JPS60237328A - 可変光減衰器の校正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可変光減衰器において、当該光減衰比を指定
するための設定条件を数量化した値乃至目盛表示（一般
に言う“ヨミパ）と、その条件下における実際の減衰比
との定量的関係を知るための高精度な校正方法に関する
。

昨今、光検出器を使用する計測技術は、理化学並びに工
学等の多くの分野において極めて重要な位置を占めてい
る。

が、当該光検出器の応答不安定性、非直線性等が主因と
なる誤差が災いして、こうした計測技術において達成で
きる計測精度は不満足な低いレベルに留まっていた。こ
れは、 光検出器の応答を高度に安定に保つことが極めて困難で
あること： 光検出器の応答の非直線性等を高精度に試験する適当な
試験機器が得られていないこと；そして最も基本的な問
題として、高度に安定で且つ可変の光出力を保証できる
基準光源を得ることが困難なこと； 等の技術の現状を反映した結果である。

本発明はこうした技術的な課題の中、とにかくも上記第
三の問題の解消を目的として成されたものである。

具体的には即ち、一定の光出力強度の成る程度安定な光
源と組合せて使用することにより、高度に安定で且つ可
変な光出力を有する理想的な光源と略ｙ同等と考えられ
る高性能な光源を実現するため、高精度に校正された可
変光減衰器を得んとするものである。

換言すれば、本発明は可変光減衰器の高精度な校正方法
を提供せんとするものである。可変光減衰器自体は光ガ
イドに間隙を設けてその間隔を機械的に変化させる等の
手法により光減衰比を変化させるものであるが、その機
械的精度は一般にかなり高いので、校正方法さえ高精度
なものを開発できれば高精度の可変光減衰器を提供でき
るのである。

この目的の達成のため、本発明においては適当なラジオ
・アイソトープ（放射性に位元素）とシンチレータ（蛍
光体）との組合せによって異なるエネルギの各γ線成分
に対応して平均光出力強度が各界なる複数のシンチレー
ション（蛍光）を発生させ、それらの群を多重の基準光
源として利用する。

用いるシンチレータとしては例えば沃化ナトリウムがあ
り、これにラジオ・アイソトープから放出される様々な
エネルギのγ線を照射すれば、目的の適当なシンチレー
ション群を容易に得ることができる。

各シンチレーションは適当な光検出器を介し例えば電気
信号パルスとして観測されるが、これら信号パルス群か
ら得られるパルス波高スペクトルには各エネルギのγ線
に各対応する複数の全吸収ピークが現れる。但し、原理
的にはノくルス波高スペクトルに限らず、適当な座櫟軸
上において各シンチレーションの光出力強度位置を弁別
的に捕え得るような座標系であれば良い。

こうしたシンナレーションの光出力強度は温度の影響で
幾分、変化するが、一つのシンチレーションと別なもう
一つのシンチレーションの光出力の相対的強度、即ち光
出力強度の“比″は温度によらず一定である。この事実
は本発明を成す上で基本的に極めて重要な知見となって
いる。

換言すれば、シンチレーション光出力強度の比は主とし
てγ線のエネルギ及びシンチレータの種類、寸法によっ
て定まり、別途の実験により十分に高い精度で決定でき
るため、当該光出力強度比は普遍的な物理定数に準する
ものとして取扱うことができるのである。

そこで、これらの（少なくとも二種類以上の）シンチレ
ーションの群を、それらの間の光出力強度比が一定で且
つ既知である多重基準光源とじて接続された被試験可変
光減衰器からの光の光検出器における応答の大きさが、
上記各基準シンチレーションに対する応答の大きさに等
しくなるように当該可変光減衰器の減衰比を調整すれば
、用いた光検出器の応答非直線性、利得不安定性等の不
利な要因に影響されることなく、目的の被試験可変光減
衰器を高精度で校正し得るのである。

以上が本発明の原理であるが、以下、添付の図面に示す
一実施例を通じ、本発明方法を更に詳しく説明する。

第１図は本発明方法を実施するための可変光減衰器校正
装置の一例を示しており、第２図は被試験可変光減衰器
の一例の概略構成、そして第３図は光検出器出力を介し
て得られるパルス波高値対パルス頻度特性の代表的曲線
例を示している。

先づ第１図において、シンチレーション光源ｌは沃化ナ
トリウムシンチレータと、二種類の互いに異なるエネル
ギのγ線（γ１及びγ２）を放出する適当なラジオアイ
ソトープとの組合せから戊っていて、この光源ｌからは
当該γ線のエネルギによって定まる確率分布に従って夫
々光出力強ンチシーションの光出力強度に比例した大き
さの変換電圧信号パルスが得られる。

これらの信号パルスは本測定において周波数特性」二問
題のない帯域とダイナミック・レンジを持つ適当な増幅
器３を介した後、多重パルス波高分析器４に与えられる
。

この多重パルス波高分析器４にてパルス波高値対パルス
頻度の相関曲線（パルス波高スペクトル）を採れば、そ
れは代表的には第３図示のようになる。

即ち、光源ｌにおける二種類のγ線γ１．γ２の夫々の
エネルギに対応して当該パルス波高スペクトル中に二つ
の異なった波高値の全吸収ピークＰｉ、Ｐ２が生ずる。

逆に言えば、シンチレータからは二種類のγ線成分子ｌ
、γ２に対応して他とは明確に区別の付く光出力強度中
心値を持つ有意の二つのシンチレーションが得られる。

一方、試験光発生光源としてのパルス光［５及びこれに
接続された被試験可変光減衰器６からの光も同一の光検
出器２に入力するようになっている。従って、多重パル
ス波高分析器４に得られる第３図のパルス波高スペクト
ル中には当該可変光減衰器出力光強度に対応する第三の
ピークＰ３も現れる。尚、被試験可変光減衰器６は先に
も少し述べたように、本発明においてその構造、種類の
如何を問わず、どのようなものでも校正の対象とするこ
とができる。

然し参考のため、第２図に代表的な一例を示すと、これ
は、一対の光ガイド６１．６２を遮光箱６３内で互いに
光軸な整合するように端面対向させ、一方の光ガイド６
１を固定の支持台６４に、他方の光ガイド６２を可動の
支持台６５に各支持して、可動の支持台６５を図中矢印
Ｘで示すように直線移動させることにより両光ガイド８
１．６２間の間隙６６の長さ文を変化させ、もって両光
ガイド間の伝送効率を変化させて所期の光減衰量を得る
ようになっている。

こうした可変光減衰器６の機械的構造部分の構造精度、
及びＸ方向の位置の如何によらない光軸整合精度等は既
述したように既存のものでも十分高く、従って本来的に
はその原理上、間隙文と光減衰量は１：１で対応する。

然し一方、間隙文を設定するための操作部に記されたパ
ヨミ゛（一般には間隙の長さまたはこれに対応する目標
光減衰量を表す目盛表示）に応じて操作者は当該減衰器
を操作するが、当該゛ヨミ゛°と実際の光減衰量との関
係においてはこれら゛ヨミ″に応じてまさしくその通り
の光減衰量が得られているとの保証はなかったのである
。

この問題を解決する校正方法としての本発明は上記装置
構成により例えば次の手順で実現することができる。

■　先づ、被試験可変光減衰器６を減衰比最小の状態、
即ち間隙８８の長さ交が最小になるように操作設定し、
これを初期状態とする。この初期状態において操作部指
針が示す゛°ヨミ゛を便宜的にａＯとして置く。

■　次いで、この初期状態において、パルス光源５の光
出力強度を調整し、被試験可変光減衰器６を介しての光
パルスのピークＰ３の中心位置が高パルス波高側にある
第一γ線成分子１に基く全吸収ピークＰ１の中心位置に
重なるように設定する。

■　こうした後、被試験可変光減衰器６の減衰機構部を
操作して減衰量を大きくするような操作、即ち間隙６６
の長さ文を長くするような操作を行ない、光ｌ！ｉ５か
ら当該被試験可変光減衰器６を介しての光パルス強度の
ピークＰ３の中心位置が今度は低パルス波高側の第二γ
線成分子２に基く全吸収ピークＰ２の中心位置に重なる
ようにし、その時の操作部の“ヨミ”′を記録乃至記憶
する。こうした時の当該“ヨミ″を同様にａｌとする。

このようにすると、当該■の工程を経た後の可変減衰器
の実際の減衰比は、減衰量最小の初期状態を基準にした
場合、第一、第二のγ線成分子ｌ。

γ２に基く二つのシンナレーションの光出力強度比ｒに
等しくなっている。

従って、当該■の状態で記録した゛°ヨミ°’　ａｌが
、上記■における減衰量最小の時の“ヨミ゛’　ａＯに
対し、数値的にａＯ／ａｌ＝ｒを満たす関係にあれば、
それは校正を要さず、正しい゛ヨミ゛°を示しているが
、数値ａｌが上記関係を満たしていなければ、それは誤
った値であって、正しい値ａＯ／ｒに校正する要のある
ことが分かる。

次いで、」；記■における間隙文の長さを被試験可変光
減衰器の再度の初期状態とし、上記■から■に対応する
処理を行なえば、正しい値ａＱ／ｒ２でなければならな
い“ヨミ″ａ２を知ることができる。即ち、 ■　上記゛ヨミＩＩａｌが正しいか否かを判定した状態
においてパルス光源５の光出力強度を再調整し、被試験
可変光減衰器６を介しての光パルスのピークＰ３の中心
位置が高パルス波高側にある第一γ線成分子１に基く全
吸収ピークＰ１の中心位置に重なるように設定する。

■　こうした後、被試験可変光減衰器６の間隙文を更に
長くするような操作を行ない、光源５かも当該被試験可
変光減衰器６を介しての光パルス強度のピークＰ３の中
°心位置が低パルス波高側の第二γ線成分子２に甚く全
吸収ピークＰ２の中心位置に重なるようにし、その時の
操作部の゛ヨミ″ａ２を記録する。

このようにすれば、当該■の工程を経た後の可変減衰器
の減衰比は、上記■の工程後を基準とすればやはり第一
、第二のγ線成分子ｌ、γ２に基く二つのシンチレーシ
ョンの光出力強度比ｒに等しくなっており、もともとの
工程■における初期状態を基準にすればｒ２になってい
る。

従って、当該■の状態で記録した゛ヨミ″ａ２がもとも
との最小減衰比における゛′ヨミ″ａＯに対して数値的
にａＯ／ａ２＝ｒ２を満たす関係にあれば、それは校正
を要さず、正しい“ヨミ”を示していることか分かり、
この関係を満たしていなければ、やはりこれは誤ってい
るので、校正の要があることが分かる。逆に言えば、そ
の偵ａ２は正しくはａＯ／ｒ２でなければならないこと
が分かる。

以下、同様の工程を繰返していくことにより、既述した
ように普遍的な物理定数に準する扱いのできる値ｒの等
比間隔を置いて各“ヨミ″の正否を判断し、校正してい
くことができる。

そして、その間の任意の減衰比を示す“ヨミ°′は、」
二記比ｒ毎に対応する“ヨミ°′の群を基礎データとし
、これらからデータ処理のための適当な補間法を用いる
ことにより、十分高い精度で校正していくことができる
。

こうした本発明の原理からすれば顕かなように、本発明
は先に述べた通り、どのような減衰比制御機構を採用し
た可変光減衰器であっても試験、校正の対象とすること
ができる。

また、実施例中においては二つのシンチレーションを用
いているが、一般に展開；７てそれ以上の数のシンチレ
ーションを用いても本発明は同様に適用でき、夫々の組
合せにおける光出力強度比に基いて被試験可変光減衰器
の校正を図ることができる。

更に、先にも少し述べたように、各シンチレーションの
各光出力強度を位置的に弁別できるようになっていれば
実施例以外の座標系を採用することもできる。

本発明校正方法の主たる特徴は次のようにまとめること
ができる。

（１）光検出器の非直線性及び利得変動には殆ど影響さ
れることがない。従来においては光検出器からの検出電
圧信号の大きさの変化から光減衰量を決定していたため
、その結果は上記した変動要因により直接に支配され、
従って校正精度の向上が極めて困難であった実情を考え
ると、この特徴は実用上、極めて有用なものとなる。

（２）光減衰比の校正基準として用いる二つのシンチレ
ーション間の光出力強度比は普遍的物理定数に準するも
のとして取扱うことができるため、校正の普遍性が保証
される。

（３）本発明により高精度で校正された可変光減衰器は
一定の光出力強度の安定な光源と組合せることにより、
光出力が可変で精密な光源を構成でき、従って様々な光
検出器の検出感度校正等のため“の基準光源等として用
い得る外、汎用性のある応用が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置例の概略構成
図、第２図は本発明により試験できる可変光減衰器の一
例の概略構成図、第３図は第１図示装置の多重パルス波
高分析器に得られる代表的なパルス波高スペクトルの説
明図、である。 図中、ｌはシンチレーション光源、２は光検出器、４は
多重パルス波高分析器、５はパルス光源、６は被試験可
変光減衰器、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エネルギの異なる複数のγ線成分をシンチレータに照射
   して該各γ線成分に各対応した夫々固有の光強度中心値
   を持つ複数のシンチレーションを発生させ、該複数のシ
   ンチレーションの群を光出力強度比が一定で既知の複数
   の光の多重光源として使用し； 該複数のシンチレーションを同一の光検出器で捕えて光
   電変換し、分析器に入力して各シンチレーションの光強
   度を座標軸上で位置的に弁別して捕え得るようにすると
   共に； 試験光発生光源に接続した被試験可変光減衰器からの当
   該試験光も上記光検出器を介して上記分析器に掛け、そ
   の強度中心位置を上記複数のシンチレーションに各対応
   する各光強度位置に選択的に整合させるように上記試験
   光発生光源強度及び締輩論可膏光減衰去の減衰機構部を
   選択的に操作し； もって上記複数のシンチレーションの中から選択した一
   つの組合せを構成する二つのシンチレーション間におけ
   る上記既知の光出力強度比に基き上記被試験可変光減衰
   器を校正することを特徴とする可変光減衰器の校正方法
   。