シンチレーション検出器の安定化方法
本発明は、放射線好ましくはイオン化放射線の測定用のシンチレーション検出器によって生成された信号であって、検出器の作動温度に依存する信号を、少なくとも一部が検出器内で吸収される放射線を用いて安定化する方法に関するものである。この方法では、温度依存較正因子Ｋは、測定される放射線によって生成された信号の形状によって決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線、好ましくはイオン化放射線の測定用のシンチレーション検出器が放射線の少なくとも一部を吸収後に検出器によって生成された信号を安定化する方法に関するものである。ここでは信号が検出器の作動温度に依存する。本発明はまた、放射線、好ましくはイオン化放射線の測定用の検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の方法及び検出器が公知である。シンチレーション検出器におけるシンチレーターは測定される放射線を吸収し、これによって、シンチレーター内で励起状態を作り出す。これらの励起状態は光の放出の下で減衰時間τで減衰するが、光の量は入射放射線の吸収エネルギーの目安になる。光は光電陰極に向かい、光量に依存して電子を放出し、そこで吸収されて、通常光電子増倍管によって増幅される。従って、光電子増倍管の出力信号は吸収放射線の全エネルギーの目安になる。
【０００３】
シンチレーターの光出力はその温度に依存し、そのため、測定されたエネルギーに比例する出力信号はシンチレーターの温度に依存することは公知である。一定の公知の温度でシンチレーション検出器を作動することは可能でないこともあるので、検出器の測定の精度は実質的に温度変化によって損なわれる。
【０００４】
公知の技術に従うと、これは較正によって実施され、測定前又は測定後に適用され、他方、いわゆる較正源すなわち、公知エネルギーの放射線を有する放射線源は較正用に用いられる。代替として又は追加で、公知のエネルギーを有する公知のラインに基づいて較正が実施されてもよく、測定されたスペクトルに存在する。
【０００５】
これは、較正の時間と測定の時間の間に生ずる温度変化は測定におけるさらなる不確実性につながるという欠点を有する。特に、外部の作動条件を変化させながら用いられる検出器について、特に実験室外において、この欠点は重大である。さらに、特にセキュリティーエンジニアリングにおいて−古典的なリサーチ用途に対して−それらがスペクトル内に存在するすでに公知のエネルギーの十分なラインではないとしばしば仮定するが、測定されたスペクトルは、特定のエネルギーを単一の測定されたラインに割り当てることができるように前もって評価しなければならない。警備担当者は通常、核物理学の知識はなく、測定されたエネルギーの単一ラインの特定の公知エネルギーへの割り当てはさらに困難である。
【０００６】
そこで、出願人は、較正源の公知のエネルギーを連続して、又は場合によっては定義された比較的短い時間ギャップで測定でき、これによって、検出器が較正源の公知のエネルギーの放射線の測定中に較正できる、シンチレーション検出器及びかかる検出器の作動方法を開発した。これによって、物理学の知識のない個人によって高精度でイオン化放射線のスペクトルを収集することが可能になる
【０００７】
にもかかわらず、較正源から放出される放射線のエネルギー範囲内の放射線は放射線源のまさしくこの放射線によって重ね合わされ、従って、最適な形では測定されない。人が検出器を連続的には較正しないが、大きな時間ギャップをあけて行う場合、較正源のエネルギー範囲内の放射線も測定できるが、しかしながら、同時にエネルギーの解像度はピックアップされない温度変化によってより低下する。したがって、完全なエネルギー領域において、すなわち、較正源から放出される放射線の領域においても、連続的な較正によって高エネルギー解像度と同時に高感度を実現することは、原理的な理由のために非常に困難である。
【０００８】
さらなる問題は、イオン化放射線の測定について較正するために、セキュリティエンジニアリングのために用いられるならば、通常検出器の一部である放射性較正源が通常必要であることである。これは、各検出器の製造中に実質的な努力を要する。連続的に増大する安全な測定及び放射性材料をできるだけ回避するという要求のために、放射性材料の私用なしでシンチレーション検出器を較正する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、公知技術の欠点を回避して、特に、高較正精度で完全なエネルギースペクトルにわたる測定中に較正を可能とするシンチレーション検出器及びシンチレーション検出器の較正方法を提供することである。本発明の他の目的は、放射性較正源を用いる必要なく、イオン化放射線の測定用のシンチレーション検出器の較正を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この問題は、独立請求項の特徴部に従った検出器によって測定される。
【００１１】
これに従うと、温度依存較正因子κは、測定される放射線によって生成され、信号の形状から直接決定される。本発明の方法の特定の実施形態では、κはパルス形成パラメータＰに対する所定の比に選ばされ、ここで、パルス形成パラメータＰは登録された検出器信号の形状を評価することによって得られ、評価された検出器信号はシンチレーション検出器内で生成されるシンチレーション光の時間減衰定数τに依存する。以下の特徴の少なくとも一からパルス形成パラメータＰを決定することが有利であることがわかった：検出器の単極形成出力信号のピーク時間、検出器の単極形成出力信号の立ち上がり時間、及び／又は、検出器の単極形成出力信号の信号開始とゼロ交差との間の時間。
【００１２】
以下の方法段階を用いて較正因子Ｋを決定することが利点であることがわかった：励起状態からの電荷信号Ｌを生成する段階と、検出器内で放射線を部分的に吸収することによって生成され、減衰時定数τで減衰する段階と、前記減衰時定数τに実質的に比例する電荷信号Ｌの立ち上がり時間を決定する段階と、電荷信号Ｌの立ち上がり時間から較正因子Ｋを決定する段階と。その代わりに、電流信号Ｓを、電流信号Ｓの長さ及び減衰時間が減衰時定数τに実質的に比例するように最初に生成した信号から生成することができる。次いで、較正因子Ｋを、電流信号Ｓの減衰時間の長さ又はパラメータから決定する。
【００１３】
パルス形成パラメータＰは信号処理によって電子的に決定してもよい。それでもやはり、信号処理はデジタル的に行われたならば、特に有利であり、電荷信号Ｌ及び／又は電流信号Ｓをデジタル的にサンプリングするのが有利であり、サンプリングは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行われるのが好ましく、5MHzから100MHzのサンプリング速度で行われるのがより好ましく、10MHzから25MHzのサンプリング速度で行われるのがさらに好ましい。数値的な方法で、パルス形成パラメータＰを生成するのが特に好都合である。
【００１４】
さらに、測定された信号の安定性についての較正因子Ｋは、パルス形成パラメータＰからの所定の数学的関数の助けを借りて決定するならば、特に好都合であり、所定の関数は主に線形又は多項式であるのが好ましい。所定の関数は読み出し可能に検出器に格納されてもよい。測定される信号の安定性について較正因子Ｋとパルス形成パラメータＰを含む所定の較正テーブルとを相関させることも可能である。この較正テーブルを検出器に読み出し可能に格納すると好都合である。パルス形成パラメータＰからの較正因子Ｋの決定は、実時間の測定中に本方法の特に好適な実施形態において行われる。
【００１５】
さらに、放射線、好適にはイオン化放射線の測定用の検出器であって、放射線のエネルギーにほぼ比例する出力信号を上述の方法によって安定化された検出器を開示する。
【００１６】
本発明の目的は、放射線、好適にはイオン化放射線の測定用の検出器であって、測定される放射線を少なくとも一部吸収する少なくとも媒体と、この媒体によって吸収される放射線エネルギーを電荷に変換する手段とを備え、電荷は少なくとも部分的に放射線のエネルギーに比例し、又は、吸収された放射線エネルギーに対する少なくとも所定の比で相関する。さらに、検出器は、媒体の減衰時定数τに対して固定した関係を有する較正因子Ｋを決定する手段と、放射線のエネルギーにほぼ比例する検出器の出力信号について較正因子Ｋを用いて安定化する手段とを備える。
【００１７】
検出器は較正因子Ｋを決定するために以下の手段を備えるのが好都合である：好適には電流信号Ｌの立ち上がり時間に比例する電流信号Ｓの減衰時間を異ならせて、決定することによって、好適には電荷信号Ｌを電流信号Ｓに変換することによって、電荷信号Ｌの立ち上がり時間を決定する手段（電流信号Ｌの立ち上がり時間は媒体の励起状態の減衰時定数τのめやす（尺度）である）と、電荷信号Ｌの立ち上がり時間から、媒体の減衰時定数τに対してほぼ固定した関係を有する較正因子Ｋを決定する手段と。
【００１８】
放射線を吸収する媒体として、好適にはシンチレーション結晶が用いられ、好適にはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、カドミウムタングステン酸塩（ＣＷＯ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）、又は特に好適には、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）若しくは臭化ランタン（ＬａＢｒ３）が用いられる。
【００１９】
少なくとも部分的に放射線エネルギーに比例する媒体によって吸収されるエネルギーを電荷に変換する手段は好適には光検出器、例えば、結合されて光電陰極を備えた光電子増倍管、又は、特に好適には電荷敏感プリアンプが結合されたフォトダイオード、又は、ハイブリッド光電子増倍管、又は、アバランチェフォトダイオードを備える。ここで、電荷は、パルス形成及びアンプ回路を用いて電流信号Ｓに変換される。これによって、バイポーラ修正信号における２個の定義された点の間の時間ｔが測定される。好適には、フル最大値の１／３に達する、信号の立ち上がり側面の点と、信号高さが０Ｖの点との間の時間が測定される。こうして測定された時間ｔは減衰時定数τのめやすである。バイポーラ信号のゼロ交差の時間はｔｚｃとしても表示される。
【００２０】
他の実施形態では、信号処理はデジタル的に行われるが、デジタル信号サンプリングは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行われるのが好ましく、5MHzから100MHzのサンプリング速度で行われるのがより好ましく、10MHzから25MHzのサンプリング速度で行われるのがさらに好ましい。
【００２１】
このようなサンプリングを行われた後、減衰時定数τについての直接的なめやすである電流信号Ｓの指数減衰側面のパラメータはデジタル信号処理によって検出器内で決定できる。減衰時定数τに比例するパラメータを較正テーブルを用いて見積もること、測定された値を較正するために測定された信号をその結果の値を用いて補正すること、検出器を安定化するのにそれらを用いることは好都合であることがわかった。
【００２２】
通常、光電子増倍管の出力である検出器の電気出力で測定された電荷ｑは、以下の他の次元に依存する：
【数１】
ここで、Ｅは測定される粒子のエネルギーを表し、Ｗsentはシンチレーターの光出力を表し、εoptはシンチレーターの光電陰極で光収集の光学効率を表し、Ｓphkはシンチレーターに直接結合された光電陰極の感度を表し、ＶPMTは光電子増倍管の自己増幅を表す。光出力はシンチレーターの温度Ｔsに依存し、光電陰極の感度は光電陰極の温度ＴFに依存する。ここで、光電陰極は共通の温度Ｔ＝ＴF＝Ｔsだけが見えるように通常熱的に直接シンチレーターに結合され、また、光電陰極の感度は波長λの関数である。
【００２３】
光電子増倍管の自己増幅ＶPMTは、作動電圧ＵA、温度Ｔ、カウント速度Ｎ、及び、検出器のヒストリーＨistからの非線形効果に依存する。以下ではこれらの依存性は無視する。
【００２４】
J.S.Schweitzer及びW.Ziehlによる論文（IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-30(1),380(1983)）により、励起状態の減衰時定数τは結晶の温度に依存することが知られている。本発明は初めて、パラメータを同定することによってこの事実を活用し、減衰時定数τに固定した関係を示すものである。本発明の方法を用いれば、結晶の温度Ｔ及び／又は較正因子Ｋは、これらのパラメータから継続測定中に決定され、検出器を安定するのに用いられている。
【００２５】
ここで非常に特有なことには、この安定化は継続測定中にオンラインで行うことができないが、安定化に対して放射性較正源が必要でないように較正因子Ｋは測定される信号の形状から直接導出され得る。
【００２６】
従って、本発明は既に、安定化のための連続的な機会のために、原理的な理由のために、較正源を用いる公知の方法より厳密である。同時に、較正源が不要であり、このため、放射性材料の使用が排除でき、さらに、較正源の信号が生じ、低ドーズの測定を隠すことを含み、測定される放射線のエネルギースペクトルの完全な解像が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、図１から図５に沿って特定の実施形態について説明する。
【００２８】
図１はシンチレーション検出器１００の構成の概略を例示する図である。シンチレーション結晶１１０、光電陰極１２０，光電子増倍管１３０を示す。放射線は少なくとも一部はシンチレーション結晶に吸収され、そこで励起状態を作り、光子を放出して再び減衰する。これらが光電陰極１２０に当たり、誘起される光の量に依存する電子を放出し、再び光電子増倍管１３０で増幅される。次いで、光電子増倍管１３０の出力信号はさらに、最終的に放射線の吸収エネルギーに関連する出力信号を供給するように処理される。これはさらに評価エレクトロニクス１４０に処理される。
【００２９】
光放出は励起状態の減衰と共に生じ、減衰時定数τでほぼ指数的に変化する。図２ａから図２ｅは、異なる減衰時定数（τA＝100ns、τB＝150ns）の２つの入射光について計算されたシミュレーション発光及び以下の信号処理を示す。
【００３０】
図２ａに発光の経時分布を示す。時間ｔまで完全に収集された電荷ｑは電流信号Ｌ（ｔ）からわかる。光パルスが減衰した後（図２ｂ：おおよそ1000ns後）の電荷信号Ｌ（ｔ）の高さは放出した光子総量、従って、測定されるエネルギーＥについてのめやすであり、電荷信号Ｌの立ち上がりの側部の傾斜はシンチレーション材料の減衰時定数を反映する。
【００３１】
図２ｆから、数個の連続的な信号は電荷信号が安定的に立ち上がるという結果につながる（図の“ＲＣ放電なし”）。技術的な理由のために、電荷信号は通常、τ（図の“ＲＣ放電あり”）と比較して大きな電子的時定数ΘでＲＣ要素を介して放電される。しかし、この放電は以下の原理の説明では重要ではないので、図２ｂは明瞭さのために詳細を示していない。
【００３２】
発光の時間幅分布は、電荷信号Ｌ（ｔ）を異ならせることによってほとんど電子的な方法で、好ましくは通常のパルス形成及び増幅回路を電子的に用いて（結局、電流信号Ｓ（ｔ）になる）再構築することができる（図２ｃ）。減衰時定数τに関する情報は電流信号Ｓ（ｔ）の形状及び長さから抽出できる。
【００３３】
好ましくは通常のパルス形成及び増幅回路を電子的に用いて、連続集積及び識別段階によって、初期の電荷若しくは電流信号はさらに、バイポーラ信号Ｂ（ｔ）（図２ｄ）又はユニポーラ信号Ｕ（ｔ）（図２ｅ）に変換し得る。
【００３４】
図２ｄから、バイポーラ信号Ｂ（ｔ）におけるゼロ交差の時間は減衰時定数τに依存することがわかる。ゼロ交差時間はゼロ交差検出器を用いて非常に正確に測定できる。これは信号の増幅に依存せず、従って、検出される粒子のエネルギー及び信号増幅のシフトに依存しない。
【００３５】
図２ｅは、減衰時定数τがユニポーラ信号Ｕ（ｔ）の立ち上がり及びピーク時間（信号が最大値に達する時間）の両方によって決定されることを立証している。これらのパラメータも従来技術に従って電子回路を用いて測定できる。
【００３６】
上述の全ての方法は、減衰時定数τ、これに関連するシンチレーション結晶の温度、又は、検出器を安定するのに用い得る温度に依存する相関因子Ｋの決定について検出器信号から用いることできる。以下に説明する実施形態は特定の場合におけるこの原理を立証する：
【００３７】
光電子増倍管が結合されたＮａＩ（ＴＩ）結晶からなるシンチレーション検出器を放射線に曝す。光電子増倍管の信号は図２ｄに従ってバイポーラの形で形成され、次いで、ｆsampl＝25MHzのサンプリング速度でデジタル的にサンプリングされる。ゼロ交差時間ｔzcは、
・ 信号最前部（フロント）が信号最大値の１／３部分に達する時間ｔ１、
・ 信号がゼロラインを交差する時間ｔ２、
・ 単一サンプリング点から数値的に計算された差ｔzc＝ｔ２―ｔ１、
によって全検出信号について決定される。
【００３８】
適当な数値的方法を用いることによって、単一サンプリング点の間の線形的な内挿による提示した場合では、ゼロ交差時間ｔzcは、サンプリング間隔より実質的に小さい不確定性さΔｔを用いて決定することができる（Δｔ＜＜１／ｆsampl）。
【００３９】
バイポーラ信号の最大値はエネルギーＥについてのめやすとして用いられる。
【００４０】
測定中、パラメータｔzcのパルス高さ分析によって生成されるゼロ交差時間スペクトルは、パラメータＥのパルス高さ分析によって生成されるエネルギースペクトルに加えて生成される。
【００４１】
図３は、異なる温度での137Ｃｓ源を用いて放射線放出後に検出器を用いて測定されたエネルギースペクトルを示す。図４は、同時にこのシステムを用いて測定されたゼロ交差スペクトルを示す。
【００４２】
図５ａでは、平均ゼロ交差時間＜ｔzc＞は単一のゼロ交差時間の重心の検出器システムの関連温度依存性を計算することによって決定している。＜ｔzc＞は検出器システムの温度に明確に相関している。予想され、既知のように、エネルギースペクトル内の662keVピークの位置は温度に依存する（図５ｂ）。この効果は相関因子Ｋによって補償しなければならない。そうするために、まず、662keVピークの位置をパラメータ＜ｔzc＞の関するとして示さなければならない。図５ｃは、この関数が662keVピークの位置Ｘ662は＜ｔzc＞から明確に予測できるという状況であることを立証するものである。
【００４３】
相関因子
【数２】
を用いて、ピークの実際の位置が以下の式
【数３】
が成立する、すなわち、相関ピーク位置が＜ｔzc＞に依存せず、従って、検出器システムの温度に依存しないように相関し得る。特定の検出器システムについて、相関因子Ｋは図５で示したように計算される。この関数は全検出器について個々に決定しなければならない。
【００４４】
測定中に測定された信号の形状から決定される較正因子Ｋは、測定された放射線のエネルギーＥにほぼ独立であるが、検出器内でテーブルに格納することができ、これによりこのテーブルに既に格納されたデータに基づいて安定化し得る。例示で示したように、関数で依存性をとられ、検出器において関数を格納し、この関数を用いることによってそれを安定化することもできる。
【００４５】
他の実施形態では、図２ｃによる信号の立ち上がり時間ｔｒはパルス形状パラメータＰとして決定できる。しかしながら、減衰時間τに対する前もっての相関を示す他の全てのパラメータは本発明の方法に適している。
【００４６】
信号処理がアナログで行われず、デジタルで行われる場合には多数の可能性がある。この場合、光電子増倍管又は電荷感度プリアンプの出力信号は、本発明の一実施形態において25MHzのサンプリング速度でデジタル的にサンプリングされる。測定から、このサンプリング速度が十分に厳密な結果を得るのに既に十分であることが確認された。
【００４７】
デジタル信号は匹敵するアナログ信号よりも評価が技術的により簡単であり、より廉価である。例えば、ゼロ交差時間ｔzcがアナログ装置を用いて容易に測定できるバイポーラ信号による変換を、同様に適切なパルス形状パラメータを光電子増倍管のデジタル化された出力信号から直接導出できるように、省略することができる。また、例えば、マルチチャネルアナライザーＶＫＡを用いて測定された信号の処理及び評価は、測定された信号がデジタル的に既に使える場合に好ましい。
【００４８】
この実施形態特に、図５ａは、特にｔzcの依存性が−15℃から＋55℃の興味ある温度領域について十分に識別しえることを示している。
【００４９】
しかしながら、本発明による方法は検出器だけに用いることができるというものではない。パルス形状パラメータＰは常に、結晶温度Ｔについての目安であり、この方法は温度計を作動するのにも用いることができる。放射線源は通常、いろいろな形で存在するバックグランド放射線が十分である。測定が放射線エネルギーに依存しないので、測定されたエネルギーの安定化は必要ない。
【００５０】
温度計を作動するためには、測定対象の温度が測定自体に影響されないように、測定の場所では、いろいろな形で存在するバックグランド放射線に加えて、エネルギーの供給なしであることが必要であることが温度計の利点である。
【００５１】
このような温度測定は、他のコンポーネントの較正について検出器内で用いることができるが、これらは検出器外でも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】光電子増倍管を有するシンチレーション検出器のセットアップの概略を示す。
【図２ａ】異なる減衰時定数を有するが同じ光量（エネルギー）の２つの入射光について光放出の経時変化を示す図である。
【図２ｂ】図２ａの２つの入射光についての電荷信号Ｌ（ｔ）を示す図である。
【図２ｃ】図２ａの２つの入射光についての電流信号Ｓ（ｔ）を示す図である。
【図２ｄ】図２ａの２つの入射光についてのバイポーラ信号Ｂ（ｔ）を示す図である。
【図２ｅ】図２ａの２つの入射光についてのユニポーラ信号Ｌ（ｔ）を示す図である。
【図２ｆ】図２ａの２つの入射光の列についてＲＣ放電がある電荷信号Ｌ（ｔ）とＲＣ放電がない電荷信号Ｌ（ｔ）を示す図である。
【図３】137Ｃｓ源のエネルギースペクトルの温度依存性を示す図である。
【図４】図３で示したエネルギースペクトルを用いて得たゼロ交差時間スペクトルを示す図である。
【図５ａ】平均ゼロ交差時間＜ｔZC＞の検出器システム温度依存性を示す図である。
【図５ｂ】図３で示したエネルギースペクトル範囲内の662keVピーク位置の検出器システム温度依存性を示す図である。
【図５ｃ】662keVピーク位置の平均ゼロ交差時間＜ｔZC＞を示す図である。
【図５ｄ】較正因子Ｋのゼロ交差時間＜ｔZC＞を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００ シンチレーション検出器
１１０ シンチレーション結晶
１２０ 光電陰極
１３０ 光電子増倍管
１４０ 評価エレクトロニクス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線、好ましくはイオン化放射線の測定用のシンチレーション検出器が放射線の少なくとも一部を吸収後に検出器によって生成された信号を安定化する方法に関するものである。ここでは信号が検出器の作動温度に依存する。本発明はまた、放射線、好ましくはイオン化放射線の測定用の検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の方法及び検出器が公知である。シンチレーション検出器におけるシンチレーターは測定される放射線を吸収し、これによって、シンチレーター内で励起状態を作り出す。これらの励起状態は光の放出の下で減衰時間τで減衰するが、光の量は入射放射線の吸収エネルギーの目安になる。光は光電陰極に向かい、光量に依存して電子を放出し、そこで吸収されて、通常光電子増倍管によって増幅される。従って、光電子増倍管の出力信号は吸収放射線の全エネルギーの目安になる。
【０００３】
シンチレーターの光出力はその温度に依存し、そのため、測定されたエネルギーに比例する出力信号はシンチレーターの温度に依存することは公知である。一定の公知の温度でシンチレーション検出器を作動することは可能でないこともあるので、検出器の測定の精度は実質的に温度変化によって損なわれる。
【０００４】
公知の技術に従うと、これは較正によって実施され、測定前又は測定後に適用され、他方、いわゆる較正源すなわち、公知エネルギーの放射線を有する放射線源は較正用に用いられる。代替として又は追加で、公知のエネルギーを有する公知のラインに基づいて較正が実施されてもよく、測定されたスペクトルに存在する。
【０００５】
これは、較正の時間と測定の時間の間に生ずる温度変化は測定におけるさらなる不確実性につながるという欠点を有する。特に、外部の作動条件を変化させながら用いられる検出器について、特に実験室外において、この欠点は重大である。さらに、特にセキュリティーエンジニアリングにおいて−古典的なリサーチ用途に対して−それらがスペクトル内に存在するすでに公知のエネルギーの十分なラインではないとしばしば仮定するが、測定されたスペクトルは、特定のエネルギーを単一の測定されたラインに割り当てることができるように前もって評価しなければならない。警備担当者は通常、核物理学の知識はなく、測定されたエネルギーの単一ラインの特定の公知エネルギーへの割り当てはさらに困難である。
【０００６】
そこで、出願人は、較正源の公知のエネルギーを連続して、又は場合によっては定義された比較的短い時間ギャップで測定でき、これによって、検出器が較正源の公知のエネルギーの放射線の測定中に較正できる、シンチレーション検出器及びかかる検出器の作動方法を開発した。これによって、物理学の知識のない個人によって高精度でイオン化放射線のスペクトルを収集することが可能になる
【０００７】
にもかかわらず、較正源から放出される放射線のエネルギー範囲内の放射線は放射線源のまさしくこの放射線によって重ね合わされ、従って、最適な形では測定されない。人が検出器を連続的には較正しないが、大きな時間ギャップをあけて行う場合、較正源のエネルギー範囲内の放射線も測定できるが、しかしながら、同時にエネルギーの解像度はピックアップされない温度変化によってより低下する。したがって、完全なエネルギー領域において、すなわち、較正源から放出される放射線の領域においても、連続的な較正によって高エネルギー解像度と同時に高感度を実現することは、原理的な理由のために非常に困難である。
【０００８】
さらなる問題は、イオン化放射線の測定について較正するために、セキュリティエンジニアリングのために用いられるならば、通常検出器の一部である放射性較正源が通常必要であることである。これは、各検出器の製造中に実質的な努力を要する。連続的に増大する安全な測定及び放射性材料をできるだけ回避するという要求のために、放射性材料の私用なしでシンチレーション検出器を較正する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、公知技術の欠点を回避して、特に、高較正精度で完全なエネルギースペクトルにわたる測定中に較正を可能とするシンチレーション検出器及びシンチレーション検出器の較正方法を提供することである。本発明の他の目的は、放射性較正源を用いる必要なく、イオン化放射線の測定用のシンチレーション検出器の較正を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この問題は、独立請求項の特徴部に従った検出器によって測定される。
【００１１】
これに従うと、温度依存較正因子κは、測定される放射線によって生成され、信号の形状から直接決定される。本発明の方法の特定の実施形態では、κはパルス形成パラメータＰに対する所定の比に選ばされ、ここで、パルス形成パラメータＰは登録された検出器信号の形状を評価することによって得られ、評価された検出器信号はシンチレーション検出器内で生成されるシンチレーション光の時間減衰定数τに依存する。以下の特徴の少なくとも一からパルス形成パラメータＰを決定することが有利であることがわかった：検出器の単極形成出力信号のピーク時間、検出器の単極形成出力信号の立ち上がり時間、及び／又は、検出器の単極形成出力信号の信号開始とゼロ交差との間の時間。
【００１２】
以下の方法段階を用いて較正因子Ｋを決定することが利点であることがわかった：励起状態からの電荷信号Ｌを生成する段階と、検出器内で放射線を部分的に吸収することによって生成され、減衰時定数τで減衰する段階と、前記減衰時定数τに実質的に比例する電荷信号Ｌの立ち上がり時間を決定する段階と、電荷信号Ｌの立ち上がり時間から較正因子Ｋを決定する段階と。その代わりに、電流信号Ｓを、電流信号Ｓの長さ及び減衰時間が減衰時定数τに実質的に比例するように最初に生成した信号から生成することができる。次いで、較正因子Ｋを、電流信号Ｓの減衰時間の長さ又はパラメータから決定する。
【００１３】
パルス形成パラメータＰは信号処理によって電子的に決定してもよい。それでもやはり、信号処理はデジタル的に行われたならば、特に有利であり、電荷信号Ｌ及び／又は電流信号Ｓをデジタル的にサンプリングするのが有利であり、サンプリングは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行われるのが好ましく、5MHzから100MHzのサンプリング速度で行われるのがより好ましく、10MHzから25MHzのサンプリング速度で行われるのがさらに好ましい。数値的な方法で、パルス形成パラメータＰを生成するのが特に好都合である。
【００１４】
さらに、測定された信号の安定性についての較正因子Ｋは、パルス形成パラメータＰからの所定の数学的関数の助けを借りて決定するならば、特に好都合であり、所定の関数は主に線形又は多項式であるのが好ましい。所定の関数は読み出し可能に検出器に格納されてもよい。測定される信号の安定性について較正因子Ｋとパルス形成パラメータＰを含む所定の較正テーブルとを相関させることも可能である。この較正テーブルを検出器に読み出し可能に格納すると好都合である。パルス形成パラメータＰからの較正因子Ｋの決定は、実時間の測定中に本方法の特に好適な実施形態において行われる。
【００１５】
さらに、放射線、好適にはイオン化放射線の測定用の検出器であって、放射線のエネルギーにほぼ比例する出力信号を上述の方法によって安定化された検出器を開示する。
【００１６】
本発明の目的は、放射線、好適にはイオン化放射線の測定用の検出器であって、測定される放射線を少なくとも一部吸収する少なくとも媒体と、この媒体によって吸収される放射線エネルギーを電荷に変換する手段とを備え、電荷は少なくとも部分的に放射線のエネルギーに比例し、又は、吸収された放射線エネルギーに対する少なくとも所定の比で相関する。さらに、検出器は、媒体の減衰時定数τに対して固定した関係を有する較正因子Ｋを決定する手段と、放射線のエネルギーにほぼ比例する検出器の出力信号について較正因子Ｋを用いて安定化する手段とを備える。
【００１７】
検出器は較正因子Ｋを決定するために以下の手段を備えるのが好都合である：好適には電流信号Ｌの立ち上がり時間に比例する電流信号Ｓの減衰時間を異ならせて、決定することによって、好適には電荷信号Ｌを電流信号Ｓに変換することによって、電荷信号Ｌの立ち上がり時間を決定する手段（電流信号Ｌの立ち上がり時間は媒体の励起状態の減衰時定数τのめやす（尺度）である）と、電荷信号Ｌの立ち上がり時間から、媒体の減衰時定数τに対してほぼ固定した関係を有する較正因子Ｋを決定する手段と。
【００１８】
放射線を吸収する媒体として、好適にはシンチレーション結晶が用いられ、好適にはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、カドミウムタングステン酸塩（ＣＷＯ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）、又は特に好適には、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）若しくは臭化ランタン（ＬａＢｒ３）が用いられる。
【００１９】
少なくとも部分的に放射線エネルギーに比例する媒体によって吸収されるエネルギーを電荷に変換する手段は好適には光検出器、例えば、結合されて光電陰極を備えた光電子増倍管、又は、特に好適には電荷敏感プリアンプが結合されたフォトダイオード、又は、ハイブリッド光電子増倍管、又は、アバランチェフォトダイオードを備える。ここで、電荷は、パルス形成及びアンプ回路を用いて電流信号Ｓに変換される。これによって、バイポーラ修正信号における２個の定義された点の間の時間ｔが測定される。好適には、フル最大値の１／３に達する、信号の立ち上がり側面の点と、信号高さが０Ｖの点との間の時間が測定される。こうして測定された時間ｔは減衰時定数τのめやすである。バイポーラ信号のゼロ交差の時間はｔｚｃとしても表示される。
【００２０】
他の実施形態では、信号処理はデジタル的に行われるが、デジタル信号サンプリングは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行われるのが好ましく、5MHzから100MHzのサンプリング速度で行われるのがより好ましく、10MHzから25MHzのサンプリング速度で行われるのがさらに好ましい。
【００２１】
このようなサンプリングを行われた後、減衰時定数τについての直接的なめやすである電流信号Ｓの指数減衰側面のパラメータはデジタル信号処理によって検出器内で決定できる。減衰時定数τに比例するパラメータを較正テーブルを用いて見積もること、測定された値を較正するために測定された信号をその結果の値を用いて補正すること、検出器を安定化するのにそれらを用いることは好都合であることがわかった。
【００２２】
通常、光電子増倍管の出力である検出器の電気出力で測定された電荷ｑは、以下の他の次元に依存する：
【数１】
ここで、Ｅは測定される粒子のエネルギーを表し、Ｗsentはシンチレーターの光出力を表し、εoptはシンチレーターの光電陰極で光収集の光学効率を表し、Ｓphkはシンチレーターに直接結合された光電陰極の感度を表し、ＶPMTは光電子増倍管の自己増幅を表す。光出力はシンチレーターの温度Ｔsに依存し、光電陰極の感度は光電陰極の温度ＴFに依存する。ここで、光電陰極は共通の温度Ｔ＝ＴF＝Ｔsだけが見えるように通常熱的に直接シンチレーターに結合され、また、光電陰極の感度は波長λの関数である。
【００２３】
光電子増倍管の自己増幅ＶPMTは、作動電圧ＵA、温度Ｔ、カウント速度Ｎ、及び、検出器のヒストリーＨistからの非線形効果に依存する。以下ではこれらの依存性は無視する。
【００２４】
J.S.Schweitzer及びW.Ziehlによる論文（IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-30(1),380(1983)）により、励起状態の減衰時定数τは結晶の温度に依存することが知られている。本発明は初めて、パラメータを同定することによってこの事実を活用し、減衰時定数τに固定した関係を示すものである。本発明の方法を用いれば、結晶の温度Ｔ及び／又は較正因子Ｋは、これらのパラメータから継続測定中に決定され、検出器を安定するのに用いられている。
【００２５】
ここで非常に特有なことには、この安定化は継続測定中にオンラインで行うことができないが、安定化に対して放射性較正源が必要でないように較正因子Ｋは測定される信号の形状から直接導出され得る。
【００２６】
従って、本発明は既に、安定化のための連続的な機会のために、原理的な理由のために、較正源を用いる公知の方法より厳密である。同時に、較正源が不要であり、このため、放射性材料の使用が排除でき、さらに、較正源の信号が生じ、低ドーズの測定を隠すことを含み、測定される放射線のエネルギースペクトルの完全な解像が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、図１から図５に沿って特定の実施形態について説明する。
【００２８】
図１はシンチレーション検出器１００の構成の概略を例示する図である。シンチレーション結晶１１０、光電陰極１２０，光電子増倍管１３０を示す。放射線は少なくとも一部はシンチレーション結晶に吸収され、そこで励起状態を作り、光子を放出して再び減衰する。これらが光電陰極１２０に当たり、誘起される光の量に依存する電子を放出し、再び光電子増倍管１３０で増幅される。次いで、光電子増倍管１３０の出力信号はさらに、最終的に放射線の吸収エネルギーに関連する出力信号を供給するように処理される。これはさらに評価エレクトロニクス１４０に処理される。
【００２９】
光放出は励起状態の減衰と共に生じ、減衰時定数τでほぼ指数的に変化する。図２ａから図２ｅは、異なる減衰時定数（τA＝100ns、τB＝150ns）の２つの入射光について計算されたシミュレーション発光及び以下の信号処理を示す。
【００３０】
図２ａに発光の経時分布を示す。時間ｔまで完全に収集された電荷ｑは電流信号Ｌ（ｔ）からわかる。光パルスが減衰した後（図２ｂ：おおよそ1000ns後）の電荷信号Ｌ（ｔ）の高さは放出した光子総量、従って、測定されるエネルギーＥについてのめやすであり、電荷信号Ｌの立ち上がりの側部の傾斜はシンチレーション材料の減衰時定数を反映する。
【００３１】
図２ｆから、数個の連続的な信号は電荷信号が安定的に立ち上がるという結果につながる（図の“ＲＣ放電なし”）。技術的な理由のために、電荷信号は通常、τ（図の“ＲＣ放電あり”）と比較して大きな電子的時定数ΘでＲＣ要素を介して放電される。しかし、この放電は以下の原理の説明では重要ではないので、図２ｂは明瞭さのために詳細を示していない。
【００３２】
発光の時間幅分布は、電荷信号Ｌ（ｔ）を異ならせることによってほとんど電子的な方法で、好ましくは通常のパルス形成及び増幅回路を電子的に用いて（結局、電流信号Ｓ（ｔ）になる）再構築することができる（図２ｃ）。減衰時定数τに関する情報は電流信号Ｓ（ｔ）の形状及び長さから抽出できる。
【００３３】
好ましくは通常のパルス形成及び増幅回路を電子的に用いて、連続集積及び識別段階によって、初期の電荷若しくは電流信号はさらに、バイポーラ信号Ｂ（ｔ）（図２ｄ）又はユニポーラ信号Ｕ（ｔ）（図２ｅ）に変換し得る。
【００３４】
図２ｄから、バイポーラ信号Ｂ（ｔ）におけるゼロ交差の時間は減衰時定数τに依存することがわかる。ゼロ交差時間はゼロ交差検出器を用いて非常に正確に測定できる。これは信号の増幅に依存せず、従って、検出される粒子のエネルギー及び信号増幅のシフトに依存しない。
【００３５】
図２ｅは、減衰時定数τがユニポーラ信号Ｕ（ｔ）の立ち上がり及びピーク時間（信号が最大値に達する時間）の両方によって決定されることを立証している。これらのパラメータも従来技術に従って電子回路を用いて測定できる。
【００３６】
上述の全ての方法は、減衰時定数τ、これに関連するシンチレーション結晶の温度、又は、検出器を安定するのに用い得る温度に依存する相関因子Ｋの決定について検出器信号から用いることできる。以下に説明する実施形態は特定の場合におけるこの原理を立証する：
【００３７】
光電子増倍管が結合されたＮａＩ（ＴＩ）結晶からなるシンチレーション検出器を放射線に曝す。光電子増倍管の信号は図２ｄに従ってバイポーラの形で形成され、次いで、ｆsampl＝25MHzのサンプリング速度でデジタル的にサンプリングされる。ゼロ交差時間ｔzcは、
・ 信号最前部（フロント）が信号最大値の１／３部分に達する時間ｔ１、
・ 信号がゼロラインを交差する時間ｔ２、
・ 単一サンプリング点から数値的に計算された差ｔzc＝ｔ２―ｔ１、
によって全検出信号について決定される。
【００３８】
適当な数値的方法を用いることによって、単一サンプリング点の間の線形的な内挿による提示した場合では、ゼロ交差時間ｔzcは、サンプリング間隔より実質的に小さい不確定性さΔｔを用いて決定することができる（Δｔ＜＜１／ｆsampl）。
【００３９】
バイポーラ信号の最大値はエネルギーＥについてのめやすとして用いられる。
【００４０】
測定中、パラメータｔzcのパルス高さ分析によって生成されるゼロ交差時間スペクトルは、パラメータＥのパルス高さ分析によって生成されるエネルギースペクトルに加えて生成される。
【００４１】
図３は、異なる温度での137Ｃｓ源を用いて放射線放出後に検出器を用いて測定されたエネルギースペクトルを示す。図４は、同時にこのシステムを用いて測定されたゼロ交差スペクトルを示す。
【００４２】
図５ａでは、平均ゼロ交差時間＜ｔzc＞は単一のゼロ交差時間の重心の検出器システムの関連温度依存性を計算することによって決定している。＜ｔzc＞は検出器システムの温度に明確に相関している。予想され、既知のように、エネルギースペクトル内の662keVピークの位置は温度に依存する（図５ｂ）。この効果は相関因子Ｋによって補償しなければならない。そうするために、まず、662keVピークの位置をパラメータ＜ｔzc＞の関するとして示さなければならない。図５ｃは、この関数が662keVピークの位置Ｘ662は＜ｔzc＞から明確に予測できるという状況であることを立証するものである。
【００４３】
相関因子
【数２】
を用いて、ピークの実際の位置が以下の式
【数３】
が成立する、すなわち、相関ピーク位置が＜ｔzc＞に依存せず、従って、検出器システムの温度に依存しないように相関し得る。特定の検出器システムについて、相関因子Ｋは図５で示したように計算される。この関数は全検出器について個々に決定しなければならない。
【００４４】
測定中に測定された信号の形状から決定される較正因子Ｋは、測定された放射線のエネルギーＥにほぼ独立であるが、検出器内でテーブルに格納することができ、これによりこのテーブルに既に格納されたデータに基づいて安定化し得る。例示で示したように、関数で依存性をとられ、検出器において関数を格納し、この関数を用いることによってそれを安定化することもできる。
【００４５】
他の実施形態では、図２ｃによる信号の立ち上がり時間ｔｒはパルス形状パラメータＰとして決定できる。しかしながら、減衰時間τに対する前もっての相関を示す他の全てのパラメータは本発明の方法に適している。
【００４６】
信号処理がアナログで行われず、デジタルで行われる場合には多数の可能性がある。この場合、光電子増倍管又は電荷感度プリアンプの出力信号は、本発明の一実施形態において25MHzのサンプリング速度でデジタル的にサンプリングされる。測定から、このサンプリング速度が十分に厳密な結果を得るのに既に十分であることが確認された。
【００４７】
デジタル信号は匹敵するアナログ信号よりも評価が技術的により簡単であり、より廉価である。例えば、ゼロ交差時間ｔzcがアナログ装置を用いて容易に測定できるバイポーラ信号による変換を、同様に適切なパルス形状パラメータを光電子増倍管のデジタル化された出力信号から直接導出できるように、省略することができる。また、例えば、マルチチャネルアナライザーＶＫＡを用いて測定された信号の処理及び評価は、測定された信号がデジタル的に既に使える場合に好ましい。
【００４８】
この実施形態特に、図５ａは、特にｔzcの依存性が−15℃から＋55℃の興味ある温度領域について十分に識別しえることを示している。
【００４９】
しかしながら、本発明による方法は検出器だけに用いることができるというものではない。パルス形状パラメータＰは常に、結晶温度Ｔについての目安であり、この方法は温度計を作動するのにも用いることができる。放射線源は通常、いろいろな形で存在するバックグランド放射線が十分である。測定が放射線エネルギーに依存しないので、測定されたエネルギーの安定化は必要ない。
【００５０】
温度計を作動するためには、測定対象の温度が測定自体に影響されないように、測定の場所では、いろいろな形で存在するバックグランド放射線に加えて、エネルギーの供給なしであることが必要であることが温度計の利点である。
【００５１】
このような温度測定は、他のコンポーネントの較正について検出器内で用いることができるが、これらは検出器外でも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】光電子増倍管を有するシンチレーション検出器のセットアップの概略を示す。
【図２ａ】異なる減衰時定数を有するが同じ光量（エネルギー）の２つの入射光について光放出の経時変化を示す図である。
【図２ｂ】図２ａの２つの入射光についての電荷信号Ｌ（ｔ）を示す図である。
【図２ｃ】図２ａの２つの入射光についての電流信号Ｓ（ｔ）を示す図である。
【図２ｄ】図２ａの２つの入射光についてのバイポーラ信号Ｂ（ｔ）を示す図である。
【図２ｅ】図２ａの２つの入射光についてのユニポーラ信号Ｌ（ｔ）を示す図である。
【図２ｆ】図２ａの２つの入射光の列についてＲＣ放電がある電荷信号Ｌ（ｔ）とＲＣ放電がない電荷信号Ｌ（ｔ）を示す図である。
【図３】137Ｃｓ源のエネルギースペクトルの温度依存性を示す図である。
【図４】図３で示したエネルギースペクトルを用いて得たゼロ交差時間スペクトルを示す図である。
【図５ａ】平均ゼロ交差時間＜ｔZC＞の検出器システム温度依存性を示す図である。
【図５ｂ】図３で示したエネルギースペクトル範囲内の662keVピーク位置の検出器システム温度依存性を示す図である。
【図５ｃ】662keVピーク位置の平均ゼロ交差時間＜ｔZC＞を示す図である。
【図５ｄ】較正因子Ｋのゼロ交差時間＜ｔZC＞を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００ シンチレーション検出器
１１０ シンチレーション結晶
１２０ 光電陰極
１３０ 光電子増倍管
１４０ 評価エレクトロニクス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線好ましくはイオン化放射線の測定用のシンチレーション検出器によって生成された信号を、放射線の少なくとも一部が前記検出器内で吸収された後に、安定化する方法であって、前記信号は検出器の作動温度に依存し、温度依存較正因子Ｋは、測定される放射線によって生成された信号の形状によって決定される方法。
【請求項２】
較正因子Ｋはパルス形状パラメータＰに対して所定の比で選択され、前記パルス形状パラメータＰは登録された検出器信号の形状を評価することによって得られ、評価された検出器信号はシンチレーション検出器内で生成されたシンチレーション光の減衰時定数τに依存する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パルス形状パラメータＰを、以下の特徴：
・ 検出器のユニポーラ形成された出力信号の長さ、
・ 検出器のユニポーラ形成された出力信号の立ち上がり時間、
・ 検出器のバイポーラ形成された出力信号の信号開始とゼロ交差の間の時間、
のうちの少なくとも一つから決定する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
較正因子Ｋは以下の方法段階：
・ 検出器内の放射線の少なくとも一部の吸収によって生成され、減衰時間τで減衰する例示状態からの電荷信号Ｌを生成する段階と、
・ 減衰時間τに実質的に比例する電荷信号Ｌの立ち上がり時間を決定する段階と、
・ 電荷信号Ｌの立ち上がり時間から較正因子Ｋを決定する段階と、
を用いて決定する請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
較正因子Ｋは以下の方法段階：
・ 電流信号Ｓの長さ及び減衰時間が実質的に減衰時間τに比例するところの電流信号Ｓを生成する段階と、
・ 電流信号Ｓの長さ、又は、減衰時間パラメータから較正因子Ｋを決定する段階と、
を用いて決定する請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
パルス形状パラメータＰを信号処理によって電子的に決定する請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
電荷信号Ｌ及び／又は電流信号Ｓをデジタル的にサンプリングし、サンプリングは好ましくは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行われるのが、より好ましくは5MHzから100MHzのサンプリング速度で行われ、さらに好ましくは10MHzから25MHzのサンプリング速度で行われる請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
パルス形状パラメータＰを数値的な方法で生成する請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
測定された信号の安定性についての較正因子Ｋを、所定の数学的関数を用いてパルス形成パラメータＰから決定する請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
所定の関数は好ましくはほぼ線形である請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
所定の関数は好ましくはほぼ多項式である請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
所定の関数を読み出し可能に検出器に格納する請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
測定される信号の安定性について較正因子Ｋは、パルス形成パラメータＰを含む所定の較正テーブルと相関する請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記較正テーブルを検出器に読み出し可能に格納する請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
パルス形成パラメータＰからの較正因子Ｋの決定を、実時間の測定中に行う請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
放射線好ましくはイオン化放射線を測定する検出器であって、
・ 測定される放射線を少なくとも一部吸収する媒体と；
・ 該媒体に吸収された放射線エネルギーを、該放射線エネルギーに少なくとも部分的に比例する電荷に変換する手段と；
・ 前記媒体の減衰時間τに対して固定した関係を有する較正因子Ｋを決定する手段と；
・ 放射線エネルギーにほぼ比例する検出器の出力信号を、較正因子Ｋを用いて安定化する手段と；
を備えた検出器。
【請求項１７】
前記検出器は較正因子Ｋを決定する以下の手段：
・ 電荷信号Ｌの立ち上がり時間を、好ましくは電荷信号Ｌを電流信号Ｓに変換することによって決定する手段であって、前記決定は好ましくは電荷信号Ｌに比例する電流信号Ｓの減衰時間を識別し、決定することによって行われ、前記電荷信号Ｌの立ち上がり時間は放射線を吸収する媒体における励起状態の減衰時間τのめやすであるところの決定手段と；
・ 前記媒体の減衰時間τに対してほぼ固定した関係を有する較正因子Ｋを、電荷信号Ｌの立ち上がり時間から決定する手段と；
を備えた請求項１６に記載の検出器。
【請求項１８】
放射線を吸収する前記媒体はシンチレーション結晶、好ましくはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、カドミウムタングステン酸塩（ＣＷＯ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）、又は特に好ましくは塩化ランタン（ＬａＣｌ３）若しくは臭化ランタン（ＬａＢｒ３）を含む請求項１６又は１７のいずれかに記載の検出器。
【請求項１９】
少なくとも部分的に放射線エネルギーに比例する媒体に吸収されるエネルギーを電荷に変換する手段は、光検出器好ましくは、結合されて光電陰極を備える光電子増倍管、又はフォトダイオード、特に好ましくは電荷敏感プリアンプが結合されたフォトダイオード、又は、ハイブリッド光電子増倍管、又は、アバランチェフォトダイオードを含む請求項１６から１８のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２０】
電荷はパルス形成及びアンプ回路を用いて電流信号Ｓに変換される請求項１６から１９のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２１】
バイポーラ修正信号における２個の定義された点の間の時間ｔ、好ましくは、フル最大値の１／３に達する信号の立ち上がりの側部の点と信号高さが０Ｖの点との間の時間が測定される、こうして測定された時間ｔは減衰時定数τのめやすである請求項１６から２０のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２２】
電子信号はデジタル的にサンプリングし、サンプリングは好ましくは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行い、より好ましくは5MHzから100MHzのサンプリング速度で行い、さらに好ましいくは10MHzから25MHzのサンプリング速度で行い、さらなる信号処理はデジタル的である請求項１６から２１のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２３】
減衰時定数τの直接的なめやすである電流信号Ｓの指数的に減衰する側部のパラメータをデジタル信号処理によって決定する請求項１６から２２のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２４】
減衰時定数τに比例するパラメータを較正テーブルを用いて見積もり、測定された値を較正するために測定された信号を見積った値を用いて補正する請求項１６から２３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２５】
放射線好ましくはイオン化放射線を測定する検出器であって、放射線エネルギーにほぼ比例する出力信号を請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法によって安定化する検出器。
【請求項１】
放射線好ましくはイオン化放射線の測定用のシンチレーション検出器によって生成された信号を、放射線の少なくとも一部が前記検出器内で吸収された後に、安定化する方法であって、前記信号は検出器の作動温度に依存し、温度依存較正因子Ｋは、測定される放射線によって生成された信号の形状によって決定される方法。
【請求項２】
較正因子Ｋはパルス形状パラメータＰに対して所定の比で選択され、前記パルス形状パラメータＰは登録された検出器信号の形状を評価することによって得られ、評価された検出器信号はシンチレーション検出器内で生成されたシンチレーション光の減衰時定数τに依存する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パルス形状パラメータＰを、以下の特徴：
・ 検出器のユニポーラ形成された出力信号の長さ、
・ 検出器のユニポーラ形成された出力信号の立ち上がり時間、
・ 検出器のバイポーラ形成された出力信号の信号開始とゼロ交差の間の時間、
のうちの少なくとも一つから決定する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
較正因子Ｋは以下の方法段階：
・ 検出器内の放射線の少なくとも一部の吸収によって生成され、減衰時間τで減衰する例示状態からの電荷信号Ｌを生成する段階と、
・ 減衰時間τに実質的に比例する電荷信号Ｌの立ち上がり時間を決定する段階と、
・ 電荷信号Ｌの立ち上がり時間から較正因子Ｋを決定する段階と、
を用いて決定する請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
較正因子Ｋは以下の方法段階：
・ 電流信号Ｓの長さ及び減衰時間が実質的に減衰時間τに比例するところの電流信号Ｓを生成する段階と、
・ 電流信号Ｓの長さ、又は、減衰時間パラメータから較正因子Ｋを決定する段階と、
を用いて決定する請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
パルス形状パラメータＰを信号処理によって電子的に決定する請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
電荷信号Ｌ及び／又は電流信号Ｓをデジタル的にサンプリングし、サンプリングは好ましくは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行われるのが、より好ましくは5MHzから100MHzのサンプリング速度で行われ、さらに好ましくは10MHzから25MHzのサンプリング速度で行われる請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
パルス形状パラメータＰを数値的な方法で生成する請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
測定された信号の安定性についての較正因子Ｋを、所定の数学的関数を用いてパルス形成パラメータＰから決定する請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
所定の関数は好ましくはほぼ線形である請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
所定の関数は好ましくはほぼ多項式である請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
所定の関数を読み出し可能に検出器に格納する請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
測定される信号の安定性について較正因子Ｋは、パルス形成パラメータＰを含む所定の較正テーブルと相関する請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記較正テーブルを検出器に読み出し可能に格納する請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
パルス形成パラメータＰからの較正因子Ｋの決定を、実時間の測定中に行う請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
放射線好ましくはイオン化放射線を測定する検出器であって、
・ 測定される放射線を少なくとも一部吸収する媒体と；
・ 該媒体に吸収された放射線エネルギーを、該放射線エネルギーに少なくとも部分的に比例する電荷に変換する手段と；
・ 前記媒体の減衰時間τに対して固定した関係を有する較正因子Ｋを決定する手段と；
・ 放射線エネルギーにほぼ比例する検出器の出力信号を、較正因子Ｋを用いて安定化する手段と；
を備えた検出器。
【請求項１７】
前記検出器は較正因子Ｋを決定する以下の手段：
・ 電荷信号Ｌの立ち上がり時間を、好ましくは電荷信号Ｌを電流信号Ｓに変換することによって決定する手段であって、前記決定は好ましくは電荷信号Ｌに比例する電流信号Ｓの減衰時間を識別し、決定することによって行われ、前記電荷信号Ｌの立ち上がり時間は放射線を吸収する媒体における励起状態の減衰時間τのめやすであるところの決定手段と；
・ 前記媒体の減衰時間τに対してほぼ固定した関係を有する較正因子Ｋを、電荷信号Ｌの立ち上がり時間から決定する手段と；
を備えた請求項１６に記載の検出器。
【請求項１８】
放射線を吸収する前記媒体はシンチレーション結晶、好ましくはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、カドミウムタングステン酸塩（ＣＷＯ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）、又は特に好ましくは塩化ランタン（ＬａＣｌ３）若しくは臭化ランタン（ＬａＢｒ３）を含む請求項１６又は１７のいずれかに記載の検出器。
【請求項１９】
少なくとも部分的に放射線エネルギーに比例する媒体に吸収されるエネルギーを電荷に変換する手段は、光検出器好ましくは、結合されて光電陰極を備える光電子増倍管、又はフォトダイオード、特に好ましくは電荷敏感プリアンプが結合されたフォトダイオード、又は、ハイブリッド光電子増倍管、又は、アバランチェフォトダイオードを含む請求項１６から１８のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２０】
電荷はパルス形成及びアンプ回路を用いて電流信号Ｓに変換される請求項１６から１９のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２１】
バイポーラ修正信号における２個の定義された点の間の時間ｔ、好ましくは、フル最大値の１／３に達する信号の立ち上がりの側部の点と信号高さが０Ｖの点との間の時間が測定される、こうして測定された時間ｔは減衰時定数τのめやすである請求項１６から２０のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２２】
電子信号はデジタル的にサンプリングし、サンプリングは好ましくは1MHzから1000MHzのサンプリング速度で行い、より好ましくは5MHzから100MHzのサンプリング速度で行い、さらに好ましいくは10MHzから25MHzのサンプリング速度で行い、さらなる信号処理はデジタル的である請求項１６から２１のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２３】
減衰時定数τの直接的なめやすである電流信号Ｓの指数的に減衰する側部のパラメータをデジタル信号処理によって決定する請求項１６から２２のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２４】
減衰時定数τに比例するパラメータを較正テーブルを用いて見積もり、測定された値を較正するために測定された信号を見積った値を用いて補正する請求項１６から２３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２５】
放射線好ましくはイオン化放射線を測定する検出器であって、放射線エネルギーにほぼ比例する出力信号を請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法によって安定化する検出器。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【公表番号】特表２００７−５３６５３２（Ｐ２００７−５３６５３２Ａ）
【公表日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１１８８０（Ｐ２００７−５１１８８０）
【出願日】平成１６年５月１０日（２００４．５．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５０７５４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１６６９２
【国際公開日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（５０６３７５９５６）アイシーエックス・ラジエーション・ゲーエムベーハー (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年５月１０日（２００４．５．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５０７５４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１６６９２
【国際公開日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（５０６３７５９５６）アイシーエックス・ラジエーション・ゲーエムベーハー (3)
【Ｆターム（参考）】
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