(57)【要約】【課題】半導体素子に供給するバイアス電圧の極性を反転させることに伴う放射線の検出特性の劣化を抑制する。望ましくは、更に、不感時間を抑制する。【解決手段】使用素子選択回路４０は素子１と素子２を交互に利用素子として選択する。電圧選択回路３０は、各素子（素子１，２）ごとに各素子が利用素子として選択される期間のバイアス電圧を正極性と負極性のうちの一方極性とすることにより、交互に選択される利用素子に供給されるバイアス電圧を一方極性としつつ、素子１と素子２に供給されるバイアス電圧の極性を切り替える。【選択図】図１
2017015408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの半導体素子を備えた放射線検出部と、
正極性と負極性のバイアス電圧を発生する電圧発生回路と、
前記２つの半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性を切り替える電圧選択回路と、
前記２つの半導体素子の中から放射線の検出に利用される利用素子を選択する素子選択回路と、
を有し、
前記素子選択回路は、前記２つの半導体素子を交互に前記利用素子として選択し、
前記電圧選択回路は、前記各半導体素子ごとに当該各半導体素子が前記利用素子として選択される期間のバイアス電圧を正極性と負極性のうちの一方極性とすることにより、交互に選択される前記利用素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ、前記２つの半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性を切り替える、
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、
前記電圧選択回路は、前記各半導体素子ごとに、当該各半導体素子が前記利用素子として選択される期間のバイアス電圧を前記一方極性に維持し、前記利用素子として選択されない期間のバイアス電圧を前記一方極性から他方極性に切り替える、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放射線測定装置において、
前記放射線検出部は、２つのグループに属する複数の半導体素子を備え、
前記２つのグループの複数の半導体素子は、検出中心を基準とする幾何学的な対称性をもって一方グループの各半導体素子と他方グループの各半導体素子が交互に配列され、
前記素子選択回路は、前記一方グループの複数の半導体素子と前記他方グループの複数の半導体素子をグループ単位で交互に前記利用素子として選択し、
前記電圧選択回路は、グループ単位で交互に前記利用素子として選択される複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ、前記２つのグループの複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性をグループ単位で切り替える、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の放射線測定装置において、
前記放射線検出部は、少なくとも３つの半導体素子を備え、
前記電圧発生回路は、前記バイアス電圧と補正バイアス電圧を発生し、
前記素子選択回路は、前記３つの半導体素子の中から周期的に順に２つの選択素子と１つの休止素子を選択して前記２つの選択素子を交互に前記利用素子とし、
前記電圧選択回路は、交互に選択される前記利用素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ前記２つの選択素子に供給されるバイアス電圧の極性を切り替え、前記１つの休止素子に前記補正バイアス電圧を供給する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の放射線測定装置において、
前記放射線検出部は、３つのグループに属する複数の半導体素子を備え、
前記３つのグループの複数の半導体素子は、検出中心を基準とする幾何学的な対称性をもって交互に配列され、
前記電圧発生回路は、前記バイアス電圧と補正バイアス電圧を発生し、
前記素子選択回路は、前記３つのグループの中から周期的に順に２つの選択グループと１つの休止グループを選択し、前記２つの選択グループに属する複数の半導体素子をグループ単位で交互に前記利用素子とし、
前記電圧選択回路は、グループ単位で交互に前記利用素子として選択される複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ、前記２つの選択グループに属する複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性をグループ単位で切り替え、前記１つの休止グループに属する複数の半導体素子に前記補正バイアス電圧を供給する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線測定装置において、
前記半導体素子は臭化タリウムである、
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、半導体素子を利用して放射線を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線測定装置として、サーベイメータや個人線量計等の装置が知られており、これらの装置には、放射線を検出するセンサとして、小型軽量化に適した半導体素子が多く用いられている。半導体素子を利用した放射線測定装置においては、半導体素子にバイアス電圧が印加され、放射線が入射することにより半導体素子内に生じる電荷（キャリアとしての電子及び正孔）を収集することにより、放射線の検出結果が得られる。
【０００３】
放射線の検出に利用される半導体素子としては、様々な種類の半導体結晶が知られている。それらの半導体結晶の中にはポーラリゼーションが問題となる結晶がある。ポーラリゼーション（polarization）とは、結晶の構造や特性の偏りを意味する。例えば、特許文献１，２には、臭化タリウムを用いた半導体放射線検出器に印加するバイアス電圧の極性を反転させることにより、極性の偏りに伴うポーラリゼーションを抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８５８０３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１，２に開示されるように、臭化タリウムを用いた半導体放射線検出器に印加するバイアス電圧の極性を反転させることにより、極性の偏りに伴うポーラリゼーションを抑制することができる。ところが、半導体素子に印加するバイアス電圧の極性を反転させると、放射線の検出に利用される電荷（電子または正孔）が切り替わり、放射線の検出特性を一定に維持することが難しい。また、バイアス電圧の極性を反転させている過渡期間において不感時間が発生してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、半導体素子に供給するバイアス電圧の極性を反転させることに伴う放射線の検出特性の劣化を抑制することにある。望ましくは、更に、不感時間を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の具体例として好適な放射線測定装置は、少なくとも２つの半導体素子を備えた放射線検出部と、正極性と負極性のバイアス電圧を発生する電圧発生回路と、前記２つの半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性を切り替える電圧選択回路と、前記２つの半導体素子の中から放射線の検出に利用される利用素子を選択する素子選択回路とを有し、前記素子選択回路は、前記２つの半導体素子を交互に前記利用素子として選択し、前記電圧選択回路は、前記各半導体素子ごとに当該各半導体素子が前記利用素子として選択される期間のバイアス電圧を正極性と負極性のうちの一方極性とすることにより、交互に選択される前記利用素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ、前記２つの半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性を切り替えることを特徴とする。
【０００８】
上記放射線測定装置の好適な具体例はサーベイメータであるが、例えば、核医学診断システム（核医学診断装置）に上記放射線測定装置が利用されてもよい。上記放射線測定装置によれば、放射線の検出に利用される利用素子に供給されるバイアス電圧の極性が正極性と負極性のうちの一方極性とされるため、利用素子のバイアス電圧を一方極性と他方極性の間で反転させる場合に比べて、放射線の検出特性の劣化を抑制することができる。
【０００９】
望ましい具体例において、前記電圧選択回路は、前記各半導体素子ごとに、当該各半導体素子が前記利用素子として選択される期間のバイアス電圧を前記一方極性に維持し、前記利用素子として選択されない期間のバイアス電圧を前記一方極性から他方極性に切り替えることを特徴とする。
【００１０】
上記具体例によれば、各半導体素子に正極性と負極性のバイアス電圧を例えば交互に供給することができる。これにより、例えば、バイアス電圧の極性が一方に偏ることに伴う各半導体素子のポーラリゼーションを抑制することができる。また、各半導体素子が利用素子として選択されている期間においてバイアス電圧が一方極性に維持され、例えば、利用素子として選択されている期間にバイアス電圧の極性を切り替える必要がないため、バイアス電圧の切り替えに伴う放射線の不感時間（放射線を検出することができない期間）が抑制される。
【００１１】
望ましい具体例において、前記放射線検出部は、２つのグループに属する複数の半導体素子を備え、前記２つのグループの複数の半導体素子は、検出中心を基準とする幾何学的な対称性をもって一方グループの各半導体素子と他方グループの各半導体素子が交互に配列され、前記素子選択回路は、前記一方グループの複数の半導体素子と前記他方グループの複数の半導体素子をグループ単位で交互に前記利用素子として選択し、前記電圧選択回路は、グループ単位で交互に前記利用素子として選択される複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ、前記２つのグループの複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性をグループ単位で切り替えることを特徴とする。
【００１２】
望ましい具体例において、前記放射線検出部は、少なくとも３つの半導体素子を備え、前記電圧発生回路は、前記バイアス電圧と補正バイアス電圧を発生し、前記素子選択回路は、前記３つの半導体素子の中から周期的に順に２つの選択素子と１つの休止素子を選択して前記２つの選択素子を交互に前記利用素子とし、前記電圧選択回路は、交互に選択される前記利用素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ前記２つの選択素子に供給されるバイアス電圧の極性を切り替え、前記１つの休止素子に前記補正バイアス電圧を供給することを特徴とする。
【００１３】
上記具体例によれば、例えば、３つの半導体素子のうちの各半導体素子が休止素子として選択された期間に、その半導体素子に補正バイアス電圧を供給することができる。これにより、例えば、利用素子として選択された期間に各半導体素子に極性の偏りが発生したとしても、休止素子として選択された期間にその偏りに応じた補正バイアス電圧を供給して極性の偏りを軽減し、望ましくは極性の偏りを無くすことができる。
【００１４】
望ましい具体例において、前記放射線検出部は、３つのグループに属する複数の半導体素子を備え、前記３つのグループの複数の半導体素子は、検出中心を基準とする幾何学的な対称性をもって交互に配列され、前記電圧発生回路は、前記バイアス電圧と補正バイアス電圧を発生し、前記素子選択回路は、前記３つのグループの中から周期的に順に２つの選択グループと１つの休止グループを選択し、前記２つの選択グループに属する複数の半導体素子をグループ単位で交互に前記利用素子とし、前記電圧選択回路は、グループ単位で交互に前記利用素子として選択される複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧を前記一方極性としつつ、前記２つの選択グループに属する複数の半導体素子に供給されるバイアス電圧の極性をグループ単位で切り替え、前記１つの休止グループに属する複数の半導体素子に前記補正バイアス電圧を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、半導体素子に供給するバイアス電圧の極性を反転させることに伴う放射線の検出特性の劣化を抑制することができる。望ましくは、更に、不感時間を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態として好適な放射線測定装置の全体構成図である。
【図２】スイッチＳＷａ〜ＳＷｃの切り替えタイミングの具体例を示す図である。
【図３】２グループからなる素子アレイの具体例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態として好適な別の放射線測定装置の全体構成図である。
【図５】スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り替えタイミングの具体例を示す図である。
【図６】スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り替えタイミングの具体例を示す図である。
【図７】極性の偏りと補正を説明するための図である。
【図８】極性の偏りと補正を説明するための図である。
【図９】３グループからなる素子アレイの具体例１を示す図である。
【図１０】３グループからなる素子アレイの具体例２を示す図である。
【図１１】３グループからなる素子アレイの具体例３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態として好適な放射線測定装置の全体構成図である。図１に示す放射線測定装置はサーベイメータである。サーベイメータは可搬型あるいは携帯型の放射線測定装置であり、それはバッテリにより駆動されるものである。サーベイメータを用いて、例えば対象物表面上における放射性汚染箇所が特定され、またその放射性汚染箇所に対して線量等の測定が実行される。放射線を検出する部分と測定結果を表示する部分とが別体で構成されてもよい。
【００１８】
図１において、放射線検出部１０は本実施形態においてγ線を測定する放射線センサである。放射線検出部１０は、少なくとも２つの半導体素子を備えている。図１には、素子１と素子２の２つの半導体素子が図示されている。本実施形態において、半導体素子としては、様々な種類の半導体結晶を利用することができるが、特に臭化タリウム（TlBr）が好適な具体例である。
【００１９】
電圧発生回路２０は、２つの半導体素子（素子１と素子２）に印加されるバイアス電圧を発生する。電圧発生回路２０は、正極性のバイアス電圧（正バイアス電圧：＋電圧）と、負極性のバイアス電圧（負バイアス電圧：−電圧）を発生する。正極性のバイアス電圧の具体例は＋５００Ｖ（ボルト）であり、負極性のバイアス電圧の具体例は−５００Ｖ（ボルト）である。
【００２０】
電圧選択回路３０は、２つの半導体素子（素子１と素子２）に供給されるバイアス電圧の極性を切り替える回路であり、２つのスイッチＳＷｂ，ＳＷｃを備えている。スイッチＳＷｂにより、素子２に印加されるバイアス電圧の極性が切り替えられ、スイッチＳＷｃにより、素子１に印加されるバイアス電圧の極性が切り替えられる。なお、素子１と素子２には、それぞれ、抵抗Ｒを介してバイアス電圧が供給される。
【００２１】
使用素子選択回路４０は、２つの半導体素子（素子１と素子２）の中から放射線の検出に利用される利用素子を選択する回路であり、スイッチＳＷａを備えている。スイッチＳＷａにより、素子１と素子２のいずれかの検出信号（放射線の検出に伴う電荷）が選択され、コンデンサＣにおいて検出信号の直流成分がカットされてプリアンプＰＡに供給される。プリアンプＰＡにおいて増幅処理された検出信号は、後段の主アンプＭＡにおいて、さらに増幅処理される。
【００２２】
測定処理部６０は、主アンプＭＡから得られる検出信号（増幅処理後）に基づいて放射線の測定結果を得る。測定処理部６０は、例えば、検出信号をＡＤ変換処理（アナログデジタル変換処理）して得られるデジタル信号に基づいて、測定結果として、放射線（例えばガンマ線）のエネルギースペクトルを算出する。必要に応じて、そのエネルギースペクトルに基づいて、線量、線量率、積算線量、積算線量率などが算出されてもよい。また、測定処理部６０は、例えば、検出信号に含まれる一定波高値以上の信号を計数して得られるカウント値を得てもよい。
【００２３】
制御部１００は、図１の放射線測定装置内を全体的に制御する。特に制御部１００は、使用素子選択回路４０が備えるスイッチＳＷａと、電圧選択回路３０が備えるスイッチＳＷｂ，ＳＷｃの切り替えタイミングを制御する。
【００２４】
図１の放射線測定装置の全体構成は以上のとおりである。次に、図１の放射線測定装置により実現される機能の具体例について詳述する。なお、図１に示した構成（符号を付された各部）については、以下の説明において図１の符号を利用する。
【００２５】
図２は、スイッチＳＷａ〜ＳＷｃの切り替えタイミングの具体例を示す図である。図２には、スイッチＳＷａ〜ＳＷｃまでの各スイッチに関するタイミングチャートが図示されている。
【００２６】
スイッチＳＷａは、２つの半導体素子（素子１と素子２）の中から放射線の検出に利用される利用素子を選択する。図２に示す具体例においては、時刻ｔ１〜ｔ４の期間で素子１が選択されており、時刻ｔ４で素子１から素子２に切り替えられ、時刻ｔ４〜ｔ７の期間で素子２が選択され、時刻ｔ７で素子２から素子１に切り替えられている。例えば、素子１の選択期間ｔ１〜ｔ４と素子２の選択期間ｔ４〜ｔ７が同じ時間長とされ、つまりデューティー比が５０パーセントとされ、時刻ｔ７以降においても素子１と素子２が交互に切り換えられる。
【００２７】
スイッチＳＷｂは、素子２に印加されるバイアス電圧の極性を切り替える。図２に示す具体例において、素子２のバイアス電圧は、時刻ｔ１〜ｔ２の反転期間（過渡期間）で負電圧（負極性のバイアス電圧）から正電圧（正極性のバイアス電圧）に切り替えられ、時刻ｔ２〜ｔ３の期間で正電圧に維持され、時刻ｔ３〜ｔ４の反転期間（過渡期間）で正電圧から負電圧に切り替えられて、時刻ｔ４〜ｔ７の期間で負電圧に維持される。
【００２８】
素子２のバイアス電圧が負電圧に維持される期間は、素子２が利用素子として選択される期間以上とされる。図２の具体例では、素子２のバイアス電圧が負電圧に維持される期間ｔ４〜ｔ７と素子２が利用素子として選択される期間ｔ４〜ｔ７は同じ時間長である。また、素子１が利用素子として選択されている期間内に、素子２のバイアス電圧の極性が切り替えられる。図２の具体例では、素子１が利用素子として選択されている期間ｔ１〜ｔ４内に、素子２のバイアス電圧の極性が切り換えられる。
【００２９】
また、素子２のバイアス電圧は、例えば、負電圧に維持される期間ｔ４〜ｔ７のデューティー比が５０パーセント、正電圧に維持される期間ｔ２〜ｔ３のデューティー比が４０パーセント、極性の反転期間（過渡期間）である期間ｔ１〜ｔ２と期間ｔ３〜ｔ４のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。なお、時刻ｔ７以降においても、スイッチＳＷｂにより素子２のバイアス電圧が正電圧と負電圧に交互に切り換えられる。
【００３０】
スイッチＳＷｃは、素子１に印加されるバイアス電圧の極性を切り替える。図２に示す具体例において、素子１のバイアス電圧は、時刻ｔ１〜ｔ４の期間で負電圧（負極性のバイアス電圧）に維持され、時刻ｔ４〜ｔ５の反転期間（過渡期間）で負電圧から正電圧（正極性のバイアス電圧）に切り替えられ、時刻ｔ５〜ｔ６の期間で正電圧に維持され、時刻ｔ６〜ｔ７の反転期間（過渡期間）で正電圧から負電圧に切り替えられる。
【００３１】
素子１のバイアス電圧が負電圧に維持される期間は、素子１が利用素子として選択される期間以上とされる。図２の具体例では、素子１のバイアス電圧が負電圧に維持される期間ｔ１〜ｔ４と素子１が利用素子として選択される期間ｔ１〜ｔ４は同じ時間長である。また、素子２が利用素子として選択されている期間内に、素子１のバイアス電圧の極性が切り替えられる。図２の具体例では、素子２が利用素子として選択されている期間ｔ４〜ｔ７内に、素子１のバイアス電圧の極性が切り換えられる。
【００３２】
また、素子１のバイアス電圧は、例えば、負電圧に維持される期間ｔ１〜ｔ４のデューティー比が５０パーセント、正電圧に維持される期間ｔ５〜ｔ６のデューティー比が４０パーセント、極性の反転期間（過渡期間）である期間ｔ４〜ｔ５と期間ｔ６〜ｔ７のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。なお、時刻ｔ７以降においても、スイッチＳＷｃにより素子１のバイアス電圧が負電圧と正電圧に交互に切り換えられる。
【００３３】
制御部１００は、使用素子選択回路４０（スイッチＳＷａ）と電圧選択回路３０（スイッチＳＷｂ，ＳＷｃ）を制御することにより、例えば図２に示す具体例を実現する。
【００３４】
図２に示す具体例によれば、素子１と素子２の各々について、正電圧と負電圧のバイアス電圧が交互に印加されるため、素子１と素子２のポーラリゼーション（polarization）が抑制され、望ましくは解消される。また、図２の具体例によれば、利用素子として素子１と素子２が交互に選択され、利用素子に供給されるバイアス電圧を負電圧に維持することができる。これにより、検出される放射線の入射方向を維持することができる。また、図２の具体例では、素子１と素子２のうちの一方素子に印加されるバイアス電圧の反転期間（過渡期間）に、他方素子を利用して放射線が検出されため、バイアス電圧の反転期間（過渡期間）に伴う不感期間を無くすことができる。
【００３５】
図１の放射線検出部１０は、複数の素子１と複数の素子２の２グループからなる素子アレイを備えていてもよい。
【００３６】
図３は、２グループからなる素子アレイの具体例を示す図である。図３には、放射線検出部１０の検出面が図示されており、８個の素子１と８個の素子２の合計１６素子による素子アレイが図示されている。
【００３７】
図３の具体例において、８個の素子１と８個の素子２は、検出中心Ｐを含む矩形の検出面内（検出面上）において、各素子１と各素子２を交互に格子状に配列されている。つまり、８個の素子１と８個の素子２は、検出面の検出中心Ｐを通る対角線（破線）を軸としてシンメトリー（対称的）に配列されている。
【００３８】
図３に示す８個の素子１と８個の素子２は、例えば、図２に示す具体例に従って制御される。つまり、図２の素子１に係るタイミングチャートに従って、図３の８個の素子１が一斉に（一括的に）制御され、図２の素子２に係るタイミングチャートに従って、図３の８個の素子２が一斉に（一括的に）制御される。
【００３９】
これにより、図３に示す具体例において、８個の素子１からなる素子１グループと、８個の素子２からなる素子２グループが交互に利用され、検出面全体（素子アレイ全体）として放射線を検出する中心の位置が検出中心Ｐに維持される。
【００４０】
図４は、本発明の実施形態として好適な別の放射線測定装置の全体構成図である。図４に示す放射線測定装置はサーベイメータである。サーベイメータは可搬型あるいは携帯型の放射線測定装置であり、それはバッテリにより駆動されるものである。サーベイメータを用いて、例えば対象物表面上における放射性汚染箇所が特定され、またその放射性汚染箇所に対して線量等の測定が実行される。放射線を検出する部分と測定結果を表示する部分とが別体で構成されてもよい。
【００４１】
図４において、放射線検出部１０は本実施形態においてγ線を測定する放射線センサである。放射線検出部１０は、少なくとも３つの半導体素子を備えている。図４には、素子１と素子２と素子３の３つの半導体素子が図示されている。本実施形態において、半導体素子としては、様々な種類の半導体結晶を利用することができるが、特に臭化タリウム（TlBr）が好適な具体例である。
【００４２】
電圧発生回路２０は、３つの半導体素子（素子１〜３）に印加されるバイアス電圧を発生する。電圧発生回路２０は、正極性のバイアス電圧（正バイアス電圧：＋電圧）と、負極性のバイアス電圧（負バイアス電圧：−電圧）と、補正バイアス電圧を発生する。正極性のバイアス電圧をＶ１、負極性のバイアス電圧をＶ２、補正バイアス電圧をＶ３とすると、例えばＶ３≧Ｖ１＞０＞Ｖ２となる。なお、半導体素子として利用される半導体結晶によっては、バイアス電圧を共に正極性（Ｖ１，Ｖ２＞０）とし、補正バイアス電圧を負極性（Ｖ３＜０）としてもよい。
【００４３】
電圧選択回路３０は、３つの半導体素子（素子１〜３）に供給されるバイアス電圧を切り替える回路であり、３つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備えている。スイッチＳＷ１により素子１に供給されるバイアス電圧が切り替えられ、スイッチＳＷ２により素子２に供給されるバイアス電圧が切り替えられ、スイッチＳＷ３により素子３に供給されるバイアス電圧が切り替えられる。なお、素子１〜３には、それぞれ、抵抗Ｒを介してバイアス電圧が供給される。
【００４４】
使用素子選択回路４０は、３つの半導体素子（素子１〜３）の中から放射線の検出に利用される利用素子を選択する回路であり、スイッチＳＷ４を備えている。スイッチＳＷ４により、素子１〜３のいずれかの検出信号（放射線の検出に伴う電荷）が選択され、コンデンサＣにおいて検出信号の直流成分がカットされてプリアンプＰＡに供給される。プリアンプＰＡにおいて増幅処理された検出信号は、後段の主アンプＭＡにおいて、さらに増幅処理される。
【００４５】
測定処理部６０は、主アンプＭＡから得られる検出信号（増幅処理後）に基づいて放射線の測定結果を得る。測定処理部６０は、例えば、検出信号をＡＤ変換処理（アナログデジタル変換処理）して得られるデジタル信号に基づいて、測定結果として、放射線（例えばガンマ線）のエネルギースペクトルを算出する。必要に応じて、そのエネルギースペクトルに基づいて、線量、線量率、積算線量、積算線量率などが算出されてもよい。また、測定処理部６０は、例えば、検出信号に含まれる一定波高値以上の信号を計数して得られるカウント値を得てもよい。
【００４６】
制御部１００は、図４の放射線測定装置内を全体的に制御する。特に制御部１００は、電圧選択回路３０が備えるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、使用素子選択回路４０が備えるスイッチＳＷ４の切り替えタイミングを制御する。
【００４７】
図４の放射線測定装置の全体構成は以上のとおりである。次に、図４の放射線測定装置により実現される機能の具体例について詳述する。なお、図４に示した構成（符号を付された各部）については、以下の説明において図４の符号を利用する。
【００４８】
図５と図６はスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り替えタイミングの具体例を示す図である。図５と図６には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の各スイッチに関するタイミングチャートが図示されている。なお、図５には、時刻０から時刻ＩＩまでのタイミングチャートが図示されており、図６には、時刻ＩＩから時刻ＩＩＩまでのタイミングチャートが図示されている。
【００４９】
図５に示すように、時刻０から時刻Ｉまでの第Ｉ期間においては、素子１と素子２が交互に利用素子として利用され、素子３が休止素子とされる。第Ｉ期間において、スイッチＳＷ４は、素子１と素子２を交互に放射線の検出に利用される利用素子として選択する。例えば、素子１の選択期間と素子２の選択期間が同じ時間長とされ、つまりデューティー比が５０パーセントとされ、第Ｉ期間内で４周期に亘って素子１と素子２が交互に切り換えられる。
【００５０】
また、第Ｉ期間において、スイッチＳＷ１は、素子１が利用素子として選択される選択期間において、素子１に供給されるバイアス電圧を負電圧（負極性のバイアス電圧）として、素子１が利用素子として選択されない期間において、素子１のバイアス電圧を負電圧から正電圧（正極性のバイアス電圧）に切り換え、正電圧を一定期間だけ維持してから、負電圧に切り替える。例えば、負電圧に維持される期間のデューティー比が７０パーセント、正電圧に維持される期間のデューティー比が２０パーセント、極性の反転期間（負電圧から正電圧と正電圧から負電圧）のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。
【００５１】
また、第Ｉ期間において、スイッチＳＷ２は、素子２が利用素子として選択される選択期間において、素子２に供給されるバイアス電圧を負電圧（負極性のバイアス電圧）として、素子２が利用素子として選択されない期間において、素子２のバイアス電圧を負電圧から正電圧（正極性のバイアス電圧）に切り換え、正電圧を一定期間だけ維持してから、負電圧に切り替える。例えば、負電圧に維持される期間のデューティー比が７０パーセント、正電圧に維持される期間のデューティー比が２０パーセント、極性の反転期間（負電圧から正電圧と正電圧から負電圧）のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。
【００５２】
そして、第Ｉ期間において、スイッチＳＷ３は、休止素子である素子３に対して接地電圧（ＧＮＤ＝０Ｖ）のバイアス電圧を供給する。
【００５３】
次に、時刻Ｉから時刻ＩＩまでの第ＩＩ期間においては、素子２と素子３が交互に利用素子として利用され、素子１が休止素子とされる。第ＩＩ期間において、スイッチＳＷ４は、素子３と素子２を交互に、放射線の検出に利用される利用素子として選択する。例えば、素子３の選択期間と素子２の選択期間が同じ時間長とされ、つまりデューティー比が５０パーセントとされ、第ＩＩ期間内で４周期に亘って素子３と素子２が交互に切り換えられる。
【００５４】
また、第ＩＩ期間において、スイッチＳＷ２は、素子２が利用素子として選択される選択期間において、素子２に供給されるバイアス電圧を負電圧として、素子２が利用素子として選択されない期間において、素子２のバイアス電圧を負電圧から正電圧に切り換え、正電圧を一定期間だけ維持してから負電圧に切り替える。例えば、負電圧に維持される期間のデューティー比が７０パーセント、正電圧に維持される期間のデューティー比が２０パーセント、極性の反転期間（負電圧から正電圧と正電圧から負電圧）のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。
【００５５】
また、第ＩＩ期間において、スイッチＳＷ３は、素子３が利用素子として選択される選択期間において、素子３に供給されるバイアス電圧を負電圧として、素子３が利用素子として選択されない期間において、素子３のバイアス電圧を負電圧から正電圧に切り換え、正電圧を一定期間だけ維持してから負電圧に切り替える。例えば、負電圧に維持される期間のデューティー比が７０パーセント、正電圧に維持される期間のデューティー比が２０パーセント、極性の反転期間（負電圧から正電圧と正電圧から負電圧）のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。
【００５６】
そして、第ＩＩ期間において、スイッチＳＷ１は、休止素子である素子１に対して補正電圧（補正バイアス電圧）を一定期間だけ供給してから、接地電圧（ＧＮＤ＝０Ｖ）のバイアス電圧に切り換える。
【００５７】
さらに、図６に示すように、時刻ＩＩから時刻ＩＩＩまでの第ＩＩＩ期間においては、素子１と素子３が交互に利用素子として利用され、素子２が休止素子とされる。第ＩＩＩ期間において、スイッチＳＷ４は、素子３と素子１を交互に放射線の検出に利用される利用素子として選択する。例えば、素子３の選択期間と素子１の選択期間が同じ時間長とされ、つまりデューティー比が５０パーセントとされ、第ＩＩＩ期間内で４周期に亘って素子３と素子１が交互に切り換えられる。
【００５８】
また、第ＩＩＩ期間において、スイッチＳＷ１は、素子１が利用素子として選択される選択期間において、素子１に供給されるバイアス電圧を負電圧として、素子１が利用素子として選択されない期間において素子１のバイアス電圧を負電圧から正電圧に切り換え、正電圧を一定期間だけ維持してから負電圧に切り替える。例えば、負電圧に維持される期間のデューティー比が７０パーセント、正電圧に維持される期間のデューティー比が２０パーセント、極性の反転期間（負電圧から正電圧と正電圧から負電圧）のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。
【００５９】
また、第ＩＩＩ期間において、スイッチＳＷ３は、素子３が利用素子として選択される選択期間において、素子３に供給されるバイアス電圧を負電圧として、素子３が利用素子として選択されない期間において、素子３のバイアス電圧を負電圧から正電圧に切り換え、正電圧を一定期間だけ維持してから負電圧に切り替える。例えば、負電圧に維持される期間のデューティー比が７０パーセント、正電圧に維持される期間のデューティー比が２０パーセント、極性の反転期間（負電圧から正電圧と正電圧から負電圧）のデューティー比がそれぞれ５パーセントとされる。
【００６０】
そして、第ＩＩＩ期間において、スイッチＳＷ２は、休止素子である素子２に対して補正電圧（補正バイアス電圧）を一定期間だけ供給してから、接地電圧（ＧＮＤ＝０Ｖ）のバイアス電圧に切り換える。
【００６１】
なお、時刻ＩＩＩ以降においても、素子１〜３の中から順に１つの素子が休止素子とされて２つの素子が交互に利用素子とされる。
【００６２】
図５，図６に示す具体例によれば、素子１〜３の各々について、正電圧と負電圧のバイアス電圧が交互に印加される期間があるため、各素子（素子１〜３）のポーラリゼーション（polarization）が抑制され、望ましくは解消される。また、図５，図６に示す具体例によれば、利用素子として選択された期間に各素子（素子１〜３）に供給されるバイアス電圧を負電圧に維持することができる。また、利用素子として選択されていない期間に各素子（素子１〜３）のバイアス電圧が反転されるため、バイアス電圧の反転期間（過渡期間）に伴う不感期間を無くすことができる。
【００６３】
さらに、図５，図６に示す具体例によれば、利用素子として選択された期間に各素子（素子１〜３）に極性の偏りが発生したとしても、休止素子として選択された期間にその偏りに応じた補正バイアス電圧（補正電圧）を供給することにより、極性の偏りを軽減し、望ましくは極性の偏りを無くすことができる。これにより、例えば、極性の偏りに伴うポーラリゼーションを抑制することができる。
【００６４】
図７と図８は、極性の偏りと補正を説明するための図である。図７と図８には、各素子（素子１〜３）に供給されるバイアス電圧のタイミングチャート（図５，図６参照）と、各素子の極性の偏り（ポーラリゼーション進行度）の推移が図示されている。なお、図７には、時刻０から時刻ＩＩまでのタイミングチャートと推移が図示されており、図８には時刻ＩＩから時刻ＩＩＩまでのタイミングチャートと推移が図示されている。
【００６５】
図７に示す時刻０から時刻Ｉまでの第Ｉ期間においては、素子１と素子２が交互に利用素子として利用され、素子１と素子２の各々に対して負電圧と正電圧のバイアス電圧が交互に供給される。負電圧に維持される期間のデューティー比（例えば７０パーセント）の方が、正電圧に維持される期間のデューティー比（例えば２０パーセント）よりも大きいため、第Ｉ期間において、素子１と素子２には負側（負電圧側）に極性の偏りが生じる。
【００６６】
そこで、時刻Ｉから時刻ＩＩまでの第ＩＩ期間において、休止素子となる素子１に対して正側の補正電圧（正極の補正バイアス電圧）が供給される。例えば、時刻Ｉにおける素子１の極性の偏りの程度に応じて、その偏りを戻す（偏りを０とする）ように、素子１に供給される補正電圧の大きさと時間が調整される。具体的には、第Ｉ期間における、正電圧が維持される期間のデューティー比、負電圧が維持される期間のデューティー比、正電圧の大きさ、負電圧の大きさ、正電圧と負電圧の繰り返し回数等に基づいて、素子１に供給される補正電圧の大きさと時間が調整される。そして、素子１の極性の偏りが戻った時点において、図７の具体例では時刻ａにおいて、素子１に供給されるバイアス電圧が接地電圧（ＧＮＤ＝０Ｖ）に切り替えられる。
【００６７】
また、図７の具体例では、時刻０以前において素子３が利用されておらず、素子３には極性の偏りが発生していないため、時刻０から時刻Ｉまでの第Ｉ期間において、休止素子である素子３には、正極性のバイアス電圧が供給されず、素子３のバイアス電圧が接地電圧（ＧＮＤ＝０Ｖ）とされる。
【００６８】
次に、時刻Ｉから時刻ＩＩまでの第ＩＩ期間においては、素子２と素子３が交互に利用素子として利用され、素子２と素子３の各々に対して負電圧と正電圧のバイアス電圧が交互に供給される。負電圧に維持される期間のデューティー比（例えば７０パーセント）の方が、正電圧に維持される期間のデューティー比（例えば２０パーセント）よりも大きいため、第ＩＩ期間において、素子２と素子３には、負側（負電圧側）に極性の偏りが生じる。なお、素子２は、第Ｉ期間から利用素子とされているため、第Ｉ期間から継続的に負側に極性が偏っている。
【００６９】
そこで、図８に示す時刻ＩＩから時刻ＩＩＩまでの第ＩＩＩ期間において、休止素子となる素子２に対して正側の補正電圧（正極の補正バイアス電圧）が供給される。例えば、時刻ＩＩにおける素子２の極性の偏りの程度に応じて、その偏りを戻す（偏りを０とする）ように、素子２に供給される補正電圧の大きさと時間が調整される。具体的には、第Ｉ期間と第ＩＩ期間における、正電圧が維持される期間のデューティー比、負電圧が維持される期間のデューティー比、正電圧の大きさ、負電圧の大きさ、正電圧と負電圧の繰り返し回数等に基づいて、素子２に供給される補正電圧の大きさと時間が調整される。そして素子２の極性の偏りが戻った時点において、図８の具体例では時刻ｂにおいて、素子２に供給されるバイアス電圧が接地電圧（ＧＮＤ＝０Ｖ）に切り替えられる。
【００７０】
また、時刻ＩＩＩから始まる第ＩＶ期間においては、休止素子となる素子３に対して正側の補正電圧（正極の補正バイアス電圧）が供給される。例えば、時刻ＩＩＩにおける素子３の極性の偏りの程度に応じて、その偏りを戻す（偏りを０とする）ように、素子３に供給される補正電圧の大きさと時間が調整される。具体的には、第ＩＩ期間と第ＩＩＩ期間における、正電圧が維持される期間のデューティー比、負電圧が維持される期間のデューティー比、正電圧の大きさ、負電圧の大きさ、正電圧と負電圧の繰り返し回数等に基づいて、素子３に供給される補正電圧の大きさと時間が調整される。そして素子３の極性の偏りが戻った時点において、図８の具体例では時刻ｃにおいて、素子３に供給されるバイアス電圧が接地電圧（ＧＮＤ＝０Ｖ）に切り替えられる。
【００７１】
図７，図８に示す具体例によれば、利用素子として選択された期間に各素子（素子１〜３）に極性の偏りが発生したとしても、休止素子として選択された期間にその偏りに応じた補正バイアス電圧（補正電圧）を供給することにより、極性の偏りを軽減し、望ましくは極性の偏りを無くすことができる。これにより、例えば、極性の偏りに伴うポーラリゼーションを抑制することができる。
【００７２】
図４の放射線検出部１０は、複数の素子１と複数の素子２と複数の素子３の３グループからなる素子アレイを備えていてもよい。
【００７３】
図９は、３グループからなる素子アレイの具体例１を示す図である。図９には、放射線検出部１０の検出面が図示されており、３個の素子１からなるグループ１と、３個の素子２からなるグループ２と、３個の素子３からなるグループ３とによる、３グループの合計９素子による素子アレイが図示されている。
【００７４】
図９の具体例１において、３個の素子１は、破線で示す二等辺三角形の頂点の位置に配置される。３個の素子２は、検出中心Ｐを通る破線の直線上に等間隔に配置される。なお中央の素子２は、検出中心Ｐの位置に配置される。そして、３個の素子３は、破線で示す二等辺三角形の頂点の位置に配置される。なお、素子１と素子３に対応した２つの二等辺三角形は、互いに合同であり互いに逆向き（上下反対）とされる。また、素子１と素子３に対応した２つの二等辺三角形は、互いに重心が同じ位置とされる。さらに、３個の素子１と３個の素子３の各々は、検出中心Ｐからの距離が互いに等しいことが望ましい。
【００７５】
図９に示す９個の素子（素子１〜３）は、例えば、図５，図６に示す具体例に従って制御される。つまり、図５，図６の素子１に係るタイミングチャートに従って、図９の３個の素子１が一斉に（一括的に）制御され、図５，図６の素子２に係るタイミングチャートに従って、図９の３個の素子２が一斉に（一括的に）制御され、図５，図６の素子３に係るタイミングチャートに従って、図９の３個の素子３が一斉に（一括的に）制御される。
【００７６】
これにより、図９に示す具体例１において、検出面全体（素子アレイ全体）として放射線を検出する中心の位置を検出中心Ｐに維持することができる。
【００７７】
図１０は、３グループからなる素子アレイの具体例２を示す図である。図１０には、放射線検出部１０の検出面が図示されており、２個の素子１からなるグループ１と、２個の素子２からなるグループ２と、２個の素子３からなるグループ３とによる、３グループの合計６素子による素子アレイが図示されている。
【００７８】
図１０の具体例２において、６個の素子１〜３は、検出中心Ｐを中心とする円の円周上に等角度間隔（６０度間隔）で配置される。そして、同一グループに属する２つの素子が同一直径上に配置される。
【００７９】
図１０に示す６個の素子（素子１〜３）も、例えば、図５，図６に示す具体例に従って制御される。これにより、図１０に示す具体例２においても、検出面全体（素子アレイ全体）として放射線を検出する中心の位置を検出中心Ｐに維持することができる。
【００８０】
なお、各グループに属する素子が３個以上であってもよい。この場合にも、３グループに属する全素子が、各グループごとに交互に、検出中心Ｐを中心とする円の円周上に等角度間隔で配置される。
【００８１】
図１１は、３グループからなる素子アレイの具体例３を示す図である。図１１には、３個の素子１からなるグループ１と、３個の素子２からなるグループ２と、３個の素子３からなるグループ３とによる、３グループの合計９素子による三次元の素子アレイが図示されている。
【００８２】
図１１において、第２円は検出中心Ｐを中心とするＸＹ平面内の円である。第１円は第２円をＺ軸の負方向に平行移動した円であり、第３円は第２円をＺ軸の正方向に平行移動した円である。第２円から第１円までの距離（平行移動させた距離）と、第２円から第３円までの距離（平行移動させた距離）は、互いに等しい。
【００８３】
第２円の円周上には、素子１〜素子３の３個の素子が等角度間隔（１２０度間隔）で配置される。また、第１円の円周上と第３円の円周上にも、それぞれ、素子１〜素子３の３個の素子が等角度間隔（１２０度間隔）で配置される。
【００８４】
図１１の具体例３では、第２円周上の素子２と第１円周上の素子１と第３円周上の素子３が互いに同一のＺ軸上（Ｘ座標値とＹ座標値が同一）に配置される。同様に、第２円周上の素子１と第１円周上の素子３と第３円周上の素子２が互いに同一のＺ軸上に配置されて、第２円周上の素子３と第１円周上の素子２と第３円周上の素子１が互いに同一のＺ軸上に配置される。
【００８５】
図１１に示す９個の素子（素子１〜３）も、例えば、図５，図６に示す具体例に従って制御される。これにより、図１１に示す具体例３では、立体的な素子アレイ全体として放射線を検出する中心の位置を検出中心Ｐに維持することができる。
【００８６】
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。
【符号の説明】
【００８７】
１０  放射線検出部、２０  電圧発生回路、３０  電圧選択回路、４０  使用素子選択回路、６０  測定処理部。
【図１】
2017015408.tif 000003
【図２】
2017015408.tif 000004
【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】
2017015408.tif 000009
【図８】
2017015408.tif 000010
【図９】
2017015408.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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