JPS60185187A - シンチレ−シヨン検出器の自動安定化方法および装置 - 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】 楽土の利用分野 本発明は、シンチレーション検出器の光電変器によって
捕捉される光パルスを送出するパス光源と、前記光パル
スによって発生される、前記光電変換器の出力信号（基
準パルス）に応答する監視回路とを用いてシンチレーシ
ョン検出器、例えばプラスチックシンチレーション検出
器を自動的に安定化する方法およびこの方法を実施する
ための装置に関する。

従来の技術 ヨーロッパ特許出願公開第００６６７６３号公報から公
知の方法において、発光ダイオードによって形成されて
いるパルス光源は、それが一定の強度を有する光パルス
を放出するように制御される。これら光パルスはシンチ
レーション結晶を破門するガラス板において反射および
散乱した後、シンチレーション検出器の光電変換器を形
成する光電変換器に達する。監視回路は、その都度の基
準パルスのピーク値を検出するピーク値検出器を含んで
いる。検出されたピーク値は増幅調整回路において目標
値と比較され、かつ増幅度調整回路が光電子増倍管の増
幅度を、その分圧抵抗の少なくとも１つに作用す値に保
持されるように調整する。これにより光電子増倍管の増
幅度が連続的に一定の値に保持される。その際増幅度の
監視および調整は、完全にアナログ技術において行なわ
れる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、安定化のために必要な、基準パルスの
評価をデジタルに行ないかつ従ってデジタルに動作する
シンチレーション計数器における使用に対して特別申し
分なく適している方法を提供することである。

問題点を解決するための手段 上記課題は本発明によれば次のようにして解決される。

即ち光パルスの強度を前以って決められた同期的な関数
に従って変調し、かつおのおのの変調周期において振幅
が変調間隔内にある前以って決められた基準閾値を上回
る基準パルスの数をめかつ安定化０ために使用する。

本発明の方法において安定化の目的で基準パルスの評価
は基準閾値を上回るパルスの単純な質的に所定の閾値を
上回るシンチレーシヨンパ／Ｉ／　スカ計数される、シ
ンチレーション計数器において通例使用されるデジタル
評価回路と同じ構成を有する。従ってこの回路は従来の
集積デジタル回路を用いて形成することができる。

おのおのの変調周期における基準パルスの計数によって
得られるパルス数は、増幅度調整のために使用すること
ができる。その際本発明の方法の特別な利点は、パルス
伝速速度の変化を来たす影響の補償を行なう必要なしに
得られたパルス数を直接、評価回路から供給されるデジ
タル測定結果の補正のために使用することができるとい
う点にあ′る。この可能性は殊に、デジタル測定結果の
評価がマイクロコンピュータによって行なわれるとき生
じる。

本発明の方法の有利な実施例および本発明の方法を実施
するための有利な実施例はそれぞれ本発明の方法および
装置の実施態様項にｉ己載されている。

実施例 第１図は、プラスチックシンチレーション検出器１０に
対する用途として容器１２における充てん状態の測定を
示す。容器１２の一方の側において検出すべき充てん状
態の高さ全体にわたって延在しているプラスチック・シ
ンチレータ１４が配設されている。容器１２の反対の側
には、ガンマ線源１６が取付りられている。ガンマ線は
、容器１２およびその中にある充てん物１８を通ってプ
ラスチックシンチレータ１４に指向している。ガンマ線
は充てん物１８上にある空気より充てん物１８によって
より強く吸収されるので、プラスチック・シンチレータ
１４に到達するガンマ線は容器内の充てん物に依存シテ
いる。従ってプラスチックシンチレータ１４においてガ
ンマ線によって発生される閃光の数および強度は、容器
１２内の充てん状態に依存する。

プラスチックシンチレータ１４において発生される閃光
は通例、プラスチックシンチレータの一方の端部に光電
変換器２０、通例はその都度発光する閃光を電気パルス
に変換する光電子増倍管が取イ」けられている。光電子
増倍管２０の出力側は、電子評価回路２２に接続されて
いる。この評価回路において、振幅が前辺って決められ
た弁別器閾値を上回る電気パルスが語数される。計数結
果は、容器１２における充てん状態を指示するために利
用される。

測定に妨害作用をする影響を検出しかつ補’Ｌ’ｔする
ために、プラスチックシンチレーション検出器の安定化
および自己監視が必要である。プラスチックシンチレー
タにおける変化（濁り、光収率低減）および光電子増倍
管の増幅度の低下によって時間の経過に従ってますます
多くのパルスが弁別器閾値を下回るようになり、その結
果パルスは評価回路の計数器においてもはや計数されな
い。第１図のプラスチックシンチレーション検出器にお
いて、この現象を補償しかつこれによりプラスチックシ
ンチレータの作動を安定化する処置が講ぜられている。

このために、光電子増倍管２０とは反対の側の、プラス
チックシンチレータ１４の端部に、基準光源２４が配設
されている。この基準光源は制御回路２６によって、プ
ラスチックシンチレータを介して光電子増倍管２０に達
する短い基準光パルスを送出するように制御される。光
電子増倍管２０の出力側に評価回路２２の他に監視回路
２８が接続されている。この監視回路は、光源２４の光
パルスから生じろ、光電子増倍管２０の出力パルスに応
答し、これに対してガンマ線によって発生されるシンチ
レーション閃光から生じる出力パルスには応答しないよ
うに構成されている。

第１図に図示の安定化装置の特別な点は、次の通りであ
る。ｆｆ１Ｊち光源２４から放出される光パルスは一定
でなく、制御回路２６によって時間に依存して周期的に
変調される。

第２図は、変調周期ＴＭを有するのこぎり波関数に従っ
た変調が行なわれる時間ｔの関数として光パルスの強度
工を示す。変調周期ＴＭは光パルスの繰返し周期Ｔ工に
比べて大きく、おのおのの変調周期ＴＭにおいて多数の
光パルスが含まれている。後述する制御回路２６の実施
例において変調周期ＴＭ＝１６８であり、かつ光パルス
はろ２　Ｈ２の繰返し周波数によって放出され、その結
果光パルスは繰返し周期Ｔニー３１．２５ｍ５を有する
。従っておのおのの変調周期ＴＭに５１２の光パルスが
生じる。おのおのの光パルスの持続時間はこの場合は、
繰返し周期ＴＩより非常に小さく、例えば２００　ｎｓ
である。

おのおのの変、１！ｉ周期ＴＭにおいて光パルスの強度
は最大値Ｉ、７．ａｘから工□、。にリニヤに減少し、
かつ強度は次の変調同期の開始時点において再び最大値
■ｍａｘに跳躍する。２つの限界細工ｍａｘと１　との
間の変調間隔が生ずる。

ｌｎ 調された光パルスの送出に対して、極めて適しているか
らである。以下発光ダイオ−ｒを用いて説明する。

基準光源から生じる、光電子増倍管２０の出力パルスは
、光パルスに比例し、その結果第２図のパルスダイヤグ
ラムは、基準パルスと称する、これら出力パルスの時間
経過も表わしている。

第６図は、フ０ラスチックシンチレータ検出器の安定化
の目的のため、第２図に図示の光パルスの評価を行なう
ことができる監視回路２８の実施例を示す。

第６図においても、第１図の、プラスチックシンチレー
タ１４および光電子増倍管２０を有するプラスチックシ
ンチレータ検出器１０並びにパルス駆動される発光ダイ
オード２４およびその制御回路２６が図示されている。

評価回路２２の構成は比較的詳しく図示されている。評
価回路は、振幅弁別器３０および測定計数器３２を有す
る。振幅弁別器３００Å力側は、望ましくない直流電圧
成分を取除く分離コンデンサ３４を介して光電子増倍管
２０の出力側に接続されている。振幅弁別器は光電子増
倍管２０の出力パルスのうち、例えば０．２ｖである前
以って決められた閾値を上回るパルスのみを通過させる
。

振幅弁別器３０の出力側はデート３１を介して測定８■
数器３２の計数入力側に接続されており、その結果測定
計数器は、０．２ｖ以上の振幅を有する、光電子増倍管
２０のすべての出力パルスを計数する。シンチレーショ
ン閃光から生じるパルスが、約１０ｎＳのオーダにある
非常に短い持続時間を有するので、測定計数器３２に対
して、このような短いパルスに応答する高速の計数器が
使用されなければならない。このために例えばＴＴＬ計
数器が適している。

プラスチックシンチレータ検出器１０は評価回路２２と
接続されて、従来の構成のシンチレーション計数器を形
成する。前以って決められた兎位時間において得られる
、計数器３２の計数状態によって表わされる測定結果は
、従来通り使用することができる。

監視回路２８は類似のように振幅弁別器３６および基準
計数器３８を有する。振幅弁別器３６の入力側は、望ま
しくない直流電圧成分を取除く分離コンデンサ４０を介
して光電子増倍管２０の出力側に接続されている。振幅
弁別器３６の出力側は一方においてデート回路３γを介
して基準計数器３８のδ（数入力側に接続されており、
他方においてケゞ−ト回路３１の制御入力側に接続され
ている。ケート回路３γの制御入力側は制御回路２６の
出力側２６ａに接続されている。

従って基準計数器３８は、振幅弁別器３６の弁別器閾値
を上回る振幅を有しかつデート回路３７を通過した、光
電子増倍管２０の出力パルスを計数する。振幅弁別器３
６の振幅器閾値は、閾値発生器４４を用いて設定可能で
あるこの弁別器閾値は基準閾値ＳＲとして表わされる。

テート回路３Ｔは通例閉成されておりかつ制御回路２６
の出力側２６ａから供給されるパルスによって短期間開
放される。ケゝ−ト回路３１は通例間いており、かつこ
のゲート回路は振幅弁別器３６のおのおのの出力パルス
によって短期間閉成される。

基準計数器３８の出力側はレジスタ４８の入力（（ｌに
接続、されている。制御回路２６の別の出力側２６ｂは
基穂計数器３８のリセット入力側およびレジスタ４８の
トリが入力側に接続されている。制御回路２６の出力Ｉ
Ｉ　２６　ｂからパルスが送出されたとき、基準計数器
３８の計数状態はレジスタ４８に転送されかつ同時に基
準８１数器３８は零にリセットされる。同じパルスは、
測定計数器３２が基準計数器３８と同じ計数周期を有す
るとき測定計数器のリセット入力側にも印加することが
できる。

第２図に図示のパルスが光電子増倍管２０かも送出され
る基準パルスであることを仮定すれば県帛閾値舶は閾値
発生器４４によって、それがのこぎり被変調されるパル
スの最大パルス振幅−ａｘと最小パルス振幅■　との間
の変調１ｎ 間隔内にあるように調整設定される。この基準閾値ＳＲ
は、振幅弁別器３０の弁別器閾値より非常に高いところ
にある。即ちこの閾値は例えば４ｖとすることができる
。第２図から、おのおのの変調周期ＴＭにおいて所定数
のパルスが基準閾値ＳＲを上回り、一方残りのパルスは
姑準閾値より下にとくまることがわかる。基準計数器３
８は、振幅が基準閾値ＳＲを上回った基邸パルスのみを
語数する。制御回路２６は各変調周期ＴＭの終了時にお
いて出力側２６ｂにパルスを送出する。このパルスは基
準計数器３８の計数状態の、レジスタ４８への転送をト
リガしかつ基準計数器３８を零にリセットし、その結果
基準計数器は次の変調周期において再び最初から計数を
開始する。従って各変調周期の終了時においてレジスタ
４８に、この変調周期において基準閾値ＳＲを上回った
基準パルスの数を指示する数が生じる。この数は、プラ
スチックシンチレーション検出器１０が変わらず動作し
ているかどうかの基準である。即ちガンマ線から発生さ
れる閃光が濁りまたはプラスチ・ンクシンチレータ１４
のその他の変化のため減衰されるとき、または光電子増
倍管２０の増幅度が低下するとき、この現象は同様発光
ダイオード２４によって発生される光パルスにも作用す
る。

これにより基準閾値ＳＲを上回る基準パルスの数が少な
くなり、かつ従って各変調周期ＴＭの終了時にレジスタ
４８において比較的小さな数が生じる。この作用を、プ
ラスチックシンチレーション検出器１０の安定化のため
に利用することができる。

第３図に図示の実施例においてプラスチックシンチレー
ションの検出器１０の安定化は次のようにして行なわれ
る。光電子増倍管２０の増幅度を、監視回路２８が設け
られている調整回路を用いて、各変調周期Ｔ、の終了時
にレジスタ４８に書込まれた数が一定の値に保持される
ように調整する。このためにレジスタ４８の出力側は、
光電子増倍管の高電圧発生器５２に作用する電圧調整器
５０に接続されている。レジスタ４８に記憶された数が
前辺って決められた目標値を下回るとき、電圧調整器５
０は、各変調同期において語数された基準パルスの数が
再び目標（ｌｆ（に達するまで、光電子増倍管２０の高
電圧を高める。それから基準パルスは再び基準閾値ＳＲ
との関連において既述の振幅を有する。

その際プラスチックシンチレータ１４および／または光
電子増倍管２０の劣化現象は光電子増倍管２０の増幅度
な高めることによって補償される。この補償は同じよう
にシンチレーションパルスに作用し、その結果評価回路
２２かも供給される測定結果も正しくされる。

電圧調整器５０がデジタル電圧調整器であるとき、この
調整器はレジスタ４８のデジタル出力信号を直接使用す
ることができる。アナログ電圧調整器の使用の際レジス
タ４Ｂと電圧調整器５０との間に適当なＡＤ変換器が挿
入される。

光電子増倍管２０の高電圧′に代わる、増幅度調整は例
えば光電子増倍管２０に後置接続されている増幅器の増
幅係数を変更するかまたは光電子増幅管の分圧器の少な
くとも１つを変えることによって、別様に行なうことも
できる。

プラスチックシンチレーション検出器の既述の安定化が
監視回路２８を用いて正しく機能するように、基準計数
器３８は発光ダイオード２４の光パルスから生じる基準
パルスにしか応答せず、これに対してガンマ線によって
発生されるシンチレーションパルスまたは殊に宇宙線に
よって発生されるようなノイズパルスには応答しないこ
とが重要である。

基準パルスをシンチレーションパルスおよびノイズパル
スから区別するために、種々異なった基準な利用するこ
とができる。第１の基準はパルス振幅である。発光ダイ
オード２４かも放出される光パルスの強度が、プラスチ
ックシンチレータ１４に４５いて発生される閃光より常
に上にあるような大きさに選択されるとき、振幅弁別器
３Ｇの基準閾値ＳＲは、振幅弁別器３６からのすべての
シンチレーションパルスが抑圧される程度の高さに設定
することができる。しかしこの区別の方法には著しい制
限がある。その理由はシンチレーションパルスの振幅が
広範囲において変動するからである。更に振幅が基準閾
値を上回っているノイズパルスが発生する可能性がある
。

基準パルスとシンチレーションパルスおよびノイズパル
スとを区別するための別の基準は、種々異なったパルス
接続時間である。既述のように、シンチレーションパル
スの持続時間はＩＱｎｓのオーダにあり、かつ生起する
ノイズパルス、殊に大きな振幅のノイズパルスは相応に
短い持続時間を有する。発光ダイオード２４から放出さ
れる光パルスの持続時間は桁違いに長く、例えば２００
　ｎｓを有するとき、基準パルスをシンチレーションパ
ルスおよびノイズパルスから異なったパルス持続時間に
よって区別することができる。このために基準計数器３
８にパルス持続時間弁別器を前置接続することができる
。しかし基準計数器３８に対して、基準パルスには応答
スるカ、短いシンチレーションパルスおよびノイズパル
スには応答しないような大きさの応答時間を有する計数
器を使用すれば一層簡単である。この条件は殊に０ＭＯ
８計数器によって満たされる。

更に最後に、基準パルスをその発生の時期が精確に周知
である事実に基いて取出すことができる。この事実は第
６図の装置においてケ９−ト回路３γを用いて利用され
る。制御回路２６は出力側２６ａＫ、発光ダイオード２
４が光パルス放出のために励起される都度１つのパルス
を送出する。このおのおののパルスによってデート回路
３７は、基準パルスを受信することができる時間間隔の
間開放される。基準パルス間の休止時間においてｒ−）
回路３７は遮断状態を続けるので、シンチレーションパ
ルスおよびノイズパルスは、振幅弁別器３６から伝送さ
れるときでも、基準３１数器３８に達することができな
い。

特別な処置が講ぜられていないとき、シンチレーション
パルスの他にすべての基準パルスおよびノイズパルスも
ｆｌ’ｌ’価回路２２における測定計数器３２によって
８１数される。基準パルスの計数は妨害にならない。と
いうのはその数は精確に周知であって、計数器３２の計
数状態から充てん状態をｍ゛算する際考慮することがで
きる。

しかしこのことは、不規則に発生するノイズパルスには
当嵌らない。この種のノイズパルスが測定計数器３２に
おいて計数されるのを妨げるために、第３図の実施例に
おいて振幅弁別器３゜と測定計数器３２との間に、振幅
弁別器３６の各出力パルスによって阻止されるデート回
路３１が挿入されているので、振幅弁別器３ｏの出力側
から相応のパルスが測定計数器３２に伝送されるのが妨
げられる。これにより基準閾値ｓＲを上回る振幅を有す
るパルスはすべて測定計数器３２において計数されるの
が妨げられる。これらは実質的に宇宙線によって発生さ
れるすべてのパルス並びに基準パルスの一部である。こ
れに対して基準閾値ＳＲに達しない振幅を有する基準パ
ルスは測定泪数器３２において計数される。しかし第６
図の実施例において実施される調整のため、３１゛数さ
れたこれらの基準パルスの数は常に同じ一定の値に保持
され、その結果測定計数器３２かもおのおのの計数周期
において供給されるＪ［数値を相応に補正することがで
きる。

第６図の実施例におけるように、光電子増倍管の増幅度
を調整するために基準パルスの計数によって監視回路２
８において得られる測定結果を使用する代わりに、この
結果を直接、評価回路２２によって発生される測定結果
の補正のために使用することもできる。測定結果、即ち
容器１２における充てん状態を測定計数器３２の計数状
態からマイクロコンピュータによって計算するようにす
れば殊に、後者の可能性が提供される。第４図は、この
可能性が使用されている、第６図の装置を変形した実施
例を示す。

第４図の装置の構成部分は、測定計数器３２および基準
計数器３８の入力側まで第６図の装ｆ＆の構成部分と一
致する。一致する回路部分は第６図の場合と同じ機能を
有し、従って繰返し説明しない。しかし第４図の実施例
には、電圧調整器５２を有する調整回路は設けられてい
ない。測定計数器３２および基準語数器３８にそれぞれ
シフトレジスタ５６ないし５８が後置接続されている。

シフトレジスタにおいて対応する計数器の計数状態はお
のおのの変調周期の終了時に制御回路２６の出力側２６
ｂかも送出されるパルスに基いて並列に伝送され、一方
向時に計数器は零にリセットされる。引続いて２つのシ
フトレジスタ５６および５８の内容が直列にマイクロコ
ンピュータ６０に入力される。マイクロコンピュータは
そこから容器１２の充てん状態を計算しかつ基準計数器
の計数結果による測定値の補正も行なう。

この実施例においては、計数されたシンチレーションパ
ルスのパルス効率の低下を来たす、プラスチックシンチ
レータ１４および／または光電子増倍管２０の劣化現象
の補償は行なわれない。しかし基準パルスの振幅変調の
ため、各変調周期において計数された基準パルスの数は
同じ割合で低減され、かつこの事実はマイクロコンピュ
ータ６０において測定結果の補正のために利用すること
ができる。この場合リニヤなのこぎり波状関数による変
調が特に有利である。

その理由はこれによりパルス数の変化がパルス振幅の低
減に直接比例するからである。

しかし必ずしもリニヤなのこぎり波状変調を行なう必要
はない。基準パルスの振幅変調は、ノンリニヤな関数に
従って行なうこともできる。

このことは例えば、第６図に図示の増幅度調整において
基準閾値ＳＨによって決められる目標値の範囲に申し分
のない感度を得ようとするとき、有利である。

第５図は、リニヤなのこぎり波状変調の場合の制御回路
２６の実施例を示し、そのｌ（，１７のこぎり波状電圧
はデジタルに発生される。更に第５図の制御回路は、発
光ダイオードの温度依存性を補償する作用をする。

のこぎり波状電圧の発生のために、ＤＡ変換器７１に接
続されている２進計数器７０が用いられる。２進計数器
７０は計数容量　２１０−１０２４を有し、このために
１０個の２進計数段が必要である。例として、比較的大
きな段数を有する２進計数器、例えば型名ＣＤ４０４０
の１２段の０ＭＯ８計数器が使用されるものとする。そ
の際第１１段の出力側Ｑ１１がリセット入力側Ｒに接続
されており、その結果２進計数器はＮ１数状態１０２４
に達する度毎に零にリセットされかつ最初から計数し始
める。出力側Ｑ１１は同時に制御回路の出力側２６ｂを
形成することができる。１０個の第１計数段の段出力側
Ｑ１・・・Ｑ１０はＤＡ変換器７１の相応の入力側に接
続されている。ＤＡ変換器の出力側７１ａは各時期にお
いて２進計数器７００ｄ１°数状態に比例する電圧を送
出する。

２進計数器７０のクロック入力側は、６４Ｈ２の繰返し
周波数を有するクロックパルスを送出するクロック発生
器７４の出力側に接続されている。従って２進計数器７
０の計数周期は１０２４／、１Ｓ４＝１６８である。

従ってＤＡ変換器γ１の出力側７１＆には階段状に上昇
する電圧が現われる。この電圧は１６ｓ毎に零に戻り、
１６ｓのおのおのの周期において同じ大きさの１０２４
個の段を有する。

従ってこの電圧は近似的に大きな精度でＩＪ　、＝ヤに
上昇するのこぎり波状電圧と見做すことができる。

ＤＡ変換器γ１の出力側７１ａは、抵抗７８を介してア
ースされている演算増幅器７５の反転入力側に接続され
ている。演算増幅器７５の非反転入力側には、ツェナー
ダイオード７６における降下電圧が加わる。ツェナーダ
イオードは、正の給電電圧端子十Ｕｂとアースとの間に
設けられた抵抗γ７に直列接続されている。演算増幅器
７５の帰還路に抵抗７９が設けられている。演算増幅器
７５の出力電圧は別の演算増幅器８０の非反転入力側に
印加される。この演算増幅器８０の出力側は、ｎｐｎ　
）ランジスタ８３のベースに接続されている。トランジ
スタ８３のエミッタおよび演算増幅器８０の反転入力側
は相互に接続されておりかつ電流を決める抵抗８２を介
してアース接続されている。演算増幅器８０はトランジ
スタ８３および抵抗８２とともに公知の形式の電圧制御
される電流源を形成する。

発光ダイオード２４は、電圧端子＋ＴＪｂとトランジス
タ８３のコレクタとの間の電圧制御される電流源の負荷
回路にあるｐｎｐスイッチングトランジスタ８４のエミ
ッターフレフタ間に並列に設けられている。トランジス
タ８４のベースは、コンデンサ８６が並列接続されてい
る抵抗８５を介して単安定マルチパイプレーク８１の出
力４ＪｙＪに接続されている。クロック発生器１４の出
力側に接続されでいる、分周比１：２を有する分局器８
８は、単安定マルチバイブレータ８７のトリガ入力側に
、３２Ｈｚの繰返し同波数を有するパルスな送出する。

スイッチングトランジスタ８４は通例開放されている。

単安定マルチパイプレーク８７が分周器８８のパルスに
よってトリガされるとき、出力側から２００ｎｓノ持続
時間のパルスが送出され、このパルスがトランジスタ８
４をこの持続時間の間遮断する。

分局器８８の出力側は同時に制御回路の出力側２６ａを
潜或することができる。

これまで説明してきた回路は次のように動作する。

演算増幅器７５は、出力側に次のような電圧を送出する
差動増幅器として動作する。この電圧は、ツェナーダイ
オード７６の端子電圧とＤＡ変換器７１ののこぎり波状
出力電圧との差に相応する。また増幅器はＤＡ変換器７
１の内部抵抗と帰還抵抗７９によって決められる増幅係
数を有する。従って演算増幅器８０の非反転入力側に加
わる出力電圧は、のこぎり波状曲線を有する分が重帯さ
れている直流電圧から成り、第２図のパルスの包結線の
時間経過を有する。この電圧においてツェナーダイオー
ド７６の端子電圧（例えば５Ｖ）が各のこぎり波のスタ
ート点を決めている。

演算増幅器８０、トランジスタ８３および抵抗８２から
成る電圧制御される電流源は、電圧源＋Ｕｂから通例は
導通状態にあるスイッチングトランジスタ８４、トラン
ジスタ８３および抵抗８２を介してアースに通じている
電流回路において強制的に、演算増幅器７５の出力電圧
に精確に比例する電流を生ぜしぬる。スイッチングトラ
ンジスタ８４が導通しているとき、発光ダイオード２４
は実際に短絡されており、その結果発光ダイオードには
電流が流れない。分　。

周器８８から送出される各パルスに基いてスイッチング
トランジスタ８４は遮断され、その結果電圧制御される
電流源によって強制的に生じる電流が発光ダイオード２
４を介して流れるはずである。従って発光ダイオード２
４は、２００ｎｓの持続時間を有する光パルスを送出す
る。発光ダイオードから放出される光の強度は発光ダイ
オードを介して流れる電流に比例するので、発光ダイオ
ード２４かも送出される光パルスの強度は演算増幅器８
０の入力側に加わる電圧に比例する時間の関数として変
化する。従って光パルスの強度は第２図のダイヤグラム
に相応して変化する。

周知のように発光ダイオードから放出される九の強度は
、発光ダイオードを流れる電流に依存するのみならず、
温度にも依存する。第５図の制御回路において、発光ダ
イオ−Ｐ２４のこの温度依存性を補償するための付加手
段が講ぜられている。

演算増幅器７５の非反転入力側に抵抗８９を介して別の
演算増幅器９０の出力電圧が供給される。この演算増幅
器の帰還路には抵抗９１が設けられている。演算増幅器
９００反転入力側は抵抗９２を介して、２つの固定抵抗
９３．９４から成りかつツェナーダイオード７６に並列
接続されている分圧器のタップに接続されている。

従って演算増幅器９０の反転入力側には、分圧比によっ
て決められる、ツェナーダイオード１６によって安定化
される電圧の固定部分が印加される。演算増幅器９０の
非反転入力側は抵抗９５を介して、同じくツェナーダイ
オード７６に並列に設けられている分圧器のタップに接
続されている。この分圧器は固定抵抗９６と温度に依存
する抵抗、例えば型名ＦＴＩ　ＤＯとから成る。

従って演算増＋１’ｆｌｉ器９０は、周囲温度に依存す
る電圧を送出する。この電圧は演算増幅器Ｔ５によって
既述の、のこぎり波状の変調電圧に重畳される。分圧器
９３．９４および９６．９７の分圧比並びに演算増幅器
９０の増幅係数は、次のように定められている。即ちこ
の温度に依存する電圧が発光ダイオード２４を介して流
れる電流を、それにより発光ダイオード２４の温度依存
性が丁度補償されるように作用する。

例えば高い容器の充てん状態の測定の際、大きな長さの
伸長なイ］する空間の監視のために、相応に大きな長さ
の唯一のプラスチックシンチレータが使用されるとき、
光電子増倍管とは反対の側のシンチレータ端部に発生さ
れるシンチレーション閃光並びに安定化のために使用さ
れる光パルスは、長いシンチレータを通過していく間に
、それらが光電子増倍管に達する前に非常に減衰される
。第６図はこの欠点を次のようにして取除いた、第１図
の充てん状態測定装置を変形した別の実施例を示す。即
ちそれぞれシラスチックシンチレータ１４ａ乃至１４ｂ
および光電子増倍管２０ａ乃至２０ｂから成る２つのプ
ラスチック・シンチレーション検出器１０ａおよび１０
ｂが使用される。プラスチック・シンチレータ１４ａ、
１４ｂは、光電子増倍管２０ａ、２０ｂとは反対側の端
面１５ａ、１５ｂは相互に向かい合っておりかつ相互に
出来るだけ僅かな間隔において位置するかまたは相互に
接触するように配置されている。一方のプラスチックシ
ンチレータから他方のシンチレータに光がもれないよう
に、互いに向き合っている端面ｉ５ａ、１５ｂは鏡面化
されている。

そ些ぞれのプラースチックシンチレーション検出器１０
ａ、１０ｂに独自の評価回路２２ａ。

２２ｂ１独自の基準源２４ａ、２４ｂおよび所属の制御
回路２６ａ、２６ｂが対応配置されている。第６図にお
いては、第４図の場合におけるように、評価回路２２　
ａ、　２２　ｂかも送出される測定結果を補正するため
に監視回路２８ａ。

２８ｂの出力信号が使用されるものとしている。

この目的のために評価回路２２ａ、２２ｂおよび監視回
路２８ａ、２８ｂの出力信号が共通のマイクロコンピュ
ータ６０によって処理される。

に しかし第６図η図示の、２つのプラスチック・シンチレ
ーション検出器１０ａ、１０ｂの使用は、第６図の実施
例に図示のように増幅度調整によって安定化が行なわれ
るときにも適用される。図示されていないがこの場合、
監視回路２８ａの出力が対応する調整回路を介して光電
子増４＋’ｒ管２０ａの増幅度に作用し、また監視回路
２８ｂの出力が第２調整回路を介して光電子増倍管２０
ｂの増幅度に作用する。

評価回路２２ａ、２２ｂおよび監視回路２８ａ。

２８ｂは、第６および第４図に基いて説明したよ５に構
成することができる。

複数のガンマ線源を容器の異なった高さの所に配置する
こともできる。例として第６図では付加的なガンマ線源
１（ｉａが半分の高さの所に配設されている。

充てん状態測定のためのデッド空間が生じないように、
プラスチック・シンチレータ１４ａ。

１４ｂの端部１５ａ、１５ｂを相互に出来るだけ僅かな
間隔をおいて配置することが望ましく・。

従って、第１図の実施例におけるように、基準光源２４
　ａ　＋　２４　ｂをこれら端面に直接配置することは
望ましくない。それに代わって第６図の実施例において
は基準光源２４ａ、２４ｂから発生される光パルスは光
導波体２５′ａ乃至２５ｂを介してプラスチック・シン
チレータに伝送される。

第７図および第８図において光導波体２５ａ。

２５ｂとプラスチックシンチレー１１４ａ、　１４ｂと
の結合の異なった実施例が図示されて（・る。

第７図の実施例においては光導波体２５ａ。

２５ｂの端部はプラスチックシンチレータ１４ａ。

１４ｂの鏡面化された端面１５ａ、１５ｂに接着により
結合されており、その結果基準光パルスが端面かも軸線
方向にプラスチック・シンチレータに入力結合される。

しかしこの構成では２つのプラスチック・シンチレータ
間に非常に僅かだが、デッド空間部分が生じる。

しかし第８図に図示のように、光パルスを側面からプラ
スチックシンチレータに入力結合することもできる。そ
の際鏡面化された端面１５ａ、１５ｂは相互に直接当接
しているので、デッド空間は２つの鏡面化部分の厚さに
制限されており、非常に僅かである（例えば２０μｍ）
。

２つの光導波体とシラス゛チックシンチレータの端面と
の結合に対して第８図には選択的に使用することができ
る２つの例が図示されている。

光４波体２５ａは、プラスチックシンチレータ１４ａの
端面に接着により結合されており、一方光導波体２５ｂ
は合成樹脂の止め具２７を用いて、光導波体の端面がプ
ラスチック・シンチレータ１４ｂの端面に整合されて、
固定されている。

両方の場合において、光導波体２５ａ、２５ｂからプラ
スチック・シンチレータ１４ａ、１４ｂに入力結合され
る光パルスは鏡面化された端面１５　ａ　ｒ　１５　ｂ
における反射およびプラスチック・シンチレータ１４ａ
ｌ１４ｂの端面における全反射によって反対側の端部に
位置する光電子増倍管に伝送される。

振幅変調された基準光パルスを用いた安定化は、グラス
チックシンチレーション検出器の例に基いて既に説明し
たが、これら検出器に対してこのようにしてシラスチッ
ク・シンチレータの劣化現象または光伝送に影響する変
化が一緒に安定化されるので特別有利である。しかしこ
の形式の安定化は別の形式のシンチレーション検出器に
おいても、例えば水晶または液体シンチレーション検出
器においても使用可能であることは明らかである。

発明の効果 本発明の方法により、基準パルスの計数によって得られ
たパルス数を直接、評価回路から供給されるデジタル測
定結果の補正のために使用することができ、シンチレー
ションパルスのシンチレータの劣化に基く影響の補償が
行なえるという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラスチックシンチレーション検出器を用い
て容器の充てん状態を測定するための装置のブロック図
であり、第２図は第１図の装置において使用されるパル
スの時間経過を示す波形図であり、第６図は第１図の評
価回路および監視回路の実施例の詳細なブロック回路図
であり、第４図は第１図の評価回路および監視回路の別
の実施例の詳細なブロック回路図であり、第５図は第１
図、第３図および第４図の制御回路の１実施例のブロッ
ク回路図であり、第６図は充てん状態測定装置の変形さ
れた実施例のブロック図であり、第７図は第６図の充て
ん状態測定装置におけるプラスチックシンチレータと・
光導波体の結合の実施例を示す断面略図であり、第８図
は第６図の充てん状態測定装置におけるプラスチックシ
ンチレータと先導波体との結合を示す別の実施例なそれ
ぞれ上と下に１つづ＼示す断面略図である。 １０・・・プラスチックシンチレーション検出器、１２
・・・容器、１４・・・プラスチックシンチレータ、１
６・・・ガンマ線源、２０・・・光電変換器、２２・・
・評価回路、２４・・・基準光源（発光ダイオード）、
２６・・・制御回路、２８・・・監視回路図面の１１ト
ｉ！：’（内容に変更なし）６ 第１頁の続き ［相］発　明　者　ゲスタフ舎ヴエツエル　ドイトラ ソ連邦共和国し−ラツハｅケーニヒスベルガー・シュー
セ　９ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　昭和５９年特許願第１６３０２１号２
、発明の名称 シンチレーション検出器の自動安定化方法および装置 ３、補正にする者 事件との関係：　特許出願人 コンノミニー ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　シンチレーション検出器の光電変換器によって捕
   捉される光パルスな送出するパルス゛光源と、前記光パ
   ルスによって発生される、前記光電変換器の出力信号に
   （基準パルス）に応答する監視回路とを用いてシンチレ
   ーション検出器を自動的に安定化する方法において、光
   パルスの強度を市販って済めもれた周期的な関数に従っ
   て変調し、かつおのおのの変調同期において振幅が変調
   間隔内にある市販って決められた基準閾値を上回った基
   準パルスの数をめかつ安定化のために使用することを特
   徴とするシンチレーション検出器の自動安定化方法。 ２、　光パルスの強度をのこぎり波状関数に従って変調
   する特許請求の範囲第１項記載のシンチレーション検出
   器の自動安定化方法。 ６、　グラスチックシンチし−ション検出器において変
   調された光パルスをプラスチックシンチレータを介して
   光電変換器に伝送する特許請求の範囲第１項または第２
   項のいづれか１項記載のシンチレーション検出器の自動
   安定化方法。 ４、　光電変換器ないしその出力回路の′増幅度なめら
   れたパルス数に依存して、市販って決められたパルスの
   数が維持されるように調整する特許請求の範囲第１項か
   ら第６項までのいづれか１頂に記載のシンチレーション
   検出器の自動安定化方法。 ５　求められたパルス数を、シンチレーション検出器の
   測定結果の補正のために使用する特許請求の範囲第１項
   から第３項までのいづれか１項に記載のシンチレータ２
   ヨン検出器の自動安定化方法。 ６、　入射するイオン化線によって閃光が発生されるシ
   ンチレータと、該シンチレータにおいて発生された閃光
   を受信しかつ電気出力信号に変換するように配設されて
   いる光電変換器と、前記光電変換器の出力側に接続され
   ていて、前記閃光パルスに基いて発生される、光電変換
   器の出力信号に対する評価回路と、その光パルスが光電
   変換器によって捕捉されるように配設されているパルス
   光源と、光電変換器の出力側に接続されており、前記光
   源の光パルスによって発生される、光電変換器の出力信
   号（基準パルス）に応答する監視回路とを具備している
   シンチレーション検出ｋ　ＩＣおける自動安定化装置に
   おいて、前記光源に対する制御回路が設けられており、
   該制御回路が前記光パルスの強度を前以って決められた
   周期的な関数に従って変調し、かつ前記監視回路はおの
   おのの変調周期において振幅が変調間隔内にある前以っ
   て決められた基準閾値な上回る基準パルスを計数する計
   数器（基準計数器）を含んでいることを特徴とするシン
   チレーション検出器の自動安定化装置。 ２　基準計数器に、基準閾値を上回る振幅を有するパル
   スのみを計数器に通過させる振幅弁別器が前置接続され
   ている特許請求の範囲第６項記載のシンチレーション検
   出器の自動安定化装置。 ８、監視回路は制御回路によって、おのおのの光パルス
   の送出の期間中のみ能動化される特許請求の範囲第６項
   または第７項のいづれが１項に記載のシンチレーション
   検出器の自動安定化装置。 ９　基準計数器に、制御回路によっておのおのの光パル
   スの送出期間中のみ開放されるデート回路が前置接続さ
   れている特許請求の範囲第８項記載のシンチレーション
   検出！（７）自動安定化装置。 １０、光パルスの持続時間は、シンチレーション閃光の
   持続時間より大きくかつ監視回路がパルス持続時間弁別
   器を含んでいる特許請求の範囲第６項から第９項までの
   いづれが１項に記載のシンチレーション検出器の自動安
   定化装置。 １１、基準計数器として、光パルスの持続時間を有する
   光パルスに応答するが、シンチレーション閃光の持続時
   間を有するパルスには応答しないような大きさの応答時
   間を有する計数器が使用される特許請求の範囲第１０項
   記載のシンチレーション検出器の自動安定化装置。 １２、基準計数器は、０ＭＯ８計数器である特許請求の
   範［ＪＱＸ１１項記載のシンチレーション検出器の自動
   安定化装置。 １３　評価回路は、ノイズパルスを抑圧するための装置
   を含んでいる特許請求の範囲第１６項から第１２項まで
   のいづれか１項に記載のシンチレーション検出器の自動
   安定化装置。 １４、制御回路は、のこぎり波発生器を含んでおり、該
   のこぎり波発生器の出力信号は光パ、ルスの強度の変調
   に対して使用される特許請求の範囲第６項から第１３項
   までのいづれか１項に記載のシンチレーション検出器の
   自動安定化装置。 １５、のこぎり波発生器は、クロック発生器によって制
   御される計数器で形成されており、該計数器にＤＡ変換
   器が後置接続されている特許請求の範囲第１４項記載の
   シンチレーション検出器の自動安定化装置。 １６、　光源は発光ダイオードである特Ｍ′ＦＮ求の範
   囲第６項から第１５項までのいづれが１項に記載のシン
   チレーション検出器の自動安定化装置。 １７　発光ダイオードは、変調電圧によって制御される
   電流源の負荷回路内に設けられておりかつ前記発光ダイ
   オードに、おのおのの光パルスの送出に対して遮断され
   るスイッチが並列接続されている特許請求の範囲第１６
   項記載のシンチレーション検出器の自動安定化装置。 １８、制御回路は、発光ダイオードの温度依存性を補償
   するために温度に依存する回路を含んでいる特許請求の
   範囲第１６項または第１７項記載のシンチレーション検
   出器の自動安定化装置。 １９．　監視回路は、光電変換器の増幅度を、基準ｆｊ
   ｌ数器によっておのおのの変調同期において計数された
   パルスを一定に保持するように調整する増幅度調整回路
   に設けられている特許請求の範囲第６項から第１８項ま
   でのいづれか１項に記載のシンチレーション検出器の自
   動安定化装置。 ２０、　請求められたパルス数に相応する、監視回路の
   出力信号は、測定結果の補正のための評価　２６゜回路
   に供給される特許請求の範囲第６項から第８項までのい
   づれか１項に記載のシンチレーション検出器の自動安定
   化装置。 ２１、プラスチックシンチレータの使用の際光源は、光
   パルスがプラスチックシンチレータを介して光電変換器
   に伝送されるように配設さ　６れている特許請求の範囲
   第６項から第２０項　産までのいづれか１項記載のシン
   チレーション検出器の自動安定化装置。　換 ２２．２つのプラスチックシンチレータが設けら　ルれ
   ており、該プラスチックシンチレータの互いに向かいあ
   った端面ば鏡面化されておりかつそれぞれ反対の側の端
   面においてそれぞれ光電変換器と接続されており、かつ
   変調された光パルスが光導波体を介して前記光電変換器
   とは反対の側の、それぞれのグラスチックシンチレータ
   の端部に入′力結合される特Ｆｒ　結末の範囲第２０項
   記載のシンチレーション検出器の自動安定化装置。 プラスチックシンチレータは鏡面化された側の端面にお
   いて直接つき合わされておりかつ光導波体の端部はプラ
   スチックシンチレータの端面に接続されている特許請求
   の範囲第２２項記載のシンチレーション検出器の自動安
   定化装置。