JPS6125105B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射線の測定に使用するシンチレー
シヨンカウンタに関し、特に、温度変化に対して
測定結果の計数率値を安定化して取り出すように
したシンチレーシヨンカウンタに関するものであ
る。

従来、シンチレーシヨンカウンタを用いて放射
線を測定する場合には、測定結果が周囲温度の変
化によつて変動するので、所望の測定範囲におけ
る放射線のエネルギレベルを安定化するために、
放射線検出器に特殊の放射線源、例えば²⁴¹Am等
を埋め込み、その放射線源から放出する放射線が
有する特定のエネルギレベルを電気パルスの波高
に変換してその波高値がつねに一定になるよう
に、シンチレーシヨンカウンタ中の光電子増倍管
の高圧電源、前記増幅器等の利得を制御するよう
にしていた。しかし、このような安定化方式によ
つては、微量の放射能を測定する場合に、放射線
検出器にあらかじめ埋め込まれた放射線源からの
放射線によつて、測定すべき微量の放射線がマス
クされて測定し得なくなる。また、かかる方式の
安定化を行なうための制御回路系統を本来の測定
回路系統の他に設ける必要があるために、測定装
置が高価になりやすかつた。さらに、シンチレー
シヨンカウンタにおける測定結果の変動の原因が
主として周囲温度の変化であるがために、測定回
路系統の一部をなす前記増幅器に温度補償を施す
ようにした安定化方式も用いられているが、かか
る安定化方式においては、温度変化によつて測定
結果の計数率値が複雑な形態に変動する場合に
は、その複雑な形態の変動に追随して温度補償回
路を動作させることが困難であるために、充分に
安定化することができないなど、従来のシンチレ
ーシヨンカウンタには温度変化に対する安定化が
困難であるという欠点があつた。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、本来の測定回路系統を構成する放射線検出
器、増幅器、高圧電源等の構成要素には従来どお
りの慣用のものを使用しても、周囲温度の変化に
対して十分に安定な測定結果が得られるシンチレ
ーシヨンカウンタを提供することにある。

すなわち、本発明シンチレーシヨンカウンタ
は、測定回路系統のうち特に温度変化に対して敏
感な光電子増倍管の高圧電源の入力端に温度補償
回路を付加し、装置全体としての温度特性に適合
するようにあらかじめ温度補償特性を設定するこ
とにより、光電子増倍管に印加する高電圧を周囲
温度の変化に対して適切に変化させるようにした
ものである。

以下に図面に参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。

まず、通常のシンチレーシヨンカウンタにおけ
る測定回路系統の構成を第１図に示す。

第１図に示した構成のシンチレーシヨンカウン
タにおいては、シンチレータSLが光電子増倍管
PMに光学的に結合されており、シンチレータSL
に入射した放射線が変換された発光は、光電子増
倍管PMにおいて光電子流に変換して増倍された
うえで取出される。このようにして放射線の入射
に応じて取出した電気信号は、前記増幅器PAに
より増幅されたのち、計数率計CRにより単位時
間あたりの入力パルス数、すなわち、発生時間率
を計数され、その計数結果が例えば指示計に表示
される。なお、上述した光電子増倍管PMは、高
圧電源PSから供給される高電圧により光電子流
を加速して増倍作用を行なわせるように構成され
ている。

しかして、上述した構成のシンチレーシヨンカ
ウンタにより自然放射線の測定を行なつた場合に
は、第２図に示すように、γ線のエネルギレベル
の増大に伴つて漸減する形態で測定結果の計数率
値の変化が示される。いま、シンチレーシヨンカ
ウンタにより、第２図示の特性曲線におけるγ線
エネルギレベルE₁を超えるエネルギを有する放
射線を測定した結果の計数率値が、第２図に示す
領域S₁に得られる場合に、放射線検出器および測
定器が周囲温度の変化によつて特性の変化を呈し
たために、γ線エネルギレベルE₂を超えるエネ
ルギを有する放射線しか測定し得なくなつたとす
ると、第２図に示す領域S₂内の計数値が測定結果
として得られるように変化することになる。しか
も、かかる測定結果の周囲温度による変化の特性
が個々のシンチレーシヨンカウンタによつてそれ
ぞれ異なるために、例えば、３組のシンチレーシ
ヨンカウンタを用いて同一放射線を測定した結果
の計数率値の周囲温度による変化の態様は、第３
図の特性曲線１，２，３に示すように、それぞれ
異なつた増減の傾向を示す。

一方、シンチレータの発光を光電変換して増幅
する光電子増倍管は、通例、800〜1000Vの範囲
の高電圧を印加して駆動されるが、かかる範囲の
駆動電圧が1V変化すると、それぞれ異なるエネ
ルギレベルの放射線にそれぞれ対応する変換出力
パルスの波高電圧値Ｅはいずれも数パーセントの
変化を呈し、光電子増倍管駆動電圧の変動による
変換出力パルス波高値の変化が第２図あるいは第
３図に示した測定結果の計数率値の変動の主因を
なしている。したがつて、第３図に示したような
シンチレーシヨン毎に異なる態様で周囲温度によ
り変化する測定結果の計数率値を安定化するため
には、光電子増倍管を駆動する高電圧を周囲温度
の変化に対して適切に制御するのが最も有効であ
ることになる。

かかる観点から、従来のシンチレーシヨンカウ
ンタにおける高圧電源回路の構成を第４図に示
し、これと対比して、本発明シンチレーションカ
ウンタにおいて周囲温度の変化に対し高電圧を適
切に制御するための温度放償回路を付加した高圧
電源回路の構成例を第５図に示す。

第４図に示した従来の高圧電源回路において、
１は差動増幅器であり、その一方の入力端子P₁を
低抗１９を介して接地する。差動増幅器１の出力
電圧により高圧発生回路２を制御し、その出力電
流i₀を抵抗２０を介して差動増幅器１の他方の入
力端子_２に帰還するとともに、その他方の入力端
子P₂を抵抗２１および出力電圧設定用可変低抗１
４を介して接地してあり、出力高電圧値は出力電
流i₀と出力電圧設定用可変抵抗１４に流れる電流
i₁とが等しくなる点で安定化する。

ここで、出力電圧設定用可変抵抗１４により設
定した可変出力端子電圧ｖがｖ_naxのときの出力
高電圧値ＶをＶ_naxとすると、出力高電圧値Ｖを
１ボルト変化させるためには差動増幅器１の入力
端子P₁およびP₂のいずれかに供給する入力電圧を
ｖ／Ｖだけ変化かさせればよいことになる。そこ
で、本発明においては、かかる入力端子のいずれ
か一方に温度補償用電圧を印加して、光電子増陪
管駆動用高圧電源を制御する。

このような形態の本発明シンチレーシヨンカウ
ンタの基本的構成を第５図に示す。ここで、TC
は温度補償回路であり、その温度補償出力を高圧
電源PSに供給して電源出力Ｖを温度変化に対応
して変化させる。

本発明シンチレーシヨンカウンタの高圧電源回
路PSおよび温度補償回路TCの具体例を第６図に
示す。図中、第４図と同様の個所には同一符号を
付してその説明は省略する。第６図において、電
源回路PS中の差動増幅器１の入力端子P₁に、温
度補償回路TCの出力電圧ｖ_putを供給する。この
温度補償回路TCにおいて、１３はシンチレーシ
ヨンカウンタの測定回路系統と同一の周囲温度中
に配置した温度センサであり、この温度センサ１
３により周囲温度の変化に対応して変化する検出
出力電圧を温度増幅器１２により供給して一定利
得で増幅し、温度増幅器１２の増幅出力として周
囲温度に比例した温度検出電圧を取出す。つい
で、その温度検出電圧をコンパレータすなわち電
圧比較器８，９，１０および１１の一方の入力端
子に並列に供給する。一方、固定抵抗２４〜２８
を縦続接続して一定直流電圧＋Ｂを抵抗２４側に
印加するとともに抵抗２８側を接地し、それらの
固定抵抗２４〜２８の各接続点に図示のとおりに
生じた段階的に値が順次に相違する固定電圧Ｖ
_D，Ｖ_C，Ｖ_BおよびＶ_Aを上述したコンパレータ
８，９，１０および１１の他方の入力端子にそれ
ぞれ供給する。コンパレータ８〜１１において
は、それぞれに供給された固定電圧Ｖ_D〜Ｖ_Aを、
それぞれに並列に供給された温度検出電圧が腸え
たときに、それぞれの比較出力電圧が０ボルトか
らＥボルトに変化する。コンパレータ８〜１１の
かかる比較出力電圧を接地電位と組合わせ、図示
のとおりに、順次に組合わせた１対ずつの比較出
力電圧を排他的論理和回路４〜７に順次に供給す
る。それらの排他的論理和回路４〜７において
は、各１対の入力電圧が同電位のときには出力電
圧が０ボルトとなり、各１対の入力電圧が互いに
異なる電位にあるときにのみＥボルトの出力電圧
が取出される。したがつて、温度増幅器１２から
供給した温度検出電圧が最低の固定電圧Ｖ_Aより
低い場合には、各コンパレータ８〜１１の比較出
力電圧がいずれも０ボルトすなわち接地電位とな
るので、各排他的論理和回路４〜７の出力電圧は
いずれも０ボルトになる。ついで、温度検出電圧
が上昇して最低の固定電圧Ｖ_Aを超えると、コン
パレータ１１の比較出力電圧のみがＥボルトとな
るので、排他的論理和回路７の出力電圧のみが０
ボルトからＥボルトになる。ついで、温度検出電
圧がさらに上昇し固定電圧Ｖ_Bを超えると、コン
パレータ１０〜１１の比較出力電圧がＥボルトに
なるので、排他的論理和回路７の出力電圧はＥボ
ルトから再び０ボルトに戻り、排他的論理和回路
６の出力電圧のみがＥボルトになる。同様にし
て、温度検出電圧が順次に上昇するにつれて、排
他的論理和回路５、ついで、排他的論理和回路４
の出力電圧が順次にＥボルトになり、最終的には
排他的論理和回路４の出力電圧がＥボルトに固定
される。排他的論理和回路４〜７からの上述のよ
うにして順次にＥボルトになる出力電圧は可変低
抗１５〜１８によりそれぞれ電流に変換され、さ
らに、逆流防止用ダイオード２９〜３２をそれぞ
れ介して演算増幅器３の一方の入力端子IT₁に共
通に供給される。演算増幅器３の他方の入力端子
IT₂は接地する。演算増幅器３の出力電圧ｖ_putを
低抗２２を介して入力端子IT₁に帰還する。この
ようにして演算増幅器３から取り出された出力電
圧ｖ_putは抵抗２３と抵抗１９とにより分圧され
てＲ_１９／Ｒ_２３＋Ｒ_１９ｖ_putとなり、高圧電源回路P
Sにおけ る差動増幅器１の入力端子P₁に供給され、差動増
幅器１は、第４図の従来回路について前述しとお
りに、その入力端子P₁に供給された電圧に対応し
て高圧発生回路２の出力高電圧値を制御する。

ここで、第３図に示したシンチレーシヨンカウ
ンタ出力計数率値の温度特性曲線のうち特性曲線
１に従つた計数率値の周囲温度による変化を補償
する場合における本発明による温度補償の態様の
例を第７図に示す。第７図に示す相対計数率値の
温度特性曲線Ａを、温度範囲t₀℃〜t₄℃を４分割
した各温度領域毎に、段階的に補償する場合の例
について説明すると、まず、t₀℃〜t₁℃の温度領
域においては、第６図示の温度補償回路TCSに
おける可変抵抗１８を調整して演算増幅器３の出
力電圧ｖ_putを変化させ、高圧電源回路PSの出力
高電圧Ｖを上昇させることによつて計数率値を増
大させ、その計数率値の増加分をB₁とし、その
増加分B₁と調整前における計数率値A₁とを相加
した調整後の計数率値A₁＋B₁を温度領域t₀℃〜t₁
℃における温度補償出力計数率値として取出す。

上述したと同様にして、他の各温度領域t₁℃〜
t₂℃，t₂℃〜t₃℃，t₃℃〜t₄℃についても、各可変
抵抗１７，１６，１５をそれぞれ調整して計数率
値の増加分B₂，B₃，B₄をそれぞれ取出し、それ
ぞれの温度領域における調整前の計数率値A₂，
A₃，A₄とそれぞれ相加し、各温度領域毎の温度
補償出力計数率値A₂＋B₂，A₃＋B₃，A₄＋B₄を取
出す。

上述したように、温度補償を施すべきシンチレ
ーシヨンカウンタにおける周囲温度の変化に対す
る計数率値の変化特性があらかじめ判つている場
合には、上述した各温度補償出力計数率値A₁＋
B₁，A₂＋B₂，A₃＋B₃，A₄＋B₄が互いに最も等し
くなるように計数率値の各増加分B₁，B₂，B₃，
B₄をそれぞれ適切に設定することができる。

なお、第６図および第７図につき上述した例に
おいては、温度補償を施すべき温度範囲を４分割
した各温度領域毎に段階的に温度補償を行なうよ
うにしたが、補償すべき温度範囲の分割数を増大
させるほど、上述した温度補償の段階を細かくす
ることができるので、補償出力計数率値の誤差を
一層少なくすることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、シンチレーシヨンカウンタにおけるシンチレ
ータの発光を電気信号に変換して増幅する光電子
増倍管の駆動用高圧電源の入力端に、周囲温度の
変化に対応して、駆動用高圧電源の入力電圧を変
化させる温度補償回路を接続することにより、周
囲温度の変化に応じ光電子増倍管駆動用高電圧を
変化させ、もつて、シンチレーシヨンカウンタに
おける出力計数率値の周囲温度による変動を補償
することができ、したがつて、周囲温度の広範囲
の変化に対しても出力計数率値の変動の少ないシ
ンチレーシヨンカウンタを実現することができ
る。

本発明のシンチレーシヨンカウンタの温度調整
にはことさらに部品を選択することなく、温度補
償回路の可変低抗を調節するだけで、簡単に行う
ことができる。

かかる本発明シンチレーシヨンカウンタを使用
すれば、環境放射線のモニタ以外にも、温度変化
に対して安定に動作するシンチレーシヨンカウン
タを必要とする技術分野に広く適用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシンチレーシヨンカウンタの構
成を示すブロツク線図、第２図は同じくその出力
計数率値のエネルギレベル特性の温度による変化
の態様を示す特性曲線図、第３図は同じくその出
力計数率値の個々の装置による温度特性の相違の
態様を示す特性曲線図、第４図は従来のシンチレ
ーシヨンカウンタにおける高圧電源回路の構成を
示すブロツク線図、第５図は本発明シンチレーシ
ヨンカウンタの基本構成を示すブロツク線図、第
６図はその電源回路および温度補償回路の具体例
を示すブロツク線図、および第７図は同じくその
出力計数率値の温度補償の態様の例を示す特性曲
線図である。 SL……シンチレータ、PM……光電子増倍管、
PA……前置増幅器、CR……計数率計、PS……
高圧電源、TC……温度補償回路、１……差動増
幅器、２……高圧発生回路、３……演算増幅器、
４〜７……排他的論理和回路（ORゲート）、８〜
１１……電圧比較器（コンパレータ）、１２……
温度増幅器、１３……温度センサ、１４〜１８…
…可変抵抗器、１９〜２８……固定抵抗器、２９
〜３２……ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力放射線に応じたシンチレータの発光を光
   電子増倍管を介して電気信号に変換して増幅した
   のち計数するシンチレーシヨンカウンタにおい
   て、高電圧を発生する高圧発生回路と、この高圧
   発生回路によつて発生された前記高電圧に比例し
   た高圧値と所定の電圧値との差に応じて前記高圧
   発生回路の高電圧の値を制御する差動増幅器１と
   を備え、前記光電子増倍管を作動させる高圧電源
   と： 温度の変化に応じて変化する温度検出電圧が並
   列に供給されるとともに、順次に異なる複数段階
   の固定電圧がそれぞれ供給される複数個の電圧比
   較器と、順次に前記電圧比較の比較出力がそれぞ
   れ可変抵抗器を介して供給される複数個の排他的
   論理和回路と、それら複数個の排他的論理和回路
   の出力が供給される差動増幅器３とを備えた温度
   補償回路と： を具備し、前記温度補償回路の差動増幅器３が前
   記高圧電源の前記差動増幅器１のいづれか一方の
   入力端子に、温度の変化に応じて変化する電圧を
   供給することを特徴とするシンチレーシヨンカウ
   ンタ。