JPS63252280A - 半導体放射線検出器を用いた照射線量率測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体放射線検出器を用いた照射線量率測定装
置に係り、特に半導体放射線検出器エネルギー特性を補
正する回路を備えた照射線量率測定装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

半導体放射線検出器は、高抵抗のシリコンウェハ内に形
成したＰＮ接合に逆バイアスを印加してウェハ内に層を
拡散させておき、放射線がウェハ内に侵入した際に放射
線に応じた荷電対を発生することを利用した器具であり
、この荷電対を外部回路で測定することにより放射等を
測定できる。

このような半導体放射線検出器は、第３図αに示すよう
に、相対感度が１００（ＫｅＶ）近辺の低エネルギー領
域と１（ＭｅＶ）近辺の高エネルギー領域では著しく相
違する。一方、放射線量の測定は低線量率から高線量率
まで広範囲にわたって直線性よく測定しなければならな
い。したがって。

半導体放射線検出器の特性を補正する必要がある。

従来、半導体放射線検出器の特性を補正する装置として
は、特開昭５９−２１４７８７号公報に記載されたもの
が提案されている。前述の補正する装置は、半導体放射
線検出器をしやへい材で囲み低エネルギー領域の感度を
落して相対感度特性を平坦にしているものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、放射線の低エネルギー領域における半
導体放射線検出器の感度をしやへい材を用いて落すこと
により、エネルギー特性を改善するものである。このよ
うに該検出器の感度を落すということは検出能力を劣化
させることにつながるという問題が生じる。

また、しやへい材を用いて該検出器の感度を落すという
ことは、しやへい材の厚さ、形状を実験的に決定するし
かなく、まち微調整することができないという問題があ
った。

本発明の目的は、半導体放射線検出器の特性を調整可能
とした半導体放射線検出器を用いた照射線量率測定装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、次のような知見に基づいて本発明をなし
たものである。

半導体放射線検出器のパルス出力信号のエネルギー分解
能は、放射線検出受感部が小さいため、シンチレーショ
ン検出器に比較して悪いが、そのパルス出力信号の波高
値は吸収エネルギーが大きくなればなるほど、大きくな
る特性がある。このような特性は、ＰＮ接合型検出器の
製作上の問題もあって、受感部寸法が１　（ｃｍ）角、
厚さ６００〔μｍ〕〜８００〔μｍ〕程度であるので、
受感部を透過した放射線のエネルギーを受感部がすべて
吸収できないことに原因がある。したがって、半導体放
射線検出器のエネルギー分解能を向上させることは本質
的に難しい。

しかしながら、照射線量率測定装置として半導体放射線
検出器を使用する場合には、エネルギー分解能が悪いこ
とは問題とならず、波高値のエネ。

ルギー依存性を応用できる。

上述したようなＰＮ接合型検出器の感度のエネルギー依
存性は、既に述べたように１００　（ＫｅＶ］付近で感
度が大きく、エネルギーが高くなるに従−って感度が悪
くなる。１００　（Ｋｅｙ）付近と１（ＭｅＶ）付近と
の感度の比、つまり同じ照射線量率を与える計算率の比
は、３０倍程度になることがある。

１００（ＫｅＶ）以下の低エネルギー領域は、数（ｍ、
３程度の亜鉛重金属を検出器の周囲のシールド材として
使用すれば簡単に感度を悪化させることは可能であるが
、広いエネルギー範囲においてシールド材のみでエネル
ギー特性を改善することは技術的に難しい。また、しや
へい材を使用する場合は、エネルギー特性を自由に調整
する′ことが不可能である。そこで１本発明者らは、半
導体放射線検出器が光（可視光領域）にも感応すること
に着目し、放射線の高エネルギー領域では、その領域で
発生したパルスを選別してそのパルス波高値に応じて発
光素子を発生させ、該半導体放射線検出器を感度させる
ことにより、高エネルギー領域の感度を向上させること
により、エネルギー特性を補正したものである。

すなわち、本発明は、上記知見に基づいてなされたもの
で、半導体で構成した半導体放射線検出器と、該半導体
放射線検出器からの出力パルスを信号処理して指示する
手段とからなる照射線量率測定装置において、前記半導
体放射線検出器と発光素子とを暗箱内に収納し、前記半
導体放射線検出器からの出力パルスのうち、一定レベル
以上の振幅を有するパルスを検出し、その検出パルスの
波高値に応じて、発光素子を発光させる第２の手段を設
けてなることを特徴とするものである。

〔作用〕

半導体放射線検出器からの出力信号を増幅し、波形整形
し、ある波高値以上のパルスを選別する。

このパルスの波高値により検出器と同−暗箱内に実装さ
れた発光素子を発光させ、検出器の出力パルス数を増加
させることにより、高エネルギー放射線による感度を向
上させる。

（実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は１本発明の一実施例を示す構成図である。

第１図において、半導体放射線検出器１の受感面は、発
光ダイオード等の発光素子２の方を向けて配設し、前記
受感面と発光素子２との間に光学フィルタ３を配設し、
このフィルタ３により発光素子２から放射線検出器１に
到達する光量を調節できるようになっている。該放射線
検出器１、発光素子、光学フィルタ３は暗箱としてのケ
ース４内に収納され、このケース４により周囲の光を完
全にじゃ光する。また、前記ケース４の内側を、低エネ
ルギー領域の放射線をしやへいする目的で数ｍｍ程度の
鉛等の重金属のしゃへい材５で覆っておく。

放射線検出器１からのパルス出力信号は、電荷型増幅器
６に入力され、この増幅器６で電荷増幅される。該増幅
器６からの出力信号はリニア増幅器７に入力され、ここ
で数ボルトレベルに増幅される。リニア増幅器７からの
出力信号は波形整形回路８に入力され、この波形整形回
路８で短形波に整形される。該波形整形回路８からの出
力信号は分離回路９に入力され、この分離回路９により
ノイズレベル信号がカットされる。該分離回路９から出
力された信号は計数装置１０で計数されることにより照
射線量率（ｍＲ／ｈ）が表示される。

放射線検出器１からの出力パルスを信号処理して指示す
る手段は、該増幅器６と、リニア増幅器７と、波形整形
回路８と、分離回路９と、計数装置１０とから構成され
る。

波形整形回路８の出力信号は、パルス遅延回路１１を経
由してバイアス増幅回路１２に入力される。このバイア
ス増幅回路１２は分離レベルを波形整形回路８からの信
号波高値に対してかなり高いレベルに設定しておき、高
エネルギー領域の放射線を吸収した時のみ発生するパル
スだけ、この分離レベルを用いて選別し、必要な電圧レ
ベルまで増幅する。次に、該バイアス増幅回路１２から
の出力信号はパルス発生回路１３に入力され、このパル
ス発生回路１３でパルス波高値に相当した数のパルスを
発生させる。このパルス発生回路１３からの出力電圧に
よって発光素子２を発光させる。

発光素子２を発光させる第２の手段は、パルス遅延回路
１１と、バイアス増幅回路１２と、パルス発生回路１３
とから構成されている。

第２図は半導体放射線検出器１の波高分布の例を示す図
である。図中ａは１００（ＫｅＶ）近辺の、−ｂは３０
０〜４００　（ＫｅＶ）近辺の、Ｃは１（ＭｅＶ）近辺
の波高分布である。図中ａのレベル付近にバイアス増幅
器１２の分離レベルを設定すれば、低エネルギー領域の
パルスをカウントすることはない。また高エネルギー領
域においては、エネルギーが高くなるほどカウントされ
る頻度は高くなる傾向がある。

第３図は半導体放射線検出器１の相対感度の例を示す特
性図である。図中αは半導体放射線検出器１の相対感度
を示すが、１００（ＫｅＶ］近辺の低エネルギー領域と
１（ＭｅＶ］近辺の高エネルギー領域では大きな差があ
る。図中βは第１図に示したように検出器１をシールド
した場合の相対感度を示しており、低エネルギー領域の
感度が落ちていることがわかる。

第４図（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例の動作を説明
するために示すタイムチャートである。

第４図（ａ）は波形整形回路８から出力されるパルス信
号を示している。図（ａ）からもわかるように、種々の
波高値のパルスが含まれており、図中分離レベルＬ１は
ノイズレベルをカットするためのものであり、分離回路
９に設定されている。

また、分離レベルＬ２はバイアス増幅回路１２の分離レ
ベルを示している。

バイアス増幅回路１２は、分離レベル２をこえる波高値
のパルスを選別後、これを増幅する。バイアス増幅回路
１２から出力されたパルスの電圧（波高）レベルに相当
する量のパルスをパルス発生回路１３により発生し、発
光素子２に与えると、発光素子２はそのパルスに応じて
発光する。検出器１がその光に感応すると、第４図（ｂ
）に示すように、検出器１のパルス出力数が増加する。

このとき、発光素子２からの光によって増加する分の出
力パルス波高値は、分離レベルＬ２を超えないように、
フィルタ３及びパルス発生回路１３からの出力パルスの
波高値を調整する。

本実施例によれば第５図に示すように、発光素子２を用
いた補正法がない場合の相対感度である特性（ｎ）に対
して上記補正を行うことにより特性ｍのように広いエネ
ルギー範囲にわたってエネルギー特性を補正することが
できる。

第６図はパルス発生回路１３の具体例を示すブロック図
である。

第６図において、パルス発生回路１３は、微分回路１４
と、チョッパ回路１５とから構成されている。

すなわち、パルス発生回路１３は次のように構成されて
いる。バイアス増幅器１２からの出力パルスを微分回路
１４で微分し、チョッパ回路１５に入力すると波高の違
うパルスが発生するようにしである。チョッパ回路１５
から出力されるパルスにより発光素子２を発光させるよ
うにしである。

第７図は、パルス発光回路１３の動作を示すタイムチャ
ートを示す。

第７図（ａ）は前段のバイアス増幅器１２により選別後
、増幅された１パルスである。このパルス（第７図（ａ
））が微分回路１３により微分されて第７図（ｂ）の如
き信号となる。微分回路１３からの信号（第７図（ｂ）
）をチョッパ回路１５により高周波で変調することによ
り第７図（ｃ）の如きパルスが得られる。

第７図（ｃ）のような波形のパルスにより発光素子２を
発行させると、入力パルスの波高値に応じて発光量が変
化するので、光子を受光した検呂器１の出力パルスは第
７図（α）のようになる。

第７図（α）に示すごとく、分離（ディスクリ）レベル
Ｌ１　（第４図と同じ）を超えるパルス数は、第７図（
ａ）で示すパルスの波高値が大きくなればなるほど、多
くなるので、エネルギーの高い放射線を検出するほど発
光による検出パルス数の増加分が多くなるのみである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、放射線感度特性の微
調整を可能とし、半導体検出器の放射線感度特性の個々
のバラツキを補正できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
半導体放射線検出器の出力パルスの波高分を示す特性図
、第３図は半導体放射線検出器のシールド無しと有の場
合の相対感度特性を示す特性図、第４図（ａ）、（ｂ）
はパルス信号処理中の信号波形図、第５図は補正有無に
おける相対感度特性を示す特性図、第６図はパルス発生
回路の具体例を示すブロック図、第７図（ａ）、（ｂ）
は第６図のパルス発生回路の動作を説明するために示す
パルス波形図である。 １・・・半導体放射線検出器、２・・・発光素子、３・
・・光学フィルタ、４・・・ケース、５・・・重金属シ
ールド材、６・・・電荷型増幅器、７・・・リニア増幅
器、８・・・波形整形回路、９・・・分離回路、１ｏ・
・・計数装置、１１・・・パルス遅延回路、１２・・・
バイアス増幅回路、１３・・・パルス発生回路・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体で構成した半導体放射線検出器と、該半導体
   放射線検出器からの出力パルスを信号処理して指示する
   手段とからなる照射線量率測定装置において、前記半導
   体放射線検出器と発光素子とを暗箱内に収納し、前記半
   導体放射線検出器からの出力パルスのうち、一定レベル
   以上の振幅を有するパルスを検出し、その検出パルスの
   波高値に応じて該発光素子を発光させる第２の手段を設
   けてなることを特徴とする半導体放射線検出器を用いた
   照射線量率測定装置。