JPH03185386A - 放射線検出器を用いた放射線量の測定方法 - 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］ 本発明は放射線量の測定方法、例えばＳｉ（シリコン）
、Ｇｅ（ゲルマニウム）半導体（固体）検出器、比例計
数管、ＧＭ計数管、電離箱などを用いて放射線の入射粒
子のエネルギーを検出し、該エネルギーに応じたパルス
信号を求め、そのパルス数を計数してＸ線、ガンマ線な
どの放射線の線量を測定する放射線検出器を用いた放射
線量の測定方法に関する。

［従来の技術］ 放射線線量のＪＩＩＪ定において、半導体検出器を用い
た測定装置が広範囲に利用されており、特に、５ｔＳＧ
ｅ半導体検出器が用いられた放射線線瓜ａＩＩｊ定装置
は、エネルギー分解能が高いこと、エネルギーと波高パ
ルスの比例性が良いこと、検出部が小形であることなど
の特徴があり、また検出される電流パルスの立ち上がり
時間が非常に短いことから速い計数や粒子の入射時刻の
標定か可能という利点があり、放射線の線量測定に広範
囲に利用されている。

第５図には、従来におけるこのようなＳｉ半導体検出器
を利用した放射線測定装置が示されており、また第６図
には、該Ｓｉ半導体検出器の感度（レスポンス）−光子
エネルギーに関するエネルギー特性が示されている。

以下、第５図、第６図を用いて従来の放射線線量の測定
方法を適用した測定装置の構成及び作用を説明する。

図において（従来の測定装置は、フィルタ１０とＳｉ半
導体検出器１２、増幅器１４．１６及び、波高弁別器１
８、計数器２０から構成されている。

すなわち、前記フィルタ１０により、まず照射される放
射線の低域エネルギーを減衰させ、該フィルタ１０を透
過した放射線を前記Ｓｉ半導体検出器１２で受け、該Ｓ
ｉ半導体検出器１２は、その放射線エネルギーに対応し
た波高値レベルとなる波高値信号を出力する。もちろん
周知の如く、該波高値信号のカウント数が放射線線量に
対応することになる。

このようにして、該検出器１２で放射線エネルギーが検
出され、そのエネルギーレベルに応じて出力された微弱
な前記波高値信号は、前記増幅器１４．１６により、後
の信号処理に必要な所定レベルまで振幅増幅される。そ
して、該増幅された波高値信号は、放射線の低エネルギ
ーレベル（カットエネルギーａ）に応じた波高レベルで
波高弁別を行う波高弁別器１８に人力される。

この波高弁別器１８には、図に示すように、例えば、コ
ンパレータが用いられ、該コンパレータの一方の非反転
入力端子（＋）から前記波高値信号を入力し、他方の反
転入力端子（−）から基準電圧Ｖｓを可変抵抗１８ａを
介して人力している。

そして、この可変抵抗１８ａの調整により、ノイズカッ
トのために波高弁別する波高レベル、すなわち、図に示
す低エネルギー領域での該カットエネルギーａの位置が
決定される。

このようにして、低エネルギー用の前記波高弁別器１８
では、カットエネルギーａにより、その波高レベル以上
の波高値信号に対応したパルス信号だけが出力されるこ
とになる。従って、該パルス信号は、前記波高レベル以
上のノイズカットされた低エネルギーレベルに応じて出
力されることになり、更に前記計数器２０で該パルス信
号を計数し、その計数結果を出力表示することができる
。

次に、以下第６図を用いて具体的な動作を詳細に説明す
る。

前記Ｓｉ半導体検出器１２においては、前記フィルタ１
０を介して、所望の放射線が入射されることにより、検
出器内部で相互作用が起こり、放射線粒子エネルギーの
一部分又は全部が消費される。

ここで、該エネルギーは、検出器内部で電荷量に変換さ
れ、その電荷量に比例した該粒子のエネルギーに一義的
に対応する波高パルス、すなわち、前記波高値信号に変
換されることになる。この結果、放射線のエネルギーに
対応した波高値信号が線量に応じた数のパルスとして出
力されることになる。

ところで、上述した前記Ｓｉ半導体検出器１２は、第６
図に示すような放射線の感度（レスポンス）になり、そ
のエネルギー特性には、前述した検出器内部での相互作
用として、光子エネルギー１００ｋｅＶを境に、該１０
０ｋｅＶ以下では一点鎖線のカーブで示す光電効果が、
１ＱＱｋｅＶ以上では破線のカーブで示すコンプトン効
果が現れることになる。

従って、一般的にエネルギー特性としては、ＩＱ　Ｑ　
ｌｃ　ｅ　Ｖ以上では、図示のように比較的フラットな
感度特性が得られるが、１００ｋｅＶ以下では一点鎖線
で示す左上がりの傾斜した特性になり感度が過剰に高く
なっている。

このために、従来においては、第５図に示すように前記
フィルタ１０によって入路１される放射線の強度を制限
したり、また前記波高弁別器１８により設定されるカッ
トエネルギーレベルａを上げて調整することにより、第
６図に示す一点鎖線のカーブから実線のカーブへ感度を
落とすことが行われている。

以上のようにして、従来の放射線量の１ｌｌｌＪ定装置
では、第５図の回路構成で、かつ第６図に示す検出器の
（感度）エネルギー特性により、所望の線Ｑ　ｆｉｌｌ
Ｊ定が行われていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の半導体検出器を利用し
た放射線線量の測定方法においては、第６図に示すよう
に放射線のエネルギー特性が１０ＱｋｅＶ以下の低エネ
ルギー領域、特に７５ｋｅＶ中心付近でレスポンスに山
状の盛り上りがどうしても残り、このために依然として
感度が高くなっていた。この結果、このエネルギー領域
の放射線量が実際の線量よりも多く測定されてしまい、
高精度の線量測定ができないという問題があった。

すなわち、この盛り上がりは、前述したように検出器内
での光電効果の影響により発生するのであるが、従来に
おいては、前記フィルタ１０の厚さ及び前記波高弁別器
１８で低エネルギー領域においてカットエネルギーａの
位置調整だけにより、その盛り上がりを減衰させていた
。

しかし、この方法だけでは、レスポンス１．０に対して
感度を落とし過ぎたり、又は第６図に示すように十分に
感度を落とすことができずに盛り上がりが残ったり、ど
うしても該エネルギー特性を平坦化させることが困難で
あった。

また、従来の測定装置では、以上のようにエネルギー特
性の平坦化が困難なことから、一般的には線ｍ　Ａｐ１
定値が実際の線量よりも少なめに測定されるよりも、放
射線管理上、多めに測定されるように感度を設定する必
要があった。

発明の目的 本発明は上記従来の課題に鑑み成されたものであり、そ
の目的は、放射線の特定エネルギー範囲において、その
特定エネルギーレベルに応じたパルス信号を数え落とす
ことで放射線のエネルギー特性を平坦化し、検出器の感
度を一定に安定化させ、これにより、高精度の線量測定
が可能な放射線検出器を用いた放射線線量の測定方法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明に係る放射線検出器を
用いた放射線量の測定方法によれば、照ηノされる放射
線のエネルギーを検出し該エネルギーレベルに応じた所
定の波高値信号を出力する放η・１線検出工程と、前記
波高値信号を放射線の低エネルギーレベルに応じた第１
波高レベルで波高弁別し該第１波高レベル以上の波高値
信号に対応しａ−、＋＋＋ｉ　−ｙ　＃＋　’ユに一山
−バーＩ−ｘ　’ｈ　１：ｉｈ　−＋”ｒ　ｈｅｒ　血
ＵＮＩ　Ｔ　ｔ’ｌ　Ｊ−前記波高値信号を放射線の中
エネルギーレベルに応じた第２波高レベルで波高弁別し
該第２波高レベル以上の波高値信号に対応したパルス信
号を出力する第２波高値弁別工程と、前記波高値信号を
放射線の高エネルギーレベルに応じた第３波高レベルで
波高弁別し該第３波高レベル以上の波高値信号に対応し
たパルス信号を出力する第３波高値弁別工程と、前記第
２波高レベルと前記第３波高レベルとの間の波高値信号
に対応するパルス信号を除いて、前記第１波高レベル以
上であって前記第２波高レベル以下と第３波高レベル以
上との波高値信号に対応するパルス信号だけを選択する
パルス信号選択工程とを有することを特徴とする。

［作用］ 以上のような構成としたので本発明の放１．を線検出器
を用いた放射線量の測定方法によれば、検出されたパル
ス信号のうち、前記パルス信号選択工程により、放射線
の中エネルギーレベルに応じた第２波高レベルと高エネ
ルギーレベルに応じた第’）　＆ｔ　１．Ａａ＋ｌ−Ｌ
　Ｍ　ｎｒｌｍ−ｄ−を話１％ＥＬ　Ｉ−’ｒ）　ｒｒ
−Ｊ−７１％＃　ＩＩス信号を除いて、前記放射線検出
工程における放射線のエネルギー特性を平坦化すること
ができる。

この結果、前記パルス信号選択工程で選択されたパルス
信号を計数することにより、この計数結果に基いて放射
線線量を高精度に測定することが可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基いて本発明の好適な実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る放射線量の測定方法を適用した
測定装置の回路構成図である。

なお、第５図、第６図との同一部材には同一符号を付し
、以下４；、Ｓ成及び作用の説明は省略する。

本発明において特徴的なことは、前記第２波高レベルと
第３波高レベルとの間の波高値信号に対応するパルス信
号を数え落として、前記第２波高レベル以下と第３波高
レベル以上との波高値信号に対応す名パルス信号だけを
計数し、放射線検出器の感度を一定とする平坦化された
エネルギー特性を得ることにある。

以下、第１図を用いて本実施例の回路構成を詳細に説明
する。

図において、”本発明に係る線量測定方法を適用した測
定装置は、前述した第５図に示す従来の測定装置と比較
して、低エネルギーレベル用波高弁別器１８に加え中エ
ネルギーレベル用波高弁別器２２と高エネルギーレベル
用波高弁別器２４とを並列接続して設け、かつ該各波高
弁別器２０．２２．２４の出力するパルス信号を入力し
、所定の波高レベルでの波高値信号に対応するパルス信
号のみを選択するパルス信号選択回路２６とから構成さ
れている。

すなわち、第１図において、放射線検出器１２に入射さ
れた放射線は、前述したように波高値信号として検出さ
れる。

そして、この波高値信号は、前記増幅器１４．１６を介
し、低、中、高エネルギーの前記各波高弁別器２０．２
２．２４に入力され、それぞれ予め設定されている異な
る低中高レベルの各カットエネルギーａ、ｂ、ｃで波高
値の比較を行う。そして、それぞれの各エネルギーレベ
ル以上の波高値信号に対応したパルス信号ＡＳＢ、Ｃに
変換される。

ここで、変換されたパルス信号Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ
検出器内で消費されたエネルギーの大きさに対応してお
り、該パルス信号は、低中高の波高弁別レベルに応じて
出力される。

そして、弁別されたそれぞれのパルス信号は、前記パル
ス信号選択回路２６に入力され、ここにおいて、前記高
レベルと中レベルとの間の波高値信号に対応するパルス
信号を除いて、低レベル以上であって、高レベル以上と
中レベル以下との間の波＋Ｑ＋　（ｎ信号に対応するパ
ルス信号だけを選択することか行われる。

すなイつち、相互作用により検出器内で消費されるエネ
ルギーレベルが中レベルより大きく高レベルより小さい
場合には該パルス信号を出力せず、それ以外の場合には
例えば、１つのパルス信号に対して１つのパルス信号を
選択出力することになる。

これは後に、高レベルと中レベルとの間の波高値信号に
対応するパルス信号だけを計数しないことになる。

この選択回路２６は、第３図に示すように２つの遅延回
路１３０、ｌｌ３２、ワンショト回路３４及びＡＮＤ回
路３６で構成され、図に示すように波高値信号を各カッ
トエネルギーａ、ｂ、ｃのレベルで弁別したパルス信号
Ａ、ＢＳＣを入力している。

ここで、信号Ａは、前記遅延回路１３０に入力され、所
定時間遅延されて、前記ワンショト回路３４から出力さ
れる信号のパルス幅内に該信号Ａがくるように同期され
る。

一方、信号Ｂは、前記遅延回路１１３２を介し、所定時
間遅延されて前記ワンショト回路３４に人力されるが、
このワンショト回路３４には、リセット信号として信号
Ｃが入力され、ここで、該信号Ｂの立ち下がりを信号Ｃ
のパルス幅内にくるタイミングに同期される。

ｉＷ　　、７　　　１ｉ　８　　ｒ　　Ｍ太　Ｘ　ｎｌ
＝　１−　１＋　　　　ｎせｆ：）　　「１　’ノ　Ｘ
ｉ　　−Ｌ回路３４はリセットされて動作せず（但し、
Ｑによりワンショト信号が出力される）、これにより、
信号Ａは、ＡＮＤ回路３６を通り出力されることになる
。

また、信号Ｃがない時には、前記ワンショト回路３４は
リセッセされず動作しく但し、Ｑによりワンショト信号
が出力されない）　、ＡＮＤ回路３６に一定時間禁止が
かけられ、これにより、信号Ａは、出力されないことに
なる。

次に、前記パルス信号選択回路２６によって、前記検出
器のエネルギー特性が平担化される仕組みを第４図の特
性を用いて詳細に説明する。

第４図（ａ）は、１００ｋｅＶ以下のエネルギー特性図
、また第４図（ｂ）は、１００ｋｅＶ以下のエネルギー
領域での放射線エネルギースペクトル分布である。

図に示すように、低中高の各波高弁別レベルに対応した
カットエネルギーレベルは、ａ、、ｂ、ｃで表され、ス
ペクトル分布ｄ、　　ｅ、　　ｆは、それぞれ特定の放
射線エネルギーに対応したスペクトル波高分布である。

そして、該分布ｄ、ｅ、ｆの合成された特性は、第４図
（ｂ）の破線で示す山状のカーブに相当し、これが、第
４図（ａ）の実線に示す特性と同一となることが理解さ
れる。

この波高分布は、１００ｋｅＶ以下のエネルギー領域で
は光電効果が支配的であり、本来、線スペクトルとなる
が、前記検出器や増幅器などの回路系のノイズによって
、分布幅が広がっていることが認められる。

つまり、本発明においては、この分布幅の広がりを利用
しており、第４図（ｂ）に示されているカットエネルギ
ーレベルｂとＣとの間に対応するパルス信号を計数しな
いようにしたことによって、放射線のエネルギー分布ｅ
に対する検出器の感度を低下させることが可能となった
のである。

すなわちこれは、第４図（ａ）に−点鎖線で示す平坦化
されたエネルギー特性となるわけだが、エネルギーレベ
ルｂとＣとの間の信号を計数しないことは、面積的に斜
線部分がカットされることを意味し、スペクトル分布ｅ
についてはその中央部が大幅にカットされ、スペクトル
分布ｄについては分布幅右端のごく一部分がカットされ
、またスペクトル分布ｆについては分布幅及端の極一部
分がカットされることになる。

従って、その分布ｄ、ｅ、ｆのカットされた分は、第４
図（ａ）の矢印ｄ−、ｅ−、ｆ−１．：示す分だけ感度
が低下することに相当し、これにより、エネルギー特性
の平坦化が成されるのである（−点鎖線で示す特性）。

なお、該感度低下の度合いは、エネルギー分布のｂ−ｃ
間の幅を可変することにより可能であり、かつこの度合
いは、ｂ−ｃ間の幅に近い放射線のエネルギー分布ｅは
と著しくなり、またｂ−ｃ間の幅に遠い放η・１線のエ
ネルギー分布ｄＳｆはと該スペクトルの広がりにしたが
って緩やかになる。

１体的には、例えばエネルギーレベルｂは７０ｋｅＶ、
エネルギーレベルＣは８０ｋｅＶを最適レベルとして設
定され、したがって該ｂ−ｃ間の幅は１０１ｃｅＶに設
定される。

以上のようにして、前記パルス信号Ｂは選択されず、こ
れに対し、選択された該パルス信号Ａ。

Ｃは、計数器２０に人力されて計数されることになるが
、前記パルス信号Ｃ以下とパルス信号Ｂ以上との信号の
みを計数しないために、第２図に示すようにエネルギー
特性は、１００　ｋ　ｅ　Ｖ以下において盛り上がりが
なくなり、平坦化された特性が得られることになる。

さらに、第４図（Ｃ）には、１００ｋｅＶ〜３００ｋｅ
Ｖ範囲のエネルギースペクトル分布が示されており、ま
た、第４図（ｄ）には、３００ｋｅＶ以上のエネルギー
スペクトル分布が示されている。

すなわち、図に示されているこの高エネルギー、領域−
では、相互作用としてコンプトン効果が主体となり、第
４図゛（ｂ）に示すような１００ｋｅＶ以下での光電効
果特有の光電ピークは発生せず、放射線のスペクトルが
非常に広い範囲で分布していることがわかる。このため
、第２図に示されているエネルギー特性を見てもわかる
ように、３０ＱｋｅＶ以上では比較的フラットな特性が
得られることがわかる。

従って、この高エネルギー領域では、たとえ、前記カッ
トエネルギーレベルｂ−ｃ間のパルス信号を計数しなく
ても、その依存する割合が極めて少なく、何ら影響され
ないことが理解される。

以上のようにして、本発明による族１４線量の測定方法
によれば、第２図の一点鎖線で示されるように、従来と
比較して、１００１ｃ　ｅ　Ｖ以下でのエネルギー特性
の盛り上がりが大幅に改善され、平担化されていること
が理解される。これにより、検出器の感度を全エネルギ
ー領域において一定に維持することが可能となり、所望
の放１・１線瓜を高ネ、１度にａｌｌＪ定することがで
きる。

［発明の効果コ 以上のようにして、本発明に係る放射線検出器を用いた
放射線線量の測定方法によれば、従来の放射線エネルギ
ー特性よりも、平坦なエネルギー特性を全エネルギー範
囲において得ることができ、これにより、高精度な線量
の測定が可能となる。

この結果、本発明の放射線！！ｊ１ｍ測定方法によれば
、その線量の測定データに基いて測定者は、適切な処置
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る放射線検出器を用いた放射線線
量の測定方法を適用した回路構成図、第２図は、本発明
に係る放１１線検出器の感度−エネルギー特性を示した
特性図、 第３図は、本発明に係るパルス信号選択回路の一例の回
路構成が示された説明図、 第４図は、本発明に係る放射線検出器の感度−エネルギ
ー特性及び放射線の波高分布を示した説明図、 第５図は、従来における放射線検出器を用いた放射線線
量の測定方法を適用した回路構成図、第６図は、従来に
おける放射線検出器の感度−エネルギー特性を示した特
性図である。 １２　・・・　Ｓｉ半導体検出器 １８　・・・　波高弁別器 ２２　・・・　波高弁別器 ２４　・・・　波高弁別器 ２６　・・・　パルス信号選択回路 ３０　・・・　遅延回路 ３２　・・・　遅延回路 ３４　・・・　ワンショット回路 ３６　・・・　ＡＮＤ回路 ａ　・・・　Ｕ（レベルカットエネルギーｂ　・・・　
中レベルカットエネルギーＣ・・・　高レベルカットエ
ネルギー ｄ　・・・　低レベル波高針−／ｌｉ ｅ　・・・　中レベル波高分布 ｆ　・・・　高レベル波高針／Ｉｉ Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ・・・　パルス信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）検出される放射線のエネルギーに応じて所定の波
   高値信号を求め、該波高値信号を放射線エネルギーの特
   定レベルで波高弁別し、その弁別された信号を計数して
   線量を測定する放射線検出器を用いた放射線量の測定方
   法において、 照射される放射線のエネルギーを検出し、該エネルギー
   レベルに応じた所定の波高値信号を出力する放射線検出
   工程と、 前記波高値信号を放射線の低エネルギーレベルに応じた
   第１波高レベルで波高弁別し、該第１波高レベル以上の
   波高値信号に対応したパルス信号を出力する第１波高値
   弁別工程と、 前記波高値信号を放射線の中エネルギーレベルに応じた
   第２波高レベルで波高弁別し、該第２波高レベル以上の
   波高値信号に対応したパルス信号を出力する第２波高値
   弁別工程と、 前記波高値信号を放射線の高エネルギーレベルに応じた
   第３波高レベルで波高弁別し、該第３波高レベル以上の
   波高値信号に対応したパルス信号を出力する第３波高値
   弁別工程と、 前記第２波高レベルと前記第３波高レベルとの間の波高
   値信号に対応するパルス信号を除いて、前記第１波高レ
   ベル以上であって前記第２波高レベル以下と第３波高レ
   ベル以上との波高値信号に対応するパルス信号だけを選
   択するパルス信号選択工程と、を有し、 前記パルス信号選択工程で選択されたパルス信号を計数
   して高精度の線量測定を行うことを特徴とする放射線検
   出器を用いた放射線量の測定方法。