放射線検出装置
【課題】光検出器が出力する雑音を低減する放射線検出装置を提供する。
【解決手段】放射線が入射する入射面を有し、入射した放射線から光を生成するシンチレータと、前記生成された光を検出する１次元状に配列された複数の光検出器と、所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、前記１次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記１次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられる放射線検出装置とする。
【解決手段】放射線が入射する入射面を有し、入射した放射線から光を生成するシンチレータと、前記生成された光を検出する１次元状に配列された複数の光検出器と、所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、前記１次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記１次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられる放射線検出装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を検出する放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を検出する放射線検出装置として、シンチレータ及び光検出器が使用されるものがある。シンチレータは、シンチレーション現象により、放射線を光に変換する。放射線検出装置は、シンチレータで変換された光を光検出器で検出することにより、入射される放射線を検出する。放射線には、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、中性子線、荷電粒子線等が含まれる。
【０００３】
図１は、放射線検出装置に入射される放射線の例を示す図である。図１の放射線検出装置３は、放射線シンチレータ１及び光検出器２を含む。放射線シンチレータ１は、放射線を光に変換する。光検出器２は、放射線シンチレータ１で変換された光を検出する。放射線検出装置３に入射された放射線は、放射線シンチレータ１で光に変換され、変換された光が光検出器２で検出される。
【０００４】
また、シンチレータで変換された光を複数の光検出器で検出することにより、放射線が入射した位置を特定できる放射線検出器が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８６７５号公報
【特許文献２】特開２００９−１２１９２９号公報
【特許文献３】特開２００９−２５３０８号公報
【特許文献４】特開２００４−２６４０７８号公報
【特許文献５】特開昭６１−２２５６８３号公報
【特許文献６】特開２０００−１８０５５１号公報
【特許文献７】特開平６−３４７５５７号公報
【特許文献８】特開昭６０−７３４８４号公報
【特許文献９】特開昭６０−１３５８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射線検出器において、シンチレータで変換された光によって放射線を検出する際、複数の光検出器を使用し、電荷分割法等により、放射線が入射された位置を特定することがある。また、広い領域で位置を検出する場合、より多くの光検出器を使用することがある。しかしながら、複数の光検出器を使用すると、光検出器の数に比例して発生する定常的なノイズが大きくなる。一方、光検出器に入射する光の総量は、光検出器の数を増やしても変化しない。よって、結果として、光検出器を増やすことにより、放射線検出器におけるＳＮ比（Signal to Noise ratio）が低下する。よって、各光検出器が出力する雑音を
低減することが求められる。
【０００７】
本発明は、光検出器が出力する雑音を低減する放射線検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の放射線検出装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
【０００９】
即ち、第１の態様は、
放射線が入射する入射面を有し、入射した放射線から光を生成するシンチレータと、
前記生成された光を検出する１次元状に配列された複数の光検出器と、
所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、
前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、
前記１次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記１次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられる放射線検出装置とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光検出器が出力する雑音を低減する放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、放射線検出装置に入射される放射線の例を示す図である。
【図２】図２は、中性子検出装置の構成例（１）を示す図である。
【図３】図３は、中性子検出装置の構成例（２）を示す図である。
【図４】図４は、中性子検出装置の光検出器及び抵抗の例を示す図である。
【図５】図５は、中性子検出装置の光検出器の例（１）を示す図である。
【図６】図６は、中性子検出装置の光検出器の例（２）を示す図である。
【図７】図７は、電荷分割法により位置を算出した結果の例を示す図である。
【図８】図８は、図７のグラフのバイアス電圧とピーク半値幅との関係の例を示す図である。
【図９】図９は、中性子検出装置の光検出器の例（３）を示す図である。
【図１０】図１０は、中性子検出装置の光検出器の例（４）を示す図である。
【図１１】図１１は、中性子検出装置の光検出器の例（５）を示す図である。
【図１２】図１２は、中性子検出装置の光検出器の例（６）を示す図である。
【図１３】図１３は、中性子検出装置の光検出器の例（７）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の実施形態の構成に限定されない。
【００１３】
ここでは、主として、中性子を検出する放射線検出装置、即ち、中性子検出装置について説明する。
【００１４】
〔実施形態１〕
（構成例）
図２は、中性子検出装置の例（１）を示す図である。図２の例では、中性子検出装置１０は、中性子シンチレータ１００、複数の光検出器３００、複数の抵抗４００を含む。
【００１５】
図２の中性子検出装置１０は、平板状の中性子シンチレータ１００と、中性子シンチレータ１００の一方の面側に配置された光検出器３００と、抵抗４００とを有する。中性子シンチレータ１００の光検出器３００が配置された面と反対側の面に検出対象の中性子が入射される。
【００１６】
中性子シンチレータ１００は、中性子を光に変換する媒体である。中性子シンチレータ１００として、例えば、ＺｎＳ、Ｌｉガラス、ＬＢＯ単結晶が使用されうる。中性子シンチレータ１００は、これらに限定されるものではない。
【００１７】
光検出器３００は、中性子シンチレータ１００で変換された光を検出する。光検出器３００は、入射された光を電気信号等に変換して出力する。光検出器３００は、入射された光の量に依存した電気信号等を出力する。光検出器３００は、例えば、入射された光の量に比例した電荷を出力する。光検出器３００の光検出素子として、例えば、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）といった半導体光検出器、光電子増倍管が使用されうる。中性子検出装置１０には、複数の光検出器３００が設けられてもよい。この複数の光検出器３００は、直線上に設けられる。即ち、この複数の光検出器３００は、一次元状に配置される。複数の光検出器３００を用いることにより、中性子が入射された位置を算出することが可能となる。光検出器３００から離れた位置に放射線が入射されると、当該光検出器３００で検出される光は弱くなり、当該光検出器３００からの出力は小さくなる。また、光検出器３００から近い位置に放射線が入射されると、当該光検出器３００で検出される光は強くなり、当該光検出器３００からの出力は大きくなる。
【００１８】
各光検出器３００の出力は、抵抗４００を直列に接続した電荷分割回路４０に接続される。各抵抗４００の抵抗値は、等しい抵抗値である。図２のように、電荷分割回路４０の中の隣接する２つの抵抗４００の接続部には、各光検出器３００の検出信号が入力される。電荷分割回路４０の中の隣接する２つの抵抗４００の接続部は、分岐線を通じて、光検出器３００に接続される。図２のように、電荷分割回路４０の直列抵抗間に各光検出器３００を接続することを「直列抵抗回路に光検出器３００を抵抗分割して接続する」という。電荷分割回路４０は、所定の抵抗値部分を複数回延伸し、これらの抵抗値部分ごとに光検出器３００と接続する分岐線を接続可能な線状抵抗部とすることができる。
【００１９】
各光検出器３００の出力は、電荷分割回路４０で抵抗分割される。抵抗４００は、電荷分割用抵抗である。図２のように、電荷分割回路４０の両端から出力が得られる。これらの出力に基づいて、電荷分割法等により、中性子が入射された位置を算出することができる。電荷分割回路４０の両端には、例えば、電荷増幅器が接続される。電荷増幅器の出力は、例えば、ＡＤ（Analog to Digital）変換器等により、デジタルデータに変換されて
コンピュータに入力される。当該コンピュータが、電荷分割法等により、中性子が入射された位置を算出する。
【００２０】
図３は、中性子検出装置の例（２）を示す図である。図３の例では、中性子検出装置１０は、中性子シンチレータ１００、光透過板２００、複数の光検出器３００、複数の抵抗４００を含む。ここでは、主に、図２の中性子検出装置１０と異なる点について説明する。
【００２１】
図３の中性子検出装置１０は、平板状の中性子シンチレータ１００と、中性子シンチレータ１００の一方の面側に配置された平板状の光透過板２００と、光透過板２００の中性子シンチレータ１００が配置された面と反対側の面側に配置された光検出器３００と、抵抗４００とを有する。中性子シンチレータ１００の透過板２００が配置された面と反対側の面に検出対象の中性子が入射される。
【００２２】
中性子シンチレータ１００と光透過板２００とは、接触してもよい。また、光透過板２００と光検出器３００とは、接触してもよい。ここで、光透過板２００は、入射された光を拡散する形態（例えば、光拡散ガラス）としてもよい。光透過板２００が光拡散ガラスであるとき、光透過板２００に入射された光は、光透過板２００によって拡散される。光
が拡散されると、光が、より多くの光検出器３００によって、検出され易くなる。また、中性子を吸収するホウケイ酸ガラスを光拡散ガラスにすることで、光透過板２００は、光を拡散しつつ、中性子を吸収することができる。光透過板２００の厚さは、光検出器３００の設置間隔と同程度以上にする。光を拡散する光透過板２００の厚さを厚くすると、光が拡散された位置から光検出器３００までの距離が長くなるため、光検出器に入射される光は弱くなる。一般に、光の強度は、光源からの距離の２乗に反比例する。しかし、光が拡散された位置から光検出器３００までの距離が長くなると、光が拡散される範囲が大きくなり、光を検出する光検出器３００の数が増える。多くの光検出器３００で光を検出することで、光が入射された位置を算出する際の位置の精度が上がる。例えば、光透過板２００の厚さが光検出器３００の設置間隔と同じである場合、光透過板２００の入射側の面で光が９０度に拡散されたとすると、２個または３個の光検出器３００によって、光が検出される。よって、光が複数の光検出器３００で検出され、かつ、光検出器３００に入射される光が弱くならないように、例えば、光透過板２００の厚さは、光検出器３００の設置間隔と同程度が望ましい。
【００２３】
光透過板２００は、入射される光を通過させる。また、光透過板２００は、入射される中性子を吸収する。光透過板２００として、例えば、ホウケイ酸ガラスが使用される。ホウケイ酸ガラスは、ボロン入りのガラスである。ボロン入りガラスは、中性子を吸収し得る。透過板２００の厚さは、入射される中性子の量と、光検出器３００に影響を及ぼす中性子の量とによって決定されうる。光透過板２００は、ホウケイ酸ガラスに限定されない。中性子シンチレータ１００で変換されなかった中性子（中性子シンチレータ１００を透過した中性子）は、中性子を吸収する光透過板２００に吸収される。中性子シンチレータ１００を透過した中性子が光透過板２００に吸収されるので、光検出器３００に入射される中性子が低減する。光透過板２００は、光検出器３００を中性子から保護する。
【００２４】
中性子シンチレータ１００で変換された光が拡散されず１つの光検出器３００のみで光が検出される場合、光が入射された位置（中性子が照射された位置）を算出する際の位置分解能は、光検出器３００の設置間隔程度に留まる。一方、光が拡散され複数の光検出器３００で光が検出される場合、光が入射された位置の位置分解能は、光検出器３００の設置間隔よりも小さくなる。複数の光検出器３００で光が検出される場合、光検出器３００間をそれぞれの出力電荷で按分した値により、位置を特定できるからである。
【００２５】
〈電荷分割法〉
電荷分割法により、放射線が入射された位置を検出する方法ついて説明する。
【００２６】
図４は、中性子検出装置の光検出器及び抵抗の例を示す図である。図４のように、複数の光検出器３００が直線上に等間隔に配置される。光検出器３００の間隔を、距離Ｗとする。光検出器３００が配置される直線上で、一方の端の光検出器３００の位置から外側に距離Ｗ離れた位置（位置０）から、他方の端の光検出器３００の位置から外側に距離Ｗ離れた位置（位置Ｌ）までを距離Ｌとする。光検出器３００の位置とは、例えば、光検出器３００の光入射面の中心位置をいう。各光検出器３００の出力は、電荷分割回路で抵抗分割される。電荷分割回路４０の両端から出力電荷が得られる。
【００２７】
光検出器３００に光が入射されると、電荷が出力される。光検出器３００からの出力電荷（電荷Ｑ０とする）は、当該光検出器３００の位置から両端への抵抗値の比で分配される。ここで、一方の端で得られる出力電荷を電荷Ｑａ、他方の端で得られる出力電荷を電荷Ｑｂとする。
【００２８】
また、電荷Ｑ０が出力された光検出器３００から一方の端までの抵抗値の和をＲ１、他方の端までの抵抗値の和をＲ２とする。一方の端で得られる電荷Ｑａは、次のように表さ
れる。
【００２９】
【数１】
同様に、他方の端で得られる電荷Ｑｂは、次のように表される。
【００３０】
【数２】
複数の光検出器３００で光が同時に検出された場合は、それぞれの光検出器３００からの出力電荷が、両端への抵抗値の比で分配される。両端では、それぞれの光検出器３００からの出力電荷の和として、電荷Ｑａ及び電荷Ｑｂが得られる。
【００３１】
光が散乱した場合、光検出器３００は、発光位置に近いほど、強い光を検出する。光検出器３００は、光の強度に応じた電荷を出力する。よって、複数の光検出器３００で光が検出される場合、光検出器３００の間隔よりも小さい値の位置分解能で、光が入射された位置を算出できる。
【００３２】
得られた電荷Ｑａ及び電荷Ｑｂから、光が入射された位置ｘは、次のように表される。位置ｘは、光検出器３００が配置される直線状の点である。
【００３３】
【数３】
ここで、電荷Ｑａ及び電荷Ｑｂにそれぞれ雑音ｎが含まれているとすると、位置ｘは、次のように表される。
【００３４】
【数４】
ここで、位置ｘを求めるには、雑音ｎが次の条件を満たさなければならない。
【００３５】
【数５】
この式を満たさないときは、信号が雑音に埋もれ、位置を正確に算出できないからである。
【００３６】
このとき、位置ｘは次のように表せる。
【００３７】
【数６】
よって、位置ｘは、次の式のように近似できる。
【００３８】
【数７】
ここで、第２項のｎＬ／（Ｑａ＋Ｑｂ）が、おおよその位置のゆらぎとなる。光検出器３００の光検出デバイスの暗電流に基づく信号は、雑音ｎの原因の１つである。
【００３９】
《光検出器（１）》
図５は、中性子検出装置の光検出器の例（１）を示す図である。光検出器３００は、入射された光の信号を抽出する信号抽出回路を含む。ここでは、光検出器３００の光検出デバイスとして、ＭＰＰＣが使用される。図５の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、コンデンサＣ０２、及び、ＭＰＰＣを含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図５の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００４０】
抵抗４００に効率よく電荷を供給するために、抵抗Ｒ０３の抵抗値を暗電流を流すのに支障がない範囲でできるだけ大きな値にする。電荷分割回路４０の抵抗値は、全体で１０ｋΩ程度になる値を使用する。電荷分割回路４０の抵抗値が小さいと、信号が熱雑音に対して相対的に小さくなり、よいＳＮ比が得られない。熱雑音は、抵抗４００全体の抵抗値の平方根の逆数に比例する。よって、抵抗値が大きい方が、熱雑音が小さくなる。従って、電荷分割回路４０の抵抗値が全体で１０ｋΩ程度になるので、抵抗Ｒ０３の抵抗値は、１０ｋΩ〜１００ｋΩ程度にする。
【００４１】
可変抵抗ＶＲ０１を調整することにより、ＭＰＰＣに印加する電圧の微調整ができる。抵抗Ｒ０２の抵抗値と可変抵抗ＶＲ０１の抵抗値との比により、ＭＰＰＣに印加する電圧の調整範囲が決まる。例えば、抵抗Ｒ０１の抵抗値が４．７ｋΩ、抵抗Ｒ０２の抵抗値が５００ｋΩ、可変抵抗ＶＲ０１の最大抵抗値が１０ｋΩ、コンデンサＣ０１の静電容量が０．１μＦであるとすると、抵抗Ｒ０２の抵抗値と可変抵抗ＶＲ０１の抵抗値との比により、２％の範囲でＭＰＰＣに印加する電圧の調整ができる。多くのＭＰＰＣの動作電圧が７０Ｖ近辺であり、そのばらつきが１Ｖ以内であるので、抵抗Ｒ０２の抵抗値と可変抵抗ＶＲ０１とで、十分調整できる。例えば、基準となるＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源等を使用し、各光検出器３００において、出力値が一致するように可変抵抗ＶＲ０１が調整される。
【００４２】
光検出器３００には、電源電圧Ｖ０が印加される。ＭＰＰＣに光が入射されると、瞬間的に、抵抗Ｒ０３に電位が発生する。この電位による電荷は、コンデンサＣ０２を介して、光検出器３００の出力パルスとして出力される。コンデンサＣ０２は、信号の直流成分をカットする。
【００４３】
《光検出器（２）》
図６は、中性子検出装置の光検出器の例（２）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、バイポーラトランジスタを含む。図６の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ１１、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ１１、ＭＰＰＣを含む。図６の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ１４、抵抗Ｒ１５、コンデンサＣ１２、コンデンサＣ１３、及び、トランジスタＱ１１を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図６の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００４４】
図６の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ１１、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ１１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００４５】
図６の光検出器３００は、出力の増幅にバイポーラトランジスタＱ１１を使用する。図６のように、バイポーラトランジスタＱ１１のエミッタに出力抵抗Ｒ１５が接続され、エミッタフォロワが形成される。エミッタフォロワは、増幅度１の回路として知られている。また、バイアス電圧ＶｂをトランジスタＱ１１の順方向電圧付近に調節する。暗電流によるベースエミッタ間の電圧降下がバイポーラトランジスタがオンになる電圧を超えなければ、暗電流が増幅されないようになる。図６の光検出器３００の増幅回路は、トランジスタのＤ級増幅回路に相当する。図６の光検出器３００の増幅回路は、光を検出したＭＰＰＣの信号を通過するようにする。即ち、図６の光検出器３００の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００４６】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ１１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ１１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ１２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ１３を４７ｋΩ、抵抗Ｒ１４を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ１５を４．７ｋΩ、コンデンサＣ１１を０．１μＦ、コンデンサＣ１２を２２ｐＦ、コンデンサＣ１３を２２０ｐＦとする。また、トランジスタＱ１１の特性として、ベースエミッタ電圧ＶBE＝５００〜６００ｍＶで、コレクタ電流ＩC＝０になる
とする。また、トランジスタＱ１１は、ｈFE＝１００とする。よって、バイアス電圧Ｖｂ＝５００〜６００ｍＶとなるように調整し、ＭＰＰＣが光を検出していないときに、光検出器３００が暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００４７】
このとき、仮に、ＭＰＰＣが光を検出して、抵抗Ｒ１３に１Ｖの電位が、１μｓ間、発生したとする。すると、コンデンサＣ１２を通じて最大２２μＡの電流がトランジスタＱ１１のベース端子に流せる。また、トランジスタＱ１１のｈFEが１００である場合には、抵抗Ｒ１５には、最大２ｍＡの電流が流れる。しかし、抵抗Ｒ１５は４．７ｋΩであるのでコンデンサＣ１２からの入力電圧１Ｖによる電流は０．２ｍＡで飽和し、ベース電流ＩBは２μＡ程度のパルス信号に抑えられる。すると、バイポーラトランジスタＱ１１がエ
ミッタフォロワとして増幅度≒１で、入力信号（抵抗Ｒ１３の電圧）を増幅し、光検出器３００は、抵抗Ｒ１３より若干低い１Ｖ弱の電位を出力する。結果として、ＭＰＰＣが光を検出していないときの暗電流による雑音が除去される。従って、複数の光検出器３００をつないでも、ノイズが増大しない。
【００４８】
図７は、電荷分割法により位置を算出した結果の例を示す図である。図７のグラフは、図６の光検出器３００を有する中性子検出装置１０に、実際に基準となるＬＥＤ光源による光を照射し、図４の出力電荷Ｑａ及びＱｂを所定時間毎に取得し、位置を電荷分割法により算出し、チャネル毎に（位置毎に）カウント（計数）したものである。ここでは、１ｃｍあたり５９チャネルとしている。つまり、光検出器３００が配置される直線を１／５９ｃｍ毎のチャネルに分割して、チャネル毎に位置をカウントしている。この分割の幅は
、自由に設定できる。ここでは、ＱａとＱｂとの和が閾値としての所定の値を超えたもののみカウントしている。この所定の値は、光検出器３００が光を検出しているとみなされる値のうち最低の値とする。図７のグラフでは、バイアス電圧Ｖｂが、４６２ｍＶ、５０９ｍＶ、５１８ｍＶ、５８９ｍＶ、６２４ｍＶ、８１７ｍＶ、１１３８ｍＶの場合について測定している。バイアス電圧Ｖｂは、バイポーラトランジスタＱ１１のベースバイアス信号に相当する。各バイアス電圧Ｖｂの測定おいて、各チャネルのカウント数の合計が、所定のカウント数になるまで、測定している。また、ここでは、中性子検出装置１０は、１６個の光検出器３００（ＭＰＰＣ）を有する。ＭＰＰＣは、５ｍｍ間隔で直線上に配置されている。
【００４９】
図７の横軸はチャネルであり、縦軸はカウント数である。チャネルは、光検出器３００が配置される直線上の距離に対応する。図７のグラフは、６２０ｃｈから６６０ｃｈまでを抜粋したものである。６２０ｃｈから６６０ｃｈまでで、ほぼ７ｍｍである。
【００５０】
バイアス電圧Ｖｂが大きい場合、トランジスタＱ１１のベース電位が上がり、小さな信号であっても増幅される。即ち、バイアス電圧Ｖｂが大きい場合、ＭＰＰＣが光を検出していない場合であっても、暗電流による電位が増幅される。
【００５１】
バイアス電圧Ｖｂが小さい場合、トランジスタＱ１１のベース電位が下がり、小さな信号は増幅されない。即ち、バイアス電圧Ｖｂが小さい場合、暗電流による電位は増幅されない。しかし、バイアス電圧Ｖｂを低くしすぎると、ＭＰＰＣが検出した弱い光の信号も検出されなくなる。
【００５２】
例えば、図７のグラフで、バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶである場合、６３５ｃｈ付近のピーク近傍以外のチャネルでは、ほとんどカウントされていない。これは、光が検出されない位置のＭＰＰＣの暗電流の影響をほぼ除去していることを意味する。バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶである場合、及び、４６２ｍＶである場合も同様に、光が検出されない位置のＭＰＰＣの暗電流の影響をほぼ除去している。
【００５３】
また、バイアス電流Ｖｂが４６２ｍＶである場合、バイアス電圧が低すぎるため、ＭＰＰＣが検出した弱い光の信号が検出されなくなる。弱い光を検出した光検出器３００の信号が出力されない。また、検出された強い光の信号も若干弱められて出力される。これらの影響により、光が入射された位置を算出する際の位置の精度が下がる。
【００５４】
一方、バイアス電圧Ｖｂが１１３８ｍＶである場合、ブロードなピークになっており、ピーク近傍以外のチャネルでも、カウントされている。ピークのカウント数は、バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶの場合と比べて、小さくなっている。バイアス電圧Ｖｂが高いため、各光検出器３００でＭＰＰＣでの暗電流に基づく小さな信号が除去されずに出力される。この信号が、位置を算出する際のノイズになっている。
【００５５】
図８は、図７のグラフのバイアス電圧とピーク半値幅との関係の例を示す図である。バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶである場合、最もピーク半値幅が小さい。このピーク半値幅は、図６の光検出器３００を使用する中性子検出装置１０の位置分解能に相当する。即ち、本測定で用いた中性子検出装置１０では、バイアス電圧Ｖｂを５０９ｍＶ程度にすることが望ましい。バイアス電圧Ｖｂを５０９ｍＶ程度にすることで、光検出器３００は、ＭＰＰＣの暗電流の影響を除去でき、かつ、ＭＰＰＣで検出した弱い光の信号を出力できる。よって、中性子検出装置１０は、光が入射された位置（放射線が入射された位置）を精度よく算出することができる。ただし、以上の値は、測定例であり、適切なバイアス電圧Ｖｂは、暗電流値、素子毎、素子を製造するロット毎に異なる。
【００５６】
《光検出器（３）》
図９は、中性子検出装置の光検出器の例（３）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、ユニポーラトランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect
Transistor、電界効果トランジスタ）を含む。図９の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ
２１、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２３、コンデンサＣ２１、ＭＰＰＣを含む。図９の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ２４、抵抗Ｒ２５、コンデンサＣ２２、コンデンサＣ２３、及び、トランジスタＱ２１を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図９の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００５７】
図９の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ２１、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２３、コンデンサＣ２１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００５８】
図９の光検出器３００は、出力の増幅にユニポーラトランジスタＱ２１を使用する。図９のようにトランジスタＱ２１のソースに出力抵抗Ｒ２５が接続され、ソースフォロワが形成されている。ソールフォロワは増幅度１の増幅回路として知られている。また、バイアス電圧ＶｂをトランジスタＱ２１のカットオフ電圧付近に調節し、暗電流雑音がユニポーラトランジスタＱ２１の閾値Ｖｔｈを超えないようにバイアス電圧Ｖｂを調節し、暗電流が増幅されないようにする。バイアス電圧Ｖｂは、ユニポーラトランジスタＱ２１のゲートバイアス信号に相当する。図９の光検出器３００の増幅回路は、トランジスタのＤ級増幅回路に相当する。図９の光検出器３００の増幅回路は、光を検出したＭＰＰＣの信号のみを通過するようにする。即ち、図９の光検出器３００の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００５９】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ２１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ２１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ２２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ２３を４７ｋΩ、抵抗Ｒ２４を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ２５を４．７ｋΩ、コンデンサＣ２１を０．１μＦ、コンデンサＣ２２を２２ｐＦ、コンデンサＣ２３を２２０ｐＦとする。また、トランジスタＱ２１の特性として、ゲートソース電圧ＶGS＝−６００ｍＶ以下で、ドレイン電流ＩD＝０になるとす
る。よって、バイアス電圧Ｖｂ＝−５００〜−６００ｍＶとなるように調整し、ＭＰＰＣが光を検出していないときに、暗電流雑音を感じないようにする。
【００６０】
このとき、仮に、ＭＰＰＣが光を検出して、抵抗Ｒ２３に１Ｖの電位が、１μｓ間、発生したとする。すると、コンデンサＣ２２を通じて、トランジスタＱ２１のゲート端子に１Ｖ程度の電位が発生する。また、トランジスタＱ２１にはドレイン電流が流れ、抵抗Ｒ２５には、電位が発生し、相応のゲートソース電圧ＶGSを保つ。即ち、トランジスタＱ２１は、増幅度１のソースフォロワとして動作し、光検出器３００は、抵抗Ｒ２３より若干低い１Ｖ弱の電位を出力する。結果として、暗電流による雑音だけが除去される。従って、複数の光検出器３００をつないでも、ノイズが増大しない。
【００６１】
《光検出器（４）》
図１０は、中性子検出装置の光検出器の例（４）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、コンパレータを含む。図１０の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ３１、抵抗Ｒ３１、抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３３、コンデンサＣ３１、ＭＰＰＣを含む。図１０の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ３４、コンパレータ３１、スイッチＳＷ３１、及び、コンデンサＣ３２を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１０の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００６２】
図１０の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ３１、抵抗Ｒ３１、抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３３、コンデンサＣ３１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００６３】
光検出器３００には、電源電圧Ｖ０が印加される。ＭＰＰＣに光が入射されると、瞬間的に、抵抗Ｒ３３に電位が発生する。コンパレータＣＰ３１は、所定の電圧Ｖｂと、抵抗Ｒ３３に発生した電位とを比較する。コンパレータＣＰ３１は、比較回路の１つである。電圧Ｖｂは、あらかじめ設定される一定の値である。電圧Ｖｂは、比較回路の参照信号の一例である。コンパレータＣＰ３１は、抵抗Ｒ３３に発生した電位が、電圧Ｖｂより大きい場合、スイッチＳＷ３１を導通する。スイッチＳＷ３１が導通すると、ＭＰＰＣに光が入射されたことによる電位による電荷が、コンデンサＣ３２を介して、光検出器３００の出力電荷として出力される。コンデンサＣ３２は、信号の直流成分をカットする。
【００６４】
また、コンパレータＣＰ３１は、抵抗Ｒ３３に発生した電位が、電圧Ｖｂより小さい場合、スイッチＳＷ３１を導通させない。なお、電圧Ｖｂは、直流であるため、コンデンサＣ３２でカットされる。よって、光検出器３００は、出力電荷として、ほぼ０を出力する。
【００６５】
ここで、所定の電圧Ｖｂは、ＭＰＰＣの暗電流によって、抵抗Ｒ３３に発生する電圧より高い値に設定する。この値は、実験的、経験的に決定されればよい。これにより、ＭＰＰＣの暗電流による雑音が、出力されない。
【００６６】
《光検出器（５）》
図１１は、中性子検出装置の光検出器の例（５）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、オペアンプを含む。図１１の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ４１、抵抗Ｒ４１、抵抗Ｒ４２、抵抗Ｒ４３、コンデンサＣ４１、ＭＰＰＣを含む。図１１の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ４４、抵抗Ｒ４５、コンデンサＣ４２、ダイオードＤ４１、及び、オペアンプＩＣ４１を含む。抵抗Ｒ４５は、フィードバック抵抗である。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１１の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００６７】
図１１の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ４１、抵抗Ｒ４１、抵抗Ｒ４２、抵抗Ｒ４３、コンデンサＣ４１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００６８】
図１１の光検出器３００は、出力の増幅にオペアンプＩＣ４１を使用し、フィードバック抵抗Ｒ４５と並列にダイオードＤ４１を接続して雑音を除去する。また、バイアス電圧ＶｂをダイオードＤ４１のカットオフ電圧付近に調節し、暗電流雑音を超える信号でなければ、増幅されないようにする。オペアンプＩＣ４１を使用することにより、信号の極性は反転するが、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４５との比で増幅でき、増幅率だけダイオードＤ４１のカットオフ電圧の急峻度を大きくできる。図１１の光検出器３００の増幅回路は、光を検出したＭＰＰＣの信号のみを通過するようにする。即ち、図１１の光検出器３００の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００６９】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ４１を最大１０ｋΩ、抵抗Ｒ４１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ４２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ４３を４.７ｋΩ、抵抗Ｒ
４４を１０ｋΩ、抵抗Ｒ４５を１０ｋΩ、コンデンサＣ４１を０．１μＦ、コンデンサＣ４２を２２０ｐＦとする。ここで、抵抗Ｒ４４の抵抗値と抵抗Ｒ４５の抵抗値とは、同一である。また、ダイオードＤ４１の特性として、順方向電圧ＶF＝１８０ｍＶ以下で、順
方向電流ＩF＝０になるとする。よって、バイアス電圧Ｖｂ＝−２００ｍＶ〜−３００ｍ
Ｖとなるように調整し、ＭＰＰＣが光を検出していないときに、光検出器３００が暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００７０】
オペアンプＩＣ４１の入力端子間がイマジナリーショートである。オペアンプＩＣ４１の出力電圧をＶｏｕｔ、抵抗Ｒ４３の入力電位をＶｉｎとすると、次のようになる。
【００７１】
【数８】
ＭＰＰＣが光を検出していない状態では、抵抗Ｒ４３の入力電位Ｖｉｎの絶対値が、バイアス電圧Ｖｂ（＝−２００ｍＶ〜−３００ｍＶ）の絶対値よりも小さい。このとき、オペアンプＩＣ４１の出力電圧ＶｏｕｔがダイオードＤ４１のカットオフ電圧を超えると、ダイオードＤ４１に順方向の電流が流れ、増幅がされない。暗電流による抵抗Ｒ４３の電圧Ｖｉｎとバイアス電圧Ｖｂとがオペアンプの加算回路によって反転増幅されると、抵抗Ｒ４５の電圧がダイオードＤ４１のカットオフ電圧を超え、ダイオードＤ４１に電流が流れるからである。一方、ＭＰＰＣが光を検出した場合、抵抗Ｒ４３の電位（Ｖｉｎ）が大きくなるため、電圧ＶｏｕｔがダイオードＤ４１のカットオフ電圧を超えず、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４５との比で信号が増幅される。例えば、ＭＰＰＣが光を検出したことにより、抵抗Ｒ４３に１Ｖの電位が発生したとすると、抵抗Ｒ４１には、−２．１Ｖの電圧が発生する。この電圧は、ダイオードＤ４１の逆電圧になるため、ダイオードＤ４１には電流が流れない。例えば、抵抗Ｒ４４と抵抗Ｒ４５とが等しいとき、光検出器３００は、オペアンプの加算回路により、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４５との比から増幅された電圧からバイアス電圧Ｖｂが引かれた電圧による電荷を、コンデンサＣ４２を介して、出力パルスとして出力する。コンデンサＣ４２は、信号の直流成分をカットする。バイアス電圧Ｖｂは、加算回路における基準信号の一例である。
【００７２】
《光検出器（６）》
図１２は、中性子検出装置の光検出器の例（６）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、バイポーラトランジスタ、ダイオードを含む。図１２の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ５１、抵抗Ｒ５１、抵抗Ｒ５２、抵抗Ｒ５３、コンデンサＣ５１、ＭＰＰＣを含む。図１２の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ５４、抵抗Ｒ５５、抵抗Ｒ５６、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５２、コンデンサＣ５３、及び、トランジスタＱ５１、ダイオードＤ５１を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１２の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００７３】
図１２の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ５１、抵抗Ｒ５１、抵抗Ｒ５２、抵抗Ｒ５３、抵抗Ｒ５４、抵抗Ｒ５５、コンデンサＣ５１、コンデンサＣ５２、ＭＰＰＣ、トランジスタＱ５１は、それぞれ、図６の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ１１、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４、抵抗Ｒ１５、コンデンサＣ１１、コンデンサＣ１２、ＭＰＰＣ、トランジスタＱ１１と同様に動作する。ここでは、主に、図６の光検出器３００と異なる点について説明する。
【００７４】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ５１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ５１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ５２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ５３を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ５４を４７ｋΩ、抵抗Ｒ５５を１ｋΩ、抵抗Ｒ５６を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ５７を１００ｋΩ、コンデンサＣ５１を０．１μＦ、コンデンサＣ５２を２２０ｐＦ、コンデンサＣ５３を２２ｐＦとする。また、トランジスタＱ５１の特性として、ベースエミッタ電圧ＶBE＝５００〜６００ｍＶで、コレクタ電流ＩC＝０になるとする。また、トランジスタＱ５１は、
ｈFE＝１００とする。
【００７５】
このとき、仮に、ＭＰＰＣが光を検出して、抵抗Ｒ５３に１Ｖの電位が、１μｓ間、発生したとする。すると、コンデンサＣ５２を通じて最大２２０μＡの電流がトランジスタＱ５１のベース端子に流せる。また、トランジスタＱ５１のｈFEが１００である場合には、抵抗Ｒ５５には、最大２２ｍＡの電流が流れる。しかし、抵抗Ｒ５５は１ｋΩであるのでコンデンサＣ５２からの入力電圧１Ｖによる電流は１ｍＡで飽和し、ベース電流ＩBは
１０μＡ程度のパルス信号に抑えられる。すると、バイポーラトランジスタＱ５１が入力信号（抵抗Ｒ５３の電圧）を増幅し、抵抗Ｒ５５の電位は、抵抗Ｒ５３より若干低い１Ｖ弱となる。また、トランジスタＱ５１のコレクタに接続された抵抗Ｒ５６には、４．７倍された逆電位の電圧が出力される。
【００７６】
さらに、この逆電位の電圧に基づく出力を電荷分割回路４０に給電する給電回路が、ダイオードＤ５１、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５３となる。当該出力とコンデンサＣ５３との間に、ダイオードＤ５１及び抵抗Ｒ５７が並列に接続される。ＭＰＰＣが光を検出すると、抵抗Ｒ５６の電位が下がる方向に振れる。このとき、ダイオードＤ５１及びコンデンサＣ５３を通じて、この逆電位の電圧に基づく出力パルスが電荷分割回路４０に出力される。
【００７７】
ここで、ダイオードＤ５１の順電圧は、ノイズ除去に寄与する。ＭＰＰＣからの信号がなくなると、抵抗Ｒ５６の電位が上がる方向に振れるので、ダイオードＤ５１に逆方向の電位がかかり、ダイオードＤ５１には電流が流れない。よって、抵抗Ｒ５７の抵抗だけでコンデンサＣ５３の放電がされる。
【００７８】
また、ＭＰＰＣに信号がなく、他の光検出器３００のＭＰＰＣで信号があった場合、電荷分割回路４０から、コンデンサＣ５３を通じて、電位が下がる方向に信号が漏れてくる。このとき、ダイオードＤ５１に逆電位がかかる方向であるため、ダイオードＤ５１には電流は流れない。よって、抵抗Ｒ５７のみがコンデンサＣ５３に直列に入ることになるので、ＭＰＰＣからの信号の増幅に対する影響、及び、電荷分割回路４０への影響を抑えられる。従って、複数の光検出器３００をつないでも、ノイズが増大しない。
【００７９】
《光検出器（７）》
図１３は、中性子検出装置の光検出器の例（７）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、オペアンプ、ダイオードを含む。図１３の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ６１、抵抗Ｒ６１、抵抗Ｒ６２、抵抗Ｒ６３、コンデンサＣ６１、ＭＰＰＣを含む。図１３の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ６４、抵抗Ｒ６５、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２、ダイオードＤ６１、ダイオードＤ６２、及び、オペアンプＩＣ６１を含む。抵抗Ｒ６５は、フィードバック抵抗である。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１３の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。図１３の光検出器３００は、図１１の光検出器３００（光検出器（５））と共通点を有する。ここでは、主に、図１１の光検出器３００と異なる点について説明する。
【００８０】
オペアンプＩＣ６１の出力電位に基づく出力を電荷分割回路４０に給電する給電回路が、ダイオードＤ６２、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２となる。ＭＰＰＣが光を検出すると、オペアンプＩＣ６１の出力電位が下がる方向に振れる。このとき、ダイオードＤ６２及びコンデンサＣ６２を通じて、この電位に基づく出力パルスが電荷分割回路４０に出力される。ダイオードＤ６２、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２による給電回路は、図１２の光検出器３００のダイオードＤ５１、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５３による給電回路と同様の機能を有する。
【００８１】
また、ダイオードＤ６２、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２による給電回路は、図９または図１０の光検出器３００に、図１３の光検出器３００と同様に、適用されうる。このとき、光検出器３００からの出力パルスの正負によって、ダイオードＤ６２の向きが変更されうる。
【００８２】
（実施形態の作用効果）
中性子検出装置１０は、入射された中性子を中性子シンチレータ１００により光に変換する。中性子検出装置１０は、変換された光を複数の光検出器３００で検出し、中性子が入射された位置を算出する。中性子検出装置１０は、ＭＰＰＣ等の光検出デバイスで発生する暗電流等によるノイズを、バイポーラトランジスタ、ユニポーラトランジスタ、コンパレータ、オペアンプ等を使用する回路で低減する。中性子検出装置１０では、ダイオード、抵抗、コンデンサによる給電回路（例えば、ダイオードＤ５１、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５３による給電回路）により、暗電流による信号が、電荷分割回路４０に出力されにくくなる。また、中性子検出装置１０では、当該給電回路により、光検出器３００は電荷分割回路４０から信号の影響を受けにくくなる。各光検出器３００から出力される雑音が低減されるため、多くの光検出器３００及び抵抗４００を接続した場合であっても、電荷分割回路４０の両端から得られる出力のノイズが大きくならない。中性子検出装置１０によれば、光検出デバイスで発生する暗電流等の影響を除去することにより、精度よく、中性子の入射された位置を算出することができる。
【００８３】
（変形例）
上記の実施形態では、中性子を検出する中性子検出装置１０について説明した。中性子検出装置１０の構成は、中性子線以外の他の放射線を検出する放射線検出装置に適用されうる。他の放射線には、例えば、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、荷電粒子線等が含まれる。
【００８４】
放射線検出装置では、中性子シンチレータ１００の代わりに、検出対象の他の放射線に対応する放射線シンチレータが使用される。放射線シンチレータは、入射された放射線を光に変換する。放射線シンチレータとして、検出対象の放射線に対応するものが選択される。
【００８５】
放射線検出装置では、光透過板２００として、例えば、鉛ガラス、アクリルガラスが使用される。光透過板２００は、検出対象の放射線を吸収するものが選択される。鉛ガラスは、光を通過させ、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、荷電粒子線等の放射線を吸収する。アクリルガラスは、光を通過させ、アルファ線等の放射線を吸収する。また、光透過板２００として、可視光を通過し、可視光より高い周波数を有するＸ線、ガンマ線を遮蔽する、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタが使用されうる。光透過板２００として、光を拡散するものが使用されてもよい。
【００８６】
放射線検出装置は、放射線シンチレータで変換されなかった放射線を、放射線を吸収する光透過板に吸収させる。光透過板に放射線が吸収されるため、光検出器に入射される放
射線が低減する。これにより、放射線による光検出器の損傷を低減させることができ、光検出器として放射線による影響を受けやすいものを使用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 放射線シンチレータ
２ 光検出器
３ 放射線検出装置
１０ 中性子検出装置
４０ 電荷分割回路
１００ 中性子シンチレータ
２００ 光透過板
３００ 光検出器
４００ 抵抗
Ｃ０１ コンデンサ
Ｒ０１ 抵抗
ＶＲ０１ 可変抵抗
Ｖ０ 電源電圧
Ｖｂ バイアス電圧
Ｑ１１ バイポーラトランジスタ
Ｑ２１ ユニポーラトランジスタ
ＣＰ３１ コンパレータ
ＳＷ３１ スイッチ
ＩＣ４１ オペアンプ
Ｄ４１ ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を検出する放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を検出する放射線検出装置として、シンチレータ及び光検出器が使用されるものがある。シンチレータは、シンチレーション現象により、放射線を光に変換する。放射線検出装置は、シンチレータで変換された光を光検出器で検出することにより、入射される放射線を検出する。放射線には、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、中性子線、荷電粒子線等が含まれる。
【０００３】
図１は、放射線検出装置に入射される放射線の例を示す図である。図１の放射線検出装置３は、放射線シンチレータ１及び光検出器２を含む。放射線シンチレータ１は、放射線を光に変換する。光検出器２は、放射線シンチレータ１で変換された光を検出する。放射線検出装置３に入射された放射線は、放射線シンチレータ１で光に変換され、変換された光が光検出器２で検出される。
【０００４】
また、シンチレータで変換された光を複数の光検出器で検出することにより、放射線が入射した位置を特定できる放射線検出器が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８６７５号公報
【特許文献２】特開２００９−１２１９２９号公報
【特許文献３】特開２００９−２５３０８号公報
【特許文献４】特開２００４−２６４０７８号公報
【特許文献５】特開昭６１−２２５６８３号公報
【特許文献６】特開２０００−１８０５５１号公報
【特許文献７】特開平６−３４７５５７号公報
【特許文献８】特開昭６０−７３４８４号公報
【特許文献９】特開昭６０−１３５８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射線検出器において、シンチレータで変換された光によって放射線を検出する際、複数の光検出器を使用し、電荷分割法等により、放射線が入射された位置を特定することがある。また、広い領域で位置を検出する場合、より多くの光検出器を使用することがある。しかしながら、複数の光検出器を使用すると、光検出器の数に比例して発生する定常的なノイズが大きくなる。一方、光検出器に入射する光の総量は、光検出器の数を増やしても変化しない。よって、結果として、光検出器を増やすことにより、放射線検出器におけるＳＮ比（Signal to Noise ratio）が低下する。よって、各光検出器が出力する雑音を
低減することが求められる。
【０００７】
本発明は、光検出器が出力する雑音を低減する放射線検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の放射線検出装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
【０００９】
即ち、第１の態様は、
放射線が入射する入射面を有し、入射した放射線から光を生成するシンチレータと、
前記生成された光を検出する１次元状に配列された複数の光検出器と、
所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、
前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、
前記１次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記１次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられる放射線検出装置とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光検出器が出力する雑音を低減する放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、放射線検出装置に入射される放射線の例を示す図である。
【図２】図２は、中性子検出装置の構成例（１）を示す図である。
【図３】図３は、中性子検出装置の構成例（２）を示す図である。
【図４】図４は、中性子検出装置の光検出器及び抵抗の例を示す図である。
【図５】図５は、中性子検出装置の光検出器の例（１）を示す図である。
【図６】図６は、中性子検出装置の光検出器の例（２）を示す図である。
【図７】図７は、電荷分割法により位置を算出した結果の例を示す図である。
【図８】図８は、図７のグラフのバイアス電圧とピーク半値幅との関係の例を示す図である。
【図９】図９は、中性子検出装置の光検出器の例（３）を示す図である。
【図１０】図１０は、中性子検出装置の光検出器の例（４）を示す図である。
【図１１】図１１は、中性子検出装置の光検出器の例（５）を示す図である。
【図１２】図１２は、中性子検出装置の光検出器の例（６）を示す図である。
【図１３】図１３は、中性子検出装置の光検出器の例（７）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の実施形態の構成に限定されない。
【００１３】
ここでは、主として、中性子を検出する放射線検出装置、即ち、中性子検出装置について説明する。
【００１４】
〔実施形態１〕
（構成例）
図２は、中性子検出装置の例（１）を示す図である。図２の例では、中性子検出装置１０は、中性子シンチレータ１００、複数の光検出器３００、複数の抵抗４００を含む。
【００１５】
図２の中性子検出装置１０は、平板状の中性子シンチレータ１００と、中性子シンチレータ１００の一方の面側に配置された光検出器３００と、抵抗４００とを有する。中性子シンチレータ１００の光検出器３００が配置された面と反対側の面に検出対象の中性子が入射される。
【００１６】
中性子シンチレータ１００は、中性子を光に変換する媒体である。中性子シンチレータ１００として、例えば、ＺｎＳ、Ｌｉガラス、ＬＢＯ単結晶が使用されうる。中性子シンチレータ１００は、これらに限定されるものではない。
【００１７】
光検出器３００は、中性子シンチレータ１００で変換された光を検出する。光検出器３００は、入射された光を電気信号等に変換して出力する。光検出器３００は、入射された光の量に依存した電気信号等を出力する。光検出器３００は、例えば、入射された光の量に比例した電荷を出力する。光検出器３００の光検出素子として、例えば、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）といった半導体光検出器、光電子増倍管が使用されうる。中性子検出装置１０には、複数の光検出器３００が設けられてもよい。この複数の光検出器３００は、直線上に設けられる。即ち、この複数の光検出器３００は、一次元状に配置される。複数の光検出器３００を用いることにより、中性子が入射された位置を算出することが可能となる。光検出器３００から離れた位置に放射線が入射されると、当該光検出器３００で検出される光は弱くなり、当該光検出器３００からの出力は小さくなる。また、光検出器３００から近い位置に放射線が入射されると、当該光検出器３００で検出される光は強くなり、当該光検出器３００からの出力は大きくなる。
【００１８】
各光検出器３００の出力は、抵抗４００を直列に接続した電荷分割回路４０に接続される。各抵抗４００の抵抗値は、等しい抵抗値である。図２のように、電荷分割回路４０の中の隣接する２つの抵抗４００の接続部には、各光検出器３００の検出信号が入力される。電荷分割回路４０の中の隣接する２つの抵抗４００の接続部は、分岐線を通じて、光検出器３００に接続される。図２のように、電荷分割回路４０の直列抵抗間に各光検出器３００を接続することを「直列抵抗回路に光検出器３００を抵抗分割して接続する」という。電荷分割回路４０は、所定の抵抗値部分を複数回延伸し、これらの抵抗値部分ごとに光検出器３００と接続する分岐線を接続可能な線状抵抗部とすることができる。
【００１９】
各光検出器３００の出力は、電荷分割回路４０で抵抗分割される。抵抗４００は、電荷分割用抵抗である。図２のように、電荷分割回路４０の両端から出力が得られる。これらの出力に基づいて、電荷分割法等により、中性子が入射された位置を算出することができる。電荷分割回路４０の両端には、例えば、電荷増幅器が接続される。電荷増幅器の出力は、例えば、ＡＤ（Analog to Digital）変換器等により、デジタルデータに変換されて
コンピュータに入力される。当該コンピュータが、電荷分割法等により、中性子が入射された位置を算出する。
【００２０】
図３は、中性子検出装置の例（２）を示す図である。図３の例では、中性子検出装置１０は、中性子シンチレータ１００、光透過板２００、複数の光検出器３００、複数の抵抗４００を含む。ここでは、主に、図２の中性子検出装置１０と異なる点について説明する。
【００２１】
図３の中性子検出装置１０は、平板状の中性子シンチレータ１００と、中性子シンチレータ１００の一方の面側に配置された平板状の光透過板２００と、光透過板２００の中性子シンチレータ１００が配置された面と反対側の面側に配置された光検出器３００と、抵抗４００とを有する。中性子シンチレータ１００の透過板２００が配置された面と反対側の面に検出対象の中性子が入射される。
【００２２】
中性子シンチレータ１００と光透過板２００とは、接触してもよい。また、光透過板２００と光検出器３００とは、接触してもよい。ここで、光透過板２００は、入射された光を拡散する形態（例えば、光拡散ガラス）としてもよい。光透過板２００が光拡散ガラスであるとき、光透過板２００に入射された光は、光透過板２００によって拡散される。光
が拡散されると、光が、より多くの光検出器３００によって、検出され易くなる。また、中性子を吸収するホウケイ酸ガラスを光拡散ガラスにすることで、光透過板２００は、光を拡散しつつ、中性子を吸収することができる。光透過板２００の厚さは、光検出器３００の設置間隔と同程度以上にする。光を拡散する光透過板２００の厚さを厚くすると、光が拡散された位置から光検出器３００までの距離が長くなるため、光検出器に入射される光は弱くなる。一般に、光の強度は、光源からの距離の２乗に反比例する。しかし、光が拡散された位置から光検出器３００までの距離が長くなると、光が拡散される範囲が大きくなり、光を検出する光検出器３００の数が増える。多くの光検出器３００で光を検出することで、光が入射された位置を算出する際の位置の精度が上がる。例えば、光透過板２００の厚さが光検出器３００の設置間隔と同じである場合、光透過板２００の入射側の面で光が９０度に拡散されたとすると、２個または３個の光検出器３００によって、光が検出される。よって、光が複数の光検出器３００で検出され、かつ、光検出器３００に入射される光が弱くならないように、例えば、光透過板２００の厚さは、光検出器３００の設置間隔と同程度が望ましい。
【００２３】
光透過板２００は、入射される光を通過させる。また、光透過板２００は、入射される中性子を吸収する。光透過板２００として、例えば、ホウケイ酸ガラスが使用される。ホウケイ酸ガラスは、ボロン入りのガラスである。ボロン入りガラスは、中性子を吸収し得る。透過板２００の厚さは、入射される中性子の量と、光検出器３００に影響を及ぼす中性子の量とによって決定されうる。光透過板２００は、ホウケイ酸ガラスに限定されない。中性子シンチレータ１００で変換されなかった中性子（中性子シンチレータ１００を透過した中性子）は、中性子を吸収する光透過板２００に吸収される。中性子シンチレータ１００を透過した中性子が光透過板２００に吸収されるので、光検出器３００に入射される中性子が低減する。光透過板２００は、光検出器３００を中性子から保護する。
【００２４】
中性子シンチレータ１００で変換された光が拡散されず１つの光検出器３００のみで光が検出される場合、光が入射された位置（中性子が照射された位置）を算出する際の位置分解能は、光検出器３００の設置間隔程度に留まる。一方、光が拡散され複数の光検出器３００で光が検出される場合、光が入射された位置の位置分解能は、光検出器３００の設置間隔よりも小さくなる。複数の光検出器３００で光が検出される場合、光検出器３００間をそれぞれの出力電荷で按分した値により、位置を特定できるからである。
【００２５】
〈電荷分割法〉
電荷分割法により、放射線が入射された位置を検出する方法ついて説明する。
【００２６】
図４は、中性子検出装置の光検出器及び抵抗の例を示す図である。図４のように、複数の光検出器３００が直線上に等間隔に配置される。光検出器３００の間隔を、距離Ｗとする。光検出器３００が配置される直線上で、一方の端の光検出器３００の位置から外側に距離Ｗ離れた位置（位置０）から、他方の端の光検出器３００の位置から外側に距離Ｗ離れた位置（位置Ｌ）までを距離Ｌとする。光検出器３００の位置とは、例えば、光検出器３００の光入射面の中心位置をいう。各光検出器３００の出力は、電荷分割回路で抵抗分割される。電荷分割回路４０の両端から出力電荷が得られる。
【００２７】
光検出器３００に光が入射されると、電荷が出力される。光検出器３００からの出力電荷（電荷Ｑ０とする）は、当該光検出器３００の位置から両端への抵抗値の比で分配される。ここで、一方の端で得られる出力電荷を電荷Ｑａ、他方の端で得られる出力電荷を電荷Ｑｂとする。
【００２８】
また、電荷Ｑ０が出力された光検出器３００から一方の端までの抵抗値の和をＲ１、他方の端までの抵抗値の和をＲ２とする。一方の端で得られる電荷Ｑａは、次のように表さ
れる。
【００２９】
【数１】
同様に、他方の端で得られる電荷Ｑｂは、次のように表される。
【００３０】
【数２】
複数の光検出器３００で光が同時に検出された場合は、それぞれの光検出器３００からの出力電荷が、両端への抵抗値の比で分配される。両端では、それぞれの光検出器３００からの出力電荷の和として、電荷Ｑａ及び電荷Ｑｂが得られる。
【００３１】
光が散乱した場合、光検出器３００は、発光位置に近いほど、強い光を検出する。光検出器３００は、光の強度に応じた電荷を出力する。よって、複数の光検出器３００で光が検出される場合、光検出器３００の間隔よりも小さい値の位置分解能で、光が入射された位置を算出できる。
【００３２】
得られた電荷Ｑａ及び電荷Ｑｂから、光が入射された位置ｘは、次のように表される。位置ｘは、光検出器３００が配置される直線状の点である。
【００３３】
【数３】
ここで、電荷Ｑａ及び電荷Ｑｂにそれぞれ雑音ｎが含まれているとすると、位置ｘは、次のように表される。
【００３４】
【数４】
ここで、位置ｘを求めるには、雑音ｎが次の条件を満たさなければならない。
【００３５】
【数５】
この式を満たさないときは、信号が雑音に埋もれ、位置を正確に算出できないからである。
【００３６】
このとき、位置ｘは次のように表せる。
【００３７】
【数６】
よって、位置ｘは、次の式のように近似できる。
【００３８】
【数７】
ここで、第２項のｎＬ／（Ｑａ＋Ｑｂ）が、おおよその位置のゆらぎとなる。光検出器３００の光検出デバイスの暗電流に基づく信号は、雑音ｎの原因の１つである。
【００３９】
《光検出器（１）》
図５は、中性子検出装置の光検出器の例（１）を示す図である。光検出器３００は、入射された光の信号を抽出する信号抽出回路を含む。ここでは、光検出器３００の光検出デバイスとして、ＭＰＰＣが使用される。図５の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、コンデンサＣ０２、及び、ＭＰＰＣを含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図５の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００４０】
抵抗４００に効率よく電荷を供給するために、抵抗Ｒ０３の抵抗値を暗電流を流すのに支障がない範囲でできるだけ大きな値にする。電荷分割回路４０の抵抗値は、全体で１０ｋΩ程度になる値を使用する。電荷分割回路４０の抵抗値が小さいと、信号が熱雑音に対して相対的に小さくなり、よいＳＮ比が得られない。熱雑音は、抵抗４００全体の抵抗値の平方根の逆数に比例する。よって、抵抗値が大きい方が、熱雑音が小さくなる。従って、電荷分割回路４０の抵抗値が全体で１０ｋΩ程度になるので、抵抗Ｒ０３の抵抗値は、１０ｋΩ〜１００ｋΩ程度にする。
【００４１】
可変抵抗ＶＲ０１を調整することにより、ＭＰＰＣに印加する電圧の微調整ができる。抵抗Ｒ０２の抵抗値と可変抵抗ＶＲ０１の抵抗値との比により、ＭＰＰＣに印加する電圧の調整範囲が決まる。例えば、抵抗Ｒ０１の抵抗値が４．７ｋΩ、抵抗Ｒ０２の抵抗値が５００ｋΩ、可変抵抗ＶＲ０１の最大抵抗値が１０ｋΩ、コンデンサＣ０１の静電容量が０．１μＦであるとすると、抵抗Ｒ０２の抵抗値と可変抵抗ＶＲ０１の抵抗値との比により、２％の範囲でＭＰＰＣに印加する電圧の調整ができる。多くのＭＰＰＣの動作電圧が７０Ｖ近辺であり、そのばらつきが１Ｖ以内であるので、抵抗Ｒ０２の抵抗値と可変抵抗ＶＲ０１とで、十分調整できる。例えば、基準となるＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源等を使用し、各光検出器３００において、出力値が一致するように可変抵抗ＶＲ０１が調整される。
【００４２】
光検出器３００には、電源電圧Ｖ０が印加される。ＭＰＰＣに光が入射されると、瞬間的に、抵抗Ｒ０３に電位が発生する。この電位による電荷は、コンデンサＣ０２を介して、光検出器３００の出力パルスとして出力される。コンデンサＣ０２は、信号の直流成分をカットする。
【００４３】
《光検出器（２）》
図６は、中性子検出装置の光検出器の例（２）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、バイポーラトランジスタを含む。図６の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ１１、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ１１、ＭＰＰＣを含む。図６の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ１４、抵抗Ｒ１５、コンデンサＣ１２、コンデンサＣ１３、及び、トランジスタＱ１１を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図６の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００４４】
図６の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ１１、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ１１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００４５】
図６の光検出器３００は、出力の増幅にバイポーラトランジスタＱ１１を使用する。図６のように、バイポーラトランジスタＱ１１のエミッタに出力抵抗Ｒ１５が接続され、エミッタフォロワが形成される。エミッタフォロワは、増幅度１の回路として知られている。また、バイアス電圧ＶｂをトランジスタＱ１１の順方向電圧付近に調節する。暗電流によるベースエミッタ間の電圧降下がバイポーラトランジスタがオンになる電圧を超えなければ、暗電流が増幅されないようになる。図６の光検出器３００の増幅回路は、トランジスタのＤ級増幅回路に相当する。図６の光検出器３００の増幅回路は、光を検出したＭＰＰＣの信号を通過するようにする。即ち、図６の光検出器３００の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００４６】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ１１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ１１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ１２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ１３を４７ｋΩ、抵抗Ｒ１４を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ１５を４．７ｋΩ、コンデンサＣ１１を０．１μＦ、コンデンサＣ１２を２２ｐＦ、コンデンサＣ１３を２２０ｐＦとする。また、トランジスタＱ１１の特性として、ベースエミッタ電圧ＶBE＝５００〜６００ｍＶで、コレクタ電流ＩC＝０になる
とする。また、トランジスタＱ１１は、ｈFE＝１００とする。よって、バイアス電圧Ｖｂ＝５００〜６００ｍＶとなるように調整し、ＭＰＰＣが光を検出していないときに、光検出器３００が暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００４７】
このとき、仮に、ＭＰＰＣが光を検出して、抵抗Ｒ１３に１Ｖの電位が、１μｓ間、発生したとする。すると、コンデンサＣ１２を通じて最大２２μＡの電流がトランジスタＱ１１のベース端子に流せる。また、トランジスタＱ１１のｈFEが１００である場合には、抵抗Ｒ１５には、最大２ｍＡの電流が流れる。しかし、抵抗Ｒ１５は４．７ｋΩであるのでコンデンサＣ１２からの入力電圧１Ｖによる電流は０．２ｍＡで飽和し、ベース電流ＩBは２μＡ程度のパルス信号に抑えられる。すると、バイポーラトランジスタＱ１１がエ
ミッタフォロワとして増幅度≒１で、入力信号（抵抗Ｒ１３の電圧）を増幅し、光検出器３００は、抵抗Ｒ１３より若干低い１Ｖ弱の電位を出力する。結果として、ＭＰＰＣが光を検出していないときの暗電流による雑音が除去される。従って、複数の光検出器３００をつないでも、ノイズが増大しない。
【００４８】
図７は、電荷分割法により位置を算出した結果の例を示す図である。図７のグラフは、図６の光検出器３００を有する中性子検出装置１０に、実際に基準となるＬＥＤ光源による光を照射し、図４の出力電荷Ｑａ及びＱｂを所定時間毎に取得し、位置を電荷分割法により算出し、チャネル毎に（位置毎に）カウント（計数）したものである。ここでは、１ｃｍあたり５９チャネルとしている。つまり、光検出器３００が配置される直線を１／５９ｃｍ毎のチャネルに分割して、チャネル毎に位置をカウントしている。この分割の幅は
、自由に設定できる。ここでは、ＱａとＱｂとの和が閾値としての所定の値を超えたもののみカウントしている。この所定の値は、光検出器３００が光を検出しているとみなされる値のうち最低の値とする。図７のグラフでは、バイアス電圧Ｖｂが、４６２ｍＶ、５０９ｍＶ、５１８ｍＶ、５８９ｍＶ、６２４ｍＶ、８１７ｍＶ、１１３８ｍＶの場合について測定している。バイアス電圧Ｖｂは、バイポーラトランジスタＱ１１のベースバイアス信号に相当する。各バイアス電圧Ｖｂの測定おいて、各チャネルのカウント数の合計が、所定のカウント数になるまで、測定している。また、ここでは、中性子検出装置１０は、１６個の光検出器３００（ＭＰＰＣ）を有する。ＭＰＰＣは、５ｍｍ間隔で直線上に配置されている。
【００４９】
図７の横軸はチャネルであり、縦軸はカウント数である。チャネルは、光検出器３００が配置される直線上の距離に対応する。図７のグラフは、６２０ｃｈから６６０ｃｈまでを抜粋したものである。６２０ｃｈから６６０ｃｈまでで、ほぼ７ｍｍである。
【００５０】
バイアス電圧Ｖｂが大きい場合、トランジスタＱ１１のベース電位が上がり、小さな信号であっても増幅される。即ち、バイアス電圧Ｖｂが大きい場合、ＭＰＰＣが光を検出していない場合であっても、暗電流による電位が増幅される。
【００５１】
バイアス電圧Ｖｂが小さい場合、トランジスタＱ１１のベース電位が下がり、小さな信号は増幅されない。即ち、バイアス電圧Ｖｂが小さい場合、暗電流による電位は増幅されない。しかし、バイアス電圧Ｖｂを低くしすぎると、ＭＰＰＣが検出した弱い光の信号も検出されなくなる。
【００５２】
例えば、図７のグラフで、バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶである場合、６３５ｃｈ付近のピーク近傍以外のチャネルでは、ほとんどカウントされていない。これは、光が検出されない位置のＭＰＰＣの暗電流の影響をほぼ除去していることを意味する。バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶである場合、及び、４６２ｍＶである場合も同様に、光が検出されない位置のＭＰＰＣの暗電流の影響をほぼ除去している。
【００５３】
また、バイアス電流Ｖｂが４６２ｍＶである場合、バイアス電圧が低すぎるため、ＭＰＰＣが検出した弱い光の信号が検出されなくなる。弱い光を検出した光検出器３００の信号が出力されない。また、検出された強い光の信号も若干弱められて出力される。これらの影響により、光が入射された位置を算出する際の位置の精度が下がる。
【００５４】
一方、バイアス電圧Ｖｂが１１３８ｍＶである場合、ブロードなピークになっており、ピーク近傍以外のチャネルでも、カウントされている。ピークのカウント数は、バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶの場合と比べて、小さくなっている。バイアス電圧Ｖｂが高いため、各光検出器３００でＭＰＰＣでの暗電流に基づく小さな信号が除去されずに出力される。この信号が、位置を算出する際のノイズになっている。
【００５５】
図８は、図７のグラフのバイアス電圧とピーク半値幅との関係の例を示す図である。バイアス電圧Ｖｂが５０９ｍＶである場合、最もピーク半値幅が小さい。このピーク半値幅は、図６の光検出器３００を使用する中性子検出装置１０の位置分解能に相当する。即ち、本測定で用いた中性子検出装置１０では、バイアス電圧Ｖｂを５０９ｍＶ程度にすることが望ましい。バイアス電圧Ｖｂを５０９ｍＶ程度にすることで、光検出器３００は、ＭＰＰＣの暗電流の影響を除去でき、かつ、ＭＰＰＣで検出した弱い光の信号を出力できる。よって、中性子検出装置１０は、光が入射された位置（放射線が入射された位置）を精度よく算出することができる。ただし、以上の値は、測定例であり、適切なバイアス電圧Ｖｂは、暗電流値、素子毎、素子を製造するロット毎に異なる。
【００５６】
《光検出器（３）》
図９は、中性子検出装置の光検出器の例（３）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、ユニポーラトランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect
Transistor、電界効果トランジスタ）を含む。図９の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ
２１、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２３、コンデンサＣ２１、ＭＰＰＣを含む。図９の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ２４、抵抗Ｒ２５、コンデンサＣ２２、コンデンサＣ２３、及び、トランジスタＱ２１を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図９の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００５７】
図９の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ２１、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２３、コンデンサＣ２１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００５８】
図９の光検出器３００は、出力の増幅にユニポーラトランジスタＱ２１を使用する。図９のようにトランジスタＱ２１のソースに出力抵抗Ｒ２５が接続され、ソースフォロワが形成されている。ソールフォロワは増幅度１の増幅回路として知られている。また、バイアス電圧ＶｂをトランジスタＱ２１のカットオフ電圧付近に調節し、暗電流雑音がユニポーラトランジスタＱ２１の閾値Ｖｔｈを超えないようにバイアス電圧Ｖｂを調節し、暗電流が増幅されないようにする。バイアス電圧Ｖｂは、ユニポーラトランジスタＱ２１のゲートバイアス信号に相当する。図９の光検出器３００の増幅回路は、トランジスタのＤ級増幅回路に相当する。図９の光検出器３００の増幅回路は、光を検出したＭＰＰＣの信号のみを通過するようにする。即ち、図９の光検出器３００の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００５９】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ２１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ２１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ２２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ２３を４７ｋΩ、抵抗Ｒ２４を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ２５を４．７ｋΩ、コンデンサＣ２１を０．１μＦ、コンデンサＣ２２を２２ｐＦ、コンデンサＣ２３を２２０ｐＦとする。また、トランジスタＱ２１の特性として、ゲートソース電圧ＶGS＝−６００ｍＶ以下で、ドレイン電流ＩD＝０になるとす
る。よって、バイアス電圧Ｖｂ＝−５００〜−６００ｍＶとなるように調整し、ＭＰＰＣが光を検出していないときに、暗電流雑音を感じないようにする。
【００６０】
このとき、仮に、ＭＰＰＣが光を検出して、抵抗Ｒ２３に１Ｖの電位が、１μｓ間、発生したとする。すると、コンデンサＣ２２を通じて、トランジスタＱ２１のゲート端子に１Ｖ程度の電位が発生する。また、トランジスタＱ２１にはドレイン電流が流れ、抵抗Ｒ２５には、電位が発生し、相応のゲートソース電圧ＶGSを保つ。即ち、トランジスタＱ２１は、増幅度１のソースフォロワとして動作し、光検出器３００は、抵抗Ｒ２３より若干低い１Ｖ弱の電位を出力する。結果として、暗電流による雑音だけが除去される。従って、複数の光検出器３００をつないでも、ノイズが増大しない。
【００６１】
《光検出器（４）》
図１０は、中性子検出装置の光検出器の例（４）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、コンパレータを含む。図１０の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ３１、抵抗Ｒ３１、抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３３、コンデンサＣ３１、ＭＰＰＣを含む。図１０の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ３４、コンパレータ３１、スイッチＳＷ３１、及び、コンデンサＣ３２を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１０の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００６２】
図１０の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ３１、抵抗Ｒ３１、抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３３、コンデンサＣ３１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００６３】
光検出器３００には、電源電圧Ｖ０が印加される。ＭＰＰＣに光が入射されると、瞬間的に、抵抗Ｒ３３に電位が発生する。コンパレータＣＰ３１は、所定の電圧Ｖｂと、抵抗Ｒ３３に発生した電位とを比較する。コンパレータＣＰ３１は、比較回路の１つである。電圧Ｖｂは、あらかじめ設定される一定の値である。電圧Ｖｂは、比較回路の参照信号の一例である。コンパレータＣＰ３１は、抵抗Ｒ３３に発生した電位が、電圧Ｖｂより大きい場合、スイッチＳＷ３１を導通する。スイッチＳＷ３１が導通すると、ＭＰＰＣに光が入射されたことによる電位による電荷が、コンデンサＣ３２を介して、光検出器３００の出力電荷として出力される。コンデンサＣ３２は、信号の直流成分をカットする。
【００６４】
また、コンパレータＣＰ３１は、抵抗Ｒ３３に発生した電位が、電圧Ｖｂより小さい場合、スイッチＳＷ３１を導通させない。なお、電圧Ｖｂは、直流であるため、コンデンサＣ３２でカットされる。よって、光検出器３００は、出力電荷として、ほぼ０を出力する。
【００６５】
ここで、所定の電圧Ｖｂは、ＭＰＰＣの暗電流によって、抵抗Ｒ３３に発生する電圧より高い値に設定する。この値は、実験的、経験的に決定されればよい。これにより、ＭＰＰＣの暗電流による雑音が、出力されない。
【００６６】
《光検出器（５）》
図１１は、中性子検出装置の光検出器の例（５）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、オペアンプを含む。図１１の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ４１、抵抗Ｒ４１、抵抗Ｒ４２、抵抗Ｒ４３、コンデンサＣ４１、ＭＰＰＣを含む。図１１の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ４４、抵抗Ｒ４５、コンデンサＣ４２、ダイオードＤ４１、及び、オペアンプＩＣ４１を含む。抵抗Ｒ４５は、フィードバック抵抗である。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１１の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００６７】
図１１の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ４１、抵抗Ｒ４１、抵抗Ｒ４２、抵抗Ｒ４３、コンデンサＣ４１、ＭＰＰＣは、それぞれ、図５の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ０１、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２、抵抗Ｒ０３、コンデンサＣ０１、ＭＰＰＣと同様に動作する。
【００６８】
図１１の光検出器３００は、出力の増幅にオペアンプＩＣ４１を使用し、フィードバック抵抗Ｒ４５と並列にダイオードＤ４１を接続して雑音を除去する。また、バイアス電圧ＶｂをダイオードＤ４１のカットオフ電圧付近に調節し、暗電流雑音を超える信号でなければ、増幅されないようにする。オペアンプＩＣ４１を使用することにより、信号の極性は反転するが、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４５との比で増幅でき、増幅率だけダイオードＤ４１のカットオフ電圧の急峻度を大きくできる。図１１の光検出器３００の増幅回路は、光を検出したＭＰＰＣの信号のみを通過するようにする。即ち、図１１の光検出器３００の増幅回路は、暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００６９】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ４１を最大１０ｋΩ、抵抗Ｒ４１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ４２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ４３を４.７ｋΩ、抵抗Ｒ
４４を１０ｋΩ、抵抗Ｒ４５を１０ｋΩ、コンデンサＣ４１を０．１μＦ、コンデンサＣ４２を２２０ｐＦとする。ここで、抵抗Ｒ４４の抵抗値と抵抗Ｒ４５の抵抗値とは、同一である。また、ダイオードＤ４１の特性として、順方向電圧ＶF＝１８０ｍＶ以下で、順
方向電流ＩF＝０になるとする。よって、バイアス電圧Ｖｂ＝−２００ｍＶ〜−３００ｍ
Ｖとなるように調整し、ＭＰＰＣが光を検出していないときに、光検出器３００が暗電流雑音に基づく信号を出力しないようにする。
【００７０】
オペアンプＩＣ４１の入力端子間がイマジナリーショートである。オペアンプＩＣ４１の出力電圧をＶｏｕｔ、抵抗Ｒ４３の入力電位をＶｉｎとすると、次のようになる。
【００７１】
【数８】
ＭＰＰＣが光を検出していない状態では、抵抗Ｒ４３の入力電位Ｖｉｎの絶対値が、バイアス電圧Ｖｂ（＝−２００ｍＶ〜−３００ｍＶ）の絶対値よりも小さい。このとき、オペアンプＩＣ４１の出力電圧ＶｏｕｔがダイオードＤ４１のカットオフ電圧を超えると、ダイオードＤ４１に順方向の電流が流れ、増幅がされない。暗電流による抵抗Ｒ４３の電圧Ｖｉｎとバイアス電圧Ｖｂとがオペアンプの加算回路によって反転増幅されると、抵抗Ｒ４５の電圧がダイオードＤ４１のカットオフ電圧を超え、ダイオードＤ４１に電流が流れるからである。一方、ＭＰＰＣが光を検出した場合、抵抗Ｒ４３の電位（Ｖｉｎ）が大きくなるため、電圧ＶｏｕｔがダイオードＤ４１のカットオフ電圧を超えず、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４５との比で信号が増幅される。例えば、ＭＰＰＣが光を検出したことにより、抵抗Ｒ４３に１Ｖの電位が発生したとすると、抵抗Ｒ４１には、−２．１Ｖの電圧が発生する。この電圧は、ダイオードＤ４１の逆電圧になるため、ダイオードＤ４１には電流が流れない。例えば、抵抗Ｒ４４と抵抗Ｒ４５とが等しいとき、光検出器３００は、オペアンプの加算回路により、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４５との比から増幅された電圧からバイアス電圧Ｖｂが引かれた電圧による電荷を、コンデンサＣ４２を介して、出力パルスとして出力する。コンデンサＣ４２は、信号の直流成分をカットする。バイアス電圧Ｖｂは、加算回路における基準信号の一例である。
【００７２】
《光検出器（６）》
図１２は、中性子検出装置の光検出器の例（６）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、バイポーラトランジスタ、ダイオードを含む。図１２の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ５１、抵抗Ｒ５１、抵抗Ｒ５２、抵抗Ｒ５３、コンデンサＣ５１、ＭＰＰＣを含む。図１２の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ５４、抵抗Ｒ５５、抵抗Ｒ５６、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５２、コンデンサＣ５３、及び、トランジスタＱ５１、ダイオードＤ５１を含む。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１２の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。
【００７３】
図１２の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ５１、抵抗Ｒ５１、抵抗Ｒ５２、抵抗Ｒ５３、抵抗Ｒ５４、抵抗Ｒ５５、コンデンサＣ５１、コンデンサＣ５２、ＭＰＰＣ、トランジスタＱ５１は、それぞれ、図６の光検出器３００の、可変抵抗ＶＲ１１、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４、抵抗Ｒ１５、コンデンサＣ１１、コンデンサＣ１２、ＭＰＰＣ、トランジスタＱ１１と同様に動作する。ここでは、主に、図６の光検出器３００と異なる点について説明する。
【００７４】
ここで、具体例を示す。抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量、トランジスタの特性等は、ここに記載されるものに限定されるものではない。可変抵抗ＶＲ５１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ５１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ５２を４７０ｋΩ、抵抗Ｒ５３を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ５４を４７ｋΩ、抵抗Ｒ５５を１ｋΩ、抵抗Ｒ５６を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ５７を１００ｋΩ、コンデンサＣ５１を０．１μＦ、コンデンサＣ５２を２２０ｐＦ、コンデンサＣ５３を２２ｐＦとする。また、トランジスタＱ５１の特性として、ベースエミッタ電圧ＶBE＝５００〜６００ｍＶで、コレクタ電流ＩC＝０になるとする。また、トランジスタＱ５１は、
ｈFE＝１００とする。
【００７５】
このとき、仮に、ＭＰＰＣが光を検出して、抵抗Ｒ５３に１Ｖの電位が、１μｓ間、発生したとする。すると、コンデンサＣ５２を通じて最大２２０μＡの電流がトランジスタＱ５１のベース端子に流せる。また、トランジスタＱ５１のｈFEが１００である場合には、抵抗Ｒ５５には、最大２２ｍＡの電流が流れる。しかし、抵抗Ｒ５５は１ｋΩであるのでコンデンサＣ５２からの入力電圧１Ｖによる電流は１ｍＡで飽和し、ベース電流ＩBは
１０μＡ程度のパルス信号に抑えられる。すると、バイポーラトランジスタＱ５１が入力信号（抵抗Ｒ５３の電圧）を増幅し、抵抗Ｒ５５の電位は、抵抗Ｒ５３より若干低い１Ｖ弱となる。また、トランジスタＱ５１のコレクタに接続された抵抗Ｒ５６には、４．７倍された逆電位の電圧が出力される。
【００７６】
さらに、この逆電位の電圧に基づく出力を電荷分割回路４０に給電する給電回路が、ダイオードＤ５１、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５３となる。当該出力とコンデンサＣ５３との間に、ダイオードＤ５１及び抵抗Ｒ５７が並列に接続される。ＭＰＰＣが光を検出すると、抵抗Ｒ５６の電位が下がる方向に振れる。このとき、ダイオードＤ５１及びコンデンサＣ５３を通じて、この逆電位の電圧に基づく出力パルスが電荷分割回路４０に出力される。
【００７７】
ここで、ダイオードＤ５１の順電圧は、ノイズ除去に寄与する。ＭＰＰＣからの信号がなくなると、抵抗Ｒ５６の電位が上がる方向に振れるので、ダイオードＤ５１に逆方向の電位がかかり、ダイオードＤ５１には電流が流れない。よって、抵抗Ｒ５７の抵抗だけでコンデンサＣ５３の放電がされる。
【００７８】
また、ＭＰＰＣに信号がなく、他の光検出器３００のＭＰＰＣで信号があった場合、電荷分割回路４０から、コンデンサＣ５３を通じて、電位が下がる方向に信号が漏れてくる。このとき、ダイオードＤ５１に逆電位がかかる方向であるため、ダイオードＤ５１には電流は流れない。よって、抵抗Ｒ５７のみがコンデンサＣ５３に直列に入ることになるので、ＭＰＰＣからの信号の増幅に対する影響、及び、電荷分割回路４０への影響を抑えられる。従って、複数の光検出器３００をつないでも、ノイズが増大しない。
【００７９】
《光検出器（７）》
図１３は、中性子検出装置の光検出器の例（７）を示す図である。ここでは、光検出器３００は、暗電流雑音を除去するために、オペアンプ、ダイオードを含む。図１３の光検出器３００は、可変抵抗ＶＲ６１、抵抗Ｒ６１、抵抗Ｒ６２、抵抗Ｒ６３、コンデンサＣ６１、ＭＰＰＣを含む。図１３の光検出器３００は、さらに、抵抗Ｒ６４、抵抗Ｒ６５、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２、ダイオードＤ６１、ダイオードＤ６２、及び、オペアンプＩＣ６１を含む。抵抗Ｒ６５は、フィードバック抵抗である。光検出器３００は、ＭＰＰＣに光が入射されることにより光を検出する。図１３の出力が、図２等の電荷分割回路４０に接続される。図１３の光検出器３００は、図１１の光検出器３００（光検出器（５））と共通点を有する。ここでは、主に、図１１の光検出器３００と異なる点について説明する。
【００８０】
オペアンプＩＣ６１の出力電位に基づく出力を電荷分割回路４０に給電する給電回路が、ダイオードＤ６２、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２となる。ＭＰＰＣが光を検出すると、オペアンプＩＣ６１の出力電位が下がる方向に振れる。このとき、ダイオードＤ６２及びコンデンサＣ６２を通じて、この電位に基づく出力パルスが電荷分割回路４０に出力される。ダイオードＤ６２、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２による給電回路は、図１２の光検出器３００のダイオードＤ５１、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５３による給電回路と同様の機能を有する。
【００８１】
また、ダイオードＤ６２、抵抗Ｒ６６、コンデンサＣ６２による給電回路は、図９または図１０の光検出器３００に、図１３の光検出器３００と同様に、適用されうる。このとき、光検出器３００からの出力パルスの正負によって、ダイオードＤ６２の向きが変更されうる。
【００８２】
（実施形態の作用効果）
中性子検出装置１０は、入射された中性子を中性子シンチレータ１００により光に変換する。中性子検出装置１０は、変換された光を複数の光検出器３００で検出し、中性子が入射された位置を算出する。中性子検出装置１０は、ＭＰＰＣ等の光検出デバイスで発生する暗電流等によるノイズを、バイポーラトランジスタ、ユニポーラトランジスタ、コンパレータ、オペアンプ等を使用する回路で低減する。中性子検出装置１０では、ダイオード、抵抗、コンデンサによる給電回路（例えば、ダイオードＤ５１、抵抗Ｒ５７、コンデンサＣ５３による給電回路）により、暗電流による信号が、電荷分割回路４０に出力されにくくなる。また、中性子検出装置１０では、当該給電回路により、光検出器３００は電荷分割回路４０から信号の影響を受けにくくなる。各光検出器３００から出力される雑音が低減されるため、多くの光検出器３００及び抵抗４００を接続した場合であっても、電荷分割回路４０の両端から得られる出力のノイズが大きくならない。中性子検出装置１０によれば、光検出デバイスで発生する暗電流等の影響を除去することにより、精度よく、中性子の入射された位置を算出することができる。
【００８３】
（変形例）
上記の実施形態では、中性子を検出する中性子検出装置１０について説明した。中性子検出装置１０の構成は、中性子線以外の他の放射線を検出する放射線検出装置に適用されうる。他の放射線には、例えば、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、荷電粒子線等が含まれる。
【００８４】
放射線検出装置では、中性子シンチレータ１００の代わりに、検出対象の他の放射線に対応する放射線シンチレータが使用される。放射線シンチレータは、入射された放射線を光に変換する。放射線シンチレータとして、検出対象の放射線に対応するものが選択される。
【００８５】
放射線検出装置では、光透過板２００として、例えば、鉛ガラス、アクリルガラスが使用される。光透過板２００は、検出対象の放射線を吸収するものが選択される。鉛ガラスは、光を通過させ、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、荷電粒子線等の放射線を吸収する。アクリルガラスは、光を通過させ、アルファ線等の放射線を吸収する。また、光透過板２００として、可視光を通過し、可視光より高い周波数を有するＸ線、ガンマ線を遮蔽する、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタが使用されうる。光透過板２００として、光を拡散するものが使用されてもよい。
【００８６】
放射線検出装置は、放射線シンチレータで変換されなかった放射線を、放射線を吸収する光透過板に吸収させる。光透過板に放射線が吸収されるため、光検出器に入射される放
射線が低減する。これにより、放射線による光検出器の損傷を低減させることができ、光検出器として放射線による影響を受けやすいものを使用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 放射線シンチレータ
２ 光検出器
３ 放射線検出装置
１０ 中性子検出装置
４０ 電荷分割回路
１００ 中性子シンチレータ
２００ 光透過板
３００ 光検出器
４００ 抵抗
Ｃ０１ コンデンサ
Ｒ０１ 抵抗
ＶＲ０１ 可変抵抗
Ｖ０ 電源電圧
Ｖｂ バイアス電圧
Ｑ１１ バイポーラトランジスタ
Ｑ２１ ユニポーラトランジスタ
ＣＰ３１ コンパレータ
ＳＷ３１ スイッチ
ＩＣ４１ オペアンプ
Ｄ４１ ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が入射する入射面を有し、入射した放射線から光を生成するシンチレータと、
前記生成された光を検出する１次元状に配列された複数の光検出器と、
所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、
前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、
前記１次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記１次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられる放射線検出装置。
【請求項２】
前記信号抽出回路は、前記基準信号強度をバイポーラトランジスタのベースバイアス信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記信号抽出回路は、前記基準信号強度をユニポーラトランジスタのゲートバイアス信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記信号抽出回路は、前記基準信号強度を比較回路の参照信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記信号抽出回路は、前記電気信号が入力される第１の入力端子と基準信号が入力される第２の入力端子とを加算する加算回路を含み、前記基準信号強度を前記基準信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記信号抽出回路は、前記線状抵抗部からの信号の入力を抑圧する回路を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記シンチレータの前記入射面と対向する面に設置され、前記シンチレータが生成した光を透過する光透過板を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項１】
放射線が入射する入射面を有し、入射した放射線から光を生成するシンチレータと、
前記生成された光を検出する１次元状に配列された複数の光検出器と、
所定の抵抗値部分を複数回延伸し、前記抵抗値部分ごとに分岐線を接続可能な線状抵抗部とを備え、
前記光検出器は、光から電気信号を生成する光検出素子、及び、前記電気信号中で基準信号強度に達しない信号成分を抑圧し、前記基準信号強度に達する信号成分を抽出する信号抽出回路を有し、
前記１次元状に配列された複数の光検出器に含まれるそれぞれの信号抽出回路の出力信号が前記分岐線を通じて前記線状抵抗部に入力され、前記１次元状に配列された光検出器の位置が、それぞれの光検出器の信号抽出回路の出力信号が入力される前記分岐線の接続位置における前記線状抵抗部の抵抗値に対応付けられる放射線検出装置。
【請求項２】
前記信号抽出回路は、前記基準信号強度をバイポーラトランジスタのベースバイアス信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記信号抽出回路は、前記基準信号強度をユニポーラトランジスタのゲートバイアス信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記信号抽出回路は、前記基準信号強度を比較回路の参照信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記信号抽出回路は、前記電気信号が入力される第１の入力端子と基準信号が入力される第２の入力端子とを加算する加算回路を含み、前記基準信号強度を前記基準信号で制御する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記信号抽出回路は、前記線状抵抗部からの信号の入力を抑圧する回路を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記シンチレータの前記入射面と対向する面に設置され、前記シンチレータが生成した光を透過する光透過板を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−５２８４１（Ｐ２０１２−５２８４１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９３６９９（Ｐ２０１０−１９３６９９）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（５０４１５１３６５）大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 (125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（５０４１５１３６５）大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 (125)
【Ｆターム（参考）】
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