JPH0928899A

JPH0928899A - 微弱放射性物質を利用した数値特定装置と確率が変更可能なパルス発生装置

Info

Publication number: JPH0928899A
Application number: JP7216435A
Authority: JP
Inventors: Norihei Tsuyusaki; 典平露崎; Tomoko Tsuyusaki; 知子露崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-04
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP2926539B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】偏りのない、不正の出来ないランダムパルス
発生装置を提供する。【解決手段】微弱な放射性物質３０に対して所定の被
爆立体角ｗを占有すると共に、粒子をそのエネルギーに
対応した電気信号に変換する半導体素子と、時定数信号
を発生させる増幅回路と、この時定数信号が粒子に対応
した強度のものを弁別する波高弁別器３２と、弁別され
た信号を計数する計測回路３６と、この計数回路３６に
対して、計数時間を変更可能に設定する設定回路３３
と、目標の確率の値を任意に設定可能とする回路と、計
数値と基準値とを比較し一致時にパルスを出力する比較
回路３８と、放射性物質と半導体検出素子の距離を調整
し被爆立体角を変化させる機構とから構成した。更に、
カード及びセキュリティ機能においては、α線等のそれ
ぞれの半減期に基づく崩壊の割合を測定して現在測定中
のランダムパルス発生器がオリジナルか否か判定できる
ように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微弱放射性物質を
利用した数値特定装置と確率が変更可能なパルス発生装
置に関し、特に放射性物質からランダムに放射される崩
壊粒子の個数に対応した数のパルスを、ランダムに発生
するランダムパルス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パチンコ機、ゲーム機においては、入賞
穴等に玉が入ると、ソフトによって作成されたＲＯＭに
書き込まれた乱数から、その時の乱数と予め設定されて
いた当たり数値と一致したとき、当たりを発生させてい
る。従来の技術では、所定の値の数値をある周期で循環
させていたため、完全な乱数にはならず、そのため当た
りに偏りがあった。また、乱数の作成をプログラムで実
施していたため、当たり確率を変更したＲＯＭと交換し
たり、ある条件により認可された確率以上の当たりが発
生するようなプログラムを、外聞から発見されにくい形
でＲＯＭに入れることにより、容易に不正が行われるこ
とがあった。

【０００３】これまで確率の設定が任意で、かつ所定の
確率の下でのランダムなパルス発生器がなかった。現在
使用されている手法は、ＲＯＭに内蔵された関数を使用
して作成するか、或いはホワイトノイズを使用するか、
ソフトによる疑似乱数の作成であった。ＲＯＭ内蔵関数
やホワイトノイズを使用する場合、無限のランダム関数
は容易に作成できるが、確率を任意に設定することが出
来なかった。また、ソフトによる乱数の作成は、確率は
任意に設定できるがいわゆる疑似乱数となってしまい偏
りがあった。

【０００４】このような欠点を克服するために、微弱放
射性物質を利用したランダムパルス発生装置が提案され
ている。即ち、特開昭６０−３１６４０号（出願人日本
電気）と、本願出願人の発明者による特開平６−１５４
４１１号（出願人奥村遊機）とがある。特開昭６０−３
１６４０号では、^２４１Ａｍアメリシュウムから放射さ
れるα線によりパルスを発生する。しかしながら、α線
の計数を行うものではないので、パルスの発生確率を制
御できず、単に無制限に乱数的なパルスを発生するだけ
であった。また、特開平６−１５４４１１号は確率の制
御可能なランダムパルス発生装置を教示するが、その利
用分野の発明が十分に完成されてはいないものである。
一方、磁気方式のカード等のセキュリティシステムにお
いては、磁気記憶を解読したり、コピーをしたりして使
用側或いは発行側においても、容易に不正が行われてい
た。また、安全等の事から定期的にカードをリニューア
ルしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のパチンコ機及び
ゲーム機等においては、当たりを発生させるランダム数
を得る方法として、所定の数値をある周期で循環させて
いた。この循環は、内部クロックに依存するため完全な
乱数でなく、当たりに偏りがあるという問題があった。
また、乱数はプログラムにより作成しており、確率を変
更したＲＯＭと正規のＲＯＭとを変換できるという問題
があった。また、制御できないランダム数および確率に
おいては、人工的な作成であり、自然現象に含まれるゆ
らぎを取り込むことが出来なかった。磁気カードでは、
セキュリティシステムにおけるカード発行側では、使用
者が端末機で打ち込む数値等が読み込んだカードの記憶
と一致したとき、本人として特定していた。また、カー
ドの解読が容易に行われコピー等により不正使用されて
いた。本発明は、自然崩壊する放射性物質から放出され
る放射線を利用するので、偏りのない、不正を行うこと
の出来ないランダムパルス発生装置を提供することを目
的とする。本発明は、放射線源をカード等に直接埋め込
むこと、あるいはＲＰＧ（ランダムパルス発生装置）を
埋め込むことにより、あたかもカードに生命があるよう
に取り扱え、かつコピーは原理的に不可能となる。また
カード等が本人と同一と見なせることになり、不正が全
く出来なくなるようにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために放射性物質が崩壊するα、β、γ線につい
て、これら各放射線を所定のエネルギーレベルを保有す
る粒子として捕らえ、これらの粒子の放出割合がポアソ
ンの分布に従う点と、放射される前記粒子の個数が所定
の時間区間でｋ個である確率Ｐｋは、ポアソンの分布式
で示される点と、前記粒子の個数ｋが一定の確率に従っ
てランダムに放射される事に着目し、放射線検出回路で
検出した粒子に対応して、ランダムなパルスを発生させ
る回路と、予め設定した一定の確率を与える基準値とを
比較し、これらが一致したとき当たりパルスを発生させ
るランダムパルス発生器を利用し、微弱な放射性物質
と、放射性物質に対面して配置された所定の被爆立体角
を占有すると共に、粒子をそのエネルギーレベルに対応
した強度の電気信号に変換する半導体素子（ＰＩＮダイ
オード）と、この電気信号から時定数信号を発生させて
増幅する増幅回路と、この時定数信号が粒子に対応した
強度範囲のエネルギーレベルであるものを弁別する波高
弁別器と、弁別された信号を粒子の個数として計数し保
持する計測回路と、この計数回路に対して、計数動作を
継続させる計数時間を継続させる計数時間をプログラミ
ングにより変更可能に設定する設定回路と、目標の確率
を与える基準値をガウス分布から求めるプログラミング
により任意に設定可能とする回路と、計数時間内に計数
回路に保持された計数値と基準値とを比較し一致したら
パルスを出力する比較回路と、放射性物質と半導体検出
素子の間の距離を調整し被爆立体角を変化させる調整機
構とから構成した。更に、放射性物質（ＲＩ）を使用す
るカード及びセキュリティ機能においては、α、β、γ
線のそれぞれの半減期に基づく崩壊の割合を測定して現
在測定中のランダムパルス発生器がオリジナルか否か判
定できるように構成した。また、ランダムパルス発生器
から作成されたランダムパルスを数値に置き換えてカー
ド等に記録しておき、そのカード等が使用時に、すでに
記録した数値と読み込まれた数値等を比較してオリジナ
ルか否か判定できるよう構成した。

【０００７】

【作用】ＲＩの崩壊により、ランダムに放出される
α、β、γ線等を計測し、計測と同時に所定のパルスを
発生させる。さらに、計測数から自然崩壊に基ずく放出
確率を決定し、人為的な不正のない確率を作成する。ま
た、半減期に基ずく減衰を判定し、カード及びのランダ
ムパルス発生器がオリジナルの物か否か判定する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施例について図面を参
照して説明する。図５は本発明に係るランダムパルス発
生装置の原理を説明するためのグラフである。天然また
は人工放射性物質の核種は、α、β、γ線を放射して自
然崩壊する、その際、各物質固有の所定の崩壊定数に従
って崩壊する。平成５年１１月２４日の日経新聞夕刊１
０頁に記載があるように、不安定原子が放射線を出して
他の原子になる過程（崩壊）は”原子の種類によってき
まる一定の確率”で起こるものである。本願では人体に
影響のない微量の放射性物質を利用する。

【０００９】このような放射性物質から相次で、放射さ
れるα、β、γ線は所定の時間間隔で検出される。簡単
のために、α線に注目して説明する。例えば、アメリシ
ューム２４１Ａｍでは、α線（ヘリウム原子）がある単
位時間にＡ個放出される。しかしながら、ある単位時間
にＡ個放出されるといっても、自然現象であるため、あ
る単位時間に２０個放出される場合、３６個放出される
場合、全然放出のない場合等がある。ただ長時間計測す
れば、ある単位時間に一の確率でＡ個放出され、他の確
率でＢ個放出されるという事実である（詳細は後述す
る）。

【００１０】自然崩壊を表す指数分布の関数は図５のグ
ラフを表す式、Ｆ（ｔ）＝Ａｅ｛−λｔ｝・・・（１）で表される密度関数である。以下｛｝内は指数を示す、
この平均値は１／λとなる。この平均値は、α線源１個
の放射時間間隔の平均値に当たり、従ってある単位時間
に検出されるα線の個数は１／（１／λ）＝λとなる。
このλの崩壊定数は、アメリシューム（^２４１Ａｍ）に
ついてのみならず、現存する核種についてはほぼ正確に
知られている。α線の放射を検出するには検出時間間隔
を測定するよりもある時間帯に放射されるα線の個数を
検出するのが簡単である。アメリシュームの崩壊は１個
のα線の放射時間間隔が指数関数Ｆに合うので、ある時
間帯に放射されるα線の個数を検出すればよい。セキュ
リティ機能に付いては、使用時にこのＦ（ｔ１）を計測
して製造時計測値Ｆ（ｔ０）からの減衰が１／λ法則に
従うか検定する。

【００１１】放射分布が指数分布を示す関数Ｆ（ｔ）＝
Ａｅ｛−λｔ｝に従う時、任意の時間ａにおける観測時
間区間ｈ，（ａ，ａ＋ｈ）内に崩壊するα線の個数がｋ
個である確率Ｐｋは、次の式で表示できる。Ｐｋ＝ｅ｛−λｔ｝・（λｈ）｛ｋ｝／ｋ！・・・（２）ここでｋ＝１，２，３，・・・で、ｋ！はｋの階乗であ
る。この分布はポアソン分布であり、時間区間の始点ａ
に無関係で、その平均値はλｈである。よって単位時間
に放射される平均α線数はｈ＝１時間としてλとなる。
式（２）を、個数ｋについて解き、次の式を得る。即
ち、ｋ＝Ｇ（ｅ・Ｐｋ・λ・ｈ）・・・（３）とな
る。ここで、ｅは自然対数、λはアメリシュームＡｍの
崩壊定数、確率Ｐｋを例えば１／２２０とし、ｈをＣＰ
Ｕ等の制御回路のｃｌｏｃｋの周波数ｆまたはその分周
で適当に設定する。

【００１２】次に、図４において、所定確率での当たり
確率発生回路について説明する。放射性カプセル３０に
は、人体に無害な微量のα、γ線を放出する人工の放射
性核種のアメリシューム（^２４１Ａｍ）が格納されてい
る。この放射性カプセル３０から放射されるα、γ線は
検出装置３１により検出される。放射線は検出装置３１
でエネルギーレベルに対応した電気信号に変換される。
この検出装置３１はアメリシュームから放射されるα、
γ線から、検出装置３１が占有する立体角ω内の全粒子
を検出し、検出信号を弁別回路３２に出力する。

【００１３】弁別回路３２はこれら全放射粒子の信号中
から特定の放射能α線をエネルギースペクトルに従って
選択し、かつ設定された所定の時間ｈ以内に選択された
α線を計数する。弁別回路３２は計数した値（個数）を
カウンタ３６に出力する。カウンタ３６には、設定回路
３３から所定の時間間隔ｈ（計測時間）が入力され、α
線の計数された個数が、設定時間ｈ（例えば１秒前後）
の分累計されて保持される。

【００１４】カウンタ３６には設定回路３３から所定の
時間間隔ｈ（計測時間）が入力され、弁別回路３２には
入力装置４５から、放射性粒子のエネルギーレベルがそ
れぞれ設定される。カウンタ３６の累計値ｘと、読み出
し専用メモリＲＯＭ３７内の基準値ｋ０とが比較回路３
８で比較される。ＲＯＭ３７には予め当該α線につい
て、例えば、確率Ｐｋ＝１／２２０を与える個数ｋ０の
数値を式（３）で求めた定数が記録されている。もし確
率Ｐｋが１／２２０以外なら基準値ｋ０も変化する。比
較回路３８は、値ｘと固定値ｋ０とが一致したら、駆動
回路３９に一致信号ｐを出力し、表示装置４０は当たり
の図柄やラッキーセブン等を表示する。

【００１５】一致信号ｐがなければ、駆動回路３９は出
力がなく、表示装置４０は外れの数字が表示される。値
ｘが固定値ｋ０になるかどうかは１／２２０の確率的な
もので、このため一致信号ｐも１／２２０の確率で乱数
的に発生する。設定回路３３はスタート回路３４から起
動パルスを受け、図８の計測時間ｈのパルスを発生しマ
スクを開く。センサー３５は、パチンコ機では入賞口に
玉が入ったことを検知してトリッガ信号を出力し、これ
によりスタート回路３４は起動パルスを発生する。パチ
ンコ機以外では、ランダムパルス発生器のカウントをス
タートさせるトリッガ発生器となる。

【００１６】図４の放射性カプセル３０、検出装置３
１、弁別回路３２、設定回路３３、ＲＯＭ３７の構成お
よび機能を図６、７、１０で更に詳しく説明する。ま
ず、図１０において、検出装置３１のＰＩＮダイオード
検出器Ｄは、放射性物質と対面するＰ層と検出信号を出
力するＮ層とこれらの間に介在し電離可能なＩ層とで構
成する。ＰＩＮダイオード検出器Ｄに入射したα線は
（γ線は計測しないものと仮定する）、Ｐ層を通過して
Ｉ層に届く。ここで電離現象を起こし、全エネルギーを
放出する。Ｉ層の厚さは１００μｍほどあり、α線の全
エネルギー（５．４ＭｅＶ）が吸収できる（確率の設定
を必要としない場合は任意の厚さで良い）。

【００１７】Ｉ層で電離されたホール及び電子は、バイ
アス電圧＋Ｖを保護抵抗Ｒを介し印加することによりパ
ルスとして計測する。よってパルスはα線の入射毎に計
測される。ＰＩＮダイオード検出器ＤはＧｅ検出器に比
較してエネルギー分解能が悪いが、本測定法ではα線の
放出個数がパルスとして計測できれば良く、十分使用が
可能である。

【００１８】検出器にはＰＩＮダイオードの他ＣｓＩ、
ＣｓＩ（Ｔ１）、ＬＥＤ、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＢＧＯ、Ｈ
ｅ−Ｎｅ、λｐ、ＣａＦ（Ｅｕ）等の半導体も使用でき
る。このＰＩＮダイオード検出器Ｄにより計測されるα
線の個数は次式、ここで、Ｃは計数値、ＳはＰＩＮダイオードのＰ層面
積、Ａは放射性物質の強度Ｌは放射性物質とＰ層との距離を示す。

【００１９】しかし、放射性物質アメリシューム（
^２４１Ａｍ）の形状は理想的な点線源ではなく有限な形
状であること、ＰＩＮダイオード検出器Ｄも端部では入
射α線の完全な電離が期待できない。このため計測値の
変動を避けることから、ＰＩＮダイオード検出器Ｄ内で
完全に電離作用が起こるよう平行な入射になるようコリ
メータを取りつけた、これにより変動値を、１カ月の計
測期間で１．０ｃｐｓ以下とすることができた。即
ち、全てのα線がＰ層に垂直入射するようにコリメータ
を設け、ＰＩＮダイオード検出器内で完全に電離が起こ
るようにした。放射性物質の半減期が長ければ長期間に
渡り、変動が少ない確率値を設定できる。

【００２０】放射性物質のα線源には^２４１Ａｍの他
に、Ｕ_３Ｏ_８を、またβ線源には^２１０Ｐｂ、^６０Ｃ
ｏ、^１３７Ｃｓ、^９０Ｓｒを、更にγ線源には^２２Ｎ
ａ、^５１Ｃｒ、^５４Ｍｎ、^６０Ｃｏ、^５７Ｃｏ、^１３３
Ｂａ、^２４１Ａｍをそれぞれ使用できる。半導体検出素
子には、α線用には表面障壁型Ｓｉ検出器、ＣｓＩ、Ｌ
ＥＤ、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＢＧＯ、Ｈｅ−Ｎｅ、λｐを、
β線用にはＳｉ（Ｌｉ）検出器Ｍ、またはシンチレーシ
ョン検出器またはＰＩＮダイオード検出器を、γ線用に
はシンチレーション検出器または、Ｇｅ検出器、Ｃｓ
Ｉ、ＬＥＤ、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＢＧＯ、Ｈｅ−Ｎｅ、λ
ｐ、ＣａＦ（Ｅｕ）を使用できる。

【００２１】次に、本願発明者は、放射性カプセル３０
と検出装置３１とを銅缶の中に封入して、核種に対する
放射空間における占有立体角ωを変更可能に配置した。
検出装置３１は、ここでは半導体検出器のＰＩＮダイオ
ードを例に説明する。他に電離箱、ＧＭ（ガイガーミュ
ーラー）管、シンチレーションカウンタ、比較計数管、
他の半導体検出器、例えばＧｅ（ゲルマニューム）検出
器等も検出装置として利用出来る。

【００２２】図６において、検出装置３１はＰＩＮダイ
オードＤと結合コンデンサーＣｃと保護抵抗Ｒと前置増
幅器４３と時定数を設定する抵抗Ｒｆ及びコンデンサー
Ｃｆと増幅器４６から構成されている。ＰＩＮダイオー
ドＤが検出した微弱信号は前置増幅器４３、増幅器４６
より放射線の強度に比例した電圧レベルをもつ放電型の
パルス信号に増幅される。ＰＩＮダイオードＤは市販の
金属缶封印型を頂面の金属部分を取り去ってシリコン素
子の表面を露出させて使用する。

【００２３】放射性カプセル３０にＰＩＮダイオードＤ
のシリコン面を対向させて、箱形の金属缶内に納めて外
部から（天然）α線が侵入しにくいようにした。バイア
ス電圧Ｖは保護抵抗Ｒを介してＰＩＮダイオードＤに印
加され、ＰＩＮダイオードＤはｐ−ｎ結合の半導体であ
って、荷電したα線が侵入すると不安定電子や不安定正
ホールが移動し、いわゆる通電し、ＰＩＮダイオードＤ
の両端に電圧変動が発生する。ＣｓＩ等或いはシンチレ
ーション検出器では入射粒子で光子を発生させ、光子を
半導体検出器で電圧パルスに変換させる。

【００２４】この変動電圧は微弱なもので結合コンデン
サーＣｃを介して前置増幅器４３に送られ、そこで電流
増幅される。この増幅電流は抵抗Ｒｆ及びコンデンサー
Ｃｆとにより帰還されて、一般に公知の放電電圧カーブ
を描く時定数信号ｎを増幅器４６に出力する。増幅器４
６はこの時定数信号ｎを増幅し、弁別回路３２に出力す
る。弁別回路３２は高中低の３回路の弁別回路を備え、
各弁別回路は第１比較回路５０、第２比較回路５１、第
３比較回路５２からそれぞれ構成されている。各比較回
路５０〜５２は集積回路（ＩＣ）であり、増幅器４６か
ら出力される信号を、放射線による信号と外来のノイズ
とを分離するための弁別回路である。第１比較回路５０
は比較用の高電圧ｅ１と時定数信号ｎとを、第２比較回
路５１では比較用の低電圧ｅ２と時定数信号ｎとを、ま
た第３比較回路５２は比較用の中間位置電圧ｅ３と時定
数信号ｎとをそれぞれ比較する。

【００２５】第１比較回路５０の一方の入力端に印加さ
れる基準電圧ｅ１は図７に示す高波高を弁別する上限電
圧で、弁別回路の第１比較回路５０は高波高すなわち、
高い電圧のパルスをノイズと見なし弁別する回路であ
る。第２比較回路５１の一方の入力端に印加される基準
電圧ｅ２は図７に示す下限波高を弁別する低い電圧で、
この弁別回路は低波高すなわち逆に低い電圧のパルスを
ノイズと見なし弁別する回路である。

【００２６】第３比較回路５２の一方の入力端に印加さ
れる基準電圧ｅ３は時定数信号ｎそのものの波高の中間
の電圧（ｅ１とｅ２の中間ではない）で、この弁別回路
は、中間以上の電圧で弁別し、時定数信号ｎが来たとき
タイミング信号を発生させるものを目的とする。中間の
電圧は、正確には図７に示す時定数信号ｎ（全信号をま
ず拾い、後で区別するため）の中間位置の電圧である。
これら各基準電圧はｅ１、ｅ２、ｅ３の順に低くなって
おり、エネルギーレベルによって予め決定された通りに
設定されている。

【００２７】荷電したα線が半導体検出素子に侵入し
て、結合の弱い不安定電子や不安定正ホールを移動させ
て、ＰＩＮダイオードＤの両端に電圧変動を発生させ
る。フリップフロップの集積回路（ＩＣ）からなるキャ
ンセル回路５３、第１遅延回路５４、第１矩形パルス発
生回路５６、第２遅延回路５５、第２矩形パルス発生回
路５８、第３矩形パルス発生路５９は、弁別回路の各比
較回路５０〜５２によって弁別された信号のタイミング
調整回路である。これらの相互動作について図６、７、
８を参照して以下に説明する。

【００２８】第１比較回路５０は時定数信号ｎがｅ１よ
り高いノイズｎ２であると、第１弁別信号Ａ１をキャン
セル回路５３に出力し、キャンセル回路５３は第１弁別
信号Ａ１をうけてキャンセル信号ｃを出力する。第２比
較回路５１は時定数信号ｎがｅ２より高いα線の信号で
あると、第２弁別信号Ａ２を第１遅延回路５４に出力
し、第１遅延回路５４は第２弁別信号Ａ２を受けてその
立ち上がり時に、第２弁別信号Ａ２よりも持続時間が約
数倍長い第１遅延信号Ｄ１を第１矩形パルス発生回路５
６に出力する。

【００２９】第１矩形パルス発生路５６は第１遅延信号
Ｄ１を受けてその立ち下がり時に、第１判定信号Ｊ１を
出力する。キャンセル回路５３からのキャンセル信号ｃ
は第１遅延回路５４に送られており、キャンセル信号ｃ
を第１遅延回路５４が受信した時には、第１遅延信号Ｄ
１の出力を停止する。

【００３０】第２弁別信号Ａ２はまた第２遅延回路５５
にも出力され、第２遅延回路５５は、第２弁別信号Ａ２
を受けてその立ち下がり時に、第２遅延信号Ｄ２を第２
矩形パルス発生路５８に出力する。この第２遅延信号Ｄ
２は第２弁別信号Ａ２よりも持続時間が約数倍長く、第
１遅延信号Ｄ１と終了時間が同時である。第２矩形パル
ス発生路５８は第２遅延信号Ｄ２を受けてその立ち下が
り時に、第２判定信号Ｊ２を出力する。

【００３１】キャンセル回路５３からのキャンセル信号
ｃは第２矩形パルス発生路５８にもに送られており、キ
ャンセル信号ｃを第２矩形パルス発生路５８が受信した
時には、第２判定信号Ｊ２の出力を停止する。これはｅ
２より高い電圧は、α線の信号と高波高のノイズ信号も
含み、ノイズ信号はキャンセル信号ｃで排除している。

【００３２】第３比較回路５２は時定数信号ｎがｅ３よ
り高いと結果として第３弁別信号Ａ３を第３矩形パルス
発生路５９に出力する。第３矩形パルス発生路５９は第
３弁別信号Ａ３を受けてを受けてその立ち下がり時に、
第３判定信号Ｊ３を出力する。３種の第１、２、３判定
信号Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は第１ＡＮＤ回路６０の条件入力
端に入力され、第１ＡＮＤ回路６０はこれら３種の条件
が揃うと検出信号Ｋを第２ＡＮＤ回路６２の一方の条件
入力端に出力する。

【００３３】図６の下方において、第２ＡＮＤ回路６２
の他方の入力端には、設定回路３３から図８のマスクパ
ルスｈが入力されている。このマスクパルスｈの持続時
間の間、第２ＡＮＤ回路６２は順次到来した検出信号Ｋ
を取り込み、カウンタ３６に出力する。カウンタ３６は
計数機能を備えた到来した検出信号Ｋを累積しながら保
持し、実験では設定回路３３を１．０、１．５、２．０
秒に設定する。

【００３４】前置増幅器４３と増幅器４６の増幅度や規
格が設定されると、増幅器４６から出力される時定数信
号ｎ、即ち電圧変動値は、α線について予測でき、Ｖ＝
Ｖ０・ｅ｛−ａ・Ｒｆ・Ｃｆ・ｔ｝で決定ができる。具
体的には、α線の場合は、全体的に弁別回路３２の設計
仕様に合わせて決まるその電圧変動値は、高い電圧がｅ
１と低い電圧がｅ２との間になるように決定する。

【００３５】従つて、本実施例の弁別回路３２上では、
観測した電圧変動値が高い電圧ｅ１と低い電圧ｅ２との
間の時のみ、α線として計数するようにする。電圧変動
値が高い電圧ｅ１以上の場合は、その影響をもたらした
原因は落雷やモーター等の火花による高いエネルギーに
よる場合か殆どであり、α線ではないので雑音と見做
し、粒子数には計数しない。また、電圧変動値が低い電
圧ｅ２以下の場合は、減衰した自然放射線であったり、
ＰＩＮダイオードＤの内在雑音による場合が殆であり、
α線ではないので雑音として計数しない。

【００３６】電圧変動値は本実施例の弁別回路３２で
は、３Ｖから約４Ｖの間である、従って高い電圧ｅ１を
４．５Ｖに、低い電圧ｅ２を１．８Ｖに、タイミング信
号発生用の電圧ｅ３を１．３Ｖに設定した。また、時定
数信号ｎの放電時間は最大４０μｓｅｃであり、１秒間
に３万〜４万個のα線（ヘリウム粒子）が到来しても計
数可能な分解精度である。本回路では回路上の信号遅れ
やパルスの立ち上がり精度のバラツキ等を計算にいれて
も、高い精度で検出が可能である。

【００３７】さて、図７において、横軸には時間の経過
とともに放電する各種の時定数信号ｎをｎ１、ｎ２、ｎ
３、ｎ４として、縦軸には図６の弁別回路３２の各点で
の信号波形を波高の形に、示している。まず、電圧変動
値がα線（ヘリウム粒子）の場合を示す、いわゆる正常
信号ｎ１（高い電圧ｅ１と低い電圧ｅ２との間の時のと
き）は、低い電圧ｅ２以上の電圧変動値の部分が図６の
第２比較回路５１にて検出されて（高い電圧ｅ１はない
ので第１比較回路５０では何も検出されず）、第２弁別
信号Ａ２が生成され、第１遅延回路５４に出力される。

【００３８】この第２弁別信号Ａ２は立ち上がりと同時
に第１遅延回路５４で幅広の第１遅延信号Ｄ１を発生
し、第１矩形パルス発生路５６に出力する。この第２弁
別信号Ａ２は第２遅延回路５５にも出力され、この第２
弁別信号Ａ２は立ち下がりと同時に第２遅延回路５５で
やや幅広の第２遅延信号Ｄ２を発生し、第２矩形パルス
発生路５８に出力する。第１波高値により発生させたタ
イミング信号を第１ＡＮＤ回路６０に加えて、検出対象
である放射線による信号のみを通過させる。

【００３９】また、電圧ｅ３以上の部分に相当する中間
位置の電圧部分が第３比較回路５２にて検出されて、第
３弁別信号Ａ３が生成され第３矩形パルス発生路５９に
出力される。この第３弁別信号Ａ３の立ち下がりと同時
に第３矩形パルス発生路５９は第３判定信号Ｊ３を発生
し、第１ＡＮＤ回路６０に出力する。第１ＡＮＤ回路６
０は、第１判定信号Ｊ１、第２判定信号Ｊ２、第３判定
信号Ｊ３、が全部揃った時にのみ、検出信号Ｋを出力す
る。

【００４０】これまでを整理すると、図７に示す様に、
低波高検出電圧より高く、高波高検出電圧より低い信号
パルスを放射線により発生したパルスと見なし、これに
中間波高値により発生させたタイミング信号を第１ＡＮ
Ｄ回路６０に加えて、検出対象である放射線による信号
のみを通過させる。

【００４１】第２ＡＮＤ回路６２は、設定回路３３から
パルスの形式で与えられた有効期間（動作継続許可時
間）ｈに、第１ＡＮＤ回路６０到来（発生）する検出信
号ｋを通過させて、カウンタ３６に出力する。設定回路
３３は水晶発振器を内蔵する分周器７０とデップスイッ
チ７１からなり、デップスイッチ７１を適宜オン・オフ
して２進数を設定する。かくして分周器７０の分周比を
決め、計測の有効期間ｈを例えば１．０、１．５、２．
０秒等に設定できる。

【００４２】計数値ｋを受けるカウンタ３６は有効期間
（動作継続許可時間）ｈに到来（発生）したパルス数を
計数し保持する。ＲＯＭ３７は、デップスイッチをのオ
ン・オフにより（０、１）に設定し、例えば１６ビット
の２進数を表現できる。比較回路３８の一方の各端子に
は、ＲＯＭ３７のデップスイッチのオン・オフによる基
準値ｋ０を表す信号と、他方の各端子にはカウンタ３６
の端子から計数値ｋを表す信号とがそれぞれ与えられて
いる。

【００４３】比較回路３８はＲＯＭ３７の設定値（基準
値）とカウンタ３６の計数値とを各ビット毎に比較し、
これらが一致すると１個の当たりパルスを出力する。さ
て、ここでカウンタ３６には、分周器７０で決めた計測
の有効期間ｈを例えば１．０秒間に、計数（加算）した
値が保持されている。この計測値とＲＯＭ３７の設置値
ｋ０（基準値）が一致した場合に比較回路３８はパルス
を出力するが、このパルスを当たりとして使用する。一
致の割合は目標の確率は例えば、１／２２０としてい
る。

【００４４】あらかじめＲＯＭ３７にはデップスイッチ
により基準値ｋ０が、時間の設定回路３３の分周器７０
にはデップスイッチ７１により時間間隔ｈがそれぞれ設
定される。カウンタ３６は、当たりの有無を終了した後
リセット信号Ｒによって計数時間毎にクリアされる。

【００４５】再度放射性物質の性質について述べ実験例
を説明する。ある一定時間に崩壊する放射線（計数値）
は確率法則に従う現象であるから、一定の放射線源を一
定時間計数しても、その計数値は常に一定値にはなら
ず、ある平均値Ｍの付近に分散した値が得られる。この
分散はポアリンの分布式で与えられる。

【００４６】ここで、ｐ（ｍ）は、一定時間にｍカウン
ト（パルス数）が得られる確率Ｍは多数回測定した時のｍの平均値とし、Ｍが数十以上
になるとガウスの分布式｛｝内は指数を表すと近似的に等しくなる（図３参照）。

【００４７】この確率は常に一定ではなく、ある時は数
回計数しただけで一致する場合、数百回計数しても一致
しない場合等があり、ただ多数回計数した場合、所定の
確率になるということである。アメリシュームのα線
（ヘリウム原子）を計数した、ランダムパルス発生装置
の観測実験結果を以下に示す。以下の表１の測定データ
は、１秒（図８の有効期間ｈ＝１．０秒）毎に計数する
観測を１０８００回（１８０分）実行したものである。
これをピーク値及び選択したＣＰＳ（１秒間のパルス
数）の発生確率について、計測値と理論上の計算値を下
記に示す。

【００４８】表１からピーク値や任意に選択したＣＰＳ
の確率が以下のように読み取れる。であり、選択ＣＰＳの発生確率にズレが生じている。し
かし次の、

【００４９】のように、この程度の計数回数であっても１ＣＰＳの差
で、発生確率に１／２０〜１／３０程度の差しか生じな
いので、実用上は非常に多数回計数しているので、ます
ます許容範囲に入っていく。計測値のカウント数を下記
表１に示す。

【００５０】

【００５１】この表の値をグラフにすると図１のように
なる。また、測定回数の１０８００回を３回繰り返し実
行したグラフを図２に示す。計測回数を次第に増大させ
ると、実験値グラフは理論値のガウス分布に、更に接近
することが理解できる。

【００５２】この実験値のグラフにしたがって当たり確
率を設定する方法は次の通りである。この試作機にはパ
チンコ機上に許可された１／２２０＝０．００４５の確
率を与える実験上の計数値はないので、確率１／２２０
に近い、２００ＣＰＳ上の１／２５７＝０．００３８９
で説明する。図１に矢印で示すように、まず確率１／２
５７＝０．００３８９とグラフの交点から計数値２００
ＣＰＳを得て、基準値として、２００を予めＲＯＭ３７
に設定する。

【００５３】実用上の装置の製作上では、ＲＯＭ３７の
デップスイッチを例えば、目標の基準値相当の２進数に
なるようにプログラミイングして回路を焼きつける。計
測の有効期間が例えば、ｈ＝１．０秒を与えるように、
設定回路３３のデップスイッチ７１をプログラミイング
して回路を焼きつける。また、計測の有効期間ｈ＝１．
０秒を増大方向に変更すると、図９のように分布形状を
保ちながら、グラフのピーク計数値も増大、変化し、各
計数値の与える確率も変化するので、１／２２０＝０．
００４５の確率を得る選択ＣＰＳを、有効期間ｈ＝１．
０秒を変更することにより、見つけることができる（詳
細は後述する）。

【００５４】表１のデータについて、ランダム性を検証
するために、ピーク値２２９ＣＰＳと、選択値２００Ｃ
ＰＳとについて測定回数１０８００以内の発生間隔をし
らべて見ると、ピーク値２２９ＣＰＳの発生間隔は、最
小間隔は２秒後、最大間隔は１７１秒後であり、当たり
の発生に規則性がないことが理解できる。また、選択計
数値２００ＣＰＳの発生間隔は、最小間隔は７秒後で、
最大間隔は１２１１秒後でであり、ここでも規則性がな
いことが理解できる。

【００５５】計測値ｋを確率の目標値域へ収束させるに
は、２つの方法があり第１の方法はＲＯＭ３７や設定回
路３３を固定して、核種と検出器との距離を変更し、入
放射立体角ωを変更させて、ＰＩＮダイオードが捕捉す
るα線の絶対数を調整する方法がある。また、第２の方
法は入放射立体角ωを固定しておいて、照射α線の絶対
個数を一定させて、ＲＯＭ３７や設定回路３３の捕捉条
件を変更するものがある。本願のランタムパルス発生装
置はパチンコ機等のゲーム機に限定して使用する場合は
所定確率１／２２０等に合わせて、回路常数を固定し
て、核種と検出器との位置を変更する第１の方法を採用
し、結果として入放射立体角を変更させる。

【００５６】今、図１（表１）の確率を与える図４、６
のランダムパルス発生装置において、計測時間（計測動
作継続時間）ｈを１．０秒から１．５秒、２．０秒に増
加させると、計測時間ｈ以内に観測される、粒子の個数
は増大する。従って、図１のグラフはガウス分布の形を
保ったままピーク計数値等が図９のｅ→ｆ→ｇのよう
に増加の方向に方移動する。

【００５７】次に、計測時間（計測動作継続時間）ｈを
１．０秒に設定したまま、放射線カプセル３０内の線源
の強度を増大させると、１．０秒以内に観測される粒子
の個数ｋは当然増大する。同様に、図１のグラフはガウ
ス分布の形を保ったままピーク計数値等が図９のｅ→ｆ
→ｇのように増加の方向に方移動する。人体に無害な
微弱な核種を使用するので、線源の強度を一定にしたま
ま、核種と検出器との位置を変更し、入放射立体角を変
更させて、α線の捕捉個数を調整する。

【００５８】放射線は放射線源から全空間４π方向に放
出されるので、検出器ＰＩＮダイオードＤに到達する放
射線の個数Ｃは、線源と検出器の距離の２乗分に逆比例
する。式で表すと、で与えられる。ここで、Ｃは１秒間の予想の計数値（ｃ
ｐｓ）（多数回観測した時の平均）Ｓは検出器の感応面積（ｍｍ２）Ａは線源の強さ（μＣｉ：マイクロキュリー）、１Ｃｉ
＝３．７×１０^１０（Ｂｑ）Ｒは検出器と線源と距離（ｍｍ）とする。

【００５９】例えば、線源の強を１μＣｉ、検出器の感
応面積を１ｍｍ２、検出器と線源の距離を３ｍｍとする
と、Ｃ＝３２７ｃｐｓとなる。ここで、検出器ＰＩＮダ
イオードＤと線源アメリシュームＡｍとの距離Ｒを変化
させるとカウンタ３６の計数値ｋを変化させることがで
きる。先に計算したｃ＝３２７をＭ＝ｍとして（５）式
に代入するとＰ（３５７）＝１／４５．３となり、計数
値が３５７となる確率が４５．３分の１であることを表
す。当たりの確率２２０分の１は、１秒間の計数値が約
２９５の時に得られることになる。

【００６０】ここで、比較器に２９５をあらかじめ設定
しておき、計数値が２９５になり一致した時にパルスを
出力すれば、確率２２０分の１のランダムな当たりが得
られる。本願の調整機構を用いて、線源と検出器の距離
を変化させてｃ＝３４０となるように設定した場合、計
数値２９５が得られる確率は約９０８分の１になる。こ
のように、線源と検出器を調整することが可能となる。
もちろん距離を一定にしておき、設定値を可変すること
により、確率を変えることは可能である。この場合にお
いても、線源の強度は計測誤差及び製造時のバラツキに
よる誤差を伴うので平均計数値を一定に調整するのに本
機構は有効である。

【００６１】当たり確率を別の値とする他のゲーム機械
用にはランダムパルス発生装置の、上記設定する基準値
を変更して回路の焼き付けを行うことができる。このよ
うな、本願のランダムパルス発生装置を搭載したパチン
コ機等では、どの確率でも、一旦設定した、当たり確率
は一定となる。パチンコ機にあっては、プレイヤーにと
っては法定確率以内の当たりが確保され、健全娯楽とし
てのパチンコ機の普及に貢献する。本願は自然現象を利
用するので、人為的な不正はできなくなる。

【００６２】さらに確率が設定できることから、ランダ
ムパルスをカメラ、照準機、レーダー等と連動させて、
スキャンニングに適用できる。従来のシーケンシャルな
スキャンニングよりランダムなスキャンニングの方が対
象物を短時間に捕捉可能となる。例えば、カメラが設置
された６室を各室毎に１台の監視モニタで、カメラを一
定の順番、１２３４５６のように、切り変えて監視する
場合を考える。一定の順番を外部に知られると、切り替
えが終了直後の部屋に次の切り替え時までに、侵入すれ
ば監視モニタでは監視できなくなる。本願のランダムパ
ルス発生装置で、確率を１／６とし、当たりが出た時の
数を部屋番号にしてカメラを切り替えると、ランダムに
スキャンニングができるので、監視モニタで６室が漏れ
なく短時間に監視できる。

【００６３】この場合、確率値は最大スキャンニングの
数と同じとすれば、最終部分のスキャンニングが終了す
る時間をシーケンシャルの場合とほぼ同等な時間経過と
させることが出来る。本ランダムパルス発生装置のラン
ダムパルス及び確率については、自然現象に特有なゆら
ぎが含まれている。よって、人の行動予測、感情予測、
バイオサイエンスでの結果の予測、気象等の自然現象の
予測などに使用可能でなお、この実施例では、核種とし
て^２４１Ａｍのα崩壊を利用し、α崩壊により半導体検
出素子が放電するものを、説明したが、ＲＩは別のもの
でもよい。

【００６４】自然崩壊するラジオアイソトープ（単一核
種、あるいは複合された核種でもよい、以下ＲＩ）をカ
ード等の表面に、バーコード配置或いはランダム配置す
る事により、配置位置及び放出される放射能強度をセキ
ュリテイコードの代用として使用出来る。次に、本装置
の適用例としてＩＤカードシステムにて説明する。図１
１において、ＩＤカード６０に、本願の図４、６のラン
ダムパルスの発生装置（ＲＰＧ）で作成したランダムな
数値等を磁気帯６３として追加記憶させる。磁気帯６３
に追加した数値は本人及び発行側でも知ることができな
いようにする。この手法により本人はもとより発行側に
おいても不正使用ができなくなる。さらに使用の度にＲ
ＰＧからの数値等で磁気帯６３の内容を書き換えていけ
ば、コピー等による不正使用等が回避できる。

【００６５】さらに、ＲＰＧをチップ化しカード等に組
み込む事により、さらにセキュリティ機能を向上させる
ことが可能となる。ＩＤカード６０上には、左から右方
向に第１核種６１と第２核種６２とが並ベて塗布されて
おり、このＩＤカード６０は読取装置６７で読み取られ
る。放射性物質は放射線計数器６５で、磁気帯６３のデ
ータは磁気ヘッド６４でそれぞれ読み取られる。第１の
識別方法は、第１核種６１と第２核種６２とは図１２に
示すように、半減期がそれぞれＴ１とＴ２の放射性物質
を塗布し、読取装置６７の放射線計数器６５により、そ
の位置とともに半滅期Ｔ１かＴ２かが検出される。図１
２では、縦軸が放射線強度即ち検出粒子数Ｎ、を横軸に
時間Ｔを示し、検出順番位置がＴ１Ｔ２か、Ｔ２Ｔ１か
で２組のＩＤカード６０が識別できる。

【００６６】第２の識別方法は、第１核種６１と第２核
種６２とは図１３に示すように、塗布濃度がそれぞれＤ
１とＤ２の同一放射性物質を塗布し、読取装置６７の放
射線計数器６５により、その位置とともに放射線強度が
Ｄ１かＤ２かが検出される。図１３では、縦軸が放射線
強度、検出粒子数Ｎを、横軸に粒子エネルギーレベルＥ
を示し、検出順番位置がＤ１Ｄ２か、Ｄ２Ｄ１かで２組
のＩＤカード６０が識別できる。同一の核種では塗布濃
度が大きいものほど、放射線強度、検出粒子数Ｎが多く
くなるので、図１３では塗布濃度Ｄ２＞Ｄ１とし、Ｄ
２、Ｄ１が、所定時間内の計測で、即検出粒子数を表す
ものとして表示した。第１の識別方法と第２の識別方法
とを組み合わせて、Ｔ１Ｔ１Ｄ１Ｄ１等多種類の識別可
能なＩＤカード６０を作成できる。核種数を増やし、塗
布濃度を複数濃度に設定し、塗布位置を２以上にすれ
ば、更に多くの識別可能なＩＤカード６０を作成でき
る。

【００６７】本方式はＲＰＧに使用する放射性物質の半
減期を適当に選択することにより、自動的に使用期間の
制限も付加することが可能となる。カード毎に組み込ま
れたＲＰＧの線源は、所定の半減期を持ち時間と共に減
衰している。この時間経過から使用時点での崩壊数を特
定することにより、その使用されているカードがオリジ
ナルか否か判定できる。また、本方式は、線源が組み込
まれることにより磁気記憶と違ってコピー等が全く不可
能となる。

【００６８】しかるにオリジナルカード１枚のみ作成で
きるがそれ以外の複製ができない。よって、最も機密性
を要する装置のドア、銀行カード、パスポート等に利用
可能である。利用可能な期間については、数種の核種を
組み合わせることにより、使用期間内で減衰し期間を過
ぎると使用が出来なくなるカード等をを容易に作成でき
る。また、本カード等は、生きているカードとして認知
することができ本人と同一に取り扱うことが出来る。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、本発明の調整機構を有す
るランダムパルス発生装置によれば、自然界でランダム
な現象として起こるＲＩの崩壊を利用するので、製造技
術や、時間変化による偏りがなく、定時公平な当たり確
率を作成できる。本願のランダムパルス発生装置を搭載
したパチンコ機では当りが続けて起こると、いわゆる連
ちゃんが起きても１日の単位等、長時間では、当たり確
率が一定になり、またパチンコ機の台によるバラツキが
なくなる。本願はパチンコ機とは別体に、ランダムパル
ス発生装置を単体として製作できるので、取扱が簡単に
なり、検証や試験や製作が容易になる。更に、このラン
ダムパルス発生装置はパチンコ機ばかりでなく乱数を利
用するシュミレーション実験に応用できる。また、ラン
ダムパルスの発生装置が発生する当たりパルスと、最終
的な当たり動作をさせる出力パルスとを比較することに
より、当該当たり動作は、ランダムパルス発生器から出
された信号と一致するか否か判定することにより、ラン
ダムパルス発生器以降における不正も検定することが出
来る。本手法により、現在８ビットＣＰＵに規制されて
いる規則も不要に出来る。自然崩壊してα、β、γ線を
放出する放射性物質をバーコード配置あるいはカード等
の表面にランダムに配置し、その線源の配置位置及び強
度をそのカードの特有な性質と見なし、ＩＤカードとし
て取り扱うことができる。配置するものはカートばかり
でなく、セキュリティ機能を要求するものであれば適用
できる。本方法は、線源強度は、その線源に特有な半減
期により刻々と自然崩壊し変化しているので同じカード
は作成できない。また、コピーも不可能である。従来の
ＩＤカードにＲＰＧで作成したランダムな数値等を追加
記憶させる。追加した数値は本人及び発行側でも知るこ
とができないようにする。この手法により本人はもとよ
り発行側においても不正使用ができなくなる。さらに使
用の度にＲＰＧからの数値等で書き換えていけば、コピ
ー等による不正使用等が回避できる。さらに、ＲＰＧを
チップ化しカード等に組み込む事により、さらにセキュ
リティ機能を向上させることが可能となる。本方式はＲ
ＰＧに使用する放射性物質の半減期を適当に選択するこ
とにより、自動的に使用期間の制限も付加することが可
能となる。カード毎に組み込まれたＲＰＧの線源は、所
定の半減期を持ち時間と共に減衰している。この時間経
過から使用時点での崩壊数を特定することにより、その
使用されているカードがオリジナルか否か判定できる。
また、本方式は、線源が組み込まれることにより磁気記
憶と違ってコピー等が全く不可能となる。しかるにオリ
ジナルカード１枚のみ作成できるがそれ以外の複製がで
きない。よって、最も機密性を要する装置のドア、銀行
カード、パスポート等に利用可能である。利用可能な期
間については、数種の核種を組み合わせることにより、
使用期間内で減衰し期間を過ぎると使用が出来なくなる
カード等をを容易に作成できる。本ランダムパルスで発
生するランダムパルス及び確率については、自然現象に
特有なゆらぎが含まれている。よって、人の行動予測、
感情予測、バイオサイエンスでの結果の予測、気象等の
自然現象の予測などに使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のランダムパルス発生装置の実測データ
のグラフ図である。

【図２】本発明のランダムパルス発生装置の多数回の実
測データのグラフ図である。

【図３】本発明を説明するためのガウス分布図である。

【図４】本発明のランダムパルス発生装置を応用した回
路のブロック図である。

【図５】本発明に利用する崩壊現象を示す指数関数の図
である。

【図６】本発明のランダムパルス発生装置の全体回路の
ブロック図である。

【図７】本発明の弁別回路の動作を説明するタイミング
図である。

【図８】本発明のランダムパルス発生装置の動作を説明
するタイミング図である。

【図９】本発明の放射立体角の変動による確率ピークの
移動を説明する図である。

【図１０】本発明のＰＩＮダイオードの構成を示す図で
ある。

【図１１】本発明の数値特定装置を応用したＩＤカード
読み取り装置の図である。

【図１２】本発明の数値特定装置の原理を説明する半減
期のグラフである。

【図１３】本発明の数値特定装置の原理を説明する濃度
差のグラフである。

【符号の説明】

３０放射性カプセル３１検出装置３２弁別回路３３設定回路３４センサー３６カウンタ３７ＲＯＭ３８比較回路３９駆動回路４０表示装置６０ＩＣカード６１第１核種６２第２核種６３磁気帯６４磁気ヘッド６５放射線計数器６７読取装置ＤＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２塗布濃度Ｅ粒子エネルギーレベル ω 被爆立体角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の崩壊定数λに従い時間の経過とと
もに放射線を放射して崩壊する放射性物質について、放
射線のα、β、γ線を所定のエネルギーレベルを保有す
る粒子として捕え、これらの粒子の放射分布が指数関数
の分布に従う点と、放射される前記粒子の個数がある時
間区間でｋ個である確率Ｐｋはポアソンの分布式で表示
される点と、前記粒子の個数ｋが一定の確率に従ってラ
ンダムに放射される点と、検出した粒子によりパルスを
発生すればランダムなパルスを作成できる点とに着目
し、予め設定した一定の確率を与える基準値と検出した粒子
数とを比較し、これらが一致した時当たりパルスを発生
させるランダムパルス発生装置において、微弱な放射性物質と、この放射性物質に対面して配置さ
れ所定の被爆立体角を占有するとともに、前記粒子をそ
のエネルギーレベルに対応した強度の電気信号に変換し
て検出する半導体検出素子と、この電気信号から時定数
信号を発生させて増幅する増幅回路と、この時定数信号が前記粒子に対応した強度範囲のエネル
ギーレベルであるものを弁別する波高弁別器と、前記弁別された信号を前記粒子の個数として計数し保持
する計数回路と、この計数回路に対して計数動作を継続させる計数時間を
プログラミングにより設定する設定回路と、目標の確率を与える基準値をプログラミングにより設定
するメモリと、前記計数時間内に前記計数回路に保持された計数値と前
記基準値とを比較し一致したらパルスを出力する比較回
路と、前記放射性物質と半導体検出素子との間の距離を調整し
て前記被爆立体角を変化させる調整機構とからなり、前記計数時間と前記基準値を目標確率に合わせてそれぞ
れ固定し、前記計数回路に保持された計数値が目標確率
に対応する前記基準値になるように前記調整機構により
前記放射性物質と半導体検出素子との間の距離を調整し
て前記被爆立体角を変化し、半導体検出素子が受ける前
記放射粒子数を変化させて、目標の確率を得るようにし
たことを特徴とする確率が変更可能なパルス発生装置。
【請求項２】前記各回路を単体の基盤上に集積回路と
して構築することを特徴とする請求項１の確率が変更可
能なパルス発生装置。
【請求項３】前記α線を放射する放射性物質として
^２４１Ａｍ（アメリシュウム）を用いるとともに、放射
されるα線の相当粒子の個数が確率法則に従いある平均
値Ｍの付近に分布した値となることに着目し、この分布
はポアソンの分布式ｍは一定時間計測して得られる計数値Ｍは多数回測定した時のｍの平均値ｐ（ｍ）は、一定時間にｍカウント（パルス数）が得ら
れる確率とし、このポアソンの分布式は平均値Ｍが数十
以上になるとガウスの分布式等しくなることに着目し、｛｝内は指数を表す。前記
ガウスの分布式よりランダムパルス発生装置の設定確率
と確率を与える計数値を算出し、前記ガウスの分布が平均値Ｍでピークとなり同じ確率が
左右対称の位置に分布する点に着目し、左右の位置で設
定確率与える各計数値を同時にそれぞれ計数して前記当
たりパルスを発生させることを特徴とする請求項１の確
率が変更可能なパルス発生装置。
【請求項４】前記放射性物質で、α線源には^２４１
Ａｍまたは、Ｕ_３Ｏ_８を、β線源には^２１０Ｐｂ、また
は^６０Ｃｏ、または^１３７Ｃｓ、または^９０Ｓｒを、γ
線源には^２２Ｎａ、、または^５１Ｃｒ、または^５４Ｍ
ｎ、または^６０Ｃｏ、または^５７Ｃｏ、または^１３３Ｂ
ａ、または^２４１Ａｍをそれぞれ使用するとともに、
前記半導体検出素子には、前記α線用には表面障壁型Ｓ
ｉ検出器、またはＰＩＮダイオード検出器、またはＣｓ
Ｉ検出器、またはＬＥＤ、またはＺｎＳ（Ａｇ）、また
はＢＧＯ、またはＨｅ−Ｎｅ検出器、またはλｐ、また
はＣａＦ（Ｅｕ）検出器を、 β線用にはＳｉ（Ｌｉ）検出器Ｍ、またはシンチレーシ
ョン検出器またはＰＩＮダイオード検出器を、 γ線用にはシンチレーション検出器または、Ｇｅ検出
器、またはＣｓＩ、またはＬＥＤ、またはＺｎＳ（Ａ
ｇ）、またはＢＧＯ、またはＨｅ−Ｎｅ、またはλｐを
それぞれ使用し、前記各検出器の性能に応じてノイズレ
ベルと前記線源粒子の険出信号と区別できるような、ま
たはピークエネルギー位置が低エネルギーのノイズと区
別できるような検出器と線源との組み合わせにすること
を特徴とする請求項１の確率が変更可能なパルス発生装
置。
【請求項５】ＰＩＮダイオード検出器を、前記放射性物
質と対面するＰ層と前記検出信号を出力するＮ層とこれ
らの間に介在し電離可能なＩ層と構成するとともに、このＰＩＮダイオード検出器により計測されるα線の個
数が次式、ここで、Ｃは計数値、ＳはＰＩＮダイオードのＰ層面積、Ａは前記放射性物質の強度Ｌは前記放射性物質とＰ層との距離を示し、全てのα線が前記Ｐ層に垂直入射するようにコリメータ
を設け、ＰＩＮダイオード検出器内で完全に電離が起こ
るようにしたことを特徴とする請求項４の確率が変更可
能なパルス発生装置。
【請求項６】自然崩壊してα、β、γ線を放出する微
弱放射性物質を利用し、半減期が互いに相違する前記放
射性物質があるいは同種類の放射性物質の密度を異にし
て放射線強度が区別された放射性物質が塗布されたカー
ドと、このカード上の前記放射性物質から半減期または
放射線強度とを読み出す放射性計測装置と、この放射性
計測装置から出力される検出信号を電子コード信号に変
換する変換装置とからなる微弱放射性物質を利用した数
値特定装置。