JPS6041309B2 - 放射線測定回路 - Google Patents
放射線測定回路Info
- Publication number
- JPS6041309B2 JPS6041309B2 JP14824778A JP14824778A JPS6041309B2 JP S6041309 B2 JPS6041309 B2 JP S6041309B2 JP 14824778 A JP14824778 A JP 14824778A JP 14824778 A JP14824778 A JP 14824778A JP S6041309 B2 JPS6041309 B2 JP S6041309B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は放射線測定回路に係り、特に無バイアスの半
導体放射線検出器を用いたときの温度ドリフトの影響を
除いた放射線測定回路に関する。
導体放射線検出器を用いたときの温度ドリフトの影響を
除いた放射線測定回路に関する。
一般に半導体放射線検出器からの信号を増幅するには、
第１図ａ，ｂに示すような測定回路が用いられる。これ
らはいずれもパルス増幅器であり、負荷抵抗Ｒｏを介し
て送バイアス電圧ＥＢを半導体放射線検出器１に印加し
、その出力はＡＣ結合としてａ、またはＤＣ結合として
ｂ、演算増幅器ＯＰ、帰還抵抗Ｒｆ帰還容量Ｃｆからな
る電荷有感型増幅器２に導かれる。他方、検出器にバイ
アス電圧を印加しない、いわゆる無バイアス半導体放射
線検出器の使い方がある。
第１図ａ，ｂに示すような測定回路が用いられる。これ
らはいずれもパルス増幅器であり、負荷抵抗Ｒｏを介し
て送バイアス電圧ＥＢを半導体放射線検出器１に印加し
、その出力はＡＣ結合としてａ、またはＤＣ結合として
ｂ、演算増幅器ＯＰ、帰還抵抗Ｒｆ帰還容量Ｃｆからな
る電荷有感型増幅器２に導かれる。他方、検出器にバイ
アス電圧を印加しない、いわゆる無バイアス半導体放射
線検出器の使い方がある。
第２図はその一例で、半導体放射線検出器１は直接演算
増幅器ＰＰ、帰還抵抗Ｒｒからなる電流−電圧変換器３
に接続される。放射線測定のなかでも、スベクトロメト
リーやパルスカウント数の測定の場合には、いわゆるデ
ィスクリミネータ回路により雑音レベルを弁別する。
増幅器ＰＰ、帰還抵抗Ｒｒからなる電流−電圧変換器３
に接続される。放射線測定のなかでも、スベクトロメト
リーやパルスカウント数の測定の場合には、いわゆるデ
ィスクリミネータ回路により雑音レベルを弁別する。
従ってこの場合、信号レベルのベースライン（基準値出
力）の変動は余り問題にならない。しかし、放射線線量
率の測定のように直流出力レベルの変化による積分的な
測定を行う場合には温度ドリフトの問題が生じる。例え
ば、第１図ｂの構成の場合、半導体放射線検出器１中を
流れる逆電流が温度依存性を持っため基準値出力の温度
ドリフトが生じる。このため測定毎に基準値出力をモニ
タするとか、半導体放射線検出器１を鹿温槽中で用いる
等の方法をとらなければならす、測定の不便さ、装置の
複雑さなどの問題がある。第２図のような無バイアスの
場合にも、演算増幅器ＯＰの入力オフセット電圧が微小
バイアスとして半導体放射線検出器１に加わり、基準値
出力の温度ドリフトを生じさせるので、事情は同じであ
る。例えば、直径２０側、厚さ３００仏ｍのｐｎ接合型
ＳＩ放射線検出器では、Ｘ線線量率１瓜ｈＲ／ｍｉｎを
照射した場合約７ｍＶの信号レベルが得られるが、基準
値出力の温度ドリフトがｌｍＶ／℃程度重量する。この
ため測定精度の著しい低下を招き、この温度補償が要求
される。この発明は上記の点に鑑み、無バイアスの半導
体放射線検出器を用いた場合に回路的に温度補償を施し
た放射線測定回路を提供するものである。
力）の変動は余り問題にならない。しかし、放射線線量
率の測定のように直流出力レベルの変化による積分的な
測定を行う場合には温度ドリフトの問題が生じる。例え
ば、第１図ｂの構成の場合、半導体放射線検出器１中を
流れる逆電流が温度依存性を持っため基準値出力の温度
ドリフトが生じる。このため測定毎に基準値出力をモニ
タするとか、半導体放射線検出器１を鹿温槽中で用いる
等の方法をとらなければならす、測定の不便さ、装置の
複雑さなどの問題がある。第２図のような無バイアスの
場合にも、演算増幅器ＯＰの入力オフセット電圧が微小
バイアスとして半導体放射線検出器１に加わり、基準値
出力の温度ドリフトを生じさせるので、事情は同じであ
る。例えば、直径２０側、厚さ３００仏ｍのｐｎ接合型
ＳＩ放射線検出器では、Ｘ線線量率１瓜ｈＲ／ｍｉｎを
照射した場合約７ｍＶの信号レベルが得られるが、基準
値出力の温度ドリフトがｌｍＶ／℃程度重量する。この
ため測定精度の著しい低下を招き、この温度補償が要求
される。この発明は上記の点に鑑み、無バイアスの半導
体放射線検出器を用いた場合に回路的に温度補償を施し
た放射線測定回路を提供するものである。
この発明は、無バイアス半導体放射線検出器と電流−電
圧変換器の間に半導体放射線検出器の出力電流の極性を
交互に切換える第１のスイッチ回路を設けると共に、こ
の第１のスイッチ回路と同期して動作し電流−電圧変換
器の出力電圧の極性を交互に切換える第２のスイッチ回
路を設けたことを骨子としている。この発明の原理をま
ず説明する。
圧変換器の間に半導体放射線検出器の出力電流の極性を
交互に切換える第１のスイッチ回路を設けると共に、こ
の第１のスイッチ回路と同期して動作し電流−電圧変換
器の出力電圧の極性を交互に切換える第２のスイッチ回
路を設けたことを骨子としている。この発明の原理をま
ず説明する。
一般に整流接合をもつ半導体検出器の電圧（Ｖ）−電流
（１）特性は次式で表わされる。１＝ｌｓ（ｅｘｐ（ｑ
Ｖ／ｋＴ）−１） ．・・‘１’ここで、ｑは
電荷素量、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｌｓは
逆方向飽和電流である。
（１）特性は次式で表わされる。１＝ｌｓ（ｅｘｐ（ｑ
Ｖ／ｋＴ）−１） ．・・‘１’ここで、ｑは
電荷素量、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｌｓは
逆方向飽和電流である。
飽和電流ｌｓは温度により変化する値である。‘１１式
より、無バイアス状態、即ちＶ＝０の場合を除いて、半
導体検出器中を流れる電流１は温度Ｔによって変化し、
これが基準値出力のドリフトを生じさせる。ところで、
‘１｝式を級数展開すると、 １＝ｌｓく（ｑＶ／ｋＴ）十 （ｑＶ／ｋＴ）２／２ ！十（ｑＶ／ｋＴ）３／３！十
．．．） ・・・【２）と
なる。
より、無バイアス状態、即ちＶ＝０の場合を除いて、半
導体検出器中を流れる電流１は温度Ｔによって変化し、
これが基準値出力のドリフトを生じさせる。ところで、
‘１｝式を級数展開すると、 １＝ｌｓく（ｑＶ／ｋＴ）十 （ｑＶ／ｋＴ）２／２ ！十（ｑＶ／ｋＴ）３／３！十
．．．） ・・・【２）と
なる。
従ってもし、ｑＶ／ｋＴ《１ ・
・・｛３｝が成立すれば、‘２）式は近似的に次式で表
わされる。
・・｛３｝が成立すれば、‘２）式は近似的に次式で表
わされる。
１＝＄（ｑＶ／ｋＴ） …（４｝｛４
｝式で電流１を印加電圧Ｖと絶対温度Ｔの関数とみなす
と、１（一Ｖ，Ｔ）＝−１（Ｖ，Ｔ） …｛５）が成
立する。
｝式で電流１を印加電圧Ｖと絶対温度Ｔの関数とみなす
と、１（一Ｖ，Ｔ）＝−１（Ｖ，Ｔ） …｛５）が成
立する。
この発明は半導体検出器のＶ−１特性が‘３；式の条件
下で【５｝式の性質を有することを利用するものである
。
下で【５｝式の性質を有することを利用するものである
。
このことを第３図ａ，ｂを用いて次に説明する。まず第
３図ａのように無バイアス状態の半導体放射線検出器１
を電流−電圧変換器３に接続した場合、演算増幅器ＰＰ
の非反転入力側が反転入力側に比べてわずかに正または
負の入力オフセット電圧ｖ。ｓを有するとすると、出力
電圧ｖ。，は、ｖ。
３図ａのように無バイアス状態の半導体放射線検出器１
を電流−電圧変換器３に接続した場合、演算増幅器ＰＰ
の非反転入力側が反転入力側に比べてわずかに正または
負の入力オフセット電圧ｖ。ｓを有するとすると、出力
電圧ｖ。，は、ｖ。
，＝一Ｒｒ（ｉＳ一ｉ。，） …■となる
。ｉｓは放射線によって生ずる信号源電流であり、ｉ。
，は入力オフセット亀圧ｖ船によって生ずる半導体放射
線検出器１中の電流である。次に、第３図ｂのように、
第３図ａとは半導体放射線検出器１の樋性を反転させた
場合には、出力電圧ｖ。２は、 ｖ。
。ｉｓは放射線によって生ずる信号源電流であり、ｉ。
，は入力オフセット亀圧ｖ船によって生ずる半導体放射
線検出器１中の電流である。次に、第３図ｂのように、
第３図ａとは半導体放射線検出器１の樋性を反転させた
場合には、出力電圧ｖ。２は、 ｖ。
２＝−Ｒｆ（一ｉＳ＋ｉ。
２） …｛７｝となる。
ｊのは入力オフセット電圧ｖ。ｓによって生ずる半導体
放射線検出器１中の電流である。一般に演算増幅器の入
力オフセット電圧は微小であり、通常の温度ではｑｖ低
／ｋＴ《１が成立する。従って｛５’式よりｌｏｌ＝−
ｌｏ２ …【８１が得ら
れ、‘６１〜‘８１式より，Ｓ＝（ｖ。
放射線検出器１中の電流である。一般に演算増幅器の入
力オフセット電圧は微小であり、通常の温度ではｑｖ低
／ｋＴ《１が成立する。従って｛５’式よりｌｏｌ＝−
ｌｏ２ …【８１が得ら
れ、‘６１〜‘８１式より，Ｓ＝（ｖ。
２−ｖ。
，）／狐ｆ …■となる。この｛９｝式を
用いることによって、演算増幅器の入力オフセット電圧
に基づく、温度依存性を有する半導体放射線検出器中の
電流ｉ。，，１。２の効果は相殺され、正しい信号電流
ｉｓの値を求めることができる。
用いることによって、演算増幅器の入力オフセット電圧
に基づく、温度依存性を有する半導体放射線検出器中の
電流ｉ。，，１。２の効果は相殺され、正しい信号電流
ｉｓの値を求めることができる。
この発明の一実施例の測定回路を第４図に示す。
半導体放射線検出器１はｐｎ接合型または表面障壁型の
整流接合を有するもので、これを無バイアス状態で第１
のスイッチ回路４を介して演算増幅器ＯＰ，と帰還抵抗
Ｒｆからなる電流−電圧変換器３に接続している。第１
のスイッチ回路４はスイッチＳＩａ〜Ｓ，ｄからなり、
これらを例えばヂューティ比５０％のパルス発振器６と
その出力極性を反転するィンバータ７の出力により駆動
して、検出器１の出力電流をその極性を交互に切換えて
電流−電圧変換器３に入力するものである。電流−電圧
変換器３の出力は、演算増幅器ＰＰ２、その反転入力端
側に設けた入力抵抗Ｒ、帰還抵抗Ｒ、非反転入力端に設
けたスイッチＳ２．， Ｓ２ｂを有する第２のスイッチ
回路５に接続されている。第２のスイッチ回路５は第１
のスイッチ回路４と同期して動作し、電流−電圧変換器
３の出力電圧をその極性を交互に切換えて取出すもので
ある。即ち、スイッチＳ２Ｇ，Ｓ２ｂを発振器６、ィン
バータ７の出力で交互にオンオフ駆動することで、第２
のスイッチ回路５は、スイッチＳ２ａがオン（スイッチ
が閉じた状態）のとき利得１の非反転増幅器として動作
し、スイッチＳめがオンのとき利得１の反転増幅器とし
て動作することになる。いま、第４図でスイッチＳ，ｂ
，Ｓ・ｃ，Ｓ２ｂがオン、スイッチＳＩａ，Ｓ・ｄ，Ｓ
２ａがオフの状態を考えると、これは第３図ａと等価で
ある。
整流接合を有するもので、これを無バイアス状態で第１
のスイッチ回路４を介して演算増幅器ＯＰ，と帰還抵抗
Ｒｆからなる電流−電圧変換器３に接続している。第１
のスイッチ回路４はスイッチＳＩａ〜Ｓ，ｄからなり、
これらを例えばヂューティ比５０％のパルス発振器６と
その出力極性を反転するィンバータ７の出力により駆動
して、検出器１の出力電流をその極性を交互に切換えて
電流−電圧変換器３に入力するものである。電流−電圧
変換器３の出力は、演算増幅器ＰＰ２、その反転入力端
側に設けた入力抵抗Ｒ、帰還抵抗Ｒ、非反転入力端に設
けたスイッチＳ２．， Ｓ２ｂを有する第２のスイッチ
回路５に接続されている。第２のスイッチ回路５は第１
のスイッチ回路４と同期して動作し、電流−電圧変換器
３の出力電圧をその極性を交互に切換えて取出すもので
ある。即ち、スイッチＳ２Ｇ，Ｓ２ｂを発振器６、ィン
バータ７の出力で交互にオンオフ駆動することで、第２
のスイッチ回路５は、スイッチＳ２ａがオン（スイッチ
が閉じた状態）のとき利得１の非反転増幅器として動作
し、スイッチＳめがオンのとき利得１の反転増幅器とし
て動作することになる。いま、第４図でスイッチＳ，ｂ
，Ｓ・ｃ，Ｓ２ｂがオン、スイッチＳＩａ，Ｓ・ｄ，Ｓ
２ａがオフの状態を考えると、これは第３図ａと等価で
ある。
従ってこのとき、電流−電圧変換器３の出力電圧は■式
で表わされ、第２のスイッチ回路５が利得１の反転増幅
器として働くことから、その出力端子に得られる電圧は
−ｖ。，である。次にスイッチＳ，ａ，Ｓ，ｄ，Ｓ２ａ
がオン、スイツチＳ，ｂ，Ｓ，ｃ，Ｓ２ｂがオフの状態
では第３図ｂと等価になり、電流−電圧変換器３の出力
電圧は｛７｝式で表わされ、第２のスイッチ回路５が利
得１の非反転増幅器として働くことからその出力端子の
電圧はｖ。２となる。
で表わされ、第２のスイッチ回路５が利得１の反転増幅
器として働くことから、その出力端子に得られる電圧は
−ｖ。，である。次にスイッチＳ，ａ，Ｓ，ｄ，Ｓ２ａ
がオン、スイツチＳ，ｂ，Ｓ，ｃ，Ｓ２ｂがオフの状態
では第３図ｂと等価になり、電流−電圧変換器３の出力
電圧は｛７｝式で表わされ、第２のスイッチ回路５が利
得１の非反転増幅器として働くことからその出力端子の
電圧はｖ。２となる。
こうして得られる出力電圧波形は第５図のようになる。
前述伽９｝式からわかるように、第５図の出力電圧波形
の中心レベルにより、電流−電圧変換器３の演算増幅器
雛Ｐ，の入力オフセット電圧の影響を除いた正しい出力
電圧値が得られる。この実施例の測定回路と従来の第２
図の測定回路を比較するため、それぞれについて測定温
度条件を０℃から５０００まで変化させたときの出力電
圧を測定した結果を第６図に示す。図中Ｅが第４図の測
定回路を用いた場合、Ａ〜○が第２図の測定回路を用い
た場合である。Ａ〜Ｄについて、演算増幅器の入力オフ
セット電圧ｖ。ｓをパラメータとして記入してある。従
来の回路では、温度によって大幅な測定誤差が生じるの
に対し、この発明の回路では入力オフセット電圧があっ
ても温度条件に左右されず正しい信号レベル３印ｈＶが
得られている。第４図の実施例では、出力波形は第５図
に示したように正しい信号レベルを中心として上下に変
化する方形波である。
前述伽９｝式からわかるように、第５図の出力電圧波形
の中心レベルにより、電流−電圧変換器３の演算増幅器
雛Ｐ，の入力オフセット電圧の影響を除いた正しい出力
電圧値が得られる。この実施例の測定回路と従来の第２
図の測定回路を比較するため、それぞれについて測定温
度条件を０℃から５０００まで変化させたときの出力電
圧を測定した結果を第６図に示す。図中Ｅが第４図の測
定回路を用いた場合、Ａ〜○が第２図の測定回路を用い
た場合である。Ａ〜Ｄについて、演算増幅器の入力オフ
セット電圧ｖ。ｓをパラメータとして記入してある。従
来の回路では、温度によって大幅な測定誤差が生じるの
に対し、この発明の回路では入力オフセット電圧があっ
ても温度条件に左右されず正しい信号レベル３印ｈＶが
得られている。第４図の実施例では、出力波形は第５図
に示したように正しい信号レベルを中心として上下に変
化する方形波である。
従って、放射線の累積線量を測定する場合には、この回
路を第７図に示すように直接積分器８に接続すればよい
。これにより、周囲温度の影響を受けない累積線量の測
定が可能である。以上説明したように、この発明のよれ
ば、無バイアスの半導体放射線検出器を用いた放射線測
定回路の温度補償を回路的に簡単かつ確実に行うことが
できる。
路を第７図に示すように直接積分器８に接続すればよい
。これにより、周囲温度の影響を受けない累積線量の測
定が可能である。以上説明したように、この発明のよれ
ば、無バイアスの半導体放射線検出器を用いた放射線測
定回路の温度補償を回路的に簡単かつ確実に行うことが
できる。
第１図ａ，ｂおよび第２図は半導体放射線検出器を用い
た従来の放射線測定回路例を示す図、第３図ａ，ｂはこ
の発明の原理を説明するための図、第４図はこの発明の
一実施例の放射線測定回路を示す図、第５図はその出力
電圧波形を示す図、第６図はその出力電圧の温度による
変化を従来例と比較して示す図、第７図は累積線量を求
めるこの発明の別の実施例の放射線測定回路を示す図で
ある。 １・・・・・・半導体放射線検出器、３・・・・・・電
流−電圧変換器、４・・・・・・第１のスイッチ回路、
５・・・・・・第２のスイッチ回路、６・・・・・・パ
ルス発振器、７・・・・・・ィソバータ、８・…・・積
分器。 第１図 第２図 第３図 第４図 才Ｊ図 第６図 第７図
た従来の放射線測定回路例を示す図、第３図ａ，ｂはこ
の発明の原理を説明するための図、第４図はこの発明の
一実施例の放射線測定回路を示す図、第５図はその出力
電圧波形を示す図、第６図はその出力電圧の温度による
変化を従来例と比較して示す図、第７図は累積線量を求
めるこの発明の別の実施例の放射線測定回路を示す図で
ある。 １・・・・・・半導体放射線検出器、３・・・・・・電
流−電圧変換器、４・・・・・・第１のスイッチ回路、
５・・・・・・第２のスイッチ回路、６・・・・・・パ
ルス発振器、７・・・・・・ィソバータ、８・…・・積
分器。 第１図 第２図 第３図 第４図 才Ｊ図 第６図 第７図
Claims (1)
- １ 無バイアスの半導体放射線検出器を用い、その出力
電流を電流−電圧変換器により取出す放射線測定回路に
おいて、放射線検出器の出力電流をその極性を交互に切
換えて電流−電圧変換器に入力する第１のスイツチ回路
と、この第１のスイツチ回路と同期して動作し電流−電
圧変換器の出力電圧の極性を交互に切換える第２のスイ
ツチ回路とを備えたことを特徴とする放射線測定回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14824778A JPS6041309B2 (ja) | 1978-11-30 | 1978-11-30 | 放射線測定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14824778A JPS6041309B2 (ja) | 1978-11-30 | 1978-11-30 | 放射線測定回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5574479A JPS5574479A (en) | 1980-06-05 |
| JPS6041309B2 true JPS6041309B2 (ja) | 1985-09-14 |
Family
ID=15448517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14824778A Expired JPS6041309B2 (ja) | 1978-11-30 | 1978-11-30 | 放射線測定回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041309B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2960979B1 (fr) * | 2010-06-03 | 2012-11-30 | Gregory Jean | Dispositif de detection de particules alpha |
-
1978
- 1978-11-30 JP JP14824778A patent/JPS6041309B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5574479A (en) | 1980-06-05 |
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