれかを有していることを特徴とする請求項第
1記載の半導体放射線測定装置用前置増幅器。 - 【請求項4】共通電極と接続された半導体検出器供給用
電源の伝送系にLPFを備えたことを特徴とする請求項
第1記載の半導体放射線測定装置用前置増幅器。 - 【請求項5】共通電極と接続された半導体検出器供給用
電源の伝送系にノイズフィルタを備えたことを特徴とす
る請求項第1記載の半導体放射線測定装置用前置増幅器
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4285745A JPH06138241A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 半導体放射線測定装置用前置増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4285745A JPH06138241A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 半導体放射線測定装置用前置増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06138241A true JPH06138241A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17695505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4285745A Pending JPH06138241A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 半導体放射線測定装置用前置増幅器 |
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1992
- 1992-10-23 JP JP4285745A patent/JPH06138241A/ja active Pending
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