(57)【要約】【課題】素子のリーク電流に伴う誤差を補正する改良技術を提供する。【解決手段】電離箱１０は、放射線を検出して電離電流を発生する。エレクトロメータ回路２０は、電離電流を測定するためのオペアンプＯＰ１を備えている。オペアンプＯＰ１の出力端子Ｔ１には、電離電流とリーク電流が抵抗Ｒ１を流れることによって発生する電位が表れる。リーク電流測定回路３０は、オペアンプＯＰ１の特性と同等な特性のオペアンプＯＰ２を備えている。オペアンプＯＰ２の出力端子Ｔ２には、リーク電流が抵抗Ｒ１を流れることによって発生する電位が表れる。リーク電流補償回路４０は、減算回路として機能し、オペアンプＯＰ３の出力端子ＴＯには、出力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２の電位差が表れる。こうして、エレクトロメータ回路２０の出力に含まれるリーク電流の成分が除去される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出して検出電流を発生する放射線検出部と、
検出電流を測定するための検出電流用素子を備え、検出電流用素子を利用して検出電流を測定することにより測定信号を得る検出電流測定回路と、
検出電流用素子の特性と同等な特性のリーク電流用素子を備え、リーク電流用素子のリーク電流を測定することにより、検出電流用素子のリーク電流に対応した校正信号を得るリーク電流測定回路と、
検出電流測定回路から出力される測定信号とリーク電流測定回路から出力される校正信号とを比較処理することにより、測定信号に含まれるリーク電流の成分を除去するリーク電流補償回路と、
を有する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線測定装置において、
前記検出電流用素子と前記リーク電流用素子は、互いに同一の集積回路用パッケージ内に実装される半導体素子である、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線測定装置において、
前記検出電流測定回路は、放射線のバックグランドレベルの測定に対応したバックグランド測定用抵抗を備え、前記測定信号として、検出電流を含んだ電流がバックグランド測定用抵抗を流れることによって発生する電圧信号を出力し、
前記リーク電流測定回路は、バックグランド測定用抵抗と同じ抵抗値のリーク電流測定用抵抗を備え、前記校正信号として、リーク電流用素子のリーク電流がリーク電流測定用抵抗を流れることによって発生する電圧信号を出力し、
前記リーク電流補償回路は、測定信号の電圧信号と校正信号の電圧信号との間の電圧差を出力する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線測定装置において、
前記検出電流測定回路は、放射線の測定感度を切り替えるための感度変更用抵抗を備え、バックグランド測定用抵抗に対して感度変更用抵抗が並列接続されて合成抵抗値を変化させることにより測定感度が切り替えられる、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線測定装置に関し、特に、放射線測定装置の測定精度を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線測定装置は、放射線の検出に伴って発生する微弱な検出信号を測定している。放射線の測定手法として、電離箱に放射線が入射することによって発生する微弱な電離電流を測定する手法や、放射線を受けたシンチレータから出る光を測定する手法などが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１〜３には、電離電流を介して放射線を測定する技術が記載されている。電離電流は微弱な電流であるため、電離電流を高い精度で測定することは容易ではない。特許文献１〜３には、微弱な電離電流の測定精度を高める技術が記載されている。
【０００４】
特許文献１には、トランジスタの温度変化に伴う測定誤差を補償する旨の技術が記載されている。また、特許文献２には、電離箱放射線検出器の電極とグランド間のリーク電流を補正する旨の技術が記載されている。そして、特許文献３には、各チャンネルのオフセット電流を記憶しておき、記憶しておいた情報を利用して補正を行う旨の技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１１３６８９号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２５６８３号公報
【特許文献３】特開昭５９−２０８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような背景において、本願発明者は、放射線を検出することによって得られる検出電流を高い精度で測定する技術について、特に、検出電流を測定するための素子のリーク電流に伴う誤差成分を補正する技術について研究開発を重ねてきた。
【０００７】
ちなみに、特許文献２には、リーク電流に関する技術が記載されているものの、そのリーク電流は、電離箱の電極とグランド間に発生するものであり、検出電流を測定するための素子に発生するものではない。また、特許文献３に記載された技術では、記憶しておいた情報を利用して補正を行うため、例えば、電流の変化等に応じてリアルタイムに補正を行うことができない。
【０００８】
本発明は、このような状況において成されたものであり、その目的は、検出電流を測定するための素子のリーク電流に伴う誤差を補正する改良技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である放射線測定装置は、放射線を検出して検出電流を発生する放射線検出部と、検出電流を測定するための検出電流用素子を備え、検出電流用素子を利用して検出電流を測定することにより測定信号を得る検出電流測定回路と、検出電流用素子の特性と同等な特性のリーク電流用素子を備え、リーク電流用素子のリーク電流を測定することにより、検出電流用素子のリーク電流に対応した校正信号を得るリーク電流測定回路と、検出電流測定回路から出力される測定信号とリーク電流測定回路から出力される校正信号とを比較処理することにより、測定信号に含まれるリーク電流の成分を除去するリーク電流補償回路を有することを特徴とする。
【００１０】
望ましい態様において、前記検出電流用素子と前記リーク電流用素子は、互いに同一の集積回路用パッケージ内に実装される半導体素子であることを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記検出電流測定回路は、放射線のバックグランドレベルの測定に対応したバックグランド測定用抵抗を備え、前記測定信号として、検出電流を含んだ電流がバックグランド測定用抵抗を流れることによって発生する電圧信号を出力し、前記リーク電流測定回路は、バックグランド測定用抵抗と同じ抵抗値のリーク電流測定用抵抗を備え、前記校正信号として、リーク電流用素子のリーク電流がリーク電流測定用抵抗を流れることによって発生する電圧信号を出力し、前記リーク電流補償回路は、測定信号の電圧信号と校正信号の電圧信号との間の電圧差を出力することを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記検出電流測定回路は、放射線の測定感度を切り替えるための感度変更用抵抗を備え、バックグランド測定用抵抗に対して感度変更用抵抗が並列接続されて合成抵抗値を変化させることにより測定感度が切り替えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、検出電流を測定するための素子のリーク電流に伴う誤差を補正する改良技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様により、検出電流用素子の特性と同等な特性のリーク電流用素子のリーク電流から校正信号を得て、測定信号に含まれるリーク電流の成分を除去することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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はその主要部分の回路構成図である。本実施形態の放射線測定装置は、例えば、サーベイメータ、モニタリングポスト、エリアモニタなどである。
【００１６】
電離箱１０は、入射する放射線を検出して電離電流を出力する。電離箱１０には、電源Ｖによって、例えばマイナス数百〜マイナス数千ボルトのバイアスが印加される。電離箱１０内に放射線が入射すると電離箱１０内のガスが電離し、電離の結果発生する帯電体（例えば電子）が集電極に引き寄せられる。こうして、集電極に集められた電離電流（ＩR）が電離箱１０から出力される。ちなみに、電離箱１０は、バイアスの極性を変えて、電離の結果発生する帯電体として正電荷を集電極に引き寄せるタイプのものでもよい。
【００１７】
なお、電離箱１０に接続された電源Ｖのマイナス側は、図１内において共通の基準電位端子（例えば、グランドやマイナス側の基準電位端子）に接続される。
【００１８】
エレクトロメータ回路２０は、電離箱１０から出力される電離電流を計測する回路である。エレクトロメータ回路２０は、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、リレーＫ２，Ｋ３を備えている。
【００１９】
エレクトロメータ回路２０の抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、各々、オペアンプＯＰ１に対して並列接続されている。つまり、抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、各々、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−端子）と出力端子（端子Ｔ１）の間に設けられている。なお、抵抗Ｒ２に対してリレーＫ２が直列接続されており、抵抗Ｒ３に対してリレーＫ３が直列接続されている。また、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋端子）は、図１内において共通の基準電位端子に接続される。
【００２０】
リーク電流測定回路３０は、オペアンプＯＰ２と抵抗Ｒ１とリレーＫ１を備えており、オペアンプＯＰ２のリーク電流を測定することにより、オペアンプＯＰ１のリーク電流に対応したリーク電流成分を測定する回路である。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子（＋端子）は、図１内において共通の基準電位端子に接続される。また、抵抗Ｒ１は、オペアンプＯＰ２に対して並列接続される。つまり、抵抗Ｒ１は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子（−端子）と出力端子（端子Ｔ２）の間に設けられる。また、リレーＫ１は、オペアンプＯＰ２の出力端子に直列接続される。
【００２１】
リーク電流補償回路４０は、エレクトロメータ回路２０で計測された測定結果から、リーク電流測定回路３０で測定されたリーク電流成分を減算する回路である。リーク電流補償回路４０は、オペアンプＯＰ３と４つの抵抗Ｒ４を備えている。
【００２２】
オペアンプＯＰ３の反転入力端子（−端子）は、１つの抵抗Ｒ４とリレーＫ１を介して、リーク電流測定回路３０のオペアンプＯＰ２の出力端子（端子Ｔ２）に接続される。一方、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子（＋端子）は、１つの抵抗Ｒ４を介して、エレクトロメータ回路２０のオペアンプＯＰ１の出力端子（端子Ｔ１）に接続される。
【００２３】
また、オペアンプＯＰ３に対して１つの抵抗Ｒ４が並列接続されている。つまり、オペアンプＯＰ３の反転入力端子（−端子）と出力端子（端子ＴＯ）の間に抵抗Ｒ４が設けられている。さらに、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子（＋端子）は、１つの抵抗Ｒ４を介して、図１内において共通の基準電位端子に接続される。
【００２４】
次に、図１に示す回路の動作について説明する。放射線のバックグランドレベルを測定する高感度測定の場合、図示しない制御部などによる制御に応じて、リレーＫ１が接続状態とされ、リレーＫ２とリレーＫ３が開放状態（非接続状態）とされる。つまり、リレーＫ１が接続状態とされることにより、リーク電流測定回路３０とリーク電流補償回路４０が電気的に接続され、また、リレーＫ２とリレーＫ３が開放状態とされることにより、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３がオペアンプＯＰ１から電気的に切り離される。
【００２５】
高感度測定の場合、リレーＫ２とリレーＫ３が開放状態とされているため、電離箱１０から出力される電離電流ＩRは、抵抗Ｒ１へ流れ込む。抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ1は、例えば、数テラオーム程度であり、また、バックグランドレベルにおいて、電離電流ＩRは、例えば、１０-14アンペア程度のものとなる。抵抗Ｒ１には、オペアンプＯＰ１において発生するリーク電流ＩLも流れ込んでしまう。リーク電流ＩLは、例えば、電離電流ＩRの数十パーセント程度の大きさである。その結果、オペアンプＯＰ１の出力端子の電位はリーク電流の成分を含んだ電位となる。つまり、端子Ｔ１の電位ＥRLは次式のようになる。
【００２６】
ＥRL＝（ＩR＋ＩL）×Ｒ1    ・・・  （１）
【００２７】
また、高感度測定の場合、リレーＫ１が接続状態とされているため、リーク電流測定回路３０とリーク電流補償回路４０が電気的に接続される。リーク電流測定回路３０のオペアンプＯＰ２は、エレクトロメータ回路２０のオペアンプＯＰ１と同等な特性のオペアンプである。例えば、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２は、互いに同一の半導体基板上に形成され、そして、互いに同一のＩＣ（集積回路）パッケージ内に実装される。
【００２８】
オペアンプＯＰ２とオペアンプＯＰ１の特性が揃えられているため、オペアンプＯＰ２のリーク電流とオペアンプＯＰ１のリーク電流は、互いに等しい電流値となり、オペアンプＯＰ２からリーク電流ＩLが発生する。なお、オペアンプＯＰ２のリーク電流とオペアンプＯＰ１のリーク電流は、互いに完全に等しい電流値となることが望ましいものの、実質的に等しいとみなせる程度であっても効果が十分期待できる。
【００２９】
オペアンプＯＰ２において発生するリーク電流ＩLは抵抗Ｒ１に流れ込み、その結果、オペアンプＯＰ２の出力端子の電位、つまり端子Ｔ２の電位ＥLは、次式のようになる。なお、オペアンプＯＰ２に並列接続される抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ1は、オペアンプＯＰ１に並列接続される抵抗Ｒ１の抵抗値と同じ値であり、例えば、数テラオーム程度である。
【００３０】
ＥL＝ＩL×Ｒ1    ・・・  （２）
【００３１】
そして、高感度測定の場合、リーク電流補償回路４０によって、エレクトロメータ回路２０の端子Ｔ１の電位ＥRLとリーク電流測定回路３０の端子Ｔ２の電位ＥLの電位差が算出される。つまり、リーク電流補償回路４０の４つの抵抗Ｒ４が、全て同一の抵抗値に揃えられており、そのため、リーク電流補償回路４０が、減算回路として機能する。なお、抵抗Ｒ４の抵抗値は、例えば、数十キロオーム程度である。
【００３２】
リーク電流補償回路４０が減算回路として機能するため、オペアンプＯＰ３の出力端子の電位、つまり端子ＴＯの電位ＥOUTは、次式のようになる。
【００３３】
ＥOUT＝ＥRL−ＥL＝ＩR×Ｒ1    ・・・  （３）
【００３４】
（３）式に示す端子ＴＯの電位ＥOUTには、（１）式に示す端子Ｔ１の電位ＥRLに含まれていたリーク電流ＩLに伴う電位成分が含まれていない。つまり、リーク電流補償回路４０によって、リーク電流の成分が除去され、極めて高い精度で放射線の測定を行うことが可能になる。
【００３５】
放射線のバックグランドレベルを測定する高感度測定の場合の動作は、上記のとおりである。一方、放射線の通常の測定の場合には、図示しない制御部などによる制御に応じて、リレーＫ１が開放状態（非接続状態）とされ、リレーＫ２とリレーＫ３が適宜接続状態とされる。つまり、リレーＫ１が開放状態とされることにより、リーク電流測定回路３０とリーク電流補償回路４０が電気的に切り離され、また、リレーＫ２とリレーＫ３が適宜接続状態とされることにより、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３が必要に応じてオペアンプＯＰ１に電気的に接続される。
【００３６】
抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３は、測定感度を変更するための抵抗であり、抵抗Ｒ２の抵抗値は、例えば抵抗Ｒ１の抵抗値の１／１００程度に設定され、抵抗Ｒ３の抵抗値は、例えば抵抗Ｒ２の抵抗値の１／１００程度に設定される。
【００３７】
そして、例えば、図示しない制御部が、ユーザによって設定された測定感度に応じて、リレーＫ２とリレーＫ３のうちの少なくとも一方を接続状態とすることにより、抵抗Ｒ１〜Ｒ３による合成抵抗の抵抗値が変更され、その合成抵抗の抵抗値に応じた電位が端子Ｔ１に発生する。
【００３８】
また、放射線の通常の測定の場合には、リレーＫ１が開放状態とされているため、端子Ｔ１の電位が、端子ＴＯにそのまま出力される。こうして、例えばユーザによって設定された測定感度に応じた測定結果が端子ＴＯに出力される。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の主要部分の回路構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  電離箱、２０  エレクトロメータ回路、３０  リーク電流測定回路、４０  リーク電流補償回路。
【図１】
2008145264.tif 000003