JPS5811589B2 - 熱ルミネッセンス線量計読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱ルミネツセンス線量計読取装置に関する。

熱ルミネツセンス検出にフォトン計数法を用いた場合、
測定可能な上限は光電子増倍管の出力パルスの時間分解
能によって制限されるので、大線量を測定することがで
きない。

本発明は電流積分法を併用し、かつ前記フォトン計数法
を相互に影響を及ぼし合わないような回路を構成するこ
とによって大線量も測定できるよう、測定範囲を拡大す
ることを目的ともるものである。

第１図は熱ルミネツセンス線量計読取装置の一般的な構
成を示したものである。

タイマ５で時間制御されたヒータ１により、熱ルミネツ
センス線量計素子２を加熱し、このとき放出される熱ル
ミネッセンスを光電子増倍管３で電気信号に変換し、こ
れを積分器４で所定の時間積分し、表示装置６で表示す
ることにより、対応する放射線被ばく線量を測定し、よ
うとするものである。

この測定時間を短くするためには、線量計素子２の熱容
量をなるべく小さくしなければならない。

その一つの方法は熱ルミネツセンス材料の封入量をでき
るだけ少なくすることである。

この結果、熱ルミネツセンス発光量が減少し、測定値の
Ｓ／Ｎが劣化することになる。

このような微弱な発光を精度よく測定する方法としてフ
ォトン計数法が知られている。

しかし、フォトン計数法は光電子増倍管に入射するフォ
トン１ケに対応する出力パルス１ケを単位として計数す
ることを原理とするため、その分解能は光電子増倍管の
出力パルス（約３０＋１秒）の分解能によって制限され
、発光量の大きい大線量を測定することはできない。

一方、従来の熱ルミネツセンス線量計読取装置に用いら
れている電流積分法は、光電子増倍管の出力パルスを平
均的な直流電流として積分するので、測定範囲は広いが
光電子増倍管の暗電流のため発光量の小さい低線量に対
してはＳ／Ｎがよくない。

本発明は両者の特徴を生かし、中低線量領域は精度のよ
いフォトン計数法を用い、大線量領域は暗電流が問題に
ならない電流積分法で測定し、かつ両者が回路上相互干
渉を起さないような構成とすることによって、低線量か
ら大線量まで広範囲にわたって精度よく測定できる熱ル
ミネツセンス線量計読取装置を提供するものである。

第２図はフォトン計数法の原理を示したものである。

光電子増倍管の出力パルス波高分布の低波高領域は主と
して熱雑音に基づく暗電流パルスによるものであり、入
射光による信号パルスも含めたパルス波高分布は第２図
に示すようなバレーポイントを有する。

それゆえ、ディスクリミネータを用いてこのバレーポイ
ント以下のパルスを除去し、バレーポイント以上のパル
スについてはどの波高のパルスもすべて一定の振幅に整
形して、１個のパルスとして計数することにより波高の
ゆらぎによる測定誤差を小さくすることができる。

第３図は本発明による積分器の具体的な構成を示したも
のである。

７は光電子増倍管、８は光電子増倍管７の出力信号検出
用の負荷抵抗Ｒ１，９は結合コンデンサＣ１，１０はパ
ルス増幅器１１の入力抵抗Ｒ２（Ｒ１≫Ｒ２）、１２は
パルス増幅器１１の出力パルスから設定されたレベル以
上のパルスを取出し、ノイスを除去するためのディスク
リミネータ、１３はディスクリミネータ１２の出力パル
スを一定時間計数するカウンタＡである。

また、１４は直流増幅器１５の浮遊入力容量をパルス増
幅器１１から分離するための抵抗Ｒ３（Ｒ３≫Ｒ２）で
ある。

上記直流増幅器１５は光電子増倍管７の出力から低周波
成分を増幅するためのものであり、１６は直流増幅器１
５の出力信号電圧に比例した周波数のパルスを発生する
Ｖ−Ｆコンバータである。

１７はＶ−Ｆコンバータ１６の出力パルスを一定時間計
数するカウンタＢである。

１８は演算回路で、Ａカウンタ１３．Ｂカウンタ１７の
計数値が１の入射光量すなわち熱ルミネツセンス線量計
の線量値を直接示さないので、１の感度によってきまる
換算係数を計数値に掛けるためのものである。

第４図はパルス増幅器１１と直流増幅器１５の帯域を示
したものである。

パルス増幅器１１の帯域の上限は増幅器自身の帯域ｆｃ
で、また下限は結合回路の時定数できまる周波数１／２
πＲ２Ｃ１で限定される。

また、直流増幅器１５の上限は１／２πＲ１Ｃ１となる
。

すなわち、直流増幅器１５に対する信号源インピーダン
スはＲ１とＣ１の並列インピーダンスとなり低周波に対
して高いインピーダンスを示し、Ｃ１の絶縁抵抗により
Ｒ２は直流成分に影響を及ぼさない。

一方、パルス増幅器１１に対しては入力インピーダンス
はＲ２のみとなり、Ｒ３により直流増幅器１５の入力容
量は影響を及ぼさない。

このように二つの増幅器は一つの光電子増倍管に対して
、互いに相互干渉することなく、直流成分とパルス成分
をそれぞれ選択的に増幅できる回路構成となっている。

第５図は出力波形を示したものである。

ａは光電子増倍管に入射する熱ルミネツセンス強度（グ
ロー曲線）、ｂは光電子増倍管７の出力波形で、振幅、
周期ともランダムな個々のパルスからなっており、発光
強度の強いところではパルス数カ密になっている。

このうちディスクリミネータ・レベル以下のパルスは主
として光電子増倍管の熱雑音に基づく暗電流パルス成分
である。

ｃはデイスクミネータ１２まだはＶ−Ｆコンバータ１６
の出力波形であり、一定振幅に整形されている。

すなわち、フォトン計数法では波高の小さいパルスも大
きいパルスも同じ数とみなすわけである。

なお、ディスクリミネータ１２の場合はパルス繰返し周
波数としてはランダムであり、Ｖ−Ｆコンバータ１６の
場合は電圧に比例した周期的なパルスである。

第６図は熱ルミネツセンス材料としてＣａ５ｏ４：Ｔｍ
を用いた線量計の照射線量に対する読取値の一例を示し
たもので、積分器の直線性を表わす。

積分器の出力（カウンタの計数値）は線量計自身の感度
と光電子増倍管の感度によって異なるので、読取値が照
射線量に一致するように計数値に換算係数を掛けなけれ
ばならない。

中、低線量に対してはフォトン計数値による読取値をと
り、大線量に対しては電流積分法による読取値をとる。

大線量に対してはフォトン計数法では光電子増倍管の出
力パルス弁別ができないので読取値は低下する。

一方、中・低線量に対しては電流積分法では光電子増倍
管の暗電流のため読取値の誤差が増大する。

フォトン計数法による読取値と電流積分法による読取値
のいずれをとるかは、第６図の例で、両者の読取値のい
ずれもが１Ｒ以下ならばフォトン計数値による読取値を
とる。

また、両者のいずれか一方が１Ｒ以上ならば電流積分法
による読取値をとればよい。

なお、第６図の例では１００Ｒ以上は線量計自身の直線
性の低下によるものである。

本発明装置は上記のような構成であり、本発明によれば
、以下に示す効果が得られる。

１）低線量から大線量まで広範囲にわたって精度よく線
量測定ができる。

２）光学フィルタなどを必要とせず、一本の光電子増倍
管でよい。

３）電気的なレンジ切換回路も必要とせず、フォトン計
数法と電流積分法による測定回路が独立並列的に動作で
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は一般的な熱ルミネツセンス線量計読取装置のブ
ロック図、第２図は光電子増倍管の出力パルス波高労作
図、第３図は本発明の熱ルミネツセンス線量計読取装置
の光電子増倍管の出力信号を積分する積分器のブロック
図、第４図は本発明装置に用いるパルス増幅器と直流増
幅器の周波数特性図、第５図ａ、ｂ、ｃは本発明装置の
各部の波形を示す図、第６図は熱ルミネツセンス線量計
の照射線量に対する読取値を示す図である。 ７・・・・・・光電子増倍管、８・・・・・・負荷抵抗
、９・・・・・・結合コンデンサ、１０・・・・・・入
力抵抗、１１・・・・・・パルス増幅器、１２・・・・
・・ディスクリミネータ、１３・・・・・・カウンタ、
１４・・・・・・抵抗、１５・・・・・・直流増幅器、
１６・・・・・・■−Ｆコンバータ、１８・・・・・・
演算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱することによって放射線被ばく線量に比例した
   発光量を放出する熱ルミネツセンス線量計を読取るだめ
   の装置において、熱ルミネッセンスを検出する光電子増
   倍管と、上記光電子増倍管の出力信号からパルス信号を
   分離し増幅するパルス増幅器と、直流信号を分離し増幅
   する直流増幅器と、上記二つの増幅器による測定値を同
   時に表示し正しい測定値を選択する手段とを備えたこと
   を特徴とする熱ルミネツセンス線量計読取装置。