JPH06331750A

JPH06331750A - 放射線エネルギースペクトル測定装置

Info

Publication number: JPH06331750A
Application number: JP11570593A
Authority: JP
Inventors: Tomio Tsunoda; 十三男角田; Toru Onodera; 徹小野寺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】パルス信号の立ち上がり状況や時間を基に、光
電効果による信号を他の信号と選別し、高精度の放射線
エネルギースペクトル測定装置を提供する。【構成】検出器１および増幅器２と、この出力の波形整
形回路３および、この出力のピーク電圧を測定する第１
のピーク検出回路７と、前記波形整形回路３の出力を微
分する微分回路８と、微分された信号の最大値を求める
第２のピーク検出回路９と、この出力信号を前記第１の
ピーク検出回路７の出力信号で除する割算回路10と、こ
の出力がしきい値を超えたことを判別する判別器11と、
この出力で駆動されて前記第１のピーク検出回路７から
の出力信号をディジタル変換するＡＤ変換器４と、この
出力を保存するメモリ５からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線検出器によるエ
ネルギースペクトルの測定が高精度で可能な放射線エネ
ルギースペクトル測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線の核種を決めたり、特定の核種の
線量を求めるためには放射線エネルギーの測定が必要で
あり、この放射線を測定するためには、従来より多種の
放射線検出器が提案され、かつ実用化されている。

【０００３】この内で分解能良くエネルギースペクトル
を測定できる放射線検出器の一つに、Ｇｅ半導体検出器
がある。以降はＧｅ半導体検出器を放射線検出器の代表
例とし、これにガンマ線を入射したものとして説明す
る。

【０００４】従来、ガンマ線のエネルギースペクトルを
測定するには、図10のブロック構成図に示すように放射
線検出器１の出力として発生した電荷を増幅器２で電圧
に変換し、その電圧を波形整形回路３でパルス信号に直
した後に、このパルス信号の波高値をアナログ・ディジ
タル変換器４（以下ＡＤ変換器と略称する）でアナログ
信号よりディジタル信号に変換（以下ＡＤ変換と略称す
る）する。

【０００５】このＡＤ変換されたパルス信号は、メモリ
５に加えられてエネルギースペクトルを求める。またエ
ネルギースペクトルを表示するためには、メモリ５に保
存されたデータを図示しない表示装置を用いて表示、記
録すればよい。

【０００６】なお、別途放射線検出器１には高圧電源６
により高電圧が加えられており、放射線検出器１に逆バ
イアスを印加している。この逆バイアス電圧が印加され
た放射線検出器１には空乏領域が存在し、この領域にガ
ンマ線が入射すると、一部のガンマ線は光電効果により
エネルギーに比例した数の電子−正孔対をつくる。従っ
て、ガンマ線エネルギーに比例した数の電子−正孔対
を、増幅器２で電圧信号に変換すればエネルギースペク
トルを求めることができる。

【０００７】若し、電子−正孔対の収集時間が十分に速
ければ、増幅器２の出力の立ち上がり時間は十分速い
が、大型のＧｅ半導体検出器１では、ガンマ線の入射位
置により立ち上がり時間が変化する場合があり、そのた
め同じエネルギーのガンマ線が入射しても、波形整形回
路３の時定数によってパルス波高値が変化する。このよ
うな現象は弾道欠損と呼ばれている。

【０００８】さらに、入射したガンマ線のうちで光電効
果に関与しなかったガンマ線は、電子と衝突してエネル
ギーを失う（コンプトン散乱）ため、このコンプトン散
乱により生じた電子−正孔対による電圧波高値は、光電
効果によって生じる波高に比べてかなり低くなる場合が
ある。

【０００９】図11の特性曲線図は、前記波形整形回路３
における（ａ）光電効果と、（ｂ）コンプトン散乱によ
る出力信号波形を示したものである（文献；Neutron, P
roton and Gamma-ray Event Identification with a HP
GE Detector through PulseShape Analysis, G.J.Bamfo
rd, et.al., IEEE Trans. on Nulc. Sci. April, 199
1）。

【００１０】この図11（ａ）における光電効果による信
号は、数10ナノ秒の立ち上がり時間を示しているのに対
し、図11（ｂ）のコンプトン散乱の場合には、 200ナノ
秒以上の立ち上がり時間となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】波形整形回路３の出力
信号波形をまとめると、図12の特性曲線図に示すよう
に、光電効果によって生じるパルス信号曲線ａ、弾道欠
損によって生じるパルス信号曲線ｂ、コンプトン散乱に
よって生じるパルス信号曲線ｃのようになる。

【００１２】そのため、これらのパルス波形の相違が原
因してエネルギースペクトルは、通常は図13の特性曲線
図に示すように、測定したい光電効果によるスペクトル
ｄ以外に、弾道欠損ｅとコンプトン散乱ｆによるスペク
トルの重ね合わせになる。

【００１３】このように前記増幅器２の出力として発生
した電圧の波高値によりエネルギースペクトルを求める
場合には、光電効果の他に弾道欠損やコンプトン散乱に
よるパルス信号が生じ、正しいエネルギースペクトルに
はならないという支障があった。

【００１４】本発明の目的とするところは、パルス信号
における立ち上がり状況や最大値に達する時間を基に、
光電効果による信号を弾道欠損やコンプトン散乱による
信号より選別し、真の放射線のエネルギースペクトルを
求めて、高精度の放射線エネルギースペクトル測定装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る放射線エネルギースペクトル測定装
置は、放射線検出器および増幅器と、この電圧出力を入
力する波形整形回路および、この波形整形回路が出力す
るピーク電圧を測定する第１のピーク検出回路と、前記
波形整形回路の出力を微分する微分回路と、微分された
信号の最大値を求める第２のピーク検出回路および、こ
の第２のピーク検出回路の出力信号を前記第１のピーク
検出回路の出力信号で除する割算回路と、この割算回路
の出力が予め定められたしきい値を超えたことを判別す
る判別器と、この判別器の出力で駆動されて前記第１の
ピーク検出回路の出力信号をディジタル変換するＡＤ変
換器と、この出力を保存するメモリからなることを特徴
とする。

【００１６】請求項２としては、放射線検出器および増
幅器と、この電圧信号を入力する波形整形回路および、
この出力を微分する微分回路を備えると共に、前記波形
整形回路の出力をディジタル変換する第１のＡＤ変換処
理および、この出力のピーク電圧を測定する第１のピー
ク検出処理と、前記微分回路の出力をディジタル変換す
る第２のＡＤ変換処理および、この出力信号の最大値を
求める第２のピーク検出処理と、この第２のピーク検出
処理の出力信号を前記第１のピーク検出処理の出力信号
で除する割算処理と、この割算処理の出力が予め定めら
れたしきい値を超えたことを判別する判別処理と、この
判別出力で駆動されて前記第１のピーク検出処理からの
出力を保存するメモリとを処理ユニットとして具備した
ことを特徴とする。

【００１７】請求項３においては、放射線検出器および
増幅器を備えると共に、この電圧信号をディジタル変換
するＡＤ変換処理と、この出力信号を波形整形するディ
ジタルフィルタ、およびディジタルフィルタの出力の最
大値を測定する第１のピーク検出処理と、前記ディジタ
ルフィルタの出力信号を微分する微分処理、および微分
処理の出力信号の最大値を測定する第２のピーク検出処
理と、この第２のピーク検出の最大値を第１のピーク検
出処理の最大値で除する割算処理と、この割算処理の出
力値が予め定められたしきい値を超えたことを判別する
判別処理および、この判別出力で駆動されて前記第１の
ピーク検出処理からの出力を保存するメモリとを処理ユ
ニットとして具備したことを特徴とする。

【００１８】請求項４においては、上記請求項１乃至請
求項３に記載された、前記割算器または割算処理からの
出力値が、予め定められたしきい値を超えたことを判別
する判別器または判別処理に、２つの異なった値のしき
い値を入力して、前記割算器または割算処理の出力値
が、この２つのしきい値の間にある時のみに前記ＡＤ変
換器またはメモリを駆動して、前記第１のピーク検出回
路または第１のピーク検出処理の出力をメモリに保存す
ることを特徴とする。

【００１９】請求項５は、放射線検出器および増幅器
と、この電圧出力を入力する波形整形回路および、この
波形整形回路が出力するピーク電圧ならびにピーク電圧
に到達する時間を測定する第１のピーク検出回路と、前
記波形整形回路の出力を微分する微分回路、および微分
された信号が最大値に達する時間を求める第２のピーク
検出回路と、前記第１のピーク検出回路で求めた到達時
間から第２のピーク検出回路で求めた到達時間との差を
求める時間差測定回路および、この時間差測定回路の出
力が予め定められたしきい値以下であることを判別する
判別器と、この判別器の出力で駆動されて前記第１のピ
ーク検出回路の出力電圧をディジタル変換するＡＤ変換
器と、この出力を保存するメモリからなることを特徴と
する。

【００２０】請求項６では、放射線検出器および増幅器
と、この電圧出力を入力する波形整形回路および、この
波形整形回路の出力を微分する微分回路を備えると共
に、前記波形整形回路の出力をディジタル変換する第１
のＡＤ変換処理と、この出力のピーク電圧ならびにピー
ク電圧に到達する時間を測定する第１のピーク検出処理
と、前記微分回路の出力をディジタル変換する第２のＡ
Ｄ変換処理および、この出力から微分された信号が最大
値に達する時間を求める第２のピーク検出処理と、前記
第１のピーク検出処理で求めたピーク電圧の到達時間か
ら第２のピーク検出処理で求めた到達時間との差を求め
る時間差測定処理および、この出力が予め定められたし
きい値以下であることを判別する判別処理と、この出力
で駆動されて前記第１のピーク検出処理の出力を保存す
るメモリとを処理ユニットとして具備したことを特徴と
する。

【００２１】請求項７は、放射線検出器および増幅器を
備えると共に、この増幅器の電圧出力をディジタル変換
するＡＤ変換処理と、この出力信号を波形整形するディ
ジタルフィルタ、およびディジタルフィルタの出力の最
大値と最大値に到達する時間とを測定する第１のピーク
検出処理と、前記ＡＤ変換処理の出力信号を微分する微
分処理および、この出力信号の最大値に到達する時間を
求める第２のピーク検出処理と、前記第１のピーク検出
処理で求めた最大電圧到達時間と、第２のピーク検出処
理で求めた最大電圧到達時間との差を求める時間差算出
処理と、この時間差算出処理の出力値が予め定められた
しきい値以下であることを判別する判別処理と、この出
力によって駆動されて前記第１のピーク検出処理の出力
を保存するメモリとを処理ユニットとして具備したこと
を特徴とする。

【００２２】請求項８においては、上記請求項５乃至請
求項７に記載された前記時間差算出回路または時間差算
出処理からの出力値が予め定められたしきい値を超えた
ことを判別する判別器または判別処理に、２つの異なっ
た値のしきい値を入力して前記時間差算出回路または時
間差算出処理の出力値が、この２つのしきい値の間にあ
る時にのみ前記ＡＤ変換器またはメモリを駆動して、前
記第１のピーク検出回路または第１のピーク検出処理の
出力をメモリに保存することを特徴とする。

【００２３】

【作用】請求項１記載の発明は、放射線検出器で検出し
増幅器で増幅した電圧出力を波形整形回路で波形整形し
た後に、第１のピーク検出回路でパルス信号の最大値Ｘ
を求めて適当時間の保持をする。他方、波形整形回路の
出力は微分回路にて微分し、この微分信号のピーク電圧
Ｙを第２のピーク検出回路９で求めて、適当時間だけ保
持する。

【００２４】次に２つのピーク電圧信号Ｘ，Ｙから割算
器にてＹ／Ｘが計算され、これが判別器において予め定
められた、しきい値αを超えているか否かを判別し、超
えている場合のみＡＤ変換器を作動させて、この時の第
１のピーク検出回路の出力でパルス信号の最大値の電圧
信号をＡＤ変換して、メモリに保存する。

【００２５】放射線検出器より増幅器を介して得られる
電圧の波高値からのエネルギースペクトルには、光電効
果による出力の他に、弾道欠損およびコンプトン散乱に
よるものが含まれるが、これらは前記光電効果のものに
対して、夫々順に立ち上がりが遅く、最大値も小さい。

【００２６】従って、しきい値αを適切に設定すること
により、最も立ち上がりが速く、最大値も大きい光電効
果による信号のみを選択してメモリに保存でき、この光
電効果による信号を採用することで、放射線エネルギー
スペクトル測定の精度は向上する。

【００２７】さらに、請求項２と請求項３においては、
信号処理手段の一部を電算機によるデジタル化した処理
ユニットとしていることから、処理速度が迅速で、装置
の構築が容易となる。

【００２８】請求項４は、割算器または割算処理からの
出力値が予め定められたしきい値を超えたことを判別す
る判別器または判別処理に、２つの異なった値のしきい
値を採用して、割算器または割算処理からの出力値が２
つのしきい値の間にある時のみに、パルス信号の最大値
の電圧信号をメモリに保存する。

【００２９】これにより、さらに有効に光電効果による
信号のみを選択する精度が向上できることや、弾道欠
損、またはコンプトン散乱による信号を選択して抽出す
ることかできる。

【００３０】請求項５は、パルス信号の立上がり特性を
時間により識別するもので、放射線検出器で検出し増幅
器で増幅した電圧出力を波形整形回路で波形整形した後
に、第１のピーク検出回路でパルス信号の最大値Ｖｐを
求めて適当時間の保持をすると共に、ピークに達した時
間ｔ₁ を求める。

【００３１】他方、波形整形回路の出力は微分回路にて
微分し、この微分信号がピークに達した時間ｔ₂ を第２
のピーク検出回路で求め、前記時間ｔ₁ と共に時間差測
定回路に出力する。

【００３２】時間差測定回路では、時間ｔ₁ −ｔ₂ の計
算をして、判別器において予め定められた、時間のしき
い値ｔ₀ を超えているか否かを判別し、超えている場合
のみＡＤ変換器を作動させて、この時の第１のピーク検
出回路の出力でパルス信号の最大値の電圧信号をＡＤ変
換して、メモリに保存する。

【００３３】従って、しきい値ｔ₀ を適切に設定するこ
とにより、最も立ち上がりが速い光電効果による信号の
みを選択してメモリに保存でき、この光電効果による信
号を採用することで、放射線エネルギースペクトル測定
の精度を向上することができる。

【００３４】請求項６と請求項７では、信号処理手段を
電算機によるデジタル化した処理ユニットとしているこ
とから、処理速度が迅速で、装置の構築が容易にでき
る。請求項８は、時間差測定回路または時間差算出処理
からの出力値が予め定められたしきい値を超えたことを
判別する判別器または判別処理に、２つの異なった値の
しきい値ｔ₃ ，ｔ₄ を採用して、時間差測定回路または
時間差算出処理からの出力値が２つのしきい値ｔ₃ ，ｔ
₄ の間にある時のみに、パルス信号の最大値の電圧信号
Ｖｐをメモリに保存する。

【００３５】これにより、さらに有効に光電効果による
信号のみの選択の精度を向上できることや、弾道欠損、
またはコンプトン散乱による信号を選択して抽出するこ
とができる。

【００３６】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。第１実施例は
図１のブロック構成図に示すように、入射された放射線
を検出する放射線検出器１には高圧電源６により高電圧
が印加されていて、この放射線検出器１の出力として発
生した電荷による出力信号は、増幅器２に加えられて電
圧に変換し、その電圧は波形整形回路３でパルス信号と
なる。

【００３７】なお、この波形整形回路３は、Ｓ／Ｎ比を
良くするために通常、ガウス波形整形等の整形回路が用
いられる。ここで波形整形された電圧パルス信号は、第
１のピーク検出回路７と微分回路８とに加えられ、第１
のピーク検出回路７では波形整形された信号の最大値Ｘ
を求め、一時保持する。他方、微分回路８では波形整形
されたパルス信号を微分し、その最大値Ｙを第２のピー
ク検出回路９で求めて、一時保持する。

【００３８】２つのピーク検出回路７，９の出力信号
Ｘ，Ｙは、割算器10に加えられ、その出力としてＹ／Ｘ
信号を得る。先に述べたように、Ｙ／Ｘ信号は光電効果
による信号の場合が最も大きく、次いで弾道欠損による
信号が続き、コンプトン散乱による信号が最も小さな値
になる。割算器10にて求められたＹ／Ｘ信号は判別器11
に加えられる。

【００３９】判別器11には予め、しきい値αが設定され
ており、この、しきい値αより大きいか、小さいかによ
って光電効果による信号か否かを判別する。ここで出力
Ｙ／Ｘが、しきい値αより大きい場合にはＡＤ変換器４
に判別信号が出力されて、ＡＤ変換器４を制御し、ＡＤ
変換された第１のピーク検出回路７の最大値の出力信号
をメモリ５に貯える。さらに、メモリ５に保存されたデ
ータから所定のエネルギースペクトルを求めるように構
成されている。

【００４０】なお、このエネルギースペクトルを表示す
るためには、メモリ５に貯えられたデータを図示しない
表示装置を用いて表示すれば良い。次に上記構成による
作用について説明する。従来より、前記した弾道欠損や
コンプトン散乱によるパルス信号は、光電効果によって
生じるパルス信号に比べて立ち上がりが遅くなることが
知られている。

【００４１】従って、高計数率のパルス信号を処理する
ためには、比較的短い時定数の微分を行う必要があり、
その場合には同じエネルギーのガンマ線が入射したとし
ても、光電効果によって生じたパルス信号は、弾道欠損
やコンプトン散乱によって生じたパルス信号に比べて、
ピークに達する時間が遅くなると共に波高値が小さくな
る。このために、このようなパルス波形の相違を利用し
て光電効果によるパルス信号と、弾道欠損、コンプトン
散乱による信号との区別が可能となる。

【００４２】図１に示したように放射線検出器１の出力
信号は、増幅器２で電圧に変換され、さらに波形整形回
路３で電圧パルス信号となる。この波形整形回路３の出
力は、第１のピーク検出回路７により、パルス信号の最
大値Ｘを求めた電圧を適当な時間だけ保持する。

【００４３】他方、波形整形回路３の出力は微分回路８
にも加えられて、波形整形回路３の出力信号の微分信号
を求める。この微分信号のピーク電圧は第２のピーク検
出回路９で求められて、その電圧を適当な時間だけ保持
される。

【００４４】２つのピーク検出回路７，９の出力信号
Ｘ，Ｙは、夫々割算器10に加えられて、Ｙ／Ｘが計算さ
れる。次いで割算器10で算出されたＹ／Ｘ信号は判別器
11に加えられ、ここで予め定められた、しきい値αを越
えた場合にのみ、ＡＤ変換器４を作動させて、波形整形
回路３のピーク電圧をＡＤ変換する。

【００４５】この判別器11における、しきい値αを適切
に設定することで、光電効果による信号のみを選択して
ＡＤ変換することができる。すなわち、同一のエネルギ
ーを有するγ線が入射した場合の波形整形回路３、並び
に微分回路８の出力波形を図２の特性曲線図に示す。な
お、（ａ）は波形整形回路３における出力で、（ｂ）は
微分回路８の出力を示す。

【００４６】図２で判るように、波形整形回路３におけ
る光電効果による出力曲線Ａは立ち上がりが速く、しか
もパルスの波高値は最も大きい。従って、微分回路８に
おける出力曲線Ａ₁ も大きくなり、出力曲線ＡとＡ₁ の
最大値を夫々Ｘ，Ｙとすると、その出力Ｙ／Ｘは大きく
なる。

【００４７】次に、弾道欠損による信号は同じ図２の出
力曲線Ｂに示すように、光電効果の信号Ａに比べて立ち
上がりは遅く、最大値も若干小さくなる。従って、微分
回路８の出力Ｂ₁ の最大値Ｙは、光電効果の微分信号Ａ
₁ に比べてかなり小さくなるので、しきい値αをこの場
合のＹ／Ｘ信号より多少大きくなるように設定すると、
弾道欠損による信号（出力曲線Ｂ，Ｂ₁ ）を除去するこ
とができる。

【００４８】さらに、コンプトン散乱による信号の出力
曲線ＣとＣ₁ の場合には、その立ち上がりは弾道欠損に
よる信号の出力曲線Ｂ，Ｂ₁ より、さらに遅くなる場合
が多く、また最大値Ｘも出力曲線Ｂに比べて小さく、そ
のために微分信号Ｃ₁ の最大値Ｙは、さらに小さくなる
ので、出力Ｙ／Ｘは光電効果による場合に比べて大幅に
小さくなり、弾道欠損による信号（出力曲線Ｂ，Ｂ₁ ）
を除去する場合の、しきい値αよりかなり小さくなる。

【００４９】従って、しきい値αの設定を弾道欠損によ
る信号（出力曲線Ｂ，Ｂ₁ ）が除去できる値に調整する
ことによって、目的とする光電効果による信号のみを容
易に抽出できることから、高い精度により放射線のエネ
ルギースペクトルを求めることができる。また、しきい
値αは多少低めに設定することによって、コンプトン散
乱による信号のみを除去して、光電効果による信号と弾
道欠損による信号を選定することができる。

【００５０】なお、図１ではピーク検出、微分、割算並
びに判別の操作をアナログ処理によって行う例を示した
が、これらをディジタル処理に行うことも可能である。
第２実施例は、図３のブロック構成図に示すように、図
１における第１実施例の波形整形回路３並びに微分回路
８以降の、第１のＡＤ変換処理13、第１のピーク検出処
理14、第２のＡＤ変換処理15、第２のピーク検出処理1
6、割算処理17と、判別処理18およびメモリ５機能を電
算機化したディジタル信号処理ユニット12としてディジ
タル的な処理を行う構成としたものである。

【００５１】従って、その作用として波形整形回路３の
出力の電圧パルス信号は、ディジタル信号処理ユニット
12を形成する第１のＡＤ変換処理13によりディジタル変
換された後に、第１のピーク検出処理14でピーク電圧Ｘ
が求められる。

【００５２】他方で、波形整形回路３の出力は、微分回
路８にも加えられており、この微分回路８の出力は第２
のＡＤ変換処理15によりディジタル値に変換された後
に、第２のピーク検出処理16により微分された信号の最
大値Ｙを求める。

【００５３】なお、上記図１に示した第１実施例のアナ
ログ的回路の場合には、ピーク検出をした後に、その電
圧を適当な時間ホールドするための回路が必要であった
が、このディジタル処理の場合にはホールド回路は必要
としない。

【００５４】次に割算処理17で出力Ｙ／Ｘを求め、これ
を判別処理18により前記出力Ｙ／Ｘが予め設定したしき
い値αより大きいか否かを判別する。若し、Ｙ／Ｘがし
きい値αより大きい場合にはメモリ５を駆動して、第１
のピーク検出処理14で求められた最大値Ｘをメモリ５に
貯える。

【００５５】このように測定装置の電算機化を進めたこ
とにより、小形化と処理の高速化およびメモリ５からの
データの伝送等が容易となる効果がある。第３実施例
は、図４のブロック構成図に示すように、図１における
第１実施例の増幅器２以降の処理機能であるＡＤ変換処
理20、ディジタルフィルタ21、第１のピーク検出処理1
4、微分処理22、第２のピーク検出処理16、割算処理17
と、判別処理18およびメモリ５を、全てディジタル信号
処理ユニット19にまとめてディジタル化した構成で、高
圧電源６により高電圧が加えられた放射線検出器１の出
力信号は増幅器２を介してディジタル信号処理ユニット
19に入力される。

【００５６】このディジタル信号処理ユニット19では、
増幅器２の出力として発生した電圧パルスをＡＤ変換処
理20によりディジタル変換し、その出力信号を波形整形
するためのディジタルフィルタ21に伝える。

【００５７】このディジタルフィルタ21の出力としては
波形整形されたディジタル信号が発生するので、この信
号を第１のピーク検出処理14により最大値Ｘを求めると
共に微分処理22を行い、波形整形されたディジタル信号
を微分する。

【００５８】ディジタル信号の微分操作はディジタル信
号の時間的な差分を求め、それを時間間隔で割った値と
して求めることができ、微分されたディジタル信号の最
大値Ｙを第２のピーク検出処理16で求める。この２つの
ピーク検出処理14，16で求められた値Ｘ，Ｙを割算処理
17して出力Ｙ／Ｘを求める。

【００５９】さらに、判別処理18によってＹ／Ｘ信号
が、予め設定されたしきい値αを越えていると判断され
た場合には、第１のピーク検出処理14の出力をメモリ５
に保存するが、出力Ｙ／Ｘがしきい値α以下の場合に
は、メモリ５には何も転送されない。従って、しきい値
αを適切に選ぶことによって光電効果による信号のみを
メモリ５に保存することができる。

【００６０】また、しきい値αを多少低めに設定するこ
とによって、コンプトン散乱による信号のみを除去し
て、光電効果による信号と弾道欠損による信号をメモリ
５に貯えることができる。

【００６１】第４実施例は、図５の要部ブロック構成図
に示すように、上記第１実施例乃至第３実施例で示した
判別器11、あるいは判別処理18を１つの判別器23あるい
は判別処理24において、前記２つのしきい値α₁ とα₂
（α₁ ＞α₂ ）を加え、割算器10、あるいは割算処理17
からの出力Ｙ／Ｘが、α₂ ＜Ｙ／Ｘ＜α₁ となった時に
のみ、ＡＤ変換器４またはメモリ５を駆動する構成とし
たものある。

【００６２】この構成によれば、与えられた範囲の信号
だけをメモリ５に保存することができるので、上述した
光電効果による信号だけでなく、弾道欠損、またはコン
プトン散乱に関連した信号を単独、あるいは併せて抽出
することができる。

【００６３】なお、上記した第１実施例乃至第４実施例
では、波形整形されたパルス信号の最大値Ｘと波形整形
されたパルス信号の微分値の最大信号Ｙとを用いてＹ／
Ｘ信号を求め、これによって光電効果による信号、弾道
欠損による信号、コンプトン散乱による信号を区別する
方法である。

【００６４】しかし、この他にパルス信号の立ち上がり
特性を識別する方法として、図２（ａ）にも示したよう
に波形整形されたパルス信号の最大値に達するまでの時
間と、図２（ｂ）の波形整形後のパルス信号の微分が最
大値に達するまでの時間、との差により光電効果による
信号か、弾道欠損による信号か、またはコンプトン散乱
による信号かを区別することができる。

【００６５】すなわち、図２に示す光電効果による信号
（特性曲線Ａ，Ａ₁ ）の時間差が最も短く、次いで弾道
欠損による信号の時間差（特性曲線Ｂ，Ｂ₁ ）で、最も
時間差の長いのはコンプトン散乱による信号（特性曲線
Ｃ，Ｃ₁ ）となる。

【００６６】第５実施例以降に、この時間差による選定
方法の発明について説明する。第５実施例は図６のブロ
ック構成図に示すように、放射線検出器１から波形整形
回路３、および微分回路８までの構成は、第１実施例の
図１と同様とし、第１のピーク検出回路25では最大パル
ス電圧Ｖｐを測定し、適当な時間その電圧を保持すると
共に、ピークに到達した時間ｔ₁ も測定する。

【００６７】他方、波形整形回路３の出力を微分する微
分回路８では、微分された信号が最大値に到達する時間
ｔ₂ を測定する第２のピーク検出回路26に出力する。通
常、時間ｔ₁ は時間ｔ₂ より大きくなるので、時間差ｔ
₁ −ｔ₂ を時間差測定回路27で求めた後に、この時間差
ｔ₁ −ｔ₂ が予め定められたしきい値ｔ₀ 以下か、否か
を判別器28において判別する。

【００６８】若し、時間差ｔ₁ −ｔ₂ と、しきい値ｔ₀
との間が、ｔ₁ −ｔ₂ ＜ｔ₀ で光電効果による信号と判
別された場合には、判別器28は判別信号をＡＤ変換器４
に出力して、ＡＤ変換器４の駆動により第１のピーク検
出回路25で測定された最大パルス電圧Ｖｐをメモリ５に
保存させる。

【００６９】これにより、弾道欠損およびコンプトン散
乱による信号の影響を受けずに光電効果による信号のみ
が選択され、高精度で放射線のエネルギースペクトルを
求めることができる。

【００７０】なお、前記しきい値ｔ₀ は、上記しきい値
αの場合と同様に、設定値により光電効果による信号の
みでなく、弾道欠損およびコンプトン散乱による信号に
よる出力を得ることが可能である。

【００７１】第６実施例は図７のブロック構成図に示す
ように、上記図６で示した第５実施例の一部で、波形整
形回路３および微分回路８以降を電算機化し、第１のＡ
Ｄ変換処理13、第１のピーク検出処理14、第２のＡＤ変
換処理15、第２のピーク検出処理16と、時間差算出処理
30、判別処理31およびメモリ５機能をディジタル信号処
理ユニット29にまとめた構成としたもので、第５実施例
とほぼ同様の作用と効果を得ると共に、小形化と処理の
高速化およびメモリ５からのデータの伝送等が容易とな
る効果がある。

【００７２】第７実施例は、図８のブロック構成図に示
すように、上記図６で示した第５実施例の時間差による
識別法で、電算機化を更に進めた構成のもので、増幅器
２以降のＡＤ変換処理20、ディジタルフィルタ21、微分
処理22と、第１のピーク検出処理14、第２のピーク検出
処理16と、時間差算出処理30、判別処理31およびメモリ
５の処理機能をディジタル信号処理ユニット33にまとめ
た構成として、その作用、効果は上記第６実施例と同様
のものが得られる。

【００７３】また第８実施例は図９の要部ブロック構成
図に示すように、上記第５実施例乃至第７実施例におけ
る判別器27あるいは判別処理30に対して、２つのしきい
値ｔ₃ ，ｔ₄ （ｔ₃ ＞ｔ₄ ）が入力される判別器33ある
いは判別処理34を備えた構成とし、時間差測定回路27あ
るいは時間差算出処理30に入力された時間ｔ₁ 、ｔ₂の
時間差ｔ₁ −ｔ₂ がｔ₄ ＜ｔ₁ −ｔ₂ ＜ｔ₃ になった時
にのみ、ＡＤ変換器４またはメモリ５を駆動する構成と
したもので、これによって、光電効果による信号のみな
らず、弾道欠損、あるいはコンプトン散乱による信号
や、これらを併せた信号を選択して抽出することができ
る。

【００７４】以上から、放射線検出器１によって生じる
出力信号に含まれているパルス信号の中から、特に立上
がりが速く、かつ電圧波高値も大きな光電効果による信
号を抽出して、ディジタル的に処理することにより、高
精度なエネルギースペクトル測定が行え、測定装置の信
頼性も向上する。

【００７５】

【発明の効果】以上本発明によれば、放射線検出器によ
って生じる出力信号のエネルギーを精度良く測定できる
光電効果による信号のみを選択して抽出することによ
り、高精度のエネルギースペクトル分布の測定をするこ
とができ、信頼性も向上する効果がある。また、必要に
応じて弾道欠損による信号や、コンプトン散乱による信
号についても精度良く抽出することが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置のブロック構成図。

【図２】出力信号の特性曲線図で、（ａ）は波形整形回
路、（ｂ）は微分回路の出力。

【図３】第２実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置のブロック構成図。

【図４】第３実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置のブロック構成図。

【図５】第４実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置の要部ブロック構成図。

【図６】第５実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置のブロック構成図。

【図７】第６実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置のブロック構成図。

【図８】第７実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置のブロック構成図。

【図９】第８実施例に係る放射線エネルギースペクトル
測定装置の要部ブロック構成図。

【図１０】従来の放射線エネルギースペクトル測定装置
のブロック構成図。

【図１１】波形整形出力の特性曲線図で、（ａ）は光電
効果、（ｂ）はコンプトン散乱の信号。

【図１２】波形整形出力信号の特性曲線図。

【図１３】エネルギースペクトル特性曲線図。

【符号の説明】

１…放射線検出器、２…増幅器、３…波形整形回路、４
…ＡＤ変換器、５…メモリ、６…高圧電源、７，25…第
１のピーク検出回路、８…微分回路、９，26…第２のピ
ーク検出回路、10…割算器、11，23，28，33…判別器、
12，19，29，32…ディジタル信号処理ユニット、13…第
１のＡＤ変換処理、14…第１のピーク検出処理、15…第
２のＡＤ変換処理、16…第２のピーク検出処理、17…割
算処理、18，24，31，34…判別処理、20…ＡＤ変換処
理、21…ディジタルフィルタ、22…微分処理、27…時間
差測定回路、30…時間差算出処理。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線検出器および増幅器と、この電圧
出力を入力する波形整形回路と、この波形整形回路が出
力するピーク電圧を測定する第１のピーク検出回路、お
よび前記波形整形回路の出力を微分する微分回路と、微
分された信号の最大値を求める第２のピーク検出回路
と、この第２のピーク検出回路の出力信号を前記第１の
ピーク検出回路の出力信号で除する割算回路と、この割
算回路の出力が予め定められたしきい値を超えたことを
判別する判別器と、この判別器の出力で駆動されて前記
第１のピーク検出回路の出力信号をディジタル変換する
ＡＤ変換器と、この出力を保存するメモリからなること
を特徴とする放射線エネルギースペクトル測定装置。
【請求項２】放射線検出器および増幅器と、この電圧
信号を入力する波形整形回路および、この出力を微分す
る微分回路を備えると共に、前記波形整形回路の出力を
ディジタル変換する第１のＡＤ変換処理および、この出
力のピーク電圧を測定する第１のピーク検出処理と、前
記微分回路の出力をディジタル変換する第２のＡＤ変換
処理および、この出力信号の最大値を求める第２のピー
ク検出処理と、この第２のピーク検出処理の出力信号を
前記第１のピーク検出処理の出力信号で除する割算処理
と、この割算処理の出力が予め定められたしきい値を超
えたことを判別する判別処理および、この判別出力で駆
動されて前記第１のピーク検出処理からの出力を保存す
るメモリとを処理ユニットとして具備したことを特徴と
する放射線エネルギースペクトル測定装置。
【請求項３】放射線検出器および増幅器を備えると共
に、この電圧信号をディジタル変換するＡＤ変換処理お
よび、この出力信号を波形整形するディジタルフィルタ
と、このディジタルフィルタの出力の最大値を測定する
第１のピーク検出処理と、前記ディジタルフィルタの出
力信号を微分する微分処理、および微分処理の出力信号
の最大値を測定する第２のピーク検出処理と、この第２
のピーク検出の最大値を第１のピーク検出処理の最大値
で除する割算処理と、この割算処理の出力値が予め定め
られたしきい値を超えたことを判別する判別処理およ
び、この判別出力で駆動されて前記第１のピーク検出処
理からの出力を保存するメモリとを処理ユニットとして
具備したことを特徴とする放射線エネルギースペクトル
測定装置。
【請求項４】前記割算器または割算処理からの出力値
が予め定められたしきい値を超えたことを判別する判別
器または判別処理が、２つの異なった値のしきい値を入
力すると共に、前記割算器または割算処理の出力値が、
この２つのしきい値の間にある時にのみ前記ＡＤ変換器
またはメモリを駆動して前記第１のピーク検出回路また
は第１のピーク検出処理の出力をメモリに保存すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３記載の放射線エネル
ギースペクトル測定装置。
【請求項５】放射線検出器および増幅器と、この電圧
出力を入力する波形整形回路および、この波形整形回路
が出力するピーク電圧ならびにピーク電圧に到達する時
間を測定する第１のピーク検出回路と、前記波形整形回
路の出力を微分する微分回路、および微分された信号が
最大値に達する時間を求める第２のピーク検出回路と、
前記第１のピーク検出回路で求めた到達時間から第２の
ピーク検出回路で求めた到達時間との差を求める時間差
測定回路と、この時間差測定回路の出力が予め定められ
たしきい値以下であることを判別する判別器および、こ
の判別器の出力で駆動されて前記第１のピーク検出回路
の出力電圧をディジタル変換するＡＤ変換器と、この出
力を保存するメモリからなることを特徴とする放射線エ
ネルギースペクトル測定装置。
【請求項６】放射線検出器および増幅器と、この電圧
出力を入力する波形整形回路および、この波形整形回路
の出力を微分する微分回路を備えると共に、前記波形整
形回路の出力をディジタル変換する第１のＡＤ変換処理
と、この出力のピーク電圧ならびにピーク電圧に到達す
る時間を測定する第１のピーク検出処理と、前記微分回
路の出力をディジタル変換する第２のＡＤ変換処理およ
び、この出力から微分された信号が最大値に達する時間
を求める第２のピーク検出処理と、前記第１のピーク検
出処理で求めたピーク電圧の到達時間から第２のピーク
検出処理で求めた到達時間との差を求める時間差測定処
理と、この出力が予め定められたしきい値以下であるこ
とを判別する判別処理および、この出力で駆動されて前
記第１のピーク検出処理の出力を保存するメモリとを処
理ユニットとして具備したことを特徴とする放射線エネ
ルギースペクトル測定装置。
【請求項７】放射線検出器および増幅器を備えると共
に、この増幅器の電圧出力をディジタル変換するＡＤ変
換処理と、この出力信号を波形整形するディジタルフィ
ルタと、このディジタルフィルタの出力の最大値と最大
値に到達する時間とを測定する第１のピーク検出処理
と、前記ＡＤ変換処理の出力信号を微分する微分処理お
よび、この出力信号の最大値に到達する時間を求める第
２のピーク検出処理と、前記第１のピーク検出処理で求
めた最大電圧到達時間、および第２のピーク検出処理で
求めた最大電圧到達時間との差を求める時間差算出処理
と、この時間差算出処理の出力値が予め定められたしき
い値以下であることを判別する判別処理と、この出力に
よって駆動されて前記第１のピーク検出処理の出力を保
存するメモリとを処理ユニットとして具備したことを特
徴とする放射線エネルギースペクトル測定装置。
【請求項８】前記時間差算出回路または時間差算出処
理からの出力値が予め定められたしきい値を超えたこと
を判別する判別器または判別処理が、２つの異なった値
のしきい値を入力すると共に、前記時間差算出回路また
は時間差算出処理の出力値が、この２つのしきい値の間
にある時にのみ前記ＡＤ変換器またはメモリを駆動して
前記第１のピーク検出回路または第１のピーク検出処理
の出力をメモリに保存することを特徴とする請求項５乃
至請求項７記載の放射線エネルギースペクトル測定装
置。