JPH0627849B2 - 放射線検出信号弁別回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線検出信号弁別回
路、特にα線とβ線とが混在するα線β線混在信号から
α線検出信号とβ線検出信号とを弁別する放射線検出信
号弁別回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、放射線、特にα線及びβ線の２
種類の放射線を検出するためにα線検出用のＺｎＳ（Ａ
ｇ）シンチレータとβ線検出用のプラスチックシンチレ
ータとを組み合わせた放射線検出器が用いられており、
この放射線検出器は、原子力発電設備あるいは放射線医
療分野などにおいて広範囲に利用されている。

【０００３】そして、この種の放射線検出器において
は、電気信号に変換された検出パルスがα線又はβ線の
いずれの放射線の種類によるかを弁別しなければなら
ず、波形弁別が行われている。

【０００４】一般に、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って、電気
信号として検出波形に差異を生ずる現象がある。すなわ
ち、シンチレーショ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
述した入射放射線の種類の違い、あるいは入射放射線の
幾何学的位置の違いに応じて検出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。

【０００５】図３は、例えば特公平３−３１９８号公報
に開示されている従来の放射線検出信号弁別回路の構成
を示すブロック図である。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）シンチレータ
と、β線を検出するシンチレータとしてプラスチックシ
ンチレータとを有している。

【０００６】以下にまず小さい波高範囲におけるα線と
β線の弁別を行う波形弁別回路１１を説明する。

【０００７】放射線検出器１０の各シンチレータにより
検出されたα線及びβ線の検出信号はプリアンプである
増幅器１２により所望の電圧レベルに増幅された後、第
１の微分回路１４及び第２の微分回路１６へ供給され
る。各微分回路１４、１６はキャパシタと抵抗とから成
り、第２の微分回路１６はその時定数が第１の微分回路
１４よりも短く設定されている。

【０００８】そして、第１の微分回路１４の出力は波高
比較回路１８へ供給され、また第２の微分回路１６の出
力はリニアアンプである増幅器２０により増幅された後
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へ供給される。それから、第１の微分回路
１４の出力及び増幅器２０により増幅された第２の微分
回路１６の出力は、それぞれ第１の波高弁別回路２４及
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及び第２の出力制御回路３０へ供給され
る。第１の出力制御回路２８及び第２の出力制御回路３
０はゲート回路から成っており、各ゲート入力には波高
比較回路１８の出力が供給される。第１の出力制御回路
２８の出力はＯＲゲート３８を介して第１の計数回路３
２へ供給され、また第２の出力制御回路３０の出力は直
接第２の計数回路３４へ供給され、第１の計数回路３２
によりα線による検出パルスが計数され、また第２の計
数回路３４によりβ線による検出パルスが計数される。

【０００９】波形弁別を行うための第１の微分回路１４
及び第２の微分回路１６はそれぞれの時定数が弁別され
る放射線検出信号の立上がり時間に応じて設定される。
図示例において、ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータにより検
出されるα線の検出信号は約１０μ秒の立上がり時間を
有し、両微分回路１４，１６の時定数をこれら検出され
る放射線の検出信号立上がり時間の差からα線検出信号
及びβ線検出信号を確実に弁別することができるように
なっている。

【００１０】第１の微分回路１４及び第２の微分回路１
６の時定数は検出を要する放射線の検出信号立上がりの
間、すなわち、図示例では１０ｎ秒〜１０μ秒の間に設
定され、かつ立上がり時間の短いβ線を検出する第２の
微分回路１６は、立上がり時間の長いα線を検出する第
１の微分回路１４に比して短い時定数に設定されてい
る。

【００１１】第２の微分回路１６に接続された増幅器２
０は、両微分回路１４，１６の出力波高値に著しい差異
が生じる場合にのみ必要であり、両出力の波高値を比較
しやすい範囲に増幅する。遅延回路２２は入射する放射
線の種類によって選択された遅延時間を有し、図示例に
おいては１μ秒〜２μ秒の範囲に設定されている。

【００１２】波高比較回路１８は周知の差動演算型増幅
器等から成り、この反転及び非反転入力端子に第１の微
分回路１４の出力及び遅延回路２２の出力が接続されて
いる。

【００１３】なお、前述した波形弁別回路１１とは別個
に大きな波高値領域におけるα線検出パルスを計数する
ために波高弁別回路４０が設けられており、波高弁別回
路４０には第１の微分回路１４の出力が供給され、波高
弁別回路４０の出力はＯＲゲート３８を介して第１の計
数回路３２へ供給されている。

【００１４】次いで、本従来例の作用について説明す
る。

【００１５】まず、波形弁別回路１１の作用を図４の波
形図を用いて説明する。

【００１６】β線検出信号１０１が放射線検出器１０か
ら増幅器１２を介して両微分回路１４，１６へ供給され
た場合、時定数の短い第２の微分回路１６は尖鋭度の鋭
い比較的高い波高値の波形１０２を出力する。

【００１７】一方、時定数の長い第１の微分回路１４
は、波高値は高いが尖鋭度の比較的緩やかな波形１０３
を出力する。波形１０２はその波高値が波形１０３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て
波形１０２ａに変換される。

【００１８】波高比較回路１８は波形１０３と１０２ａ
とを比較し、図４から明らかなように、波形１０２ａは
遅延時間の付与により、波形１０３のなだらかな立上が
り部分において波形１０３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（β線検出パルス）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の波高弁別回路２４を介して第１の微分回路１
４から微分出力波形１０３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。

【００１９】また、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、第２の出力制御回路３０の開制御により、第２の微
分回路１６の微分出力波形１０２が第２の計数回路３４
へ供給される。第２の計数回路３４はβ線検出パルスの
計数作用を行い、波形弁別回路１１により放射線検出器
１０から得られたβ線検出信号１０１がβ線の検出パル
ス計数用の第２の計数回路３４により計数される。

【００２０】一方、α線検出信号２０１が放射線検出器
１０から増幅器１２を介して微分回路１４，１６へ供給
される場合、検出信号２０１はその立上がり時間が長い
ので、時定数の短い第２微分回路１６で尖鋭度の緩いか
つ波高値の低い信号２０２が得られる。前述したよう
に、信号２０２は増幅遅延された後、信号２０２ａとし
て波高比較回路１８に供給され、信号２０３と比較され
る。このα線検出の場合、図４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、信号２０２ａは第１
の微分回路１４の出力信号２０３よりも高い波高値を得
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。

【００２１】従って、β線検出信号の場合と逆に第１の
出力制御回路２８は開制御、第２の出力制御回路３０は
閉制御される。この結果、第１の微分回路１４の出力信
号２０３がα線検出信号として第１の波高弁別回路２４
及び第１の出力制御回路２８を介して第１の計数回路３
２へ供給され、α線の計数作用を行う。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出信号
弁別回路は、以上のように構成されており、増幅器とし
てプリアンプとリニアアンプを必要とすると共に３個の
波高弁別回路及び波高比較回路等を必要とするため、装
置が複雑化するという課題があった。また、増幅器の比
例性（リニア性）が要求されると共に広いダイナミック
レンジが要求されるため、構成する部品が限定され、部
品コストがアップするという課題があった。

【００２３】本発明は、上述課題を解消するためになさ
れたものであり、装置を簡略化すると共に利用できる部
品の範囲を広げてコストダウンを図れる放射線検出信号
弁別回路を得ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、本発明に係る放射線検出信号
弁別回路は、ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータとプラスチッ
クシンチレータとを組み合わせてα線及びβ線を検出し
検出量に応じた電気信号を出力する放射線検出器と、放
射線検出器から出力された電気信号を増幅する高速電流
型のプリアンプと、プリアンプから出力される電気信号
を積分するα線分離フィルタと、α線分離フィルタから
出力される電気信号を弁別してα線検出信号のみを出力
する第１の波高弁別回路と、プリアンプから出力される
電気信号を弁別してα線検出信号及びβ線検出信号が混
在したα線β線混在信号を出力する第２の波高弁別回路
と、第１の波高弁別回路より出力されるα線検出信号及
び第２の波高弁別回路より出力されるα線β線混在信号
を入力してα線β線混在信号からα線検出信号を差し引
いてβ線検出信号のみを出力するゲート回路と、を備え
ることを特徴とするものである。

【００２５】

【作用】以上にように構成したので、本発明における放
射線検出信号弁別回路は、ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータ
とプラスチックシンチレータとを組み合わせた放射線検
出器によりα線及びβ線を検出して検出量に応じた電気
信号を出力し、放射線検出器から出力された電気信号を
高速電流型のプリアンプにより増幅し、プリアンプから
出力される電気信号をα線分離フィルタにより積分し、
α線分離フィルタから出力される電気信号を第１の波高
弁別回路により弁別してα線検出信号のみを出力し、プ
リアンプから出力される電気信号を第２の波高弁別回路
により弁別してα線検出信号及びβ線検出信号が混在し
たα線β線混在信号を出力し、ゲート回路に第１の波高
弁別回路より出力されるα線検出信号及び第２の波高弁
別回路より出力されるα線β線混在信号を入力してα線
β線混在信号からα線検出信号を差し引いてβ線検出信
号のみを出力する。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。

【００２７】図１は、本発明に係る放射線検出信号弁別
回路の構成を示すブロック図である。 放射線検出信号
弁別回路は、α線を検出するＺｎＳ（Ａｇ）シンチレー
タと、β線を検出するプラスチックシンチレータとから
成る放射線検出器１０を有しており、放射線検出器１０
には、放射線検出信号１０５を増幅する高速電流型のプ
リアンプ４２が接続されている。

【００２８】そして、高速電流型のプリアンプ４２に
は、プリアンプ４２から出力される電気信号１０６を積
分するα線分離フィルタ４４と、プリアンプ４２から出
力される電気信号１０６を弁別してα線検出信号及びβ
線検出信号が混在したα線β線混在信号１０７を出力す
る第２の波高弁別回路４６とが並列に接続されており、
α線分離フィルタ４４は抵抗４８とコンデンサ５０とか
ら構成されている。

【００２９】また、α線分離フィルタ４４には、α線分
離フィルタ４４から出力される電気信号１０８を弁別し
てα線検出信号１０９のみを出力する第１の波高弁別回
路５２が接続されており、第２の波高弁別回路４６及び
第１の波高弁別回路５２には、第１の波高弁別回路５２
より出力されるα線検出信号１０９及び第２の波高弁別
回路４６より出力されるα線β線混在信号１０７を入力
してα線β線混在信号１０７からα線検出信号１０９を
差し引いてβ線検出信号１１０のみを出力するゲート回
路５４が接続されている。

【００３０】ついで、本実施例の作用について説明す
る。

【００３１】ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータとプラスチッ
クシンチレータとから成る放射線検出器１０によりα線
及びβ線を検出して検出量に応じた放射線検出信号１０
５（図２（ａ）参照）を出力し、放射線検出器１０から
出力された放射線検出信号１０５を高速電流型のプリア
ンプ４２により電流パルスを電圧パルスに変換する。こ
の際、α線信号とβ線信号の違いは、従来の技術では立
上がり時間であったが、本発明では、パルス幅の違いと
して現われる。

【００３２】そして、プリアンプ４２から出力される電
気信号１０６をα線分離フィルタ４４により積分し（図
２（ｂ）参照）、α線分離フィルタ４４から出力される
電気信号１０８（図２（ｂ）参照）を第１の波高弁別回
路５２により弁別してα線検出信号１０９（図２（ｃ）
参照）のみを出力する。α線分離フィルタ４４の時定数
は、２μｓｅｃ．程度に設定してあるので、パルス幅の
広い（数〜１０μｓｅｃ．）α線信号にはあまり影響し
ないが、パルス幅の狭い（数ｎｓｅｃ．）β線信号の波
高は大きく減衰する。このため、α線分離フィルタ通過
後のα線、β線信号の波高値は、大きく異なるため、こ
の後、適当なレベルで波高弁別することにより、α線の
みの信号を得ることができる。なお、第１の波高弁別回
路５２の設定レベルは、β線の波高以下になるように設
定されている。

【００３３】また、プリアンプ４２から出力される電気
信号１０６を第２の波高弁別回路４６により弁別してα
線検出信号及びβ線検出信号が混在したα線β線混在信
号１０７（図２（ｄ）参照）を出力し、ゲート回路５４
に第１の波高弁別回路５２より出力されるα線検出信号
１０９及び第２の波高弁別回路４６より出力されるα線
β線混在信号１０７を入力してα線β線混在信号１０７
からα線検出信号を差し引いてβ線検出信号１１０（図
２（ｅ）参照）のみを出力する。

【００３４】以上のように、プリアンプ４２に高速電流
型のアンプを用いることができ、これにより広いダイナ
ミックレンジを必要とせず、アンプの出力が飽和しても
パルス幅が変化しないので、低電圧動作が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
放射線検出器から出力された電気信号を高速電流型のプ
リアンプにより増幅し、プリアンプから出力される電気
信号をα線分離フィルタにより積分し、α線分離フィル
タから出力される電気信号を第１の波高弁別回路により
弁別してα線検出信号のみを出力し、プリアンプから出
力される電気信号を第２の波高弁別回路により弁別して
α線検出信号及びβ線検出信号が混在したα線β線混在
信号を出力し、ゲート回路に第１の波高弁別回路より出
力されるα線検出信号及び第２の波高弁別回路より出力
されるα線β線混在信号を入力してα線β線混在信号か
らα線検出信号を差し引いてβ線検出信号のみを出力す
るように構成したので、部品点数を減少して、装置を簡
略化することができ、またリニアアンプを必要としない
ので、構成する部品を汎用品で賄うことで、コストダウ
ンできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射線検出信号弁別回路の構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明に係る放射線検出信号弁別回路の各部の
波形を示す図である。

【図３】従来の放射線検出信号弁別回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】従来の放射線検出信号弁別回路の各部の波形を
示す図である。

【符号の説明】

１０ 放射線検出器 ４２ 高速電流型のプリアンプ ４４ α線分離フィルタ ４６ 第２の波高弁別回路 ５２ 第１の波高弁別回路 ５４ ゲート回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータとプラスチ
   ックシンチレータとを組み合わせてα線及びβ線を検出
   し検出量に応じた電気信号を出力する放射線検出器と、 放射線検出器から出力された電気信号を増幅する高速電
   流型のプリアンプと、 プリアンプから出力される電気信号を積分するα線分離
   フィルタと、 α線分離フィルタから出力される電気信号を弁別してα
   線検出信号のみを出力する第１の波高弁別回路と、 プリアンプから出力される電気信号を弁別してα線検出
   信号及びβ線検出信号が混在したα線β線混在信号を出
   力する第２の波高弁別回路と、 第１の波高弁別回路より出力されるα線検出信号及び第
   ２の波高弁別回路より出力されるα線β線混在信号を入
   力してα線β線混在信号からα線検出信号を差し引いて
   β線検出信号のみを出力するゲート回路と、を備えるこ
   とを特徴とする放射線検出信号弁別回路。