JPS6315185A

JPS6315185A - 熱発光リン光体読み取り装置

Info

Publication number: JPS6315185A
Application number: JP31612686A
Authority: JP
Inventors: ペーター・エフ・ブラウンリヒ; ウォルフガング・テツレフ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-12-25
Publication date: 1988-01-22

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】技術的背景本発明の技術的背景はリン光体の露光からイオン化放射
へ発生した励起レベルを決定′ｆろために熱発光リン光
体を読み取る装置及び方法を含んでいる。

本発明の背景熱発光リン光体上呼ばれる材料は高いエネルギ放射によ
って照射され次に続いて発光放出を行なうために熱を用
いて励起される。熱発光リン光体は１人間、動物、植物
及び他のものが露光される入射放射量を測定するために
使用されろ放射線量計に広く使用されている。熱発光線
量計は放射線ｊｉ８：ｙｅを６１１ｊ定ｆろだめの一定
のモニタを与えるために原子力産業の作業者によって広
く使用されている。

熱発光リン光体は放射の紫外線、χ線、ガンマ線及び他
の形式のエネルギ放射によって励起されろ。このような
イオン化放射は熱発光材料内の電子が高度に励起される
ようにする。熱発光材料の性質はこれらの高いエネルギ
の電子がかなり安定シタ高エネルギレベルでトラップさ
れるようにするＣ電子は通常はトラップされた電子を開
放しこれにより電子を低いエネルギ状態に戻すことを可
能にｆる熱の形式の別のエネルギレベルにとどまる。電
子の低いエネルギ状態へ復帰は通常は発光放出と呼ばれ
る主として可視光の形式のエネルギの放出を生じさせる
。

熱発光リン光体を個人用線量計に使用したことによって
１個人あるいは他の対象のイオン化放射の可能な露出を
モニタするためにルーチンに基づいて読み取られねばな
らない多数の線量計を必要とした。実質的な数の故て線
量計を読み取る仕事は時間のかかるそして費用のかかる
ものであった。

トラップされた電子を開放し、かつ線量計が蕗出された
イオン化放射量の指示として測定される発光放出な与え
るために、熱発光材料を加熱する４つの一般に知られた
方法がある。熱発光リン光体を加熱する第１のそして最
も一般的な方法は接触加熱によるものである。第２の方
法は１７ン光体上に衝突される高温ガス流を用いた加熱
である。

第６の方法は発光リン光体を加熱する赤外線ビームの形
式で放射エネルギを使用する。第４の万、去は発光放出
に必要な熱を与えろために赤外線レーザビームを使用す
るー接触加熱は最も普及しているが、最も時間のかかるまた
信頼できないものである。通常の接触加熱は、加熱され
ているリン光体に高度の不均一な温度分布を発生する高
温フィンガつまり接触グローブを用いて発生する。これ
は薄層つまりフィルムタイプの線量計構造が使用された
時に特にあてはまる。接触加熱はかなり低いエネルギの
ベータ線の線量な測定するために使用される線量計を読
み取るためにも許容できないことがわかった。

高温ガス流を用いたリン光体の加熱は接触加熱より速く
もつと均一であることが証明された。不都合にも、この
加熱の方法はかなり大規模の熱交換器設備を必要とし、
また実現するためにかなり費用がかかる、赤外線ビームによる加熱は接触加熱及び高温ガス加熱に
対して改良された結果を与えた。このような熱発光リン
光体読み取り装置の１つの例は’ｉ’ａｓｕｎｏ　ｅｔ
　ａｌ、　ヘの米国特許第４．２０４，１１９号に開示
されている。このＹａｓｕｎｏの特許は、基板の裏面を
迅速に加熱する赤外線放出白熱灯を使用した装置を開示
している。少欲の熱発光粉が赤外ビームに蕗出さまた表
面から反対側の基板に付着されている。このようにＹａ
ｓｕｎｏは、基板が直接に加熱されそして熱が伝導によ
って熱発光粉に移されろという構成を開示している。

ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ　ヘの米国特許第３，５３１，
６４１号は合成材料中に保持された熱発光リン光体を含
んだ熱発光線量計の製造を教示している５合成材料は、
内部に含まれている熱発光リン光体への熱伝導体として
使用されるので熱及び熱線を残丁ことができねばならな
い。

Ｙａｓｕｎｏ　ｅｔ　ａｌ及びＷｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ
　　ｉｃよッテ説明された線量計及び加熱方法は有用な
技術を与えるが、不都合にも制限されておりまた医療調
査。

放射治療、及び人間及び環境モニタに使用さｆ′Ｌ７：
）熱発光材料内を完全に満足しないことがわかったつこ
のような応用は好適ては大抵の場合には小さい離散的な
ドツトあるいは極めて薄い層の形式でＳ、’；発光リン
光体の１ミリグラム以下を用いて極めて小さい線量計を
使用あるいは要求する。薄い層の線量計の場合には線量
計の面積の平方センチメートル当り熱発光リン光体の１
ｒ′１ミリグラム以下を有することが望ましい。このよ
うに少計の熱発光材料を使用するので材料が十分な発光
エネルギ放出を与えろために極めて迅速に加熱されるこ
とが必要であり、その結果放出の検出可能レベルが測定
装置中の逗子的雑音によってあいまいにされずに測定で
きる。このように少量の発光リン光体を約４００℃に迅
速に加熱することは、基板材料が熱を熱発光リン光体に
伝えるために初期に熱されねばならない時には遅くされ
る、基板を介して熱伝導により熱発光リン光体を加熱するこ
とは、別の理由で材料が加熱できる速度を制限する。多
過ぎろ熱が極めて急速に供給されると基板材料自体が白
熱化され、これにより発光放出検出装置により検出され
そして４ｊｔ計に誤った読み取りに返還されるという発
光放出を発生する。従って、伝導法を用いて熱発光リン
光体を読み取るために必要な時間は厳しく制限され、そ
して最も良く知られた時間はほぼ捧秒である。

ＹａｍａＳｈｉ　ｔａ　ｅｔ　ａｌ、への米国特許第３
，７２９，６５０号は、熱発光線量計要素を加熱するた
めに使用される赤外線レーザ源を用いた熱弁光読み取り
計器を開示シティる。コノＹａｍａｓｈｉｔａ　ｅｔ　
ａｌ、　Ｖｃよって構成された計器は、レーザ励起によ
って得られた発光放出グロー曲線が、線量計が露出され
るべき放射レベルの容易かつ正確な決定に望まれる特性
グロービークを与えないという欠点があることがわかっ
た。

本発明は、レーザビームのパワー密度の均−性及びレー
ザパワー出力の時間に対する不安定性が熱発光リン光体
の読み取りの速度及び精度の不十分さに影響しているこ
とを見きわめた。レーザビームパワーの不均一性は二酸
化炭素レーザのような既知のレーザ特性にあると思われ
る。このようなレーザはパワーあるいは強度かビームの
断面積位置の関数として描かれた時にＧａｕｓｓ　ｉａ
ｎつまりベル形の曲線を示す。この不均一ビームパワー
プロフィールはビームの中心において局所化されたｇｉ
度の加熱を生じさせる。従って、リン光体の温度がリン
光体の部分によって変化して、遅延した発光を生じる。

時間に対するレーザのパワー出力の不安定さも本発明に
おいて、正確に読み取る指度が低い発光グロー曲線を作
ってしまう原因の要素として見きわめられた。レーザパ
ワーは温度安定化装置つまり閉ループ制御ビアゾ電気ブ
ツシャを用いて時間に対してもつと安定にできることも
既に知られている。このブツシャはレーザ要素の熱誘導
された動きに迅速に応答して相互にレーザミラーを移動
するものである。レーザパワー出力を安定化する温度安
定化法は完全て有効でないことはないが。

−ｇ分は極めて遅い応答時間のために有効でない。

ビアゾ電気プッシャーは極めて費用がかかり、そのため
広く使用されていない。

本発明は、熱発光リン光体を加熱するために使用された
レーザパワーレベルが白熱化を最小にするために時間の
関数として描くつまり調整できることも見きわめた。も
しそうしなければ、レーザ加熱が高速の加熱入力でかな
り短い時間周期に行なわれた時には白熱化が発生する。

更に、レーザ附勢のプリアニーリングサイクル及びボス
トアニーリングサイクルが、もつと精度を増しそして熱
発光リン光体をプリアニール及びボストアニールする手
動の処理を排除するために、主熱発光読み取りサイクル
の前及び後に使用できる。

本発明の目的は、得られた発光放出の正確そして信頼性
のある測定を可能にする方法で、熱発光リン光体を極め
て迅速に励起できる熱発光リン光体読み取り装置を提供
することである。

本発明の別の目的は、熱発光リン光体の時間変化レーザ
励起を与えることができる熱発光リン光体読み取り装置
を提供することである。

本発明の別の目的は、原熱発光材料に露光されたイオン
化放射量を示している正確なかつ反復可能な発光放出を
行なうレーザ源を用いて、熱発光リン光体が極めて迅速
に励起できる方法を提供することである。

本発明の別の目的は、白熱化を最小にしかつ他の利益を
与えるために使用できる制御時間変化レーザパワー出力
を有する熱発光リン光体を読み取る方法を提供すること
である７本発明の別の目的は、更にリン光体読み取り精度を向上
しかつ処理時間を短縮する制御レーザ附勢プリアニーリ
ング及びボストアニーリングサイクルのための方法及び
装置を提供ｊにとである。

好適実施例の詳細な説明本発明によるレーザ附勢熱発光リン光体読み取り装置の
第１の形式が第１図に示されている。この装置は、読み
取られる熱発光リン光体な加熱するためにレーザ放射エ
ネルギを与えろレーザビーム源装置１０を備えている。

レーザビーム源装置１０は、レーザ空胴１１を有￥るレ
ーザヘッド１２と、好適にはレーザ空胴１１の温度及び
強度レベルの安定化を助けろためにこれに取り付けられ
たレーザ冷却及び温度安定化装置１５とを備えている。

レーザビーム源装置１０は好適には可視光発光放射がそ
れから区別できるように好適には赤外スペクトラムにあ
るレーザビーム１６を放射てる。

レーザヘッド１２はレーザ電源１５によって附勢される
。

レーザビーム源装置１０を構成する受容できる装置の例
はＬａａｋｍａｎｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−○ｐｔｉＣＳか
ら入手できる型式ＲＦ１２５の無線周波数二酸化炭素レ
ーザを備えている。レーザ冷却及び温度安定化装置１５
は好適にはＬａａｋｍａｎｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−○ｐｔ
ｉＣ８の型式ＲＦ１６５の冷却製置及び型式ＴＣ１６０
００の温度コントローラである。レーザ電源１５は好適
にはＬａａｋｍ乙ｎｎ型式ＲＦ２５０のような無線周波
数電源である。このような無線周波数電源は好適には使
用されている装置に応じて４４メガヘルツあるいは他の
適当な周改数で動作できる。このような要素の組合わせ
は１５ワツトの公称電力及び１、８　ミリメートルの公
称ビーム直径を有するレーザビーム１６を発生する。

別のレーザ構造はＣａ１ｉｆｏｒｎｉａ　Ｌａ５ｅｒに
よろ型式８２−４００００のような直流高電圧励起を用
いた二酸化炭素導波管レーザを備えている。このような
レーザは４５ワツトの公称電力出力をもっている、型式
８２−４００００は高電圧直流電源を有しておりまた温
度安定化のために水冷を使用（−でいるのでこの型式を
使用することによって無線周波数電源の必要性が排除さ
れる。

レーザ電源１５は電源の電力出力を従ってレーザ空胴１
１から放出されたレーザビーム１６の出力電力を調整す
るために変調できねばならない。

無線周波数電源の場合の振幅を変化することによって変
調できる。直流高電圧電源の場合には、高電圧ＤＣ電源
の放出電流はレーザビーム電力を調整するために変調さ
れる。レーザ電源１５の変調は他の別の変更を行なうこ
とによっても可能である。

レーザビーム１６はレーザビーム源装置１０から放出さ
れ、必ずしも必要でないが好適には赤外鏡１７のような
反射手段に向けられろ。反射されたレーザビーム１６は
次にレーザビーム分割装置１８に行く。この分割装置１
８は、はとんどのビームが直接にこれを通って透過でき
、残りのビームがレーザ電力検出器２０に向けて反射で
きるようにする。レーザビーム分割装置１８は好適には
典型的なＣＯ２レーザにより発生された１０．６マイク
ロメータ波長の放射を透過する材料の薄いシートである
。適当な材料の例はゲルマニウム、フッ化バリウム、あ
るいはセレン化亜鉛を含む。これらの及び他の適当な材
料から成る薄い干らなピースは高い透過率を与えるため
に通常は非反射性にコーティングされている窓を形成し
ている。ある角度においてビーム分割装置の向きはビー
ムの少ない割合だけが反射できるようにしこれによって
検出器ビーム２１を形成する。

レーザビーム１６は好適にはレーザ空胴１１内においで
あるいはレーザビーム源装置１０と赤外線鏡１７との間
のある点において偏光される。ビーム１６の偏光は、好
適には時間に無関係のつまり固定偏光を与えろ偏光装置
を用いて行なわれる。

鏡１７及びビーム分割器１８のような反射要素がビーム
の偏光の向きに応じて変化する反射率を有しているので
固定偏光が必要とされろ、あるレーザにおいて生じる偏
光の変化は反射された検出器ビーム２１の強度の変化を
生じさせる。これは単に偏光の変化により電力調整に誤
差を生じる。

適当な偏光装置１１８は、好適にはセレン化亜鉛である
光学的に平らな基板上に設けられたこの分野では周知の
薄いフィルムの偏光材料から成っている。この合成物は
偏光器の表面に垂直な線からほぼ６７度のブルースタ角
をもって入射ビームに向けられている。他の別の偏光装
置も当業者には明らかである。

前述したレーザ及び偏光器の変形として、レーザ空胴内
に統合されたつまり内蔵された偏光器を有するレーザを
使用することも可能である。このようなレーザの１例は
空胴内側光器を備えたＤ　１ｒｅＣｔ８ｄ　Ｅｎｅｒｇ
ｙ　、　Ｉｎｃ、　Ｉｃよる型式番号ＬＳ５５−Ｐであ
る。

ビーム分割装置１８からの検出器ビーム２１はレーザパ
ワー検出器２０に向けられる。チョッピングホイール２
５のようなビーム遮断装置は検出器ビーム２１がレーザ
パワー検出器２０に衝突する時間を制限するために使用
できる。チョッピングホイール２５はレーザパワー検出
器の好適な形式のものが検出器ビーム２１のパワーを連
続的に読み取ることができないことから備えらｊている
。

別に、走査鏡がビーム遮断装置として使用できる。第１
０図に示されているように、走査鏡１２５はレーザパワ
ー検出器２０を横切って検出器ビーム２１を反射するた
めにその軸の周りを回転する、レーザパワー検出器２０
はこのように動作的には第１図のチョッピングホイール
と同じ方法で間欠的に検出器ビーム２１にさらされる。

第１図には示されていないが、検出器ビーム２１は好適
にはチョッピングホイール２５の開口２４を通って透過
されない時間周期の間は（ビームダンプ２８と同様の）
ビームダンプに向かって反射される。これは漂遊及び望
ましくない光が装置の他の部分に入射することを防止す
る。

連続的なモニタをできる別のレーザパワー検出器が使用
されているところでは、チョッピングホイール２５及び
走査鏡１２５のようなビーム遮断装置は必要ではない。

レーザパワー検出器２０は好適にはビーム１６のパワー
及び検出器ビーム２１の得られたパワーの変動に極めて
迅速に応答できる。好適なレーザパワー検出器２０はパ
イロ電気形検出器である。

受容できるパイロ電気検出器の１例はＢ　ａｒｎｅｓＥ
ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＩｃよってｆＪｑ造されたシリ
ーズ３５０ジルコネートチタン酸鉛検出器である。パワ
ー検出器２０は、チョッパホイール２６の開口２４を通
してかあるいは走査鏡１２５によって検出器ビーム２１
にさらされる時間の間パワーをモニタする、チョッパホ
イールあるいは走査鏡はこのようなパイロ電気検出器が
レーザパワー出力を連続的に測定できないために必要と
される。チョッパホイール２３は好適には、ビーム２１
が１次レーザビームパワーを制御１１１ｆるのに適当な
時間チョッパホイール島口２４を通ることができるよう
にするために全体装置の動作に同期している。好適には
。

多数のパワー読み取りは発光リン光体サンプル４０が加
熱されている時間周期の間に行なわれる。サンプル露光
時間が１００ミリ秒である場合には、チョッピングホイ
ール２５はほぼ毎秒１００回転の速度で回転さね、露光
中に約１０回の読み取りを与えまた１以上の開口２４が
設けられている場合にはこれを整数で割った回数の読み
取りを与えろ。

躯１図に示されたパイロ検出器及びチョッピングホイー
ル構造に加えて、レーザビームのパワーを連続的にモニ
タできる別のレーザパワー検出器を使用することもでき
る。連続モニタできる別の検出器の１つの例はこの分野
では知られた光導電テルル化水銀カドミウム検出器があ
る。これらの検出器はよりコストがかかるが、連続モニ
タの利益を与える。このような場合にはビーム遮断装置
２５あるいは１２５は省略できる。装置の電気的制御に
関する他の要素もこのような別の実施例では省略できる
。

レーザビーム分割器１８はレーザビーム１６の大部分が
直接にこれを通るように設計され位置決めされている。

連続したレーザビーム１６はｉ元すン光体サンプル４０
のレーザビームへの露光を制ｉ！ｌｌするシャッタ装置
２６に向げられる。シャッタ装置２６は大パワーレーザ
に使用できる各種の標準シャッタから選択できる。シャ
ッタ２６は好ましくは電気的て動作され、そして中央制
御回路７５から来る制御電気信号によって１ｂ１４ｅｌ
ｌされる。

シャッタ装置２６は１反射されたレーザビーム１６（点
線）がビームダンプ２８に向けられるように斜めの角度
で配置される、ビームダンプ２８はレーザビームをスト
ップしそしてレーザビームのエネルギな発散するように
設計されている。ビームダンプ２８は各種の異なった形
式のものがあるが、熱発散手段を有する熱抵抗セラミッ
クが好適の形式である。

シャッタ開放装置２６はレーザビーム１６が通ることを
可能にし、このビームは望ましくは赤外線鏡３０のよう
な第２の反射装置から反射でることによって再び方向づ
けされる。レーザビーム１６は次に好ましくは、不均一
レーザ源が使用されているビーム等価装＃５１に送られ
る、ビーム等価装置５１は好適には凸レンズ、半球形レンズ
あるいは他の赤外線レンズであるレンズ装置６２を含ん
でいる。これらのレンズは並行なレーザ光を光学チャン
ネル装置３乙に向けられる発散ビーム６５に発散する。

光学チャンネル装置６ろはこれを通ってのびている光学
チャンネル３４を有している。光学チャンネル′５４は
発散されたレーザビーム６５がここを通る時にこのビー
ム３５を反射し、整列しそして等価する細長い通路つま
りチャンネルである。光学チャンネル３４は正方形、長
方形、丸ある（・警ま他の断面形状を有している、光学
チャンネル６４は内側壁は好適には１発数レーザビーム
３５のほぼ完全な反射４行なうために高度に研磨されそ
して金等の反射物質でコーティングされている。発散レ
ーザビーム３５は等価レーザビーム３６として光学チャ
ンネル装置３５から放出され、そして好適にｌｉ読み取
られる発光リン光体サンプル４０上に直接に照射されろ
。

第７図は別のビーム等価装置１５０を示している。ビー
ム等価装置１５０は凸面反射器１５１から光学チャンネ
ル１５２ヘレーザビーム１６を反射しそして発散する。

光学チャンネル１５２は極めて反射的であり、光学チャ
ンネル５３と同様である。発散されたレーザビーム１５
５は放物線あるいは他の集束反射器１５４の凹面上に照
射される。発散ビーム１５５は放物線反射器１５４：で
より適当なリン光体サンプル１５５上に集束される。

反射器１５４に対するサンプル１５５の相対位置は好適
には集束の程度が調整できるように調整可能である。第
７図のビーム等価装置はサンプル１５５上の衝突点にお
いてビームにほぼ均一のパワーと強夏プロフィールを与
える。

第８図は更に別のビーム等価装置１６０を示している。

入来しているレーザビーム１６は凸レンズ１６１を通っ
て照射されこのビームを光学チャンネル装置１６２に発
散する。得られた発散レーザビーム１６６は集束レンズ
１６４によって集められ、リン光体サンプル１６５の近
くの点に集束される。サンプル１６５の相対位置は衝突
ビームの大きさ及び強度が必要なように調整できるよう
に好適に調整可能である。

第９図は更に別のビーム等価装置を示している。

入来して（・るレーザビーム１６は凸レンズ２１９を通
って、中空でない赤外線透過ファイバ光学ガイド２２０
土に集束されろ。元ファイバー２２０内の内部反射は光
学チャンネル５４と同様の等化されたビームを発生する
。第９図はレンズ２１９とは反対グ）ファイバー２２０
の端部に配置された熱発光リン光体サンプル２２１も示
しているサンプル２２１からの熱発光放出は第１図疋番
号４７で示されたものと同様の光ガイドを通って送られ
。

次に検出器４５と同様の検出器により検出されろ。

この別のビーム等価装置は遠隔の測定位置において正し
く読み取りを行なうためにレーザビームを遠隔位置に向
けることができるという利点な有している、この発明に使用された熱発光リン光体は、基板材料を等
価されたレーザビーム３６と加熱されている熱発光リン
光体上の間に介挿しない形式で与えられることが望まし
い。基板の介挿を損除することによって、加熱処理を遅
くしないでかつ基板材料が極めて迅速に加熱された時に
発生″ｆる問題のある白熱放出を生じないで、熱発光材
料の加熱速度を増大″ｆることができる。別に、レーザ
ビーム３６は熱発光リン光体上に衡突するためνて透明
な基板を通って向けろことができる。基板を直接に加熱
することも、基板を介した伝導によってリン光体を間接
的に加熱でることもでざる。

発光リン光体サンプル４０は好適にはリン光体保持ある
いは位置決め装置（図示せず）を用いてその土に等価レ
ーザビーム３６を照射する位置に保持される。リン光体
保持あるいは位置決め装置は特定の紛量計栴造あるいは
他のリン光体サンプル４０を等価ビーム３６を受げろ位
置に保持するように作用￥ろ任意の形式の適当な表面又
はブラケットでよい。

熱弁光スレシホールド温度まで加熱された熱発光材料が
発光放出を行なうことは良く知られている。この発光放
出は通常は選択された特定のリン光体に応じて発生され
る光の特定の波長を有する町祝光範囲内にある。熱弁光
スレシホールド温度は通常はそのリン光体に応じて１ｏ
ｏ−ｓｏｏ’ｃの電【」囲にある。熱発光リン光体は典
型的には１以上の温度スレシホールドにおいて蓄祷され
たエネルギの放出な示す。低い温度の励起は実質的に他
のトラップされた電子が特性的にもつと高い温度スレシ
ホールドにおいて放出されるのに影響を与えずに。（つ
の温度において特性的に放出を生じさせろことかできる
。

ビーム５６によって適当なスレシホールド温度までリン
光体サンプル４０を熱すると発光放出が発生する。この
発光放出はホトデテクタ４５のような熱発光放出測定手
段によって測定できる。熱発光放出測定手段は好適には
この分野では周知の光電子増倍管のような増幅装置であ
る。このような増幅する光電子増倍管は高電圧電源４８
を必要とｆる。発光リン光体４０からの放出の強度を測
定でる他の代替装置は現在あるいは未来の技術によって
可能である。

ホトデテクタ４５は直接にあるいは光ガイド４７を用い
て発光放出を受けることができる。光ガイド４７は熱発
光放出な集束し、これをリン光体４゜から熱発光放出測
定装置４５に送るのに有用である。赤外線フィルタ装置
４６は好適にはリン光体サンプル４０とホトデテクタ４
５との間のどこかに含まれている。フィルタ装置４６は
サンプル４゜の微小な白熱化によって生じた赤外線光あ
るいはレーザビームあるいは他のビーム源から発散すれ
た赤外線光なろ波する。

熱弁光放出徂１」定装置４５からの強度あるいは他の関
連の出力信号は発光放出信号処理及び記憶装置５２に送
られる。適当な信号処理及び記憶装置はこの分野では周
知であり、増幅、デジタル化。

可視ディスプレイ、コンピュータ解析、グラフ化プリン
トアウト、及びメモリ記憶の能力を与えることができる
。この信号は、読み取られている熱発光リン光体に１」
突するイオン化放射量を決定するために、グロー曲線構
成を注意深く調べることができるように、増幅されそし
て記録されることが極めて望ましい。信号処理装置５２
においては。

熱発光リン光体サンプル４０が受けたイオン化放射量を
計算’ｆるために、計算された統合あるいは他の経験的
な解析を行なうことも可能である。本発明の１つの実施
例はイオン化放射量をスレシホールド値に比較ｆ石ため
及び受容できない形式で簡単な出力な与えるために別の
解析を実行する。

本発明の装置は、従来技術に比較されるように。

極めて少ない加熱時間で熱発光サンプルを読み取ること
かできる。５−５００ミｌＪ秒の範囲の加熱時間は熱発
光リン光体を加熱しそして読み取るのに十分であること
がわかった。これは、せいぜい５００ミリ秒までの読み
取り時間を必要とする従来の方法と比較されねばならな
い。熱発光リン光体を加熱するために必要なこの時間量
の減少は。

線量計の自動化処理用に設計され本発明により構成され
た機械における非常に減少した時間及び増加したスルー
プットに結びつく。

非常に減少した加熱時間はほぼ均一なビームが加熱中の
熱発光材料に衝突するように部分的にレーザビーム強度
プロフィルを等価することによって可能にされる、これ
によって１局所化された過熱による基板あるいはリン光
体の白熱を生じずにリン光体が均一にかつ迅速に最大速
度で加熱できる。均一なビームプロフィールの別の利点
は、読み取られる不要な放出を生じさせる低減したパワ
ーで周縁部分を励起せずに、！発光月料σ）輪９；、の
はつきりした部分が正確に読み取られることである。こ
のように、熱発光フォイルあるいは他の勝９計構造の単
一の極めて小さいサンプル上の複数の点を読入取ること
が可能となる。同じサンプル上の個別のドツトの読み取
りは伝導加熱効果によってのみ制限されろ。この伝導加
熱効果は等価レーザビーム６６によって直接に加熱され
ているリン光体の境界の周りに微少な熱発光放出を発生
させるものである。

本発明はリン光体４０を励起するために使用されたレー
ザビームの極めて高いパワー安定性を可能にする。安定
パワー制御は一定のレーザパワーあるいは適当な特性で
時間変化するレーザパワーが使用できるようにする。時
間に対しての安定ビームパワーは電子的な閉ループ帰還
制御を用いて実現される。使用されている設備及び構造
に応じて必要な変形を行った各種の装置が可能である。

一般に１本発明の第１の実施例のレーザパワー制σ０装
置は、レーザパワー検出器２０と、パワー検出器出力信
号を取り出しそしてレーザ電源１５を制御する被変調信
号を与えろ制御回路と、被変調制御信号に応答してパワ
ー出力を変化できるレーザ電源１５とを備えている。

レーザパワー検出器２０はレーザパワー信号増大器６２
に送られるレーザパワー信号を与える。

第２図は詳細にレーザパワー信号増大器６２（３１つの
好適な形式を示している。好適なジルコネートチタン酸
鉛のパイロ電気レーザパワー検出器２０からの信号は、
第２図に示されているような第１の増幅器Ａ１に接続さ
れている電流変化信号を発生する。ほぼ１００キロオー
ムの第１の抵抗Ｒ１及びほぼ４７０ピコフアラツドの第
１のコンデンサＣ１が並列に増幅器Ａ１に接続されてい
る。

各種の電子素子の値はこの詳細な説明の終わりにある表
Ｉに示されている。増幅器Ａ１からの出力は抵抗Ｒ２を
通って第２の増幅器Ａ２の負の入力に送られる。増幅器
Ａ１及びＡ２の正の入力は接地されて０ボルトにセット
されている。、第３の抵抗Ｒ６は増幅器Ａ２に並列に接
続されている増幅器Ａ１及び抵抗Ｒ１は検出器２０の電
流信号を同様に変化する電圧に変換する。この電流はＲ
１という変換係数で電圧で変換される。増幅器Ａ２はＡ
１の出力を増幅して１−１０ボルトの範囲の信号を与え
ろ。コンデンサＣ１はＡ１への周波数応答を制限し、以
下に説明されろ１００ＫＨｚ変調周波数のような高周波
数の検出器信号あるいは放出された高周波数雑音に対す
る応答を防止する。

増幅器Ａ２の出力は増幅器Ａ３．Ａ４．Ａ５゜Ａ６．抵
抗Ｒ４−Ｒ１３，ダイオードＤ１及びコンデンサＣ２に
よって処理され、増幅１ＷＡ５から出力信号を発生−（
６゜この出力信号は正でありまた０に比較される。得ら
れた増大したレーザパワー信号は続いて変調制御回路７
０で使用される。増幅１５Ａ６ａ、ダイオードＤ２．コ
ンデンサＣ３及び抵抗Ｒ９から成るピーク検出回路は、
好適にはピーク値が保持できまた更に容易に識別できる
ようにレーザパワー検出器２０からの出力を更に処理ｆ
るために含めろことができる。増幅器Ａ１−Ａ６ａは好
適にはＮａｔ；ｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ニより製造された形式ＬＦ３５６．ＬＦろ５３あるいは
ＬＦ３４７である。

増幅器Ａ６ａからの出力は好適にはサンプル及びホール
ド回路に接続されている。この回路は好適には形式ＬＦ
５９８である集積回路工Ｃ１を有している。集積回路Ｉ
Ｃ１はドツトによって識別されているビン１で示された
方法で示された方法で接続される。他の集積回路もドツ
トを用いたピン１に参照されろ。

集積回路ＴＣ１からの出力１１０は舅６図に詳細に示さ
れた変調制御回路７０に接続されている。

変調１ｉｉ１１ＧＯ回路７０はレーザ電源１５を制御す
るために使用される出力つまり変調信号を与えることに
よってレーザビーム１６のパワーを制ｇ＋−ｒ７−１よ
うに設計されている。変調制御回路は使用されたレーザ
電源の形式によってその設計において必然的に決定され
、また論理的には数多くの変形の変調回路が可能で、！
；する。

無線周波数のレーザ電源を有する好適実施例では、パワ
ーがレーザに供給されろ時間の長さを調ｉｆることによ
って、レーザビーム１６のパワーを変調することが望ま
しい。′電圧像幅のこの間欠的な制御は望ましくはリン
光体サンプルの露光時間及び使用されているビーム遮断
装置の周波数に比べて高い周波数で行なわれろ。１０キ
ロヘルツと１メガヘルツとの間のレーザ電源の変調の周
波数は、４４メガヘルツのレーザ電源を使用する時（で
有効であることがわかった。１００キロヘルツの周阪数
が望まれろ、従って、無線島」波数電源からの無線断波
数パワーは各サイクルがレーザビームのパワーを制御す
るために変更されている間はパワーがオン状態にあると
いう時間長をもって１０ロキロヘルツの速度でオン及び
オフされる。

第６図は変調ｈｉ：ｉ　鐸回路７０の好適の形式を示し
ている。変調制菌回路７０はコネクタ１１０な介して信
号憎犬器６２の出力か１ｌ−１増大されたレーザパワー
信号を受は取る。この出力信号はＩＣ１から入力され、
差動増幅器Ａ８に接続され一〇いる。

差動増幅器Ａ８はパワー基準信号発生器６６からの入力
も受ける。差動増幅器Ａ８の利得は抵抗Ｒ１０及びＲ９
の値によって決定される。パワー基準信号発生器６６は
好適には調整可能なＯ−５ボルト出力電圧範囲を与える
ために惨敗されている。

ダイオードＤ５−Ｄ８及び集積回路ＩＣ４はこの電圧範
囲に安定電源を与える。集積回路Ｔ−Ｑ　４は好適には
Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒによる
形式％式％増幅器へ８の出力はそれぞれ抵抗Ｒ４５及びＲ４４を介
し”で正の電流源８３及び負の電流源８０に接続されて
いる。電流源８６は正の１５ボルト電源に接続された２
つの抵抗Ｒ１１及びＲ１２を有している。トランジスタ
Ｑ１及びＣ２は第５図に示されたように抵抗Ｒ１１及び
Ｒ１２に接続されている。正の電流源８５からの電流は
タイミング信号ＴＳ−２により制御されるトランジスタ
Ｑ６により切り換えられ、その結果パワー調整はレーザ
パワー測定が行なわれたすぐ後のタイミング周期Ｔ２の
間に発生でる（第６図参照）。負の電流源８０は並列タ
イミング信号ＴＳ−１により同様に制菌される。タイミ
ング信号ＴＳ−１及びＴＳ−２は中央制御回路７５で発
生する。

電流源８０は一１５ボルト電源に接続された抵抗Ｒ１５
及び可変抵抗Ｒ１４を含んでいる。トランジスタＱ４及
びＣ５は電流源を制御する。中央制御回路７５からのタ
イミング信号ＴＳ−１はタイミングパルスＴ２の間だけ
電流を流すことを可能にする。

トランジスタＱ２及びＣ４のコレクタはそれぞれ電流源
８３及び８０の出力である。両出力は増幅器Ａ９の正（
＋）入力に接続されているコンデンサＣ５に接続されて
いる。増幅器Ａ９の出力は負（−）入力に帰還され、そ
の結果増幅器の利得は１に等しい。

増大されたレーザ検出器信号１１０により表された測定
パワーがパワー基準発生器６′５からのパワー基準信号
により決定される所望のパワーレベルよりも高い時には
、電流源８０はコンデンサＣ５を放電しこのコンデンサ
Ｃ５上の電圧を減少する。測定されたパワーがパワー基
準信号よりも低い時に電流源８５はコンデンサＣ５を充
電しこのコンデンサＣ５の地圧を増大する。コンデンサ
Ｃ５に印加された電圧は制（２）レベルあるいは制御電
圧を与えるために増幅器Ａ９によりバッファされている
。

増幅器Ａ９から制御電圧は比較器ＣＰＩの正の入力に接
続されている。比較５ｃｐ１の負の入力は＋１５ボルト
より小さい出力を有する三角形波あるいは他の周期的に
増加及び減少する波形の発生器に接続されており、好適
には１００キロヘルツの変調周波数を決定する周波数で
動作される。

比較器ＣＰ１は、無線周波数レーザ電源１５を変調イろ
ために使用される変調信号である出力を与えろ。第５Ａ
図は三角形波発生器８５の出力電圧を表している線１２
０を示している。比較器ＣＰ１は発生器８５の出力電圧
を増幅器Ａ９からのパワー制御電圧て比較する。制＠電
圧が三角波形よりも大きい場合には出力がオンにされる
。第５Ｂ図は制御電圧が電圧レベル１２２にある時に比
較器ＣＰ１の出力を表している。変調信号は関連したオ
ン周期Ｐ１２２を有して（・ろ。レーザパワーのこの犬
ぎさがレーザパワー基準信号発生器６５によって決定さ
れたように不十分である場合には。

差動増幅器Ａ８は電流源８６に比較器ＣＰ１へ供給する
制＠電圧を増大させる。制御電圧の増加は第５Ａ図に線
１２１により示されている。制御電圧レベル１２１にお
いて０周期Ｐ１２２よりも長いオン周期１２１を有する
関連変調信号がある。

このように増大した周期はレーザ電源１５がオンにある
時間の大きさを増し、このためパワーがパワー信号基準
発生器６５により確立された所定の設定点に等しくなる
までレーザビーム１６のパワーを増加しそしてレーザビ
ーム１５のパワーヲ調！する。ビーム１６のパワーの下
方の調整は説明さねた増加とは反対の同機の方法で実現
される、本発明の第１の実施例の熱発光リン光体読み取
り装置は中央制御回路７５も含んでいる。中央制御回路
７５は必要な及び所望のオプションの機能を実行する数
多くの異なった制御回路のうちの任意の１つでよい。中
央制御回路７５の好適回路は第４図に示されている。第
４図の中央制御回路は。

調整できる基準電圧を有している比較器ＣＰ２と。

負の入力端にある容量とを有している、増大したレーザ
パワー検出器信号は比較器ＣＰ２の正の入力端子に接続
されている。比較器ＣＰ２の出力は好適にはＮａｔｉｏ
ｎａｌ　Ｓｅｍ１ＣＯｎＣ１ｕＣｔＯｒの形式Ｌ　Ｎｉ
５５６デユアルタイミングユニツトである第１の集積タ
イミング回路工Ｃ２に入力さハる。集積タイミング回路
ＩＣ２はタイミング信号Ｔ１及び第２を発生￥る。多数
の抵抗及びコンデンサが所望のタイミング周期を与えろ
ためにＩＣ２に接続されている。別の容量がコンデンサ
ＣＩ　２−Ｃ１５によりこの回路に与えろｆする。好適
な素子の値は表Ｉに与えられている、タイミング信号Ｔ１はレーザパワー検出器信号の上昇の
オンセット及び比較３０Ｐ２へのソノ影響により開始さ
れる。こハは第６図に図示されている。タイミング信号
Ｔ１はレーザパワー検出器信号が減少するまで保持され
る。タイミング信号Ｔ２はタイミング信号Ｔ１の終端に
応じて開始されろ。タイミング信号ＴＳ−１及びＴＳ−
２は比較器ＣＰ３及びＣＦ２を用いてタイミング信号Ｔ
２から発生されまたこれに基づいて発生され石。

信号Ｔ２　、ＴＳ−１とＴＳ−２との間の季直差は異な
った電圧である。

中央制御回路はデュアルタイ−’−形ＬＭ５５６である
第２のタイミング集積回路ＩＣ５も含んでいろ。％績タ
イミング回路ＩＣ５は開始シーケンス及びリン光体サン
プル４０の露光周期を調時するために使用される。

読み取りあるいは露光サイクルはスタートスイッチ１５
０を閉じることによって開始される。これがラッチＬ１
をセットしそしてスタートアップ手；１１によって第２
の集積回路タイミング回路ＩＣ３を開始する。スタート
アップ手ａ＋はレーザ１０をオンにしレーザパワーを所
望のレベルにｋｉｔろ。このスタートアップが光子した
後に、第２のサイクルがスタートされ、レーザビームへ
のリン光体４０の露光周期を決定する。この周期は好適
には可変抵抗１５１である露光時間制御を用いて調整で
きる。第２のサイクルはトランジスタＱ１５からの出力
を用いてシャッタ装置２６も開く。

ＡＮＤゲート１０９はレーザオン信号を発生し。

この信号は読み泡リサイクルがスタートされろまで変調
制御回路７０からのレーザ変調信号が接地されろように
比較器ＣＰ５を介して作用する。インジケータ灯ＬＥＤ
、ＬＥＤ２及びＬＥＤ３はそれツレパワーオン、読入取
りサイクル動作、及ヒレーザオンの指示を与える。ラッ
チＬ２は寄生電磁雑音がレーザパワー検出器信号に影響
しないようにタイミング信号Ｔ１及び／又は第２の間に
／ヤツタが開くことを防止するために使用されている。

他の代替えの制御回路７５が本発明による装置を動作す
るために使用できることは当業者には明らかである。

本発明の第１の実施例による装置は１個別の電源が使用
されている場合にはまず装置全体にあるいは各種の要素
に重力を供給することにより！！（１１作される。、丸
に露光された熱発光リン光体は１等価されたレーザビー
ムろ６へ露光するために光学等価器装置５１に隣接した
リン光体位置決め装置（図示せず〕に位置決めされる。

オペレータはスタートスイッチ１３０を閉じ、そして中
央：１ｊｌｌ　Ｉｆｆ回路７５．変調制御回路７０及び
残りの回路が始動され、レーザビーム１６のパワーがパ
ワーレベル制菌回路８９により調整できる設定点に自動
的に調整さ、＋１ろ。次にリン光体の読み取りが自動的
に発生し、制御回路により制御されろ、等価されたレー
ザビームがリン光体サンプル４０て衝突しそしてこれを
１００−５００°Ｃの範囲のスレシホールド温度に加熱
ｆる。次に、りん光体は熱発光放出を行なう。この熱発
光放出は好適には光ガイド４７により集められ、そして
ホトデテクタ４５によって電気信号４１す定強度に変換
される。得られた強度対時間情報は好適にはデータ解析
の分野では周知である適当な発光放出信号処理及び記憶
装置５２によって受信され、記録され、プリントされそ
して解析される。

本発明は、リン光体が貨光されたイオン化放射量を性格
に決定するために熱発光リン光体を迅速に読み取る方法
を含んでいろ。好適な方法はまず適当なレーザ光源から
レーザビームを放出することを含んでいろ。レーザビー
ムは好適にはレーザビーム源装置１０として前述された
ような二酸化炭素レーザから放出されている赤外線ビー
ムである。この方法は、放出されたレーザビームに含ま
れているパワーを測定すること、及び時間に対して所望
のレーザビームパワーレベルを与えろためニレーザビー
ムのパフニレベルをＩＩＩ　？＠するこトモ含んでいる
。レーザビームのパワーをレーザビームに含まれている
総パワーの約１％以下に等しい分散範囲内に制御するこ
とが望ましい。

本発明の方法はまた好適には、読み取られるが発光リン
光体サンプルを励起するために使用されたレーザビーム
の全断面積にわたってほぼ均一なパワー密度を発生する
ために、５１のような光学等酒器によってレーザビーム
のパワープロフィールを等価することを含んでいる。

本発明の方法は更に、はｘｉｏｏ−ｓｏｏ℃への迅速で
均一な加熱が得られるように、熱発光リン光体サンプル
がレーザビームに露光されている時間量及びビームのパ
ワーを制御することを含んでいる。これは誤った読み取
り及び損傷が発生しないように熱発光リン光体の過熱を
防止するために必要である。熱発光リン光体の露光時間
及びパワーの？１ｉｉＩ□□□は、これによって異なっ
たリン光体サンプルあるいはリン光体の異なった領域が
読み取りのために露光できるという利点を与え、その結
果凱発光リン光体の別個の部分あるいはサンプルが独自
に読み取りできる。露光時間の制御は前述したシャッタ
装置２６及び露光時間制御１５１を用いて実行できる。

本発明の方法は、好適にはレーザビームへの熱発光リン
光体の露光の結果として発生した発光放出を測定すると
いうステップも含んでいろ。これは熱発光放出測定装置
を用いて実行されろ。熱発光放出強度６時間間隔及びピ
ーク高さについて得られた測定値は、全放射露光の測定
として正確な標準値つまり測定値を与えるために、較正
された見本によって論理的に解析さオｔそし℃チェック
されト本発明による第２の装置は第１０図に示されている。第
１０図の装置は第１図のものと同様であり、同じ要素は
同じ番号により特定されている。

以下の説明は主として第１図の装置とは相違している第
１０図の装置の要素に向けられろ、第１０図の実施例は
レーザビームのパワーレベルの自動的な時間特性を描く
ことを可能に′１″る。

レーザビームのパワーの時間特性は熱発光リン光体サン
プル４０に対する露光周期内及びその間の両方において
発生できる。時間の関数としてのレーザパワーの変動は
白熱化を最小にすることを助け、さもなければレーザ加
熱が高速の熱入力でがなり短い時間周期に行なわれた時
には白熱化が発生する。レーザパワーの時間特性は他の
動作パラメータ及び特性パラメータに関して重要でもあ
７−）。

レーザ１０は適当にろ波されそして方向づけされたレー
ザビーム１６を放出する。ビーム分割器１８は好適には
ビームを検出器レーザビーム２１と連続ビーム１６とし
て分割するためｆ使用される。シャッタ２６はレーザビ
ーム１６への発光リン光体サンプル４０の露光を制御す
る。第１０図は好適な光学等価装置５１の使用も示して
いる。

ホトデテクタ４５もサンプル４０から来る熱発光放出を
検出しそして測定するために含まれている。

第１０図の装置は前述したように検出器レーザビーム２
１を適当なレーザパワー検出器２０に向けろために走査
鏡１２６を使用している。レーザパワー検出器２０はレ
ーザパワー信号増大器６２に接続されている。レーザパ
ワー信号増大器の好適な形式が第１１図に示されている
。

第１１図はレーザパワー検出器２０が好適には。

一方の端子が好適には接地されている状態で、検出器出
力端子間の抵抗Ｒ１（３１で接続されていることを示し
ている。レーザパワー検出器２０からの出力信号は演算
増幅器Ａ１１の十人力に接続されている。好適なジルコ
ネートチタン酸鉛のパイｏＮ気レーザパワー検出器２０
からの信号は検出器レーザビーム２１への露光によって
受は取ったエネルギに比例した電荷変位を発生する。こ
の電荷変位は増幅器Ａｌｌの子端子に入力される電圧信
号を発生させる。Ａ１１からの出力は並列な抵抗Ｒ１０
２及びコンデンサｃｉｏｉを介して増幅器Ａ１１の負の
入力端子に接続されている。抵抗Ｒ１０６も増幅器Ａ１
１の負の入力端子と接地との間に接続されている。抵抗
Ｒ１（３１は入力電圧信号を急速に減衰させ、これによ
ってパワー出力の速度を調整するために時間的に接近し
たレーザパワー測定が迅速な周波数で使用できる。抵抗
Ｒ１０２及びＲ１０５は増幅器Ａ１１の利得を決定すル
。コンデンサＣ１（３１は。（００キロヘルツあるいは
他の適当な変調周波数によって生じた高周波数信号及び
他の高周波数雑音に応答することを防止するために増幅
器Ａ１１の１波数応答を制限する。

増幅器Ａ１１からの出力は別の増幅器Ａ１２の＋端子に
入力されろ。増幅器ＡＩ２の利得は、Ａ１２の負の端子
に接続された抵抗１０４を介した帰還制御により、及び
接地されている抵抗Ｒ１口５の値により決定されろ。

増幅器Ａ１２からの出力は増大されたレーザパワー信号
である。この増大されたレーザパワー信号はアナログ−
デジタル変換’６２０口に入力される。アナログ−デジ
タル変換器２００は増大されたレーザパワー信号の値を
現す２進のあるいは他のデジタル出力信号を発生する。

Ａ／Ｄ変換器２００からの出力はコンピュータ２０２に
入力される、コンピュータ２０２は好適にはＡ／Ｄ変換器２００から
の出力をデータ入力ポートのうちの１つに受信する汎用
コンピュータである。コンピュータ２０２はまたキーボ
ードあるいは他のオペレータ制御２０４からのオペレー
タ制副入力を受は取るようにされている。コンピュータ
２０２は別にメモリ及びサポート回路を備えたマイクロ
プロセッサでもよい。

コンピュータ２０２はデジタル形式で所定の所望のレー
ザパワー値を与えろように正しくプログラムされている
。コンピュータ２０２はＡ／Ｄ変換器２００からのレー
ザパワーの測定値を所望のパワーレベルに比較し、デジ
タル−アナログ変換器２０６を介して通信されろパワー
の差を発生する。Ｄ／Ａ変換器２０６からの出力は比較
器Ｃｐ２１の子端子に入力されろ。比較器ＣＰ２１はＤ
／Ａ変換器２０６からの制御電圧を前述したような三角
波発生器８５により発生された三角波形あるいは他の適
当な時間変化波形に比較する。比較器ＣＰ２１からの出
力はレーザ変調信号である。

この信号は前述したように実質的にレーザ１０のパワー
出力を変調するためにレーザ亀源１５に通信される。

コンピュータ２０２は好適には所望のパワーレベル、露
光時間、パワ一対時間特性、及び他の主要な動作パラメ
ータについてオペレータが容易ニ入力できるようにプロ
グラムされている。所望のパワーレベル、露光時間及び
時間特注を決定する他の別の装置も使用できる。コンピ
ュータ２０２は、データを送信するためあるいは別にホ
トデテクタ４５から発生したデータを受信し記憶し、解
析しそしてディスプレイするために１発光放出信号処理
及び記憶装置５２に直接に接続することもできる。

コンピュータ２０２は好適には時間の関数としてレーザ
ビーム１６のパワーレベルの目動市１１飢を行なうよう
にプログラムされている、レーザビーム１６の制御はリ
ン光体サンプル４０の露光周期内であるいはこの露光周
期の間に行なうことができる。

第１２図は第１０図の装置に用いるレーザパワ一対時間
のグラフを示している。第１５図は４．５ｍ９　／　ｃ
ｍの表面密度を有するＣａ５Ｏ，：　Ｄｙを含むサンプ
ルから発生された熱発光出力信号を示している、サンプ
ルの露光はベータ放射圧対してであった。

第１２図はサンプルがレーザ加熱の５つの異なった周期
に露光されることによって読み取られたことを示してい
る。第１の周期はプリアニールと定義され１時間周期５
（３１によって表されている。

第２のつまり露光読み取り周期６０２も第１２図に示さ
れている、最後のつまりボストアニール露光周期６０６
も第１２図に示されている。第１．２図は更にプリアニ
ール周期及び露光読み取り周期ノ開始の間はレーザパワ
ーレベルはかなり高く実際にはほぼ最大にあることを示
している。この露光周期の間は、加熱速度を減少しそし
てリン光体あるいは基板材料の白熱化を最小にてるかあ
るいは防止するために、パワーは低減される。２５ワツ
トという最大レーザパワー出力は使用しているリン光体
には適当である。

時間についてのレーザ読み取りにおけろレーザパワーレ
ベルの調整の時間周期は好適には０．１−１９ミリ秒の
範囲にある。２ミリ秒という調整間隔は現在では好適な
間隔である。時間についての調整間隔はコンピュータ２
０２及び適当なソフトウェア、又は他の適当な手段によ
って決定される。

ビーム遮断装置によってあたえられるち光周波数も、適
当なデータがパワー調整の所望の周仮数における正確な
パワー調整のためにあたえられるように調整できる。

第１２図に示された６段の露光周期には幾つかの理由が
ある。熱発光リン光体の性質は多くの場合に異なったエ
ネルギレベルで電子を蓄積させろ。

かなり低いエネルギトラップは典型的には開放つまり「
ブトラップ」がより容易であり、少ないエネルギ入力し
か必要としない。従って、このような低いエネルギトラ
ップはかなり低い温度を用いてブトラップできる。大抵
の場合に。（ｏｏ−２００℃の範囲の温度がかなり低い
エネルギの熱発光ピークのブトラッピングに関連してい
る。これらのかなり低い温度の放出あるいはピークは。

時間と共に減衰する大きい磁化率の故に、受けた全放射
の正確な表示ではない。そのため、高いエネルギの電子
を読み取る前にはこのような放射を除去することが望ま
しい。

第１２図のプリアニール露光周期５（３１は、低いエネ
ルギの熱発光ピークに対する最小のブトラッピング温度
よりも上の温度まで１発光リン光体サンプル４０を上昇
させる。プリアニール温度は超えられるべきではなく、
さもなければ既にトラップされたより安定な高いエネル
ギの電子の大部分が放出されてしまい、そして精度が失
われてしまう。第１６図はプリアニール放出フェーズ４
（３１を示しており、このフェーズ４（３１はかなり低
い涛１１、度の２ノ（発光エネルギのブトラッピングの
故に発生した熱発光エネルギ出力を示している。

プリアニール露光の後に、短い時間周期を与えることが
望ましい。この間に低エネルギのブトラッピングが完了
でき、かつレーザビーム１６のパワーレベルが調整でき
通常は増大できる。この中間の周期５０４は好適にはシ
ャッタ装置２６が閉じられた状態で実行され、これによ
り熱発光リン光体サンプル４０のそれ以上の温度上昇を
防止する。

第１２図は読み取り露光胤期つまりサイクル３０２も示
しており、このサイクル５０２の間にレーザパワーがか
なり高いあるいは最大のレベルで開始され１次に白熱化
を最小にするために終わり近くでは減少される。第１３
図はリン光体の温度が増した時にリン光体のかなり安定
な熱発光エネルギの開放シて関連する周期４０２の間の
熱弁光読み取りサイクル出力信号な示している、読み取
りサイクルの後に、熱発光リン光体がもうレーザビーム
１６に露光されないという短い時間周期５０５を与える
ことが望ましい。中間露光周期５０４及び３０５の正確
な持続時間は使用されている動作及び熱発光リン光体装
置の特性による。

再使用できるリン光体サンプルの次の使用の前に残留ト
ラップつまり蓄積されたエネルギを除去するように、熱
発光リン光体サンプルを十分に高い十分な温度まで更に
加熱するためにボストアニール露光周期５０５を含むこ
とが望ましい。ボストアニール加熱サイクルを適用する
別の重要な理由は熱発光リン光体材料の格子内にトラッ
プ分布を回復することである。こ冶、が再使用の際の重
要な要因である材料のもとの特性を回復させろ。熱発光
リン光体材料の応答は実質的に熱履歴による。

すなわち、再使用中の応答は先の読み取りの間に受けた
熱処理に影響されろ。正確な読み取りが次に続く使用の
間に生じた場合には、格子トラップ分布をもとの状態に
回復￥ろことか重要である。

ボストアニールサイクル５０５によるリン光体サンプル
の加熱は第１５図の周期４０５の間にほぼ発生する出力
によって表された発光及び白熱の組合わせ出力を発生す
る。

第１４図は別のレーザパワ一時間特性５（３１を示して
いる。レーザパワーはほぼ２５ワツトの所定の値にプリ
プログラムされている。時間口においてはシャッタが開
かれている。プリプログラムされたレーザパワー特性は
所望のレーザパワーな制御するために使用され、レーザ
パワーをダリアニールサイクルの開始の間の相対的に最
大の値からほぼ１０ワツトの相対的に低いパワーレベル
まで減少させ、この時にはシャッタ２６はとじられてお
り、これによりダリアニールサイクルが完了する。各種
のパワーレベルのタイミングが第１４図に示されている
。

中間露光周期５０５はプリアニールサイクルト読み取り
サイクルとの間に設けられろ。中間露光周期の間は、レ
ーザパワーレベルを所望の最大値２５ワツトに戻すよう
に変調することができる。

シャッタ２６はその後開かれ、ほぼ５０ミリ秒の周期の
間最大値近くに保持される。その後、プリプログラムさ
れたレーザパワ一時間特性がパワーレベルを読み取りサ
イクルの終わりにはほぼ８ワツトという最小値まで減少
する。

数多くの別のレーザパワ一時間特性が可能性であること
は当業者には容易に明らかである。

表１抵抗Ｒ１１００キロオームＲ２１Ｒ５２００Ｒ４１Ｒ５１Ｒ６１０Ｒ７１００Ｒ８１００Ｒ９）メガオームＲ９ａ　　　　　　６．８　　　　キロオームＲ１０６
８０Ｒ１１５１０オームＲ１２５１０Ｒ１３ａ　　　４７０　　　　　キロオームＲ１５５１
０オームＲ１４０−１キロオームＲ１８３０Ｒ１９０−１０Ｒ２１２００Ｒ２２５００Ｒ２５６，８Ｒ２４５０Ｒ２５６，８Ｒ２６２０Ｒ２７５０Ｒ５（３１００オームＲ５１２７０’ Ｒ５２２０ＯキロオームＲ５３４，７メガオームＲ５４３０キロオームＲ５５５０Ｒ３６１００’ Ｒ５７６，８Ｒ５８２０キロオームＲ５９５０Ｒ４０５１０オームＲ４１，２７０ ’Ｒ４２２７０Ｒ４３５キロオームＲ４４２００Ｒ４５，２００コンデンサＣ１４７０ピコファラドＧ２　　　　　　１　　　　　マイクロファラドＧ３　
　　　　　０．１０４　　　６８００　　　　　ピコファラドＣ５０，１
マイクロファラドＣ６１０Ｃニア　　　　　　　　０．１　　　　　　、。

Ｃ８０，（３１０９０，（３１、、／ＩＣ１Ｑ、　　　　　Ｑ、ＱｌＣ１１０，（３１マイクロファラドＣＩ２　　　　１０Ｃｌ３　　　　　０．１（３１５　　　　　０、ｌＣｌ６　　　’　　　０．０（３１Ｃ１７１８１１（３１８０，（３１〃（３１９　　　　　０．（３１Ｃ２００，（３１〃Ｃ２１０，０（３１Ｃ２２に１．０（３１０２３　　　　　０．０（３１０２４　　　　１０　　　　　　．７表１抵抗Ｒ１（３１１００キロオームＲ１０２３０Ｒ１（３３１〃Ｒ１０４１００Ｒ１０５２コンデンサ（３１（３１　　４７０　　　　　ピコファラド規則に
応じて１本発明は栴造上の特徴に関して本質的なところ
は明白に言語で説明さねた。

しかし、ここに開示された装置及び栴造が本発明を実現
する好適な形式を成しているので１本発明は示された特
徴に制限されないことは理解されるべきである。従って
１本発明は均等の原則に基づいて正しく解釈された添付
の特許請求の範囲の正当な範囲内にある形式あるいは変
形のどれにも請求される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱発光リン光体読み取り装置の第
１の実施例のブロック図、第２図は第１図に示されたレ
ーザパワー検出及びレーザパワー信号増大部分を構成す
るために使用できる電気回路の回路図、第６図は第１図
に示された変調制御回路及びパワー基準信号発生器部分
を構成するために使用できる電気回路の回路図、第４図
は第１図に示された中央制御及びオペレータ制御部分を
構成するために使用できる電気回路の回路図、第５Ａ図
は三角波及び２つのレーザ制御レベル信号のグラフを示
す図、第５Ｂ図及び第５Ｃ図はレーザ電源を変調でるた
めに使用された２つの異なったレーザ変調信号のグラフ
を示す図、第６図は検出器信号と制御タイミング信号と
の間の関係を示す第１の実施例についてのタイミング表
を示す図。第７図は別のビーム等価手段を示す図、第８図は更に別
のビーム等価手段を示す図、第９図は更に別のビーム等
価手段を示す図、笛１０図は本発明による熱発光リン光
体読み取り装置のＦＡ２の実施例を示すブロック図、第
１１図は第１ｎ図（て示されたレーザパワー検出、レー
ザパワー信号増大器。パワー基準、変調側倒及びタイミング、及びオペレータ
制御部分を構成するために使用できる電気回路の回路図
、第１２図（まプリアニール、読み取り及びボストアニ
ール露光周期を含む時間の関数としての制御レーザパワ
ーのグラフを示す図、植１５図は第１２図のプリアニー
ル、読み取り及びボストアニール露光サイクルから得ら
れたリン光体発光放出のグラフを示す図、第１４図は本
発明の時間についてのレーザ加熱法な用いたプリアニー
ル及び読み取りサイクルに対ｆるレーザパワー特性のグ
ラフを示す図である。１０：レーザビーム源装置、　１１：レーザ空胴。１２：レーザヘッド、　１５：レーザ冷却及び温度安定
化装置。（５ニレーザみ、　　１７．５０：赤外線鏡、
　２０：レーザパワー検出ｉｓ、２１：検出器ビーム、
　２５：ビーム遮断装５゜２４：開口、　　２６：シヤ
ツタ装置、　２８：ビームダンプ、　３１：ビーム等価
製画、　３２：レンズ、　　５５．５ｄ：光学チャンネ
ル、　４０：発光リン′ｙｔ体サンプル、　４５：ホト
デテクタ。４６：赤外思フィルタ装遣、４７：光ガイド。４８：高電圧電源、　５２：発光放出信号処理及び記憶
装置、　６２：レーザパワー信号増大器。６３：バフ−基準信号発生器、　７０：変調開祖回路、
　　７５：中央側倒回路、　　７５ａ：タイミング、　
８８：オペレータ制御回路。二男。代理人　弁理士　湯浅恭三ニー禦（外５名）峠　　　　　　　　　　峠捨囲第６　図第１２図第１３図４（３１　　　　　　　　　　　４０２　　　　　　　
　　　　　４ＱＪ　　　　　−！薊第１４図 ”ｒ　　ＩＭ　　（ｍｓｅｃ）手続補正書昭和乙２年３月−９日２７）発明の名称、←、炎光・１ン光イネネυみ耳えソ；透ｆ６、補正を
する者事件との関係　　特許出願人住所代°名　　　へ０−クー・エフ・フ”ララ７１！Ｌ４、
代理人図　　　　面

Claims

【特許請求の範囲】

（１）リン光体のイオン化放射への露光の結果として熱
発光リン光体中に存在するイオン化のレベルを読み取る
熱発光リン光体読み取り装置であつて、レーザビームを
発生しそして放出し、放出されたレーザビームのパワー
を制御するために変調できるレーザビーム源手段。レーザビームが熱発光リン光体上に向けられている露光
時間の間に少なくとも１回レーザビームのパワーを測定
するレーザビームパワー検出手段。放出されたレーザビームのパワーを時間の関数として所
望のレベルまで迅速にかつ調整可能に変調し、露光周期
の間のパワーを変化できるレーザビームを与えることが
できるレーザビームパワー制御手段。レーザビームパワー検出手段の動作を妨げずに熱発光リ
ン光体の露光を制御するように位置決めされたシャッタ
ー手段、及び熱発光リン光体がレーザビームによつて加熱された時に
発生する熱発光放出を測定する熱発光放出測定手段。から成ることを特徴とする熱発光リン光体読み取り装置
。
（２）特許請求の範囲第１項において、更に、レーザビ
ームが熱発光リン光体に衝突する前にレーザビームを等
価するように配置されており、レーザビームの断面積強
度を等価するレーザビーム光学等価手段を備える熱発光
リン光体読み取り装置。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記レーザパワ
ー制御手段がレーザビームパワーの少なくとも１つの所
定のレベルを自動的に与えるようにプリプログラムでき
る熱発光リン光体読み取り装置。
（４）特許請求の範囲第１項において、前記レーザパワ
ー制御手段が時間の関数とし変化する所定のレベルのレ
ーザビームパワーを自動的に与えるようにプリプログラ
ムできる熱発光リン光体読み取り装置。
（５）特許請求の範囲第１項において、前記レーザパワ
ー制御手段が、デジタルコンピュータ手段と、該デジタ
ルコンピュータ手段及び前記レーザビーム源手段に接続
され前記デジタルコンピュータ手段の制御の下でレーザ
ビームのパワーを変調する変調回路とを有する熱発光リ
ン光体読み取り装置。
（６）特許請求の範囲第５項において、前記シャッタ手
段が、放出されたレーザビームのパワーの変調と協働し
てでシャッタ手段の開放を制御するために前記デジタル
コンピュータ手段に接続されている熱発光リン光体読み
取り装置。
（７）特許請求の範囲第１項において、更に、検出器レ
ーザビームを発生するために前記レーザビームが前記シ
ャッタ手段に達する前にレーザビームを分割する手段、
及び検出器レーザビームをレーザビームパワー検出手段
にときどきに通すビーム遮断手段とを有する熱発光リン
光体読み取り装置。
（８）特許請求の範囲第７項において、前記ビーム遮断
手段が、少なくとも１つの開口を有し、検出器レーザビ
ームをこれを通して周期的に透過する回転可能チョッピ
ングホィールを有する熱発光リン光体読み取り装置。
（９）特許請求の範囲第７項において、前記ビーム遮断
手段が、検出器レーザビームをレーザビームパワー検出
手段に周期的に向ける走査鏡を有する熱発光リン光体読
み取り装置。
（１０）特許請求の範囲第１項において、前記熱発光放
出測定手段が、リン光体からの測定された熱発光放出を
示す情報をディスプレイしそして記憶する発光放出信号
処理装置を有する熱発光リン光体読み取り装置。
（１１）特許請求の範囲第１項において、更に、熱発光
リン光体をレーザビームに露光されるべき位置に保持す
るリン光体位置決め手段を有する熱発光リン光体読み取
り装置。
（１２）リン光体が露光されたイオン化放射量を決定す
るために熱発光リン光体を迅速に読み取る方法であつて
、放出されるレーザビームのパワーレベルを制御するため
に、変調できるレーザビーム源手段からレーザビームを
放出すること、加熱のための熱発光リン光体がレーザビームに露光され
る露光周期の間に少なくとも１回レーザビームのパワー
を測定すること、時間の関数として変化できる所望のレーザビームパワー
を得るためにレーザビーム源手段を制御すること、リン光体が所望の時間の間加熱されるようにレーザビー
ムへの熱発光リン光体の露光を制御すること、及びレーザビームへの熱発光リン光体の露光の結果として発
生した発光放出を測定すること、の各ステップから成ることを特徴とする熱発光リン光体
を迅速に読み取る方法。
（１３）特許請求の範囲第１２項において、更に、ほぼ
均一の断面パワー密度を有する等価されたレーザビーム
を発生するために光学等価器手段によつてレーザビーム
を等価するステップを有し、前記等価されたレーザビー
ムが熱発光リン光体を加熱するために使用される方法。
（１４）特許請求の範囲第１２項において、更に、レー
ザビームを少なくとも別の検出器レーザビームに分割す
るステップを有し、また前記測定するステップが前記検
出器レーザビームに応じて実行されろ方法。
（１５）特許請求の範囲第１２項において、熱発光リン
光体が第１のプリアニーリングステツプで及び続いて第
２の読み取りステップでレーザビームに露光される方法
。
（１６）特許請求の範囲第１５項において、熱発光リン
光体が第３のポストアニーリングステップにおける読み
取りステップの後にレーザビームに露光される方法。
（１７）特許請求の範囲第１２項において、熱発光リン
光体が、ポストアニーリングステツプを伴う読み取りス
テップにおいてレーザビームに露光される方法。
（１８）特許請求の範囲第１５項において、レーザビー
ムのパワーがプリアニーリングステツプ及び読み取りス
テップの終端部分の間に減少される方法。
（１９）特許請求の範囲第１２項において、レーザビー
ムのパワーレベルが露光周期の開始の間はほぼサイクル
最大レベルにあり、前記露光周期の終端ではもつと低い
パワーレベルにある方法。
（２０）特許請求の範囲第１２項において、熱発光リン
光体が複数の露光周期に対して露光される方法。
（２１）特許請求の範囲第２０項において、複数の露光
周期がほぼ１秒の周期内に発生する方法。
（２２）特許請求の範囲第１２項において、リン光体が
５００ミリ秒より短い所定の時間周期の間加熱される方
法。
（２３）特許請求の範囲第１４項において、検出器レー
ザビームが少なくとも１Ｈｚの周波数速度でレーザパワ
ー検出器に間欠的に通過される方法。
（２４）特許請求の範囲第１４項において、検出器レー
ザビームが所望の時間変化パワーレベルを維持するため
に連続的に測定されそして制御される方法。
（２５）特許請求の範囲第１２項において、レーザビー
ム源手段を制御するステップがデジタルコンピュータ手
段により実行される方法。
（２６）特許請求の範囲第１２項において、レーザビー
ム源手段を制御するステップがデジタルコンピュータに
より所定の方法で実行される方法。
（２７）特許請求の範囲第２５項において、レーザビー
ムへの熱発光リン光体の露光を制御するステップがレー
ザビームの径路中に配置されたシャッタにより実行され
、該シャッタ手段が前記デジタルコンピュータの制御の
下にある方法。
（２８）特許請求の範囲第１２項において、更に、コン
ピュータ手段を用いて前記発光放出について測定された
情報を記憶するステップを有する方法。
（２９）イオン化放射へのリン光体の露光の結果として
熱発光リン光体中に存在するイオン化のレベルを読み取
る熱発光リン光体読み取り装置であつて、レーザビーム
を発生しそして放出し、レーザビームのパワーを制御す
るために変調できるレーザビーム源手段、レーザビームが熱発光リン光体上に向けられている露光
周期の間に少なくとも１回レーザビームのパワーを測定
するレーザビームパワー検出手段、所望のレーザビーム
パワーを達成するためにレーザビーム源手段のパワー出
力を迅速にかつ調整可能に変調するレーザパワー制御手
段、レーザビームパワー検出手段の動作を妨げずに熱発光リ
ン光体の露光を制御するように配置されたシャッタ手段
、及び熱発光リン光体レーザビームにより加熱されている時に
発生する熱発光放出を測定する熱発光放出測定手段、から成ることを特徴とする熱発光リン光体読み取り装置
。
（３０）特許請求の範囲第２９項において、更に、レー
ザビームの断面強度を等価するレーザビーム光学等価手
段を有し、前記光学等価手段がレーザビームが熱発光リ
ン光体に衝突する前にレーザビームを等価するように配
置されている熱発光リン光体読み取り装置。
（３１）特許請求の範囲第３０項において、前記レーザ
ビームパワー検出手段が、高速パイロ電気レーザ検出器
と、少なくともレーザビームの一部分が間欠的にパイロ
電気レーザ検出器上に衝突することを可能にするビーム
遮断手段とを有する熱発光リン光体読み取り装置。
（３２）特許請求の範囲第３０項において、レーザビー
ムパワー検出手段が高速光導電レーザ検出器を有する熱
発光リン光体読み取り装置。
（３３）特許請求の範囲第３０項において、レーザビー
ム光学等価手段が反射性のチャンネル壁を有する隣接の
光学チャンネル中にそしてこのチャンネルを通してレー
ザビームを発散するレンズ手段を有する熱発光リン光体
読み取り装置。
（３４）特許請求の範囲第３０項において、更に、レー
ザビームを熱発光リン光体上に集束反射器手段を有する
熱発光リン光体読み取り装置。
（３５）特許請求の範囲第３０項において、更に、レー
ザビームを熱発光リン光体上に集束レンズ手段を有する
熱発光リン光体読み取り装置。
（３６）特許請求の範囲第３０項において、光学等価手
段が光学ファイバ光ガイドを有する熱発光リン光体読み
取り装置。
（３７）リン光体が露光されるイオン化放射量を決定す
るために熱発光リン光体を迅速に読み取る方法であつて
、レーザビーム源手段からレーザビームを放出すること、熱発光リン光体が加熱のためにレーザビームに露光され
る露光周期の間に少なくとも１回レーザビームのパワー
を測定すること、所望のレーザビームパワーを達成するためにレーザビー
ム源手段を制御すること、リン光体が所望の時間の間加熱されるようにレーザビー
ムへの熱発光リン光体の露光を制御すること、及びレーザビームへの熱発光リン光体の露光の結果として発
生した発光放出を測定すること、の各ステップから成る
方法。
（３８）特許請求の範囲第３７項において、前記リン光
体が０．１−５００ミリ秒の間の範囲内の所定の時間周
期の間加熱される方法。
（３９）特許請求の範囲第３７項において、更に、レー
ザビームを少なくとも別の検出器レーザビームに分割す
るステップを有し、また前記測定ステップが前記検出器
レーザビームに応じて実行される方法。
（４０）特許請求の範囲第３９項において、検出器レー
ザビームが少なくとも１Ｈｚの周波数速度でレーザパワ
ー検出器に間欠的に通過される方法。
（４１）特許請求の範囲第３９項において、検出器レー
ザビームが所望のレーザビームのパワーレベルを維持す
るために連続的に測定されかつ制御される方法。
（４２）特許請求の範囲第２９項において、レーザパワ
ー検出手段が露光周期の間繰り返してレーザビームのパ
ワーを測定するようにされている方法。
（４３）特許請求の範囲第１項において、レーザパワー
検出手段が露光周期の間繰り返してレーザビームのパワ
ーを測定するようにされている方法。
（４４）イオン化放射へのリン光体の露光の結果として
熱発光中に存在するイオン化のレベルを読み取る熱発光
リン光体読み取り装置であつて、無線周波数レーザビームを発生しそして放出するレーザ
ビーム源手段であつて、放出されたレーザビームのパワ
ーを制御するために変調できるレーザビーム源手段、検出器レーザビームを発生するために前記レーザビーム
を分割する手段、レーザビームが熱発光リン光体上に向けられている露光
周期の間に繰り返して検出器レーザビームのパワーを測
定するレーザビームパワー検出手段。熱発光リン光体をレーザビームに露光されるべき位置に
保持するリン光体位置決め手段、放出されたレーザビームのパワーを所望のレベルに迅速
にかつ調整可能に変調するレーザパワー制御手段、レーザパワー検出手段による検出器レーザビームの受信
を妨げずに、リン光体位置決め手段により保持された熱
発光リン光体の露光を制御するように位置決めされてい
るシャッタ手段、レーザビームの熱発光リン光体上への衝突の前にレーザ
ビームの断面パワー密度を等価するレーザビーム光学等
価手段、及び熱発光リン光体がレーザビームにより加熱される時に発
生する熱発光放出を測定する熱発光放出測定手段、から成ることを特徴とする熱発光リン光体読み取り装置
。