JPH0690292B2 - 半導体検出器を用いる放射線計測装置の窒息検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体検出器を用いた放射線検出装置に係
り、特に原子力発電所内などの各部放射線を測定する放
射線モニタや、個人被曝を監視する線量計の如き放射線
検出装置に発生する窒息現象を検出できる回路に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、原子力発電所などの各部放射線を測定する放射線
モニタや、個人被曝を監視する線量計の如き放射線検出
装置は、放射線を検出する検出センサにGM計数管を用い
ており、このGM計数管からの出力信号を基に放射線を測
定している。かかる放射線検出装置に用いられるGM計数
管は高放射下におかれると窒息現象を発生するというこ
とが知られている。一般にGM計数管においては、入射荷
電粒子による一つの放電が停止した後に、次の電荷粒子
が入射してもこれに基づく次の放電が起らない不感時間
（デツド・タイム）が認められ、このGM計数管固有のデ
ツド・タイムの存在によつて、GM計数管を高放射線下で
使用するとデツド・タイムの割合が大きくなり、ついに
は連続放電状態となつて放電電流は飽和し、そして出力
パルスの振幅が小さくなり、さらには出力パルスが出な
くなる。この現象をGM計数管の窒息現象という。

このような窒息現象を有効に検出しないと、測定上重要
な誤りを起すこととなる。そこで、従来の放射線測定装
置は、前記窒息現象を有効に検出する回路として、高圧
電源からGM計数管へ流す電流をGM計数管の低圧部（接地
側）で直接検出するようにした回路を設けて窒息検出す
るか、または特開昭55-26484号に記載されているように
光結合トランジスタにより、GM計数管に流れる電流を検
出するようにした回路を設けて窒息検出していた。

ところで、近年、半導体技術の発展に伴つてGM計数管の
代りにシリコン半導体検出器が用いられるようになつて
きた。かかる検出器を用いた計測系においても発生原理
は異なるものの、窒息現象が発生することが知られてい
る。しかしながら、半導体検出器を用いた計測系の窒息
検出について記載された文献は見当たらず、半導体検出
器を用いた計測系の窒息検出の技術の確立が望まれてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、上記従来技術は、半導体検出器を用いた計測
系の窒息検出ではなく、GM計数管についてのものである
ことから、そのまま従来技術を用いることはできない。
このように従来技術を用いることのできない理由は、ま
ず、GM計数管の場合、高圧電源（約500〜1000V）を用い
ることにある。つまり、窒息現象を検出するために直接
電流を検出しているが、このようにするには、高圧電源
の低圧部（接地部）で検出しなければならず、高圧電源
の回路構成に制約が伴い、かつ複雑であるという問題が
あり、かつ半導体検出器を用いる場合に適用不能であ
る。

また、窒息現象を検出するために光結合トランジスタで
電流検出を行なうようにした従来技術では、高感度の光
結合トランジスタが必要であつて、かつそのトランジス
タに安定した特性が要求されることになり、GM計数管に
比べ微弱電流の検出にはおのずと限界があり、これも半
導体検出器を用いる場合に難点がある。

本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、
半導体検出器に供給するバイアス電源が非常に低い電圧
であることに着目し、バイアス電源の高圧側負荷抵抗の
微弱な電圧降下を直接検出することにより、計測系の窒
息現象を検出し、もつて窒息現象に基づく指示計のみか
け上の低下による誤つた測定を防止する半導体検出器を
用いる放射線計測装置の窒息検出回路を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成した本発明は、バイアス電源から電流を
供給され放射線を検出してパルスを出力するシリコン半
導体検出器と、前記シリコン半導体検出器から出力され
たパルス信号を増幅するパルス増幅器と、該パルス増幅
器からのパルス信号を処理し、放射線の強度に比例した
指示を指示させる線量率計装置とからなる放射線計測装
置において、上記バイアス電源の高圧側に接続される負
荷抵抗を電圧降下を検出する手段と、該手段から出力さ
れる信号の直流成分を、予め設定してある窒息検出値と
比較するコンパレータとを設けてなることを特徴とする
ものである。

〔作用〕

半導体検出器は、高放射線下では多数の電荷パルス信号
を発生し、その発生パルス数は放射線の強さに比例す
る。バイアス電源は負荷抵抗を介して半導体検出器に供
給される。半導体検出器へ流れる電流は、当該負荷抵抗
にも流れる。したがつて、該負荷抵抗に接続された手段
（増幅回路）は、バイアス電源から半導体検出器へ供給
する電流を検出することができる。また当該手段は、バ
イアス電源側に接続されているため、検出器信号に与え
るノイズは少ない。前記手段で検出した信号のうちの直
流分を予め設定した設定値とコンパレータで比較し、設
定値以上の直流電流が半導体検出器に流れたときは、半
導体検出器の窒息が、あるいは絶縁低下であるので、放
射線測定が正確に行なわれていないことを判断すること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図は本発明の実施例を示す回路図である。

１はバイアス電源であり、このバイアス電源１からシリ
コン半導体検出器２に電流が供給されるように回路構成
されている。シリコン半導体検出器２からのパルスを増
幅するパルス増幅器３がシリコン半導体検出器２のアノ
ード・カソード間に接続されている。パルス増幅器３か
らのパルスを計数して放射線の強度を比例した指示をす
る線量率計装置４がパルス増幅器３の出力に接続されて
いる。

放射線計測装置は、上記バイアス電源１と、シリコン半
導体検出器２と、パルス増幅器３と、線量率計装置４と
から構成されている。

また、パルス増幅器３は、増幅器A₃₀と、正入力端子が
抵抗R₃₁を介して接地され、負入力端子がコンデンサC₃₁
を介してシリコン半導体検出器２のカソードに接続さ
れ、負入力端子と出力端子との間にコンデンサC₃₂、抵
抗R₃₂の並列回路を接続して構成されている。

次に、バイアス電源１とシリコン半導体検出器２との間
に、抵抗R₁、負荷抵抗５、抵抗R₂からなる直列回路を接
続し、負荷抵抗５と抵抗R₂からなる直列回路を接続し、
負荷抵抗５と抵抗R₂との接続点とアースとの間にコンデ
ンサ６を接続しておく。負荷抵抗５の両端には、この電
圧降下を検出し増幅する増幅回路７が設けられている。
この増幅回路７の出力端には、その出力信号のうちの直
流成分のみを取り出すローパスフイルタ８が接続されて
いる。このローパスフイルタ８からの直流成分と、予め
窒息検出設定器９に設定してある設定値とを比較するコ
ンパレータ10を設けてある。コンパレータ10の出力は、
出力回路11で増幅されて必要に応じて用いられる。

増幅回路７は、増幅器A₇₁，A₇₂と抵抗R₇₁，R₇₂，R₇₃と
からなる前段増幅回路、この前段増幅回路からの信号を
増幅する増幅器A₇₃，抵抗A₇₄，R₇₅，R₇₆，R₇₇とからな
る後段差動増幅回路からなる。

ローパスフイルタ８は、アクテイブフイルタで構成さ
れ、増幅器A₈₁と、抵抗R₈₁，R₈₂と、コンデンサC₈₁，C
₈₂とからなる。

出力回路11は、トランジスタTR₁₁₁と、抵抗R₁₁₁，R₁₁₂
とからなる。

次に、本実施例の動作を説明する。

放射線モニタの検出器として用いられるシリコン半導体
検出器２は、放射線により電荷パルス信号を発生するも
ので、放射線が高くなると、発生パルス数が増大する。
電荷パルスの発生に伴いバイアス電源１から電荷を供給
する。シリコン半導体検出器２から発生する電荷パルス
は、パルス増幅器３で電荷パルス信号を電圧信号に増幅
し、線量率指示計装置４にて必要な処理をして、その測
定値を指示する。

高放射線下においては、発生パルス数が多くなり、パル
ス増幅器３以降の回路の不感時間により、パルス数え落
としの率加が大きくなり、ついには、パルス計数率が下
がり、線量率指示計装置４での指示が下る。これはみか
け上、線量計が低下したことにより、測定上、重大な誤
りを起こすことになる。これが、シリコン半導体検出装
置を用いた計測系の窒息現象である。

上記のような窒息現象を検出するため、バイアス電源１
をシリコン半導体検出器２に供給するラインに接続され
るバイアス電源側の負荷抵抗５の両端の電圧降下を、増
幅回路７で検出することにより、バイアス電源１からシ
リコン半導体検出器２で発生した電荷を補充するために
流れる電流を検出することができる。増幅回路７で検出
した信号を、ローパスフイルタ３を通すことにより、直
流成分をとり出し、コンパレータ10で、予め該設定器９
に設定された窒息検出電流の設定値と比較し、設定値以
上の電流になつた場合、窒息状態と判断して窒息検出信
号を出力回路11を介して外部出力し、測定者が誤つた計
測をしないようにする。

特に、電流検出の負荷抵抗３は、コンデンサ６と、バイ
アス電源１の間にある負荷抵抗で検出すめことが信号対
雑音比（S/N）の上で有利である。シリコン半導体検出
器１の場合、従来のGM計数管のように高電圧（約500〜1
000V）を印加する必要がなく、計＋Ｖの印加電圧でよ
く、直接バイアス電源側で極微弱な電流を直接検出でき
るものである。

本実施例によれば、シリコン半導体検出器１を用いる放
射線計測装置において、高放射線下で生じる。計測系の
窒息現象に起因する計測値のみから上の低下による誤つ
た測定が生じない窒息検出を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、放射線測定において
計測系の窒息現象を検出することができるので、誤つた
測定をすることがなく、かつ予定外被曝を防止すること
ができ、しかも被曝事故防止の効果があるとともに、原
子力プラントに用いた場合を運転においても誤つた測定
値を与えることがなく、運転信頼性の向上に効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す回路図である。 １……バイアス電源、２……シリコン半導体検出器、５
……負荷抵抗、７……増幅回路、８……ローパスフイル
タ、９……窒息検出設定器、10……コンパレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バイアス電源から電流を供給され放射線を
   検出してパルスを出力するシリコン半導体検出器と、前
   記シリコン半導体検出器から出力されたパルス信号を増
   幅するパルス増幅器と、該パルス増幅器からのパルス信
   号を処理し、放射線の強度に比例した指示を指示させる
   線量率計装置とからなる放射線計測装置において、上記
   バイアス電源の高圧側に接続される負荷抵抗の電圧降下
   を検出する手段と、該手段から出力される信号の直流成
   分を、予め設定してある窒息検出値と比較するコンパレ
   ータとを設けてなることを特徴とするシリコン半導体検
   出器を用いる放射線計測装置の窒息検出回路。