JP4599188B2 - 放射線検出器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体センサを備えた放射線検出器に関する。

従来、原子力発電所等においてエリアモニタなどとして使用される半導体式放射線検出器においては、その健全性を確認する手段として、微弱な放射線源であるバグソースを内蔵し、その放射線をセンサ部に照射させることで動作確認を行ってきた。こうしたバグソースを用いない動作確認手段として、半導体式放射線検出器のセンサ部がＰＩＮ型等のフォトダイオードからなり光に有感であることを利用して、発光ダイオード(ＬＥＤ)等の発光素子を用いる手法が考えられる。

下記特許文献１には、ＬＥＤ等を用いた半導体式放射線検出器の健全性の確認方法の一つが示されているが、この手法はあくまで逆バイアス電圧の変化を検知するものであり、また、波高値を監視する装置が必要であるなど、放射線検出器の定常使用状態での故障検知を行い得る手法ではない。下記特許文献２に記載されている発明では、特許文献１の発明と同様に波高値を監視する装置が必要であり、また、ＬＥＤによる応答領域を放射線による応答領域と異なった点に設定するなど、はじめから放射線検出器の定常使用範囲の健全性確認を意図していない。また、半導体式放射線検出器の場合、弁別レベルを設定することで、センサ部からの出力の一定値以上のみを弁別して計数する構成となることが多いが、両発明とも、弁別レベルの健全性を確認する手段は提供していない。
特開平２−１２８１８４号公報 特開２００４−２３９７８３号公報

本発明は、微弱な放射線源であるバグソースを使用することなく、弁別レベル等の動作の健全性を確認することのできる放射線検出器を提供することを目的とする。

請求項１の発明は放射線検出器であり、放射線および光に有感なセンサ部と、前記センサ部からの出力を電気的に伝える増幅部と、前記増幅部からの出力が所定の値以上であった場合に論理パルスを生成する弁別部と、前記センサ部に光を入射する発光部と、前記発光部の発光のための信号を送出する発光部駆動部と、前記弁別部において生成された論理パルスを計数する計数部とを有する放射線検出器において、前記発光部および前記発光部駆動部を２組設けるとともに、一方の発光部駆動部は前記センサ部からの出力が前記弁別部の弁別レベルを上回るように、他方の発光部駆動部は前記センサ部からの出力が前記弁別部の弁別レベルを下回るように、前記発光部に発光のための信号を送出することを特徴とする。

本発明によれば、微弱な放射線源であるバグソースを使用することなく、弁別レベル等の動作の健全性を確認することのできる放射線検出器を提供することができる。

以下、本発明の第１ないし第４の実施の形態の放射線検出器を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態の放射線検出器は、図１に示すように、放射線および光に有感な半導体素子からなるセンサ部１と、センサ部１からの出力を後段に電気的に伝える増幅部２と、増幅部２からの出力が所定の値以上であった場合に論理パルスを生成する弁別部３と、センサ部１に対向しておかれた発光部４と、発光部４の発光のための信号を送出する発光部駆動部５と、弁別部３からの論理パルスを計数する計数部６からなる。

発光部駆動部５からの信号により、発光部４は定められた時間間隔で定められた発光量で発光する。この発光による電気信号がセンサ部１及び増幅部２を通して弁別部３に伝達されるが、このときの電気信号の大きさが弁別部３における弁別レベルをわずかに上回るように発光部駆動部５を調整する。

この構成によれば、弁別部３の弁別レベルが上昇した場合、あるいはセンサ部１の感度が低下した場合、あるいは増幅部２の増幅率が減少した場合、それぞれ計数部６で得られる計数が発光部４の発光回数に相当する分減少する。

従って、本実施の形態によれば、センサ部１、増幅部２および弁別部３の動作の異常を検出することができ、微弱な放射線源であるバグソースを使用することなく、動作の健全性を、特に弁別レベルの健全性も含めて確認することのできる放射線検出器を提供することができる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態では、第１の実施の形態（図１）における発光駆動部５を、発光部４の発光によりセンサ部１及び増幅部２を通して得られる電気信号が弁別部３に伝達されたときの大きさが、弁別部３の弁別レベルをわずかに下回るように調整する。

この構成によれば、弁別部３の弁別レベルが低下した場合、あるいはセンサ部１の感度が上昇した場合、あるいは増幅部２の増幅率が増加した場合、それぞれ計数部６で得られる計数が発光部４の発光回数に相当する分増加する。

従って、本実施の形態によれば、センサ部１、増幅部２および弁別部３の動作の異常を検出することができ、微弱な放射線源であるバグソースを使用することなく、動作の健全性を、特に弁別レベルの健全性も含めて確認することのできる放射線検出器を提供することができる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態の放射線検出器は、図２に示すように、放射線および光に有感な半導体素子からなるセンサ部１と、センサ部１からの出力を後段に電気的に伝える増幅部２と、増幅部２からの出力が所定の値以上であった場合に論理パルスを生成する弁別部３と、センサ部１に対向しておかれた第１および第２の発光部４ａ，４ｂと、発光部４ａ，４ｂの発光のための信号を送出する第１および第２の発光部駆動部５ａ，５ｂと、弁別部３からの論理パルスを計数する計数部６からなる。

第１および第２の発光部駆動部５ａ，５ｂからの信号により、第１および第２の発光部４ａ，４ｂは定められた時間間隔で定められた発光量で発光する。この発光による電気信号がセンサ部１及び増幅部２を通して弁別部３に伝達されるが、このときの電気信号の大きさが弁別部３における弁別レベルをわずかに上回るように第１の発光部駆動部５ａを調整する。

第２の発光部駆動部５ｂは、センサ部１及び増幅部２を通して得られる第２の発光部４ｂの発光による電気信号が弁別部３に伝達されたときの電気信号の大きさが、弁別部３の弁別レベルをわずかに下回るように調整する。

第１の発光部駆動部５ａの発光駆動周波数をA Hz、第２の発光部駆動部５ｂの発光駆動周波数をB Hz(但しA≠B)とした場合、弁別部３の弁別レベルが上昇した場合、あるいはセンサ部１の感度が低下する方向に変化した場合、あるいは増幅部２の増幅率が減少した場合、それぞれ計数部６で得られる計数が第１の発光部４ａの発光回数であるA Hzに相当する分低下する。また、弁別部３の弁別レベルが低下した場合、あるいはセンサ部１の感度が向上する方向に変化した場合、あるいは増幅部２の増幅率が増加した場合には、それぞれ計数部６で得られる計数が第２の発光部４ｂの発光回数であるB Hzに相当する分増加することになる。

従って、本実施の形態によれば、センサ部１、増幅部２および弁別部３の動作の異常を検出することができ、微弱な放射線源であるバグソースを使用することなく、動作の健全性を、特に弁別レベルの健全性も含めて確認することのできる放射線検出器を提供することができる。

なお、ここでは発光部を２個としたが、これを３個以上とし、それぞれの発光量を変化させることで、弁別レベル等の変化した程度を段階的に検知することができる。その際の周波数の組合せとして、例えば２のｎ乗の周波数の組合せとする(例えば1 Hz, 2 Hz, 4 Hz, 8 Hz)ことによって、それらの重ねあわせである計数部６で得られる計数率により、どのレベルで問題が起きているかを検知することができる。

（第４の実施の形態）
本実施の形態は、第１の実施の形態（図１）において、発光部駆動部５を、２種類の設定で動作させるようにした構成である。

発光部駆動部５の第１の発光駆動周波数をA Hz、第２の発光駆動周波数をB Hz(但しA≠B)とする。第１の発光駆動部周波数A Hzは、センサ部１及び増幅器２を通して得られる発光部４の発光による電気信号が弁別部３に伝達されたときの電気信号の大きさが、弁別部３の弁別レベルをわずかに上回るように調整する。第２の発光駆動周波数B Hzは、センサ部１及び増幅器２を通して得られる発光部４の発光による電気信号が弁別部３に伝達されたときの電気信号の大きさが、弁別部３の弁別レベルをわずかに下回るように調整する。

このような構成においては、弁別部３の弁別レベルが上昇したとき、あるいはセンサ部１の感度が低下する方向に変化したとき、あるいは増幅部２の増幅率が減少したとき、それぞれ計数部６で得られる計数がA Hzに相当する分低下する。また、弁別部３の弁別レベルが低下したとき、あるいはセンサ部１の感度が向上する方向に変化したとき、あるいは増幅部２の増幅率が増加したとき、それぞれ計数部６で得られる計数がB Hzに相当する分増加することになる。

従って、本実施の形態によれば、センサ部１、増幅部２および弁別部３の動作の異常を検出することができ、微弱な放射線源であるバグソースを使用することなく、動作の健全性を、特に弁別レベルの健全性も含めて確認することのできる放射線検出器を提供することができる。

なお、ここでは発光駆動部５の設定を２種類としたが、これを３種類以上とし、それぞれの発光量を変化させることで、弁別レベル等の変化した程度を段階的に検知することができる。その際の周波数の組合せとして、例えば２のｎ乗の周波数の組合せとする(例えば1 Hz,2 Hz, 4 Hz,8 Hz)ことによって、それらの重ねあわせである計数部６で得られる計数率により、どのレベルで問題が起きているかを検知することができる。

なお、上記第１から第４の実施の形態において、発光部４，４ａ，４ｂの発光量をセンサ部１とは別に測定し、その測定値に応じて発光部駆動部５，５ａ，５ｂを調整する発光量調整回路を有する構成としてもよい。こうした構成をとることで、発光部４，４ａ，４ｂの経時変化などによる発光量の変化を補正することができる。その結果、健全性確認より安定して行うことのできる放射線検出器を提供することができる。

本発明の第１、第２および第４の実施の形態の放射線検出器のブロック図。 本発明の第３の実施の形態の放射線検出器のブロック図。

符号の説明

１…センサ部、２…増幅部、３…弁別部、４…発光部、４ａ…第１の発光部、４ｂ…第２の発光部、５…発光部駆動部、５ａ…第１の発光部駆動部、５ｂ…第２の発光部駆動部、６…計数部。

Claims (2)

1. 放射線および光に有感なセンサ部と、前記センサ部からの出力を電気的に伝える増幅部と、前記増幅部からの出力が所定の値以上であった場合に論理パルスを生成する弁別部と、前記センサ部に光を入射する発光部と、前記発光部の発光のための信号を送出する発光部駆動部と、前記弁別部において生成された論理パルスを計数する計数部とを有する放射線検出器において、
   前記発光部および前記発光部駆動部を２組設けるとともに、一方の発光部駆動部は前記センサ部からの出力が前記弁別部の弁別レベルを上回るように、他方の発光部駆動部は前記センサ部からの出力が前記弁別部の弁別レベルを下回るように、前記発光部に発光のための信号を送出することを特徴とする放射線検出器。
2. 放射線および光に有感なセンサ部と、前記センサ部からの出力を電気的に伝える増幅部と、前記増幅部からの出力が所定の値以上であった場合に論理パルスを生成する弁別部と、前記センサ部に光を入射する発光部と、前記発光部の発光のための信号を送出する発光部駆動部と、前記弁別部において生成された論理パルスを計数する計数部とを有する放射線検出器において、
   前記発光部駆動部は異なる２つの発光駆動周波数によって駆動されるとともに、一方の発光駆動周波数に対する前記センサ部からの出力が前記弁別部の弁別レベルを上回るように、他方の発光駆動周波数に対する前記センサ部からの出力が前記弁別部の弁別レベルを下回るように、前記発光部に発光のための信号を送出することを特徴とする放射線検出器。

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