JPH01201184A - 線量測定装置 - 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」 本発明はシンチレータとフォトダイオードを用いて放射
線の測定を行う線量測定装置に関する。

「従来の技術」 放射線が螢光体に衝突すると、点状の閃光を発する。こ
の現象をシンチレーションといい、シンチレーション用
の螢光体をシンチレータと呼ぶ。

シンチレータを用いて放射線の線量や線量率を測定する
装置を、本明細書では線量測定装置と呼ぶことにする。

第４図は従来用いられた線ｌ測定装置を示したものであ
る。線源１から放出される放射線は、シンチレータ２を
通過するときその線量に応じた強さの光を放出させる。

光電子増倍管（ＰＭＴ）３はこれを光電変換し、図示し
ない複数のダイノードによって順次２次電子の増倍を行
う。このようにして得られた電流４は微少電流計５に供
給され、測定時間における電流値の積分が行われる。こ
のようにして、放射線の線量が測定される。単位時間当
りの線量は、線量率と呼ばれる。

ところでこのような従来の装置では光電子増倍管３を用
いていたので、次のような問題があった。

（１）光電子増倍管それ自体の大きさやこれに用いるバ
イアス用電源等が原因して検出器自体の小型化が困難で
あった。

（ｉｉ　）前記バイアス用電源の消費する電力が大きく
、不経済であった。

このような問題点を解決するために、フォトダイオード
を用いて光電変換を行うことが提案されている（特願昭
５９−２１２７２６号）。

第５図はこの原理的な構成を表わしたものである。シン
チレータ１１から放出される光はフォトダイオード（Ｐ
Ｄ）１２によって光電変換される。

変換後の電気信号はプリアンプ１３およびリニアアンプ
１４で増幅され、微少電流計１５で放射線の線量が測定
される。

ところがこのような線量測定装置では、フォトダイオー
ド１２がシンチレータ１１の光のみでなく放射線に対し
ても直接感応してしまう。この結果、フォトダイオード
からは光電変換後の電気信号と放射線の検出信号の双方
が出力されることとなる。

第６図はこれを説明するためのものであり、線源として
コバルト６０を使用した例を表わしている。この図で実
線１７はシンチレータ１１から放出されるパルス光のエ
ネルギ（パルスの波高）とそれらの所定時間内における
カウント数の間係を表わしている。破線１８はフォトダ
イオード１２による放射線の検出信号であり、これら実
線１７と破線１８で示されるカウント数の和が測定結果
として実際に得られることになる。

「発明が解決しようとする課題」 このようにフォトダイオードを使用した線ｌ測定装置で
は、フォトダイオードが放射線にも感応する結果、線量
の測定を精度良く行うことが出来ないという問題があっ
た。

本発明はこのような事情に鑑み、光電変換素子としてフ
ォトダイオードを用い、しかも放射線の直接的な影響を
除去することのできる線ｌ測定装置を提供することをそ
の目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明では、シンチレータと、この出力を光電変換する
フォトダイオードと、フォトダイオードの出力を増幅す
る増幅器と、シンチレータに放射線が入射したとき増幅
器からこれに対応して出力される第１のパルス信号とフ
ォトダイオードに放射線が入射したときこの増幅器から
これに対応して出力される第２のパルス信号とを識別す
る波形弁別回路と、この波形弁別回路の弁別結果に応じ
て第１のパルス信号のみを通過させ第２のパルス信号の
通過を遮断するゲートと、このゲートを通過した電気信
号を積分して線量の測定を行う測定手段とを線量測定装
置に具備させる。

本発明によれば、光電変換によるフォトダイオードの出
力波形と、Ｘ線あるいはＴ線に直接感応した結果フォト
ダイオードから出力される波形との相違に着目し、波形
弁別回路で前者の出力波形のみを選択して線量の測定を
行うので、精度の高い測定が可能となる。ここで波形弁
別回路は、各種の方法で第１のパルス信号と第２のパル
ス信号を識別することができる。例えば、波形弁別回路
に入力するパルス信号の立ち上がり時間の長短によって
これらの信号を識別してもよいし、まずパルス信号を波
形整形手段でバイポーラな波形に整形し、整形後の波形
のゼロクロス点をゼロクロス点検出手段で検出し、波形
の立ち上がりからゼロクロス点までの時間の長短によっ
てこれらの判別を行ってもよい。

「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の線量測定装置を表わしたも
のである。この装置でフォトダイオード２１はシンチレ
ータ２２の出力する光パルスを光電変換する他、すでに
説明したようにフォトダイオード２１に直接入射したＸ
線やＴ線に感応する。

シンチレータ２２としては、例えばＮａ１（ヨウ化ナト
リウム）やＣｓ１（ヨウ化セシウム）の結晶が用いられ
る。

フォトダイオード２１の出力波形ａは第２図ａに示すよ
うなものとなる。同図で実線２３はフォトダイオード２
１で光電変換された信号のパルス波形を表わしている。

これに対して破線２４は、フォトダイオード２１自身が
放射線に感応した結果として出力されるパルス波形を表
わしている。

これらは比較を容易にするために、あたかも両信号がフ
ォトダイオード２１から同時に出力されたように表わし
ているが、実際には全く時間的に無関係に互いに独立し
て発生するものであり、両波形がこのように時間的に電
纜して存在する可能性は少ない。これら両波形を比較す
ると、フォトダイオード２１にＸ線やγ線が直接入射し
た場合には、時間幅のより短い急峻なパルス波形が得ら
れることがわかる。

チャージセンシティブプリアンプ２５はこれらの人力信
号を増幅し、第２図すに示すような信号すを出力する。

リニアアンプ２６はこの信号すを増幅し、信号Ｃ（第２
図Ｃ）として出力する。信号Ｃは、遅延回路２７を経て
ゲート２８に供給されるが、波形弁別回路２９にも供給
される。波形弁別回路２９では、信号Ｃがフォトダイオ
ード２１の光電変換に基づくものか放射線の入射に基づ
くものかを判別する。そして前者の場合にはゲート２８
を開くためのゲート通過信号ｄ（第２図ｄ）を発生させ
る。ゲート通過信号ｄはゲート２８に供給される。前記
した遅延回路２７は、波形弁別回路の処理時間だけ信号
Ｃを遅延させるための回路である。

ところで第２図Ｃに示すように、波形弁別回路２９に人
力される信号Ｃは、放射線の入射に基づくもの（実線２
３）の方がフォトダイオード２１の光電変換に基づくも
の（破線２４）よりもその立ち上が・りが急である。従
って所定の信号レベルまでの立ち上がり時間を測定し、
これを基準値と比較することにより、これら２種類の信
号の弁別を行うことができる。シンチレータ２２から光
パルスが放出された場合には、信号Ｃが遅延されてゲー
ト２８に到達するそのタイミングでゲート通過信号ｄが
発生する。この結果、遅延後の信号Ｃが信号ｅとしてゲ
ート２８を通過し、波高分析器３１に供給されることに
なる。波高分析器３１は例えば微少電流計によって構成
されており、シンチレータ２２によって光電変換された
放射線の線Ｊを正確に測定することになる。

「変形例」 以上信号波形の立ち上がりよって２種類の信号の弁別を
行う例を示したが、波形弁別回路２９はこの他各種の方
法で波形を弁別することが可能である。第３図はその一
例を表わしたものである。

この変形例で、リニアアンプは信号すを増幅するととも
にバイポーラな波形の信号ｃ’（第３図ｃ’）に整形す
る。波形弁別回路は信号Ｃ′の波形の立ち上がり時点か
らゼロクロス点までの時間間隔を測定し、これを基準値
と比較する。同図Ｃ′に示すように、放射線の入射に基
づくものく実線２３）の方がフォトダイオード２１の光
電変換に基づくもの（破線２４）よりも時間間隔が長く
なるので、これにより２種類の信号の弁別が可能となる
。第３図ｄ′はこの変形例の場合のゲート通過信号ｄ′
の発生タイミングを、また同図ｅ′はゲートを通過する
信号ｅ′を表わしている。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によればフォトダイオード
に放射線が直接入射してもその影言を除去して線量の測
定を行うことができるので、特別な遮蔽体でフォトダイ
オードを覆う必要がなく、線量測定装置の小型化と軽量
化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における線量測定装置の概要
を示すブロック図、第２図はこの装置の動作を説明する
ための各種波形図、第３図は波形弁別回路の他の動作例
を説明するための各種波形図、第４図は光電子増倍管を
使用した従来の線量測定装置の一例を示す構成図、第５
図は従来提案されたフォトダイオード使用の線量測定装
置の構成図、第６図はこの提案された装置で線量を測定
した場合の測定誤差を説明するための波高分布説明図で
ある。 ２１　　フォトダイオード、 ２２　　シンチレータ、 ２５　　チャージセンシティブプリアンプ、２６　　リ
ニアアンプ、 ２８　　　　　　ゲ　−　ト　、 ２９　　波形弁別回路、 ３１　　波高分析器。 出願人　　　　　　　日本原子力事業株式会社代理人　
　　　　　　弁理士　山内梅雄第　１　図 第２回　　　　　　第３図 、、２４ （ｅ）　−−ハ―

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シンチレータと、この出力を光電変換するフォトダイオ
   ードと、フォトダイオードの出力を増幅する増幅器と、
   シンチレータに放射線が入射したとき前記増幅器からこ
   れに対応して出力される第１のパルス信号とフォトダイ
   オードに放射線が入射したときこの増幅器からこれに対
   応して出力される第２のパルス信号とを識別する波形弁
   別回路と、この波形弁別回路の弁別結果に応じて前記第
   １のパルス信号を通過させ第２のパルス信号の通過を遮
   断するゲートと、このゲートを通過した電気信号を積分
   して線量の測定を行う測定手段とを具備することを特徴
   とする線量測定装置。