(57)【要約】【課題】擬似パルスを除去し感度を損なうことなく正確に放射線を計測する。【解決手段】放射線の照射量に応じた電圧信号を生成するチャージアンプ１１０と、上記電圧信号が参照電圧を超えたことを検知するとパルスを生成する比較器１２０と、上記電圧信号のピーク値に応じた上記パルスを検知すると、非出力期間に上記パルスを出力しないステートマシン１３０と、上記パルスの個数を計数するパルス計数器１４０とを備える。【選択図】図１
2013246096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の照射量を計測する線量計であって、
上記照射量に応じた電圧信号を生成する電圧信号生成手段と、
上記電圧信号が参照電圧を超えたことを検知するとパルスを生成するパルス生成手段と、
上記電圧信号のピーク値に応じた上記パルスをピーク値パルスとして検知すると、上記電圧信号が上記ピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等に設定されるか、または当該期間よりも短く設定された非出力期間に、上記ピーク値パルス以外の上記パルスを出力しないパルス出力制限手段と、
上記パルス出力制限手段によって検知された上記ピーク値パルスの個数を計数するパルス計数手段とを備えている
ことを特徴とする線量計。
【請求項２】
上記パルス出力制限手段は、上記非出力期間の時間を任意に設定する期間設定手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の線量計。
【請求項３】
上記パルス出力制限手段が、上記ピーク値パルスの入力を受け付け、入力された上記ピーク値パルスを検知する待機状態と、クロックを上記非出力期間に応じた所定のカウント値に達するまでカウントするカウント状態とで動作し、
上記待機状態が上記ピーク値パルスを検知すると上記待機状態に遷移し、上記カウント状態は上記クロックを上記カウント値までカウントすると上記待機状態に遷移し、
上記パルス計数手段が、上記待機状態から上記カウント状態への遷移の回数を上記ピーク値パルスの個数として計数する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の線量計。
【請求項４】
上記パルス出力制限手段が、上記ピーク値パルスの検知から上記非出力期間の時間幅を有する非出力期間パルスを出力するパルス出力回路と、上記非出力期間パルスおよび上記非出力期間パルスを上記パルスの１個分遅延した遅延パルスの論理積を出力する論理積回路とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の線量計。
【請求項５】
上記電圧信号生成手段が、上記照射量に応じた前段電圧信号を生成する前段電圧信号増幅手段と、当該前段電圧信号をフィルタリングしながら増幅し上記電圧信号を生成する後段電圧信号増幅手段とを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の線量計。
【請求項６】
コンピュータを、請求項３に記載の線量計の上記パルス出力制限手段として機能させるためのプログラム。
【請求項７】
請求項６に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線の線量に応じたパルス数を計数する線量計の感度向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線線量計は、所定の時間単位における放射線の照射量を定量的に示すための装置である。このような線量計としては、放射線の線量を直接的に検出する検出器が半導体からなる、半導体式の線量計がよく知られている。
【０００３】
まず、特許文献１には、半導体結晶から構成される放射線検出器と、放射線検出器にバイアス電圧を印加するための電源と、放射線検出器からのパルス信号を増幅する前置増幅器と、前置増幅器からの出力信号を波形整形する波形整形回路を２系統有しており、波形整形回路は互いに異なる時定数で出力信号波形を整形する機能を有しており、２系統の波形整形回路からの信号を演算処理することでガンマ線のエネルギーを決定する機能を有する放射線計測装置が開示されている。この放射線計測装置において、ガンマ線のエネルギー値を２系統の波形整形回路から得られる２つのパルス波高値の差分を利用して求めている。
【０００４】
また、特許文献２には、半導体結晶で構成される放射線検出器と、放射線検出器にバイアス電圧を印加するための高圧直流電源と、放射線検出器と高圧直流電源との間に設けられており、高圧直流電源からのバイアス電圧をオンオフ制御する制御装置と、放射線検出器からの検出信号を増幅するための増幅回路と、放射線検出器と増幅回路との間に設けられており、バイアス電圧がオンオフ制御される際に発生するサージ電流から増幅回路を保護する保護回路と、を備えた放射線計測装置が開示されている。この放射線計測装置は、さらに、サージ電流が増幅回路に流れるのを阻止するコントロール手段と、保護回路に並列に設けられており、コントロール手段によって作動状態が制御されるスイッチとを備えており、コントロール手段は、制御装置によるオンオフ制御と同期してスイッチの作動状態をコントロールし、サージ電流が増幅回路に流れるのを阻止する。
【０００５】
さて、非特許文献１にて示されているように、一般的な放射線線量計では、放射線の照射量を計測して定量的に示す際に、ＣＰＭ（Count Per Minute）を用いている。ＣＰＭとは、放射性核種の壊変によって放出される放射線を、線量計が１分間あたりどれだけ検出したかを示すものである。
【０００６】
以下では、特許文献１および２に開示された放射線計測装置の基本的な構成について、一般的な放射線線量計を例に挙げて説明する。
【０００７】
＜一般的な放射線線量計＞
（一般的な放射線線量計の構成および動作）
図７は、従来技術に係る、一般的な放射線線量計の構成を示す図である。図７に示すように、線量計１０は、主に、放射線検出器１００と、チャージアンプ１１０と、比較器１２０と、パルス計数器１４０とにより構成されおり、この順番に接続されている。以下では、線量計１０の動作について説明する。
【０００８】
まず、放射線検出器１００は、照射される放射線の照射量に応じた量の電荷を生成する。次に、チャージアンプ１１０は、当該電荷量を電圧信号に変換する。ここで当該電圧信号は、電荷量が多いほど大きい値をとる。つまり、電圧信号は、放射線の照射量に対応していると言える。また、比較器１２０には、チャージアンプ１１０が接続されている反転入力端子とは異なる非反転入力端子に、参照電圧源１２１がさらに接続されている。次に、比較器１２０は、電圧信号と参照電圧源１２１から得られる参照電圧とを比較して、電圧信号が参照電圧を超えたときにはパルスを生成する。最後に、パルス計数器１４０は、当該パルスを計数する。
【０００９】
線量計１０は、上述のように動作することにより、放射線の照射量に応じた量の電荷を電圧信号に変換し、当該電圧信号が参照電圧を超えた場合に、つまり、放射線の照射量が所定のエネルギーを超えた場合にパルスを生成し、当該パルスを計数することにより、放射線の照射量を定量的に計測することができる。
【００１０】
以下では、上述した線量計１０の動作を、各段階での電圧信号の波形を示しながら、より詳しく説明する。
【００１１】
（一般的な放射線線量計の詳細な動作）
図８は、図７の線量計において、チャージアンプの出力における電圧信号および比較器出力におけるパルスの波形を示す図である。ここで、図８の横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。図８に示すように、チャージアンプ出力ＯＵＴ１１０（図７参照）における電圧信号の波形は、時刻Ｔ１においてピークを有している。これは、時刻Ｔ１において、放射線検出器１００に放射線が照射されることにより電荷が生成されて、チャージアンプ１１０に当該電荷が入力されたことを意味している。ここで、当該電圧信号のピーク値Ｖ１と初期値Ｖ０との差は、放射線検出器１００が生成する電荷の量が多いほど大きくなる。
【００１２】
さて、チャージアンプ出力ＯＵＴ１１０における電圧信号は、時刻Ｔ１においてピークとなった後、チャージアンプ１１０が備えるコンデンサ１１３に蓄積された電荷が、チャージアンプ１１０が備える抵抗１１２により放電されることにより、当該電圧信号が初期値Ｖ０となるまで下がり続ける。ここで、時刻Ｔ２は、電圧値がＶ０に戻った時刻である。
【００１３】
また、チャージアンプ出力ＯＵＴ１１０における電圧信号は、時刻Ｔ１において参照電圧ＶＲＥＦを超えている。このとき、比較器１２０は、当該電圧信号と参照電圧ＶＲＥＦとを比較しており、図８に示すパルスＰを生成する。ここで、放射線検出器１００が生成する電荷量が多いほど、電圧信号は大きい値をとる。また、電圧信号が大きいほど、放射線検出器１００が生成する電荷量も多いと言える。つまり、パルスＰが生成されるとき、電圧信号は、所定の電圧値（参照電圧ＶＲＥＦ）を超えているため、放射線検出器１００が生成する電荷量も所定の量を超えて生成されていることになる。すなわち、パルスＰが生成されるとき、所定のエネルギーを超える放射線の照射が起こっているとみなすことができる。
【００１４】
図７に示すパルス計数器１４０は、上述のように生成されたパルスＰを計数することにより、放射線の線量を定量的に計測することができる。ここで、例えば、１分間あたりに比較器１２０が出力するパルスの個数を計数することにより、上述のＣＰＭを求めることができる。
【００１５】
さて、放射線線量計においては、チャージアンプが出力する電圧信号をフィルタリングしながら増幅することも行われている。以下では、後段増幅器をさらに備えており、当該後段増幅器がチャージアンプから生成される電圧信号をフィルタリングしながら増幅するような放射線線量計について説明する。
【００１６】
＜後段増幅器を備える放射線線量計＞
（後段増幅器を備える放射線線量計の構成および動作）
図９は、従来技術に係る、後段増幅器をさらに備えている放射線線量計の構成を示す図である。図９に示すように、線量計２０は、図７に示す線量計１０の構成に加えて、チャージアンプ１１０の後段に、後段増幅器２１０がさらに接続されており、後段増幅器２１０の後段に、比較器２２０が接続されている。以下では、線量計２０がどのように動作するのかということについて説明する。
【００１７】
まず、線量計１０と同様に、放射線検出器１００は、照射される放射線の照射量に応じた量の電荷を生成する。次に、チャージアンプ１１０は、当該電荷量を電圧信号に変換する。ここで、当該電圧信号は、電荷量が多いほど大きい値をとる。つまり、電圧信号は、放射線の照射量に対応していると言える。
【００１８】
次に、線量計１０とは異なり、後段増幅器２１０が、当該電圧信号をフィルタリングしながら増幅する。次に、比較器２２０は、当該増幅された電圧信号と参照電圧源１２１から得られる参照電圧とを比較して、当該電圧信号が参照電圧を超えたときにはパルスを生成する。最後に、パルス計数器１４０は、当該パルスを計数する。
【００１９】
線量計２０は、上述のように動作することにより、放射線の照射量に応じた量の電荷を電圧信号に変換し、当該電圧信号をフィルタリングしながら増幅し、当該増幅された電圧信号が参照電圧を超えた場合に、つまり、放射線の照射量が所定のエネルギーを超えた場合に、パルスを生成し、当該パルスを計数することにより、放射線の照射量を定量的に計測することができる。
【００２０】
以下では、上述した線量計２０の動作を、各段階での電圧信号の波形を示しながら、より詳しく説明する。
【００２１】
（後段増幅器を備える放射線線量計の詳細な動作）
図１０は、図９の線量計において、後段増幅器の出力における電圧信号および比較器の出力におけるパルスの波形を示す図である。ここで、図１０の横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。図１０に示すように、後段増幅器出力ＯＵＴ２１０における電圧信号の波形は、時刻Ｕ１においてピークを有している。これは、時刻Ｕ１において、放射線検出器１００に放射線が照射されることにより電荷が生成されて、チャージアンプ１１０に当該電荷が入力されて電圧信号が生成され、後段増幅器２１０に当該電圧信号が入力されたことを意味している。ここで、当該電圧信号のピーク値Ｖ１と初期値Ｖ０との差は、放射線検出器１００が生成する電荷量が多いほど大きくなる。
【００２２】
さて、後段増幅器出力ＯＵＴ２１０における電圧信号は、時刻Ｕ１においてピークとなった後、後段増幅器２１０が備えるコンデンサ２１３に蓄積された電荷が、後段増幅器２１０が備える抵抗２１２により放電されることにより、当該電圧信号は、初期値Ｖ０に収束するまで振動する。ここで、時刻Ｕ２は、電圧値がＶ０に収束した時刻である。
【００２３】
また、後段増幅器出力ＯＵＴ２１０における電圧信号は、時刻Ｕ１において参照電圧ＶＲＥＦを超えている。このとき、比較器２２０は、当該電圧信号と参照電圧ＶＲＥＦとを比較しており、図１０に示すパルスＰを生成している。ここで、放射線検出器１００が生成する電荷量が多いほど、電圧信号は大きい値をとる。また、電圧信号が大きいほど、放射線検出器１００が生成する電荷量も多いと言える。つまり、パルスＰが生成されるとき、電圧信号は、所定の電圧値（参照電圧ＶＲＥＦ）を超えているため、放射線検出器が生成する電荷量も所定の量を超えて生成されていることになる。すなわち、パルスＰが生成されるとき、所定のエネルギーを超える放射線の照射が起こっているとみなすことができる。
【００２４】
図９に示すパルス計数器１４０は、上述のように生成されたパルスＰを計数することにより、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号をフィルタリングしながら増幅して、放射線の線量を定量的に計測することができる。ここで、例えば、１分間あたりに比較器２２０が出力するパルスの個数を計数することによりＣＰＭを求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開平２０１１−１８５８８５号公報（２０１１年９月２２日公開）
【特許文献２】特開平２００９−２４４０９３号公報（２００９年１０月２２日公開）
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】wikipedia、"カウント毎分"、［online］、平成19年5月16日、［平成24年5月17日検索］、インターネット〈URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A3%8A%E5%A4%89%E6%AF%8E%E5%88%86〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、上述の従来技術においては、以下のような問題が存在する。
【００２８】
まず、線量計を構成する放射線検出器に放射線が照射され励起される電子によって生成される電荷の量は微少なため、チャージアンプを用いて大きく増幅する必要がある。しかしながら、チャージアンプは雑音も増幅してしまうために、当該チャージアンプの出力は、必ずしもＳＮ比が大きくない。
【００２９】
図１１は、雑音の波形を示す図である。また、図１２は、図７の線量計において、チャージアンプの出力に雑音が重畳した電圧信号の波形および比較器出力におけるパルスの波形を示す図である。上述のように、チャージアンプの出力には、照射された放射線に由来する電圧信号の他に、図１１に示すような雑音が重畳された図１２に示すような電圧信号が観測される。図１２に示すように、雑音の重畳に起因して、参照電圧ＶＲＥＦの電圧レベルによっては、電圧信号が雑音に由来するピークを有することになり、参照電圧ＶＲＥＦを超えてしまうために、比較器の出力には、照射された放射線に由来するパルスＰの他に、雑音に由来するパルスＮも生成される場合がある。なお、参照電圧ＶＲＥＦを超えるとは、電圧信号が、初期値Ｖ０とは逆の側に、参照電圧ＶＲＥＦを超えることを意味する。
【００３０】
このように、雑音が重畳した電圧信号が、参照電圧ＶＲＥＦを超えた場合に、雑音に由来するパルスＮが発生する。そして、雑音に由来するパルスＮの個数を計数してしまう場合には、正確に、放射線に由来するパルスＰのＣＰＭを得ることができなくなるといった課題がある。
【００３１】
また、チャージアンプの出力をフィルタリングしながら増幅する場合、後段増幅器をさらに設けることになる。この場合、フィルタ定数の設定次第では、リンギング応答が後段増幅器の出力にて観測されることになる。
【００３２】
図１３は、図９の線量計において、後段増幅器の出力にリンギング応答が重畳した電圧信号の波形および比較器の出力におけるパルスの波形を示す図である。図１３に示すように、リンギング応答が重畳した電圧信号が参照電圧ＶＲＥＦを超えた場合には、リンギング応答に由来するパルスＮが発生し、正確に、放射線に由来するパルスＰのＣＰＭを得ることができなくなるといった課題がある。
【００３３】
ここで、雑音およびリンギング応答よりも、参照電圧レベルを十分に大きく設定すれば、上述のように雑音およびリンギングに由来するピークが参照電圧ＶＲＥＦを超えなくなる場合がある。しかしながら、放射線の照射により電子を励起する場合は、当該電子による電荷の生成量が一定にはなら無い。さらには、チャージアンプや後段増幅器の出力にて得られる電圧信号は、雑音の電圧レベルに近い場合も多い。このため、参照電圧ＶＲＥＦを大きく設定した場合には、放射線の照射を適正に検知できない場合が増加する。この結果、放射線線量計としての感度が低くなるといった課題がある。
【００３４】
そこで、上記課題に鑑み、本発明の目的は、雑音由来の擬似パルスを除去し、放射線線量計としての感度を損なうことなく、正確な放射線の計測を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記の課題を解決するために、本発明の線量計は、上記照射量に応じた電圧信号を生成する電圧信号生成手段と、上記電圧信号が参照電圧を超えたことを検知するとパルスを生成するパルス生成手段と、上記電圧信号のピーク値に応じた上記パルスをピーク値パルスとして検知すると、上記電圧信号が上記ピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等に設定されるか、または当該期間よりも短く設定された非出力期間に、上記ピーク値パルス以外の上記パルスを出力しないパルス出力制限手段と、上記パルス出力制限手段によって検知された上記ピーク値パルスの個数を計数するパルス計数手段とを備えている。
【００３６】
上記構成によれば、まず、電圧信号生成手段は、放射線の照射量に応じた電圧信号を出力する。次に、パルス生成手段は、当該電圧信号と参照電圧とを比較して、電圧信号が参照電圧を超えたことを検知するとパルスを生成する。次に、パルス出力制限手段は、当該生成されたパルスを受け取り、後述するようにパルスの出力を制限する。次に、パルス計数手段は、当該出力を制限されたパルスを受け取り、パルスの個数を計数する。
【００３７】
ここで、パルス生成手段がパルスを生成する場合には、電圧信号が参照電圧を超えている。また、電圧信号は、放射線の照射量に応じて生成されている。つまり、パルス生成手段がパルスを生成することは、電圧信号が参照電圧を超えるような照射量の放射線の照射が起こったことを意味している。仮に、パルス出力制限手段が何らのパルスの出力を制限しない場合には、パルス計数手段がすべてのパルスを計数することになり、電圧信号が参照電圧を越えるような照射量の放射線の照射が起こった回数を、すべて計数することができる。つまり、上記構成によれば、放射線の計測が可能となる。
【００３８】
ここで、電圧信号生成手段が生成する電圧信号は、放射線の照射に応じて、所定のピーク値を有しており、当該ピーク値以降は、放射線が照射される前の電圧値へと単調に戻る。よって、電圧信号が参照電圧を超えるような照射量の放射線の照射が起こった場合には、電圧信号が初期値からピーク値へ向かう途上のある１点において、パルスが生成される。つまり、放射線の照射により、電圧信号のピーク値に応じたピーク値パルスが生成されると言える。また、電圧信号のピーク値に応じたパルスが生成されるときには、放射線の照射があったと言える。
【００３９】
さて、上記構成によれば、放射線の計測が可能となる。しなしながら、実際の電圧信号には雑音が重畳されるため、パルス生成手段が生成するパルスには、上述した電圧信号のピーク値パルス以外にも、雑音由来のパルス（擬似パルス）が含まれることになる。ここで、擬似パルスは、ピーク値パルスが生成された後、電圧信号がピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等、または当該期間よりも短い期間に発生することが知られている。よって、パルス出力制限手段が、ピーク値パルスを検知した後、電圧信号がピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等に設定されるか、または当該期間よりも短く設定された非出力期間に、パルスを出力しないことにより、擬似パルスの出力を制限することができる。すなわち、パルス計数手段が計数するパルスから擬似パルスが除外されており、パルス計数手段は、ピーク値パルスのみを計数することが可能となる。上述のように、ピーク値パルスは、放射線の照射に対応している。ゆえに、パルス計数手段は、雑音由来の擬似パルスを無視して、放射線の照射を計測できると言える。
【００４０】
すなわち、雑音由来の擬似パルスを計測の対象から除外できるため、放射線線量計としての感度を損なうことなく、正確な放射線の計測が可能となる。
【００４１】
また、本発明の線量計において、上記パルス出力制限手段は、上記非出力期間の時間を任意に設定する期間設定手段を備えていることが好ましい。
【００４２】
上記構成によれば、期間設定手段により、非出力期間の時間を任意に設定することができる。よって、非出力期間の時間を、雑音由来の擬似パルスを計測の対象から除外するのに最適な値に設定することができる。さらに、線量計の設計仕様の変更などにも容易に対応することができる。
【００４３】
また、本発明の線量計は、上記パルス出力制限手段が、上記ピーク値パルスの入力を受け付け、入力された上記ピーク値パルスを検知する待機状態と、クロックを上記非出力期間に応じた所定のカウント値に達するまでカウントするカウント状態とで動作し、上記待機状態が上記ピーク値パルスを検知すると上記待機状態に遷移し、上記カウント状態は上記クロックを上記カウント値までカウントすると上記待機状態に遷移し、上記パルス計数手段が、上記待機状態から上記カウント状態への遷移の回数を上記ピーク値パルスの個数として計数することが好ましい。
【００４４】
上記構成によれば、パルス出力制限手段は、待機状態で入力されたピーク値パルスを検知すると、待機状態からカウント状態に遷移し、クロックを非出力期間に応じたカウント値までカウントして、カウント状態から待機状態に遷移する。すると、パルス計数手段は、待機状態からカウント状態への遷移の回数をピーク値パルスの個数として計数する。
【００４５】
このように、パルス出力制限手段は、計数すべきピーク値パルスを待機状態からカウント状態への遷移としてパルス計数手段に与えている。これにより、パルス出力制限手段を状態の遷移として動作するステートマシンで構成することができる。よって、ステートマシンをハードウェアまたはソフトウェアで設計することにより、パルス出力制限手段の設計の自由度を向上させることができる。
【００４６】
また、本発明の線量計は、上記パルス出力制限手段が、上記ピーク値パルスの検知から上記非出力期間の時間幅を有する非出力期間パルスを出力するパルス出力回路と、上記非出力期間パルスおよび上記非出力期間パルスを上記パルスの１個分遅延した遅延パルスの論理積を出力する論理積回路とを備えていることが好ましい。
【００４７】
上記構成によれば、パルス出力回路が、ピーク値パルスの検知から非出力期間の時間幅を有する非出力期間パルスを出力すると、論理積回路が、非出力期間パルスおよび非出力期間パルスをパルスの１個分遅延した遅延パルスの論理積を出力する。パルス出力回路は、例えば、単安定マルチバイブレータによって構成することができる。これにより、比較的簡単な回路によってパルス出力制限手段を構成することができる。よって、線量計のコスト低減を容易に図ることができる。
【００４８】
また、本発明の線量計は、上記電圧信号生成手段が、上記照射量に応じた前段電圧信号を生成する前段電圧信号増幅手段と、当該前段電圧信号をフィルタリングしながら増幅し上記電圧信号を生成する後段電圧信号増幅手段とを備えていることが好ましい。
【００４９】
まず、放射線の照射により生成される電荷の量は微少なため、大きく増幅する必要がある。しかしながら、当該増幅においては、雑音も増幅してしまうために、得られる出力は、必ずしもＳＮ比が大きくない。
【００５０】
上記構成によれば、まず、前段電圧信号増幅手段において、上記照射量に応じた前段電圧信号を生成する。次に、後段電圧信号増幅手段において、前段電圧信号をフィルタリングして雑音等を取り除いた上で増幅し、電圧信号を得ることができる。よって、ノイズが取り除かれＳＮ比が大きい、十分に増幅された電圧信号を得ることができる。
【００５１】
本発明のプログラムは、コンピュータを、ステートマシンで構成可能な前記パルス出力制限手段として機能させるためのプログラムである。また、本発明の記録媒体は、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。これらのプログラムおよび記録媒体も本発明の技術的範囲に含まれる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の線量計は、以上のように構成されている。それゆえ、雑音由来の擬似パルスを除去できるため、放射線線量計としての感度を損なうことなく、正確な放射線の計測が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態１に係る線量計の構成を示す回路図である。
【図２】図１の線量計において、チャージアンプが生成する電圧信号と、比較器が生成するパルスと、ステートマシンの状態と、パルス計数値とを関連付けて示すタイムチャートである。
【図３】（ａ）は回路によるステートマシンの構成例を示す図であり、（ｂ）は当該ステートマシンの各部での電圧信号の波形を示すタイムチャートである。
【図４】ソフトウェアでの実装によるステートマシンの構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る線量計の構成を示す回路図である。
【図６】図５の線量計において、後段増幅器が生成する電圧信号と、比較器が生成するパルスと、ステートマシンの状態と、パルス計数値とを関連付けて示すタイムチャートである。
【図７】従来技術に係る、一般的な放射線線量計の構成を示す回路図である。
【図８】図１および図７の線量計において、チャージアンプの出力における電圧信号および比較器の出力におけるパルスの波形を示す図である。
【図９】従来技術に係る、後段増幅器をさらに備えている放射線線量計の構成を示す回路図である。
【図１０】図５および図９の線量計において、後段増幅器の出力における電圧信号および比較器の出力におけるパルスの波形を示す図である。
【図１１】雑音の波形を示す図である。
【図１２】図７の線量計において、チャージアンプの出力に雑音が重畳した電圧信号の波形および比較器の出力におけるパルスの波形を示す図である。
【図１３】図９の線量計において、後段増幅器の出力にリンギング応答が重畳した電圧信号の波形および比較器の出力におけるパルスの波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について、図１〜図４、図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５５】
＜線量計の基本構成＞
図１は、本発明の線量計の基本構成を示す図である。図１に示すように、線量計１は、まず大きく分けて、放射線検出器１００と、チャージアンプ（電圧信号生成手段，前段電圧信号増幅手段）１１０と、比較器（パルス生成手段）１２０と、ステートマシン（パルス出力制限手段）１３０と、パルス計数器（パルス計数手段）１４０とを備えており、この順番に接続されている。また、ステートマシンには、カウント値設定部（期間設定手段）１３２が接続されている。
【００５６】
（放射線検出器１００）
放射線検出器１００は、放射線の照射量に応じた量の電荷を生成するための半導体素子である。さて、放射線検出器１００は、主に、フォトダイオードを備えている。以下では、フォトダイオードによる、放射線の検出について説明する。
【００５７】
フォトダイオードの空乏層に飛び込んだ放射線は、電子励起を引き起こす。その後、励起された電子により電荷が形成される。なお、当該電荷は、後段のチャージアンプ１１０によって増幅され、電圧振幅を持つ信号に変換されることとなる。
【００５８】
（チャージアンプ１１０）
チャージアンプ１１０は、放射線検出器１００が生成した電荷を電圧信号に変換するための変換回路である。本実施形態に示す例では、チャージアンプ１１０は、オペアンプ１１１と、抵抗１１２と、コンデンサ１１３とを備えている。以下では、チャージアンプ１１０が備える各要素の詳細について説明する。
【００５９】
まず、放射線検出器１００はチャージアンプ１１０に接続されているが、より具体的には、放射線検出器１００はチャージアンプ１１０が備えるオペアンプ１１１の反転入力端子（図１において「−」と示している端子）に接続されている。ここで、放射線検出器１００が生成した電荷により、当該反転入力端子においては負電圧が作用することになる。なお、オペアンプ１１１の非反転入力端子（図１において「＋」と示している端子）は、接地されている。さて、当該負電圧は、オペアンプ１１１により増幅され、オペアンプ１１１の出力端子に出力される。よって、チャージアンプ出力ＯＵＴ１１０において、電圧信号は、放射線検出器１００が生成した電荷の量に応じた電圧値を有することになる。当該電圧信号は、抵抗（帰還抵抗）１１２およびコンデンサ（帰還コンデンサ）１１３が並列に設けられた回路を介して、オペアンプ１１１の反転入力端子へとフィードバックされる。
【００６０】
なお、一度、放射線の照射により放射線検出器１００にて電荷が生成され、チャージアンプ１１０にて電圧信号が生成された後に、更なる放射線の照射がない場合には、コンデンサ１１３に蓄積された電荷が抵抗１１２により放電されて行く。よって、当該電圧信号の波形は、図８に示すように、放射線の照射に応じて最初に鋭いピーク（Ｖ１）を有し、時間が経つにつれて放射線の照射前の状態（Ｖ０）戻っていく軌跡を描くことになる。当該放電が行われる速度は、抵抗１１２の抵抗値とコンデンサ１１３の容量の積に応じた値により定まる。つまり、チャージアンプ１１０は、図８に示すような所定の放電期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間）を有する。
【００６１】
なお、上述のような、所定の放電期間を有するチャージアンプ１１０を用いて、放射線を計測する場合、当該放電期間中に、さらなる放射線の照射が起こる確率は極めて低い（例えば０．１％程度）ことが知られている。これは、放射線同位元素から放出される、放射線の線量の時間的な振る舞いが、ポワソン分布に従うためである。このことから、図８に示すような電圧信号は、放電期間を重複させて複数の波形が重畳する確率は極めて低いと言える。ここで、放電期間を短くすればするほど、当該重畳が起こる確率も低くなる。また、通常、線量計システムは、当該確率が十分に低くなるように設計されている。
【００６２】
このため、擬似パルスを無視する時間幅は、テール部分の時間幅と同等か、それよりも短時間に設定することで、放射線線量計としての感度を損なうことなく、正確な放射線の計測が可能となる。
【００６３】
また、チャージアンプ１１０においては、コンデンサ１１３の放電に抵抗１１２を用いているが、このような構成に限定されるわけではなく、抵抗１１２を、例えば、アナログスイッチにより代替しても良い。上述したような抵抗１１２を用いた構成では、抵抗１１２の抵抗値およびコンデンサ１１３の容量値の積に応じた時定数に比例した期間の放電がなされるが、アナログスイッチを用いた構成では、瞬間的に放電が完了する。つまり、抵抗１１２のかわりにアナログスイッチを用いることにより、例えば、パイルアップを防止することができる。ただし、この場合、アナログスイッチを駆動する際に発生する雑音が、電圧信号に重畳する可能性がある。
【００６４】
さらに、図１に示す構成では、チャージアンプ１１０が、ただ一つだけ用いられているが、このような構成に限定されるわけではなく、チャージアンプ１１０が、並列に複数並べて用いられても良い。また、並列に複数並べたチャージアンプ１１０を、スイッチの切り替えによって、各々選択する構成としても良い。
【００６５】
（比較器１２０）
比較器１２０は、チャージアンプ１１０によって生成された電圧信号と参照電圧とを比較して当該電圧信号が参照電圧を超えたときに、パルスを生成するためのパルス生成回路である。以下では、比較器１２０と線量計１を構成する他の構成部材との接続関係をより詳しく説明する。
【００６６】
まず、チャージアンプ１１０の出力端子は、比較器１２０の反転入力端子に接続されている。これは、チャージアンプ１１０の出力が、上述のとおり負電圧であるためである。次に、比較器１２０の非反転入力端子には、参照電圧源１２１が接続されている。ここで、参照電圧源１２１は、比較器１２０に参照電圧を提供している。さて、チャージアンプ１１０は、反転入力端子に入力された電圧信号と、非反転入力端子に入力された参照電圧とを比較し、当該電圧信号が参照電圧を超えた場合には、比較器１２０の出力端子にパルスを出力する。
【００６７】
このときの電圧信号と、参照電圧の関係は、理想的には、図８に示すような関係になっている。ここで、図８の横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。つまり、放射線検出器１００が放射線の照射を受けて電荷を生成し、チャージアンプ１１０が当該電荷に応じた電圧信号を生成した結果、当該電圧信号は、図８に示すように、時刻Ｔ１において概ね垂直に立ち下がる。ここで、当該立ち下がりにより、電圧信号が参照電圧ＶＲＥＦを超えて低下すると、比較器１２０が時刻Ｔ１において、パルスＰを出力することになる。以上は理想的な場合を説明したが、後述するように、実際には電圧信号に雑音が重畳することになる。この場合には、時刻Ｔ１以外の時刻においても、雑音に由来するパルス（擬似パルス）が出力される可能性がある。
【００６８】
（ステートマシン１３０）
ステートマシン１３０は、比較器１２０が生成するパルスの出力を制限するためのハードウェアまたはソフトウェアからなる部分である。ここで、ステートマシン１３０は、カウント値設定部１３２に接続され、クロック１３１が入力されている。これらの構成は、後述の方法により、比較器１２０が生成するパルスのうち、放射線の照射に由来するパルス以外のパルス（擬似パルス）の出力を制限するために用いられる。具体的には、まず、放射線の照射に由来するパルス（電圧信号のピーク値に応じたパルス）をステートマシン１３０が受け取った後は、カウント値設定部１３２において設定したカウント値の回数、図示しないクロック発生器が出力する所定の時間間隔のクロック１３１を計数する。次に、当該クロック１３１の計数期間においては、ステートマシン１３０は、比較器１２０が生成するパルスを出力しない。
【００６９】
後述するように、上記の構成を備えることにより、ステートマシン１３０は、擬似パルスを除去することができる。また、ステートマシン１３０の出力端子は、パルス計数器１４０に接続されている。これにより、ステートマシン１３０にて出力を制限されたパルスが、パルス計数器１４０により計数されることになる。
【００７０】
（パルス計数器１４０）
パルス計数器１４０は、ステートマシン１３０により出力を制限されたパルスを計数するための構成部材である。ここで、パルス計数器１４０は、アナログ回路により構成されても良いし、デジタル回路により構成されても良いし、ソフトウェアによって実装されても良い。また、パルスの計数結果を表示する表示部が別途接続されていても良いし、特に、毎分あたりのパルスの計数結果（ＣＰＭ）を、放射線の計測結果として提示しても良い。さらに、得られた計数結果（ＣＰＭ）に、所定の係数を積算してマイクロシーベルト（μＳｖ）などに変換しても良い。ここで、当該所定の係数は、例えば、１ＣＰＭを０．０５μＳｖ／ｈｏｕｒへと換算するような係数であっても良い。
【００７１】
＜線量計１の動作＞
図２は、図１の線量計において、チャージアンプが生成する電圧信号と、比較器が生成するパルスと、ステートマシンの状態と、パルス計数値とを関連付けて示すタイムチャートである。図２に示すように、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号には、雑音が重畳している。このため、比較器１２０においては、電圧信号のピーク値に応じたパルスＰ（ピーク値パルス）以外にも、雑音の重畳に応じた不正なパルス（擬似パルス）Ｎが含まれることになる。そこで、ステートマシン１３０は、ＩＤＬＥ状態（待機状態）で電圧信号のピーク値に応じたパルスＰを検知すると、カウンタ値設定部１３２により設定された所定の期間（非出力期間）、パルスの出力を制限する状態（ＣＮＴ状態）に遷移する（図２の時刻Ｔ１に対応）。パルス計数器１４０は、当該ＣＮＴ状態においては、複数のパルスがステートマシン１３０に入力されても、ＩＤＬＥ状態で検知したパルスの数のみをＩＤＬＥ状態からＣＮＴ状態に変化した回数としてカウントする。これにより、パルスＰが検知されると、それ以降に擬似パルスＮが発生しても、ただ１つのパルスが入力されたものとして、カウント計数値を１だけ増加させる。
【００７２】
上述の非出力期間とは、電圧信号がピーク値から減衰を終了するまでの期間（図２に示す時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間の期間）と同等に設定されるか、または、当該期間よりも短く設定された期間である。ここで、擬似パルスは、電圧信号のピーク値に応じたパルスが生成された後、電圧信号が当該ピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等、または当該期間よりも短い期間に発生することが知られている。よって、ＣＮＴ期間にパルスの出力を制限することにより、擬似パルスＮを除去することができる。なお、ＣＮＴ期間が終了すると（カウント動作がリセットされると）、ＩＤＬＥ状態へ遷移する（図２の時刻Ｔ２に対応）。
【００７３】
以上の動作を繰り返すことにより、連続的に、放射線の照射に由来するパルス（上述の、電圧信号のピーク値に応じたパルス）のみを正確に計数することが可能になる。
【００７４】
さて、以上のように、線量計１の動作においては、ステートマシン１３０において非出力期間を設定し、擬似パルスの出力を制限することが重要になる。この非出力期間は、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号がピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等に設定されるか、または、当該期間よりも短く設定された期間である。つまり、線量計１の動作においては、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号がピーク値から減衰を終了するまでの期間（チャージアンプ１１０の放電期間）によって非出力期間が定まることになるため、チャージアンプ１１０の放電期間が重要となる。そこで、以下では、チャージアンプ１１０の放電期間について説明する。
【００７５】
（チャージアンプ１１０の放電期間）
一般的に、チャージアンプの放電期間とは、チャージアンプにおいて増幅された電圧信号が、ピーク値から減衰して、当該減衰を終了するまでの期間のことである。本発明の線量計１においては、図８に示す時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間の期間のことである。
【００７６】
さて、線量計１においては、当該放電時間は、チャージアンプ１１０の抵抗１１２の抵抗値およびコンデンサ１１３の容量値の積のおよそ４〜７倍程度になる。また、放電期間は、概ね当該積で定まる時定数に比例した長さの期間となる。以下では、当該放電期間の時間に、抵抗１１２およびコンデンサ１１３がどのように関係しているかについて説明する。
【００７７】
まず、チャージアンプ１１０の前段に接続されている放射線検出器１００には、例えば、PIN-PhotoDiodeが用いられる。この場合、当該PIN-PhotoDiodeからチャージアンプ１１０への入力は電荷量となる。そして、当該電荷は、チャージアンプ１１０のコンデンサ１１３に転送され、チャージアンプ１１０の抵抗１１２で放電されることになる。当該転送および放電が行われるため、チャージアンプ１１０の放電期間は、抵抗１１２の抵抗値およびコンデンサ１１３の容量値により決定され、具体的には、抵抗１１２の抵抗値およびコンデンサ１１３の容量値の積に比例した長さの期間となる。
【００７８】
上述の理由により、チャージアンプ１１０の放電期間は、チャージアンプ１１０の抵抗１１２の抵抗値およびコンデンサ１１３の容量値の積を基準にして容易に決定することができる。ここで、上述の非出力期間は、チャージアンプ１１０の放電期間により定まる。ゆえに、当該非出力期間も、チャージアンプ１１０の抵抗１１２の抵抗値およびコンデンサ１１３の容量値の積を基準にして容易に決定することができると言える。
【００７９】
ここで、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号のピーク値と初期値との差は、例えば１ｍＶ程度であっても良く、非出力期間は、例えば１ミリ秒程度であっても良い。
【００８０】
なお、放射線検出器１００が生成する電荷量は、照射される放射線の線量が多ければ多く、照射される放射線の線量が少なければ少なくなる。以下では、当該電荷量が変化した場合のチャージアンプ１１０の放電期間について説明する。
【００８１】
チャージアンプ１１０の放電期間は、上述のように、チャージアンプ１１０の抵抗１１２の抵抗値およびコンデンサ１１３の容量値の積（時定数）に比例した長さの期間となる。つまり、チャージアンプ１１０の放電期間は、照射される放射線の線量の多少に関係なく定まる。なお、Ｑ＝ＣＶ（Ｑ：電荷量，Ｃ：容量値，Ｖ：ピーク値）の関係から、チャージアンプ１１０に入力される電荷量が多ければ多いほど、チャージアンプが生成する電圧信号のピーク値が大きくなる。これは、放射線検出器１００が生成する電荷量が多ければ、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号が鋭く大きいピーク値を有し、逆に当該電荷量が少なければ、電圧信号が鈍く小さいピーク値を有することを意味する。
【００８２】
さて、以下では、図１に示すステートマシン１３０の具体例について、２つの例を挙げて説明する。
【００８３】
＜ステートマシンの具体的な構成例１＞
（ステートマシン１３０Ａの構成）
図３（ａ）は、回路によるステートマシンの構成例を示す図である。なお、このステートマシンは、前述のようにクロック１３１をカウントしない簡易的な構成である。
【００８４】
図３（ａ）に示すように、ステートマシン１３０Ａ（出力制限回路）は、入力端子（ステートマシン入力）および出力端子（ステートマシン出力）を備えている。当該入力端子は、図１に示す比較器１２０に接続されており、当該出力端子は、図１に示すパルス計数器１４０に接続されている。この構成により、上述のステートマシン１３０と同様に、ステートマシン１３０Ａは、比較器１２０が生成したパルスを受け取り、当該パルスの出力を制限する。また、ステートマシン１３０Ａは、出力を制限されたパルスをパルス計数器１４０へ出力する。以下では、より具体的に、ステートマシン１３０Ａの内部構造について説明する。
【００８５】
ステートマシン１３０Ａは、時間設定回路１３３と、ＮＯＲ回路１３４と、インバータ１３５と、ディレイ回路１３６と、ＡＮＤ回路１３７（論理積回路）とを備えている。ここで、ＮＯＲ回路１３４の第１の入力端子は、ステートマシン入力に接続されており、ＮＯＲ回路１３４の出力端子は、時間設定回路に接続されている。また、時間設定回路１３３は、インバータ１３５の入力端子に接続されている。ここで、時間設定回路１３３は、コンデンサおよび抵抗を備えており、当該コンデンサの容量値および当該抵抗の抵抗値の積により、時間を設定する時定数回路である。
【００８６】
さて、インバータ１３５の出力は、ＮＯＲ回路１３４の第２の入力端子に接続されているとともに、ディレイ回路１３６の入力端子に接続されている。次に、ディレイ回路１３６の出力端子は、ＡＮＤ回路１３７の第１の入力端子に接続されている。ここで、ＡＮＤ回路１３７の第２の入力には、ステートマシン入力が接続されている。そして、ＡＮＤ回路１３７の出力端子は、ステートマシン出力へ接続されている。
【００８７】
（ステートマシン１３０Ａの動作）
以下では、ステートマシン１３０Ａの動作について説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）のステートマシンの各部での電圧信号の波形を示すタイムチャートである。まず、（Ａ）は、比較器１２０が出力する入力パルスの波形である。次に、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号のピーク値に対応する先頭のパルスがＮＯＲ回路１３４で反転して出力されると、時間設定回路１３３がその反転パルスを受けて時間設定回路１３３で規定された所定の時間幅のローレベルの信号を出力する（Ｂ）。この信号は、インバータ１３５で反転される（Ｃ）。
【００８８】
ここで、（Ｃ）の波形を見ると、一定の幅を有するステップ信号（非出力期間パルス）となっている。これは、ＮＯＲ回路１３４と、時間設定回路１３３と、インバータ１３５とにより、単安定マルチバイブレータ（俗に「ワンショットマルチバイブレータ」と呼ぶ）（パルス出力回路）を構成していると考えることができる。よって、ステートマシン１３０Ａの構成は、上述のような、ＮＯＲ回路１３４と、時間設定回路１３３と、インバータ１３５とによる構成に限定されるわけではなく、当該構成を、市販されている単安定マルチバイブレータにより代替しても良い。
【００８９】
さて、（Ｃ）に波形を示す電圧信号は、さらにディレイ回路１３６を介して、パルス１個分遅延するとともに反転する（Ｄ）。この遅延した信号（遅延パルス）と入力パルスとの論理積をＡＮＤ回路１３７でとることにより、先頭のパルスのみが出力される（Ｅ）。
【００９０】
上述のように動作することで、ステートマシン１３０Ａは、チャージアンプ１１０が生成する電圧信号のピーク値に対応する先頭のパルスのみを取り出すことができる。
【００９１】
＜ステートマシンの具体的な構成例２＞
（ステートマシン１３０Ｂの構成）
図４は、ソフトウェアでの実装によるステートマシンの構成例を示す図である。図４に示すように、ステートマシン１３０Ｂは、ステートマシン１３０Ａと同様に、入力端子（ステートマシン入力）および出力端子（ステートマシン出力）を備えている。また、ステートマシン１３０Ａと同様に、当該入力端子は、図１に示す比較器１２０に接続されており、当該出力端子は、図１に示すパルス計数器１４０に接続されている。この構成により、上述のステートマシン１３０と同様に、ステートマシン１３０Ａは、比較器１２０が生成したパルスを受け取り、当該パルスの出力を制限する。また、ステートマシン１３０Ａは、出力を制限されたパルスをパルス計数器１４０へ出力する。
【００９２】
（ステートマシン１３０Ｂの動作）
以下では、ステートマシン１３０Ｂの動作について説明する。図４に示すように、ステートマシン１３０Ｂは、制御アルゴリズムを有するソフトウェアによって実装されている。当該アルゴリズムは、ＶＨＤＬで記述されているが、このアルゴリズムをソフトウェアで実現すれば良い。大きくわけてカウンタ（ＣＯＵＮＴＥＲ）を制御する部分とステートマシン（ＳＴＡＴＥ  ＭＡＣＨＩＮＥ）を制御する部分とから実装されている。当該カウンタ制御部分では、クロック１３１をカウントし、カウント値設定部１３２により設定したカウント値によって、当該カウント動作を制御している。また、当該ステートマシン制御部分では、カウント（ＣＮＴ）状態およびアイドル（ＩＤＬＥ）状態という２つの状態に応じて処理を分岐している。ここで、当該カウント状態とは、先頭パルスを検知しその後のパルス（擬似パルス）を無視する状態であり、当該アイドル状態とは、先頭パルスを待ち待機する状態である。以下では、各制御アルゴリズムの概略について簡単に説明する。
【００９３】
〔カウンタ（ＣＯＵＮＴＥＲ）〕
（１）リセットを行う。
（２）クロックの立ち上がりを検知すると、カウント値が設定値（レジスタに記憶されている値）に達していなければ、カウント値に１を加算し、達していれば、カウントを終了する（ＦＩＮ＝１）。
（３）カウント終了でリセットすると、現在の状態をアイドル状態にセットし、クロックの立ち上がりで次の状態をセットした状態（アイドル状態）に更新する。
【００９４】
〔ステートマシン（ＳＴＡＴＥ  ＭＡＣＨＩＮＥ）〕
（１）アイドル状態における処理
入力＝１（先頭のパルスを検知）であれば、カウント状態に遷移し、入力＝１でなければ、アイドル状態を維持する。
（２）カウント状態における処理
カウントが完了していれば、次の状態（アイドル状態）に遷移し、カウントを終了していなければ、カウント状態を維持する。
【００９５】
以上のように、ステートマシンは、回路、ソフトウェアなどで実装できる。特に、回路から構成されるステートマシンでは、例えば、擬似パルスの出力を制限する時間をＣＲ回路により設定できる。また、特に、デジタル回路により実装されるステートマシンでは、例えば、上述のＶＨＤＬ記述によるアルゴリズムをロジック回路で実装できる。また、ソフトウェアにより実装されるステートマシンでは、一般的なＣＰＵを含むマイコン等により動作させることが可能である。
【００９６】
＜線量計１の擬似パルス除去効果＞
上記構成によれば、ステートマシン１３０が、電圧信号のピーク値に応じたパルスを検知した後、電圧信号がピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等に設定されるか、または当該期間よりも短く設定された非出力期間に、パルスを出力しないことにより、擬似パルスの出力を制限することができる。
【００９７】
よって、雑音由来の擬似パルスを除去できるため、放射線線量計としての感度を損なうことなく、正確な放射線の計測が可能となる。
【００９８】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図５、図６、図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００９９】
本実施形態では、後段増幅器を有する線量計について説明する。
【０１００】
なお、本実施形態において、実施形態１における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記して、その説明を省略する。
【０１０１】
＜線量計２の基本構成＞
図５は、本実施形態に係る線量計の構成を示す図である。図５に示すように、線量計２は、図１に示す線量計１の構成に加えて、後段増幅器（電圧信号生成手段，後段電圧信号増幅手段）２１０を備え、比較器１２０に代えて比較器２２０を備えている。後段増幅器２１０は、チャージアンプ１１０の後段に接続されており、比較器２２０は、後段増幅器２１０の後段に接続されている。
【０１０２】
（後段増幅器２１０）
後段増幅器２１０は、チャージアンプ１１０の出力をフィルタリングしながら増幅するための増幅器である。また、後段増幅器２１０は、チャージアンプ１１０のオペアンプ１１１、抵抗１１２、コンデンサ１１３に対応する、オペアンプ２１１、抵抗２１２、コンデンサ２１３を備えている。さらに、後段増幅器２１０は、オペアンプ２１１、抵抗２１２、およびコンデンサ２１３の前段に、フィルタ２１４を備えている。
【０１０３】
（フィルタ２１４）
フィルタ２１４は、後段増幅器２１０に入力される電圧信号の低周波成分を除去するためのフィルタである。ここで、フィルタ２１４は、抵抗およびコンデンサからなる回路である。
【０１０４】
フィルタ２１４は、オペアンプ２１１、抵抗２１２、およびコンデンサ２１３により電圧信号が増幅される前に、チャージアンプ１１０が出力した電圧信号から、低周波成分を除去することになる。
【０１０５】
（比較器２２０）
比較器２２０は、後段増幅器２１０によって増幅された電圧信号と参照電圧とを比較して当該電圧信号が参照電圧を超えたときに、パルスを生成するためのパルス生成回路である点において、比較器１２０と同様である。以下では、比較器２２０と他の構成部材との接続関係をより詳しく説明する。
【０１０６】
まず、後段増幅器２１０の出力端子は、比較器２２０の非反転入力端子に接続されている。これは、後段増幅器２１０の出力が、正電圧であるためである。次に、比較器２２０の反転入力端子には、参照電圧源１２１が接続されている。ここで、参照電圧源１２１は、比較器２２０に参照電圧を提供している。さて、後段増幅器２１０は、非反転入力端子に入力された電圧信号と、反転入力端子に入力された参照電圧とを比較し、当該電圧信号が参照電圧を超えて上昇した場合には、比較器２２０の出力端子にパルスを出力する。このときの電圧信号と参照電圧との関係は、理想的には、図１０に示すような関係になっている。ここで、図１０の横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。つまり、放射線検出器１００が放射線の照射を受けて電荷を生成し、チャージアンプ１１０が当該電荷に応じた電圧信号を生成し、当該電圧信号を、後段増幅器２１０がフィルタリングしながらさらに増幅して電圧信号を生成する。この結果、当該電圧信号は、図１０に示す時刻Ｕ１において概ね垂直に立ち上がる。ここで、当該立ち上がりにより、電圧信号が参照電圧ＶＲＥＦを超え、比較器２２０が時刻Ｕ１において、パルスＰを出力することになる。以上は理想的な場合を説明したが、後述するように、実際には、リンギング応答による電圧信号が重畳することになり、その場合には、時刻Ｕ１以外の時刻においても、当該リンギング（雑音）に由来するパルス（擬似パルス）が立ち上がる可能性がある。
【０１０７】
＜線量計２の動作＞
図６は、図５に示す線量計において、後段増幅器が生成する電圧信号と、比較器が生成するパルスと、ステートマシンの状態と、パルス計数値とを関連付けて示すタイムチャートである。図６に示すように、後段増幅器２１０が生成する電圧信号には、リンギング（雑音）に由来する電圧信号が重畳している。このため、比較器２２０においては、電圧信号のピーク値に応じたパルスＰ以外にも、リンギング（雑音）に由来する電圧信号の重畳に応じた不正なパルス（擬似パルス）Ｎが含まれることになる。この場合にも、線量計１と同様に、ステートマシン１３０は、電圧信号のピーク値に応じたパルスＰを検知すると、カウンタ値設定部により設定された非出力期間、パルスの出力を制限する状態（ＣＮＴ状態）に遷移する（図６の時刻Ｕ１に相当）。当該ＣＮＴ状態においては、複数のパルスがステートマシン１３０に入力されても、ただ１つのパルスが入力されたものとして、カウント計数値を１だけ増加させる。
【０１０８】
よって、線量計１と同様に、当該非出力期間にパルスの出力を制限することにより、擬似パルスＮを除去することができる。なお、当該期間が過ぎた後は、電圧信号のピーク値に応じたパルスを待ち受ける状態（ＩＤＬＥ状態）へ遷移する（図６の時刻Ｕ２に相当）。
【０１０９】
以上の動作を繰り返すことにより、連続的に、放射線の照射に由来するパルス（上述の、電圧信号のピーク値に応じたパルス）のみを正確に計数することが可能になる。
【０１１０】
＜線量計２の擬似パルス除去効果＞
上記構成によれば、リンギング（雑音）に由来する電圧信号が電圧信号に重畳していても、ステートマシン１３０が、電圧信号のピーク値に応じたパルスを検知した後、電圧信号がピーク値から減衰を終了するまでの期間と同等に設定されるか、または当該期間よりも短く設定された非出力期間に、パルスを出力しないことにより、擬似パルスの出力を制限することができる。
【０１１１】
よって、リンギング（雑音）由来の擬似パルスを除去できるため、放射線線量計としての感度を損なうことなく、正確な放射線の計測が可能となる。
【０１１２】
〔ステートマシンの実現形態〕
上述のステートマシン１３０は、ハードウェアロジックによって構成されてもよいし、以下のようにＣＰＵを用いてソフトウェア（プログラム）によって実現されてもよい。つまり、このプログラムは、コンピュータをステートマシン１３０として機能させる。あるいは、ステートマシン１３０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いたプログラムによる処理で実現されてもよい。
【０１１３】
上記のソフトウェアのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）は、コンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体に記録されてもよい。本発明の目的は、当該記録媒体を線量計１，２に供給し、ＣＰＵが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによっても達成することが可能である。
【０１１４】
上記の記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系を用いることができる。その他、上記の記録媒体としては、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることもできる。
【０１１５】
また、線量計１，２を通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上記のプログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークとしては、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、有線媒体または無線媒体の利用が可能である。有線媒体としては、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等が挙げられる。無線媒体としては、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等が挙げられる。
【０１１６】
なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１１７】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、雑音またはリンギングに由来した電圧信号が重畳する電圧信号と参照電圧とを比較して有意な情報のみを検出することが可能であるので、雑音またはリンギングの発生が問題になる環境化での計測に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１，２，１０，２０  線量計
１１０  チャージアンプ（電圧信号生成手段，前段電圧信号増幅手段）
１２０，２２０  比較器（パルス生成手段）
１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ  ステートマシン（パルス出力制限手段）
１３２  カウント値設定部（期間設定手段）
１３３  時間設定回路（期間設定手段，パルス出力回路）
１３４  ＮＯＲ回路（パルス出力回路）
１３５  インバータ（パルス出力回路）
１３６  ディレイ回路
１３７  ＡＮＤ回路（論理積回路）
１４０  パルス計数器（パルス計数手段）
２１０  後段増幅器（電圧信号生成手段，後段電圧信号増幅手段）
Ｎ  パルス
Ｐ  パルス（ピーク値パルス）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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