(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の構成を備える放射線検出装置。
（ア）入射した放射線の強度に応じた出力信号を出力する放射線検出器。
（イ）前記放射線検出器の出力信号を増幅してアナログ信号の観測電圧を出力する増幅器。
（ウ）デジタル信号の参照指令値をアナログ信号の参照電圧に変換するＤＡ変換器。
（エ）前記観測電圧と前記参照電圧を比較して，その比較結果に応じて２値信号の比較出力を出力する比較器。
（オ）前記比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数を計数して計数値を出力する計数回路。
（カ）前記参照指令値を所定の時間間隔及び所定の変化量で変化させる参照指令値スキャン手段。
（キ）前記放射線検出器に放射線が入力されない状態で，前記参照指令値スキャン手段を動作させて，前記参照指令値の変化に対する前記計数値の変化，すなわちノイズ信号の計数値分布（以下，観測曲線という），を取得する観測曲線取得手段。
（ク）前記観測曲線の基準となる基準曲線を取得する基準曲線取得手段。
（ケ）前記観測曲線が前記基準曲線から離れている程度に基づいて放射線検出器の異常を判定する異常判定手段。
（コ）前記異常判定手段で異常と判定したときに，そのことを知らせる報知手段。
【請求項２】
次の構成を備える放射線検出装置。
（ア）入射した放射線の強度に応じた出力信号を出力する放射線検出器。
（イ）前記放射線検出器の出力信号を増幅してアナログ信号の観測電圧を出力する増幅器。
（ウ）デジタル信号の参照指令値をアナログ信号の参照電圧に変換するＤＡ変換器。
（エ）前記観測電圧と前記参照電圧を比較して，その比較結果に応じて２値信号の比較出力を出力する比較器。
（オ）前記比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数を計数して計数値を出力する計数回路。
（カ）前記参照指令値を所定の時間間隔及び所定の変化量で変化させる参照指令値スキャン手段。
（キ）前記放射線検出器に放射線が入力されない状態で，前記参照指令値スキャン手段を動作させて，前記参照指令値の変化に対する前記計数値の変化，すなわちノイズ信号の計数値分布（以下，観測曲線という），を取得する観測曲線取得手段。
（ク）前記参照指令値の基準値と，前記観測曲線の中心となる参照指令値の中心値との差を求めて，これをオフセット値として記録するオフセット値記録手段。
（ケ）前記参照指令値の基準値を前記オフセット値だけシフトして，これを前記参照指令値の新たな基準値とする基準値補正手段。
（コ）前記オフセット値に基づいて，オフセット補正後の前記観測曲線を取得する補正分布取得手段。
（サ）前記観測曲線の基準となる基準曲線を取得する基準曲線取得手段。
（シ）オフセット補正後の前記観測曲線について，その観測曲線が前記基準曲線から離れている程度に基づいて放射線検出器の異常を判定する異常判定手段。
（ス）前記異常判定手段で異常と判定したときに，そのことを知らせる報知手段。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線検出装置において，前記補正分布取得手段は，新たな基準値に基づいた前記参照指令値を用いて，前記観測曲線取得手段を動作させて，オフセット補正後の前記観測曲線を取得することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の放射線検出装置において，前記補正分布取得手段は，前記観測曲線を前記オフセット値だけシフトさせることで，オフセット補正後の観測曲線を取得することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の放射線検出装置において，前記比較器及び前記計数回路は百万ｃｐｓ以上の高速処理が可能であることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の放射線検出装置において，前記観測曲線を取得するのに要する前記参照指令値スキャン手段の動作時間は１０秒以下であることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の放射線検出装置において，前記基準曲線は正規分布曲線であることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項８】
次の構成を備える放射線検出装置。
（ア）入射した放射線の強度に応じた出力信号を出力する放射線検出器。
（イ）前記放射線検出器の出力信号を増幅してアナログ信号の観測電圧を出力する増幅器。
（ウ）デジタル信号の第１の参照指令値をアナログ信号の第１の参照電圧に変換する第１のＤＡ変換器。
（エ）デジタル信号の第２の参照指令値をアナログ信号の第２の参照電圧に変換する第２のＤＡ変換器。
（オ）前記観測電圧と前記第１の参照電圧を比較して，その比較結果に応じて２値信号の第１の比較出力を出力する第１の比較器。
（カ）前記観測電圧と前記第２の参照電圧を比較して，その比較結果に応じて２値信号の第２の比較出力を出力する第２の比較器。
（キ）前記第１の比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数を計数して第１の計数値を出力する第１の計数回路。
（ク）前記第２の比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数を計数して第２の計数値を出力する第２の計数回路。
（ケ）前記第１の参照指令値と前記第２の参照指令値を所定の時間間隔及び所定の変化量で変化させる参照指令値スキャン手段。
（コ）前記放射線検出器に放射線が入力されない状態で，前記参照指令値スキャン手段を動作させて，前記第１の参照指令値の変化に対する前記第１の計数値の変化，すなわちノイズ信号の第１の計数値分布（以下，第１の観測曲線という）と，前記第２の参照指令値の変化に対する前記第２の計数値の変化，すなわちノイズ信号の第２の計数値分布（以下，第２の観測曲線という），を取得する観測曲線取得手段。
（サ）前記第１の参照指令値の基準値と，前記第１の観測曲線の中心となる参照指令値の中心値との差を求めて，これを第１のオフセット値として記録するとともに，前記第２の参照指令値の基準値と，前記第２の観測曲線の中心となる参照指令値の中心値との差を求めて，これを第２のオフセット値として記録するオフセット値記録手段。
（シ）前記第１の参照指令値の基準値を前記第１のオフセット値だけシフトして，これを前記第１の参照指令値の新たな基準値とするとともに，前記第２の参照指令値の基準値を前記第２のオフセット値だけシフトして，これを前記第２の参照指令値の新たな基準値とする基準値補正手段。
（ス）前記第１のオフセット値と前記第２のオフセット値に基づいて，オフセット補正後の前記第１の観測曲線及びオフセット補正後の前記第２の観測曲線を取得する補正分布取得手段。
（セ）オフセット補正後の前記第１の観測曲線とオフセット補正後の前記第２の観測曲線を共通の座標軸上に重ね合わせて表示装置に表示する視覚化手段。
【請求項９】
請求項８に記載の放射線検出装置において，前記補正分布取得手段は，新たな基準値に基づいた前記第１の参照指令値と，新たな基準値に基づいた前記第２の参照指令値とを用いて，前記観測曲線取得手段を動作させて，オフセット補正後の前記第１の観測曲線及びオフセット補正後の前記第２の観測曲線を取得することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の放射線検出装置において，前記補正分布取得手段は，前記第１の計数値分布を前記第１のオフセット値だけシフトさせ，前記第２の計数値分布を前記第２のオフセット値だけシフトさせることで，オフセット補正後の第１の観測曲線及びオフセット補正後の第２の観測曲線を取得することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１１】
請求項８から１０までのいずれか１項に記載の放射線検出装置において，前記第１の比較器，前記第２の比較器，前記第１の計数回路及び前記第２の計数回路は百万ｃｐｓ以上の高速処理が可能であることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１２】
請求項８から１１までのいずれか１項に記載の放射線検出装置において，前記第１の観測曲線及び前記第２の観測曲線を取得するのに要する前記参照指令値スキャン手段の動作時間は１０秒以下であることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１３】
請求項５または１１に記載の放射線検出装置において，前記放射線検出器が半導体検出器であることを特徴とする放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の強度を計数値として検出する放射線検出装置に関し，特に，異常を容易に把握できる放射線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の放射線検出装置の基本的な構成図である。放射線検出器１０の出力は，前置増幅器１２で増幅されて観測電圧Ｖｏｂｓとなり，比較器１４の観測電圧入力端子に入力される。制御装置１６で作られるデジタル信号の参照指令値は，ＤＡ変換器１７でアナログ信号の参照電圧Ｖｒｅｆに変換されて，比較器１４の参照電圧入力端子に入力される。比較器１４では，観測電圧Ｖｏｂｓと参照電圧Ｖｒｅｆが比較され，前者が後者よりも大きいときは，信号「１」が出力され，そうでないときは信号「０」が出力される。そして，比較器１４の出力信号（パルス信号）の立ち上がりまたは立ち下がりの回数が計数回路１８でカウントされて，これが読出回路２０で読み出される。
【０００３】
このような放射線検出装置において，その異常を認識する従来技術としては，例えば，次の特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２３９７８３号公報
【０００４】
この特許文献１は，本件出願に関連する内容として，次の点を開示している。（１）多重波高分析器を用いて波高値スペクトルを測定できる。（２）放射線検出器に光パルスを照射することで，被測定放射線が無い状態で，バックグラウンド信号（ノイズ信号）の波高値スペクトルを測定できる。（３）初期状態でバックグラウンド信号の波高値スペクトルを測定しておき，一方，定期的にバックグラウンド信号の波高値スペクトルを測定して，両者のスペクトルの違いから，半導体センサの劣化や半導体検出器用電源の劣化を認識できる（特許文献１の図５のグラフ）。
【０００５】
また，放射線検出装置において，回路にオフセットがある場合には，そのオフセット値を測定して，オフセットを補正する必要があるが，回路のオフセット値を測定するには，通常は，何らかの外部基準信号を利用することになる。これに対して，外部信号を使わずに，比較器の観測電圧入力端子に前置増幅器のノイズ信号を入力することで，回路のオフセットを求める手法が，特許文献２に開示されている。
【特許文献２】特開平１０−１９７６４３号公報
【０００６】
この特許文献２は，本件出願に関連する内容として，次の点を開示している。（１）放射線検出器の比較器の参照電圧入力端子には，連続的に変化する参照電圧（特許文献２ではディスクリ電圧と称している）を入力し，観測電圧入力端子には前置増幅器から出力されるノイズ信号を入力して，ノイズ信号の波高値が参照電圧を超える回数をカウントして，参照電圧の変化に対するカウント数の分布を求めている（特許文献２の図１の回路）。これにより，参照電圧に対するノイズ信号の計数値分布を知ることができる。（２）別の手法として，前置増幅器から出力されるノイズ信号について，ピーク値検出回路で波高値（ピーク値）を検出している（特許文献２の図６の回路）。これにより，波高値に対する計数値分布を知ることができる。（３）波高値に対する計数値分布について，その極大点のところでの参照電圧と，参照電圧の基準レベルとの差分を，回路のオフセット情報と認識している（特許文献２の図１６のグラフ）。（４）放射線の検出を行っていないときに，特許文献２の図１の回路を用いて，ノイズ信号について参照電圧の変化に対するカウント数の分布を求めて，オフセット情報を認識できる（特許文献２の明細書の段落０１２７〜０１２９）。（５）認識したオフセット情報を内部パラメータの一要素として利用することができる（特許文献２の明細書の段落０１１３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術を用いると，バックグラウンド信号（ノイズ信号）の波高値スペクトルを定期的に測定することで，放射線検出器の異常を診断することができる。この場合，時間をおいて測定した複数の波高値スペクトルを互いに比較することで異常の診断をすることはできるが，瞬間的に異常の有無を診断することはできない。また，特許文献２の技術を用いると，外部信号を用いることなく，前置増幅器から出力されるノイズ信号の計数値分布を測定するだけで，回路のオフセット値を求めることができる。しかし，ノイズ信号の計数値分布を用いて，回路の異常を診断することには触れていない。さらに，特許文献１及び特許文献２は，二つの比較回路及び二つの計数回路を用いた波高分析機能を有する放射線検出装置についてのオフセット補正及び異常診断技術についての工夫については，何も触れていない。
【０００８】
そこで，本発明の目的は，ノイズ信号の計数値分布に基づいて異常診断ができる放射線検出装置を提供することにある。本発明の別の目的は，オフセット値の取得，オフセット補正，及び，異常の診断を，ノイズ信号の計数値分布を用いて短時間に完結させることのできる放射線検出装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は，二つの比較回路及び二つの計数回路を用いた波高分析機能を有する場合において，二つの計数系でのオフセット値の取得及びオフセット補正と，それらに基づいた異常の診断とを可能にした放射線検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射線検出装置は，ノイズ信号の計数値分布に基づいて異常判定をするものであり，次の（ア）乃至（コ）の構成を備えている。（ア）入射した放射線の強度に応じた出力信号を出力する放射線検出器。（イ）前記放射線検出器の出力信号を増幅してアナログ信号の観測電圧を出力する増幅器。（ウ）デジタル信号の参照指令値をアナログ信号の参照電圧に変換するＤＡ変換器。（エ）前記観測電圧と前記参照電圧を比較して，その比較結果に応じて２値信号の比較出力を出力する比較器。（オ）前記比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数を計数して計数値を出力する計数回路。（カ）前記参照指令値を所定の時間間隔及び所定の変化量で変化させる参照指令値スキャン手段。（キ）前記放射線検出器に放射線が入力されない状態で，前記参照指令値スキャン手段を動作させて，前記参照指令値の変化に対する前記計数値の変化，すなわちノイズ信号の計数値分布（以下，観測曲線という），を取得する観測曲線取得手段。（ク）前記観測曲線の基準となる基準曲線を取得する基準曲線取得手段。（ケ）前記観測曲線が前記基準曲線から離れている程度に基づいて放射線検出器の異常を判定する異常判定手段。（コ）前記異常判定手段で異常と判定したときに，そのことを知らせる報知手段。
【００１０】
本発明は，異常判定をする際の観測曲線として，オフセット補正をしたあとの観測曲線を用いることができる。オフセット補正後の観測曲線を取得するには，シフトした基準値をもとに観測曲線を測定し直してもよいし，取得済みの観測曲線を単にシフトするようにしてもよい。また，基準曲線としては正規分布曲線を用いることができる。
【００１１】
検出対象の放射線は，Ｘ線やガンマ線などの電磁波，または，アルファ線，ベータ線，中性子線，重粒子線などの粒子線である。放射線検出器の形式は特に制限されないが，本発明は，大きな検出強度でも観測可能な（すなわち，放射線の入射頻度が高くても数え落としがほとんど無く高速で動作が可能な）検出器に特に適しており，アバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）で代表される半導体検出器に適している。本発明は，高周波のノイズ信号を数え落とし無く計数できることが大切であり，そのためには，比較器と計数回路は百万ｃｐｓ以上の高速処理が可能であることが好ましい。ノイズ信号の計数値分布を求めるには，参照指令値をスキャンする必要があるが，ノイズ信号の周波数は，通常，百万Ｈｚをはるかに超えるので，各参照指令値における測定所要時間は比較的短くても十分なカウント数が得られる。例えば，各参照指令値における測定所要時間は１０ミリ秒程度で足りる。参照指令値を１００ステップにわたって変化させると仮定すると，１０ミリ秒×１００＝１秒程度で参照指令値のスキャンが完了する。したがって，参照指令値スキャン手段の動作時間は，せいぜい１０秒もあれば十分である。このように非常に短時間で，ノイズ信号の計数値分布（観測曲線）を得ることができる。
【００１２】
本発明の放射線検出装置は，また，二つの比較器と二つの計数回路を備えていて，２種類の波高で弁別をして放射線を検出できるような放射線検出装置に関係している。そのような放射線検出装置において，ノイズ信号の計数値分布をオフセット補正してから，二つの計数値分布を重ね合わせて表示することに特徴があり，次の（ア）乃至（セ）の構成を備えている。（ア）入射した放射線の強度に応じた出力信号を出力する放射線検出器。（イ）前記放射線検出器の出力信号を増幅してアナログ信号の観測電圧を出力する増幅器。（ウ）デジタル信号の第１の参照指令値をアナログ信号の第１の参照電圧に変換する第１のＤＡ変換器。（エ）デジタル信号の第２の参照指令値をアナログ信号の第２の参照電圧に変換する第２のＤＡ変換器。（オ）前記観測電圧と前記第１の参照電圧を比較して，その比較結果に応じて２値信号の第１の比較出力を出力する第１の比較器。（カ）前記観測電圧と前記第２の参照電圧を比較して，その比較結果に応じて２値信号の第２の比較出力を出力する第２の比較器。（キ）前記第１の比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数を計数して第１の計数値を出力する第１の計数回路。（ク）前記第２の比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数を計数して第２の計数値を出力する第２の計数回路。（ケ）前記第１の参照指令値と前記第２の参照指令値を所定の時間間隔及び所定の変化量で変化させる参照指令値スキャン手段。（コ）前記放射線検出器に放射線が入力されない状態で，前記参照指令値スキャン手段を動作させて，前記第１の参照指令値の変化に対する前記第１の計数値の変化，すなわちノイズ信号の第１の計数値分布（以下，第１の観測曲線という）と，前記第２の参照指令値の変化に対する前記第２の計数値の変化，すなわちノイズ信号の第２の計数値分布（以下，第２の観測曲線という），を取得する観測曲線取得手段。（サ）前記第１の参照指令値の基準値と，前記第１の観測曲線の中心となる参照指令値の中心値との差を求めて，これを第１のオフセット値として記録するとともに，前記第２の参照指令値の基準値と，前記第２の観測曲線の中心となる参照指令値の中心値との差を求めて，これを第２のオフセット値として記録するオフセット値記録手段。（シ）前記第１の参照指令値の基準値を前記第１のオフセット値だけシフトして，これを前記第１の参照指令値の新たな基準値とするとともに，前記第２の参照指令値の基準値を前記第２のオフセット値だけシフトして，これを前記第２の参照指令値の新たな基準値とする基準値補正手段。（ス）前記第１のオフセット値と前記第２のオフセット値に基づいて，オフセット補正後の前記第１の観測曲線及びオフセット補正後の前記第２の観測曲線を取得する補正分布取得手段。（セ）オフセット補正後の前記第１の観測曲線とオフセット補正後の前記第２の観測曲線を共通の座標軸上に重ね合わせて表示装置に表示する視覚化手段。
【００１３】
オフセット補正後の第１の計数値分布と第２の計数値分布を表示装置上で重ね合わせて表示する理由は，オペレータがそれらの計数値分布を見て，放射線検出装置の異常の有無を判断できるようにするためである。その表示に当たっては，オフセット後の新たな基準値に基づいて，再び，参照指令値のスキャン動作をして計数値分布を求めてから表示してもよいし，オフセット補正前の計数値分布を単純にシフトさせて表示してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の放射線検出装置は、ノイズ信号の計数値分布を用いて異常診断を短時間に完結させることができる。また，二つの比較回路及び二つの計数回路を用いた波高分析機能を有する場合において，二つの計数系でのオフセット値の取得及びオフセット補正と，それらに基づいた異常の診断とが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下，図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。図１は，本発明の放射線検出装置の一実施例の基本的な回路構成を示した構成図である。この放射線検出装置は，二つの比較器と二つの計数回路を備えていて，二つの波高値での波高弁別機能を備えている。放射線検出器２２の出力信号は前置増幅器２４に送られて，アナログ信号の観測電圧Ｖｏｂｓに変換される。この観測電圧Ｖｏｂｓは，分岐回路２６で二つに分岐されて，第１の比較器２８の観測電圧入力端子と，第２の比較器３０の観測電圧入力端子に送られる。第１の比較器２８及び第２の比較器３０の観測電圧入力端子の前段には，実際には主増幅器が接続されているが，ここでは主増幅器の図示を省略している。
【００１６】
制御装置３２からは，デジタル信号の第１の参照指令値Ｄｒｅｆ１と第２の参照指令値Ｄｒｅｆ２が出力される。第１の参照指令値Ｄｒｅｆ１は，第１のＤＡ変換器３４（図面では，ＤＡ変換器１と略称している）でアナログ信号の第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１に変換され，これが第１の比較器２８の参照電圧入力端子に入力される。第２の参照指令値Ｄｒｅｆ２は，第２のＤＡ変換器３６（図面では，ＤＡ変換器２と略称している）でアナログ信号の第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２に変換され，これが第２の比較器３０の参照電圧入力端子に入力される。
【００１７】
第１の比較器２８は，観測電圧Ｖｏｂｓと第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１を比較して，前者が後者より大きいときは，信号「１」を出力する。そうでないときは信号「０」を出力する。したがって，第１の比較器２８の出力（第１の比較出力）は，２値信号のパルス信号となる。第１の比較出力は第１の計数回路３８（図面では，計数回路１と略称している）でカウントされる。すなわち，第１の比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数（パルス信号の個数）がカウントされる。
【００１８】
第２の比較器３０は，観測電圧Ｖｏｂｓと第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２を比較して，前者が後者より大きいときは，信号「１」を出力する。そうでないときは信号「０」を出力する。したがって，第１の比較器３０の出力（第２の比較出力）は，２値信号のパルス信号となる。第２の比較出力は第２の計数回路４０（図面では，計数回路２と略称している）でカウントされる。すなわち，第２の比較出力の立ち上がりまたは立ち下がりの回数（パルス信号の個数）がカウントされる。
【００１９】
次に，この放射線検出装置の動作を説明する。まず，放射線検出器２２で放射線を検出するときの通常の動作を説明する。第１の参照指令値Ｄｒｅｆ１は，検出をしたい放射線エネルギー・ウインドウの下限の参照電圧に相当するデジタル値に設定する。第２の参照指令値Ｄｒｅｆ２は，検出をしたい放射線エネルギー・ウインドウの上限の参照電圧に相当するデジタル値に設定する。この条件で，第１の計数回路３８の出力（計数値Ｎ１，単位はｃｐｓ）と，第２の計数回路４０の出力（計数値Ｎ２，単位はｃｐｓ）をメモリ４２に記録する。メモリ４２に記録された二つの計数値Ｎ１，Ｎ２は，読出回路４４によってその差分「Ｎ＝Ｎ１−Ｎ２」が読み出される。この値Ｎが，所望のエネルギー・ウインドウの範囲内にある放射線の強度となる。
【００２０】
次に，オフセット補正及び異常診断の動作を説明する。オフセット補正及び異常診断をするときは，オペレータが，放射線検出装置のコントロールパネル上の補正・診断ボタンを押す。このとき，放射線検出器２２には放射線が入力されない状態にあり，前置増幅器２４から出力されるものはノイズ信号だけである。このノイズ信号が観測電圧Ｖｏｂｓとなり，これが分岐回路２６を経て，二つの比較器２８，３０の観測電圧入力端子に入力される。比較器２８，３０では，ノイズ信号４６からなる観測電圧と，後述するスキャン参照電圧４８が比較される。その比較の様子を図２のグラフに示す。
【００２１】
図２のグラフは，ノイズ信号からなる観測信号Ｖｏｂｓを実線で示している。一方，参照電圧の例としては，水平に延びる破線で，二つの参照電圧Ｖｉ，Ｖｊを示している。横軸は時間の経過を示しており，縦軸は電圧の値である。ノイズ信号は，例えば，±Ｖａの範囲内でランダムに発生しており，その振動周波数は，百万Ｈｚをはるかに超える高い周波数帯域にある。電圧の基準値（ゼロボルト）に近い参照電圧Ｖｉを用いてノイズ信号を観測すると，比較器の出力のパルス数は多くなり，電圧の基準値（ゼロボルト）から遠い参照電圧Ｖｊを用いてノイズ信号を観測すると，比較器の出力のパルス数は少なくなる。
【００２２】
図４のグラフは，図２のグラフの一部（基準値よりもプラス側の部分だけ）を拡大して示したものであり，かつ，比較器のパルス出力も示している。参照電圧Ｖｉでノイズ信号を観測すると，比較器の出力は，（ａ）に示すようなパルス出力となる。参照電圧Ｖｉよりもノイズ信号が大きいところでは，信号「１」が出力され，そうでないところは信号「０」が出力される。このパルス出力は，例えば，その立ち上がりだけを検出すると，（ｂ）のようなパルス信号になる。このパルス信号を計数回路でカウントする。
【００２３】
参照電圧Ｖｉよりも大きな参照信号Ｖｊでノイズ信号を観測すると，比較器の出力は，（ｃ）に示すようなパルス出力となり，その立ち上がりだけを検出すると，（ｄ）のようなパルス信号になる。このパルス信号を計数回路でカウントする。（ｄ）のパルス信号の回数は，（ｂ）のパルス信号の回数よりも少なくなる。
【００２４】
図３はスキャン参照電圧４８のグラフである。横軸は時間，縦軸は参照電圧の値である。このスキャン参照電圧４８は，所定の時間間隔及び所定の変化量で変化する。例えば，時間間隔Δｔは１０ミリ秒であり，変化量ΔＶは０．５ｍＶである。このスキャン参照電圧４８は，±２５ｍＶの範囲内で，０．５ｍＶ刻みで１０１ステップにわたって，階段状に変化する。したがって，Ｖ１からＶｎまで，１０１種類の参照電圧が，順番に，比較器２８，３０に入力される。その所要時間は，１０ミリ秒×１０１回＝１．０１秒である。すなわち，きわめて短時間で参照電圧のスキャン動作が完了する。
【００２５】
次に，参照電圧のスキャン動作において，デジタル信号の参照指令値Ｄｒｅｆとアナログ信号の参照電圧Ｖｒｅｆとの関係を説明する。参照指令値Ｄｒｅｆは，このグラフの例では，マイナス５０からプラス５０まで，１０ミリ秒の時間間隔で，ひとつずつ変化する。この参照指令値Ｄｒｅｆが，ＤＡ変換器によって，図３のグラフに示すようなスキャン参照電圧に変換される。オフセット補正・異常診断の最初の段階では，図１の二つのＤＡ変換器３４，３６に，全く同一のスキャン参照指令値Ｄｒｅｆ１，Ｄｒｅｆ２が入力される。それらは，それぞれＤＡ変換器３４，３６で変換されて二つのスキャン参照電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２になる。ただし，これらは必ずしも同じにはならない。その理由は，二つのＤＡ変換機３４，３６が，それぞれ固有のオフセットをもっているからである。
【００２６】
図５はノイズ信号の計数値分布のグラフである。横軸はデジタル信号の参照指令値Ｄｒｅｆである。縦軸は計数回路で得られるカウント数で，単位はｃｐｓ（１秒当たりのカウント数）である。実線の曲線５０は，第１の比較器２８と第１の計数回路３８を用いて測定した，ノイズ信号の計数値分布曲線（観測曲線）である。これが第１の計数値分布５０（第１の観測曲線）である。一方，破線の曲線５２は，第２の比較器３０と第２の計数回路４０を用いて測定した，ノイズ信号の計数値分布曲線である。これが第２の計数値分布５２（第２の観測曲線）である。このとき，二つの比較器２８，３０には同一の観測電圧（ノイズ信号からなる）が入力されている。また，二つの比較器２８，３０には，同一のスキャン参照指令値Ｄｒｅｆから作られたスキャン参照電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２が入力されている。ノイズ信号の計数値分布の最大値は約８百万ｃｐｓに達しており，ノイズ信号がきわめて高周波であることが分かる。この場合，それぞれの参照指令値について，１０ミリ秒という短時間でノイズ信号を計数しても，そのカウント数は，８百万ｃｐｓ×０．０１秒＝８万個にも達するので，十分な測定精度が得られる。なお，このグラフを得るに当たっては，大きなオフセットを予想して，デジタル信号の参照指令値は，マイナス１００からプラス１００の間で（参照電圧としては全体で１００ｍＶの範囲内で）変化させている。図５のグラフは，そのうちのマイナス８０からプラス８０の範囲を示している。
【００２７】
第１の計数値分布５０の中心は，参照指令値Ｄｒｅｆの基準値（零点）に対して，第１のオフセット値Ｄｏｆｆ１だけずれている。また，第２の計数値分布５２の中心は，参照指令値Ｄｒｅｆの基準値（零点）に対して，第２のオフセット値Ｄｏｆｆ２だけずれている。計数値分布５０，５２の中心位置は，後述する制御装置によって自動的に決定されるが，その決定手法としては何種類か考えられる。第１の手法は，計数値分布が極大となる位置を中心位置と定めるものである。また，第２の手法は，計数値分布の積分中心を中心位置と定めるものである。すなわち，中心位置の左側の分布面積と右側の分布面積が等しくなるように中心位置を定めるものである。さらに，第３の手法は，計数値分布の半価幅の中心を中心位置と定めるものである。実際のところ，ノイズの計数値分布はほぼ左右対称となるので，放射線検出器が正常に動作する限り，上述のどの手法を採用しても，得られる中心位置はほぼ同じになる。ただし，放射線検出器に異常があると，手法に応じて計数値分布の中心位置は異なることになる。何らかの異常によりノイズ信号の計数値分布がいびつな形状になることを想定すると，第２の手法に基づいて計数値分布の中心位置を決定することが好ましい。
【００２８】
オフセットが生じる主要な要因としては，ＤＡ変換器のオフセットや比較器自身のオフセットが考えられるが，いずれにしても，デジタル信号の参照指令値を出力する端子から計数値回路の出力端子までの回路系の全体のオフセットが，上述のようにノイズ信号の計数値分布のオフセットとして現れていると考えることができる。
【００２９】
上述のようにして二つのオフセット値が定まったら，これを不揮発性メモリに記憶する。そして，第１の参照指令値Ｄｒｅｆ１については，その基準値を第１のオフセットＤｏｆｆ１のところにシフトする。すなわち，Ｄｏｆｆ１の位置を，新たな基準値（零点）と定める。同様に，第２の参照指令値Ｄｒｅｆ２については，その基準値を第２のオフセットＤｏｆｆ２のところにシフトする。すなわち，Ｄｏｆｆ２の位置を，新たな基準値（零点）と定める。
【００３０】
次に，新たな基準値に基づいて，再び，参照指令値のスキャン動作を実行して，第１の計数値分布（第１の観測曲線）と第２の計数値分布（第２の観測曲線）を取得する。図６は，そのようにして得られた，オフセット補正後の計数値分布のグラフである。実線で示す第１の計数値分布５０と，破線で示す第２の係数値分布５２は，それらの中心位置が基準値の位置に重なっている。したがって，二つの参照指令値の基準として，それぞれ新たな基準値を用いる限り，第１チャンネル（第１の比較器と第１の計数回路を通る経路）と第２チャンネル（第２の比較器と第２の計数回路を通る経路）の特性は，オフセットに関しては同じになる。
【００３１】
この補正後の計数値分布を表示装置５４（図１を参照）に表示することで，オフセットが解消されていることを，オペレータが確認することができる。オペレータの確認用に，補正後の計数値分布を表示装置５４に表示するに当たっては，新たな基準値に基づいて，再び，参照指令値をスキャンして計数値分布を取得しなくても，簡略的に，図５に示す計数値分布をオフセット値分だけシフトして重ね合わせるだけでも足りる。
【００３２】
図６のグラフは，オフセット後の二つの計数値分布が，ほぼガウス分布に類似するきれいな曲線を描いており，これをオペレータが見ることで，放射線検出装置の検出回路が正常に機能していることを確認できる。
【００３３】
図７のグラフは，オフセット補正後の二つの計数値分布を示す別の例である。このグラフでは，実線で示す第１の計数値分布５０はきれいなガウス分布に類似の曲線を描いているが，破線で示す第２の計数値分布５２は，いびつな形をしている。ノイズ信号の計数値分布は，本来は，ガウス分布に類似する曲線となるので，第２チャンネルについては，その回路系に何らかの異常があることが分かる。オペレータは，この図７のグラフを表示装置５４上で見ることで，第２チャンネルの異常を確認できる。このグラフに見るような第２の計数値分布５２の異常は，採用した回路部品や回路パターンが不適切であることに起因しており，放射線検出装置の製造段階で発見できる性質のものである。
【００３４】
図８のグラフは，オフセット補正後の二つの計数値分布を示すさらに別の例である。このグラフでは，実線で示す第１の計数値分布５０も，破線で示す第２の係数値分布５２も，いびつな形状をしている。特に，計数値分布の中央付近が極端に減少している。これは，計数値が大きいころで，回路の高周波動作に電流の供給が追いつかなくなっていることを意味している。このような異常は，例えば，回路に使用している電解コンデンサが寿命になると生じる。
【００３５】
次に，異常診断を放射線検出装置が自動的に実施する方法を説明する。図１０は異常診断のための第１の手法を説明する計数値分布のグラフである。基準曲線５６は正常な計数値分布を示している。この基準曲線５６は，診断の対象となる放射線検出装置と同じ型の放射線検出装置について，正常な動作が確認されているもので，あらかじめ，ノイズ信号の計数値分布を求めたものである。この基準曲線５６のデータは，各参照電圧に対するカウント数のデータとして，不揮発性メモリに記憶されている。
【００３６】
基準曲線５６が正常であることについては，例えば，次のような作業で確認できる。計数値分布のピーク値（最大値）は，放射線検出器から計数回路に至る回路構成の動作周波数帯域の最高値（これは，使用している回路素子等に応じて定まる）に依存する。例えば，動作周波数帯域の最高値が５００ＭＨｚの回路構成では，ノイズ信号の計数値分布のピーク値は，５００Ｍｃｐｓ（１秒間当たり５００メガ・カウント）付近にあることが予想される。したがって，基準曲線５６のピーク値が５００Ｍｃｐｓ付近にあれば，基準曲線５６が正常であることが確認できる。また，正常な放射線検出装置の場合は，ノイズ信号の計数値分布が正規分布になることが予想されるので，基準曲線５６が正規分布であれば，基準曲線５６が正常であることが確認できる。基準曲線５６の中心位置は，参照電圧の零点の位置に一致している。
【００３７】
図１０において，基準曲線５６の上方に上限曲線５８が設定され，下方に下限曲線６０が設定されている。上限曲線５８よりも上方のカウント数の領域６２はハッチングで示してあり，カウント数がこの領域にある場合は異常と診断される。下限曲線６０よりも下方のカウント数の領域６４もハッチングで示してあり，この領域も異常と診断される。上限曲線５８は基準曲線５６を所定のカウント数だけ上方にシフトしたものであり，下限曲線６０は基準曲線５６を所定のカウント数だけ下方にシフトしたものである。上下のシフト量を決めるには，例えば，正常な放射線検出装置についてノイズ信号の計数値分布のグラフをいくつか取得して，正常な計数値分布同士のばらつきを考慮することで，実験的に定めることができる。例えば，３０〜５０％のシフト量を上下にもたせることができる。上限曲線５８と下限曲線６０のデータも，各参照電圧に対するカウント数のデータとして，不揮発性メモリに記憶される。
【００３８】
観測曲線６６は，診断の対象となる放射線検出装置についてのノイズ信号の計数値分布の一例を示すものである。この観測曲線６６のデータとしては，オフセット補正をしたあとの計数値分布を使用する。この観測曲線６６の全体が上限曲線５８と下限曲線６０の間に入っていれば，この観測曲線６６は正常と判定される。逆に，観測曲線６６のどこかが，領域６２，６４のいずれかに入り込んでいれば，この観測曲線６６は異常と判定される。コンピュータの内部での診断動作では，各参照電圧について，観測曲線６６のデータが，上限曲線５８と下限曲線６０の間に存在しているかどうかを判断している。図１０の例では，観測曲線６６一部が，上限曲線５８よりも上方の領域６２に入り込んでいるので，コンピュータにより異常と判定される。
【００３９】
異常と判定された場合は，その旨をオペレータに知らせる。報知手段としては，表示画面上に「異常」の文字を表示させる方法や，異常ランプを点灯させる方法，警報ブザーを鳴らす方法，などの各種の手段を採用することができる。
【００４０】
図１１は異常診断のための第２の手法を説明する計数値分布のグラフである。基準曲線５６は図１０で説明したのと同じものである。この第２の手法では，基準曲線５６のデータのうち，ピーク値を示す参照電圧（すなわちゼロ）と，ピーク値の半分のカウント数のところの上下二つの参照電圧Ｖｂ，Ｖｃと，カウント数がほぼゼロまで減少する上下二つの参照電圧Ｖｄ，Ｖｅの，五つの参照電圧だけを用いて，異常判定をしている。これらの五つの参照電圧について，基準曲線５６のデータ（黒丸で示す）に対する許容範囲を設定する。例えば，参照電圧Ｖｂにおける基準曲線５６のデータ６８に対して，許容範囲７０を設定する。この許容範囲７０の上限値と下限値は，データ６８を所定のカウント数だけ上方及び下方にシフトしたものである。観測曲線６６について異常を診断するには，上述の五つの参照電圧について，観測曲線６６のデータ（白丸で示す）が許容範囲に入っているかどうかを判定する。図１１の例では，参照電圧Ｖｅのところで，観測曲線６６のデータ７２が許容範囲７４から外れているので，異常と判定される。また，基準曲線５６から離れたところでの参照電圧，すなわち，参照電圧Ｖｄ，Ｖｅよりも外側の参照電圧Ｖｆ，Ｖｇのところでも，異常判定をするようにしてもよい。その場合は，参照電圧Ｖｄ，Ｖｅにおける許容範囲７４と同程度の許容範囲を用いる。基準曲線５６からかなり離れたところにおいて許容範囲７４を外れるようなカウント数が出現したとすれば，明らかに異常であることが判明する。
【００４１】
図１２は異常診断のための第３の手法を説明する計数値分布のグラフである。基準曲線５６は図１０で説明したものと同じものである。この第３の手法では，基準曲線５６のデータのうち，カウント数のピーク値７６のところで，参照電圧の許容範囲７８を設定し，また，ピーク値７６の半分の値の２箇所８０，８２のところで，それぞれ，参照電圧の許容範囲８４，８６を設定している。観測曲線６６について異常を診断するには，観測曲線６６について，そのピーク値Ｎｐｅａｋを示す箇所８８における参照電圧が，許容範囲７８に入っているかどうかを判定し，さらに，その半分の値Ｎｐｅａｋ／２を示す２箇所９０，９２における参照電圧が，許容範囲８４，８６に入っているかどうかを判定する。図１２の例では，Ｎｐｅａｋ／２を示す一方の箇所９０における参照電圧の値が，許容範囲８４からわずかに外れており，異常と判定される。
【００４２】
図１３は異常診断のための第４の手法を説明する計数値分布のグラフである。この手法では，あらかじめ基準曲線を作らずに，観測曲線６６に基づいて基準曲線９４を作ることに特徴がある。オフセット補正が済んだ観測曲線６６は，そのピーク値の箇所９６における参照電圧は，ほぼゼロの位置にある（カウント数のピーク値のところを計数値分布の中心位置と定義すれば，ピーク値における参照電圧の値は正確にゼロである）。このピーク値Ｎｐｅａｋの箇所９６を基準にして，ここを頂点とする正規分布の曲線を描き，これを基準曲線９４とする。正規分布の曲線を描くには，分散の値を定める必要があるが，この分散の値については，診断の対象となる放射線検出装置と同じ型の正常な放射線検出装置について，あらかじめ，ノイズ信号の計数値分布を求めて，適切な分散の値を定めておくことができる。その値は不揮発性メモリに記憶しておく。
【００４３】
観測曲線６６に基づいて基準曲線９４を求めたら，この基準曲線９４のピーク値Ｎｐｅａｋの半分のカウント数となる箇所９８，１００における参照電圧Ｖｂ，Ｖｃを求める。そして，それらの参照電圧のところで，カウント数の許容範囲１０２，１０４を設定する。この許容範囲の上限値と下限値は，箇所９８，１００でのカウント数について，これを所定のカウント数だけ上方及び下方にシフトしたものである。観測曲線６６について異常を診断するには，上述の二つの参照電圧Ｖｂ，Ｖｃについて，観測曲線６６のデータ（白丸で示す）が許容範囲に入っているかどうかを判定する。図１３の例では，参照電圧Ｖｂのところで，観測曲線６６のデータ１０６が許容範囲１０２から外れているので，異常と判定される。
【００４４】
図１４は異常診断のための第５の手法を説明する計数値分布のグラフである。この手法でも，図１３の場合と同様に，あらかじめ基準曲線を作らずに，観測曲線６６に基づいて基準曲線９４を作っている。その作り方は，図１３の場合と同じである。観測曲線６６に基づいて基準曲線９４を求めたら，この基準曲線９４のピーク値Ｎｐｅａｋの半分のカウント数Ｎｐｅａｋ／２となる箇所９８，１００において，参照電圧の許容範囲１０６，１０８を設定する。この許容範囲の上限値と下限値は，箇所９８，１００の参照電圧を，所定の電圧値だけ右方向び左方向にシフトしたものである。観測曲線６６について異常を診断するには，カウント数がＮｐｅａｋ／２のところでの観測曲線６６の参照電圧の値（白丸で示す）が許容範囲１０６，１０８に入っているかどうかを判定する。図１４の例では，観測曲線６６のデータ１１０が許容範囲１０６から外れているので，異常と判定される。
【００４５】
上述の五つの手法については，これらを単独で用いてもよいし，あるいは，それらの２種類以上を組み合わせてもよい。２種類以上を組み合わせる場合は，どれか一つの手法で異常と判定された場合には，異常と判定する。
【００４６】
ところで，基準曲線に対して極端にかけ離れた観測曲線が得られたときは，異常診断の前に，オペレータに何らかの点検を促すようにしてもよい。例えば，図１１のグラフにおいて，基準曲線５６に対して，観測曲線１１２のような極端に小さなものが得られた場合には，前置増幅器からのノイズ信号が計数値回路に入って来ていないことが考えられる。その理由としては，前置増幅器と計数値回路の間で接続不良であることが考えられる。このような場合は，ノイズ信号の計数値分布の異常を判定するよりも，配線の接続状況を点検することの方が大事なので，オペレータに対して，表示画面に「接続不良」などの表示をして，配線の接続状況の点検を促すようにしてもよい。
【００４７】
図１５は正常な放射線検出装置についてのノイズ信号の計数値分布の実測値のグラフである。図１５のグラフにおいて，横軸は参照電圧であり，縦軸はカウント数である。黒丸は，０．５ｍＶ刻みの参照電圧のところでカウント数を実測したものである。一方，実線は，実測値を正規分布曲線でフィッティングしたものである。正規分布曲線の数式は図１５の（１）式で表すことができる。ｘとｙが変数であり，この曲線をグラフに表すときは，グラフの横軸をｘ，縦軸をｙとする。（１）式中のａ０，ａ１，ａ２，ａ３は正規分布曲線の形を決める定数である。この正規分布曲線ができるだけ実測値に一致するように，ａ０，ａ１，ａ２，ａ３の値を求めると，変数ｘを参照電圧（単位はｍＶ）とし，変数ｙをカウント数で表した場合には，図１５の式（１）の下方に示してあるような数値結果となる。図１５のグラフを見ると，実測値は正規分布曲線によってきわめて良好にフィッティングされている。したがって，放射線検出装置が正常なときのノイズ信号の計数値分布は正規分布となることが確認できた。ゆえに，上述の異常診断において，基準曲線としては正規分布曲線を使うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の放射線検出装置の一実施例の基本的な回路構成を示した構成図である。
【図２】ノイズ信号からなる観測信号と参照電圧レベルを示すグラフである。
【図３】スキャン参照電圧のグラフである。
【図４】図２のグラフの一部を拡大した拡大図である。
【図５】ノイズ信号の計数値分布のグラフである。
【図６】オフセット補正後の計数値分布のグラフである。
【図７】オフセット補正後の二つの計数値分布を示す別のグラフである。
【図８】オフセット補正後の二つの計数値分布を示すさらに別のグラフである。
【図９】従来の放射線検出装置の基本的な構成図である。
【図１０】異常診断のための第１の手法を説明する計数値分布のグラフである。
【図１１】異常診断のための第２の手法を説明する計数値分布のグラフである。
【図１２】異常診断のための第３の手法を説明する計数値分布のグラフである。
【図１３】異常診断のための第４の手法を説明する計数値分布のグラフである。
【図１４】異常診断のための第５の手法を説明する計数値分布のグラフである。
【図１５】正常な放射線検出装置についてのノイズ信号の計数値分布の実測値のグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
２２  放射線検出器
２４  前置増幅器
２６  分岐回路
２８  第１の比較器
３０  第２の比較器
３２  制御装置
３４  第１のＤＡ変換器
３６  第２のＤＡ変換器
３８  第１の計数回路
４０  第２の計数回路
４２  メモリ
４４  読出回路
４６  ノイズ信号
４８  スキャン参照電圧
５０  第１の計数値分布（第１の観測曲線）
５２  第２の計数値分布（第２の観測曲線）
５４  表示装置
５６  基準曲線
５８  上限曲線
６０  下限曲線
【図１】
0004546401.tif 000002
【図２】
0004546401.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004546401.tif 000008
【図８】
0004546401.tif 000009
【図９】
0004546401.tif 000010
【図１０】
0004546401.tif 000011
【図１１】
0004546401.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004546401.tif 000014
【図１４】
0004546401.tif 000015
【図１５】
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