JPS58200186A - ゲインスタビライザ - 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】 この発明は放射線検出器の出力波高値の変動を抑えるた
めのゲインスタビライザに関するもので。

検出器内蔵もしくは検出器外部に設置した放射線源また
は光電子増倍管を使用した検出器においては、光電子増
倍管に対するパルス状発光源により基準となる波高値の
パルスを出力できる放射線検出器を対象とするものであ
る。

以下ではコ４’／ＡｍをドープしたＮａＩ（Ｔｊ）シン
チレーション検出器を例にとり説明する。この検出器は
、出力波高値が計数率、温度、光電子増倍管の長期的劣
化等により変動するため波高分析や。

シングルチャンネルアナライザ等により特定波高値区間
の計数値を測定する場合に誤差を持ち込むことがあった
。このような波高値の変動を抑えるための装置として従
来第１図に示すものがあった。

第１図において、／はコ４’／Ａｍドープ型ＮａＩ（’
ｌ）シンチレーション検出器１．２は検出器用のバイア
ス電源、３はプリアンプ、ダはメインアンプ、Ｓは第１
のシングルチャンネルアナライザ、６は第一のシングル
チャンネルアナライザ、りは第１の計数率計、ｔは第一
の計数率計、デは引算器である。なお、第１および第一
のシングルチャンネルアナライザ３および６、第１およ
び第一の計数率計７およびｔ、および引算器９にてゲイ
ンスタビライザ１００が構成されている。

次に動作について説明する。バイアス電源−によりバイ
アス電圧を印加されたｊＩＩ／Ａｍドープ型ＮａＩ（Ｔ
ｊ）シンチレーション検出器ｌに入射したｒ線と検出器
内蔵の一ダ／Ａｍのα線は、それぞれ検出器内部で光パ
ルスを生じ、その結果、電気的パルス信号を検出器出力
として発生する。この出力はプリアンプ３．メインアン
プダで増幅、波形整形され１通常測定系へ入力されると
共に、ゲインスタビライザ／　００Ｃも入力される。

第２図は、メインアンプダの出力波高値の分布を示した
もので、横軸には検出器出力パルス波高値を、縦軸には
計数率を示している。一点鎖線１の左側には測定対象ｒ
＠による計数率が、右側には波高値変動補正用コダ／Ａ
ｍａ線ピークＰが示されており１図示するように　ｒ線
によるパルス波高値は通常−ダ／Ａｍα線によるパルス
波高値よりも小さい。第１のシングルチャンネルアナラ
イザｊは第２図の波高値Ｈ／とＨＪの間の波高値を持つ
パルスに灯してのみパルスを出力するように調整され、
シングルチャンネルアナライザ６は第２図の波高値ＨＪ
とＨｊの間の波高値を持つパルスに灼してのみパルスを
出力するように調整される。

Ｈ／　、ＨｊとＨＪ、ＨＪは普通コ４１／Ａｍα線ピー
クの中心波高値Ｈθに対してはぼ対称にとられる。　　
１シングルチヤンネルアナライザ３．６の出力はそねぞ
ね計数率計７．ｆに入力され計数率に比例した出力を出
す。今、計数率？、ｔの出力をｎ／。

ｎ２とし１両出力共引算器９に入力し、ここでｎ／、ｆ
ｉコの差Δｎ：ｎ／−ｎコを出力し、Δｎの４？縁値お
よび符号によりメインアンプダのゲインを調節する。こ
の調節について以下もう少し具体的に晴明する。

今、ｎ／＝ｎコとなるようにシングルチャンネルアナラ
イザｓ、６を設定シ、引算器９の出方が負ならばその絶
対値に比例してメインアンプゲインを自動的に下げ引算
器９の出方が正ならばそのＭＩ！対値に比例してメイン
アンプゲインを自動的に上げるようにする。光電子増倍
管の増幅率の低下等の理由により出力パルス波高値が一
定の割合で低下した場合を第３図ｔａ＋および（ｂ）で
説明する。第３図では簡略化、のためＨ２＝ＨＪ＝ＨＯ
ととってあり、また、２１Ｉ／Ａｍａ線ピークＰのみを
示しである、第３図（ａ）に示すようにｎ　／　：　ｎ
Ｊの初期設定をした後、第３図（ｂ）に示すように波高
値が低下すると、ｎ／）ｎコ従って引算器デの出カΔｎ
＝ｎ／−ｎコは正数になる。既に述べたようにΔｎが正
の時はその絶対値に比例してメインアンプゲインを自動
的に上げるようにするため波高値は初期状態にもどり、
ｎ／＝ｎコとなり、その結果Δｎ＝０となることでゲイ
ン調整動作が終了する。

波高値の増加が起こった場合には以上述べた場合と反対
の現象が起こり、同様のプロセスによりゲイン調整が行
われる。

なお、メインアンプダのゲインを調整する代わりにバイ
アス電源コの電圧を調整して光電子増倍管の増倍率を変
えることによりパルス波高値を調整するという方法をと
る場合もある。

従来の装置は以上のようＫｍ成されているが何らかの原
因で波高値が急変した場合や、測定系の電源投入時弊の
場合には、第ダ図（ａ）に示すように初期波高値設定状
態と異なる波高値でｎ／とｎＪの値が等しくなる場合が
あり、また第亭図（ｂ）に示すように波高分布形状によ
っては本来調整すべき方向にゲイン調整できなくなりｎ
／＞ｎＪまたはｎ　／　＜　ｎコ状態がいつまでも解消
せず、ついには波高値変動に対する調整能力を喪失して
しすうようになることもある。第９図では波高値が急激
に増加した場合について示したが急激に低下した場合に
ついても類似の現象が起こりうる。従って完全自動での
波高値変動補正はできなかった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、測定対象とする放射線によるパル
ス波高値よりも高い波高値を有するパルスを放射線検出
器を経由して発生させうる強度一定の基準パルス発生源
を備えた放射線検出器において、前記基準パルス発生源
に起因する検出器出力パルス波高分布上の基準ピーク領
域内に７点適当な波高値を設定し、それ以上の波高値を
もつパルスのみを計測し、あらかじめ設定した値との差
もしくは比によりアンプゲインもしくはバイアス電圧等
を調整することによりパルス波高値の変動を補正した後
従来のゲインスタビライザをイ 使って波高値の微調整をやることｌｉより、測定系１１
１１ の分解能劣化などの現象が起こった□場合も含めて、パ
ルス波高値の変動補正を完全自動化できるゲインスタビ
ライザを提供することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を第３図について説明する。

従来例と同様コＱ／Ａｍドープ型ＮａＩ（’Ｉ’ｊ）シ
ンチレーション検出器を例にとる。第３図においてはゲ
インスタビライザ１０／が、第１図に示された符号５〜
９０指し示す要素に加えて符号１０〜／４１の指し示す
要素を新たに設けているが、その他の構成要素は第１図
と同様であり、従ってメインアンプ亭の出力パルス波高
分布も、第一図に示したものと同様である。追加要素に
ついて説明すれば、ｌθは波高弁別器であり、入カッく
ルスが例えば第一図のＨＱ以上の波高値を有する場合に
のみ出力を生じるよう設計されている。／／は波高弁別
器出力を受けてＨＩＩ以上の波高値のノ（ルスの計数率
に比例する電圧を計数率ｎ３として出力する計数率計、
／２は第一の引算器であり、基準計数率設定器／３から
の基準計数率信号ｎｊＯと前記ｎ３との差（Δｎ’＝＝
　ｎ　Ｊ　＝　ｎ３０　）を出力する。

この出力もメインアンプのゲイン調節に使用する。

なお、引算器９とｌコは外部からの信号により出力ゲー
トの開閉がコントロールできるようにされている。また
、基準計数率設定器／３のｎ３０は外部より設定できる
ように設計しである。比較器／ｌＩは、引算器／コの出
力端／Ｊａより常時出力を受けてその出力とあらかじめ
比較器内部に設定された数値との大小関係を判定しその
結果に従って引算器デまたはｌコヘゲート信号を出力す
る。その結果引算器９または／２の出力がメインアンプ
亭のゲイン調整用としてメインアンプ４Ｉニ与えられる
、 この発明を実施するには、例えば２ダ／Ａｍα線パルス
Ｐより高い波高値のパルスは無視できる程少な−ように
２ＩＩ／ｋｍα線パルス波高値を設定するのが好ましい
。（コ４（／Ａｍα線パルス波高値はＮａＩ（Ｔｊ　）
中に光学的に結合をとって埋め込まれたコｌｌｌＡｍを
ドープしたＮａ１（Ｔｊ）結晶小片中のＴ１の量をコン
トロールすることにより変えることができる）また、波
高値の初期設定時には、第を図のシングルチャンネル３
．６および波高弁別器ＩＯはそわそれ、第２図に示さ幻
たＨ／〜Ｈ３間の波高値、Ｈコ〜Ｈ３間の波高値、およ
びＨ４１以トの波高値をもつパルスに対してのみ出力を
出すように設定するのが一般的であるが、ここでは説明
の便宜のためＨコニＨ３＝ＨＯおよび、Ｈｔ＝Ｈダとす
る。すなわち、シングルチャンネルよ、６および波高弁
別器１０は、初期設定時の波高値を示す８６図（ａ）の
ように、そねぞれＨ／−ＨＯの波高値、ＨＯ〜Ｈｅの波
高値およびＨ４１以上の波高値をもつパルスに対しての
み出力を出すように設定される。従って第１．第一およ
び第３の計数率計７、ｆおよび／／の出力ｎ／、ｎコお
よびＨ３は第６図１ａ）　、　（ｂｌおよび（Ｃ）中の
それぞれｎ／、、ｎ　２およびＨ３に対応する。第６図
（ａ）に示す初期設定時ではＨＯ，Ｈ／およびＨダはｎ
／＝＝ｎコになるように設定され、その時のＨ３の値を
ｎ３＝ｎ３０とする。基準計数率設定器１３の出力はこ
のｎ３０と等しく設定されている。

以上の構成において、第一の引算器１２の出力端子ｌコ
ａから常時、出力Δｎ’＝ｎ３−ｎ３０が比較器ｉｐに
入力され、この比較器では次の条件−αくｎｙ−ｎ３ｏ
く＋β　　　　・　・　・′（１）（α、βはＯまたは
正の数） 満たすかどうかにより次のように出力をコントロールす
る。

（イ）条件（１）を満す場合 比較器／ダからの出力（ゲート信号）により引算器／コ
の出力端子（ｌコｂ）のゲートを閉じその後引算器９の
出力ゲートを開はメインアンプダのゲイン調整用として
引算器９の出力を使用するようにする。

（ロ）条件（１）を満たさない場合 比較器／＋１・からの出力（ゲート信号）により引算器
デの出力ゲートを閉じその後引算器ｌコの出力端子（／
コｂ）のゲートを開はメインアンブダのゲイン調整用と
して引算器ｌコの出力を使用するようにする。

以上の（イ）および（ロ）について第６図（ｂ）および
（ｃ）　Ｋより具体的に説明する。第６図（ｂ）は測定
系のエネ１１ ルギー分解能の劣化が起こっている時にノくルス波高値
の急激な増加があった場合の１例を示す。このように急
激な波高値の変化によりシングルチャンネルアナライザ
３．６の設定波高値Ｈ／、ＨＯ。

Ｈ４１がコダ／Ａｍα線ピークから大きくはずれてしま
う場合は第６図（ｂ）に示すようにピーク位置からはず
れたところでｎ／＝ｎコとなったり、またゲイン調整方
向（増加または減少）を逆にしてしまったりすることが
あり、従来のゲインスタビライザだけでは波高値変動補
正能力が失なわれることがあるということは前述の通り
である。しかしこのような場合は適当に選ばわたβ値に
対しては常ＩＣｎＪ＞ｎＪθ＋β（すなわちｎｊ−ｎ３
０＞β）が成立する、従って条件（／）を満たさないた
め上記（ロ）に従って引算器ｌコの出力信号（Δｎ’＝
ｎｊ−ｒｘ３０）によりメインアンプダのゲインを調整
することになる。その結果Δｎ′値がβに等しくなると
条件Ｖ）が満たされるようになり上記（イ）に従って引
算器デの出力信号（Δｎ＝ｎ／−ｎコ）によりメインア
ンプゼのゲインな調整することになる。その様子は第６
図（Ｃ）に示す通りである。第６図（Ｃ１ではｎ／＝ｎ
Ｊ　　　、１になった後はｎ、）＜ｎＪＯ＋βが満たさ
れると共に分解能が劣化しているという前提からｎ、？
＞ｎ、？θ〉ｎ３０−αも満たされておりこの近くの波
高値変動に対しては引続き引算器ｔの出力信号によりゲ
インが調整されることがわかる。もし分解能が向上した
状態で上記と同様な波高値の急激な増加があったとして
も基本的には上記と同様な動作によりゲインが調整され
る。たｙし、引算器９の出力によりｎ／”ｎコの形にメ
インアンプダのゲインが調整された場合を考えると分解
能が向上しているためｎ　％　＜　ｎ　３０になってい
るが、αを適当に選択してあらかじめ想定される分解能
向上幅についてすべてｎ３’：２ｎ３０−αとすること
ができる。従って条件（１）を満たすことになり引続き
引算器９の出力により、ゲインが調整さねることがわか
る。波高値の急激な減少が起こった場合についても同様
である。

上述したα、βは引算器９の出力によるゲイン調整によ
り比較器／４Ｉのゲート信号の状態が変化して引算器ｌ
、２の出力によるゲイン調整に切換わることにより両コ
ントロール間にて振動を引き起こすことがないようにす
るためにヒステリシス特性をもたせて設定した数値であ
り、既述したようにコａｔｐ、ｍα線ピーク位置変動が
ない場合の想定される分解能の劣化または向上によ６ｎ
ｊ値の増減幅を含む程に充分大きな値にとると共に条件
（１）が満たされた時（引算器デの出力信号によりゲイ
ン調整が正しくできるように設定されなければならない
。（あまりα、βが大きいと第６図（ｂ）　Ｋ示すよう
な状況になってもｎｊくｎ３０＋βとなり引算器デの出
力信号によるゲイン調整を継続し、この場合ｎ／＝ｎコ
なので波高値変動補正能力を喪失してしまうことがある
。） なお、上記実施例では引算器９または／コの信号でメイ
ンアンプダのゲインをコントロールする場合について説
明したが、メインアンプダのゲインの代りに他のゲイン
変化要素１例えばシンチレーション検出ａにおいてはバ
イアス電源−の電圧をコントロールしてもよい。また、
上記実施例では波高弁別＠　１０を使用したが、実質的
にこれと同等の働きをするものであれば何でもよい。ま
た。

上記実施例ではシングルチャンネルアナライザ３゜６お
よび波高弁別器１０に計数率計７　、ｔ　、／／を接続
する構成にしたがこれをカウンタにして一定時間計数毎
に引算器？または／コに読み込ませ。

かつ基準針車設定器／３からの基準出方をその一定時間
に相応するものとすることにより実施例と同様な操作を
行わせるようにしても良い。このような変更は、カウン
タや引算器内部または基準計数率設定器への設定値を変
えるなどにより簡単に対処することができる。さらに引
算器９または／コ。

基準計数率設定器および比較器／ダ等をコンピュータも
しくはマイクロプロセッサ等に代えて、上記実施例にて
述べた演算、制御をすべてソフトウェアで代行させても
よく上記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例ではコ４（／Ａｍドープ型ＮａＩ（Ｔ
ｊ）シンチレーション検出器を例にとり説明したが。

コ４１１Ａｍａ線による第１図に示、すような波高分布
−５１ 上のピークと同様、それ以上の□波高値をもちかつ強度
の変化するパルスが存在しないようなピークを波高分布
上に形成するような強度一定の基準波高値パルス、発生
源（適当なエネルギーのα線を放出する核種で、長半減
期のものであれば良く。

２４（／Ａｍ以外に例えばコ３ｔＰｕを上げることかで
きる。）を備えた検出系であわばどのような検出系であ
ってもよく上記実施例と同様の効果を奏する。このよう
な検出系として例えば、　ＮａＩ（ＴＪ）シンチレーシ
ョン検出器ではなく、　Ｃ５Ｉ（Ｔｊ）　、アントラセ
ン、プラスチックシンチレータ、　ＢＯ２輪）’／ンチ
レーション検出器に上記したような強度一定の基準波高
値パルス発生源をドープしたものを上げることかでき、
またガス比例計数管内部壁面にコＩＩ／Ａｍ等のα検出
核種を塗布したものでも良く。

コ４１／Ａｍをドープしたシンチレーション検出器の場
合と同様なαスペクトルを得られる。

以上のように、この発明によねば測定対象とする放射１
ＩｊＶＣよるパルス波高値よりも高い波高値を有するパ
ルスを測定に使用している放射線検出器を経由して発生
させうる強度一定の基準波高値パ　　　　１ルス発生源
を備えた放射線検出器において基準′波＾値パルス発生
源に起因する検出器出力パルス波高分布上の基準ピーク
領域内Ｋ１点適当な波高値を設定［７，波高弁別器を使
ってそれ以上の波高のパルスのみを計測し、あらかじめ
設定した値との差もしくは比によりアンプゲイン、もし
くはバイアス電圧等ゲイン変化要素を大まかに調整する
ことによりパルス波高値の変動を大まかに補正し、その
後に従来のゲインスタビライザを使って精度よくパルス
波高値の変動を補正するようにしたので次に示すような
効果かえられる。

（１）急激かつ大きな波高値の変動が起こっても波高値
変動補正能力を喪失することがなく正しく補正できる。

（，２）測定系電源投入の際、波高値初期状態がどのよ
うになっていようとも、設定どおりの波高値に自動補正
することかできる。

（３）項目（１）および（２）よりパルス波高値の変動
補正を完全自動化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のゲインスタビライザーを概略的に示すブ
ロック構成図、第一図は一〇／Ａｍドープ型ＮａＩ（Ｔ
ｊ）シンチレーション検出器出力の波高分布例を示す波
形図、第３図（ａ）および（ｂ）は第１図に示す従来の
ゲインスタビライザーを使用【７た場合の動作原理を説
明するための波形図、第ダ図（ａ）および（ｂｌは第１
図に示す従来のゲインスタビライザの欠点を説明するた
めの波形図、第３図はこの発明の一実施例によるゲイン
スタビライザを概略的に示すブロック構成図、第６図（
ａ）、　（ｂｌおよび（Ｃ）は第３図の動作を説明する
ための波形図である。 図において、ｌは２’ｌ／ｋｍドープ型ＮａＩ（Ｔｊ）
シンチレーション検出器、２はバイアス電源、３はプリ
アンプ、ダはメインアンプ、３および６はそねぞれ第１
および第一のシングルチャンネルアナライザー、７およ
びｌはそｈぞわ第７および第一の計数率針、９は引算器
、１０は波高弁別器−７／は第３の計数率針、ｌコは第
一の引算器、／ｊは基準計数率設定器、／４１は比較器
、１０／はゲインスタビライザである。 なお１図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 焔３図 （ｂ） 幣４図 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　　特願昭Ｉクー＃参Ｊ４−号２、
発明の名称 ゲイＶＸＩビジィず ３、　　ＶＡ正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 よ　補正の対象 （１）　　明細書の特許請求の範囲の欄（２）　　明細
書の発明の詳細な説明の橢ム　補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）　明細書第３頁参行の「絶縁値」を「絶対値」と
補正する。 （３）同第１ｊ頁ダ行の「基準計率」を「基準計数率」
と補正する。 （４）　　同第１３頁−Ｓｊ行の「一定時間」な「一定
時間計数値」と補正する。 （５）　　同第１Ａ頁′Ｉコ行の「α検出」を「α線放
出」と補正し、同／ダ行の「ｅ１スペクトル」を「α線
スペクトル」と補正する。 （６）　　同第１７頁／４−Ｉｔ行の「（Ｊ）　　項目
（１）および（２）よりや・・・Ｏ自動化できる。」を
次の通り補正する。 ｒｃＪ）　　ＩＩＩ定系のエネルギ分解能が変化してい
ても、項目（１）および（２）の補正ができる。 （４）　　項目（１）、（２）および（３）よりパルス
波高値の変動補正を完全自動化できる。」 測定対象とする放射線によるパルス波高値よりも高い基
準ピーク波高分布のパルスを発生てる基準波高値パルス
発生源からのパルスを、測定に使用している放射線検出
器を経由して発生させ、これにより得た前記放射線検出
器からの基準ピーク波高分布出力を監視するととにより
測定系のゲインを調整するようにしたゲインスタビライ
ザにおいて、基準波高値パルス発生源からの検出器出力
パルスの基準ピーク波高分布内に、ある所定の波高値を
設定し、波高弁別機能を有する装置Ｙ使って、前記所定
の波高値以上の波高値のパルスのみを計数し、その計数
値と、あらかじめ設定した基準計数値との差もしくは比
をとったゲイン調整用制御信号により測定系のゲインを
大まかに調整する第１の制御系と、同じ前記基準ピーク
波高分布内に一つの波高値領域を設定し、両波高値領域
内のパルス計数率カ比較によりゲイン調整用制御信　　
１号を出力し、測定系のゲインを調整する第一の制御系
とを備え、前記第１の制御系のゲイン調整用制御ｌｌ信
号の範囲を設定し前記ゲイン調整用制御信号が前記範囲
内にあるかどうか！判別することにより前記第１および
第一の制御系の出力を選択し、これにより測定系のゲイ
ンを調整するようにしたことを特徴とするゲインスタビ
ライザ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 測定対象とする放射線によるパルス波高値よりも高い基
   準ピーク波高分布のパルスを発生する基準波高値パルス
   発生源からのパルスを、測定に使用している放射線検出
   器を経由させ、これにより得た前記放射線検出器からの
   基準ピーク波高分布出力を監視することにより測定系の
   ゲインを調整するようにしたゲインスタビライザにおｈ
   て、基準波高値パルス発生源からの検出器出力パルスの
   基準ピーク波高分布内に、ある所定の波高値を設定し、
   波高弁別機能を有する装置を使って、前記所定の波高値
   以上の波高値のパルスのみを計数し。 その計数値と、あらかじめ設定した基準計数値との差も
   しくは比をとったゲイン調整用制御信号により測定系の
   ゲインを大まかに調整する第１の制御系と、同じ前記基
   準ピーク波高分布内に一つの波高値領域を設定し５両波
   高値領域内のパルス計数率の比較べよりゲイン調整用制
   御信号を出力し。 測定系のゲインを調整する第２の制御系とを備え、前記
   第７の制御系のゲイン調整用制御信号の範囲を設定し前
   記ゲイン調整用制御信号が前記範囲内にあるかどうかを
   判別することにより前記第１および第コの制御系の出力
   を選択し、これにより測定系のゲインを調整するように
   したことを特徴とするゲインスタビライザ、