(57)【要約】      （修正有）【課題】漏れ電流が微量であることで精度が維持される放射線モニタを提供する。【解決手段】放射線モニタ１０は、電離箱１２の中に至る放射線を検出する電離箱を含む。電離箱は、検出された放射線に応答して、電流フローを生成する。電位計１４は、電離箱に電気的に接続されていて、電離箱によって生成された電流フローを測定する。電位計は、電離箱によって生成された電流フローの大きさに基づいて、複数のモードで動作可能である。放射モニタの電位計を流れる電流フローを測定する方法もまた提供される。【選択図】図１
2014149292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電離箱であって、前記電離箱の中に至る放射線を検出し、前記検出された放射線に応答して電流フローを生成する電離箱と、
前記電離箱に電気的に接続されており、前記電離箱によって生成された前記電流フローを測定し、前記電離箱によって生成された前記電流フローの大きさに基づき複数のモードで動作可能であるように構成されている電位計と、
を含む放射線モニタ。
【請求項２】
前記電位計が複数のコンデンサを含む、請求項１記載の放射線モニタ。
【請求項３】
前記複数のコンデンサが、第１の容量を有する第１のコンデンサと第２の容量を有する第２のコンデンサとを含み、前記第１および第２のコンデンサは前記電離箱に電気的に接続されている、請求項２記載の放射線モニタ。
【請求項４】
前記電位計が前記電離箱に電気的に接続されている少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つのスイッチは前記電離箱と前記電位計との間に電流が流れることを選択的に許容するように構成されている、請求項１記載の放射線モニタ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのスイッチが、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチとを含んでおり、前記第２のスイッチは接地されている、請求項４記載の放射線モニタ。
【請求項６】
前記電位計が動作可能である前記複数のモードが、前記第１のスイッチと前記第３のスイッチとが開いており前記第２のスイッチが閉じている第１のモードを含む、請求項５記載の放射線モニタ。
【請求項７】
前記複数のモードが、前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとが開いており前記第１のスイッチが閉じている第２のモードを含む、請求項６記載の放射線モニタ。
【請求項８】
前記複数のモードが、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとのそれぞれが閉じているリセットモードを含む、請求項７記載の放射線モニタ。
【請求項９】
前記電位計が、前記測定された電流フローが第１の範囲内にあることに応答して前記第１のモードで動作可能であるように構成されている、請求項７記載の放射線モニタ。
【請求項１０】
前記電位計が、前記測定された電流フローが前記第１の範囲よりも大きな第２の範囲内にあることに応答して前記第２のモードで動作可能であるように構成されている、請求項９記載の放射線モニタ。
【請求項１１】
電離箱であって、前記電離箱の中に至る放射線を検出し、前記検出された放射線に応答して電流フローを生成する電離箱と、
前記電離箱に電気的に接続されており、前記電離箱の前記電流フローを測定し、前記測定された電流が第１の範囲内にあることに応答して第１のモードで、前記測定された電流が前記第１の範囲よりも大きな第２の範囲内にあることに応答して第２のモードで動作可能であるように構成されており、前記第１のモードと前記第２のモードとにおける漏れ電流が最小化されている、電位計と、
を含む放射線モニタ。
【請求項１２】
前記電位計が複数のコンデンサを含む、請求項１１記載の放射線モニタ。
【請求項１３】
前記複数のコンデンサが、第１の容量を有する第１のコンデンサと第２の容量を有する第２のコンデンサとを含み、前記第１および第２のコンデンサは前記電離箱に電気的に接続されている、請求項１２記載の放射線モニタ。
【請求項１４】
前記電位計が前記電離箱に電気的に接続されている少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つのスイッチは前記電離箱と前記電位計との間に電流が流れることを選択的に許容するように構成されている、請求項１１記載の放射線モニタ。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのスイッチが、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチとを含んでおり、前記第２のスイッチは接地されている、請求項１４記載の放射線モニタ。
【請求項１６】
前記第１のモードでは、前記第１のスイッチと前記第３のスイッチとが開いており、前記第２のスイッチが閉じている、請求項１５記載の放射線モニタ。
【請求項１７】
前記第２のモードでは、前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとが開いており、前記第１のスイッチが閉じている、請求項１６記載の放射線モニタ。
【請求項１８】
前記電位計が、更に、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとのそれぞれが閉じているリセットモードで動作可能であるように構成されている、請求項１７記載の放射線モニタ。
【請求項１９】
前記第１から前記第３のスイッチの内の少なくとも１つが光アイソレータを含む、請求項１５記載の放射線モニタ。
【請求項２０】
放射線モニタの電位計を流れる電流フローを測定する方法であって、
放射線を検出し、検出された放射線に応答して電流フローを生成する電離箱を提供するステップと、
前記電離箱に電気的に接続されており前記電離箱の電流フローを測定する電位計を提供するステップと、
前記測定された電流が第１の範囲内にあることに応答して、前記電位計を第１のモードで動作させるステップと、
前記測定された電流が第２の範囲内にあることに応答して、前記電位計を第２のモードで動作させるステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、放射線モニタに関し、更に詳しくは、ある温度範囲にわたる比較的低い漏れを示す電位計を含む放射線モニタに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線モニタは、放射線レベルを監視するために、原子力発電所など既知の放射線源に近接した場所において広く用いられている。放射線の検出に応答して、放射線モニタは、検出された放射線の量に比例する電流を生じる。放射線モニタは、しばしば、電位計を用いて、処理のために、この比較的微量の電流を電圧信号に変換する。
【０００３】
電位計の構成の一部として、コンデンサと関連するリセット（すなわち、放電）を可能にするために、スイッチが用いられる。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチデバイスなどの電子的なスイッチを用いることができる。ＭＯＳＦＥＴやＪＦＥＴなど、いくつかの特定のＦＥＴデバイスが使われることがある。更に、リードリレーデバイスなど、電子機械スイッチを用いることもできる。
【０００４】
ＦＥＴデバイスは、漏れ電流の影響を受けやすい。漏れ電流の量は、温度の変動と共に変動しうる。特に、温度の上昇は、より多くの量の漏れを生じさせることがある。例えば、温度が摂氏１０度上昇するたびに、漏れの量が２倍になることがありうる。したがって、比較的広い温度の範囲では、ＦＥＴの漏れ電流の量が大きく変化することがありうる。また、そのような漏れ電流は、最も低くは摂氏３５度の温度で生じ始めることがある。漏れ電流は、放射線検出の精度に悪影響を与えるため、問題となりうる。
【０００５】
漏れ電流の問題を回避しようとする試みとして、リードリレーなどの電気機械スイッチが用いられる場合がある。しかし、それらのリードリレーは、サイズが比較的かさ高／大型であり、スイッチング速度が低速である。
【０００６】
温度に基づく漏れ電流の変動および／またはかさ高さ／低速性に関する課題は、電位計構成の一部の使用例においては、それほどの問題でない場合がありうる。しかし、これらの課題が問題となるような場合がいくつか存在する。電位計を放射線モニタの内部において用いるのは、そのような場合に該当しうる。放射線モニタは、摂氏５０度〜６０度まで上昇する可能性がある環境温度に露出される場合がありうるのである。したがって、かさ高いリードリレーデバイスを用いずに、広範囲の温度で比較的低い漏れ電流比率を示す電位計を備えた放射線モニタを提供することは、有益であろう。
【発明の概要】
【０００７】
以下では、本発明のいくつかの例示的な態様に関する基本的理解を提供するために、本発明の簡略化された概要を与える。この概要は、本発明の詳細な概観ではない。また、本発明の重要な構成要素を識別することや、本発明の範囲の輪郭を画することも、意図していない。この概要の唯一の目的は、後述される更に詳細な説明への前段として、本発明のいくつかの概念を簡略化された形式で述べることにある。
【０００８】
ある態様によると、放射線モニタは、電離箱の中に至る放射線を検出する電離箱を含む。電離箱は、検出された放射線に応答して電流フローを生成する。電位計は、電離箱に電気的に接続されていて、電離箱によって生成された電流フローを測定し、電離箱によって生成された電流フローの大きさに基づいて複数のモードで動作可能であるように構成されている。
【０００９】
別の態様によると、放射線モニタは、電離箱の中に至る放射線を検出する電離箱を含む。電離箱は、検出された放射線に応答して電流フローを生成する。電位計は、電離箱に電気的に接続されており、電離箱の電流フローを測定する。電位計は、測定された電流が第１の範囲内にあることに応答して第１のモードで、測定された電流が前記第１の範囲よりも大きな第２の範囲内にあることに応答して第２のモードで動作可能であるように構成されている。第１のモードと第２のモードとにおける漏れ電流は、最小化されている。
【００１０】
別の態様によると、放射線モニタの電位計を流れる電流フローを測定する方法が提供される。この方法は、放射線を検出し検出された放射線に応答して電流フローを生成する電離箱を提供するステップを含む。この方法は、電離箱に電気的に接続されており電離箱の電流フローを測定する電位計を提供するステップを含む。更に、この方法は、測定された電流が第１の範囲内にあることに応答して、電位計を第１のモードで動作させるステップを含む。また、この方法は、測定された電流が第２の範囲内にあることに応答して、電位計を第２のモードで動作させるステップも含む。
【００１１】
本発明の上述のおよびそれ以外の態様は、次の添付の図面を参照しながら以下の説明を読むことにより、本発明が関係する技術分野の当業者に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電位計を含む例示的な放射線モニタの非常に概略的なブロック図表現である。
【図２】リセットモードにある電位計を含む例示的な放射線モニタの回路図である。
【図３】第１のモードにある電位計を含む例示的な放射線モニタの回路図である。
【図４】第２のモードにある電位計を含む例示的な放射線モニタの回路図である。
【図５】放射線モニタの電位計を流れる電流フローを測定する例示的な方法のトップレベルの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の１つまたは複数の態様を組み入れた例示的な実施形態が、図面に記載され図解されている。これらの図解されている例は、本発明に対する限定であることを意図するものではない。例えば、本発明の１つまたは複数の態様を、他の複数の実施形態や他のタイプのデバイスにおいても、利用することは可能である。更に、単に便宜的な目的だけのために本明細書で用いられている用語があるが、そのような用語は、本発明に対する限定と考えるべきではない。また更に、図面では、同じ構成要素を示すために、同じ参照番号が用いられている。
【００１４】
図１は、本発明の一態様による例示的な放射線モニタ１０の、非常に概略的な表現である。簡単に要約するならば、放射線モニタ１０は、放射線を検出するための電離箱１２を含む。電離箱１２は、その電離箱１２自体の内部で、電離電流を検出する電位計１４に電気的に接続されている。コントローラ１６が、電位計１４を制御して、電離電流を蓄積し測定する。電位計１４は、広範囲の電離電流を正確に検出する間に、比較的広い温度範囲（例えば、摂氏５０度から６０度まで）にわたる場合でも、比較的微量の漏れ電流を生じる。
【００１５】
図１は、図解の目的のために、非常に概略的／一般的な表現で放射線モニタ１０を示していることが理解できるはずである。実際、図１は、単に、構造／構成／その他に関する可能性がある一例を示しているのであり、他の複数の例を本発明の範囲で考えることもできる。一般に、放射線モニタ１０は、戸外の場所に配置され、局所的な地域の大気における低レベルのガンマ放射線を監視する機能を実行する。
【００１６】
はじめに電離箱１２を参照するが、この電離箱１２は、図１において、図解の目的のために概略的に示されていることが理解されるはずである。実際には、電離箱１２は、任意の数の可能な構造／構成／その他を含む。電離箱１２は、放射線を監視および／または検出するための広く様々な応用例において、用いることができる。例えば、電離箱１２は、放射線安全確保のための応用例、使用済み核燃料の放射線監視、国土安全保障のための応用例などとの関連で用いることがありうる。もちろん、電離箱１２はこれらの応用例に限定されることはなく、放射線の監視および／または検出に関係する他の応用例でも用いることが可能である。
【００１７】
少なくとも１つの例では、電離箱１２は、アノードとカソードとの２つの電極を有していて気体が充たされている箱を含む。アノードとカソードとは、円筒型の配列、平行なプレート、またはそれに類似するものとしての配列が可能である。電圧バイアス（例えば、４００ボルト）がアノードとカソードとの間に印加され、気体の中に電場が生成される。電圧バイアスは、例えば、電池などを含む電源によって提供されうる。ある例では、カソードに電圧バイアスが印加され、他方で、アノードは接地電位に維持される。
【００１８】
電離箱１２を通過するガンマ光子が、気体および一方の電極（例えば、アノードまたはカソード）との間で相互作用を生じ、電離した気体分子が生成される。生じた電離気体分子の量は、光子の数、ガンマ線のエネルギ、光子の入射方向などの関数である。生じた電離はアノードおよびカソードに至り、電流フローが生成される。いくつかの例では、この電流は、背景放射レベルでは、フェムトアンペアのオーダー（例えば、１０-15）などの比較的微量である。しかし、それ以外の状況では、この電流は、２．１マイクロアンペア（例えば、１０-6）の範囲などのように、より多くなることもありうる。つまり、電離箱１２は、ガンマ放射線の存在に応答することにより、この電流フローを生成することがありうる。
【００１９】
次に電位計１４を参照すると、電位計１４は、電離箱１２において生成された電流を検出および／または測定する。電位計１４は、電離箱１２に動作的に接続されていることにより、電離箱１２との間で信号を送受信することができる。
【００２０】
次にコントローラ１６を参照すると、コントローラ１６は、電位計１４に動作的に接続されている。コントローラ１６は、電離箱１２の中へのまたは電離箱１２の中から外への電流フローの測定値を計算し記憶することができる。コントローラ１６は、アナログデジタルコンバータ、メモリ、プロセッサなど、電離箱と関連し電離電流を測定する任意の数の構造を含みうる。いくつかの例では、コントローラ１６は、タイマ、プロセッサモジュール、メモリ、またはそれに類するものなど、関連するデータ取得システム（ＤＡＱ）のハードウェアおよびソフトウェアを伴うＤＡＱを含む。
【００２１】
コントローラ１６は、電源１７を含みうる。電源１７は、電力を電位計１４と電離箱１２とに供給することができる。ある例では、電源１７は、電圧バイアスを電離箱１２に提供することができる高電圧電源を含むことがある。電源１７は、例えば、電池、電池充電器、電圧調整器、および／または電力を供給することに関連するそれ以外のデバイス／構造を含みうる。コントローラ１６は、プロセッサ１８を更に含みうる。プロセッサ１８は、信号（例えば、デジタル信号）の送受信を行うことができ、信号に対して任意の必要な補正を実行することができる。プロセッサ１８は、電位計１４および／または電離箱１２に供給される電力を監視するために、電源１７に接続されることもありうる。
【００２２】
ここで図２を参照すると、放射線モニタ１０の一例の電気回路が示されている。図１では電位計１４が一般的／概略的に示され、他方で、図２では電位計１４の電気回路がより詳細に示されていることが、理解されるはずである。電位計１４は、電離箱１２に電流を送り、電離箱１２から電流を受け取るように、電離箱１２に電気的に接続されている。示されている例では、電離箱１２に負のバイアスがかけられていることにより、電流は電位計１４から電離箱１２に流れる。もちろん、他の例では電離箱１２に正のバイアスがかけられることもあり、その場合には、電流は電離箱１２から電位計１４に流れる。
【００２３】
電流フローを生成することにより、電離箱１２は、電位計１４に電流を送ることができるか、または電位計からの電流を受け取ることができることが理解されるはずである。例えば、現在の例では、電離箱１２は負のバイアスがかけられている。したがって、電流は、電位計１４から電離箱１２に流れる。別の例では、電離箱１２は正のバイアスがかけられていることがあり、電流は電離箱１２から電位計１４に流れる。これら２つの例のどちらでも、電流は、電流の向きとは関係なく、検出される電離に応答して生成される。
【００２４】
次に、電位計１４の詳細に移るが、電位計１４は演算増幅器２０を含む。演算増幅器２０は、反転入力２２と非反転入力２４とを含む。非反転入力２４は、接地されている。反転入力２２は、電離箱１２に電気的に接続されている。演算増幅器２０は、コントローラ１６に付属させることが可能な出力２６（例えば、電圧出力）を含む。ある例では、演算増幅器２０は、電離箱１２から信号（例えば、電流信号）を受け取り、この信号を、コントローラ１６が読み取ることが可能なアナログ電圧信号に変換することができる。現在の例では、反転入力２２は、演算増幅器２０によって、仮想的に接地された状態に維持されている。
【００２５】
電位計１４は、更に、第１のコンデンサ３０を含む。第１のコンデンサ３０は、演算増幅器２０の反転入力２２に電気的に接続された第１の端子３２を有する。第１のコンデンサ３０は、更に、演算増幅器２０の出力２６に電気的に接続された第２の端子３４を含む。ある例では、第１のコンデンサ３０は、例えば、約３ピコファラッドの範囲にある。別の例では、第１のコンデンサ３０は、例えば、約４．７ピコファラッドの範囲にある。もちろん、第１のコンデンサ３０はこれらの値に限定されることはなく他の容量を有する場合もあるということを理解すべきである。
【００２６】
電位計１４は、更に、少なくとも１つのスイッチを含む。この少なくとも１つのスイッチは、第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６、および第３のスイッチ５４を含む。他の例では、電位計１４はこれら３つのスイッチを含むことに限定されることはなく、その代わり、図２に示されている３つのスイッチよりも多くの、または少数のスイッチを含むことがありうる。一般的に知られているように、これらのスイッチ（例えば、第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６、および第３のスイッチ５４）は、これらのスイッチを流れる電流を中断させるように、選択的に開閉することが可能である。図２のスイッチは、それぞれが閉じた状態で示されている。しかし、図３および図４との関係で後述するのと同様に、これらのスイッチを開放して、開いた状態に移動させることが可能である。この例では、スイッチは、それぞれが、単極単投スイッチを含む。しかし、それ以外のスイッチも想定される。
【００２７】
第１のスイッチ４０は、第１の端子４１と第２の端子４２とを含む。第１の端子４１は、第１のコンデンサ３０の第１の端子３２と演算増幅器２０の反転入力２２とに電気的に接続されている。
【００２８】
第２のスイッチ４６は、第１の端子４７と第２の端子４８とを含む。第２のスイッチ４６の第１の端子４７は、グランドに電気的に接続されている。第２のスイッチ４６の第２の端子４８は、第１のスイッチ４０の第２の端子４２に接続されている。
【００２９】
第３のスイッチ５４は第１の端子５５と第２の端子５６とを含む。第１の端子５５は、第１のスイッチ４０の第２の端子４２と第２のスイッチ４６の第２の端子４８とに電気的に接続されている。第３のスイッチ５４の第２の端子５６は、第１のコンデンサ３０の第２の端子３４と演算増幅器２０の出力２６とに電気的に接続されている。
【００３０】
電位計１４は、更に、第２のコンデンサ６０を含む。第２のコンデンサ６０は、第１のスイッチ４０の第２の端子４２と、第２のスイッチ４６の第２の端子４８と、第３のスイッチ５４の第１の端子５５とに電気的に接続されている第１の端子６２を有する。第２のコンデンサ６０は、更に、第３のスイッチ５４の第２の端子５６と、第１のコンデンサ３０の第２の端子３４と、演算増幅器２０の出力２６とに電気的に接続されている第２の端子６４を有する。
【００３１】
ある例では、第２のコンデンサ６０は、第１のコンデンサ３０よりも大きな容量を有する。ある例では、第２のコンデンサ６０は、例えば約４７０ピコファラッドの範囲にある。別の例では、第２のコンデンサ６０は、例えば約６８ナノファラッドの範囲にある。もちろん、第２のコンデンサ６０はこれらの値に限定されることはなく、より大きなまたはより小さなそれ以外の容量を有する場合もありうる。
【００３２】
更に図２を参照しながら、電位計１４の例示的な動作について説明する。電位計１４は、リセットモード、第１のモード、および第２のモードを含む複数の異なるモードで動作可能である。図２に示されているリセットモードは、第１のコンデンサ３０と第２のコンデンサ６０とを放電することにより、電位計１４の周期的なリセットを可能にする。別の例では、リセットモードは、演算増幅器２０の出力を流れる電流が多くなりすぎると、始動される。
【００３３】
リセットモードの間は、第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６および第３のスイッチ５４を含むそれぞれのスイッチは閉じている。そのように、リセットモードの間は、電流がスイッチを流れる。一般的に知られているように、第１のコンデンサ３０と第２のコンデンサ６０とはそれぞれが電荷を蓄積する。リセットモードの間は、第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６および第３のスイッチ５４は閉じており、第１のコンデンサ３０と第２のコンデンサ６０とから電流が放電されることを許容する。例えば、第１の電流フロー７０（矢印を用いて一般的／概略的に示されている）は、第１のコンデンサ３０から流れ出て、複数のスイッチを通過し、グランド（第２のスイッチ４６に接続されている）に至る。第１の電流フロー７０は、２つの経路の内の一方に沿って移動しうる。第１の電流フロー７０のための第１の経路は、第１の端子３２から、第１のスイッチ４０と第２のスイッチ４６とを通過して、グランドまでである。第２の経路は、第２の端子３４から、第３のスイッチ５４と第２のスイッチ４６とを通過して、グランドまでである。
【００３４】
第１のコンデンサ３０に加えて、第２のコンデンサ６０もまたリセットモードの間に放電する。例えば、第２の電流フロー７２（矢印を用いて一般的／概略的に示されている）は、第２のコンデンサ６０から流れ出て、複数のスイッチを通過し、グランドに至る。第２の電流フロー７２は、２つの経路の内の一方に沿って移動しうる。第２の電流フロー７２のための第１の経路は、第１の端子６２から、第２のスイッチ４６を通過して、グランドまでである。第２の電流フロー７２のための第２の経路は、第２の端子６４から、第３のスイッチ５４と第２のスイッチ４６とを通過して、グランドまでである。
【００３５】
次に図３を参照すると、電位計１４の動作の第１のモードが示されている。この第１の動作モードは、例えば、電離箱１２の比較的小さな電流など、第１の範囲の電流を検出するのに用いられる。ある可能性がある例では、第１の動作モードは、比較的小さな電流レベルを生成する背景放射レベルを検出するのに用いられる。実際、第１のコンデンサ３０の容量（例えば、３ピコファラッドから４．７ピコファラッド）は、第２のコンデンサ６０の容量（例えば、４７０ピコファラッドから６８ナノファラッド）よりも小さい。第１のコンデンサ３０の容量が第２のコンデンサ６０と比較して相対的に小さいことにより、背景放射レベルのモニタリングおよび／または低放射線の期間など、比較的小さな電流レベルに関するより正確な検出が可能になる。
【００３６】
第１の動作モードの間には、第２のスイッチ４６が閉じているのに対して、第１のスイッチ４０と第３のスイッチ５４とが開いていることがありうる。第２のスイッチ４６が閉じていて第１の端子４７において接地されていることに起因して、第１のスイッチ４０の両端の間の電位はゼロである。２つの端子（例えば、第１のスイッチ４０の第１の端子４１と第２の端子）の両端の間の電位がゼロであるときには、電流がそれらの端子の間を流れることはない。このゼロの電位が、第１のスイッチ４０の両端の間の電流の漏れを制限する。よって、電流７４は、第１のコンデンサ３０から、第１の端子３２を通過して、電離箱１２に至る。
【００３７】
次に図４を参照すると、電位計１４の動作の第２のモードが示されている。この第２の動作モードは、例えば、第１の動作モードと比較して、電離箱１２における比較的大きな電流など、第２の範囲の電流を検出するのに用いられる。ある可能性がある例では、電離箱１２の内部での比較的高いレベルの放射線に応答して、比較的大きな電流が生成される。実際、第１のコンデンサ３０の容量（例えば、３ピコファラッドから４．７ピコファラッド）と第２のコンデンサ６０の容量（例えば、４７０ピコファラッドから６８ナノファラッド）とを組み合わせると、第１のコンデンサ３０単独の容量よりも著しく大きい。第１のコンデンサ３０と第２のコンデンサ６０とを組み合わせた比較的大きな容量により、高レベルの放射線のモニタリングの間など、比較的大きな電流レベルに関するより正確な検出が可能になる。
【００３８】
第２の動作モードの間は、第１のスイッチ４６は閉じている。他方で、第２のスイッチ４６と第３のスイッチ５４とは開いている。よって、電流８０は、第２のコンデンサ６０から、第１の端子６２を通過し、第１のスイッチ４０を通過して、電離箱１２に至る。同様に、電流８２は、第１のコンデンサ３０から、第１の端子３２を通過して、電離箱１２に至る。
【００３９】
第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６、および第３のスイッチ５４の開閉は、任意の数の方法で制御される。ある可能性がある例では、これらのスイッチは、光アイソレータ（例えば、オプトカプラ、フォトカプラ、光学アイソレータなど）を含む。そのような例では、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源が光センサに対して選択的に点灯して、スイッチを開閉させることができる。光源は、例えば、コントローラ１６によって制御することが可能である。一例として、東芝製のＴＬＰ３２５０フォトカプラがある。もちろん、スイッチはこの例に限定されることはなく、任意の数の方法で選択的に開閉することができる。
【００４０】
第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６、および第３のスイッチ５４を選択的に開閉することにより、電位計１４をリセットモード（図２）、第１の動作モード（図３）、および第２の動作モード（図４）で動作させることができる。第１のモードまたは第２のモードでの動作は、電離箱１２の中へ流れ込む電流の大きさに基づく。特に、ある電圧がコンデンサに印加されると、そのコンデンサは、方程式Ｉ＝Ｃｘ（ｄＶ／ｄｔ）で表される電流を生成する。ここで、Ｉは電流出力を表し、Ｃはコンデンサ（例えば、第１のコンデンサ３０および／または第２のコンデンサ６０）の容量を表し、（ｄＶ／ｄｔ）は入力電圧の変化率である。したがって、ある例において、電源１７から一方または両方のコンデンサに印加された電圧が一定の割合の傾斜を有する場合には、（ｄＶ／ｄｔ）は定数になる。結果的に、コンデンサの容量が一定に維持される場合には、結果的にコンデンサから生じる電流信号は、一定の大きさを有することになる。
【００４１】
この関係を用いて、電位計１４は、第１の動作モード、第２の動作モード、またはリセットモードの間で切り換わる。第１の動作モードの間は、電離箱１２によって検出される放射線レベルは、比較的低い（例えば、背景放射レベル）。したがって、低い放射レベルに比例して、比較的小さな電流が生成される。この例では、電離箱１２に負のバイアスがかけられているので、この低レベルの電流が、電位計１４から電離箱１２の中に引き込まれる。
【００４２】
電離箱１２の中に引き込まれる電流が低レベルであることにより、コンデンサ（例えば、第１のコンデンサ３０）に、浅い勾配を有する比較的傾斜の小さな電圧が生じる。この傾斜が小さな電圧はコントローラ１６によって検出され、それに応答して、第１の動作モードが開始される。上述したように、第１の動作モードの間は、第１のスイッチ４０と第３のスイッチ５４とが開いており、他方で、第２のスイッチ４６は閉じている。したがって、第１のスイッチ４０と第３のスイッチ５４との両端の電流の漏れは最小化され、放射線レベルの正確な測定が達成される。
【００４３】
第２の動作モードでは、電離箱１２によって検出される放射線レベルは、比較的高い。したがって、より高い放射線レベルに比例して、比較的大きな電流が生成される。電離箱１２の中に引き込まれる電流のレベルがより高いために、コンデンサ（例えば、第１のコンデンサ３０および第２のコンデンサ）に、比較的急峻な勾配を有し傾斜がより大きな電圧が生じる。この傾斜がより大きな電圧がコントローラ１６によって検出され、それに応答して、第２の動作モードが開始される。上述したように、第２の動作モードの間は、第１のスイッチ４０が閉じており、他方で、第２のスイッチ４６と第３のスイッチ５４とが開いている。したがって、第２のスイッチ４６と第３のスイッチ５４との両端の電流の漏れは最小化され、放射線レベルの正確な測定が達成される。
【００４４】
次に図５を参照すると、放射線モニタ１０の電位計１４を流れる電流フローを測定する例示的な方法２００の流れ図が示されている。この方法２００は、図１から図４を参照して示し説明した例示的な放射線モニタ１０と電位計１４との関係で、実行することができる。この方法２００は、すべてのスイッチが開いている最初のステップ２０４を含みうる。特に、第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６、および第３のスイッチ５４を、最初に選択的に開くことが可能である。次に、ステップ２０８では、コントローラ１６が、電流フローが受け入れ可能な限度の範囲内かどうかを判断することができる。例えば、電流フローが小さすぎるまたは大きすぎる（すなわち、「ワクを外れている」と称される）場合には、そのような電流は、受け入れ可能な限度の内にない。
【００４５】
次に、ステップ２１２に示されているように、電流が小さすぎるまたは大きすぎる場合には、スイッチはすべて閉じられる。スイッチがすべて閉じられている場合には、電位計１４はリセットモードにある（図２に示されている）。このリセットモードにより、第１のコンデンサ３０と第２のコンデンサ６０とを放電することにより、電位計１４の周期的なリセットが可能になる。
【００４６】
次に、ステップ２１６に示されているように、コントローラ１６は、大きな電流が検出されたかどうかを判断することができる。大きな電流が検出されると、コントローラ１６は、第２のスイッチ４６と第３のスイッチ５４とをトリガしてリリース／開放させることができる（ステップ２２０に示されている）。実際、図４に関して上述したように、第１のスイッチ４０が閉じていて、他方で、第２のスイッチ４６と第３のスイッチ５４とが開いているときには、電位計１４は第２のモードにある。この第２のモードは、例えば、電離箱１２の中に流れる比較的大きな電流を検出するために用いられる。第２のモードにより、高放射線レベルのモニタリングの間など、より大きな電流レベルを比較的正確に検出することが可能になる。
【００４７】
ステップ２１６で大きな電流が検出されず、比較的小さな電流が電離箱１２の中に流れ込んでいる場合には、コントローラ１６は、第１のスイッチ４０と第３のスイッチ５４とをトリガして、リリース／開放させることができる（ステップ２２４に示されている）。図３に関して上述したように、第１のスイッチ４０と第３のスイッチ５４とが開いていて、他方で、第２のスイッチ４６が閉じているときには、電位計１４は第１のモードにある。この第１のモードは、例えば、電離箱１２の中に流れる比較的小さな電流を検出するために用いられる。第１のモードにより、より小さな電流レベルを比較的正確に検出することが可能になる。
【００４８】
電位計１４に第１のスイッチ４０、第２のスイッチ４６、および第３のスイッチ５４を提供することにより、比較的高速のゲインの変化を、最小限の電流の漏れしか生じずに、モニタすることができる。更に、電流は、広範囲の温度にわたって、漏れを制限される。実際、このようなスイッチとコンデンサとの構成により、例えば、摂氏５０度から６０度、および／または摂氏３５度の周囲温度を超える温度の範囲でも、電流の漏れが最小であることが保証される。
【００４９】
以上では、本発明について、上述した例示的な実施形態を参照しながら説明がなされてきた。本明細書を読み、理解することにより、他の実施形態への修正および改変を想到できるであろう。本発明の１つまたは複数の態様を組み入れている例示的な実施形態は、そのような修正や改変のすべてを、それらが添付の特許請求の範囲に属する限り、含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００５０】
１０  放射線モニタ
１２  電離箱
１４  電位計
１６  コントローラ
１７  電源
１８  プロセッサ
２０  演算増幅器
２２  反転入力
２４  非反転入力
２６  出力
３０  第１のコンデンサ
３２  第１のコンデンサの第１の端子
３４  第１のコンデンサの第２の端子
４０  第１のスイッチ
４１  第１のスイッチの第１の端子
４２  第１のスイッチの第２の端子
４６  第２のスイッチ
４７  第２のスイッチの第１の端子
４８  第２のスイッチの第２の端子
５４  第３のスイッチ
５５  第３のスイッチの第１の端子
５６  第３のスイッチの第２の端子
６０  第２のコンデンサ
６２  第２のコンデンサの第１の端子
６４  第２のコンデンサの第２の端子
７０  第１の電流フロー
７２  第２の電流フロー
８０  電流
８２  電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2014149292000001.pdf