WO2014175283A1

WO2014175283A1 - 放射線測定装置

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Publication number: WO2014175283A1
Application number: PCT/JP2014/061327
Authority: WO
Inventors: 啓勝山; 加藤　徹; 敏朗小幡
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-25
Also published as: CN105190359A; US9417334B2; US20160170037A1; EP2990831A4; CN105190359B; JP5753551B2; EP2990831A1; JP2014215142A

Abstract

　光電子増倍管から出力された単極性パルスに対して前処理が施され、これによってバイポーラ信号（両極性パルス）が生成される。バイポーラ信号において、最初のピーク波形における立ち下がり波形部分（後側スロープ）は、急峻であり、またベースラインを横切ることになるから、立ち下がり点をゼロクロス点として精度良く特定することが可能である。これによってパルス幅ｔの特定精度を向上できる。線種判別にあたっては、上記パルス幅の他に、単極性パルスの波高値、バイポーラ信号の波高値、等がさらに参照されてもよい。

Description

放射線測定装置

本発明は放射線測定装置に関し、特に、α線及びβ線を区別して検出する放射線測定装置に関する。

α線及びβ線を測定する放射線測定装置においては、α線検出により生じた検出パルス（α線検出パルス）とβ線検出により生じた検出パルス（β線検出パルス）との間における周波数特性及び波高値の相違を利用して、検出器から出力されるα線検出パルス及びβ線検出パルスを区別している。例えば、特許文献１、２には、α線分離フィルタ及び波高値弁別回路を有する放射線測定装置が開示されている。特許文献３には、２つの光電子増倍管から出力されたパルスに対する同時計数処理によりノイズをカットした上で、同時計数処理後のパルスのパルス幅に基づいてα線検出パルス及びβ線検出パルスを区別する放射線測定装置が開示されている。

特開平５－１９０６１号公報特開平９－３０４５３８号公報特開平９－２３００５２号公報

　例えば、シンチレータ及び光電子増倍管により構成される検出器から出力される検出パルスは、負極側（または正極側）に現れる単極性パルスである。その単極性パルスは、通常、立ち上がり点からピーク点までの急峻な立ち上がり部分（leading edgeとも言う）と、ピーク点からベースラインまでに達する比較的なだらかな立ち下がり部分（trailing edgeとも言う）と、を含む。そのような検出パルスのパルス幅（例えばベースライン付近の時間幅）は線種に依存する。一般に、α線検出パルスのパルス幅はβ線検出パルスのパルス幅よりも大きい。よって、パルス幅を線種弁別の基準とすることが可能である。例えば、検出パルスの波形が閾値レベルと比較され、閾値レベルを横切る点として立ち上がり点及び立ち下がり点が特定され、それらの間がパルス幅として特定される。なお、本願明細書では、極性にかかわらず、ベースラインから離れる振幅変化を「立ち上がり」と称し、ベースラインに近付く振幅変化を「立ち下がり」と称する。「立ち上がり点」は、一般に、ピーク点の直前に存在するスロープにおける開始点又は前端点（それらに相当する点を含む）であり、「立ち下がり点」は、一般に、ピーク点の直後に存在するスロープにおける終了点又は後端点（それらに相当する点を含む）である。　

　核種弁別においてパルス幅を利用する場合、パルス幅の特定精度が線種の弁別精度を左右することになるから、できる限りパルス幅を正確に特定できるように回路を構成する必要がある。しかし、検出パルスにおける立ち下がり部分においては、特にベースライン付近で、なだらかな形状となっているため、その部分の形状の微妙な変動によって、閾値レベルを横切る点が時間軸方向に変動し易いという問題がある。

　なお、弁別精度の観点から、パルス幅を弁別基準とすることに加えて、パルス波高値も弁別基準とするのが望ましい。検出パルスのパルス幅は波高値に依存し、特に小振幅の場合に誤差が大きくなる傾向が認められるからである。線種判別に当たっては、ノイズ重畳、増幅後の信号飽和、近接パルスの影響等も考えられる。一般に、α線検出パルスの波高値がとり得る範囲と、β線検出パルスの波高値がとり得る範囲は、部分的にオーバーラップするので、波高値だけからα線検出パルスとβ線検出パルスを弁別するのは難しい。よって、波高値基準とパルス幅基準の両基準をもって線種の弁別を行うのが望ましい。

　本発明の目的は、α線検出パルスとβ線検出パルスとの弁別精度を高めることにある。特に、検出パルスにおける立ち下がり部分の形状変動による弁別精度の低下という問題を解消又は軽減することにある。

　本発明に係る放射線測定装置は、α線及びβ線を検出して単極性パルスを出力する検出器と、前記検出器から出力された単極性パルスの波形処理により両極性パルスを生成する前処理回路と、前記両極性パルスにおける立ち上がり点から立ち上がり点までのパルス幅を示すパルス幅信号を生成するパルス幅信号生成回路と、少なくとも前記パルス幅信号に基づいて前記単極性パルスを生じさせた放射線について線種判別を行う線種判別回路と、を含むことを特徴とする。

　上記構成によれば、単極性パルスを両極性パルス（つまりバイポーラ信号）に変換してからパルス幅が特定されるので、パルス幅の特性精度を向上できる。すなわち、両極性パルスにおいては、単極性パルスに比べて、最初の立ち下がり部分がベースライン付近でより急峻となり、また単極性パルスとは異なり、その立ち下がり部分がベースラインを突き抜けるから、立ち下がり点の特定精度を高められる。立ち下がり点は、立ち下がり部分が所定の閾値を横切る点として特定でき、その場合において、所定の閾値がベースラインであれば、立ち下がり点はベースラインを横切るクロス点として定義される。クロス点を特定するのは容易である。ベースラインが電位０のレベルからオフセットされているレベルであってもよく、その場合においてもベースラインを横切る点をもってクロス点と称することができる。なお、立ち上がり点をベースラインから離れた点としてあるいはベースラインを横切る点として特定することも可能である。立ち上がり点及び立ち下がり点を特定するレベルは必ずしも同一でなくてもよく、つまりパルス幅信号生成回路がヒステリシス特性をもっていてもよい。前処理回路として、直列接続された微分回路及び積分回路を設けてもよい。いずれにしても、単極性パルスから両極性パルスを生成するのが上記構成における特徴事項である。

　望ましくは、前記両極性パルスは、ベースラインから一方側へ突出した第１部分と、前記第１部分に続く部分であって前記ベースラインから他方側へ突出した第２部分と、を含み、前記立ち上がり点は前記第１部分の前端点であり、　前記立ち下がり点は前記第１部分の後端点である。　

　望ましくは、上記の検出器は１又は複数の光電子増倍管を含む。特に望ましくは、単一の光電子増倍管を有する。そのような単一の光電子増倍管の出力信号だけからα線検出とβ線検出とを総合的に判別できるように構成するのが望ましい。

　望ましくは、前記パルス幅信号生成回路は、前記両極性パルスを平滑化することにより参照信号を生成する参照信号生成回路と、前記両極性パルスを前記参照信号と比較することにより前記立ち上がり点及び前記クロス点を特定する比較回路と、を含む。この構成によれば、両極性パルスからパルス幅信号を生成するに際して、両極性パルス自身から生成される参照信号が利用される。参照信号は両極性パルスに対して平滑化を行うことにより生成され、それは両極性パルスのベースラインに相当する。よって、両極性パルスのべースラインにシフトが生じても、参照信号も同様にシフトすることになるから、そのようなシフトに影響されない比較処理を実現できる。つまり、上記構成によれば、ベースラインのレベル変動の影響を受けない又は受けにくいという利点を得られる。両極性パルスを参照信号と比較する場合、立ち上がり点をより的確に特定するために、両極性パルスに対して、立ち上がり方向とは逆の方向へ若干のオフセットを加えるのが望ましい。

　望ましくは、前記線種判別回路は、前記両極性パルスのパルス幅に加えて、前記両極性パルスの波高値及び前記単極性パルスの波高値に基づいて前記線種判別を行う。この構成によれば多面的又は総合的に判別を行うことができるので、判別精度を向上できる。特に、両極性パルスを生成する元になった単極性パルスを評価すれば、前処理の影響を受けていない信号の評価結果も考慮して核種判別を行える。

　望ましくは、前記単極性パルスがラージパルス弁別レベルよりも高いラージパルスであることを示すラージパルス検出信号を生成し、それを前記線種判別回路へ出力するラージパルス検出信号生成回路を含み、前記ラージパルス弁別レベルはそれを超えればα線検出とみなせるレベルである。

　望ましくは、前記両極性パルスがノイズカットレベルよりも大きい有効パルスであることを示す有効パルス判別信号を生成し、それを前記線種判別回路へ出力する有効パルス弁別信号生成回路を含み、前記ノイズカットレベルはノイズと有効パルスとを弁別するレベルである。

　望ましくは、前記両極性パルスが中間レベルよりも高いか低いかを示す高レベル弁別信号を生成して前記線種判別回路へ出力する高レベル弁別信号生成回路を含み、前記中間レベルは、α線検出及びβ線検出の場合に生じ得る高い波高値と、β検出の場合にだけ生じ得る低い波高値と、を弁別するレベルである。

本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態を示す回路図である。単極性パルスとしてのβ線検出パルス及びα線検出パルスを示す図である。両極性パルス（バイポーラ信号）を示す図である。パルス幅信号の生成を説明するための図である。ラージパルス弁別レベル、ノイズカットレベル及び中間レベルを示す図である。判定回路における判定ルールを説明するための図である。

　以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１には、本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はその回路図である。本実施形態における放射線測定装置は、例えばサーベイメータである。もちろん、それ以外の放射線測定装置に本発明を適用することも可能である。

　図１に示す放射線測定装置は、検出器としてのシンチレータ及び光電子増倍管を有している。シンチレータはα線及びβ線の入射により発光を生じるものである。その光が光電子増倍管に入ると、そこで光が電気的なパルスに変換される。ちなみに、本実施形態においては、単一の光電子増倍管のみが設けられている。その出力パルス１００は、本実施形態において、－方極性側に生じる単極性パルスである。複数の光電子増倍管を設けてもよい。

　本実施形態に係る放射線測定装置は、第１アンプ１２、第２アンプ１４、パルス幅信号生成回路１６、有効パルス弁別信号生成回路１８、ラージパルス反転信号生成回路２０、高レベル弁別信号生成回路２２、判定回路２４、及び、マイコン２６を備えている。以下、それぞれの回路について詳述する。

　第１アンプ１２には、光電子増倍管からの出力パルス１００が入力されている。出力パルス１００は、ベースラインから負極性側へ突出した形態を有している。第１アンプ１２の入力側にはコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１が設けられている。第１アンプ１２は、反転増幅を行う回路であり、反転増幅機能をもったオペアンプ２８を有している。オペアンプ２８の－端子には上記の出力パルス１００が入力されており、オペアンプ２８の＋端子には参照信号（ＲＥＦ１）が入力されている。参照信号は基準電位を表す信号である。

　オペアンプ２８の動作特性がＲＣ回路によって設定されており、そのＲＣ回路は抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２からなるものである。この第１アンプ１２から反転増幅された信号１０２が出力される。その信号１０２は第２アンプ１４へ入力されている。

　第２アンプ１４は、本実施形態において、単極性パルスである信号１０２を両極性パルス（バイポーラ信号）に変換する前処理を実行する回路である。第２アンプ１４は直列接続された微分回路１４Ａ及び積分回路１４Ｂを有している。微分回路１４Ａは、並列的に設けられた２つのコンデンサＣ３、Ｃ４と、同じく並列的に設けられた抵抗Ｒ３，Ｒ４と、を有している。積分回路１４Ｂはオペアンプ３０を有している。オペアンプ３０の－端子には微分回路１４Ａからの出力信号が与えられており、オペアンプ３０の＋端子には参照信号（ＲＥＦ２）が与えられている。その参照信号は基準電位を表す信号である。オペアンプ３０の動作特性がＲＣ回路により定められており、それは具体的には抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ５により構成されている。

　なお、第１アンプ１２の前段には保護回路が設けられているが、図１において保護回路は図示省略されている。各参照信号の電位については、制御回路により可変設定することが可能である。制御回路については図示省略されている。

　上記の第２アンプ１４の作用により、単極性パルスから両極性パルスすなわちバイポーラ信号が生成され、図１においてそのバイポーラ信号が符号１０４で示されている。バイポーラ信号１０４は第２アンプ１４の後段に設けられたパルス幅信号生成回路１６、有効パルス弁別信号生成回路１８、及び、高レベル弁別信号生成回路２２に並列的に出力されている。ちなみに、第１アンプ１２の出力信号１０２は、第２アンプ１４へ出力され、また、それを経由せずにラージパルス判定信号生成回路２０へ出力されている。

　パルス幅信号生成回路１６は、バイポーラ信号１０４に基づいてパルス幅信号Ｐ（Ｗ）を生成するものである。パルス幅信号生成回路１６は、オペアンプ３２を有し、それはコンパレータとして機能する。オペアンプ３２の＋端子１０６には、抵抗Ｒ６を介してバイポーラ信号１０４が入力されている。その信号は注目信号１０６と言える。オペアンプ３２の－端子には参照信号１０８が入力されている。

　本実施形態において、その参照信号１０８はバイポーラ信号１０４それ自身に基づいて生成されており、すなわちバイポーラ信号１０４に対して平滑化処理を適用することにより、参照信号１０８が生成されている。このような構成により、バイポーラ信号１０４のベースラインのレベルが変動しても、それによる影響を受けずにパルス幅信号Ｐ（Ｗ）を生成することが可能である。バイポーラ信号１０４の平滑化のために、抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ６が設けられている。抵抗Ｒ８は電位を決定するためのものである。

　帰還抵抗としての抵抗Ｒ９は、注目信号１０６のレベルをベースラインから正極側に若干持ち上げて、注目信号１０６に対してオフセットを与えるためのものである。このようなシフト処理を適用することにより、注目信号１０６における立ち上がり点を確実に検出することが可能である。本実施形態では、ベースラインとのゼロクロスポイントが、立ち上がり点として検出される。すなわち、パルス幅信号生成回路１６はヒステリシス特性を有している。

　パルス幅信号生成回路１６からの出力信号１１０は、抵抗Ｒ１０を介して、パルス幅信号Ｐ（Ｗ）として判定回路２４へ出力されている。パルス幅信号Ｐ（Ｗ）は、後に詳述するように、バイポーラ信号１０４における最初の立ち上がり点からその後のゼロクロスポイントまでの期間（パルス幅）を表す信号である。α線を検出した場合、例えば１．０μｓ～３．０μｓのパルス幅を持った信号が生成され、β線を検出した場合、１．０μｓ未満のパルス幅を持った信号が生成される。

　有効パルス弁別信号生成回路１８は、コンパレータとして機能するオペアンプ３４を有している。その＋端子には、バイポーラ信号１０４が抵抗Ｒ１１を介して注目信号１１２として与えられている。なお、抵抗Ｒ１１の出力側と、グランドと、の間に抵抗Ｒ１３が設けられている。また、Ｒ１４は帰還抵抗である。

　オペアンプ３４の－端子には、参照信号１１４が入力されている。その参照信号１１４はバイポーラ信号１０４それ自身に基づいて生成されている。すなわち、バイポーラ信号を平滑化することにより参照信号が生成されている。平滑化のために抵抗Ｒ１２及びコンデンサＣ７が設けられている。このような構成によれば、上記同様にバイポーラ信号１０４におけるベースラインのレベルが変動しても、その影響を受けずに信号の比較処理を行うことが可能である。ちなみに、－端子への入力ラインには、コントロール信号１１６が与えられている。そのコントロール信号１１６により、参照信号１１４の電位を外部から制御することが可能である。これによって、ノイズカットレベルを可変設定することが可能である。コントロール信号１１６による電位操作のために抵抗Ｒ１５，Ｒ１６及びコンデンサＣ８が設けられている。

　有効パルス弁別信号生成回路１８は、ノイズカットレベルを超えるパルスを有効パルスであるとして弁別し、それを表す有効パルス弁別信号Ｐ（Ｄ）を出力するものである。具体的には、オペアンプ３４の出力信号１１８が抵抗Ｒ１７を介して有効パルス弁別信号Ｐ（Ｄ）として判定回路２４へ送られている。

　高レベル弁別信号生成回路２２は、有効パルスが高い波高値を有することを示す高レベル弁別信号Ｐ（Ａ）を生成する回路である。具体的には、高レベル弁別信号生成回路２２は、オペアンプ３８を有し、それはコンパレータとして機能する。オペアンプ３８の＋端子には、抵抗Ｒ２０を介してバイポーラ信号１０４が入力されており、オペアンプ３８の－端子には参照信号（ＲＥＦ４）が与えられている。参照信号は基準電位を与えるものである。その基準電位はピークの波高値を弁別する中間レベルを表すものである。中間レベルよりも高い波高値が入力された場合に高レベル弁別信号Ｐ（Ａ）が出力されている。具体的には、オペアンプ３８の出力信号１２２が抵抗Ｒ２１を介して高レベル弁別信号Ｐ（Ａ）として判定回路２４へ出力されている。

　ラージパルス判定信号生成回路２０は、第１アンプ１２の出力信号を評価する回路である。すなわち、第２アンプ１４において前処理が施される前の信号１０２を参照することにより、元のパルス波形との関係でより忠実な判定を行うものである。これにより、第２アンプ１４において飽和が生じるような場合であっても、飽和前の信号を評価することが可能である。ラージパルス判定信号生成回路２０はコンパレータとして機能するオペアンプ３６を有しており、その＋端子には、抵抗Ｒ１８を介して第１アンプ１２の出力信号１０２が入力されている。その出力信号１０２は正極側に生じた単極性パルスである。オペアンプ３６の－端子には参照信号（ＲＥＦ３）が与えられている。それは、ラージパルスを判定する電位を示すものである。オペアンプ３６はその電位よりも高いパルスが入力された場合にラージパルス判定信号Ｐ（Ｌ）を出力する。具体的にはオペアンプ３６の出力信号１２０は、抵抗Ｒ１９を介して、ラージパルス判定信号Ｐ（Ｌ）として判定回路２４へ出力されている。

　判定回路２４は、入力されるパルス幅信号Ｐ（Ｗ）、有効パルス弁別信号Ｐ（Ｄ）、ラージパルス判定信号Ｐ（Ｌ）、及び、高レベル弁別信号Ｐ（Ａ）に基づいて、多面的又は総合的に線種を判別する回路である。α線検出が判別された場合に検出パルス１２４が出力され、β線検出が判定された場合にβ検出パルス１２６が出力されている。マイコン２６はそのようなパルス１２４，１２６を個別的に計数し、これによってα線計数結果及びβ線計数結果を独立して求める。それらに基づいて線量、線量率、線量当量等の各種の計測値が演算される。そのような演算結果は表示器に表示される。ちなみに、マイコン２６は上述したコントロール信号１１６の電位を制御している。

　次に、図１に示した回路の動作を説明する。図２には、上述した単極性パルスが示されている。これは、光電子増倍管の出力パルスである。具体的には（Ａ）にはβ線の検出により生じるβ線検出パルス１００ａが示され、（Ｂ）には、α線の検出により生じるα線検出パルス１００ｂが示されている。β線検出パルス１００ａにおいて、ａ１がパルス波高値（ベースラインからピーク点までの高さ）を示しており、ｔ１がパルス幅（時間軸上の範囲）を示している。α線検出パルス１００ｂにおいて、ａ２がパルス波高値を示しており、ｔ２がパルス幅を示している。一般にａ１＜ａ２であり、ｔ１＜ｔ２である。問題となるのは、パルス幅ｔ１，ｔ２であり、単極性パルスにおいては立ち下がり波形部分がベースラインに近づくにしたがってなだらかとなるので、パルス幅を正確に特定するのが困難である。

　そこで、本実施形態においては、パルス幅をより精度よく特定するために、図３に示すように単極性パルスがバイポーラ信号に変換されている。すなわち、バイポーラ信号は、単極性パルスから生じる両極性パルスであり、図１に示した構成においては、第１アンプ１２の出力信号に対して微分処理及び積分処理を段階的に施すことにより、このバイポーラ信号１０４が生成されている。バイポーラ信号１０４は、ベースラインから一方側（負極側）へ突出した山状の第１部分と、ベースラインから他方側（正極側）へ突出した山状の第２部分と、を有している。第１部分の直後に第２部分が生じており、両者は連なっている。

　バイポーラ信号１０４においては、最初のピーク点の直前に存在する最初の立ち上がり部分（leading edgeとしてのスロープ）がかなり急峻であり、最初の立ち上がり点２０４を明確に特定することが可能である。最初の立ち上がり点は、上記立ち上がり部分（又は上記第１部分）の開始点又は前端点に相当する。また、最初のピーク点の直後に存在する立ち下がり部分（trailing edgeとしてのスロープ）は、単極性パルスにおける立ち下がり部分に比べて急峻であり、しかもそれはベースラインを横切っている。よって、立ち下がり点あるいはゼロクロス点２０６を明確に特定することが可能である。立ち下がり点は、上記立ち下がり部分（又は第１部分）の終了点又は後端点に相当する。以上のように、バイポーラ信号を基礎として、パルス幅ｔを精度よく特定することが可能である。これにより、α線検出及びβ線検出の弁別精度を高められる。

　図４には、図１に示したパルス幅信号生成回路の作用が示されている。（Ａ）には、入力されるバイポーラ信号が示されている。具体的には、符号１０４（β）はβ線の検出によって生じるバイポーラ信号を示しており、符号１０４(α)はα線の検出により生じたバイポーラ信号を示している。この例において、両者のピーク点のレベルがａで示されている。（Ｂ）には、パルス幅信号Ｐ（Ｗ）が示されている。ここにおいて、ｔ（β）はβ線の検出により生じたバイポーラ信号１０４（β）におけるパルス幅を表しており、ｔ（α）はα線の検出により生じたバイポーラ信号１０４（α）におけるパルス幅を示している。このように、β線を検出した場合と、α線を検出した場合とでは、大きくパルス幅が異なることになるので、そのような現象を利用して線種の弁別を行うことが可能である。ちなみに、本実施形態においては、パルス幅が１μｓを超えるか否かによって線種の弁別が行われている。

　なお、（Ｃ）には、判定ゲート期間が示されている。それは立ち上がり点のタイミングＴ１から例えば０．５ｓの期間として定められており、その判定ゲート期間内において、有効パルス弁別信号Ｐ（Ｄ）、ラージパルス判定信号Ｐ（Ｌ）、及び、高レベル弁別信号Ｐ（Ａ）が生じたか否かが判断されている。

　図５には、波形と対比される各種の弁別レベルが示されている。（Ａ）には、図１に示した第１アンプの出力信号が示されている。なお、横軸は時間軸であり、縦軸は振幅を表している。符号２０８はベースラインである。ａ５はラージパルス弁別レベルを示している。これは上述したＲＥＦ３に相当する。（Ａ）に示されるように出力信号の波高値ａ０がラージパルス弁別レベルａ５を超えた場合に、上述したラージパルス判定信号Ｐ（Ｌ）が出力される。

　（Ｂ）には上述したバイポーラ信号が示されている。縦軸は振幅を表しており、横軸は時間軸である。符号２０８はベースラインを示している。ａ３はノイズカットレベルであり、これは図１に示した信号１１４に相当する。ａ４は中間レベルを示しており、これは上述したＲＥＦ４に相当する。ノイズカットレベルａ３を波高値ａが超えた場合に、そのパルスが有効パルスであると判定され、逆に言えば、ノイズカットレベルａ３に波高値ａが到達しなかった場合には、その信号はノイズであるとみなされる。

　したがって、ノイズカットレベルａ３を超えた信号は、有効パルスであるとみなされる。そのパルスの大きさを評価するために中間レベルａ４が定められている。本実施形態においては、中間レベルａ４を波高値ａが超えた場合には、β線検出及びα線検出の可能性が認定され、これを表す高レベル弁別信号Ｐ（Ａ）が出力される。中間レベルａ４を波高値ａが超えなかった場合、その信号はβ線検出パルスであるとみなされる。

　図６には、図１に示した判定回路における判定ルールの例が示されている。判定回路においては、まずＰ（Ｄ）の有無が判断される。符号２１２で示すように、Ｐ（Ｄ）が得られていない場合、符号２１４，２１６で示すように他の信号の内容に関わらず、その信号はノイズであるとみなされる。すなわち、α線検出及びβ線検出のいずれも判定されない。一方、符号２１０で示されるように、Ｐ（Ｄ）が得られた場合、他の信号の内容によって判定結果が変わり得る。

　そのような場合において、符号２１８で示すように、Ｐ（Ｌ）が得られたと判断された場合、すなわち非常に大きなパルスが得られたと判断された場合、他の信号の内容に関わらず、符号２３４，２３６で示すように、α線検出が判定される。一方、Ｐ（Ｄ）が有りでかつＰ（Ｌ）が無しの場合においては、Ｐ（Ａ）の有無及びＰ（Ｗ）の大きさによって判定結果が変わり得る。

　そのような場合で、Ｐ（Ａ）が無ければ、符号２２４で示すように、β線検出が判定されることになる。すなわち、パルスの波高値が小さいため、α線検出は考えられず、β線検出の場合においては常にパルス幅が１μｓよりも小さくなるはずであるため、β線検出が判定される。仮に、そのような場合において、パルス幅が１μｓ以上であれば、それは符号２２６に示すようにエラーである。

　一方、符号２２８で示すように、Ｐ（Ａ）が得られた場合、Ｐ（Ｗ）が示すパルス幅が１μｓよりも小さければ、符号２３０で示されるようにβ線検出と判定され、一方、パルス幅が１μｓよりも大きければ、符号２３２で示されるようにα線検出が判定される。

　以上のように、判定回路においては、まずノイズカットレベル以上の有効信号があることを前提として判定を行っており、その場合において、第２アンプで処理される前の第１アンプの出力信号の大きさが巨大である場合には無条件でα線検出が判定されており、そうでない場合には、中間レベルとの比較結果及びパルス幅が総合的に考慮され、β線検出またはα線検出が判定されている。よって、各種の状況に応じて精度よく線種の判別を行えるという利点が得られる。

　特に、本実施形態においては、単極性パルスをバイポーラ信号に変換した上で、パルス幅を計測しているので、特にパルスの立ち下がり点を特定するにあたって誤差を少なくでき、すなわち特定精度を向上できるという利点が得られる。上記実施形態においては、立ち下がり部分とベースラインのクロスポイントをもってゼロクロス点とみなしたが、ベースラインからシフトしたレベルを設定し、それを横切るポイントとして立ち下がり点を特定することも可能である。これと同様に、立ち上がり点についても、ベースラインから一定のオフセットをもった閾値との比較により、立ち上がり点を特定することも可能である。バイポーラ信号は上述した判定回路における利用のみならずパルス幅の評価にあたって一般的に利用可能である。上記実施形態においては、パルス幅信号の生成にあたって、バイポーラ信号それ自身を基礎として参照信号を生成したのでバイポーラ信号におけるベースラインのレベル変動の影響を受けにくいという利点が得られる。このことは有効パルス弁別信号生成回路における参照信号の生成にあたっても同様に言えることである。

　上記の構成によれば、単一の光電子増倍管から出力された出力パルスのみによってα線検出及びβ線検出を弁別することが可能であるから、放射線測定装置全体としての構成を簡略化しつつもα線及びβ線を精度良く弁別できるという利点が得られる。よって、実用的なサーベイメータ等を提供できる。

Claims

　α線及びβ線を検出して単極性パルスを出力する検出器と、
　前記検出器から出力された単極性パルスの波形処理により両極性パルスを生成する前処理回路と、
　前記両極性パルスにおける立ち上がり点から立ち下がり点までのパルス幅を示すパルス幅信号を生成するパルス幅信号生成回路と、
　少なくとも前記パルス幅信号に基づいて前記単極性パルスを生じさせた放射線について線種判別を行う線種判別回路と、
　を含むことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項１記載の装置において、
　前記両極性パルスは、ベースラインから一方側へ突出した第１部分と、前記第１部分に続く部分であって前記ベースラインから他方側へ突出した第２部分と、を含み、
　前記立ち上がり点は前記第１部分の前端点であり、
　前記立ち下がり点は前記第１部分の後端点である、
　ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項２記載の装置において、
　前記立ち下がり点は前記ベースラインを横切るクロス点である、
　ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項３記載の装置において、
　前記パルス幅信号生成回路は、
　前記両極性パルスを平滑化することにより参照信号を生成する参照信号生成回路と、
　前記両極性パルスを前記参照信号と比較することにより前記立ち上がり点及び前記クロス点を特定する比較回路と、
　を含む、ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
　前記線種判別回路は、前記両極性パルスのパルス幅、前記両極性パルスの波高値、及び、前記単極性パルスの波高値に基づいて、前記線種判別を行う、
　ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項５記載の装置において、
　前記単極性パルスがラージパルス弁別レベルよりも高いラージパルスであることを示すラージパルス検出信号を生成し、それを前記線種判別回路へ出力するラージパルス検出信号生成回路を含み、
　前記ラージパルス弁別レベルはそれを超えればα線検出とみなせるレベルである、
　ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項５記載の装置において、
　前記両極性パルスがノイズカットレベルよりも大きい有効パルスであることを示す有効パルス弁別信号を生成し、それを前記線種判別回路へ出力する有効パルス弁別信号生成回路を含み、
　前記ノイズカットレベルはノイズと前記有効パルスとを弁別するレベルである、
　ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項５記載の装置において、
　前記両極性パルスが中間レベルよりも高いか低いかを示す高レベル弁別信号を生成して前記線種判別回路へ出力する高レベル弁別信号生成回路を含み、
　前記中間レベルは、α線検出及びβ線検出の場合に生じ得る高い波高値と、β検出の場合にだけ生じ得る低い波高値と、を弁別するレベルである、
　ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項１記載の装置において、
　前記前処理回路は微分回路と積分回路とを含む、
　ことを特徴とする放射線測定装置。
　請求項１記載の装置において、
　前記検出器は単一の光電子増倍管を含む、
　ことを特徴とする放射線測定装置。