(57)【要約】【課題】アンプ回路の初段の静電容量の増大を抑制しつつ、高密度実装化を達成するとともに、外部ノイズがアンプ回路に侵入するのを低減する。【解決手段】多層プリント基板の第１層１１には、放射線検出素子１０５、直流カット用コンデンサＣ１およびアンプ回路１０７を配置し、配線パターンＰ１には、第１層１１の配線パターンＨ１、Ｈ２下に第２層１２の配線パターンＰ１が配置されないようにするための開口部１７ａ、１７ｂを形成するとともに、多層プリント基板の第３層１３には全面電極Ｐ２を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出する放射線検出素子と、
前記放射線検出素子にて検出された信号から直流成分を除去する直流カット用コンデンサと、
前記直流カット用コンデンサの後段に接続され、前記放射線検出素子にて検出された信号を増幅するアンプ回路と、
前記放射線検出素子、前記直流カット用コンデンサおよび前記アンプ回路が第１層目に配置されたＮ（Ｎは２以上の整数）層構造の多層プリント基板とを備え、
前記多層プリント基板の少なくとも２層目の配線パターンは、前記放射線検出素子から前記アンプ回路に至る前記第１層目の配線パターン下を避けるようにして形成されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記放射線検出素子から前記アンプ回路に至る前記第１層目の配線パターン下には、２層目の配線パターンが存在せず、３層目以降のいずれかの層には全面電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記放射線検出素子から前記アンプ回路に至る前記第１層目の配線パターン下には、２層目からＮ−２層目までの配線パターンが存在せず、Ｎ−１層目に全面電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記多層プリント基板のＮ層目の裏面には電子部品が配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線検出器に関し、特に、放射線の検出に用いられるアンプ回路が搭載される回路基板の構成に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、加速器施設および放射線利用施設などにおいて、放射線業務従事者が被ばくした放射線の線量を検出したり管理したりするために、放射線業務従事者のポケットに収まる携帯用の放射線検出器が用いられている。
図３は放射線検出器の実装状態を示す図、図４は従来の放射線検出器の外観構成を示す斜視図である。
【０００３】
図３および図４において、放射線検出器１００は、放射線業務従事者の作業服の胸に収まるような大きさに設定され、概ね１００×５０×１０ｍｍの寸法を有している。この放射線検出器１００には、信号処理回路が搭載されたプリント基板１０４、プリント基板１０４を収納する筐体１０１、放射線量などのデータ表示を行う液晶ディスプレイ１０２および放射線業務従事者に警報を行う警報ブザー１０３が設けられている。ここで、放射線の検出方式としては、入射した放射線による電離作用を利用した半導体式が主流となっている。
【０００４】
図５は、放射線検出器の概略構成を示すブロック図である。
図５において、プリント基板１０１には、放射線を検出する放射線検出素子１０５、放射線検出素子１０５にて検出された信号から直流成分を除去する直流カット用コンデンサＣ１、放射線検出素子１０５にて検出された信号を増幅するアンプ回路１０７、アンプ回路１０７から出力された信号を閾値と比較するコンパレータ１０８、コンパレータ１０８からの比較結果に基づいて被ばく放射線量を算出するＣＰＵ１０９およびＣＰＵ１０９にて算出された放射線量を被ばく量集中管理システムに送信する通信回路１１０が実装され、プリント基板１０１は、コネクタなどを介して液晶ディスプレイ１０２および警報ブザー１０３に接続されている。なお、通信回路１１０としては、例えば、無線通信回路や赤外線通信回路などを用いることができる。
【０００５】
そして、放射線業務従事者が被ばくした放射線は筐体１０１を介して放射線検出素子１０５に入射され、放射線検出素子１０５にて放射線が検出される。
例えば、放射線の検出方式として半導体式を用いた場合、放射線検出素子１０５には、放射線を検出する半導体のダイオード構造が設けられる。そして、このダイオード構造に逆バイアスが印加されると、電子はｎ側からｐ側に移動し、ダイオード構造の空乏層はさらに広がる。そして、放射線業務従事者が被ばくした放射線がダイオード構造の空乏層に入射すると、空乏層内で共有結合している電子が弾き飛ばされ、電子と正孔のペア（電子正孔対）が生成される。
【０００６】
そして、電子と正孔のペアが空乏層内で生成されると、逆バイアスされている電界に向かって電子は＋方向に移動するとともに、正孔は−方向に移動し、ダイオード構造に入射した放射線の線量に対応した電流が流れる。
そして、放射線検出素子１０５にて検出された信号は、直流カット用コンデンサＣ１にて直流成分が除去された後、アンプ回路１０７に送られ、アンプ回路１０７にて増幅される。そして、アンプ回路１０７にて増幅された信号は、コンパレータ１０８にて閾値と比較され、閾値以上のレベルの信号がパルス信号としてＣＰＵ１０９に入力される。そして、ＣＰＵ１０９は、コンパレータ１０８からのパルス信号をカウントすることにより、放射線業務従事者の被ばく放射線量を算出することができる。
【０００７】
そして、ＣＰＵ１０９は、被ばく放射線量を算出すると、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量を液晶ディスプレイ１０２に表示させる。また、ＣＰＵ１０９は、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量が規定値を超えた場合、そのことを警報ブザー１０３に通知する。そして、警報ブザー１０３は、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量が規定値を超えたという通知をＣＰＵ１０９から受けると、ブザーを鳴らすことにより、その作業空間からの離脱を放射線業務従事者に促すことができる。
【０００８】
ここで、アンプ回路１０７では、放射線などの電離作用によって発生した非常に小さな信号を所定の電圧まで増幅するため、入力インピーダンスが非常に高くなるように構成されている。また、放射線の低エネルギー領域を正確に検出するために、アンプ回路１０７の初段の静電容量を低減し、高いＳ／Ｎ比が実現されている。
一方、放射線業務従事者は、外部との連絡がとれるようにするために、管理区域構内の通信機器として用いられるＰＨＳなどの高周波通信機器を放射線検出器１００とともに携帯している。そして、ＰＨＳなどの高周波通信機器からのノイズの影響によって放射線検出器１００が誤動作するのを防止するために、放射線検出器１００内部の回路はシールド部材にて覆われている。
【０００９】
また、例えば、特許文献１には、γ線や中性子線などの複数の放射線を１個の検出器で検出できるようにするために、放射線検出部および前置増幅回路が搭載された基板と、増幅回路が搭載された基板との間にシールド板を介在させ、金属製のパッケージに収納する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３４７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の放射線検出器１００では、放射線検出器１００の小型化を実現するために、プリント基板１０４を多層化し、電子部品を高密度実装化すると、配線パターン間のパターン容量が増大する。このため、アンプ回路１０７の初段の静電容量が増大し、Ｓ／Ｎ比が劣化することから、放射線の低エネルギー領域を正確に検出することができないという問題があった。
【００１１】
また、従来の放射線検出器１００では、液晶ディスプレイ１０２などを搭載するための開口部が筐体１０１に形成されると、ＰＨＳなどの高周波通信機器からのノイズが放射線検出器１００内部に伝わる可能性があり、このようなノイズがアンプ回路１０７に浸入すると、放射線検出器１００が誤動作することがあるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、アンプ回路の初段の静電容量の増大を抑制しつつ、高密度実装化を達成するとともに、外部ノイズがアンプ回路に侵入するのを低減することが可能な放射線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の放射線検出器によれば、放射線を検出する放射線検出素子と、前記放射線検出素子にて検出された信号から直流成分を除去する直流カット用コンデンサと、前記直流カット用コンデンサの後段に接続され、前記放射線検出素子にて検出された信号を増幅するアンプ回路と、前記放射線検出素子、前記直流カット用コンデンサおよび前記アンプ回路が第１層目に配置されたＮ（Ｎは２以上の整数）層構造の多層プリント基板とを備え、前記多層プリント基板の少なくとも２層目の配線パターンは、前記放射線検出素子から前記アンプ回路に至る前記第１層目の配線パターン下を避けるようにして形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２記載の放射線検出器によれば、前記放射線検出素子から前記アンプ回路に至る前記第１層目の配線パターン下には、２層目の配線パターンが存在せず、３層目以降のいずれかの層には全面電極が形成されていることを特徴とする。
また、請求項３記載の放射線検出器によれば、前記放射線検出素子から前記アンプ回路に至る前記第１層目の配線パターン下には、２層目からＮ−２層目までの配線パターンが存在せず、Ｎ−１層目に全面電極が形成されていることを特徴とする。
また、請求項４記載の放射線検出器によれば、前記多層プリント基板のＮ層目の裏面には電子部品が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、放射線検出素子からアンプ回路に至る第１層目の配線パターン下においては、少なくとも２層目の配線パターンが存在しないようにしたので、放射線検出素子およびアンプ回路が実装される回路基板が多層化された場合においても、アンプ回路の初段におけるパターン容量の増大を抑制することが可能となる。
このため、放射線検出器の小型化を図りつつ、アンプ回路の初段の静電容量の増大を抑制することができ、高いＳ／Ｎ比を実現することが可能となることから、放射線の低エネルギー領域の検出精度を向上させることができる。
また、多層プリント基板の３層目以降に全面電極を形成することにより、液晶ディスプレイなどを搭載するための開口部が筐体に形成された場合においても、ＰＨＳなどの高周波通信機器からのノイズがアンプ回路に浸入するのを防止することができ、放射線検出器が誤動作するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る放射線検出器について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る放射線検出器に適用されるアンプ回路が搭載される回路基板の概略構成を各層ごとに分解して示す斜視図である。
図１において、放射線検出器には、放射線を検出する放射線検出素子１０５、放射線検出素子１０５にて検出された信号から直流成分を除去する直流カット用コンデンサＣ１、放射線検出素子１０５にて検出された信号を増幅するアンプ回路１０７が設けられるとともに、図５の通信回路１１０を構成したり、液晶ディスプレイ１０２や警報ブザー１０３などの制御に用いられる電子部品１８ａ〜１８ｃが設けられ、図４のプリント基板１０１に実装することができる。
【００１６】
ここで、プリント基板１０１としては、Ｎ（Ｎは２以上の整数）層構造の多層プリント基板を用いることができ、例えば、第１層１１から第６層１６を有する６層構造の多層プリント基板を用いることができる。
そして、多層プリント基板の第１層１１には、放射線検出素子１０５、直流カット用コンデンサＣ１およびアンプ回路１０７を配置し、多層プリント基板の第６層１６の裏面には電子部品１８ａ〜１８ｃを配置することができる。そして、第２層１２から第５層１５にグランド層や電源層を形成することができる。なお、放射線検出素子１０５、直流カット用コンデンサＣ１およびアンプ回路１０７は近接して配置するのが好ましく、例えば、放射線検出素子１０５、直流カット用コンデンサＣ１およびアンプ回路１０７は互いに隣接するように配置することができる。
【００１７】
ここで、多層プリント基板の第１層１１には、放射線検出素子１０５と直流カット用コンデンサＣ１とを接続する配線パターンＨ１が形成されるとともに、直流カット用コンデンサＣ１とアンプ回路１０７とを接続する配線パターンＨ２が形成されている。
また、多層プリント基板の第２層１２には配線パターンＰ１が形成され、配線パターンＰ１には、第１層１１の配線パターンＨ１、Ｈ２下に第２層１２の配線パターンＰ１が配置されないようにするための開口部１７ａ、１７ｂを形成することができる。
また、多層プリント基板の第３層１３には全面電極Ｐ２が形成され、全面電極Ｐ２は、例えば、グランド層としてシールド機能を持たせることができる。
【００１８】
これにより、放射線検出素子１０５からアンプ回路１０７に至る第１層１１の配線パターンＨ１、Ｈ２下においては、第２層１２の配線パターンＰ２が存在しないようにすることができ、放射線検出素子１０５およびアンプ回路１０７が実装されるプリント基板１０１が多層化された場合においても、アンプ回路１０７の初段におけるパターン容量の増大を抑制することが可能となる。
【００１９】
このため、放射線検出器１００の小型化を図りつつ、アンプ回路１０７の初段の静電容量の増大を抑制することができ、高いＳ／Ｎ比を実現することが可能となることから、放射線の低エネルギー領域の検出精度を向上させることができる。
また、多層プリント基板の第３層１３に全面電極Ｐ２を形成することにより、液晶ディスプレイ１０２などを搭載するための開口部が筐体１０１に形成された場合においても、ＰＨＳなどの高周波通信機器からのノイズがアンプ回路１０７に浸入するのを防止することができ、放射線検出器１００が誤動作するのを防止することができる。
【００２０】
なお、図１の実施形態では、第１層１１の配線パターンＨ１、Ｈ２下には、第２層１２の配線パターンが存在せず、第３層１３に全面電極Ｐ３を形成する方法について説明したが、第４層１４または第５層１５に全面電極を形成するようにしてもよい。
または、第５層１５に全面電極を形成し、第１層１１の配線パターンＨ１、Ｈ２下には、第２層１２から第４層１４の配線パターンが存在しないようにしてもよい
あるいは、第４層１４に全面電極を形成し、第１層１１の配線パターンＨ１、Ｈ２下には、第２層１２および第３層１３の配線パターンが存在しないようにしてもよい。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態に係る放射線検出器に適用されるアンプ回路の初段部の概略構成を示す回路図である。
図２において、アンプ回路１０７には、トランジスタ２２、２３および抵抗Ｒ１〜Ｒ３が設けられ、トランジスタ２２にてアンプ回路１０７の初段部２１が構成されている。
そして、放射線検出素子１０５は、直流カット用コンデンサＣ１を介してトランジスタ２２のベースに接続され、トランジスタ２２のコレクタは次段のトランジスタ２３のベースに接続され、トランジスタ２３のコレクタは後段アンプに接続されている。
【００２２】
また、トランジスタ２２のコレクタは抵抗Ｒ１を介して電源電位ＶＣＣに接続されるとともに、トランジスタ２３のコレクタは電源電位ＶＣＣに接続され、トランジスタ２２のエミッタは接地されるとともに、抵抗Ｒ２を介してトランジスタ２３のエミッタに接続され、トランジスタ２３のエミッタは抵抗Ｒ３を介して接地されている。
ここで、放射線検出素子１０５から初段部２１のトランジスタ２２に至る配線経路には、図１の配線パターンＨ１、Ｈ２に起因するパターン容量Ｃ２、Ｃ３が形成されている。
【００２３】
そして、放射線の検出方式として半導体式を用いた場合、放射線検出素子１０５のダイオード構造には、逆バイアス電圧Ｖｂが印加される。そして、放射線業務従事者が被ばくした放射線がダイオード構造の空乏層に入射すると、電離作用にて発生した電荷が逆バイアスによって引き抜かれ、ダイオード構造に入射した放射線の線量に対応した電流が流れる。そして、放射線検出素子１０５にて検出された信号は、直流カット用コンデンサＣ１にて信号成分が抽出された後、トランジスタ２２のベースに入力され、所定の増幅率で電圧に変換されてから、次段のトランジスタ２３に入力される。
【００２４】
ここで、放射線検出素子１０５、直流カット用コンデンサＣ１およびトランジスタ２２、２３は、図１の多層プリント基板の第１層１１に配置することができ、放射線検出素子１０５からトランジスタ２２に至る第１層１１の配線パターンＨ１、Ｈ２下においては、第２層１２の配線パターンＰ２が存在しないようにすることができる。このため、配線パターンＨ１、Ｈ２に起因するパターン容量Ｃ２、Ｃ３を低減することができ、高いＳ／Ｎ比を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射線検出器に適用されるアンプ回路が搭載される回路基板の概略構成を各層ごとに分解して示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る放射線検出器に適用されるアンプ回路の初段部の概略構成を示す回路図である。
【図３】放射線線量計の実装状態を示す図である。
【図４】放射線線量計の外観構成を示す斜視図である。
【図５】放射線検出器の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  第１層
１２  第２層
１３  第３層
１４  第４層
１５  第５層
１６  第６層
１７ａ、１７ｂ  開口部
１８ａ〜１８ｃ  電子部品
１００  放射線検出器
１０１  筐体
１０２  液晶ディスプレイ
１０３  警報ブザー
１０４  プリント基板
１０５  放射線検出素子
１０７  アンプ回路
１０８  コンパレータ
１０９  ＣＰＵ
１１０  通信回路
Ｃ１  直流カット用コンデンサ
Ｃ２、Ｃ３  パターン容量
２１  初段部
２２、２３  トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ３  抵抗
Ｈ１、Ｈ２、Ｐ１  配線パターン
Ｐ２  全面電極
【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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