放射線位置検出装置
【課題】 位置分解能に優れた放射線位置検出装置を提供する。
【解決手段】 放射線位置検出装置は、電極３を有し、放射線ｒの入射位置に応じて電極の一端Ａに第１信号を出力するとともに電極の他端Ｂに第２信号を出力する放射線位置検出器１と、第１プリアンプ５ａと、第１コンデンサ４ａと、第２プリアンプ５ｂと、第２コンデンサ４ｂと、第１信号及び第２信号の強度比から放射線の入射位置を測定する測定部と、を備えている。第１プリアンプ５ａの時定数は電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数未満であり、第２プリアンプ５ａの時定数は電極の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数未満である。
【解決手段】 放射線位置検出装置は、電極３を有し、放射線ｒの入射位置に応じて電極の一端Ａに第１信号を出力するとともに電極の他端Ｂに第２信号を出力する放射線位置検出器１と、第１プリアンプ５ａと、第１コンデンサ４ａと、第２プリアンプ５ｂと、第２コンデンサ４ｂと、第１信号及び第２信号の強度比から放射線の入射位置を測定する測定部と、を備えている。第１プリアンプ５ａの時定数は電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数未満であり、第２プリアンプ５ａの時定数は電極の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数未満である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器施設等において、施設内部の放射線漏れを監視するために放射線検出器が用いられている。例えば、加速器施設において、陽子、電子等の粒子が、軌道から外れてしまう場合がある。この場合、放射線検出器は、軌道から外れた、即ちロスしたビームを検出するために用いられ、調整等の作業の指針を与える等の重要な役割を担っている。一般に、ロスしたビームを検出する場合、ロスビームによる放射線は比較的線量が大きいため、放射線検出器としては電離箱が使用される。
【０００３】
しかしながら、上記電離箱は、放射線の有無を検出することができるものの、放射線の位置情報を検出することは困難である。そこで、放射線の位置情報を検出することができる放射線位置検出装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】「放射線計測ハンドブック（第３版）」、日刊工業新聞社、２１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記放射線位置検出装置は、高圧が印加される電極を有した放射線位置検出器、電極の両端に接続されたプリアンプ、並びに電極及びプリアンプの間にそれぞれ設けられ、高圧をカットするコンデンサを備えている。放射線位置検出器は、入射される放射線を電気的信号に変換し、信号を電極の両端に出力する。電極の両端に出力される信号の大きさ（電荷量）は、放射線の発生位置（入射位置）に依存する。
【０００５】
電極の両端から出力される信号は、コンデンサを介してプリアンプに出力され、積分される。信号がプリアンプで積分される際、プリアンプのコンデンサに電荷が蓄積されるが、高圧をカットするコンデンサにも同量の電荷が蓄積される。プリアンプで積分された信号は、その後、波形整形され、Ａ／Ｄ変換される。そして、上記放射線位置検出装置は、それぞれ電極の両端から出力されるとともにＡ／Ｄ変換された信号の強度比を基に、位置情報を取得している。
【０００６】
ところで、高圧をカットするコンデンサに蓄積された電荷は電極を介して充放電される。上記放射線位置検出装置は上記した影響を受けるため、波形整形された信号の波形に、オーバーシュート又はアンダーシュートとなる歪みが生じることになる。このため、放射線位置検出装置において、入射される放射線が少ないときは位置分解能に優れているものの、入射される放射線が多いとき（高計数率時）では位置分解能が低下してしまう。
【０００７】
詳述すると、入射される放射線が多いときは、波形整形された信号のパルスの間隔が短くなるため、オーバーシュート又はアンダーシュートが生じている間にパルスが発生することになる。すると、上記発生したパルスの波高値は実際の値より低く又は高くなる。そして、波形整形されたパルスをＡ／Ｄ変換すると、パルスの波高値は、本来の値より低く又は高くなる。その結果、放射線位置検出装置による位置演算結果が変動し、位置分解能が低下してしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、位置分解能に優れた放射線位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る放射線位置検出装置は、
抵抗性の電極を有し、放射線の入射位置に応じて前記電極の一端に第１信号を出力するとともに前記電極の他端に第２信号を出力する放射線位置検出器と、
前記電極の一端に接続された第１プリアンプと、
前記電極の一端及び第１プリアンプ間に接続された第１コンデンサと、
前記電極の他端に接続された第２プリアンプと、
前記電極の他端及び第２プリアンプ間に接続された第２コンデンサと、
前記第１プリアンプ及び第２プリアンプに接続され、前記第１プリアンプから前記第１信号が伝送されるとともに、前記第２プリアンプから前記第２信号が伝送され、前記第１信号及び第２信号の強度比から放射線の入射位置を測定する測定部と、を備え、
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第１コンデンサによる時定数未満であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第２コンデンサによる時定数未満である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、位置分解能に優れた放射線位置検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る放射線位置検出装置について詳細に説明する。
図１に示すように、放射線位置検出型の検出装置である放射線位置検出装置は、放射線位置検出器１と、第１コンデンサ４ａと、第２コンデンサ４ｂと、電荷積分型の前置増幅器である第１プリアンプ５ａ及び第２プリアンプ５ｂと、阻止抵抗６と、高圧電源部７と、第１波形整形アンプ１０ａと、第２波形整形アンプ１０ｂと、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａと、第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂと、測定部である演算回路１２とを備えている。
【００１１】
放射線位置検出器１は、外側ケース２と、外側ケース内に収容された抵抗性の電極３と、外側ケース内に収容されているとともに、電極３を囲んで設けられた図示しない他の電極とを有している。
【００１２】
他の電極は、陰極であり、円筒状に形成されている。ここで、他の電極は０Ｖ（ボルト）電位である。電極３は、陽極であり、他の電極内部に収容されている。電極３は他の電極の中心軸に沿って延出して設けられている。電極３の形状はワイヤ状である。ここで、電極３には、＋数ｋＶの高圧が印加される。電極３の抵抗値は、数ｋΩである。電極３及び他の電極は絶縁されている。
【００１３】
外側ケース２は筒状に形成されている。外側ケース２は電極３との絶縁状態を保った状態で電極３及び他の電極を収容して設けられている。この実施の形態において、外側ケース２の両側面は閉塞され、外側ケース２内部は気密である。
【００１４】
他の電極内部を含む外側ケース２内部には電離ガスとして、希ガスをベースとした混合ガスが封入されている。ここで、高放射線場でもガスが重合されないガスを選定している。
【００１５】
ここで、上記放射線位置検出器１による放射線位置検出方法について説明する。
放射線位置検出器１に放射線ｒが入射されると、放射線は外側ケース２内部のガスを電離させることになる。これにより、イオンと電子による電荷が発生する。放射線ｒの入射位置（発生位置）において、電子は陽極である電極３に収集される。そして、放射線位置検出器１は、放射線ｒの入射位置に応じて電極３の一端Ａに第１信号を出力するとともに電極３の他端Ｂに第２信号を出力する。すなわち、第１信号及び第２信号は、それぞれ放射線ｒの入射位置に応じた電荷量を持つ。
【００１６】
ここで、電極３の一端Ａから他端Ｂまでの長さをＬ、電極３の一端Ａから放射線の入射位置までの長さをｘとする。すると、電極３の一端Ａに出力される第１信号の電荷量ＱＡ及び、電極３の他端Ｂに出力される第２信号の電荷量ＱＢは次に示す式で表される。
【００１７】
ＱＡ＝（ＱＡ＋ＱＢ）×（Ｌ−ｘ）／Ｌ
ＱＢ＝（ＱＡ＋ＱＢ）×ｘ／Ｌ
上記した式から判るように、放射線ｒの入射位置が一端Ａと他端Ｂとの中間の場合（ｘ＝Ｌ／２）、第１信号の電荷量ＱＡと第２信号の電荷量ＱＢとが同一となる。また、放射線ｒの入射位置が他端Ｂより一端Ａに近い場合（ｘ＜Ｌ／２）、第１信号の電荷量ＱＡが第２信号の電荷量ＱＢより大きくなる。逆に、放射線ｒの入射位置が一端Ａより他端Ｂに近い場合（ｘ＞Ｌ／２）、第２信号の電荷量ＱＢが第１信号の電荷量ＱＡより大きくなる。
【００１８】
第１プリアンプ５ａは電極３の一端Ａに接続されている。第１コンデンサ４ａは電極３の一端Ａ及び第１プリアンプ５ａ間に接続されている。より詳しくは、第１コンデンサ４ａは、放射線位置検出器１のコネクタを介して電極３の一端Ａに接続されている。第２プリアンプ５ｂは電極３の他端Ｂに接続されている。第２コンデンサ４ｂは電極３の他端Ｂ及び第２プリアンプ５ｂ間に接続されている。より詳しくは、第２コンデンサ４ｂは、放射線位置検出器１のコネクタを介して電極３の他端Ｂに接続されている。
【００１９】
演算回路１２は第１プリアンプ５ａ及び第２プリアンプ５ｂに接続されている。第１波形整形アンプ１０ａは第１プリアンプ５ａ及び演算回路１２間に接続されている。第１Ａ／Ｄ変換器１１ａは第１波形整形アンプ１０ａ及び演算回路１２間に接続されている。第２波形整形アンプ１０ｂは第２プリアンプ５ｂ及び演算回路１２間に接続されている。第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂは第２波形整形アンプ１０ｂ及び演算回路１２間に接続されている。
【００２０】
第１プリアンプ５ａは、オペアンプ１３ａと、コンデンサである積分コンデンサ９ａと、抵抗である放電抵抗８ａとを有している。オペアンプ１３ａは、第１コンデンサ４ａ及び第１波形整形アンプ１０ａ間に配置されている。積分コンデンサ９ａは、オペアンプ１３ａに並列に接続されている。放電抵抗８ａは、オペアンプ１３ａ及び積分コンデンサ９ａに並列に接続されている。第１プリアンプ５ａの時定数をτｐ１とする。時定数τｐ１は、積分コンデンサ９ａ及び放電抵抗８ａにより設定（決定）される。
【００２１】
第１プリアンプ５ａには、放射線位置検出器１から出力される第１信号が入力される。これにより、第１プリアンプ５ａは第１信号の電荷を収集する。第１プリアンプ５ａが収集した電荷は積分コンデンサ９ａに蓄積される。
【００２２】
第２プリアンプ５ｂは、オペアンプ１３ｂと、コンデンサである積分コンデンサ９ｂと、抵抗である放電抵抗８ｂとを有している。オペアンプ１３ｂは、第２コンデンサ４ｂ及び第２波形整形アンプ１０ｂ間に配置されている。積分コンデンサ９ｂは、オペアンプ１３ｂに並列に接続されている。放電抵抗８ｂは、オペアンプ１３ｂ及び積分コンデンサ９ｂに並列に接続されている。第２プリアンプ５ｂの時定数をτｐ２とする。時定数τｐ２は、積分コンデンサ９ｂ及び放電抵抗８ｂにより設定（決定）される。
【００２３】
この実施の形態において、第１プリアンプ５ａの時定数τｐ１及び第２プリアンプ５ｂの時定数τｐ２は同一である。このため、以下、第１プリアンプ５ａの時定数及び第２プリアンプ５ｂの時定数をτｐとする。
【００２４】
第２プリアンプ５ｂには、放射線位置検出器１から出力される第２信号が入力される。これにより、第２プリアンプ５ｂは第２信号の電荷を収集する。第２プリアンプ５ｂが収集した電荷は積分コンデンサ９ｂに蓄積される。
【００２５】
高圧電源部７は、第１コンデンサ４ａより電極３の一端Ａ側において、阻止抵抗６を介して電極３の一端Ａに接続されている。もう一つの高圧電源部７は、第２コンデンサ４ｂより電極３の他端Ｂ側において、阻止抵抗６を介して電極３の他端Ｂに接続されている。高圧電源部７は、阻止抵抗６を介して電極３に高圧を印加するものである。阻止抵抗６は、放射線位置検出器１で発生した電荷が高圧電源部７側に流れないよう設けられている。
【００２６】
電極３に高圧が印加されているため、第１プリアンプ５ａは、高圧カット用の第１コンデンサ４ａを介して電極３の一端Ａに接続されている。同様に、第２プリアンプ５ｂも、高圧カット用の第２コンデンサ４ｂを介して電極３の他端Ｂに接続されている。
【００２７】
ここで、電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａにより設定（決定）される時定数をτｄ１とし、電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂにより設定（決定）される時定数をτｄ２とする。この実施の形態において、時定数τｄ１及び時定数τｄ２は同一である。このため、以下、電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数と、電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数とをτｄとする。
【００２８】
第１波形整形アンプ１０ａは、第１プリアンプ５ａから入力される第１信号を波形整形するものであり、第１信号の波形をパルス幅の短い波形とするものである。これにより、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合であっても第１信号の複数のパルスの重なりを防止することができる。
【００２９】
第２波形整形アンプ１０ｂも、第１波形整形アンプ１０ａと同様、第２プリアンプ５ｂから入力される第２信号を波形整形するものであり、第２信号の波形をパルス幅の短い波形とするものである。これにより、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合であっても第２信号の複数のパルスの重なりを防止することができる。
【００３０】
第１Ａ／Ｄ変換器１１ａは、第１信号をＡ／Ｄ変換（デジタイズ）するものであり、これにより、第１信号のパルスの波高値を求めることができる。第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂは、第２信号をＡ／Ｄ変換（デジタイズ）するものであり、これにより、第２信号のパルスの波高値を求めることができる。
【００３１】
演算回路１２には、第１プリアンプ５ａから第１信号が伝送されるとともに、第２プリアンプ５ｂから第２信号が伝送される。より詳しくは、演算回路１２には、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａからデジタル変換された第１信号が伝送されるとともに、第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂからデジタル変換された第２信号が伝送される。演算回路１２は、入力された第１信号及び第２信号の強度比から放射線ｒの入射位置を演算（測定）するものである。このため、演算回路１２は、第１信号の電荷量ＱＡの情報及び第２信号の電荷量ＱＢの情報を取得し、取得した情報から長さｘを求める演算を行い、放射線ｒの入射位置を求めるものである。
【００３２】
次に、この実施の形態の実施例１及び２並びに比較例１及び２の放射線位置検出装置及びこの放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法について説明する。
【００３３】
（比較例１）
図１に示すように、比較例１の放射線位置検出装置は、上述したように形成されている。比較例１において、時定数τｐは時定数τｄの２倍である（τｄ＝０．５×τｐ）。
【００３４】
次いで、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法について図１、図２、図３、図４及び図５を参照しながら説明する。
まず、放射線ｒが放射線位置検出器１に入射されると、外側ケース２内部のガスと反応し、電荷が発生する。発生した電荷は、高圧が印加されている電極３に収集される。これにより、放射線の入射位置に重なった電極３から矩形状の波形を有した信号が発生する（図２（ａ））。この信号の電荷量（波高値）はＱＡ＋ＱＢである。
【００３５】
そして、この信号は、電極３の一端Ａに第１信号として出力され、電極３の他端Ｂに第２信号として出力される（図２（ｂ）乃至（ｄ））。第１信号の電荷量はＱＡであり、第２信号の電荷量はＱＢである。
【００３６】
放射線位置検出器１から出力される第１信号は第１プリアンプ５ａに入力される。積分コンデンサ９ａに蓄積される電荷量はＱＡである。ここで、放射線位置検出器１及び第１プリアンプ５ａは第１コンデンサ４ａを介して接続されるため、第１信号の電荷は積分コンデンサ９ａだけでなく第１コンデンサ４ａにも蓄積される。第１コンデンサ４ａに蓄積される電荷量はＱＡである。
【００３７】
また、放射線位置検出器１から出力される第２信号は第２プリアンプ５ｂに入力される。積分コンデンサ９ｂに蓄積される電荷量はＱＢである。ここで、放射線位置検出器１及び第２プリアンプ５ｂは第２コンデンサ４ｂを介して接続されるため、第２信号の電荷は積分コンデンサ９ｂだけでなく第２コンデンサ４ｂにも蓄積される。第２コンデンサ４ｂに蓄積される電荷量はＱＢである。
そして、第１コンデンサ４ａの電荷量ＱＡと、第２コンデンサ４ｂの電荷量ＱＢとが異なる場合、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂは、抵抗性の電極３を介して充放電し、これにより、第１コンデンサ４ａの電荷量及び第２コンデンサ４ｂの電荷量は同一となる。
【００３８】
ｘ＜１／２×Ｌの場合、ＱＢ＜ＱＡである。すると、第１コンデンサ４ａは放電し、第２コンデンサ４ｂは充電される。より詳しくは、電荷量ＱＡ及び電荷量ＱＢの差の半分が第２信号に嵩上げされる。このため、第２信号の電荷量はＱＢからＱＢ＋（ＱＡ−ＱＢ）／２に変化する（図２（ｂ））。そして、第２信号が嵩上げされた分、第２コンデンサ４ｂは充電される。
【００３９】
ｘ＝１／２×Ｌの場合、ＱＢ＝ＱＡである。この場合、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂ間に電荷の移動はない。このため、第２信号の電荷量はＱＢから変化しない（図２（ｃ））。
【００４０】
ｘ＞１／２×Ｌの場合、ＱＢ＞ＱＡである。すると、第２コンデンサ４ｂは放電し、第１コンデンサ４ａは充電される。より詳しくは、電荷量ＱＢ及び電荷量ＱＡの差の半分が第２信号から嵩減りする。このため、第２信号の電荷量はＱＢからＱＢ−（ＱＢ−ＱＡ）／２に変化する（図２（ｄ））。そして、第２信号が嵩減りした分、第２コンデンサ４ｂは放電する。
【００４１】
上記したことから、積分コンデンサ９ａに蓄積される電荷量は、放射線位置検出器１で発生する矩形状のパルスで示される電荷量ＱＡと、第２コンデンサ４ｂの充放電で発生する時定数を持った電荷量の和となる。
【００４２】
なお、ここでは、放射線位置検出器１から出力される第２信号について説明したが、放射線位置検出器１から出力される第１信号についても同様である。この場合、電荷量ＱＢを電荷量ＱＡと読み替え、ｘ＜１／２×Ｌの場合とｘ＞１／２×Ｌの場合とを取り替えれば良い。
【００４３】
このため、ｘ＜１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の電荷量（積分コンデンサ９ａに蓄積された電荷量）ＱＡは、時定数τｐで減衰する（図２（ｅ）Ｌ１）のではなく、実際は、時定数τｐで減衰する分に加えて第２コンデンサ４ｂに充電される電荷量だけ早く減衰する（図２（ｅ）Ｌ２）。
【００４４】
ｘ＝１／２×Ｌの場合、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂに充放電はないため、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の電荷量（積分コンデンサ９ａに蓄積された電荷量）ＱＡは、時定数τｐで減衰する（図２（ｆ））。
【００４５】
ｘ＞１／２×Ｌの場合、第２コンデンサ４ｂによる放電により電荷が積分コンデンサ９ａに蓄積されるため、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の電荷量（積分コンデンサ９ａに蓄積された電荷量）ＱＡは、時定数τｐで減衰する（図２（ｇ）Ｌ１）のではなく、実際は、時定数τｐで減衰するより遅くなる（図２（ｇ）Ｌ２）。
【００４６】
上記したように、放射線位置検出器１及び第１プリアンプ５ａは第１コンデンサ４ａを介して接続されている。このため、第１プリアンプ５ａの出力の減衰時定数は一定ではなく、放射線の入射位置に応じて変化する。
【００４７】
なお、ここでは、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号について説明したが、第２プリアンプ５ｂから出力される第２信号についても同様である。この場合、電荷量ＱＡを電荷量ＱＢと読み替え、ｘ＜１／２×Ｌの場合とｘ＞１／２×Ｌの場合とを取り替えれば良い。放射線位置検出器１及び第２プリアンプ５ｂも第２コンデンサ４ｂを介して接続されているため、第２プリアンプ５ｂの出力の減衰時定数も一定ではなく、放射線の入射位置に応じて変化する。
【００４８】
第１プリアンプ５ａから出力される第１信号は、第１プリアンプ５ａの減衰時定数（通常、数１００μｓ）よりも短い時定数(通常、数μｓ)を持ち、微分回路と積分回路で構成される第１波形整形アンプ１０ａで波形整形される。この際、波形整形した第１信号のパルスにオーバーシュートやアンダーシュートのような歪みが生じないようにポールゼロ調整を行う。
【００４９】
ｘ＝１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａの減衰時定数は一定であるため、第１波形整形アンプ１０ａから出力される第１信号に歪みは生じない（図３（ｂ））。このため、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合であっても第１信号の複数のパルスの重なりは防止できる。
【００５０】
しかしながら、ｘ＜１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａの減衰時定数は一定でなく、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の減衰は早くなり、第１信号のパルスにオーバーシュートが生じてしまう（図３（ａ））。このため、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合、パルスに生じたオーバーシュートの上に次に到来するパルスが重なり、パルスの波高値は本来の値より低くなる（図４）。そして、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａで第１信号のパルスをＡ／Ｄ変換すると、第１信号のパルスの波高値は本来の値より低くなる。この結果、演算回路１２による放射線ｒの入射位置の演算結果は変動し、位置分解能は低下してしまう。
【００５１】
同様に、ｘ＞１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａの減衰時定数は一定でなく、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の減衰は遅くなり、第１信号のパルスにアンダーシュートが生じてしまう（図３（ｃ））。このため、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合、パルスに生じたアンダーシュートの上に次に到来するパルスが重なり、パルスの波高値は本来の値より高くなる。そして、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａで第１信号のパルスをＡ／Ｄ変換すると、第１信号のパルスの波高値は本来の値より高くなる。この結果、演算回路１２による放射線ｒの入射位置の演算結果は変動し、位置分解能は低下してしまう。
【００５２】
図５は、図２の（ｅ）乃至（ｇ）に示した第１信号を重ねて示す図である。図５に示すように、放射線ｒの入射位置が異なることで、第１信号の減衰の度合に大きなばらつきが生じていることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数に大きなばらつきが生じていることで、位置分解能が低下してしまう。
【００５３】
（比較例２）
図１に示すように、比較例２の放射線位置検出装置は、比較例１の放射線位置検出装置と同様、上述したように形成されている。比較例２において、時定数τｐと時定数τｄは同一である（τｄ＝τｐ）。
【００５４】
また、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法は、比較例１の場合と同様である。図６に示すように、放射線ｒの入射位置が異なっていると、第１信号の減衰の度合にばらつきが生じていることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数にばらつきが生じていることで、位置分解能が低下してしまう。
【００５５】
（実施例１）
図１に示すように、実施例１の放射線位置検出装置は、比較例１等の放射線位置検出装置と同様、上述したように形成されている。実施例１において、時定数τｐは時定数τｄ未満である。より詳しくは、時定数τｐは時定数τｄの１／２倍である（τｄ＝２×τｐ）。
【００５６】
また、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法は、比較例１等の場合と同様である。但し、この実施例１において、τｄ＝２×τｐであるため、図７に示すように、放射線ｒの入射位置が異なっていても、第１信号の減衰の度合のばらつきが抑制されていることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数のばらつきが抑制されている。第１波形整形アンプ１０ａで波形整形された第１信号のパルスに生じる恐れのあるオーバーシュートやアンダーシュートのような歪みは抑制される。波形整形された第２信号のパルスに生じる恐れのある歪みも抑制されることは言うまでもない。このため、位置分解能の低下を抑制することができる。
【００５７】
（実施例２）
図１に示すように、実施例２の放射線位置検出装置は、比較例１等の放射線位置検出装置と同様、上述したように形成されている。実施例２において、時定数τｐは時定数τｄ未満である。より詳しくは、時定数τｐは時定数τｄの１／１０倍である（τｄ＝１０×τｐ）。
【００５８】
また、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法は、比較例１等の場合と同様である。但し、この実施例２において、τｄ＝１０×τｐであるため、図８に示すように、放射線ｒの入射位置が異なっていても、第１信号の減衰の度合がほぼ同一であることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数はほぼ同一である。第１波形整形アンプ１０ａで波形整形された第１信号のパルスに生じる恐れのあるオーバーシュートやアンダーシュートのような歪みは一層抑制される。波形整形された第２信号のパルスに生じる恐れのある歪みも一層抑制されることは言うまでもない。このため、位置分解能の低下を一層抑制することができる。
【００５９】
以上のように構成された放射線位置検出装置によれば、第１プリアンプ５ａの時定数τｐは、電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄ未満であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐは、電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄ未満である。これにより、放射線が電極３の中心側に入射したものとみなすことができ、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂによる充放電の影響を小さくすることができる。放射線が電極３の一端Ａ又は他端ｂ側に入射した場合であっても、放射線が電極３の中心側に入射した場合と同様に充放電の影響を小さくすることができる。
【００６０】
このため、放射線ｒの入射位置が異なっていても、第１プリアンプ５ａ及び第２プリアンプ５ｂの減衰時定数をほぼ一定にすることができる。そして、波形整形された第１信号及び第２信号のパルスに生じる恐れのある歪みは抑制される。これにより、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合、パルスと、次に到来するパルスとの重なりを抑制することができるため、パルスの波高値の変化を抑制でき、パルスの本来の波高値を得ることができる。この結果、演算回路１２による放射線ｒの入射位置の演算結果は安定するため、良好な位置分解能を得ることができる。
【００６１】
上記した効果は、第１プリアンプ５ａの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄの１／２以下であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄの１／２以下であればより大きく、第１プリアンプ５ａの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄの１／１０以下であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄの１／１０以下であればさらに大きい。
上記したことから、位置分解能に優れた放射線位置検出装置を得ることができる。
【００６２】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６３】
放射線位置検出装置は、電極３の一端Ａ及び第１プリアンプ５ａ間に接続された第１抵抗と、電極３の他端Ｂ及び第２プリアンプ５ｂ間に接続された第２抵抗と、をさらに備えていても良い。例えば、第１抵抗が電極３の一端Ａ及び第１コンデンサ４ａ間に接続され、第２抵抗が電極３の他端Ｂ及び第２コンデンサ４ｂ間に接続されていれば良い。又は、第１抵抗が第１コンデンサ４ａ及び第１プリアンプ５ａ間に接続され、第２抵抗が第２コンデンサ４ｂ及び第２プリアンプ５ｂ間に接続されていれば良い。上記した場合、第１プリアンプ５ａの時定数τｐが、電極３の抵抗成分、第１抵抗及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄ未満であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐが、電極３の抵抗成分、第２抵抗及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄ未満であれば上述した効果を得ることができる。
【００６４】
時定数τｐ１が時定数τｄ１未満であり、時定数τｐ２が時定数τｄ２未満であれば、第１プリアンプの時定数τｐ１及び第２プリアンプの時定数τｐ２が互いに異なっていても良い。
【００６５】
時定数τｐ１が時定数τｄ１未満であり、時定数τｐ２が時定数τｄ２未満であれば、第１コンデンサ４ａの容量及び第２コンデンサ４ｂの容量が互いに異なっていたり、放電抵抗８ａの抵抗値及び放電抵抗８ｂの抵抗値が互いに異なっていたり、積分コンデンサ９ａの容量及び積分コンデンサ９ｂの容量が互いに異なっていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の形態の放射線位置検出装置を示す概略構成図。
【図２】上記放射線位置検出装置で発生した信号を示すタイミングチャートであり、特に、上記実施の形態の比較例１の放射線位置検出装置において、（ａ）放射線位置検出装置で発生した信号、（ｂ）ｘ＜１／２×Ｌ時に電極から出力される第２信号、（ｃ）ｘ＝１／２×Ｌ時に電極から出力される第２信号、（ｄ）ｘ＞１／２×Ｌ時に電極から出力される第２信号、（ｅ）ｘ＜１／２×Ｌ時に第１プリアンプから出力される第１信号、（ｆ）ｘ＝１／２×Ｌ時に第１プリアンプから出力される第１信号、（ｇ）ｘ＞１／２×Ｌ時に第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図３】図２に続き、上記放射線位置検出装置で発生した信号を示すタイミングチャートであり、特に、上記実施の形態の比較例１の放射線位置検出装置において、（ａ）ｘ＜１／２×Ｌ時に第１波形整形アンプから出力される第１信号、（ｂ）ｘ＝１／２×Ｌ時に第１波形整形アンプから出力される第１信号、（ｃ）ｘ＞１／２×Ｌ時に第１波形整形アンプから出力される第１信号を示す図。
【図４】図３（ａ）に示したパルスが連続して発生した場合に、第１波形整形アンプから出力される第１信号を示す図。
【図５】上記実施の形態の比較例１の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図６】上記実施の形態の比較例２の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図７】上記実施の形態の実施例１の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図８】上記実施の形態の実施例２の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１…放射線位置検出器、３…電極、４ａ…第１コンデンサ、４ｂ…第２コンデンサ、５ａ…第１プリアンプ、５ｂ…第２プリアンプ、８ａ，８ｂ…放電抵抗、９ａ，９ｂ…積分コンデンサ、１０ａ…第１波形整形アンプ、１０ｂ…第２波形整形アンプ、１１ａ…第１Ｄ変換器、１１ｂ…第２Ｄ変換器、１２…演算回路、１３ａ，１３ｂ…オペアンプ、ｒ…放射線、Ａ…一端、Ｂ…他端、ｘ，Ｌ…長さ、ＱＡ，ＱＢ…電荷量、τｄ，τｄ１，τｄ２，τｐ，τｐ１，τｐ２…時定数。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器施設等において、施設内部の放射線漏れを監視するために放射線検出器が用いられている。例えば、加速器施設において、陽子、電子等の粒子が、軌道から外れてしまう場合がある。この場合、放射線検出器は、軌道から外れた、即ちロスしたビームを検出するために用いられ、調整等の作業の指針を与える等の重要な役割を担っている。一般に、ロスしたビームを検出する場合、ロスビームによる放射線は比較的線量が大きいため、放射線検出器としては電離箱が使用される。
【０００３】
しかしながら、上記電離箱は、放射線の有無を検出することができるものの、放射線の位置情報を検出することは困難である。そこで、放射線の位置情報を検出することができる放射線位置検出装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】「放射線計測ハンドブック（第３版）」、日刊工業新聞社、２１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記放射線位置検出装置は、高圧が印加される電極を有した放射線位置検出器、電極の両端に接続されたプリアンプ、並びに電極及びプリアンプの間にそれぞれ設けられ、高圧をカットするコンデンサを備えている。放射線位置検出器は、入射される放射線を電気的信号に変換し、信号を電極の両端に出力する。電極の両端に出力される信号の大きさ（電荷量）は、放射線の発生位置（入射位置）に依存する。
【０００５】
電極の両端から出力される信号は、コンデンサを介してプリアンプに出力され、積分される。信号がプリアンプで積分される際、プリアンプのコンデンサに電荷が蓄積されるが、高圧をカットするコンデンサにも同量の電荷が蓄積される。プリアンプで積分された信号は、その後、波形整形され、Ａ／Ｄ変換される。そして、上記放射線位置検出装置は、それぞれ電極の両端から出力されるとともにＡ／Ｄ変換された信号の強度比を基に、位置情報を取得している。
【０００６】
ところで、高圧をカットするコンデンサに蓄積された電荷は電極を介して充放電される。上記放射線位置検出装置は上記した影響を受けるため、波形整形された信号の波形に、オーバーシュート又はアンダーシュートとなる歪みが生じることになる。このため、放射線位置検出装置において、入射される放射線が少ないときは位置分解能に優れているものの、入射される放射線が多いとき（高計数率時）では位置分解能が低下してしまう。
【０００７】
詳述すると、入射される放射線が多いときは、波形整形された信号のパルスの間隔が短くなるため、オーバーシュート又はアンダーシュートが生じている間にパルスが発生することになる。すると、上記発生したパルスの波高値は実際の値より低く又は高くなる。そして、波形整形されたパルスをＡ／Ｄ変換すると、パルスの波高値は、本来の値より低く又は高くなる。その結果、放射線位置検出装置による位置演算結果が変動し、位置分解能が低下してしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、位置分解能に優れた放射線位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る放射線位置検出装置は、
抵抗性の電極を有し、放射線の入射位置に応じて前記電極の一端に第１信号を出力するとともに前記電極の他端に第２信号を出力する放射線位置検出器と、
前記電極の一端に接続された第１プリアンプと、
前記電極の一端及び第１プリアンプ間に接続された第１コンデンサと、
前記電極の他端に接続された第２プリアンプと、
前記電極の他端及び第２プリアンプ間に接続された第２コンデンサと、
前記第１プリアンプ及び第２プリアンプに接続され、前記第１プリアンプから前記第１信号が伝送されるとともに、前記第２プリアンプから前記第２信号が伝送され、前記第１信号及び第２信号の強度比から放射線の入射位置を測定する測定部と、を備え、
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第１コンデンサによる時定数未満であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第２コンデンサによる時定数未満である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、位置分解能に優れた放射線位置検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る放射線位置検出装置について詳細に説明する。
図１に示すように、放射線位置検出型の検出装置である放射線位置検出装置は、放射線位置検出器１と、第１コンデンサ４ａと、第２コンデンサ４ｂと、電荷積分型の前置増幅器である第１プリアンプ５ａ及び第２プリアンプ５ｂと、阻止抵抗６と、高圧電源部７と、第１波形整形アンプ１０ａと、第２波形整形アンプ１０ｂと、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａと、第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂと、測定部である演算回路１２とを備えている。
【００１１】
放射線位置検出器１は、外側ケース２と、外側ケース内に収容された抵抗性の電極３と、外側ケース内に収容されているとともに、電極３を囲んで設けられた図示しない他の電極とを有している。
【００１２】
他の電極は、陰極であり、円筒状に形成されている。ここで、他の電極は０Ｖ（ボルト）電位である。電極３は、陽極であり、他の電極内部に収容されている。電極３は他の電極の中心軸に沿って延出して設けられている。電極３の形状はワイヤ状である。ここで、電極３には、＋数ｋＶの高圧が印加される。電極３の抵抗値は、数ｋΩである。電極３及び他の電極は絶縁されている。
【００１３】
外側ケース２は筒状に形成されている。外側ケース２は電極３との絶縁状態を保った状態で電極３及び他の電極を収容して設けられている。この実施の形態において、外側ケース２の両側面は閉塞され、外側ケース２内部は気密である。
【００１４】
他の電極内部を含む外側ケース２内部には電離ガスとして、希ガスをベースとした混合ガスが封入されている。ここで、高放射線場でもガスが重合されないガスを選定している。
【００１５】
ここで、上記放射線位置検出器１による放射線位置検出方法について説明する。
放射線位置検出器１に放射線ｒが入射されると、放射線は外側ケース２内部のガスを電離させることになる。これにより、イオンと電子による電荷が発生する。放射線ｒの入射位置（発生位置）において、電子は陽極である電極３に収集される。そして、放射線位置検出器１は、放射線ｒの入射位置に応じて電極３の一端Ａに第１信号を出力するとともに電極３の他端Ｂに第２信号を出力する。すなわち、第１信号及び第２信号は、それぞれ放射線ｒの入射位置に応じた電荷量を持つ。
【００１６】
ここで、電極３の一端Ａから他端Ｂまでの長さをＬ、電極３の一端Ａから放射線の入射位置までの長さをｘとする。すると、電極３の一端Ａに出力される第１信号の電荷量ＱＡ及び、電極３の他端Ｂに出力される第２信号の電荷量ＱＢは次に示す式で表される。
【００１７】
ＱＡ＝（ＱＡ＋ＱＢ）×（Ｌ−ｘ）／Ｌ
ＱＢ＝（ＱＡ＋ＱＢ）×ｘ／Ｌ
上記した式から判るように、放射線ｒの入射位置が一端Ａと他端Ｂとの中間の場合（ｘ＝Ｌ／２）、第１信号の電荷量ＱＡと第２信号の電荷量ＱＢとが同一となる。また、放射線ｒの入射位置が他端Ｂより一端Ａに近い場合（ｘ＜Ｌ／２）、第１信号の電荷量ＱＡが第２信号の電荷量ＱＢより大きくなる。逆に、放射線ｒの入射位置が一端Ａより他端Ｂに近い場合（ｘ＞Ｌ／２）、第２信号の電荷量ＱＢが第１信号の電荷量ＱＡより大きくなる。
【００１８】
第１プリアンプ５ａは電極３の一端Ａに接続されている。第１コンデンサ４ａは電極３の一端Ａ及び第１プリアンプ５ａ間に接続されている。より詳しくは、第１コンデンサ４ａは、放射線位置検出器１のコネクタを介して電極３の一端Ａに接続されている。第２プリアンプ５ｂは電極３の他端Ｂに接続されている。第２コンデンサ４ｂは電極３の他端Ｂ及び第２プリアンプ５ｂ間に接続されている。より詳しくは、第２コンデンサ４ｂは、放射線位置検出器１のコネクタを介して電極３の他端Ｂに接続されている。
【００１９】
演算回路１２は第１プリアンプ５ａ及び第２プリアンプ５ｂに接続されている。第１波形整形アンプ１０ａは第１プリアンプ５ａ及び演算回路１２間に接続されている。第１Ａ／Ｄ変換器１１ａは第１波形整形アンプ１０ａ及び演算回路１２間に接続されている。第２波形整形アンプ１０ｂは第２プリアンプ５ｂ及び演算回路１２間に接続されている。第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂは第２波形整形アンプ１０ｂ及び演算回路１２間に接続されている。
【００２０】
第１プリアンプ５ａは、オペアンプ１３ａと、コンデンサである積分コンデンサ９ａと、抵抗である放電抵抗８ａとを有している。オペアンプ１３ａは、第１コンデンサ４ａ及び第１波形整形アンプ１０ａ間に配置されている。積分コンデンサ９ａは、オペアンプ１３ａに並列に接続されている。放電抵抗８ａは、オペアンプ１３ａ及び積分コンデンサ９ａに並列に接続されている。第１プリアンプ５ａの時定数をτｐ１とする。時定数τｐ１は、積分コンデンサ９ａ及び放電抵抗８ａにより設定（決定）される。
【００２１】
第１プリアンプ５ａには、放射線位置検出器１から出力される第１信号が入力される。これにより、第１プリアンプ５ａは第１信号の電荷を収集する。第１プリアンプ５ａが収集した電荷は積分コンデンサ９ａに蓄積される。
【００２２】
第２プリアンプ５ｂは、オペアンプ１３ｂと、コンデンサである積分コンデンサ９ｂと、抵抗である放電抵抗８ｂとを有している。オペアンプ１３ｂは、第２コンデンサ４ｂ及び第２波形整形アンプ１０ｂ間に配置されている。積分コンデンサ９ｂは、オペアンプ１３ｂに並列に接続されている。放電抵抗８ｂは、オペアンプ１３ｂ及び積分コンデンサ９ｂに並列に接続されている。第２プリアンプ５ｂの時定数をτｐ２とする。時定数τｐ２は、積分コンデンサ９ｂ及び放電抵抗８ｂにより設定（決定）される。
【００２３】
この実施の形態において、第１プリアンプ５ａの時定数τｐ１及び第２プリアンプ５ｂの時定数τｐ２は同一である。このため、以下、第１プリアンプ５ａの時定数及び第２プリアンプ５ｂの時定数をτｐとする。
【００２４】
第２プリアンプ５ｂには、放射線位置検出器１から出力される第２信号が入力される。これにより、第２プリアンプ５ｂは第２信号の電荷を収集する。第２プリアンプ５ｂが収集した電荷は積分コンデンサ９ｂに蓄積される。
【００２５】
高圧電源部７は、第１コンデンサ４ａより電極３の一端Ａ側において、阻止抵抗６を介して電極３の一端Ａに接続されている。もう一つの高圧電源部７は、第２コンデンサ４ｂより電極３の他端Ｂ側において、阻止抵抗６を介して電極３の他端Ｂに接続されている。高圧電源部７は、阻止抵抗６を介して電極３に高圧を印加するものである。阻止抵抗６は、放射線位置検出器１で発生した電荷が高圧電源部７側に流れないよう設けられている。
【００２６】
電極３に高圧が印加されているため、第１プリアンプ５ａは、高圧カット用の第１コンデンサ４ａを介して電極３の一端Ａに接続されている。同様に、第２プリアンプ５ｂも、高圧カット用の第２コンデンサ４ｂを介して電極３の他端Ｂに接続されている。
【００２７】
ここで、電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａにより設定（決定）される時定数をτｄ１とし、電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂにより設定（決定）される時定数をτｄ２とする。この実施の形態において、時定数τｄ１及び時定数τｄ２は同一である。このため、以下、電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数と、電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数とをτｄとする。
【００２８】
第１波形整形アンプ１０ａは、第１プリアンプ５ａから入力される第１信号を波形整形するものであり、第１信号の波形をパルス幅の短い波形とするものである。これにより、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合であっても第１信号の複数のパルスの重なりを防止することができる。
【００２９】
第２波形整形アンプ１０ｂも、第１波形整形アンプ１０ａと同様、第２プリアンプ５ｂから入力される第２信号を波形整形するものであり、第２信号の波形をパルス幅の短い波形とするものである。これにより、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合であっても第２信号の複数のパルスの重なりを防止することができる。
【００３０】
第１Ａ／Ｄ変換器１１ａは、第１信号をＡ／Ｄ変換（デジタイズ）するものであり、これにより、第１信号のパルスの波高値を求めることができる。第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂは、第２信号をＡ／Ｄ変換（デジタイズ）するものであり、これにより、第２信号のパルスの波高値を求めることができる。
【００３１】
演算回路１２には、第１プリアンプ５ａから第１信号が伝送されるとともに、第２プリアンプ５ｂから第２信号が伝送される。より詳しくは、演算回路１２には、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａからデジタル変換された第１信号が伝送されるとともに、第２Ａ／Ｄ変換器１１ｂからデジタル変換された第２信号が伝送される。演算回路１２は、入力された第１信号及び第２信号の強度比から放射線ｒの入射位置を演算（測定）するものである。このため、演算回路１２は、第１信号の電荷量ＱＡの情報及び第２信号の電荷量ＱＢの情報を取得し、取得した情報から長さｘを求める演算を行い、放射線ｒの入射位置を求めるものである。
【００３２】
次に、この実施の形態の実施例１及び２並びに比較例１及び２の放射線位置検出装置及びこの放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法について説明する。
【００３３】
（比較例１）
図１に示すように、比較例１の放射線位置検出装置は、上述したように形成されている。比較例１において、時定数τｐは時定数τｄの２倍である（τｄ＝０．５×τｐ）。
【００３４】
次いで、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法について図１、図２、図３、図４及び図５を参照しながら説明する。
まず、放射線ｒが放射線位置検出器１に入射されると、外側ケース２内部のガスと反応し、電荷が発生する。発生した電荷は、高圧が印加されている電極３に収集される。これにより、放射線の入射位置に重なった電極３から矩形状の波形を有した信号が発生する（図２（ａ））。この信号の電荷量（波高値）はＱＡ＋ＱＢである。
【００３５】
そして、この信号は、電極３の一端Ａに第１信号として出力され、電極３の他端Ｂに第２信号として出力される（図２（ｂ）乃至（ｄ））。第１信号の電荷量はＱＡであり、第２信号の電荷量はＱＢである。
【００３６】
放射線位置検出器１から出力される第１信号は第１プリアンプ５ａに入力される。積分コンデンサ９ａに蓄積される電荷量はＱＡである。ここで、放射線位置検出器１及び第１プリアンプ５ａは第１コンデンサ４ａを介して接続されるため、第１信号の電荷は積分コンデンサ９ａだけでなく第１コンデンサ４ａにも蓄積される。第１コンデンサ４ａに蓄積される電荷量はＱＡである。
【００３７】
また、放射線位置検出器１から出力される第２信号は第２プリアンプ５ｂに入力される。積分コンデンサ９ｂに蓄積される電荷量はＱＢである。ここで、放射線位置検出器１及び第２プリアンプ５ｂは第２コンデンサ４ｂを介して接続されるため、第２信号の電荷は積分コンデンサ９ｂだけでなく第２コンデンサ４ｂにも蓄積される。第２コンデンサ４ｂに蓄積される電荷量はＱＢである。
そして、第１コンデンサ４ａの電荷量ＱＡと、第２コンデンサ４ｂの電荷量ＱＢとが異なる場合、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂは、抵抗性の電極３を介して充放電し、これにより、第１コンデンサ４ａの電荷量及び第２コンデンサ４ｂの電荷量は同一となる。
【００３８】
ｘ＜１／２×Ｌの場合、ＱＢ＜ＱＡである。すると、第１コンデンサ４ａは放電し、第２コンデンサ４ｂは充電される。より詳しくは、電荷量ＱＡ及び電荷量ＱＢの差の半分が第２信号に嵩上げされる。このため、第２信号の電荷量はＱＢからＱＢ＋（ＱＡ−ＱＢ）／２に変化する（図２（ｂ））。そして、第２信号が嵩上げされた分、第２コンデンサ４ｂは充電される。
【００３９】
ｘ＝１／２×Ｌの場合、ＱＢ＝ＱＡである。この場合、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂ間に電荷の移動はない。このため、第２信号の電荷量はＱＢから変化しない（図２（ｃ））。
【００４０】
ｘ＞１／２×Ｌの場合、ＱＢ＞ＱＡである。すると、第２コンデンサ４ｂは放電し、第１コンデンサ４ａは充電される。より詳しくは、電荷量ＱＢ及び電荷量ＱＡの差の半分が第２信号から嵩減りする。このため、第２信号の電荷量はＱＢからＱＢ−（ＱＢ−ＱＡ）／２に変化する（図２（ｄ））。そして、第２信号が嵩減りした分、第２コンデンサ４ｂは放電する。
【００４１】
上記したことから、積分コンデンサ９ａに蓄積される電荷量は、放射線位置検出器１で発生する矩形状のパルスで示される電荷量ＱＡと、第２コンデンサ４ｂの充放電で発生する時定数を持った電荷量の和となる。
【００４２】
なお、ここでは、放射線位置検出器１から出力される第２信号について説明したが、放射線位置検出器１から出力される第１信号についても同様である。この場合、電荷量ＱＢを電荷量ＱＡと読み替え、ｘ＜１／２×Ｌの場合とｘ＞１／２×Ｌの場合とを取り替えれば良い。
【００４３】
このため、ｘ＜１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の電荷量（積分コンデンサ９ａに蓄積された電荷量）ＱＡは、時定数τｐで減衰する（図２（ｅ）Ｌ１）のではなく、実際は、時定数τｐで減衰する分に加えて第２コンデンサ４ｂに充電される電荷量だけ早く減衰する（図２（ｅ）Ｌ２）。
【００４４】
ｘ＝１／２×Ｌの場合、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂに充放電はないため、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の電荷量（積分コンデンサ９ａに蓄積された電荷量）ＱＡは、時定数τｐで減衰する（図２（ｆ））。
【００４５】
ｘ＞１／２×Ｌの場合、第２コンデンサ４ｂによる放電により電荷が積分コンデンサ９ａに蓄積されるため、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の電荷量（積分コンデンサ９ａに蓄積された電荷量）ＱＡは、時定数τｐで減衰する（図２（ｇ）Ｌ１）のではなく、実際は、時定数τｐで減衰するより遅くなる（図２（ｇ）Ｌ２）。
【００４６】
上記したように、放射線位置検出器１及び第１プリアンプ５ａは第１コンデンサ４ａを介して接続されている。このため、第１プリアンプ５ａの出力の減衰時定数は一定ではなく、放射線の入射位置に応じて変化する。
【００４７】
なお、ここでは、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号について説明したが、第２プリアンプ５ｂから出力される第２信号についても同様である。この場合、電荷量ＱＡを電荷量ＱＢと読み替え、ｘ＜１／２×Ｌの場合とｘ＞１／２×Ｌの場合とを取り替えれば良い。放射線位置検出器１及び第２プリアンプ５ｂも第２コンデンサ４ｂを介して接続されているため、第２プリアンプ５ｂの出力の減衰時定数も一定ではなく、放射線の入射位置に応じて変化する。
【００４８】
第１プリアンプ５ａから出力される第１信号は、第１プリアンプ５ａの減衰時定数（通常、数１００μｓ）よりも短い時定数(通常、数μｓ)を持ち、微分回路と積分回路で構成される第１波形整形アンプ１０ａで波形整形される。この際、波形整形した第１信号のパルスにオーバーシュートやアンダーシュートのような歪みが生じないようにポールゼロ調整を行う。
【００４９】
ｘ＝１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａの減衰時定数は一定であるため、第１波形整形アンプ１０ａから出力される第１信号に歪みは生じない（図３（ｂ））。このため、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合であっても第１信号の複数のパルスの重なりは防止できる。
【００５０】
しかしながら、ｘ＜１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａの減衰時定数は一定でなく、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の減衰は早くなり、第１信号のパルスにオーバーシュートが生じてしまう（図３（ａ））。このため、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合、パルスに生じたオーバーシュートの上に次に到来するパルスが重なり、パルスの波高値は本来の値より低くなる（図４）。そして、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａで第１信号のパルスをＡ／Ｄ変換すると、第１信号のパルスの波高値は本来の値より低くなる。この結果、演算回路１２による放射線ｒの入射位置の演算結果は変動し、位置分解能は低下してしまう。
【００５１】
同様に、ｘ＞１／２×Ｌの場合、第１プリアンプ５ａの減衰時定数は一定でなく、第１プリアンプ５ａから出力される第１信号の減衰は遅くなり、第１信号のパルスにアンダーシュートが生じてしまう（図３（ｃ））。このため、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合、パルスに生じたアンダーシュートの上に次に到来するパルスが重なり、パルスの波高値は本来の値より高くなる。そして、第１Ａ／Ｄ変換器１１ａで第１信号のパルスをＡ／Ｄ変換すると、第１信号のパルスの波高値は本来の値より高くなる。この結果、演算回路１２による放射線ｒの入射位置の演算結果は変動し、位置分解能は低下してしまう。
【００５２】
図５は、図２の（ｅ）乃至（ｇ）に示した第１信号を重ねて示す図である。図５に示すように、放射線ｒの入射位置が異なることで、第１信号の減衰の度合に大きなばらつきが生じていることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数に大きなばらつきが生じていることで、位置分解能が低下してしまう。
【００５３】
（比較例２）
図１に示すように、比較例２の放射線位置検出装置は、比較例１の放射線位置検出装置と同様、上述したように形成されている。比較例２において、時定数τｐと時定数τｄは同一である（τｄ＝τｐ）。
【００５４】
また、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法は、比較例１の場合と同様である。図６に示すように、放射線ｒの入射位置が異なっていると、第１信号の減衰の度合にばらつきが生じていることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数にばらつきが生じていることで、位置分解能が低下してしまう。
【００５５】
（実施例１）
図１に示すように、実施例１の放射線位置検出装置は、比較例１等の放射線位置検出装置と同様、上述したように形成されている。実施例１において、時定数τｐは時定数τｄ未満である。より詳しくは、時定数τｐは時定数τｄの１／２倍である（τｄ＝２×τｐ）。
【００５６】
また、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法は、比較例１等の場合と同様である。但し、この実施例１において、τｄ＝２×τｐであるため、図７に示すように、放射線ｒの入射位置が異なっていても、第１信号の減衰の度合のばらつきが抑制されていることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数のばらつきが抑制されている。第１波形整形アンプ１０ａで波形整形された第１信号のパルスに生じる恐れのあるオーバーシュートやアンダーシュートのような歪みは抑制される。波形整形された第２信号のパルスに生じる恐れのある歪みも抑制されることは言うまでもない。このため、位置分解能の低下を抑制することができる。
【００５７】
（実施例２）
図１に示すように、実施例２の放射線位置検出装置は、比較例１等の放射線位置検出装置と同様、上述したように形成されている。実施例２において、時定数τｐは時定数τｄ未満である。より詳しくは、時定数τｐは時定数τｄの１／１０倍である（τｄ＝１０×τｐ）。
【００５８】
また、放射線位置検出装置を用いた放射線の位置検出方法は、比較例１等の場合と同様である。但し、この実施例２において、τｄ＝１０×τｐであるため、図８に示すように、放射線ｒの入射位置が異なっていても、第１信号の減衰の度合がほぼ同一であることが分かる。すなわち、第１プリアンプ５ａ（第２プリアンプ５ｂ）の減衰時定数はほぼ同一である。第１波形整形アンプ１０ａで波形整形された第１信号のパルスに生じる恐れのあるオーバーシュートやアンダーシュートのような歪みは一層抑制される。波形整形された第２信号のパルスに生じる恐れのある歪みも一層抑制されることは言うまでもない。このため、位置分解能の低下を一層抑制することができる。
【００５９】
以上のように構成された放射線位置検出装置によれば、第１プリアンプ５ａの時定数τｐは、電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄ未満であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐは、電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄ未満である。これにより、放射線が電極３の中心側に入射したものとみなすことができ、第１コンデンサ４ａ及び第２コンデンサ４ｂによる充放電の影響を小さくすることができる。放射線が電極３の一端Ａ又は他端ｂ側に入射した場合であっても、放射線が電極３の中心側に入射した場合と同様に充放電の影響を小さくすることができる。
【００６０】
このため、放射線ｒの入射位置が異なっていても、第１プリアンプ５ａ及び第２プリアンプ５ｂの減衰時定数をほぼ一定にすることができる。そして、波形整形された第１信号及び第２信号のパルスに生じる恐れのある歪みは抑制される。これにより、放射線位置検出器１に入射する放射線の数が多い場合、パルスと、次に到来するパルスとの重なりを抑制することができるため、パルスの波高値の変化を抑制でき、パルスの本来の波高値を得ることができる。この結果、演算回路１２による放射線ｒの入射位置の演算結果は安定するため、良好な位置分解能を得ることができる。
【００６１】
上記した効果は、第１プリアンプ５ａの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄの１／２以下であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄの１／２以下であればより大きく、第１プリアンプ５ａの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄの１／１０以下であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐが電極３の抵抗成分及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄの１／１０以下であればさらに大きい。
上記したことから、位置分解能に優れた放射線位置検出装置を得ることができる。
【００６２】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６３】
放射線位置検出装置は、電極３の一端Ａ及び第１プリアンプ５ａ間に接続された第１抵抗と、電極３の他端Ｂ及び第２プリアンプ５ｂ間に接続された第２抵抗と、をさらに備えていても良い。例えば、第１抵抗が電極３の一端Ａ及び第１コンデンサ４ａ間に接続され、第２抵抗が電極３の他端Ｂ及び第２コンデンサ４ｂ間に接続されていれば良い。又は、第１抵抗が第１コンデンサ４ａ及び第１プリアンプ５ａ間に接続され、第２抵抗が第２コンデンサ４ｂ及び第２プリアンプ５ｂ間に接続されていれば良い。上記した場合、第１プリアンプ５ａの時定数τｐが、電極３の抵抗成分、第１抵抗及び第１コンデンサ４ａによる時定数τｄ未満であり、第２プリアンプ５ｂの時定数τｐが、電極３の抵抗成分、第２抵抗及び第２コンデンサ４ｂによる時定数τｄ未満であれば上述した効果を得ることができる。
【００６４】
時定数τｐ１が時定数τｄ１未満であり、時定数τｐ２が時定数τｄ２未満であれば、第１プリアンプの時定数τｐ１及び第２プリアンプの時定数τｐ２が互いに異なっていても良い。
【００６５】
時定数τｐ１が時定数τｄ１未満であり、時定数τｐ２が時定数τｄ２未満であれば、第１コンデンサ４ａの容量及び第２コンデンサ４ｂの容量が互いに異なっていたり、放電抵抗８ａの抵抗値及び放電抵抗８ｂの抵抗値が互いに異なっていたり、積分コンデンサ９ａの容量及び積分コンデンサ９ｂの容量が互いに異なっていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の形態の放射線位置検出装置を示す概略構成図。
【図２】上記放射線位置検出装置で発生した信号を示すタイミングチャートであり、特に、上記実施の形態の比較例１の放射線位置検出装置において、（ａ）放射線位置検出装置で発生した信号、（ｂ）ｘ＜１／２×Ｌ時に電極から出力される第２信号、（ｃ）ｘ＝１／２×Ｌ時に電極から出力される第２信号、（ｄ）ｘ＞１／２×Ｌ時に電極から出力される第２信号、（ｅ）ｘ＜１／２×Ｌ時に第１プリアンプから出力される第１信号、（ｆ）ｘ＝１／２×Ｌ時に第１プリアンプから出力される第１信号、（ｇ）ｘ＞１／２×Ｌ時に第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図３】図２に続き、上記放射線位置検出装置で発生した信号を示すタイミングチャートであり、特に、上記実施の形態の比較例１の放射線位置検出装置において、（ａ）ｘ＜１／２×Ｌ時に第１波形整形アンプから出力される第１信号、（ｂ）ｘ＝１／２×Ｌ時に第１波形整形アンプから出力される第１信号、（ｃ）ｘ＞１／２×Ｌ時に第１波形整形アンプから出力される第１信号を示す図。
【図４】図３（ａ）に示したパルスが連続して発生した場合に、第１波形整形アンプから出力される第１信号を示す図。
【図５】上記実施の形態の比較例１の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図６】上記実施の形態の比較例２の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図７】上記実施の形態の実施例１の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【図８】上記実施の形態の実施例２の放射線位置検出装置において、第１プリアンプから出力される第１信号を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１…放射線位置検出器、３…電極、４ａ…第１コンデンサ、４ｂ…第２コンデンサ、５ａ…第１プリアンプ、５ｂ…第２プリアンプ、８ａ，８ｂ…放電抵抗、９ａ，９ｂ…積分コンデンサ、１０ａ…第１波形整形アンプ、１０ｂ…第２波形整形アンプ、１１ａ…第１Ｄ変換器、１１ｂ…第２Ｄ変換器、１２…演算回路、１３ａ，１３ｂ…オペアンプ、ｒ…放射線、Ａ…一端、Ｂ…他端、ｘ，Ｌ…長さ、ＱＡ，ＱＢ…電荷量、τｄ，τｄ１，τｄ２，τｐ，τｐ１，τｐ２…時定数。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗性の電極を有し、放射線の入射位置に応じて前記電極の一端に第１信号を出力するとともに前記電極の他端に第２信号を出力する放射線位置検出器と、
前記電極の一端に接続された第１プリアンプと、
前記電極の一端及び第１プリアンプ間に接続された第１コンデンサと、
前記電極の他端に接続された第２プリアンプと、
前記電極の他端及び第２プリアンプ間に接続された第２コンデンサと、
前記第１プリアンプ及び第２プリアンプに接続され、前記第１プリアンプから前記第１信号が伝送されるとともに、前記第２プリアンプから前記第２信号が伝送され、前記第１信号及び第２信号の強度比から放射線の入射位置を測定する測定部と、を備え、
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第１コンデンサによる時定数未満であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第２コンデンサによる時定数未満である放射線位置検出装置。
【請求項２】
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第１コンデンサによる時定数の１／２以下であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第２コンデンサによる時定数の１／２以下である請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項３】
前記第１プリアンプの時定数及び前記第２プリアンプの時定数は同一である請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項４】
前記第１プリアンプ及び測定部間に接続され、前記第１信号をデジタル変換する第１Ａ／Ｄ変換器と、
前記第２プリアンプ及び測定部間に接続され、前記第２信号をデジタル変換する第２Ａ／Ｄ変換器と、をさらに備えている請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項５】
前記第１プリアンプは、前記第１コンデンサ及び測定部間に接続されたオペアンプ、前記オペアンプに並列に接続されたコンデンサ並びに前記オペアンプ及びコンデンサに並列に接続された抵抗を有し、前記コンデンサ及び抵抗により前記第１プリアンプの時定数に設定され、
前記第２プリアンプは、前記第２コンデンサ及び測定部間に接続されたオペアンプ、前記オペアンプに並列に接続されたコンデンサ並びに前記オペアンプ及びコンデンサに並列に接続された抵抗を有し、前記コンデンサ及び抵抗により前記第２プリアンプの時定数に設定されている請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項６】
前記電極の一端及び第１プリアンプ間に接続された第１抵抗と、
前記電極の他端及び第２プリアンプ間に接続された第２抵抗と、をさらに備え、
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分、前記第１抵抗及び前記第１コンデンサによる時定数未満であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分、前記第２抵抗及び前記第２コンデンサによる時定数未満である請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項１】
抵抗性の電極を有し、放射線の入射位置に応じて前記電極の一端に第１信号を出力するとともに前記電極の他端に第２信号を出力する放射線位置検出器と、
前記電極の一端に接続された第１プリアンプと、
前記電極の一端及び第１プリアンプ間に接続された第１コンデンサと、
前記電極の他端に接続された第２プリアンプと、
前記電極の他端及び第２プリアンプ間に接続された第２コンデンサと、
前記第１プリアンプ及び第２プリアンプに接続され、前記第１プリアンプから前記第１信号が伝送されるとともに、前記第２プリアンプから前記第２信号が伝送され、前記第１信号及び第２信号の強度比から放射線の入射位置を測定する測定部と、を備え、
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第１コンデンサによる時定数未満であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第２コンデンサによる時定数未満である放射線位置検出装置。
【請求項２】
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第１コンデンサによる時定数の１／２以下であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分及び前記第２コンデンサによる時定数の１／２以下である請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項３】
前記第１プリアンプの時定数及び前記第２プリアンプの時定数は同一である請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項４】
前記第１プリアンプ及び測定部間に接続され、前記第１信号をデジタル変換する第１Ａ／Ｄ変換器と、
前記第２プリアンプ及び測定部間に接続され、前記第２信号をデジタル変換する第２Ａ／Ｄ変換器と、をさらに備えている請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項５】
前記第１プリアンプは、前記第１コンデンサ及び測定部間に接続されたオペアンプ、前記オペアンプに並列に接続されたコンデンサ並びに前記オペアンプ及びコンデンサに並列に接続された抵抗を有し、前記コンデンサ及び抵抗により前記第１プリアンプの時定数に設定され、
前記第２プリアンプは、前記第２コンデンサ及び測定部間に接続されたオペアンプ、前記オペアンプに並列に接続されたコンデンサ並びに前記オペアンプ及びコンデンサに並列に接続された抵抗を有し、前記コンデンサ及び抵抗により前記第２プリアンプの時定数に設定されている請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【請求項６】
前記電極の一端及び第１プリアンプ間に接続された第１抵抗と、
前記電極の他端及び第２プリアンプ間に接続された第２抵抗と、をさらに備え、
前記第１プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分、前記第１抵抗及び前記第１コンデンサによる時定数未満であり、
前記第２プリアンプの時定数は、前記電極の抵抗成分、前記第２抵抗及び前記第２コンデンサによる時定数未満である請求項１に記載の放射線位置検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２０４５２９（Ｐ２００９−２０４５２９Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４８４８６（Ｐ２００８−４８４８６）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
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