JPH0715501B2 - 放射線測定装置 - Google Patents

放射線測定装置

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JPH0715501B2
JPH0715501B2 JP31229688A JP31229688A JPH0715501B2 JP H0715501 B2 JPH0715501 B2 JP H0715501B2 JP 31229688 A JP31229688 A JP 31229688A JP 31229688 A JP31229688 A JP 31229688A JP H0715501 B2 JPH0715501 B2 JP H0715501B2
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Description

【発明の詳細な説明】 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
および原子力用放射線測定ならびに診断機器ならびに工
業応用計測における非破壊検査に用いられる放射線測定
装置に関するものである。
従来の技術 放射線測定装置では、放射線に有感なセンサーから出力
される信号が非常に微弱な信号であるために、前置増幅
器で増幅する必要がある。この前置増幅器には、電圧型
前置増幅器と電荷型前置増幅器がある。
電圧型前置増幅器は、センサーから出力されるパルス信
号の電圧波高に比例した出力電圧を生じるものであるの
で、センサーから出力されるパルス信号のパルス幅と入
力静電容量が一定の場合は入射放射線による電荷Qに比
例する出力を生じる。しかし、パルス幅や入力静電容量
が変化する場合は、この比例関係は成り立たなくなるの
で、あまり好ましいものではない。
また、電荷型前置増幅器では、入力静電容量の影響はあ
まり受けず、センサーから出力されるパルス信号を積分
して出力するので、出力電圧は入力端子に加えられるパ
ルス信号の全積分電荷に比例するものとなる。
第7図に電荷型前置増幅器を用いた従来の放射線測定装
置を示し、第8図にその主な部分の出力信号を示す。
第7図(a)は積分法と呼ばれる方法であり、1はセン
サーで、放射線に有感な、例えば、Si、Ge等の半導体で
構成される半導体検出器であり、第8図(a)のような
パルス信号を出力する。2は電荷型前置増幅器であり、
前記センサー1からのパルス信号の全積分電荷に比例し
た第8図(b)のような出力電圧を生じる。3はサンプ
ルホールドであり、積分された出力電圧の尖頭値を保持
する。4はA/D変換器である。
以上のように構成された従来の積分法による放射線測定
装置においては、センサーから出力されるパルス信号を
積分して出力し、その出力電圧の尖頭値をA/D変換器で
ディジタル信号に変換して出力する。
他方、第7図(b)は、カウント法と呼ばれる方法であ
り、1はセンサー、2は電荷型前置増幅器、5は微分回
路であり、電荷型前置増幅器の出力信号を微分し、第8
図(c)のように一つ一つのパルス信号をそれぞれエネ
ルギーに応じた波高のパルスとして出力する。ただし、
この場合センサーから出力されるパルス信号のパルス幅
は一定でなければならない。6は増幅器であり、次段の
回路を駆動するためのバッファである。7はパルススト
レッチャであり、増幅器6の出力信号の尖頭値を一定期
間保持する回路である。4はA/D変換器である。
以上のように構成された従来のカウント法による放射線
測定装置においては、センサー1から出力されるパルス
信号を積分して出力し、この出力信号を微分することに
より、センサー1から出力されるパルス信号のパルス幅
が一定であるときは、エネルギーに応じた波高のパルス
として分離し、そのパルスの尖頭値を保持、A/D変換し
てディジタル信号として出力する。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような積分法の構成では、センサ
ー出力を積分して出力するものであるので、ある期間内
に入射した放射線の総線量としてしか情報を得ることが
できず、放射線として入射してくる一つ一つの光子エネ
ルギーの情報を得ることはできない。
次に、カウント法では電荷型前置増幅器の積分出力値を
微分するために、等しい電荷量であっても異なるパルス
波高の出力が生じることがある。この過程を第9図に示
す。第9図(a)にセンサー1から出力される波形を矩
形波で表してある。このとき電荷量Qは等しいが異なる
大きさのパルスが生じた場合を考えてみる。第9図
(b)に第9図(a)のそれぞれの波形を積分した波形
を示す。二つの波形の電荷量Qは等しいので積分値は等
しいものとなる。ところが、次にこれを微分すると積分
値の増加率が出力され、第9図(c)のようになる。こ
れは第9図(a)の波形を増幅したものと同じものであ
り、等しい電荷量であるにもかかわらず、異なる波高の
パルスが出力される。
したがって、積分法では放射線として入射してくる一つ
一つの光子エネルギーの情報を得ることができない。ま
た、カウント法では等しい電荷量のパルスが発生して
も、異なる波高のパルスが出力されるために一つ一つの
パルスをエネルギー弁別することができないという課題
を有していた。
本発明はかかる点に鑑み、放射線として入射してくる一
つ一つの光子エネルギーをエネルギー弁別することがで
きる放射線測定装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、放射線に有感なセンサーと、前記センサーか
らのパルス状出力信号を積分する積分手段と、前記セン
サーからのパルス状出力信号を検出するパルス検出手段
と、パルスの立ち下がり叉は立ち上がりを検出する検出
手段と、パルスの立ち下がり又は立ち上がりから一定時
間後に前記積分手段をリセットする信号を出力するゲー
ト制御手段と、前記積分手段の出力を波高弁別する波高
弁別手段と、前記波高弁別手段からの出力を計数する計
数手段と、前記計数手段の時間幅を制御する計時手段を
備えた放射線測定装置である。
作用 本発明は前記した構成により、パルス検出手段によりセ
ンサーから出力されるパルス信号を検出し、パルスのた
ち下がり叉は立ち上がりから一定時間後に出力されるゲ
ート制御手段からの出力信号によりセンサーから出力さ
れるパルス信号を積分する積分手段をリセットすること
により、一つ一つのパルスをエネルギー弁別することが
できる。
実施例 第1図は本発明の一実施例である放射線測定装置のブロ
ック図を示すものである。第1図において、1はセンサ
ーであり、例えば、半導体検出器のように、入射放射線
の光子のエネルギーに比例する電荷量Qのパルス信号を
出力するものである。2はセンサーからのパルス信号を
積分して出力する回路で、外部からリセットし、強制的
に積分された電荷を放電することができる電荷型前置増
幅器、10は積分された出力置を波高弁別するコンパレー
ター、11は波高弁別された波形をカウントするためのカ
ウンタ、12はカウンタ内のディジタル信号を画像などに
表示するための表示部である。13はカウンタがデータを
取り込む期間を決めるためのタイマーである。14は電荷
型前置増幅器2にリセット信号を与え電荷を放電するた
めの放電用ゲート制御部である。15はセンサー1から出
力されるパルスの有無を検出するパルス検出部である。
以上のように構成された本実施例の放射線測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。電荷型前置増幅器の放
電の時定数は一般に非常に大きくなければならず数μse
c以上必要であるが、これにリセット信号を設けること
によりパルス幅の狭い100nsec以下のパルスを取り出す
ことができる。このときの、センサー1からの出力信号
を第2図(a)に示し、電荷型前置増幅器からの出力信
号を第2図(b)に示す。また、第1図の破線で囲まれ
た放電用ゲート制御回路14とパルス検出回路15として第
3図、第5図の二つのタイプがあり、その動作のタイミ
ングチャートをそれぞれ第4図、第6図に示す。
まず最初に、第1図において、その破線で示された部分
が第3図に示すように立ち下がり検出により信号処理を
行うタイプ1の動作について説明を行う。このときのタ
イミングチャートを第4図に示す。センサー1から出力
されるパルス信号(第4図(a))は電荷型前置増幅器
2とパルス検出部15の増幅器20に入力される。電荷型前
置増幅器2ではセンサー1から出力されるパルス信号を
積分出力する。パルス検出部15は増幅器20とコンパレー
タ21とから構成されており、コンパレータ21によりセン
サー1から出力されるパルス信号を検出する。このとき
のコンパレーター21の出力信号を第4図(b)に示す。
続いてこの信号は放電用ゲート制御部14に入力される。
放電用ゲート制御部14は遅延回路22、立ち下がり検出回
路23、モノマルチ24から構成される。パルス検出部15の
コンパレータ21からの出力信号は遅延回路22に入力さ
れ、時間τD1だけ遅れて出力される。この遅延回路22の
出力信号を第4図(c)に示す。つぎに、遅延回路22か
らの出力信号は立ち下がり検出回路23に入力され、立ち
下がり検出回路の出力に同期して動作するモノマルチ24
に入力される。モノマルチ24が出力するパルス信号のパ
ルス幅は、少なくとも電荷型前置増幅器2がリセットさ
れたときに、積分された電荷をすべて放電する時間は必
要である。しかし、放電時間は例えば放電経路となるト
ランジスタのオン抵抗を小さくすることによって瞬時に
行われるので問題とはならない。第4図(d)にモノマ
ルチ24の出力信号を示す。このモノマルチ24の出力信号
がリセット信号として電荷型前置増幅器2に入力され
る。このときの電荷型前置増幅器2の出力信号を第4図
(e)に示す。電荷型前置増幅器2から出力される積分
信号はセンサー1に入射する放射線のエネルギーに比例
するものであるので、次段のコンパレータ10により波高
弁別することにより放射線のエネルギー弁別を行うこと
ができ、コンパレータ10の比較電位を越えるエネルギー
の放射線のみをパルス信号として出力する。このパルス
信号をカウンタ11により計数し比較電位を越えるエネル
ギーの放射線の数を求める。このときのカウンタ11が計
数を行う時間幅をタイマー13により一定の時間に決め
る。最後にカウンタ11で計数した値を表示部12の部分で
出力する。
以上のように本実施例によれば、センサー1から出力さ
れる信号の積分量、つまり電荷量を計測しているのでセ
ンサー1は入射放射線のエネルギーに比例する電荷量Q
を発生するものでありさえすればよい。また、パルス検
出部15と放電用ゲート制御部14を設けることにより、電
荷型前置増幅器2から出力される積分信号をパルス検出
部15から出力される信号の立ち下がり信号から一定時間
τD1後に強制的にリセットするために、積分の途中でリ
セットされることなく積分された電荷を放電することが
できる。そのために、一つ一つの入射放射線のエネルギ
ーに対応した波高のパルスを得ることができる。したが
って、電荷増幅型で一つ一つの放射線を連続でエネルギ
ー弁別を行うことができる放射線測定装置を構成するこ
とができる。
次に、第1図において、破線で示された部分が第5図に
示すように立ち上がり検出により信号処理を行うタイプ
2の動作について説明を行う。このときのタイミングチ
ャートを第6図に示す。パルス検出部15における増幅器
20とコンパレータ21での信号処理は上記したタイプ1の
ものと同様である。このときのセンサー1からの出力信
号(第6図(a))に基づくコンパレータ21からの出力
信号を第6図(b)に示す。続いてこの信号は放電用ゲ
ート制御部14に入力される。放電用ゲート制御部14は遅
延回路22、立ち上がり検出回路23、モノマルチ24から構
成される。遅延回路22の出力波形を第6図(c)に示
す。ここでコンパレータ21からの出力信号がτD2遅れて
出力されている。続いて、立ち上がり検出回路30で第6
図(c)に示す遅延回路22の出力信号の立ち上がりを検
出し、これに同期させてモノマルチ24から一定のパルス
を出力する。この波形を第6図(d)に示す。モノマル
チ24から出力されるパルス信号は電荷型前置増幅器2の
リセット信号として電荷型前置増幅器2に入力される。
第6図(e)に電荷型前置増幅器2の出力波形を示す。
この後の信号処理は上記したものと同様であるので省略
する。
以上のように本実施例によれば、センサー1から出力さ
れる信号の積分量、つまり電荷量を計測しているのでセ
ンサー1は入射放射線のエネルギーに比例する電荷量Q
を発生するものでありさえすればよい。また、放電用ゲ
ート制御部14とパルス検出部15を設けることにより電荷
型前置増幅器2から出力される積分信号をパルス検出部
15から出力される信号の立ち上がり信号から一定時間τ
D2後に強制的にリセットするためにパイルアップした場
合に後の放射線をカットすることができる。また、出力
されるパルスのパルス幅が一定になるために安定したパ
ルスが得られる。したがって、電荷増幅型で一つ一つの
放射線を連続でエネルギー弁別を行うことができる放射
線測定装置を構成することができる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、入射放射線のエ
ネルギーに比例した電荷量を発生するセンサーでありさ
えすれば、出力されるパルス幅が変化するものであって
もエネルギー弁別可能な放射線測定装置を構成すること
ができ、その実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における一実施例の放射線測定装置のブ
ロック図、第2図は同実施例の動作波形図、第3図は立
ち下がりを検出するパルス検出部と放電用ゲート制御部
のブロック図、第4図は立ち下がりを検出する場合の動
作波形図、第5図は立ち上がりを検出するパルス検出部
と放電用ゲート制御部のブロック図、第6図は立ち上が
りを検出する場合の動作波形図、第7図は従来の放射線
測定装置のブロック図、第8図は従来の放射線測定装置
の動作波形図、第9図は説明用動作波形図である。 1……センサー、2……電荷型前置増幅器、20……増幅
器、10,21……コンパレータ、11……カウンタ、12……
表示部、13……タイマー、14……放電用ゲート制御部、
15……パルス検出部、22……遅延回路、23……立ち下が
り検出回路、24……モノマルチ、30……立ち上がり検出
回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射線に有感なセンサーと、前記センサー
    からのパルス状出力信号を積分する積分手段と、前記セ
    ンサーからのパルス状出力信号を検出するパルス検出手
    段と、パルスの立ち下がりを検出する検出手段と、パル
    スの立ち下がりから一定時間後に前記積分手段をリセッ
    トする信号を出力するゲート制御手段と、前記積分手段
    の出力を波高弁別する波高弁別手段と、前記波高弁別手
    段からの出力を計数する計数手段と、前記計数手段の時
    間幅を制御する計時手段を有することを特徴とする放射
    線測定装置。
  2. 【請求項2】放射線に有感なセンサーと、前記センサー
    からのパルス状出力信号を積分する積分手段と、前記セ
    ンサーからのパルス状出力信号を検出するパルス検出手
    段と、パルスの立ち上がりを検出する検出手段と、パル
    スの立ち上がりから一定時間後に前記積分手段をリセッ
    トする信号を出力するゲート制御手段と、前記積分手段
    の出力を波高弁別する波高弁別手段と、前記波高弁別手
    段からの出力を計数する計数手段と、前記計数手段の時
    間幅を制御する計時手段を有することを特徴とする放射
    線測定装置。
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