JPH065291B2 - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
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- JPH065291B2 JPH065291B2 JP61155663A JP15566386A JPH065291B2 JP H065291 B2 JPH065291 B2 JP H065291B2 JP 61155663 A JP61155663 A JP 61155663A JP 15566386 A JP15566386 A JP 15566386A JP H065291 B2 JPH065291 B2 JP H065291B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体放射線検出器に係り、特に、α線、β
線、γ線、中性子線の二又は二以上が混在する放射線雰
囲気において、各放射線質を識別し、かつ、その線質毎
の線量率を定量的に測定するのに好適な半導体放射線検
出器に関する。 〔従来の技術〕 従来の半導体放射線検出器は、特開昭５９−１０８３６
７号に記載のように、一種類の放射線質（主にγ線）を
対象にし、高感度化あるいは線量率直線性の範囲拡大化
を目的にしている。この公知例では、半導体検出素子の
印加電圧を可変し、検出素子中に生成する空乏層厚ある
いはその広がりを制御する。空乏層は放射線の有感領域
であり、直接その検出素子の感度を制御できることにな
る。しかし、放射線の線質識別に関しては考慮されてい
なかつた。 また、特開昭５６−１４８８７３号の公知例では、放射
線の線質を識別するため、一つの半導体検出素子の印加
電圧を変え、空乏層厚を目的の放射線の飛程（透過距
離）に設定する。あるいは、目的の放射線の透過力に対
応するフイルタを個別に検出素子に着脱した条件での出
力値から、各放射線の線質を識別する。 しかし、異る線質の放射線が混在している場合における
線質別の線量率の定量的測定については考慮されていな
かつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のように、従来技術は各放射線質毎の線量率の定量
については考慮されておらず、線質毎の線量率測定が不
可欠な放射線モニタへの適用には問題があつた。 本発明の目的は、各放射線の線質毎の線量率を同時に検
出可能な半導体放射線検出器を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 電極間に挟まれた半導体の空乏層内に放射線が生ぜしめ
る電子・正孔対を電極で収集検出する半導体放射線検出
素子を複数個並設する。これらの検出素子の電極は、γ
線、β線、α線のうち透過力の強い順に、夫々、γ線の
み、γ線とβ線のみ、および上記三者を透過するように
なつている。また更に、中性子線とγ線又はγ線および
β線とを透過させる電極の裏側に中性子線と反応してα
粒子を生ずる材料を施し、このα粒子および電極を透過
したγ線又はγ線とβ線により生じた電子・正孔対を電
極で収集検出する構成の検出素子を併設する。これら検
出素子の出力間に補正係数を乗じた減算を施して上記の
各線質の線量率に夫々相当する出力を論理演算回路で算
出し、これら出力を夫々表示する表示器を備える。な
お、上記検出素子の全てを備えずに、そのうちの幾つか
を備えることによって前記各放射性のうち少くとも二者
のみの線量率を計測する構成を採ることもできる。 〔作用〕 γ線のみ電極透過させる検出素子の出力はγ線のみの線
量率を示し、これに補正係数を乗じたものをγ線および
β線のみ電極透過させる検出素子の出力から減算するこ
とにより、β線のみの線量率が算出される。このように
して得たγ線およびβ線の各線量率に相当する出力に夫
々補正係数を乗じたものをγ線、β線およびα線を電極
透過させる検出素子の出力から減算することにより、α
線のみの線量率が算出される。また、中性子線との反応
でα粒子を生ずる材料と電極裏側に施した検出素子の電
極が中性子線とγ線とを透過させるものである場合は、
該検出素子の出力から、前記得られたγ線の線量率に補
正係数を乗じたものを減算することによつて中性子線の
線量率が求まり、また該電極が中性子線、γ線およびβ
線を透過させるものである場合は、該検出素子の出力か
ら前記得られたγ線およびβ線の各線量率に夫々補正係
数を乗じたものを減算することにより中性子線の線量率
が求まる。このようにして求まつた各線質毎の線量率が
表示器に表示される。 〔実施例〕 本発明の一実施例を第１図により説明する。板状の半導
体材料１に構造の異る電極２，３，４，５）と、夫々の
出力信号線６を設ける。出力信号線６には抵抗Ｒを介し
て共通の印加電圧ＶBを印加する。半導体材料１の裏面
はオーム接触を形成する共通電極７を設ける。各出力信
号線６は増幅器８、積分器９を介して論理演算ユニツト
１０へ接続する。さらに、放射線の線質（α線、β線、
γ線、中性子線）ごとの線量率を表示する表示部１１を
設ける。 以上が、本実施例による半導体放射線検出器の全体構成
である。半導体材料１には高純度シリコン、テルル化カ
ドミウムなどを用いる。この検出器に印加電圧ＶBを印
加すると各電極に対して半導体内にそれぞれ空乏層１２
が生成する。この空乏層１２内に荷電粒子の放射線（α
線、β線）が入射すると電子・正孔対を作り、半導体材
料１の両面の電極より電流パルス信号として取り出され
る。空乏層１２内にγ線が入射した場合は、γ線と半導
体材料との相互作用（コンプトン散乱など）で生成する
二次電子が電子・正孔対を作る。中性子線が入射した場
合は、中性子線に電荷がなく、そのままでは空乏層１２
内に電子・正孔対を生成しない。この検出器の各検出素
子（各電極２，３，４，５によつて独立に空乏層を形成
した各検出部の空乏層１２の厚さは、印加電圧が共通で
あることから、全く同一の大きさ形状となる。もし各電
極の構造が同一の場合は各検出素子からは放射線の線質
を識別するための有効な情報は得られない。 本発明実施例では電極２の厚さをα線とβ線の入射を阻
止し得る厚さに設け、この電極２の属する検出素子から
はγ線だけの検出を行う。そのためには、α線に比べβ
線の透過力が大きいのでβ線の阻止だけについて考慮す
ればよい。一般的にはβ線のエネルギーＥは５MeV以下
であるので、電極２の材料とβ線の飛程Ｒから電極２の
厚さを決定できる。電極材料をアルミニウムとした場
合、β線の飛程ＲはＲ＝４０７Ｅ1.38（mg/cm2）から求
められ、アルミニウムの密度ρから、Ｒ／ρで電極２の
厚さを決定できる。この値は約１．４mmとなる。このよ
うにして設計した電極２の属する検出素子はγ線だけを
選択的に検出する素子となる。 次に、電極３の厚さは、α線の入射を阻止し得る厚さに
設け、この電極３の属する検出素子ではβ線とγ線の入
射によつて生じる出力信号だけを取り出す。この厚さの
決定も、アルミニウム中のα線の飛程から算出すること
ができる。α線のエネルギーは239Puでは５．１MeＶ，
238Ｕでは４．１Meであり、５Meのα線を阻止するには
３０μm厚程度のアルミニウムでよい。 次に、電極４の厚さは、すべての放射線の入射が可能な
厚さに設ける。これは、もつとも透過力の小さいα線の
入射を妨げない厚さで、かつ、検出素子内の電荷（電子
・正孔対）収集に支障をきたさない厚さとして、アルミ
ニウム数μmに選定すればよい。電極４の属する検出素
子ではα線、β線、γ線の入射によつて生じる出力信号
が取り出される。 半導体材料への電極取付けは一般に蒸着で容易に取付け
られる。厚い電極は薄い電極を蒸着した後所定厚さのも
のを接着する方法でも良い。この場合は半導体に蒸着し
た電極から信号線に引き出す。 次に、電極５では中性子線に感応させるため、電極４と
同一の数μmのアルミ電極を設け、その上部に6Li（リチ
ウム）を数μm設け、さらに、その上部に電極３と同一
の３０μm厚のアルミニウムを設ける。この電極５の属
する検出素子では、最上部のアルミニウム層で、外部か
ら入射するα線を阻止し、中間層に設けた6Liと中性子
線の反応（ｎ，αの核反応）で生成したα粒子および外
部から入射するβ線、γ線で生じる出力信号が取り出さ
れる。 以上の検出素子の出力を整理すると以下のようになる。 電極２の属する検出素子の出力 ：γ線の検出 電極３の属する検出素子の出力 ：β線、γ線の検出 電極４の属する検出素子の出力 ：α線、β線、γ線の検出 電極５の属する検出素子の出力 ：中性子線、β線、γ線の検出 このままでは、電極２の属する検出素子からはγ線だけ
を識別した出力信号を得ることができるが、他の電極の
属する検出素子からは線質を明確に識別した出力は得ら
れない。 第２図は、これらの検出素子出力信号にもとづいて線質
を識別した線量率を求める構成を示す。図示の如く各電
極２，３，４，５の属する各検出素子からの出力信号は
増幅器８、積分器９を介して、論理演算ユニツト１０に
入力される。電極２の属する検出素子の出力は直接、線
量率補正回路（(mR/hr，CPSなどの換算）２０と表示素
子21から成る表示部１１に送られ、γ線だけの線量率を
表示する。他方、電極３の属する検出素子の出力は、電
極２の属する検出素子の出力に補正係数ｆ1を乗じた値
を差し引くことによつて、β線だけに依存した値とな
り、この値を表示部１１に送りβ線だけの線量率を表示
する。補正係数ｆ1は、電極２の厚さによるγ線の減衰
量補正、各検出素子間の規格化の補正を実施するもので
ある。 電極４の属する検出素子の出力は、電極２の属する検出
素子の出力に補正係数ｆ1を乗じた値を差し引くこと
と、電極３の検出素子の出力に補正係数ｆ2を乗じた値
を差し引くことによつて、α線だけに依存した値とな
る。この値を表示部１１に送り、α線だけの線量率を表
示する。補正係数ｆ2は電極３の厚さによるβ線の減衰
補正、各検出素子間の規格化の補正を実施するものであ
る。 電極５の属する検出素子の出力は、電極２の属する検出
素子の出力に補正係数ｆ1を乗じた値を差し引くこと
と、電極３の属する検出素子の出力に補正係数ｆ3を乗
じた値を差し引くことによつて、中性子線だけに依存し
た値となる。この値を表示部１１に送り、中性子線だけ
の線量率を表示する補正係数ｆ3は、各検出素子間の規
格化の補正を実施するものである。 以上の構成によつて放射線の各線質毎の線量率を測定で
きる。なお、電極４の厚さ、電極５の上部に設けるリチ
ウム層の厚さによる各種放射線の減衰は他に比べ著しく
小さく、各補正係数ｆ1，ｆ2，ｆ3に含まれる各検出素
子間の規格化の補正で補償できる。また、表示部１１内
の線量率補正回路２０は識別した線質に応じて、γ線の
場合はmR/hr，α線、β線についてはCPm、中性子線につ
いてはn/cm2・sなどの値として、校正データをもとに換
算するものである。なお、第２図では、印加電圧の系統
の図示は省略している。 さらに、各電極の属する各検出素子の出力に設けた積分
器９以降の後段については、１チツプマイクロプロセツ
サによるデイジタル処理で同一の論理処理が容易にでき
る。 なお、言うまでもないが、第２図に示した諸要素のう
ち、第２図の左から二列（ここで第２図の縦方向すなわ
ち上下方向に配列図示したものを列ということにする）
までのみを具備し、且つ論理演算ユニツト１０中の横方
向ラインで示した補正係数の回路のうち上記二列間の補
正係数ｆ1の回路のみを具備すれば、γ線とβ線のみの
各線量率が計測可能となる。また同じく左から三列まで
のみを具備し、且つこれら三列間の補正係数ｆ1，ｆ2の
回路のみを具備すれば、γ線、β線およびα線のみの各
線量率が計測可能となる。また同じく、左から第３列目
以外の三列のみを具備し、且つこれら三列間の補正係数
ｆ1，ｆ3の回路のみを具備すれば、γ線、β線および中
性子線のみの各線量率が計測可能となる。 前述の実施例は、同一半導体材料１の上に電極構造の異
なる検出素子を複合して設けた例であるが、それぞれ電
極構造の異なる独立の半導体材料よりなる検出素子を組
み合せることによつても本発明は実施できる。第３図は
各検出素子２２と増幅器２３、論理ユニツト２４、表示
部１１をハイブリツト化して実装した状態を示す。各検
出素子は実際の寸法としては１０mm角×１mm厚程度のも
のとすることができ、増幅器、論理ユニツト、表示部を
含めても５０mm□×５mmｔ以下の超小型に実装できる。 第１図、第２図で説明した前述の実施例では中性子線検
出用の検出素子の電極５の最上部にα線の透過のみを阻
止する３０μm厚のアルミニウムを設けてたが、その代
りに、α線とβ線と透過を阻止する１．４mm厚のアルミ
ニウムを電極５の最上部に設けると共に、論理演算ユニ
ツト１０中の補正係数ｆ3の回路を削除し、それ以外は
第１図、第２図の前述実施例と同じ構成としたもので
も、α線、β線、γ線および中性子線の各線量率を計測
することができる。なお、言うまでもないが、このよう
な構成での各要素のうち、第２図図示の左から第１列お
よび第４列のみを具備し、且つこれら二列間の補正係数
ｆ1の回路のみを具備すれば、γ線と中性子線のみの各
線量率が計測可能であり、また、左から第３列目以外の
三列のみを具備し且つこれら三列間の補正係数ｆ1，ｆ3
の回路のみ具備すれば、γ線、β線および中性子線のみ
の各線量率が計測可能である。 第４図は変形実施例を示す。これは各検出素子の半導体
材料１の両面に同一構造の電極３１，３２を設けたもの
であり、両面から入射する放射線の線質別の線量率測定
を可能にする。 また、中性子線との反応物質として前記リチウム（6L
i）の代りにボロン（10B）、ヘリウム（3He）等を用い
た実施例も可能である。ヘリウムは気体なので、これを
用いる場合は第５図のように検出器３３を収納するケー
ス内をヘリウム３５で満たす構成となる。 また、第６図に示す如く、円柱状の半導体３８の外側お
よび中心に電極３６，３７を設けた検出素子を用いれ
ば、より高感度で無指向性に近い放射線検出が実現でき
る。同図においてVBは印加電圧、１２は空乏層、３９は
検出出力を示す。 〔発明の効果〕 本発明によれば、各種放射線が混在する雰囲気におい
て、リアルタイムで各放射線線質を識別し、かつ、それ
ぞれの線量率を測定できる高機能放射線検出器を実現で
きる。また、検出素子の印加電圧がすべて同一であつて
も、入射放射線の阻止能力の異る放射線阻止材や中性子
線と（ｎ，α）反応を起こす材料を設けるという簡単な
手段で各放射線線質に有意な出力情報を取り出し得る。
この発明によれば、放射線の線質を識別するための外的
手操作が一切不要となる。また、検出素子への印加電圧
も共通使用が可能なことから、極めて単純な回路構成と
なり、小型に実装できる。したがつて、従来のフイルム
バツチ、ＴＬＤ等の個人被ばく管理測定への応用、各種
放射線モニタ、サーベイメータ等への応用を容易に展開
できる。また、中性子線、α線のモニタリングが重要と
なつている再処理施設のモニタ、再処理プロセスのイン
ラインモニタ等への適用が可能である。特に、本発明は
再処理施設のような、各種の放射線線質が混在する雰囲
均の測定に対し、その機能を大きく発揮する。
線、γ線、中性子線の二又は二以上が混在する放射線雰
囲気において、各放射線質を識別し、かつ、その線質毎
の線量率を定量的に測定するのに好適な半導体放射線検
出器に関する。 〔従来の技術〕 従来の半導体放射線検出器は、特開昭５９−１０８３６
７号に記載のように、一種類の放射線質（主にγ線）を
対象にし、高感度化あるいは線量率直線性の範囲拡大化
を目的にしている。この公知例では、半導体検出素子の
印加電圧を可変し、検出素子中に生成する空乏層厚ある
いはその広がりを制御する。空乏層は放射線の有感領域
であり、直接その検出素子の感度を制御できることにな
る。しかし、放射線の線質識別に関しては考慮されてい
なかつた。 また、特開昭５６−１４８８７３号の公知例では、放射
線の線質を識別するため、一つの半導体検出素子の印加
電圧を変え、空乏層厚を目的の放射線の飛程（透過距
離）に設定する。あるいは、目的の放射線の透過力に対
応するフイルタを個別に検出素子に着脱した条件での出
力値から、各放射線の線質を識別する。 しかし、異る線質の放射線が混在している場合における
線質別の線量率の定量的測定については考慮されていな
かつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のように、従来技術は各放射線質毎の線量率の定量
については考慮されておらず、線質毎の線量率測定が不
可欠な放射線モニタへの適用には問題があつた。 本発明の目的は、各放射線の線質毎の線量率を同時に検
出可能な半導体放射線検出器を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 電極間に挟まれた半導体の空乏層内に放射線が生ぜしめ
る電子・正孔対を電極で収集検出する半導体放射線検出
素子を複数個並設する。これらの検出素子の電極は、γ
線、β線、α線のうち透過力の強い順に、夫々、γ線の
み、γ線とβ線のみ、および上記三者を透過するように
なつている。また更に、中性子線とγ線又はγ線および
β線とを透過させる電極の裏側に中性子線と反応してα
粒子を生ずる材料を施し、このα粒子および電極を透過
したγ線又はγ線とβ線により生じた電子・正孔対を電
極で収集検出する構成の検出素子を併設する。これら検
出素子の出力間に補正係数を乗じた減算を施して上記の
各線質の線量率に夫々相当する出力を論理演算回路で算
出し、これら出力を夫々表示する表示器を備える。な
お、上記検出素子の全てを備えずに、そのうちの幾つか
を備えることによって前記各放射性のうち少くとも二者
のみの線量率を計測する構成を採ることもできる。 〔作用〕 γ線のみ電極透過させる検出素子の出力はγ線のみの線
量率を示し、これに補正係数を乗じたものをγ線および
β線のみ電極透過させる検出素子の出力から減算するこ
とにより、β線のみの線量率が算出される。このように
して得たγ線およびβ線の各線量率に相当する出力に夫
々補正係数を乗じたものをγ線、β線およびα線を電極
透過させる検出素子の出力から減算することにより、α
線のみの線量率が算出される。また、中性子線との反応
でα粒子を生ずる材料と電極裏側に施した検出素子の電
極が中性子線とγ線とを透過させるものである場合は、
該検出素子の出力から、前記得られたγ線の線量率に補
正係数を乗じたものを減算することによつて中性子線の
線量率が求まり、また該電極が中性子線、γ線およびβ
線を透過させるものである場合は、該検出素子の出力か
ら前記得られたγ線およびβ線の各線量率に夫々補正係
数を乗じたものを減算することにより中性子線の線量率
が求まる。このようにして求まつた各線質毎の線量率が
表示器に表示される。 〔実施例〕 本発明の一実施例を第１図により説明する。板状の半導
体材料１に構造の異る電極２，３，４，５）と、夫々の
出力信号線６を設ける。出力信号線６には抵抗Ｒを介し
て共通の印加電圧ＶBを印加する。半導体材料１の裏面
はオーム接触を形成する共通電極７を設ける。各出力信
号線６は増幅器８、積分器９を介して論理演算ユニツト
１０へ接続する。さらに、放射線の線質（α線、β線、
γ線、中性子線）ごとの線量率を表示する表示部１１を
設ける。 以上が、本実施例による半導体放射線検出器の全体構成
である。半導体材料１には高純度シリコン、テルル化カ
ドミウムなどを用いる。この検出器に印加電圧ＶBを印
加すると各電極に対して半導体内にそれぞれ空乏層１２
が生成する。この空乏層１２内に荷電粒子の放射線（α
線、β線）が入射すると電子・正孔対を作り、半導体材
料１の両面の電極より電流パルス信号として取り出され
る。空乏層１２内にγ線が入射した場合は、γ線と半導
体材料との相互作用（コンプトン散乱など）で生成する
二次電子が電子・正孔対を作る。中性子線が入射した場
合は、中性子線に電荷がなく、そのままでは空乏層１２
内に電子・正孔対を生成しない。この検出器の各検出素
子（各電極２，３，４，５によつて独立に空乏層を形成
した各検出部の空乏層１２の厚さは、印加電圧が共通で
あることから、全く同一の大きさ形状となる。もし各電
極の構造が同一の場合は各検出素子からは放射線の線質
を識別するための有効な情報は得られない。 本発明実施例では電極２の厚さをα線とβ線の入射を阻
止し得る厚さに設け、この電極２の属する検出素子から
はγ線だけの検出を行う。そのためには、α線に比べβ
線の透過力が大きいのでβ線の阻止だけについて考慮す
ればよい。一般的にはβ線のエネルギーＥは５MeV以下
であるので、電極２の材料とβ線の飛程Ｒから電極２の
厚さを決定できる。電極材料をアルミニウムとした場
合、β線の飛程ＲはＲ＝４０７Ｅ1.38（mg/cm2）から求
められ、アルミニウムの密度ρから、Ｒ／ρで電極２の
厚さを決定できる。この値は約１．４mmとなる。このよ
うにして設計した電極２の属する検出素子はγ線だけを
選択的に検出する素子となる。 次に、電極３の厚さは、α線の入射を阻止し得る厚さに
設け、この電極３の属する検出素子ではβ線とγ線の入
射によつて生じる出力信号だけを取り出す。この厚さの
決定も、アルミニウム中のα線の飛程から算出すること
ができる。α線のエネルギーは239Puでは５．１MeＶ，
238Ｕでは４．１Meであり、５Meのα線を阻止するには
３０μm厚程度のアルミニウムでよい。 次に、電極４の厚さは、すべての放射線の入射が可能な
厚さに設ける。これは、もつとも透過力の小さいα線の
入射を妨げない厚さで、かつ、検出素子内の電荷（電子
・正孔対）収集に支障をきたさない厚さとして、アルミ
ニウム数μmに選定すればよい。電極４の属する検出素
子ではα線、β線、γ線の入射によつて生じる出力信号
が取り出される。 半導体材料への電極取付けは一般に蒸着で容易に取付け
られる。厚い電極は薄い電極を蒸着した後所定厚さのも
のを接着する方法でも良い。この場合は半導体に蒸着し
た電極から信号線に引き出す。 次に、電極５では中性子線に感応させるため、電極４と
同一の数μmのアルミ電極を設け、その上部に6Li（リチ
ウム）を数μm設け、さらに、その上部に電極３と同一
の３０μm厚のアルミニウムを設ける。この電極５の属
する検出素子では、最上部のアルミニウム層で、外部か
ら入射するα線を阻止し、中間層に設けた6Liと中性子
線の反応（ｎ，αの核反応）で生成したα粒子および外
部から入射するβ線、γ線で生じる出力信号が取り出さ
れる。 以上の検出素子の出力を整理すると以下のようになる。 電極２の属する検出素子の出力 ：γ線の検出 電極３の属する検出素子の出力 ：β線、γ線の検出 電極４の属する検出素子の出力 ：α線、β線、γ線の検出 電極５の属する検出素子の出力 ：中性子線、β線、γ線の検出 このままでは、電極２の属する検出素子からはγ線だけ
を識別した出力信号を得ることができるが、他の電極の
属する検出素子からは線質を明確に識別した出力は得ら
れない。 第２図は、これらの検出素子出力信号にもとづいて線質
を識別した線量率を求める構成を示す。図示の如く各電
極２，３，４，５の属する各検出素子からの出力信号は
増幅器８、積分器９を介して、論理演算ユニツト１０に
入力される。電極２の属する検出素子の出力は直接、線
量率補正回路（(mR/hr，CPSなどの換算）２０と表示素
子21から成る表示部１１に送られ、γ線だけの線量率を
表示する。他方、電極３の属する検出素子の出力は、電
極２の属する検出素子の出力に補正係数ｆ1を乗じた値
を差し引くことによつて、β線だけに依存した値とな
り、この値を表示部１１に送りβ線だけの線量率を表示
する。補正係数ｆ1は、電極２の厚さによるγ線の減衰
量補正、各検出素子間の規格化の補正を実施するもので
ある。 電極４の属する検出素子の出力は、電極２の属する検出
素子の出力に補正係数ｆ1を乗じた値を差し引くこと
と、電極３の検出素子の出力に補正係数ｆ2を乗じた値
を差し引くことによつて、α線だけに依存した値とな
る。この値を表示部１１に送り、α線だけの線量率を表
示する。補正係数ｆ2は電極３の厚さによるβ線の減衰
補正、各検出素子間の規格化の補正を実施するものであ
る。 電極５の属する検出素子の出力は、電極２の属する検出
素子の出力に補正係数ｆ1を乗じた値を差し引くこと
と、電極３の属する検出素子の出力に補正係数ｆ3を乗
じた値を差し引くことによつて、中性子線だけに依存し
た値となる。この値を表示部１１に送り、中性子線だけ
の線量率を表示する補正係数ｆ3は、各検出素子間の規
格化の補正を実施するものである。 以上の構成によつて放射線の各線質毎の線量率を測定で
きる。なお、電極４の厚さ、電極５の上部に設けるリチ
ウム層の厚さによる各種放射線の減衰は他に比べ著しく
小さく、各補正係数ｆ1，ｆ2，ｆ3に含まれる各検出素
子間の規格化の補正で補償できる。また、表示部１１内
の線量率補正回路２０は識別した線質に応じて、γ線の
場合はmR/hr，α線、β線についてはCPm、中性子線につ
いてはn/cm2・sなどの値として、校正データをもとに換
算するものである。なお、第２図では、印加電圧の系統
の図示は省略している。 さらに、各電極の属する各検出素子の出力に設けた積分
器９以降の後段については、１チツプマイクロプロセツ
サによるデイジタル処理で同一の論理処理が容易にでき
る。 なお、言うまでもないが、第２図に示した諸要素のう
ち、第２図の左から二列（ここで第２図の縦方向すなわ
ち上下方向に配列図示したものを列ということにする）
までのみを具備し、且つ論理演算ユニツト１０中の横方
向ラインで示した補正係数の回路のうち上記二列間の補
正係数ｆ1の回路のみを具備すれば、γ線とβ線のみの
各線量率が計測可能となる。また同じく左から三列まで
のみを具備し、且つこれら三列間の補正係数ｆ1，ｆ2の
回路のみを具備すれば、γ線、β線およびα線のみの各
線量率が計測可能となる。また同じく、左から第３列目
以外の三列のみを具備し、且つこれら三列間の補正係数
ｆ1，ｆ3の回路のみを具備すれば、γ線、β線および中
性子線のみの各線量率が計測可能となる。 前述の実施例は、同一半導体材料１の上に電極構造の異
なる検出素子を複合して設けた例であるが、それぞれ電
極構造の異なる独立の半導体材料よりなる検出素子を組
み合せることによつても本発明は実施できる。第３図は
各検出素子２２と増幅器２３、論理ユニツト２４、表示
部１１をハイブリツト化して実装した状態を示す。各検
出素子は実際の寸法としては１０mm角×１mm厚程度のも
のとすることができ、増幅器、論理ユニツト、表示部を
含めても５０mm□×５mmｔ以下の超小型に実装できる。 第１図、第２図で説明した前述の実施例では中性子線検
出用の検出素子の電極５の最上部にα線の透過のみを阻
止する３０μm厚のアルミニウムを設けてたが、その代
りに、α線とβ線と透過を阻止する１．４mm厚のアルミ
ニウムを電極５の最上部に設けると共に、論理演算ユニ
ツト１０中の補正係数ｆ3の回路を削除し、それ以外は
第１図、第２図の前述実施例と同じ構成としたもので
も、α線、β線、γ線および中性子線の各線量率を計測
することができる。なお、言うまでもないが、このよう
な構成での各要素のうち、第２図図示の左から第１列お
よび第４列のみを具備し、且つこれら二列間の補正係数
ｆ1の回路のみを具備すれば、γ線と中性子線のみの各
線量率が計測可能であり、また、左から第３列目以外の
三列のみを具備し且つこれら三列間の補正係数ｆ1，ｆ3
の回路のみ具備すれば、γ線、β線および中性子線のみ
の各線量率が計測可能である。 第４図は変形実施例を示す。これは各検出素子の半導体
材料１の両面に同一構造の電極３１，３２を設けたもの
であり、両面から入射する放射線の線質別の線量率測定
を可能にする。 また、中性子線との反応物質として前記リチウム（6L
i）の代りにボロン（10B）、ヘリウム（3He）等を用い
た実施例も可能である。ヘリウムは気体なので、これを
用いる場合は第５図のように検出器３３を収納するケー
ス内をヘリウム３５で満たす構成となる。 また、第６図に示す如く、円柱状の半導体３８の外側お
よび中心に電極３６，３７を設けた検出素子を用いれ
ば、より高感度で無指向性に近い放射線検出が実現でき
る。同図においてVBは印加電圧、１２は空乏層、３９は
検出出力を示す。 〔発明の効果〕 本発明によれば、各種放射線が混在する雰囲気におい
て、リアルタイムで各放射線線質を識別し、かつ、それ
ぞれの線量率を測定できる高機能放射線検出器を実現で
きる。また、検出素子の印加電圧がすべて同一であつて
も、入射放射線の阻止能力の異る放射線阻止材や中性子
線と（ｎ，α）反応を起こす材料を設けるという簡単な
手段で各放射線線質に有意な出力情報を取り出し得る。
この発明によれば、放射線の線質を識別するための外的
手操作が一切不要となる。また、検出素子への印加電圧
も共通使用が可能なことから、極めて単純な回路構成と
なり、小型に実装できる。したがつて、従来のフイルム
バツチ、ＴＬＤ等の個人被ばく管理測定への応用、各種
放射線モニタ、サーベイメータ等への応用を容易に展開
できる。また、中性子線、α線のモニタリングが重要と
なつている再処理施設のモニタ、再処理プロセスのイン
ラインモニタ等への適用が可能である。特に、本発明は
再処理施設のような、各種の放射線線質が混在する雰囲
均の測定に対し、その機能を大きく発揮する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は同実施例
の論理演算ユニツトの構成を示す図、第３図はハイブリ
ツト化した検出器の実装状態を示す図、第４図は電極の
変形例を示す図、第５図はガス充填型の検出器を示す
図、第６図は他の検出素子の例を示す斜視図である。 （符号の説明） １…半導体 ２，３，４，５…電極 ６…出力信号線 ７…電極 ８…増幅器 ９…積分器 １０…論理演算ユニツト １１…表示部 １２…空乏層 ２０…線量率補正回路 ２１…表示部 ２２…検出素子 ２３…増幅器 ２４…論理ユニツト Ｒ…抵抗 VB…印加電圧 ３１，３２…電極 ３３…検出器 ３４…検出器収納ケース ３５…ヘリウム ３８…半導体 ３９…検出信号出力。
の論理演算ユニツトの構成を示す図、第３図はハイブリ
ツト化した検出器の実装状態を示す図、第４図は電極の
変形例を示す図、第５図はガス充填型の検出器を示す
図、第６図は他の検出素子の例を示す斜視図である。 （符号の説明） １…半導体 ２，３，４，５…電極 ６…出力信号線 ７…電極 ８…増幅器 ９…積分器 １０…論理演算ユニツト １１…表示部 １２…空乏層 ２０…線量率補正回路 ２１…表示部 ２２…検出素子 ２３…増幅器 ２４…論理ユニツト Ｒ…抵抗 VB…印加電圧 ３１，３２…電極 ３３…検出器 ３４…検出器収納ケース ３５…ヘリウム ３８…半導体 ３９…検出信号出力。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】半導体を挟んだ電極間への電圧印加により
半導体内に形成される空乏層中に電極を透過した放射線
により生ずる電子・正孔対を電極で収集検出するように
構成された放射線検出素子であつて、空乏層中に電子・
正孔対を生ぜしめる放射線としてγ線のみの電極透過を
許す放射線検出素子、γ線およびβ線のみの電極透過を
許す放射線検出素子ならびにγ線、β線およびα線の電
極透過を許す放射線検出素子のうちの少くとも前二者を
具備し、 更に、上記具備された各放射線検出素子の検出出力間に
補正係数を乗じた減算処理を施してγ線の線量率、β線
の線量率およびα線の線量率のうち少くとも前二者に夫
々相当する出力を算出する論理演算回路と、論理演算回
路のこれら出力を夫々表示する表示器とを具備したこと を特徴とする放射線検出器。 【請求項２】各放射線検出素子の電極対は共通の半導体
の異る部分に夫々設けられている特許請求の範囲第１項
記載の放射線検出器。 【請求項３】各放射線検出素子の電極対は夫々別個の半
導体に設けられている特許請求の範囲第１項記載の放射
線検出器。 【請求項４】中性子線、γ線およびβ線のみの透過を許
し且つ裏側に中性子線と反応してα粒子を生ずる材料を
施した電極間に半導体を挟み、電極間への電圧印加によ
り半導体内に形成される空乏層中に電極を透過した中性
子線と上記材料との反応で生じたα粒子ならびに電極を
透過したγ線およびβ線により生ずる電子・正孔対を電
極で収集検出するように構成された放射線検出素子を具
備すると共に、 半導体を挟んだ電極間への電圧印加により半導体内に形
成される空乏層中に電極を透過した放射線により生ずる
電子・正孔対を電極で収集検出するように構成された放
射線検出素子であつて、空乏層中に電子・正孔対を生ぜ
しめる放射線としてγ線のみの電極透過を許す放射線検
出素子、γ線およびβ線のみの電極透過を許す放射線検
出素子ならびにγ線、β線およびα線の電極透過を許す
放射線検出素子のうちの少くとも前二者を具備し、 更に、上記具備された各放射線検出素子の検出出力間に
補正係数を乗じた減算処理を施して中性子線の線量率、
γ線の線量率、β線の線量率およびα線の線量率のうち
少くとも前三者に夫々相当する出力を算出する論理演算
回路と、論理演算回路のこれらの出力を夫々表示する表
示器とを具備したこと を特徴とする放射線検出器。 【請求項５】各放射線検出素子の電極対は共通の半導体
の異る部分に夫々設けられている特許請求の範囲第４項
記載の放射線検出器。 【請求項６】各放射線検出素子の電極対は夫々別個の半
導体に設けられている特許請求の範囲第４項記載の放射
線検出器。 【請求項７】中性子線およびγ線のみの透過を許し且つ
裏側に中性子線と反応してα粒子を生ずる材料を施した
電極間に半導体を挟み、電極間への電圧印加により半導
体内に形成される空乏層中に電極を透過した中性子線と
上記材料との反応で生じたα粒子および電極を透過した
γ線により生ずる電子・正孔対を電極で収集検出するよ
うに構成された放射線検出素子を具備すると共に、 半導体を挟んだ電極間への電圧印加により半導体内に形
成される空乏層中に電極を透過した放射線により生ずる
電子・正孔対を電極で収集検出するように構成された放
射線検出素子であつて、空乏層中に電子・正孔対を生ず
る放射線としてγ線のみの電極透過を許す放射線検出素
子、γ線およびβ線のみの電極透過を許す放射線検出素
子ならびにγ線、β線およびα線の電極透過を許す放射
線検出素子のうちの少くとも第一者を具備し、 更に、上記具備された各放射線検出素子の検出出力間に
補正係数を乗じた減算処理を施して中性子線の線量率、
γ線の線量率、β線の線量率およびα線の線量率のうち
少くとも前二者に夫々相当する出力を算出する論理演算
回路と、論理演算回路のこれら出力を夫々表示する表示
器とを具備したこと を特徴とする放射線検出器。 【請求項８】各放射線検出素子の電極対は共通の半導体
の異る部分に夫々設けられている特許請求の範囲第７項
記載の放射線検出器。 【請求項３】各放射線検出素子の電極対は夫々別個の半
導体に設けられている特許請求の範囲第７項記載の放射
線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61155663A JPH065291B2 (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61155663A JPH065291B2 (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6312179A JPS6312179A (ja) | 1988-01-19 |
| JPH065291B2 true JPH065291B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15610871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61155663A Expired - Lifetime JPH065291B2 (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065291B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2735937B2 (ja) * | 1990-09-21 | 1998-04-02 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 臨界事故監視用中性子検出装置 |
| JPH04152288A (ja) * | 1990-10-17 | 1992-05-26 | Japan Atom Power Co Ltd:The | 多機能式個人被曝線量計 |
| JPH11271453A (ja) * | 1998-03-25 | 1999-10-08 | Toshiba Corp | 放射線弁別測定方法および放射線弁別測定装置 |
| US8212141B2 (en) | 2006-02-07 | 2012-07-03 | Niigata University | Organic semiconductor radiation/light sensor and radiation/light detector |
| WO2008144414A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Aeroflex Colorado Springs Inc. | Energy sensitive direct conversion radiation detector |
| EP2522033B1 (en) * | 2010-01-08 | 2018-11-14 | TAE Technologies, Inc. | Conversion of high-energy photons into electricity |
| JP2010181412A (ja) * | 2010-03-15 | 2010-08-19 | Toshiba Corp | 放射線弁別測定方法および放射線弁別測定装置 |
| KR20150073239A (ko) * | 2013-12-20 | 2015-07-01 | 한국원자력연구원 | 이종 방사선 측정 센서 및 그 제조 방법 |
| CN115236720A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-25 | 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司 | 一种多种类射线探测装置 |
-
1986
- 1986-07-02 JP JP61155663A patent/JPH065291B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6312179A (ja) | 1988-01-19 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |