JPH0560870A - 放射線検出装置 - Google Patents
放射線検出装置Info
- Publication number
- JPH0560870A JPH0560870A JP3225974A JP22597491A JPH0560870A JP H0560870 A JPH0560870 A JP H0560870A JP 3225974 A JP3225974 A JP 3225974A JP 22597491 A JP22597491 A JP 22597491A JP H0560870 A JPH0560870 A JP H0560870A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射線検出装置の時間分解能を改良する。
【構成】 シンチレータの出力面に２個のアバランシェ
ホトダイオードが光学結合されたプローブと、２個のア
バランシェホトダイオードの出力信号間の相関をとるこ
とにより放射線の入射タイミング検出信号を出力する相
関処理回路とを備える。
ホトダイオードが光学結合されたプローブと、２個のア
バランシェホトダイオードの出力信号間の相関をとるこ
とにより放射線の入射タイミング検出信号を出力する相
関処理回路とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放射線検出装置に係り、
特に詳細には、シンチレータにアバランシェホトダイオ
ード（ＡＰＤ）を光学結合した放射線検出装置に関す
る。
特に詳細には、シンチレータにアバランシェホトダイオ
ード（ＡＰＤ）を光学結合した放射線検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガンマ（γ）線などの放射線検出装置に
は、ＢＧＯ結晶などからなるシンチレータが用いられ
る。これは、ガンマ線が入射されると発光する性質を有
し、この発光をＡＰＤで検出することにより、ガンマ線
の入射を検出できる。
は、ＢＧＯ結晶などからなるシンチレータが用いられ
る。これは、ガンマ線が入射されると発光する性質を有
し、この発光をＡＰＤで検出することにより、ガンマ線
の入射を検出できる。
【０００３】図６は従来の放射線検出装置の構成図であ
る。シンチレータ１にはＡＰＤが光学結合され、この出
力は電荷増幅器２で増幅される。増幅出力の一方は高速
フィルタ増幅器３Ｈで波形整形され、時間分解用のタイ
ミング信号となり、増幅出力の他方は低速フィルタ増幅
器３Ｌで波形整形され、エネルギー分解用のエネルギー
信号となる。ここで、時間分解能を向上させるために
は、高速フィルタ増幅器３Ｈの時定数を小さくし、信号
の立ち上がりを急峻にすることが行なわれる。
る。シンチレータ１にはＡＰＤが光学結合され、この出
力は電荷増幅器２で増幅される。増幅出力の一方は高速
フィルタ増幅器３Ｈで波形整形され、時間分解用のタイ
ミング信号となり、増幅出力の他方は低速フィルタ増幅
器３Ｌで波形整形され、エネルギー分解用のエネルギー
信号となる。ここで、時間分解能を向上させるために
は、高速フィルタ増幅器３Ｈの時定数を小さくし、信号
の立ち上がりを急峻にすることが行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高速フィルタ
増幅器３Ｈの時定数を小さくすると、ＡＰＤや回路系の
雑音のために、時間分解能が逆に低下する問題点があっ
た。以下、これを図７および図８により説明する。
増幅器３Ｈの時定数を小さくすると、ＡＰＤや回路系の
雑音のために、時間分解能が逆に低下する問題点があっ
た。以下、これを図７および図８により説明する。
【０００５】まず、図７（ａ）のタイミングｔ0 でガン
マ線が入射されると、同図（ｂ）のように数千個もの光
子がシンチレータ１で発生する。この発生する光子数の
密度は、同図（ｃ）のように指数関数で近似できるが、
これに対応するＡＰＤの出力は同図（ｄ）のようにな
る。すなわち、ＡＰＤ出力は１光子ごとの応答関数の重
ね合せとなり、この出力電荷が電荷増幅器２で積分され
る（同図（ｅ）参照）。ここで、電荷増幅器２の出力波
高値が、ＡＰＤから出力された電荷の総和になる。
マ線が入射されると、同図（ｂ）のように数千個もの光
子がシンチレータ１で発生する。この発生する光子数の
密度は、同図（ｃ）のように指数関数で近似できるが、
これに対応するＡＰＤの出力は同図（ｄ）のようにな
る。すなわち、ＡＰＤ出力は１光子ごとの応答関数の重
ね合せとなり、この出力電荷が電荷増幅器２で積分され
る（同図（ｅ）参照）。ここで、電荷増幅器２の出力波
高値が、ＡＰＤから出力された電荷の総和になる。
【０００６】この電荷増幅器２の出力は、高速フィルタ
増幅器３Ｈを通すことで波形整形されるが、その出力は
時定数が短いときには図８（ａ）のようになり、長くす
ると図８（ｂ）のようになる。すなわち、波形の変化を
小さくすることと、立ち上がりを急峻にすることは、互
いに背反する関係にある。そして、実際の放射線検出装
置においては、ＡＰＤや回路系の雑音の影響により、高
速フィルタ増幅器３Ｈの出力（タイミング信号）波形は
図８（ｃ）のようになってしまう。
増幅器３Ｈを通すことで波形整形されるが、その出力は
時定数が短いときには図８（ａ）のようになり、長くす
ると図８（ｂ）のようになる。すなわち、波形の変化を
小さくすることと、立ち上がりを急峻にすることは、互
いに背反する関係にある。そして、実際の放射線検出装
置においては、ＡＰＤや回路系の雑音の影響により、高
速フィルタ増幅器３Ｈの出力（タイミング信号）波形は
図８（ｃ）のようになってしまう。
【０００７】このため、図８（ｃ）に示すしきい値レベ
ルでガンマ線入射のタイミングを求めようとすると、タ
イミングｔ1 は一定せず、同図（ｄ）のように一定の広
がり（ゆらぎ）をもった値になってしまう。このような
不都合は、ＡＰＤや回路系を低雑音のものとすること
で、一定の改善が可能であるが、本質的には克服しきれ
ない。
ルでガンマ線入射のタイミングを求めようとすると、タ
イミングｔ1 は一定せず、同図（ｄ）のように一定の広
がり（ゆらぎ）をもった値になってしまう。このような
不都合は、ＡＰＤや回路系を低雑音のものとすること
で、一定の改善が可能であるが、本質的には克服しきれ
ない。
【０００８】そこで本発明は、ガンマ線などの放射線の
入射タイミングを正確に検出できる放射線検出装置を提
供することを目的とする。
入射タイミングを正確に検出できる放射線検出装置を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検出
装置は、シンチレータの出力面に２個のアバランシェホ
トダイオードが光学結合されたプローブと、２個のアバ
ランシェホトダイオードの出力信号間の相関をとること
により放射線の入射タイミング検出信号を出力する相関
処理回路とを備えることを特徴とする。ここで、２個の
アバランシェホトダイオードの出力信号をそれぞれ波形
整形し、結果の出力を相関処理回路に入力する高速フィ
ルタ増幅器を更に備えるようにしてもよい。
装置は、シンチレータの出力面に２個のアバランシェホ
トダイオードが光学結合されたプローブと、２個のアバ
ランシェホトダイオードの出力信号間の相関をとること
により放射線の入射タイミング検出信号を出力する相関
処理回路とを備えることを特徴とする。ここで、２個の
アバランシェホトダイオードの出力信号をそれぞれ波形
整形し、結果の出力を相関処理回路に入力する高速フィ
ルタ増幅器を更に備えるようにしてもよい。
【００１０】
【作用】本発明の構成によれば、２個のＡＰＤの出力が
相関をとられ、これにもとづいて放射線の入射タイミン
グが検出される。従って、それぞれのＡＰＤに雑音が発
生したとしても、雑音発生が同一タイミングでない限
り、この影響を受けることはない。また、高速フィルタ
増幅器を２系統とすれば、この回路系による雑音の影響
を受けることもない。
相関をとられ、これにもとづいて放射線の入射タイミン
グが検出される。従って、それぞれのＡＰＤに雑音が発
生したとしても、雑音発生が同一タイミングでない限
り、この影響を受けることはない。また、高速フィルタ
増幅器を２系統とすれば、この回路系による雑音の影響
を受けることもない。
【００１１】
【実施例】以下、添付図面の図１〜図５により、本発明
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
【００１２】図１は実施例に係る放射線検出装置の回路
構成図である。シンチレータ１には２個のＡＰＤ1 、Ａ
ＰＤ2 が設けられ、それぞれの出力は電荷増幅器２1 と
電荷増幅器２2 に与えられている。そして、ＡＰＤ1 、
ＡＰＤ2 ごとに高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2 と低
速フィルタ増幅器３Ｌ1 、３Ｌ2 が設けられ、高速フィ
ルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2 の出力は信号処理回路４に、
低速フィルタ増幅器３Ｌ1 、３Ｌ2 の出力は信号合成回
路５に与えられている。
構成図である。シンチレータ１には２個のＡＰＤ1 、Ａ
ＰＤ2 が設けられ、それぞれの出力は電荷増幅器２1 と
電荷増幅器２2 に与えられている。そして、ＡＰＤ1 、
ＡＰＤ2 ごとに高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2 と低
速フィルタ増幅器３Ｌ1 、３Ｌ2 が設けられ、高速フィ
ルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2 の出力は信号処理回路４に、
低速フィルタ増幅器３Ｌ1 、３Ｌ2 の出力は信号合成回
路５に与えられている。
【００１３】ここで、ＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 は例えば図２
のように、シンチレータ１に光学結合される。すなわ
ち、直方体形状のシンチレータ１の出力面側が、両面側
から斜めにカットされ、ここにＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 がマ
ウントされる。このようにすれば、シンチレーション発
光による光の受光面積が実質的に大きくなり、高効率化
できる。
のように、シンチレータ１に光学結合される。すなわ
ち、直方体形状のシンチレータ１の出力面側が、両面側
から斜めにカットされ、ここにＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 がマ
ウントされる。このようにすれば、シンチレーション発
光による光の受光面積が実質的に大きくなり、高効率化
できる。
【００１４】信号処理回路４については、高速フィルタ
増幅器３Ｈ1 の出力と高速フィルタ増幅器３Ｈ2 の出力
の相関をとり、同時検出されたときにタイミング信号を
出力する相関回路が含まれている。なお、電荷増幅器２
1 と電荷増幅器２2 、高速フィルタ増幅器３Ｈ1 と高速
フィルタ増幅器３Ｈ2 、低速フィルタ増幅器３Ｌ1と低
速フィルタ増幅器３Ｌ2 は、同一構成である。信号合成
回路５は低速フィルタ増幅器３Ｌ1 と低速フィルタ増幅
器３Ｌ2 の出力を合成し、エネルギー信号を出力する。
増幅器３Ｈ1 の出力と高速フィルタ増幅器３Ｈ2 の出力
の相関をとり、同時検出されたときにタイミング信号を
出力する相関回路が含まれている。なお、電荷増幅器２
1 と電荷増幅器２2 、高速フィルタ増幅器３Ｈ1 と高速
フィルタ増幅器３Ｈ2 、低速フィルタ増幅器３Ｌ1と低
速フィルタ増幅器３Ｌ2 は、同一構成である。信号合成
回路５は低速フィルタ増幅器３Ｌ1 と低速フィルタ増幅
器３Ｌ2 の出力を合成し、エネルギー信号を出力する。
【００１５】上記の構成により雑音の影響が除去可能な
ことを、模式的に示すと図３のようになる。
ことを、模式的に示すと図３のようになる。
【００１６】すなわち、１個のガンマ線光子がシンチレ
ータ１に入射されると、そのエネルギーに応じた個数の
光子が、シンチレータ１において生成される。この光子
に対応した出力がＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 から得られるが、
この出力の中には雑音成分（図中のアスタリスクマー
ク）も含まれる。しかし、このような雑音の発生タイミ
ングは、ＡＰＤ1 とＡＰＤ2 で同一となる可能性は低い
ので、ガンマ線入射のタイミングに正確に対応した相関
信号が得られる。
ータ１に入射されると、そのエネルギーに応じた個数の
光子が、シンチレータ１において生成される。この光子
に対応した出力がＡＰＤ1 、ＡＰＤ2 から得られるが、
この出力の中には雑音成分（図中のアスタリスクマー
ク）も含まれる。しかし、このような雑音の発生タイミ
ングは、ＡＰＤ1 とＡＰＤ2 で同一となる可能性は低い
ので、ガンマ線入射のタイミングに正確に対応した相関
信号が得られる。
【００１７】以下、これを更に詳しく説明する。
【００１８】図４は高速フィルタ増幅器３Ｈの出力信号
波形とタイミングのばらつきを示し、同図（ａ）はＡＰ
Ｄ1 に対応する高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、同図（ｂ）
はＡＰＤ2 に対応する高速フィルタ増幅器３Ｈ2 の出力
波形図である。ここで、あるしきい値で処理したときの
タイミングｔ1 、ｔ2 は、それぞれ一定の範囲でばらつ
き（時間的なゆらぎ）Δｔ1 、Δｔ2 を持ち、その分布
は同図（ｃ）、（ｄ）のようになる。しかし、信号処理
回路４によって両者のタイミングの相関をとることによ
り、タイミングＴのばらつきΔＴは小さくなり、図示す
ると同図（ｅ）のようになる。すなわち、ガンマ線の入
射タイミングを正確に検知できる。
波形とタイミングのばらつきを示し、同図（ａ）はＡＰ
Ｄ1 に対応する高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、同図（ｂ）
はＡＰＤ2 に対応する高速フィルタ増幅器３Ｈ2 の出力
波形図である。ここで、あるしきい値で処理したときの
タイミングｔ1 、ｔ2 は、それぞれ一定の範囲でばらつ
き（時間的なゆらぎ）Δｔ1 、Δｔ2 を持ち、その分布
は同図（ｃ）、（ｄ）のようになる。しかし、信号処理
回路４によって両者のタイミングの相関をとることによ
り、タイミングＴのばらつきΔＴは小さくなり、図示す
ると同図（ｅ）のようになる。すなわち、ガンマ線の入
射タイミングを正確に検知できる。
【００１９】なお、高速フィルタ増幅器３Ｈ1 、３Ｈ2
のフィルタ時定数と時間分解特性の関係を簡単に考察す
ると、図５のようになる。すなわち、Ｖ(t) をフィルタ
の出力、σV を雑音のＲＭＳ値、σT をタイミング信号
出力時刻のゆらぎとすると、近似的にσT は図５中の式
のようになる。つまり、σT はσV （雑音の大きさ）と
出力信号の立ち上がりの急峻さに依存する。一例とし
て、フィルタの時定数がＴ1 、Ｔ2 （Ｔ1 ＜Ｔ2 ）の場
合を図示すると、図５（ａ）、（ｂ）のようになる。
のフィルタ時定数と時間分解特性の関係を簡単に考察す
ると、図５のようになる。すなわち、Ｖ(t) をフィルタ
の出力、σV を雑音のＲＭＳ値、σT をタイミング信号
出力時刻のゆらぎとすると、近似的にσT は図５中の式
のようになる。つまり、σT はσV （雑音の大きさ）と
出力信号の立ち上がりの急峻さに依存する。一例とし
て、フィルタの時定数がＴ1 、Ｔ2 （Ｔ1 ＜Ｔ2 ）の場
合を図示すると、図５（ａ）、（ｂ）のようになる。
【００２０】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の構
成によれば、２個のＡＰＤの出力が相関をとられ、これ
にもとづいて放射線の入射タイミングが検出される。従
って、それぞれのＡＰＤに雑音が発生したとしても、雑
音発生が同一タイミングでない限り、この影響を受ける
ことはない。また、高速フィルタ増幅器を２系統とすれ
ば、この回路系による雑音の影響を受けることもない。
このため、高速フィルタ増幅器の微分および積分時定数
を極端に小さくすることなしに、時間分解能を大幅に向
上できる。
成によれば、２個のＡＰＤの出力が相関をとられ、これ
にもとづいて放射線の入射タイミングが検出される。従
って、それぞれのＡＰＤに雑音が発生したとしても、雑
音発生が同一タイミングでない限り、この影響を受ける
ことはない。また、高速フィルタ増幅器を２系統とすれ
ば、この回路系による雑音の影響を受けることもない。
このため、高速フィルタ増幅器の微分および積分時定数
を極端に小さくすることなしに、時間分解能を大幅に向
上できる。
【図１】実施例に係る放射線検出装置の構成図である。
【図２】図１に用いるＡＰＤとシンチレータの関係を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の作用を模式的に示す図である。
【図４】本実施例の作用を示す図である。
【図５】フィルタ時定数と時間分解特性の関係を説明す
る図である。
る図である。
【図６】従来の放射線検出装置の構成図である。
【図７】従来技術の問題点を示す図である。
【図８】従来技術の問題点を示す図である。
１…シンチレータ ２…電荷増幅器 ３Ｈ…高速フィルタ増幅器 ３Ｌ…低速フィルタ増幅器 ４…信号処理回路 ５…信号合成回路 ＡＰＤ…アバランシェホトダイオード
Claims (2)
- 【請求項１】 シンチレータの出力面に２個のアバラン
シェホトダイオードが光学結合されたプローブと、 前記２個のアバランシェホトダイオードの出力信号間の
相関をとることにより放射線の入射タイミング検出信号
を出力する相関処理回路とを備えることを特徴とする放
射線検出装置。 - 【請求項２】 前記２個のアバランシェホトダイオード
の出力信号をそれぞれ波形整形し、結果の出力を前記相
関処理回路に入力する高速フィルタ増幅器を更に備える
請求項１記載の放射線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225974A JPH0560870A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 放射線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225974A JPH0560870A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 放射線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560870A true JPH0560870A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16837807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3225974A Pending JPH0560870A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 放射線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560870A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6426494B1 (en) | 1999-01-07 | 2002-07-30 | Nec Corporation | Optical signal detector and optical signal detecting method |
| KR100588332B1 (ko) * | 2005-12-16 | 2006-06-12 | 현대원자력 주식회사 | 전자식 방사선피폭 개인선량계 |
| JP2011141230A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Toshiba Corp | Ｘ線ｃｔ用検出器及びｘ線ｃｔ装置 |
| CN104155679A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-11-19 | 东华理工大学 | 基于ads1605的多道能谱分析仪 |
| JP2014534434A (ja) * | 2011-10-24 | 2014-12-18 | サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク（セ．エン．エル．エス．） | 電離放射によりシンチレータに付与される照射線量の測定方法および関連する装置 |
| JP2018124176A (ja) * | 2017-02-01 | 2018-08-09 | 日立造船株式会社 | 放射線検出装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4314718Y1 (ja) * | 1965-04-30 | 1968-06-20 | ||
| JPH02259590A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Shimadzu Corp | 放射線検出装置 |
| JPH03189586A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-19 | Hitachi Ltd | 放射能測定装置 |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP3225974A patent/JPH0560870A/ja active Pending
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