(57)【要約】【課題】比較的簡易な構成で温度補償手段を実現する携帯型放射線検出器を提供すること。【解決手段】放射線があたると光を発するシンチレータ１１と、シンチレータ１１が発する光を電気信号に変換する光検出器１２と、光検出器１２にバイアス電圧を供給するためのバッテリー２１を有し、バッテリー２１と光検出器１２との間に、温度変化に応じて電流値が変化する温度センサ２５を接続している電源部２０と、を有する携帯型放射線検出器１。【選択図】図１
2013088380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線があたると光を発するシンチレータと、
前記シンチレータが発する光を電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器にバイアス電圧を供給するためのバッテリーを有し、前記バッテリーと前記光検出器との間に、温度変化に応じて電流値が変化する温度センサを接続している電源部と、
を有する携帯型放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の携帯型放射線検出器において、
前記光検出器から出力される電気信号の温度依存変化は、−２５℃以上５０℃以下の範囲において５０％以内である携帯型放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の携帯型放射線検出器において、
前記光検出器は、シリコンフォトマルチプライヤーである携帯型放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を検出する線量計を有する放射線検出器は、その種類により固有の温度特性を有している。従って、放射線を安定した精度で測定するためには、放射線検出器の温度特性に対して温度補償を施す必要があり、種々の方法が考えられ実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された技術がある。当該技術では、放射線検出器の出力電流パルスを電圧パルスに変換するために使用される前置増幅器に温度補償機能を持たせている。具体的には、前置増幅器の負帰還容量に負の温度特性を持たせて放射線検出器の温度特性を補償するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された技術がある。当該技術では、光電子増倍管の周辺温度を計測する測温手段を備えるとともに、当該周辺温度と、各周辺温度で所定の線量率検出感度を得るための光電子増倍管のバイアス電圧とを１対１で記憶させておく。そして、測温手段が周辺温度を計測すると、その周辺温度に対応する光電子増倍管のバイアス電圧を読み出し、そのバイアス電圧を光電子増倍管に与えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平４−１２０４８号公報
【特許文献２】特開２００３−３５７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、放射線検出器の温度特性により前置増幅器の出力電圧パルスの波高値に現れる負の温度係数を前置増幅器に設けた負の温度係数の負帰還容量で補償するものであるため、パルス幅に負の温度係数が現れ、前置増幅器の出力電圧パルスを増幅するために設けられる主増幅器のゲイン−周波数特性により補償が目減りするという問題点がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術の場合、温度とバイアス電圧を対応付けて記憶させる手段や、所定の演算処理を行う手段を、例えばマイコンなどで実現する必要があるため、回路設計が複雑になるほか、コスト負担が大きくなる、放射線検出器の小型化の妨げになるなどの問題が生じ得る。
【０００８】
本発明では、比較的簡易な構成で温度補償手段を実現する携帯型放射線検出器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、放射線があたると光を発するシンチレータと、前記シンチレータが発する光を電気信号に変換する光検出器と、前記光検出器にバイアス電圧を供給するためのバッテリーを有し、前記バッテリーと前記光検出器との間に、温度変化に応じて電流値が変化する温度センサを接続している電源部と、を有する携帯型放射線検出器が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、比較的簡易な構成で温度補償手段を実現する携帯型放射線検出器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の携帯型放射線検出の機能ブロック図の一例である。
【図２】本実施形態の携帯型放射線検出器の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
図１は本実施形態の携帯型放射線検出器１の機能ブロック図の一例である。図１に示すように、本実施形態の携帯型放射線検出器１は、放射線センサ部１０と、電源部２０と、アナログ信号処理回路３０と、出力部４０とを有する。以下、各構成要素について説明する。
【００１４】
放射線センサ部１０は、シンチレータ１１と光検出器１２とを有する。シンチレータ１１は、放射線があたると光を発する。本実施形態では、従来のあらゆるシンチレータを採用することができる。光検出器１２は、シンチレータ１１が発する光を電気信号（電圧パルス信号）に変換した後、当該電圧パルス信号をアナログ信号処理回路３０に入力する。光検出器１２は、例えば、シリコンフォトマルチプライヤーや、高電子増倍管などとすることができるが、携帯型放射線検出器１の小型化を考慮すると、シリコンフォトマルチプライヤーとするのが好ましい。このような放射線センサ部１０は、従来技術に準じて実現できるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００１５】
電源部２０は、光検出器１２にバイアス電圧を供給するためのバッテリー２１を有し、バッテリー２１と光検出器１２との間に、温度変化に応じて電流値が変化する温度センサ２５を接続している。
【００１６】
温度センサ２５は、温度変化に応じて電流値が変化する。例えば、温度センサ２５として、温度トランスデューサを採用することができる。このような温度センサ２５は、温度と電流値の変化に線型性を有することが知られている。
【００１７】
本実施形態の電源部２０は、温度センサ２５をバッテリー２１と光検出器１２との間に接続することで、光検出器１２に供給するバイアス電圧の値を温度に応じて線型的に変化させるよう構成している。そして、本実施形態の携帯型放射線検出器１は、このような電源部２０を備えることで、光検出器１２が出力する電圧パルス信号の波高値に現れる負の温度係数を補償する温度補償手段を実現している。以下、図１を用いてこのような電源部２０の構成の一例を説明する。
【００１８】
図１に示す電源部２０は、バッテリー２１及び温度センサ２５の他、昇圧回路２２、電圧レギュレータ２３、電圧補正用抵抗２４、ボルテージフォロアー２６、および電圧調整回路２７を有する。
【００１９】
このような電源部２０によれば、バッテリー２１から供給される電圧は、昇圧回路２２により光検出器１２の動作に必要な電圧まで昇圧された後、電圧調整回路２７において適切な電圧に変換され、光検出器１２の陽極または陰極に入力される。また、昇圧回路２２により適当な電圧に昇圧された後、電圧レギュレータ２３に入力された電圧は、電圧レギュレータ２３により電圧の絶対値が所定量減圧され定圧となった後、電圧補正用抵抗２４に入力され、ボルテージフォロアー２６を経由して光検出器１２の陰極または陽極に入力される。温度センサ２５は電圧補正用抵抗２４とボルテージフォロアー２６の間に接続されるとともに、アース２８に接続されている。
【００２０】
ここで、電圧補正用抵抗２４に入力する電圧をＶ０、ボルデージフォロアー２６から出力され光検出器１２に入力する電圧をＶ（−）、温度センサ２５から流れる電流値をＩ、電圧補正用抵抗２４の抵抗をＲとすると、これらは以下の式（１）の関係となる。
【００２１】
【数１】
2013088380.tif 000003
【００２２】
上述の通り、温度センサ２５は、温度変化に応じて電流値が変化する。そこで、温度の変化をΔＴ、温度センサ２５の温度係数をａ、温度センサ２５から流れる電流値の変化をΔＩとすると、これらは以下の式（２）の関係となる。
【００２３】
【数２】
2013088380.tif 000004
【００２４】
そして、上記式（１）及び（２）の関係より、ボルデージフォロアー２６から出力され光検出器１２に入力する電圧の温度変化に応じた変化ΔＶ（−）は、以下の式（３）で表わされる。
【００２５】
【数３】
2013088380.tif 000005
【００２６】
上記関係に基づいて、ΔＶ（−）を放射線センサ部１０のゲイン温度依存性に対して負の係数をかけることで、放射線センサ部１０から出力される電圧パルス信号の波高値の温度依存性が少なくなる。
【００２７】
なお、図１に示す電源部２０の構成はあくまで一例であり、所望の温度補償手段を実現できる範囲で、その他の態様とすることができる。すなわち、バッテリー２１と光検出器１２との間に温度センサ２５を接続する態様を変化させてもよいし、また、図１に示す複数のその他の部品（２２、２３、２４、２６、２７）の中の少なくとも１つを含まなくてもよいし、また、図１に示されていないその他の部品を含んでもよい。
【００２８】
アナログ信号処理回路３０には、放射線センサ部１０から出力される電圧パルス信号が入力される。アナログ信号処理回路３０は、光検出器１２から出力される電圧パルス信号のみを取得するため、前段回路で直流成分を除去する。その後、電圧パルス信号に対して、ある一定の電圧閾値を設け、閾値を超える信号のみをコンデンサーに蓄積し、蓄積された電圧値が、アナログ信号処理回路３０から出力され、出力部４０に入力される。
【００２９】
出力部４０は、アナログ信号処理回路３０から入力された信号を利用して、放射線の検出結果を出力する。例えば、出力部４０は、放射線センサ部１０に入力した放射線の線量に応じて１ｃｍ線量当量を出力してもよい。出力部４０による出力手段は特段制限されず、ディスプレイ、スピーカ、印刷装置などのあらゆる出力装置を利用して実現することができる。
【００３０】
＜＜実施例＞＞
＜実施例１＞
＜放射線測定装置の構成＞
シンチレータ１１にセリウム賦活ガドリニウムガリウムガーネットを、光検出器１２にシリコンフォトマルチプライヤーを用いて放射線センサ部１０を構成した。この場合の放射線センサ部１０のゲインの温度依存性は−５％／℃程度の負の依存性をとる。
【００３１】
電源部２０は、図１に示す構成にした。温度センサ２５の温度係数ａは１×１０−６、電圧補正用抵抗２４に入力する電圧Ｖ０は２３．３Ｖ、電圧補正用抵抗２４の抵抗Ｒは５６ｋΩとした。かかる場合、上記式（２）及び（３）に基づけば、光検出器１２に入力する電圧の変化ΔＶは、−０．０５Ｖ／℃程度となる。
【００３２】
＜比較例１＞
＜放射線測定装置の構成＞
電源部２０が温度センサ２５を有さない点以外は、実施例１と同様の構成とした。
【００３３】
＜比較例２＞
＜放射線測定装置の構成＞
電源部２０が温度センサ２５の代わりに、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタを有する点以外は、実施例１と同様の構成とした。
【００３４】
＜測定＞
実施例１、比較例１及び比較例２の放射線測定装置を周囲の放射線環境が大きく変化しない環境、具体的にはJIS_z_04333_2006に準拠し、周囲のγ線バックグラウンドが１ｃｍ線量当量率０．２５以下になるように鉛等の遮蔽材で放射線測定装置を覆い１０ＭＢｑのセシウム標準線源を、周囲の環境放射線を無視できる強度となるよう配置し放射線測定装置の周辺温度を−２５℃から５０℃の間で変化させながら、放射線測定結果の変化を観察した。そして、２０℃における指示値を基準とし、それぞれの周囲温度における指示値から基準値を差し引いた値の基準値に対する百分率を求めた。
【００３５】
結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2013088380.tif 000006
【００３７】
また、これらのデータをグラフにプロットした結果を図２に示す。縦軸が指示値の変化率を示し、横軸が放射線測定装置の周辺温度を示している。
【００３８】
表１及び図２より、比較例１及び比較例２は温度変化に応じて変化率が大きく変動していることが分かる。これに対し、実施例１は温度変化の影響をほとんど受けず、ほぼ一定の測定結果を出力できることが分かる。さらに、実施例１は、周辺温度が−２５℃以上５０℃以下の範囲において、測定結果の変化率が１０％以内に抑えることが可能であることが分かる。
【００３９】
ここで、−２５℃以上５０℃以下という温度範囲は、JIS_z_04333_2006で定める特殊室外用Ｘ線及びγ線用線量当量率サーベイメータの基準に準拠し、極高温又は極低温下での使用を想定している。そして、このような温度範囲で測定結果の変化率を５０％以内、好ましくは２０％以内、さらに好ましくは１０％以内とすることが好ましい。５０％以内に抑えられた場合、JIS_z_04333_2006で定める特殊室外用Ｘ線及びγ線用線量当量率サーベイメータの基準に準拠し、極高温又は極低温下での使用が可能となるなどのメリットがある。２０％以内に抑えられた場合、JIS_z_04333_2006で定める室外用Ｘ線及びγ線用線量当量率サーベイメータの基準と同等の変化率を極高温又は極低温下で達成できることから、極高温又は極低温下での高精度の測定が可能となるようなメリットがある。１０％以内に抑えられた場合、JIS_z_04333_2006で定める室内用Ｘ線及びγ線用線量当量率サーベイメータの基準と同等の変化率を極高温又は極低温下で達成できることから、極高温又は極低温下でのより高精度の測定が可能となるようなメリットがある。
【００４０】
以上説明した本実施形態の放射線測定装置によれば、周辺温度の影響を受けにくい携帯型放射線検出器が実現される。
【００４１】
また、本実施形態の放射線測定装置は、バッテリー２１と光検出器１２との間に、温度変化に応じて電流値が変化する温度センサ２５を接続するという比較的簡易な構成で、温度補償手段を実現している。すなわち、マイコンなどの高価な部品や、その他の多くの部品を要することなく温度補償手段を実現できる。結果、回路設計が容易になるほか、コスト負担の軽減を実現でき、また、放射線測定装置のより一層の小型化を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１    携帯型放射線検出器
１０  放射線センサ部
１１  シンチレータ
１２  光検出器
２０  電源部
２１  バッテリー
２２  昇圧回路
２３  電圧レギュレータ
２４  電圧補正用抵抗
２５  温度センサ
２６  ボルテージフォロアー
２７  電圧調整回路
２８  アース
３０  アナログ信号処理回路
４０  出力部
【図１】
2013088380.tif 000007
【図２】
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