JPS63298087A - 計数率補正装置 - 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」 本発明は放射線等のランダムに発生する事象についてそ
の計数率の補正を行う方法に関する。

「従来の技術」 第５図は従来用いられた放射線測定システムを表わした
ものである。このシステムで検出器１１は図示しない線
源から出る放射線を検出するたびにそのエネルギに比例
した波高値を有するパルスを出力する。このパルスはプ
リアンプ１２に人力される。プリアンプ１２の出力１３
はリニアアンプ１４に供給される。リニアアンプ１４で
は、人力パルスの波形を整形すると共に、これら各パル
スのピークの間隔をチェックし、これがある時間内に存
在する場合にはパイルアップが生じているものとして、
そのパルスをリジェクトする。このようにしてリニアア
ンプ１４からは、各パルスのエネルギに比例した波高値
を持ったパルス信号１５が出力されることになる。

パルス信号１５はカウンタ・タイマ１６とＡ／Ｄ変換器
（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
　；　Ａ　Ｄ　Ｃ）１８の双方に供給される。カウンタ
・タイマ１６では供給されたパルスの数を計数すると共
に、測定時間を積算する。また、Ａ／Ｄ変換器１８はＬ
　　Ｌ　　Ｄ（Ｌｏｗｅｒ　　Ｌｅｖｅｌ　　Ｄｉｓｃ
ｒｉｍｉｎａｔｏｒ）　　と　ＬＩＬＤ（Ｕｐｐｅｒ　
Ｌｅｖｅｌ　Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ）の間に入る
信号レベルのパルス信号をアナログ−ディジタル変換し
、変換後の信号１９をプロセスメモリ２１に書き込む。

このようにしてプロセスメモリには放射線の各エネルギ
ごとの計数率を表わしたスペクトルを示すデータが格納
される。

ところで、放射線計測の分野等のようにランダムな事象
を扱う分野では、常に不感時間に対する問題を検討する
必要がある。ここで不感時間とは、引続き発生する事象
の間隔が短くなった場合に、それら個々の事象を独立し
た事象として識別できなくなるような時間をいう。

不感時間が生ずる原因は、放射線等の測定システムを構
成する構成要素が１つの事象に関与するための有限な時
間を有していることによる。ある構成要素が１つの事象
に関与している間、次の事象は待機状態となるか全く無
視されてしまう。例えば放射線のエネルギを測定する場
合には、放射線の検出パルスの波高値がエネルギに比例
することに着目し、波高値をＡ／Ｄ変換している。この
ため、Ａ／Ｄ変換器は放射線測定システムに不可欠の構
成要素であるが、変換に要する時間が長く、計測システ
ム全体の不感時間を決定する要素となっていた。すなわ
ち、放射線計測システムでは、Ａ／Ｄ変換器が１つの放
射線信号を変換して、この変換後の情報をプロセスメモ
リに書き込むまでに要する時間を計測システムの不感時
間として扱うのが一般的であった。

不感時間が問題とされる分野でかつ不感時間に発生する
事象が無視される場合には、不感時間に次の事象が発生
する確率を統計的に求めておき、これを実際の測定結果
に補正する方法が採られている。また、放射線核種分析
装置のようにクロック発振器を内蔵している装置では、
不感時間と均しい時間だけクロックの計数を止めること
にして、測定が実際行われる時間（全有効測定時間）、
すなわちライブタイムを自動的に補正する方法も行われ
ている。

「発明が解決しようとする問題点」 Ａ／Ｄ変換器に存在する不感時間をライブタイムの測定
によって解決する方法は、通常の計数率に対して良好な
結果を得ることができる。ところがこの方法では、計数
率が高くなった場合に正確な補正を行うことができない
。

第６図は、これを説明するためのものである。

この図で縦軸は放射線検出器の検出するパルスの発生頻
度を表わしている。また横軸はこれらパルスのエネルギ
を表わしている。放射線の単一スペクトルは、通常の場
合、同図に示すＬＬＤとＵＬＤの間に入る信号レベルの
パルス信号をアナログ−ディジタル変換し、変換後の信
号すなわち放射線のエネルギに比例した信号を前記した
プロセスメモリ２１に書き込むことによって得られる。

ここでＡ／Ｄ変換の際にＬＬＤ以下のものが除かれたの
は、ノイズ成分を除去するためである。またＵＬＤ以上
のものが除かれたのは、測定の対象外と見做せるような
大きなレベルの信号についての変換を省略して、測定を
行うことのできる時間をこのような信号の処理によって
短縮させないようにするためである。

ところで、低計数率の測定が行われている場合には、放
射線検出器からランダムに出力されるパルスはパイルア
ップ（重なり合ったパルス）となるｌ１１Ｍ率が少ない
。すなわち、はとんどの信号はＬＬＤレベルとＵＬＤレ
ベルの間に入り、Ａ／Ｄ変換の対象となる。従って前記
したライブタイムの補正を行えば、計数率を正しく求め
ることができることになる。

一方、計数率が高くなるとそれだけパイルアップの確率
も大きくなる。パイルアップが生じると、本来ＬＬＤレ
ベルとＵＬＤレベルの間に入るような事象がＵＬＤレベ
ルよりも高いレベルの信号として観察されてしまい、Δ
／Ｄ変換が行われず、測定の対象から消失してしまう。

従って、高計数率の測定が行われるときには、入力計数
率が高くなっているにも係わらず、また不感時間の補正
が行われているにも係わらず、計数率が入力計数率に比
例して大きくならないという現象が生じた。

第６図で破線で示した曲線は高計数率時におけるスペク
トルを表わしたものであり、ＬＩＬＤレベルを越えた高
エネルギの部分でパイルアップによる歪みが発生してい
る。

すなわち、不感時間の補正を行う従来の計数率補正方法
では計数率が大きくなると、誤差も大きくなるという問
題が生じた。

このため、従来では比較的低い計数率のもとて計数率の
測定を行うこととしていた。すなわち、測定対象から遠
ざかって低い計数率の状態で測定を行ったり、放射線で
汚染された試料の測定を行う場合にはこれを水等で希釈
化した後に測定を行っていた。このような測定法では測
定場所に充分接近することができないため、測定場所の
特定が困難となった。また測定に対して希釈化等の前処
理を必要としたために、迅速な測定が困難となった。更
に異常時等において予期しない高さの計数率が求められ
たときには、これから真の値を求めることができないと
いう問題があった。

そこで本発明の目的は、高計数率の状態でも正確に測定
値の補正を行うことのできる計数率補正方法を提供する
ことにある。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、第１図に一例として示すような測定システ
ムを使用して計数率の補正を行う。すなわち、この第１
図に示すシステムでは検出器３１から出力されるランダ
ムなパルス信号３２をプリアンプ３３に入力する。プリ
アンプ３３には検出器バイアス設定器３４から所定のバ
イアスが印加されている。プリアンプ３３の出力信号３
５はリニアアンプ３６に人力される。リニアアンプ３６
にはパイルアップリジェクト機能が内蔵されている。パ
イルアップによってエネルギ情報を失った信号はリジェ
クトされ、その時間の測定が中断することでライブタイ
ムの補正が行われる。リニアアンプ３６の出力３８はＡ
／Ｄ変換器３９に人力され、ここでアナログ−ディジク
ル変換が行われる。ここでもライブタイムの補正が行わ
れる。Ａ／Ｄ変換器３９の出力信号４１はプロセスメモ
リ４２に書き込まれる。

プロセスメモリ４２にはライブタイムのカウンタとリア
ルタイムのカウンタが内蔵されており、測定を開始して
から終了するまでの実時間を記録することができるよう
になっている。プロセスメモリ４２はＡ／Ｄ変換器３９
の不感時間の補正信号によりライブタイムをカウントす
る。そして、測定終了後、解析装置４５でプロセスメモ
リ４２に記録されたカウント数を（１−数え落としの確
率）で割ることにより、リニアアンプ３６の入力計数率
を求めるようになっている。

このような計数率補正方法により、測定終了後、リニア
アンプの入力計数率が正確に求められることになる。

「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の計数率補正方法を放射線核種分野装置
に適用した例を表わしたものである。ゲルマニウム検出
器およびプリアンプから構成される検出部５１には、高
圧電源（Ｈ，Ｖ、　）５２から所定の電圧が印加される
ようになっている。検出部５１から出力される信号は、
リニアアンプ５３に入力される。リニアアンプ５３には
パイルアップリジェクト機能と、リニアアンプ５３にお
ける入力計数率を求めるための不感時間補正回路が内蔵
されている。リニアアンプ５３とＡ／Ｄ変換器５４の間
には、出力信号を伝達する信号線５５と、インターフェ
イス信号線５６とが接続されている。ここでインターフ
ェイス信号線５６は、不感時間を補正するために用いら
れるものである。

リニアアンプ５３とＡ／Ｄ変換器５４で作成された不感
時間補正信号は、インターフェイス線５７を用いてＡ／
Ｄ変換器５４からプロセスメモリ５８に入力される。

プロセスメモリ５８では、リニアアンプ５３とＡ／Ｄ変
換器５４との間で作成された不感時間補正信号をライブ
タイムとして記録する機能を有する。プロセスメモリ５
８には、正確なりロックを発生するクロック発生回路が
内蔵されている。プロセスメモリ５８では、この回路か
ら発生されるクロックを計数してリアルタイムを測定す
ることができる。ライブタイムの測定は、リアルタイム
の測定と同様にクロックを計数することによって実現さ
れる。このため、クロックの計数を行う計数回路の人力
ゲートは、不感時間補正信号によって開閉されるように
なっている。計算機５９は、プロセスメモリ５８に書き
込まれたデータを用いて計数率の補正を行う。なお、こ
の放射線核種分析装置の検出部５１および計算機５９を
除く各構成要素は、ＮＩＭ規格のモジュールで構成され
ている。

■この放射線核種分析装置では、リニアアンプ５３の入
力計数率は不感時間補正回路（ライブタイム補正器）に
よって正確に求められる。

■このリニアアンプ５３の入力計数率とプロセスメモリ
５８が計測したリアルタイムの値から、測定時間にパル
スの数え落としが存在しないと仮定した場合におけるプ
ロセスメモリ５８に記憶されるべき全カウント数が求め
られる。それぞれのエネルギに対するパルスのカウント
値を表わした第３図における太線６１で示した部分は、
数え落としが全くないと仮定したときのこれらのカウン
ト数を示したスペクトルである。

■リニアアンプ５３の入力計数率から数え落としの確率
を計算することができる。数え落としは、Ａ／Ｄ変換器
５４の変換時間がリニアアンプ５３の信号処理時間より
も充分小さければ、リニアアンプ５３の信号処理時間で
のみ決定される。これ以外の場合には、両者の条件によ
って決定されることになる。

まず、Ａ／Ｄ変換器５４については次のようになる。

例えばＡ／Ｄ変換器５４がウィルキンソン型である場合
には、変換するチャネル数によって不感時間が変化する
。そこでこの場合には、プロセスメモリ５８に書き込ま
れたスペクトルの形状からＡ／Ｄ変換器５４が変換に要
した時間を求めることができる。Ａ／Ｄ変換器５４が逐
次比較型の場合には、Ａ／Ｄ変換器５４の１回に要する
変換時間に変換の行われた回数を乗することによって変
換に要した全時間を求めることができる。

次にリニアアンプ５３については、これに内蔵されたパ
イルアップ検出器を用いてパイルアップにより測定の中
断した時間を求めることができる。

リニアアンプ５３の入力計数率からまひ型モデルを使用
すればよい。

■＋Ｊ　ニアアン７′５３の入力計数率からパルスの数
え落としの分を引き去ると、パイルアップせずにプロセ
スメモリ５８に記録されるべきパルスのカウント数を求
めることができる。第３図で曲線６２で示した部分がこ
れらのカウント数によるスペクトルである。

■パイルアップせずにプロセスメモリ５８に記録すべき
カウント数から実際にプロセスメモリ５８に記録された
カウント数を引き去る。この結果は、Δ／Ｄ変換の際に
ＬＩＬＤ以上またはＬＬ、Ｄ以下のエネルギを持った放
射線のパルス数を示している。第３図では、これらのパ
ルスのカウントされた部分を領域６３．６４として表示
した。

■プロセスメモリ５８に記録されたカウント数を、（１
−数え落としの確率）で割ると、プロセスメモリ５８に
記録されたエネルギに対応する部分における計数率を求
めることができる。第３図で領域６５で示した部分がそ
れである。

「変形例」 第４図は他の放射線核種分析装置を表わしたものである
。放射線検出器７１は、線源７２から放射される放射線
を検出し、パルスを出力する。このパルスはプリアンプ
７３で増幅される。プリアンプ７３の出力はリニアアン
プ７４、パイルアップリジェクタ７５およびライブタイ
ム補正器７６に入力される。リニアアンプ回路７４は入
力パルスの波形を整形し、Ａ／Ｄ変換器７７に供給する
。

パイルアップリジェクタ７５は、入力パルスにパイルア
ップが生じているときＡ／Ｄ変換器７７の変換動作を停
止させる。Ａ／Ｄ変換器７７は、Ａ／Ｄ変換の結果とし
ての各パルスの波高値情報と共に前記した不感時間補正
信号をプロセスメモリ７８に記憶させる。

リアルタイム測定器８１はリアルタイムを測定し、ライ
ブタイム補正器７６およびプロセスメモリ７８から出力
されるデータと共に解析装置８２に送られる。解析装置
８２では、すでに説明した手順でデータの処理を行い、
計数率を求めることができる。

以上説明した実施例および変形例では、放射線核種分析
装置として一般に用いられている装置を使用し、また測
定方法も従来と同様の方法を用いて、しかも高計数率の
場合であっても正確な測定が可能となる。従って装置の
使用者が不感時間に対する専門的な知識を持つ必要がな
い。

「発明の効果」 このように本願発明では、高計数率の測定が十分な精度
で行なえるので、計数率を下げるための措置、例えば線
源と検出器との距離を長くしたり線源の濃度を低下させ
るような特別な措置が不要となり、測定が単純化し、ま
た測定に要する時間も短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される測定装置の一例を示すブロ
ック図、第２図は本発明の一実施例として放射線核種分
析装置に本発明を適用した例を示すブロック図、第３図
は計数率の補正の原理を示す説明図、第４図は本発明の
適用できる他の放射線核種分析装置の例を示すブロック
図、第５図は従来用いられた放射線測定システムのブロ
ック図、第６図は高計数率で誤差が生じる原因を説明す
るための特性図である。 ３１・・・・・・検出器、 ３３．７３・・・・・・プリアンプ、 ３６．５３．７４・・・・・・リニアアンプ、３９．５
４．７７・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、４２．５８．７８
・・・・・・プロセスメモリ、４５．８２・・・・・・
解析装置、 ５１・・・・・・検出部、 ５９・・・・・・計算機、 ７１・・・・・・放射線検出器、 ７５・・・・・・パイルアップリジェクタ、７６・・・
・・・ライブタイム補正器、８１・・・・・・リアルタ
イム測定器。 出　　願　　人 日本原子力事業株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルス状の入力信号中にパイルアップした信号が存在す
   るときこれを除去するパイルアップリジェクタと、プリ
   アンプから出力される信号の増幅を行うリニアアンプと
   、このリニアアンプの入力計数率を測定するライブタイ
   ム補正器と、測定が実際行われた時間としてのリアルタ
   イムを計測するリアルタイム測定器と、スペクトルを記
   録するプロセスメモリと、前記ライブタイム補正器、リ
   アルタイム測定器およびプロセスメモリから出力される
   データを入力して解析する解析装置を備え、前記解析装
   置はプロセスメモリに記録されたカウント数を（１−数
   え落としの確率）で割算して、プロセスメモリに記録さ
   れたエネルギに対応した部分の計数率を求めることを特
   徴とする計数率補正方法。