專利名稱：放射線檢測裝置、閃爍體及放射線鑒別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用閃爍檢測器對放射線測量中各種混合場中的放射線種類進行鑒別的技術(shù)，特別涉及一種放射線種類鑒別型放射線檢測器，能夠?qū)Ζ辆€和β線、α線和γ線、α線和質(zhì)子線或離子束的電荷量和質(zhì)量數(shù)不同等進行鑒別。
在以往，對于適用于放射線測量的放射線種類鑒別，例如中子和γ線的鑒別，或α線和β(γ)線的鑒別，廣泛使用的是利用閃爍檢測器的鑒別方法。其中前者即中子和γ線的鑒別經(jīng)常采用利用了液體閃爍體的時間鑒別方式、也稱為零交叉(zero-crossing)法。該零交叉法是利用了當將波形二次微分時，上升時間不同，零交叉的時間出現(xiàn)差異的特點。
對于后者的α線和β(γ)線的鑒別，經(jīng)常利用的是上升時間鑒別法。該上升時間的時間鑒別法是將使一個信號延遲的信號和使振幅衰減的信號的零交叉間的時間，作為與上升時間成比例的信息而取出，并將其變換為波峰信息。為了鑒別α線和β線，采用的利用該上升時間鑒別方式的夾層開關(guān)(ホスイツチ)檢測器。在這里，夾層開關(guān)檢測器是疊層式的熒光體檢測器的俗名。
圖1表示該夾層開關(guān)(ホスイツチ)檢測器的基本結(jié)構(gòu)。
在此檢測器中，光檢測部30是將粉末狀的ZnS(Ag)閃爍體30a很薄地涂敷在塑料閃爍體30b上而構(gòu)成。α線主要是通過ZnS(Ag)閃爍體30a來檢測，β線則主要是通過塑料閃爍體31來檢測。ZnS(Ag)閃爍體30a的發(fā)光衰減時間長，其數(shù)量級為μs，與之相比，塑料閃爍體30b的發(fā)光衰減時間為數(shù)10ns，要短一些。當前置放大器具有比發(fā)光衰減時間充分長的時間常數(shù)的積分因子，且具有該前置放大器的電子倍增管16從光檢測部30接收信號時，該輸出信號的上升時間中包含各自的閃爍體的發(fā)光衰減時間的信息。
將該信號用高速放大器32放大，由上升時間分析器33(risetimeanalyzer)對上升時間進行分析。由于上升時間分析器33的輸出是具有與上升時間成比例的波峰值的脈沖，通過采用波峰值分析電路和計數(shù)裝置，或多重波峰值分析裝置等，能夠識別是夾層開關(guān)(ホスイツチ)檢測器的ZnS(Ag)30的發(fā)光，還是塑料閃爍體31的發(fā)光。
但是，在上述公知的放射線種類鑒別裝置中，需要有與一般的閃爍體檢測器不同種類的附加電路，存在有裝置的成本高的問題。
而且，這些放射線鑒別方法由于包含零交叉法中微分導(dǎo)致的信號衰減、或上升鑒別中故意的信號的衰減等使得S／N之比變差的因素，因此在實際的放射線的檢測中未能達到充分的性能。
本發(fā)明的目的是為了解決這樣的問題，提供一種放射線檢測裝置，通過具有簡單的裝置結(jié)構(gòu)而降低成本，能夠進行檢測效率高的放射線的種類鑒別和檢測。
為達到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種放射線檢測裝置，其特征在于，包括閃爍體，響應(yīng)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并根據(jù)放射線中所含有的射線種類，在上述第1輸出信號產(chǎn)生之后，產(chǎn)生具有不同的信號模式的至少一個第2輸出信號；及鑒別裝置，根據(jù)上述第1輸出信號和上述第2輸出信號，鑒別放射線中所含有的射線種類。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體具有多重發(fā)光特性。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體是以Gd2O2S或Y2O2S為基料。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體采用被銪或鋱活性化了的基料。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體產(chǎn)生相對α線的入射比相對β線的入射多的上述第2輸出信號。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；計數(shù)裝置，對在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號進行計數(shù)；及計數(shù)值鑒別裝置，將上述計數(shù)值和預(yù)定值比較，并將該比較結(jié)果輸出。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；計數(shù)裝置，對在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號進行計數(shù)，并將上述時間門限進行等分割，對每個分割時間門限的輸出信號進行計數(shù)；及計數(shù)值鑒別裝置，將上述計數(shù)值和預(yù)定值比較，并將該比較結(jié)果輸出。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有多重時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號或上述第2輸出信號為起點，產(chǎn)生多重的預(yù)定時間寬度的時間門限；及門限幅度鑒別裝置，將上述多重時間門限發(fā)生裝置產(chǎn)生的時間門限的幅度和預(yù)定值比較，并將該比較結(jié)果輸出。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有放大裝置，將當上述第1輸出信號或上述第2輸出信號被變換為電信號時輸出的電流，用于對并聯(lián)配置的阻抗和電容器的充電，并將在這些阻抗和電容器的兩端產(chǎn)生的充放電的電壓作為積分波形進行放大；和積分波峰值鑒別裝置，將被放大的上述積分波形的波峰值與預(yù)定值比較，并輸出該比較結(jié)果。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；時間間隔鑒別裝置，將在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號的時間間隔和預(yù)定的時間間隔相比較，并將該比較結(jié)果輸出。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；波峰值鑒別裝置，將上述第1輸出信號的脈沖信號的波峰值和在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號的脈沖信號的波峰值相比較，并將該比較結(jié)果輸出。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；計數(shù)裝置，對在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號進行計數(shù)；計數(shù)值鑒別裝置，將上述計數(shù)值和預(yù)定值相比較，并將該比較結(jié)果輸出；失效時間補正裝置，根據(jù)上述計數(shù)裝置的失效時間，對上述比較結(jié)果進行補正。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體包括具有多重發(fā)光特性的材料、和能生成電荷粒子的材料。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體包括具有多重發(fā)光特性的材料、和具有非多重發(fā)光特性的材料。
所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體包括具有多重發(fā)光特性的材料、和具有非多重發(fā)光特性的材料，其分別檢測多重發(fā)光和非多重發(fā)光，生成上述第1信號和第2信號。
一種閃爍體，其特征在于，響應(yīng)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并根據(jù)放射線中所含有的射線種類，在上述第1輸出信號產(chǎn)生之后，產(chǎn)生具有不同的信號模式的多個第2輸出信號。
一種放射線鑒別方法，其特征在于，響應(yīng)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并采用根據(jù)放射線所含有的射線種類、在上述第1輸出信號產(chǎn)生之后、產(chǎn)生的具有不同的信號模式的多個第2輸出信號的部件，根據(jù)上述第1輸出信號和上述第2輸出信號，鑒別放射線中所含有的射線種類。
本發(fā)明的放射線檢測裝置，包括閃爍體，根據(jù)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并根據(jù)放射線所含有的種類，在上述第1輸出信號產(chǎn)生后，產(chǎn)生具有不同的信號模式的至少一個第2輸出信號；鑒別裝置，根據(jù)上述第1輸出信號和上述第2輸出信號，鑒別放射線中所含有的種類。
本發(fā)明的閃爍體，根據(jù)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并根據(jù)放射線中所含有的種類，在上述第1輸出信號產(chǎn)生后，產(chǎn)生具有不同的信號模式的多個第2輸出信號。
本發(fā)明的放射線鑒別方法，根據(jù)放射線入射產(chǎn)生第1輸出信號，并采用根據(jù)放射線所含有的種類、在上述第1輸出信號產(chǎn)生后、產(chǎn)生具有不同的信號模式的多個第2輸出信號的部件，根據(jù)上述第1輸出信號和上述第2輸出信號，鑒別放射線中所含有的種類。
以下參照


本發(fā)明的放射線檢測裝置的實施例。對于相同的結(jié)構(gòu)要素，用同一符號表示，并省略重復(fù)的說明。
本發(fā)明的效果根據(jù)如上所述的本發(fā)明，提供一種具有簡單的裝置結(jié)構(gòu)、低成本、且檢測效率高的能進行放射線的種類鑒別和檢測的放射線檢測裝置。
圖1表示傳統(tǒng)的裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2(a)、(b)、(c)是說明本發(fā)明的第1實施例的曲線圖。
圖3是說明本發(fā)明的第1實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是說明本發(fā)明的第1實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是說明本發(fā)明的第2實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是說明本發(fā)明的第3實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是說明本發(fā)明的第4實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是說明本發(fā)明的第5實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是說明本發(fā)明的第6實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是說明本發(fā)明的第7實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是說明本發(fā)明的第8實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是說明本發(fā)明的第9實施例的曲線圖。
圖13是第9實施例的波峰值值的誤認防止裝置的示意圖。
圖14是說明本發(fā)明的第10實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是說明本發(fā)明的第11實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是說明本發(fā)明的第12實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖17是說明本發(fā)明的第13和第14實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖18是說明本發(fā)明的第15實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖19(a)、(b)是說明本發(fā)明的第16實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖20是說明本發(fā)明的第17實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖21是說明本發(fā)明的第18實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖22是說明本發(fā)明的第19實施例的結(jié)構(gòu)圖。
第1實施例圖2(a)～(c)是放射線入射事件的多重發(fā)光特性的說明圖。圖3和圖4是利用圖2所示識別特性進行放射線種類鑒別的裝置的結(jié)構(gòu)。
本實施例的放射線種類檢測裝置大體上包括通過放射線照射發(fā)光的閃爍體A、和根據(jù)該閃爍體A的發(fā)光進行放射線的種類鑒別的鑒別裝置。閃爍體A具有下述多重發(fā)光特性對應(yīng)于一個放射線的入射即刻發(fā)出第1光脈沖，并發(fā)出多個第2光脈沖，該第2光脈沖是相對于該第1光脈沖有時間延遲的延遲發(fā)光，該第2光脈沖的發(fā)生概率或發(fā)生頻度根據(jù)入射放射線的能量、放射線種類、單位能損失不同而不同。另外，鑒別裝置具有下列鑒別功能通過測定第1光脈沖和第2光脈沖的發(fā)生概率或頻度，對入射到閃爍體的放射線的種類、能量、單位能損失等進行區(qū)別的同時，進行放射線的測定。
作為具有多重發(fā)光特性的閃爍體的具體例子，可以列出有Gd2O2S(以下記為GOS)、以Y2O2S(以下記為YOS)為基料的閃爍體。其中，特別是被銪(Eu)和鋱(Tb)活性化了的YOSEu、GOSEu、YOSTb、GOSTb具有顯著的多重發(fā)光特性。
圖2(a)～(c)都表示YOSEu的例子，(a)～(c)的各上段所示的波形表示的是對光電子倍增管的電流輸出不進行積分，用高速放大器變換為電壓脈沖后，用峰值鑒別裝置識別出噪聲電平，進行信號檢測后的邏輯信號101。而(a)～(c)的各下段的波形表示的是通過具有約50μs的時間常數(shù)的積分電路將光電子倍增管的輸出放大的波形。
具體來說，圖2(a)表示的是將YOSEu裝在光電子倍增管的光電面上，用來自Am-241的α線照射的情況，圖2(b)表示的是用來自Sr-90的β線照射時的響應(yīng)。在圖2(a)中，將放射線的入射明顯地延遲，可以看到多種發(fā)光現(xiàn)象。因為在時間上進行延遲而發(fā)出多種光的脈沖的波峰值自身有減少的趨勢，積分波形也隨之衰減。因而能得出結(jié)論，雖然此時的積分電路的時間常數(shù)為50μs，由于將多重發(fā)光現(xiàn)象進行積分，將以比50μs長的多的時間常數(shù)衰減。
另一方面，在圖2(b)的β線照射的情況下，只能觀測到單一的脈沖。圖2(c)也同樣是β線照射的情況。在該例中，雖然發(fā)生頻度很少，很少觀測到β線照射的情況，其延遲而產(chǎn)生的脈沖數(shù)中，β線照射的比α線照射的要少。另外，γ線照射的響應(yīng)波形與β線照射的響應(yīng)波形之間沒有差異，因此省略圖示。
這樣，YOSEu、GOSEu、YOSTb、GOSTb等在α線和β(γ)照射中響應(yīng)顯著不同，特別是在α線照射的情況下，會產(chǎn)生多重發(fā)光現(xiàn)象，即產(chǎn)生相對放射線的入射而連續(xù)延遲的多個脈沖。因此，利用α線和β(γ)線的響應(yīng)波形的顯著不同，可以進行入射的放射線的種類鑒別。
圖3所示放射線檢測裝置100是用于鑒別圖2所示α線和β線，具有對一定時間內(nèi)的多重發(fā)光計數(shù)值進行計數(shù)的功能。如圖3所示，放射線檢測裝置100包括作為時間門限發(fā)生裝置的時間寬度發(fā)生器1，具有以第1光脈沖的發(fā)生為起點，設(shè)置一定時間寬度的計數(shù)有效區(qū)間的功能；計數(shù)裝置2，用于對在時間寬度內(nèi)產(chǎn)生的第2光脈沖進行計數(shù)；作為延遲發(fā)光計數(shù)裝置的計數(shù)值鑒別裝置3，預(yù)先設(shè)定一定的計數(shù)，根據(jù)達到該預(yù)先設(shè)定的一定的計數(shù)的情況和未達到的情況，將識別輸出信息予以改變。
時間寬度發(fā)生器1被輸入邏輯信號101，該邏輯信號表示將光檢測器A(例如光電子倍增管)的輸出信號放大、進行信號檢測后的放射線的到來。該邏輯信號101被分支后，同樣被輸入計數(shù)裝置2。時間寬度發(fā)生器1是一種被1次的邏輯信號輸入所觸發(fā)、產(chǎn)生一定時間寬度的脈沖信號102的電子裝置，在一定時間寬度的脈沖的輸出中，即使后面的觸發(fā)信號被輸入，也被予以無視。一般也可稱其為未被觸發(fā)的單脈沖發(fā)生器。計數(shù)裝置2中被輸入從時間寬度發(fā)生器1產(chǎn)生的脈沖信號102，計數(shù)功能只在該脈沖信號102被輸入期間有效。
因此，根據(jù)最初的脈沖的來到，時間寬度發(fā)生器1放開門限，其后在一定時間內(nèi)，用計數(shù)裝置2對接著到來的多重發(fā)光脈沖進行計數(shù)。計數(shù)裝置2以時間寬度發(fā)生器1的輸出作為門限被控制，在一次門限區(qū)間結(jié)束，并被復(fù)位至初始狀態(tài)。計數(shù)裝置2將到復(fù)位為止所計數(shù)的結(jié)果作為計數(shù)信號103，向計數(shù)值鑒別裝置3輸出。
計數(shù)值鑒別裝置3判斷多重發(fā)光的計數(shù)值的閾值，當有一定值以上的計數(shù)值時，輸出雙值區(qū)分信號104，區(qū)分到來的放射線種類是α線或不是，即是β(γ)線。通過參考放射線到來的時間寬度發(fā)生器1的輸出脈沖信號102、和計數(shù)值鑒別裝置3的輸出的區(qū)分信號104，能夠得到分別識別α線和β(γ)線的計數(shù)信息。
圖4是圖3的結(jié)構(gòu)的詳細示意圖。
具體來說，在圖4中，從副邏輯輸入端子B輸出與圖3同樣的表示放射線的入射的邏輯信號101。在圖4的裝置中，作為與圖3的時間寬度發(fā)生器1相當?shù)难b置，設(shè)有第1門限5和單脈沖發(fā)生器4，這些部分構(gòu)成未被觸發(fā)的時間寬度發(fā)生器。
時間寬度可以由單脈沖發(fā)生器4的附加部件任意設(shè)定(未圖示)。邏輯信號(負邏輯輸入信號)101也被輸入第2門限6。被第1單脈沖發(fā)生器4的輸出門限化，只在單脈沖發(fā)生器4的輸出區(qū)間，副邏輯輸入信號101能夠通過第2門限6。通過了該第2門限6的信號，被輸入預(yù)置計數(shù)器7中。
另一方面，單脈沖發(fā)生器4設(shè)有第1、第2初始化電路8、9。第1初始化電路8在電源閉合時產(chǎn)生的初始化信號102a、及第2初始化電路9產(chǎn)生的在單脈沖發(fā)生器4輸出結(jié)束后即刻輸出的初始化信號102b中的任一個，通過第3門限10向預(yù)置計數(shù)器7輸入。
預(yù)置計數(shù)器7根據(jù)該初始化信號使輸出回到預(yù)置值，根據(jù)輸入CK的信號進行計數(shù)。當達到0時，副邏輯的信號0被輸出，因而通過反相器11得到正邏輯的信號。
當在單脈沖發(fā)生器4的時間寬度以內(nèi)未達到0時，不輸出0，預(yù)置計數(shù)器7被初始化。因此，例如在對單脈沖發(fā)生器4的輸出端子Q的輸出脈沖進行計數(shù)時，得到所有的放射線入射數(shù)，在對反相器11的輸出進行計數(shù)時，得到特別是多重發(fā)光現(xiàn)象的放射線種類、即此時的α線的計數(shù)值。
通過用全計數(shù)值減去該α線的計數(shù)值，可以得到剩余的α線以外的β(γ)線的計數(shù)。
第2實施例本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置具有一種下述功能的裝置，該裝置對在時間門限內(nèi)產(chǎn)生的第2光脈沖進行計數(shù)，將時間門限進而分隔為等間隔的時間寬度，在每個分割時間寬度對第2光脈沖進行計數(shù)。即，適用于一種與第1實施例不同、將計數(shù)的結(jié)果不分為雙值、而是作為模擬信息進行處理的方法。
圖5表示放射線檢測裝置的第2實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、對一定時間內(nèi)的多重發(fā)光計數(shù)值進行計數(shù)的放射線檢測裝置200。
如圖5所示，本實施例的放射線檢測裝置200在輸入邏輯信號101的時間寬度發(fā)生器1和計數(shù)裝置2方面與第1實施例相同，但是連接了多重計數(shù)鑒別裝置12，來代替圖3所示計數(shù)值鑒別裝置3。圖3所示的計數(shù)鑒別裝置3判定所測定的計數(shù)值是否在一定的閾值以上，并輸出該雙值區(qū)分信息。
與此相對，圖5所示多重計數(shù)鑒別裝置12提供的是一個入射事件的計數(shù)值、及為制作該事件發(fā)生頻度的二維頻率曲線圖(histogram)所需的信息。例如，將多重計數(shù)鑒別裝置12的計數(shù)值自身用二進制表示，并將其作為存儲器的地址信號，每當產(chǎn)生一個入射事件，進行將該地址的內(nèi)容加1的動作，從而能制作該頻率曲線圖。
多重發(fā)光的發(fā)生時間和頻度，可考慮為依賴于電荷粒子的質(zhì)量和能量。因此，不但是單一能量的α線，在以各種不同質(zhì)量和能量的電荷粒子、加速離子等為測定對象的情況下，能夠根據(jù)該頻率曲線圖數(shù)據(jù)來識別入射粒子。
第3實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，鑒別裝置包括一定時間寬度的脈沖發(fā)生裝置，以第1光脈沖和第2光脈沖作為觸發(fā)信號，在脈沖輸出過程中可以再觸發(fā)；時間寬度測定裝置，測定從該脈沖發(fā)生裝置輸出的光脈沖的脈沖振幅；時間寬度比較裝置，具有以下的功能預(yù)先設(shè)定一定時間寬度，根據(jù)達到該預(yù)先設(shè)定的一定時間寬度的情況和未達到的情況，改變識別輸出信息，由此將入射放射線分成2個種類。
圖6表示放射線檢測裝置的第3實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、對多重發(fā)光產(chǎn)生的時間寬度進行測定的放射線檢測裝置300。
在本實施例中具有多重發(fā)光時間寬度發(fā)生裝置13，該多重發(fā)光時間寬度發(fā)生裝置13被輸入表示放射線的到來的邏輯信號101。該多重發(fā)光時間寬度發(fā)生裝置13通過觸發(fā)輸入，將一定時間寬度的脈沖輸出，當在輸出的過程中下一個觸發(fā)信號被輸入時，進而輸出以該觸發(fā)輸入為時間的起點的一定脈沖寬度的信號，該多重發(fā)光時間寬度發(fā)生裝置13是一種一般性可預(yù)觸發(fā)的單點發(fā)生裝置。
多重發(fā)光時間寬度發(fā)生裝置13的脈沖寬度由根據(jù)平均的多重發(fā)光間隔求出的脈沖寬度來決定。作為一個例子，對在時間間隔的平均值上加上標準偏差的3倍的時間間隔進行設(shè)定的情況下，通過99％以上的多重發(fā)光脈沖連續(xù)觸發(fā)，輸出脈沖被多重地時間延長，輸出比預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度長的脈沖寬度信號。
將該多重發(fā)光時間寬度發(fā)生裝置13的輸出向脈沖寬度鑒別裝置14輸入，在這里將該脈沖寬度與一定的閾值進行比較，識別是否在閾值以上并輸出。由此能夠得到分別識別α線、β(γ)線的計數(shù)信息。
第4實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，鑒別裝置包括一定時間寬度的脈沖發(fā)生裝置，以第1光脈沖和第2光脈沖作為觸發(fā)信號，在脈沖輸出過程中可以再觸發(fā)；時間測定裝置，測定從該脈沖發(fā)生裝置輸出的光脈沖的脈沖寬度；識別裝置，根據(jù)從該時間測定裝置得到的脈沖寬度，識別入射放射線的種類、能量、單位能損失等的信息。即與第3實施例不同，適用于不將計數(shù)的結(jié)果分為雙值，而是作為模擬信號處理的方法。
圖7表示放射線檢測裝置的第4實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、對多重發(fā)光產(chǎn)生的時間寬度進行測定的放射線檢測裝置400。
如圖7所示，在本實施例中，連接多重脈沖寬度鑒別裝置15，來代替所如圖6所示的脈沖寬度鑒別裝置14。多重脈沖寬度鑒別裝置15提供的是一個入射事件的脈沖寬度、及為制作該事件發(fā)生頻度的二維頻率曲線圖(histogram)所需的信息。
例如，作為多重脈沖寬度鑒別裝置12的時間測量方法，可采用使用了時間一數(shù)字變換器的方法。即，在脈沖被輸出過程中，對一定頻率的高速時鐘脈沖進行計數(shù)，將該得到的時鐘計數(shù)值自身用二進制表示，并將其作為存儲器的地址信號，每當產(chǎn)生一個事件，將該地址的內(nèi)容加1，從而能制作出該頻率曲線圖。
多重發(fā)光的發(fā)生時間和頻度，可考慮為依賴于電荷粒子的質(zhì)量和能量。因此，不但是單一能量的α線，以各種不同質(zhì)量和能量的電荷粒子、加速離子等為測定對象的情況下，能夠根據(jù)該頻率曲線圖數(shù)據(jù)來識別入射粒子。
第5實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，鑒別裝置包括放大裝置，在將光脈沖變?yōu)殡娦盘枙r，對并聯(lián)設(shè)置的負荷阻抗部和負荷容量部進行充電，將該阻抗部和容量部各自的兩端產(chǎn)生的充放電的電壓作為積分波形予以放大；積分脈沖寬度測量裝置，對表示該積分波形峰值為一定值以上的值的時間進行檢查；時間寬度比較裝置，具有以下的功能預(yù)先設(shè)定一定時間寬度，根據(jù)達到該預(yù)先設(shè)定的一定時間寬度的情況和未達到的情況，改變識別輸出信息，由此將入射放射線分成2個種類。
圖8表示放射線檢測裝置的第5實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、對多重發(fā)光產(chǎn)生的時間寬度進行測定的放射線檢測裝置500。
光電子倍增管16的輸出(陽極)向前置放大器17輸入，該前置放大器具有在輸入端子通過阻抗和電容器形成的積分過濾器。從前置放大器17的輸出中可以觀測到前面所示的圖2(a)～(c)的各圖中下段的脈沖波形。當未產(chǎn)生多重發(fā)光時，如圖2(b)下段的波形所示，表示按照阻抗和電容器所決定的時間常數(shù)而衰減的指數(shù)函數(shù)波形，當產(chǎn)生多重發(fā)光時，如圖2(a)下段的波形所示，可觀測到與多重發(fā)光延續(xù)時間對應(yīng)的長衰減時間的積分脈沖波形。
當向電壓比較裝置18輸入該積分脈沖、電壓電平在一定的閾值電壓以上時，連續(xù)輸出表示該狀況的信號。因此，該電壓比較裝置18的輸出脈沖成為與多重發(fā)光未產(chǎn)生時相比比較短的脈沖寬度，如果多重發(fā)光繼續(xù)，則與此對應(yīng)，產(chǎn)生脈沖寬度長的響應(yīng)。將該脈沖寬度輸入上述的脈沖寬度鑒別裝置14，分為雙值，能夠通過該值是否在閾值以上，得到分別識別α線、β(γ)線的計數(shù)信息。
第6實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，鑒別裝置包括放大裝置，在將光脈沖變?yōu)殡娦盘枙r，對并聯(lián)設(shè)置的負荷阻抗部和負荷容量部進行充電，將該阻抗部和容量部的各兩端產(chǎn)生的充放電的電壓作為積分波形予以放大；積分脈沖寬度測量裝置，對表示該積分波形峰值為一定值以上的值的時間進行檢查。該鑒別裝置根據(jù)從脈沖寬度測量裝置得到的脈沖寬度，識別入射放射線的種類、能量、單位能損失等的信息。即，與第5實施例不同，將計數(shù)的結(jié)果不分為雙值，作為模擬信息進行處理。
圖9表示放射線檢測裝置的第5實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、對多重發(fā)光產(chǎn)生的時間寬度通過積分脈沖的脈沖寬度進行測定的放射線檢測裝置600。
在本實施例中，連接多重計數(shù)鑒別裝置15，來代替所如圖8所示的脈沖寬度鑒別裝置14。多重脈沖寬度鑒別裝置15提供的是一個入射事件的脈沖寬度、及為制作該事件發(fā)生頻度的二維頻率曲線圖(histogram)所需的信息。由于與圖7所示內(nèi)容相同，故省略說明。
多重發(fā)光的發(fā)生時間和頻度，可考慮為依賴于電荷粒子的質(zhì)量和能量。因此，不僅是單一能量的α線，在以各種不同質(zhì)量和能量的電荷粒子、加速離子等為測定對象的情況下，也能夠根據(jù)該頻率曲線圖數(shù)據(jù)來識別入射粒子。
第7實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，鑒別裝置包括時間門限發(fā)生裝置，設(shè)置以第1光脈沖的產(chǎn)生作為起點的一定時間寬度的計數(shù)有效區(qū)間；時間間隔鑒別裝置，具有以下的功能測定在時間門限內(nèi)產(chǎn)生的包括時間門限開始時刻的多個第2光脈沖的時間間隔，預(yù)先設(shè)定一時間間隔，根據(jù)在該預(yù)先設(shè)定的時間間隔內(nèi)多個第2光脈沖是否產(chǎn)生，或時間間隔平均值是否在預(yù)先設(shè)定的一個定值內(nèi)，改變識別輸出信息，由此將入射放射線分成2個種類。
圖10表示放射線檢測裝置的第5實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、用脈沖的時間間隔對多重發(fā)光的有無發(fā)生進行測定的放射線檢測裝置700。
時間寬度發(fā)生裝置1被輸入表示放射線的到來的邏輯信號。該邏輯信號也被分支而被輸入時間間隔鑒別裝置19。時間寬度發(fā)生裝置1作為如上所述的不觸發(fā)的單脈沖發(fā)生裝置發(fā)揮作用。時間間隔鑒別裝置19被輸入時間寬度發(fā)生裝置1的輸出脈沖，只在該脈沖被輸入過程中，時間間隔的測定和鑒別功能有效。
時間間隔鑒別裝置19測定輸入的觸發(fā)的時間間隔，將該時間間隔平均值分為在閾值以下或大于該閾值的雙值。當不輸入多個脈沖，不能測定時間間隔時，將時間間隔值作為無限大來處理。由此能夠得到分別識別α線、β(γ)線的計數(shù)信息。
第8實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，鑒別裝置包括時間門限發(fā)生裝置，設(shè)置以第1光脈沖的產(chǎn)生作為起點的一定時間寬度的計數(shù)有效區(qū)間。該鑒別裝置將時間門限進而分隔為等間隔的時間寬度，測定在各分割時間放大的時間門限內(nèi)產(chǎn)生的包括時間門限開始時刻的多個第2光脈沖的時間間隔，根據(jù)該第2光脈沖的發(fā)生間隔的時間變化的模式，識別入射放射線的種類、能量、單位能損失等的信息。即，與第7實施例不同，將計數(shù)的結(jié)果不分為雙值，作為模擬信息進行處理。
圖11表示放射線檢測裝置的第8實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、通過脈沖的時間間隔對多重發(fā)光有無產(chǎn)生進行測定的放射線檢測裝置800。
在本實施例中，用多重時間間隔鑒別裝置20來代替所如圖10所示的時間間隔鑒別裝置19。多重時間間隔鑒別裝置20用于制作一個入射事件的平均脈沖間隔、和該入射事件的頻率曲線圖(histogram)。
多重發(fā)光的發(fā)生時間和頻度，可考慮為依賴于電荷粒子的質(zhì)量和能量。因此，不僅是單一能量的α線，在以各種不同質(zhì)量和能量的電荷粒子、加速離子等為測定對象的情況下，能夠根據(jù)該頻率曲線圖數(shù)據(jù)來識別入射粒子。
第9實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，包括比較裝置，將第1光脈沖的發(fā)光量或?qū)⑵渥儞Q為電脈沖時的波峰值，與第2光脈沖的發(fā)光量或?qū)⑵渥儞Q為電脈沖時的波峰值進行比較；識別裝置，當?shù)?光脈沖的發(fā)光量或波峰值小于第1光脈沖的發(fā)光量或波峰值時，識別為多重發(fā)光現(xiàn)象。
圖13表示放射線檢測裝置的第9實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、在檢測多重發(fā)光時利用波形峰值信息，防止錯誤識別的放射線檢測裝置900。
圖12表示將Am-241的α線照射在YOSEu閃爍體上時產(chǎn)生的多重發(fā)光的狀況。即對光電子倍增管的陽極輸出不進行積分，用高速放大器予以放大進行觀測。
圖12表示與放射線的一個入射事件所對應(yīng)的多重脈沖的發(fā)生狀況。從該圖12可知，最初的脈沖波峰值最大。即，雖然有統(tǒng)計上的波動，但很明顯，延遲而持續(xù)的多重發(fā)光脈沖的波峰值比最初入射時的脈沖的波峰值小。利用這個性質(zhì)，能夠防止對放射線的入射和多重發(fā)光的錯誤計數(shù)。
表示放射線的入射的邏輯信號被輸入上述時間寬度發(fā)生裝置1(或多重時間寬度發(fā)生裝置13)，并向波峰比較選擇裝置21輸出。該波峰比較選擇裝置21將最初的輸入脈沖，即作為觸發(fā)有效的信號的波峰值電平予以存儲。當接著多重脈沖被輸入時，將該一次存儲的波峰值作為基準電平，如在該電平以下則作為有效信號，允許繼續(xù)進行其它的處理。當超過該電平時，作為表示新的放射線入射的信號，向時間寬度發(fā)生裝置1(或多重時間寬度發(fā)生裝置13)及其它系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位信號，進行使在該循環(huán)得到的結(jié)果無效的處理。
通過以上，能夠降低和抑制識別動作自身的錯誤識別的概率。
第10實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，包括脈沖輸出裝置，將多重發(fā)光現(xiàn)象的各個光脈沖的第1光脈沖和第2光脈沖作為電脈沖輸出；積分脈沖輸出裝置，將輸出的電流向并聯(lián)設(shè)置的負荷阻抗部和負荷容量部充電，將該阻抗部和容量部各自兩端產(chǎn)生的充放電的電壓進行積分波形化，并放大輸出；只當積分脈沖在一定波峰值以上時使放射線鑒別功能有效的裝置。
圖14表示放射線檢測裝置的第10實施例，表示的是用于α線和β線的鑒別、在檢測多重發(fā)光時利用積分脈沖的波峰信息，防止錯誤識別的放射線檢測裝置1000。
在本實施例中，對光電子倍增管16的輸出不進行積分，而用高速放大器17放大，將該輸出向開關(guān)裝置22輸入。并將該放大器17的輸出分支，向具有積分因子的放大器17輸入，得到積分脈沖。將該積分脈沖信號輸入電壓比較裝置18，只有在一定電壓電平以上的情況下輸出使開關(guān)22關(guān)閉的信號。
開關(guān)22具有內(nèi)部延遲功能。該延遲時間與用于積分波形的生成和進行電壓比較動作而產(chǎn)生的內(nèi)部傳播時間相當。
在比較α線和β線時，α線的能量通常比較高，而且能得到高能量的給與率的信號電平也大。因此，通過一次判斷是否能得到作為積分脈沖的充分高的波峰值，選擇α線可能性高的放射線，根據(jù)該信息驅(qū)動開關(guān)22，由此可以降低和抑制與開關(guān)22連接的放射線種類識別裝置的錯誤識別的概率。
第11實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，在將光脈沖變?yōu)殡娦盘枙r，將從光檢測器輸出的電流保存為時間的響應(yīng)信息的情況下，采用將多重發(fā)光現(xiàn)象變換為電脈沖信號的裝置，該多重發(fā)光現(xiàn)象是通過電流或電壓的放大在閃爍體內(nèi)產(chǎn)生的。
圖15表示放射線檢測裝置的第11實施例。
如圖15所示，在本實施例的放射線檢測裝置1100中，光電子倍增管16的陽極輸出只用阻抗作為負荷，與放大器17連接。采用阻抗值為50Ω，增益為200倍左右，帶域?qū)挾葹?00MHz以上的放大器，用波峰鑒別器和電壓比較裝置識別該輸出為噪音和信號，變換為邏輯信號。
該邏輯信號可以作為表示本發(fā)明的放射線入射的邏輯信號和表示各個多重發(fā)光現(xiàn)象的脈沖到來的信號使用。即，來自放大器17的輸出可以供給在上述實施例中說明的任意的鑒別裝置，能夠得到所需的鑒別結(jié)果。
第12實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，包括具有下列功能的裝置在將光脈沖變?yōu)殡娦盘枙r，將輸出的電流向并聯(lián)設(shè)置的負荷阻抗部和負荷容量部充電，將該阻抗部和容量部的各自兩端產(chǎn)生的充放電的電壓積分波形化并放大，通過再次微分，將在閃爍體內(nèi)產(chǎn)生的多重發(fā)光現(xiàn)象變換為電信號。
圖16表示放射線檢測裝置的第12實施例。
如圖16所示，根據(jù)本實施例的放射線檢測裝置1200，光電子倍增管16的陽極輸出與以阻抗和電容器為負荷的積分型放大器17連接。通過將該輸出與帶有微分過濾器的高速放大器23連接，可以得到與圖15所示放大器17的輸出相同的信號。
此時，由于能夠任意地選擇積分、微分過濾器的時間常數(shù)，可以進行降低光電子倍增管16的暗電流噪音和放大器17發(fā)生的噪音的處理。
如果用波峰鑒別器和電壓比較裝置識別高速放大器23的信號為噪音和信號，并變換為邏輯信號，可以作為表示本發(fā)明的放射線入射的邏輯信號和表示各個多重發(fā)光現(xiàn)象的脈沖到來的信號使用。
如圖14所示，當附加有使用積分脈沖的防止錯誤識別裝置時，可以有效地利用本實施例的方式中的放大器17的輸出、和高速放大器23的輸出。
第13實施例本實施例是在第1實施例的構(gòu)成中增加補正裝置。即，具有失效時間補正裝置，補正為了檢測多重發(fā)光現(xiàn)象而使用的脈沖寬度或時間寬度及考慮了鑒別結(jié)果的漏計數(shù)，算出正確的計數(shù)率。
圖17表示放射線檢測裝置的第13實施例，特別是表示進行放射線種類鑒別，且對失效時間的漏計數(shù)進行補正，求出正確的計數(shù)率的放射線檢測裝置1300。
在本實施例中，計數(shù)值鑒別裝置3的輸出和時間寬度發(fā)生裝置1的輸出向失效時間補正裝置24輸入。來自失效時間補正裝置24的信號與計數(shù)值鑒別裝置3用虛線連接，該連接是用于說明下一個實施例，因此在這里省略其說明。
一般來說，非癱瘓(まひ)型的失效時間的補正，當使正確的計數(shù)率為R，使測定計數(shù)率為m時，表示為下式(公式1)R=m／(1-m·τ)τ失效時間…(1)在本實施例的失效時間的補正中，時間寬度發(fā)生裝置1的輸出在每次放射線入射時輸出，α線檢測和這之外的β(γ)線檢測現(xiàn)象被分開。因此，只用任一種放射線的測定計數(shù)率不能進行補正。以下說明失效時間補正裝置24的本實施例的處理內(nèi)容。
設(shè)時間寬度發(fā)生裝置1的輸出脈沖的測定計數(shù)率為G，設(shè)在計數(shù)鑒別裝置3產(chǎn)生多重發(fā)光、當超過一定的閾值時輸出的信號的計數(shù)率、即α線的計數(shù)率為A。
通過測定而得到的α線的計數(shù)率A計算正確的α線的計數(shù)率Ra時，是利用下式(公式2)Ra={A／G｝·{G／(1-G*τ1)｝=A／(1-G*τ1)…(2)其中，τ1時間寬度發(fā)生裝置1的輸出脈沖寬度α線之外即β(γ)線的正確的計數(shù)率根據(jù)下式求出(公式3)Rb=(G-A)(1-G·τ)…(3)該補正運算是實時或在計數(shù)運算后進行，可以對各個放射線種類計算正確的計數(shù)率。
第14實施例在本實施例的放射線鑒別型放射線檢測裝置中，具有判定條件控制部，根據(jù)用失效時間補正裝置得到的正確的計數(shù)率值，對識別第2光脈沖的多重發(fā)光現(xiàn)象的條件進行變更。
圖17表示放射線檢測裝置的第14實施例，特別表示能夠進行雙脈沖補正的放射線檢測裝置1400。
如圖17所示，來自失效時間補正裝置24的信號用虛線與計數(shù)值辨別裝置3連接。在本實施例中，使該信號有效。通過多重發(fā)光脈沖的放射線的輸入計數(shù)率的上升，降低和抑制將在一定時間寬度到來的正確的放射線入射誤認為多重發(fā)光脈沖的概率。
當輸入計數(shù)率上升時，在時間寬度發(fā)生裝置1產(chǎn)生的門限時間寬度內(nèi)，發(fā)生多個放射線入射事件的概率上升。
當入射計數(shù)率的倒數(shù)，即平均時間間隔比該門限時間寬度長時，最應(yīng)該注意的，是在門限時間寬度T內(nèi)發(fā)生2個入射的概率。
當放射線的到來被假定為泊松分布時，該概率為(公式4)P(N)=(r·t)(N-1)·exp(-r·t)／(N-1)!…(4)當使N=2時，可以用下式計算(公式5)P(2)=(r·t)·exp(-r·t)…(5)當將r作為正確的計數(shù)率，門限時間寬度T作為K等分的時間t，對于一個放射線入射事件在連續(xù)時間t產(chǎn)生的多重發(fā)光脈沖數(shù)為M，時間t內(nèi)由新的放射線入射事件產(chǎn)生的可能的脈沖數(shù)E為(公式6)E=M·(r·t)·exp(-r·t)…(6)因此，在門限時間寬度中E*K成分平均地混入。因此，將該運算結(jié)果向計數(shù)值鑒別裝置3反饋，將從計數(shù)鑒別的抑制減去E*K的值作為該測定狀態(tài)的新的抑制進行設(shè)定校正，能夠降低和抑制多重發(fā)光的計數(shù)值的放射線種類鑒別的誤認率。
第13和第14實施例中說明的失效時間補正裝置24可以應(yīng)用于其它任意的實施例。
第15實施例在本實施例的放射線鑒別型放射線檢測裝置中，包括閃爍體1種類，具有多重發(fā)光特性；光檢測部，檢測該閃爍體的光；識別裝置，識別閃爍體的發(fā)光脈沖的多重發(fā)光；放射線種類鑒別裝置，根據(jù)多重發(fā)光的識別結(jié)果，根據(jù)α線和β線、α線和γ線、α線和質(zhì)子線或被加速的離子粒子間的電荷量或質(zhì)量數(shù)的不同進行識別。
圖18表示放射線檢測裝置的第15實施例，特別表示放射線檢測裝置1500，其具有以α線和β線的鑒別為前提的有多重發(fā)光特性的閃爍體所構(gòu)成的閃爍體26a。
作為多重發(fā)光閃爍體層26a，可以使用YOSEu、GOSEu、YOSTb、GOSTb等。光電子倍增管16接收該光，通過沒有積分因子、作為阻抗負荷的放大器17所構(gòu)成的前置放大器17進行輸出。
當然，也可以不單獨用放大器17，而使用圖16所示電路。
只利用單一的閃爍體、單一的光電子倍增管，通過將該輸出送入圖3～圖17所示的鑒別裝置，可以鑒別α線和β線、α線和γ線、α線和質(zhì)子線和被加速的離子粒子間的電荷量或質(zhì)量數(shù)不同的放射線種類。
第16實施例本實施例是使第15實施例還能適用于中子和γ線的鑒別，作為中子的檢測，采用的是將作為中子檢測用的物質(zhì)、或包括相對于熱中子具有(n、p)、(n、α)反應(yīng)剖面積的Li-6和B-10的物質(zhì)，與閃爍體分別放置地裝在放射線的入射側(cè)的物體、或?qū)⒎勰铋W爍體與這些物質(zhì)混合后產(chǎn)生的物體，其中，上述作為中子檢測用的物質(zhì)產(chǎn)生包括相對于高速中子數(shù)量很多的氫氣原子的反沖質(zhì)子。根據(jù)多重發(fā)光的識別結(jié)果，鑒別作為(n，p)、(n，α)反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生的α、p的電荷粒子和中子場中存在的背景γ線。
圖19(a)、(b)表示在本實施例中適用的閃爍體26的結(jié)構(gòu)。具有上升多重發(fā)光特性的YOS和GOS為粉末狀，可以以粉末狀狀態(tài)、或經(jīng)過壓延、或燒結(jié)后使用。
在本實施例中，如圖19(a)所示，多重發(fā)光閃爍體26a可以將含有與B-10和Li-6等中子反應(yīng)、放出α線和質(zhì)子的物質(zhì)、或放出反沖質(zhì)子這樣的物質(zhì)與總稱為電荷粒子生成物質(zhì)26b混合后使用。
如圖19(b)所示，可以在多重發(fā)光閃爍體26a之外另外準備電荷粒子生成物質(zhì)26b，混合后使用。此時，需要根據(jù)路徑求出發(fā)射出的α線和質(zhì)子到達外部可能的厚度，預(yù)先進行制定好電荷粒子生成物質(zhì)26b的厚度。
將經(jīng)過這樣處理的閃爍體，替換圖18所示多重發(fā)光閃爍體26a，可以進行背景γ線下的中子的鑒別測定。
圖17實施例在本實施例的放射線鑒別型放射線檢測裝置中，包括第2閃爍體層，由設(shè)在具有多重發(fā)光特性的閃爍體和光檢測部的感光面之間的非多重發(fā)光特性的閃爍體構(gòu)成；識別裝置，識別多重發(fā)光；放射線種類鑒別裝置，根據(jù)多重發(fā)光的識別結(jié)果，根據(jù)α線和β線、α線和γ線、α線和質(zhì)子線或離子束的電荷量或質(zhì)量數(shù)的不同進行識別。
圖20表示放射線檢測裝置的第17實施例。特別表示以α線和β線的鑒別為前提的具有多重發(fā)光特性的閃爍體26a、沒有多重發(fā)光特性的閃爍體28構(gòu)成的2層式放射線檢測裝置1600。
從放射線的入射面?zhèn)瓤慈?，?層由多重發(fā)光閃爍體26a，第2層由多重發(fā)光閃爍體28構(gòu)成，并與光電子倍增管16連接。光電子倍增管16的輸出與前面的圖18同樣的放大器17連接。由于產(chǎn)生多重發(fā)光的是α線照射，多重發(fā)光閃爍體26a配置在放射線檢測裝置1600的第1層。
也可以用前面的圖16所示的電路來替代單獨使用的放大器17。
第1層專用于α線的檢測，其厚度為吸收α線的能量所需的最低的厚度，β線的檢測被設(shè)計成用第2層的閃爍體28來進行。作為第2層的閃爍體28，可采用一般的閃爍體等。在需要將γ感度等降低時，采用薄的塑料閃爍體較好。
通過將該實施例的放大器17的輸出送入圖3～圖17所示的鑒別裝置，可以鑒別α線和β線、α線和γ線、α線和質(zhì)子線或被加速的離子粒子間的電荷量或質(zhì)量數(shù)的不同。
第18實施例第18實施例的放射線檢測裝置1800是使圖20所示實施例還適用于中子和γ線的鑒別，用圖19(a)、(b)所示具有電荷粒子生成物質(zhì)26b的多重發(fā)光閃爍體26，來替代多重發(fā)光閃爍體26a。
即放射線檢測裝置1800包括第1鑒別裝置，在具有多重發(fā)光特性的閃爍體26和光電子倍增管16之間設(shè)置非多重發(fā)光特性的閃爍體28，以識別多重發(fā)光；第2鑒別裝置，鑒別在p的電荷粒子和中子場中存在的背景γ線。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，可以進行在背景γ線下的中子的鑒別測定。
第19實施例在本實施例的放射線種類鑒別型放射線檢測裝置中，利用以與具有多重發(fā)光特性的閃爍體的發(fā)光波段不同的波段發(fā)光的物質(zhì)構(gòu)成的第2閃爍體，利用作為光檢測部的2個光檢測器，在一個上面裝上一種波長選擇過濾器，該波長選擇過濾器使具有多重發(fā)光特性的閃爍體的發(fā)光波段透過，在另一個上也裝上一種波長選擇過濾器，該波長選擇過濾器使第2多重發(fā)光特性的閃爍體的發(fā)光波段透過。并具有識別裝置，將光檢測器的輸出信號作為輸入識別多重發(fā)光，該光檢測器接收具有多重發(fā)光特性的閃爍體的光；鑒別裝置，鑒別閃爍體的厚度、入射放射線的透過力、閃爍體層不同的發(fā)光波長的不同，并根據(jù)多重發(fā)光現(xiàn)象的有無的信息，鑒別入射放射線的種類。即本實施例是在第17實施例的基礎(chǔ)上，增加了基于波長的放射線種類鑒別裝置。
圖21表示本發(fā)明的第19實施例的放射線檢測裝置。
放射線檢測裝置1900以多重發(fā)光閃爍體26a為第1層，在第2層上配置非多重發(fā)光閃爍體28。以α線和β線的鑒別為前提。在非多重發(fā)光閃爍體28的放射線入射面的相反側(cè)，配置裝上了波長鑒別過濾器29a、29b的光電子倍增管16。該波長鑒別過濾器29a、29b不一定要和非多重發(fā)光閃爍體28光緊密結(jié)合。
此時，當作為多重發(fā)光閃爍體26a，采用YOSEu、或GOSEu時，得到譜線寬度極細的發(fā)紅色光的閃爍體光。當作為非多重發(fā)光閃爍體28，采用塑料閃爍體時，一般得到的是發(fā)藍色光的閃爍體光。
為此，使用在可捕捉多重發(fā)光閃爍體26a的發(fā)光的系統(tǒng)的波長鑒別過濾器29a中，只讓紅色的波段透過的類型，使用在可捕捉非多重發(fā)光閃爍體26 b的發(fā)光的系統(tǒng)的波長鑒別過濾器29b中，只讓藍色的波段透過的類型。各光電子倍增管16的陽極輸出，作為一例是通過阻抗負載的放大器17被輸出的。即圖20是表示與第一實施例的圖3的鑒別裝置連接的例子。
根據(jù)這樣的本實施例的構(gòu)成，作為一次選擇，首先進行基于發(fā)光波長的選擇。通過使第1層的多重發(fā)光閃爍體26a很薄，可以降低β(γ)感度，但即使這樣也不能完全達到0。但是，通過配置本實施例所示的非多重發(fā)光閃爍體28，可以進而鑒別、排除混入第1層的β(γ)線成分。
在本實施例中，非多重發(fā)光閃爍體28的信號處理系統(tǒng)也設(shè)有多重發(fā)光檢測的放射線種類鑒別電路，這是為了防止光的泄漏采取的對策。即，由于多重發(fā)光閃爍體26a產(chǎn)生的多重發(fā)光脈沖的一部分的光沒有被波長鑒別過濾器29a、29b完全吸收，設(shè)想其混入了非多重發(fā)光閃爍體28的測定系統(tǒng)。
根據(jù)以上的本實施例，通過波長鑒別和多重發(fā)光鑒別的雙重鑒別裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)α線和β(γ)線的混入度極小的鑒別測定。
第20實施例本實施例是將第19實施例的功能、作用、效果適用于中子和γ線的鑒別。即放射線檢測裝置包括識別裝置，利用以與具有多重發(fā)光特性的閃爍體的發(fā)光波段不同的波段發(fā)光的物質(zhì)構(gòu)成的第2閃爍體，利用作為光檢測部的2個光檢測器，在一個上面裝上波長選擇過濾器，該過濾器使具有多重發(fā)光特性的閃爍體的發(fā)光波段透過，在另一個上裝上波長選擇過濾器，該過濾器使第2多重發(fā)光特性的閃爍體的發(fā)光波段透過，將光檢測器的輸出信號作為輸入，識別多重發(fā)光，該光檢測器接收具有多重發(fā)光特性的閃爍體的光；鑒別裝置，鑒別閃爍體的厚度、入射放射線的透過力、閃爍體層不同的發(fā)光波長的不同，并根據(jù)多重發(fā)光現(xiàn)象的有無的信息，鑒別作為(n，p)、(n，α)反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生的α、p的電荷粒子和中子場中存在的背景γ線。
放射線檢測裝置的第20實施例用具有圖19所示電荷粒子生成物質(zhì)26b的閃爍體26來取代圖21的多重發(fā)光閃爍體26a。
根據(jù)以上的本實施例，通過波長鑒別和多重發(fā)光鑒別的雙重鑒別裝置，能夠?qū)χ凶雍碗姾闪Ｗ由裳b置26b的反應(yīng)所產(chǎn)生的α線或中子與作為背景的γ線間的極小的混入度進行鑒別測定。
第21實施例圖22表示放射線檢測裝置的第21實施例。本實施例的放射線檢測裝置2100是用多重發(fā)光閃爍體26a來取代圖21所示非多重發(fā)光閃爍體28。
如圖22所示，第2層的多重發(fā)光閃爍體26a不僅用于降低第1層的多重發(fā)光閃爍體26a的泄漏光混入的影響，而且可以進行當α線不能在第1層停止時的檢測。根據(jù)本實施例的構(gòu)成，除了降低第1層的多重發(fā)光閃爍體26a的泄漏光混入的影響，即使α線在第1層不能停止，而侵入到第2層發(fā)生反應(yīng)時，也能將其檢測、鑒別。
第22實施例在本實施例中，是用圖19所示的具有電荷粒子生成物質(zhì)26b的閃爍體26，來替代圖22所示第1層的多重發(fā)光閃爍體26a。
根據(jù)本實施例的構(gòu)成，在鑒別中子和γ線時。除了降低在第1層與中子反應(yīng)所產(chǎn)生的電荷粒子的多重發(fā)光向第2層的泄漏光混入的影響，即使α線在第1層不能停止，而侵入到第2層發(fā)生反應(yīng)時，也能將其檢測、鑒別。本發(fā)明的效果根據(jù)如上所述的本發(fā)明，提供一種具有簡單的裝置結(jié)構(gòu)、低成本、且檢測效率高的能進行放射線的種類鑒別和檢測的放射線檢測裝置。
權(quán)利要求
1．一種放射線檢測裝置，其特征在于，包括閃爍體，響應(yīng)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并根據(jù)放射線中所含有的射線種類，在上述第1輸出信號產(chǎn)生之后，產(chǎn)生具有不同的信號模式的至少一個第2輸出信號；及鑒別裝置，根據(jù)上述第1輸出信號和上述第2輸出信號，鑒別放射線中所含有的射線種類。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體具有多重發(fā)光特性。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體是以Gd2O2S或Y2O2S為基料。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體采用被銪或鋱活性化了的基料。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體產(chǎn)生相對α線的入射比相對β線的入射多的上述第2輸出信號。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；計數(shù)裝置，對在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號進行計數(shù)；及計數(shù)值鑒別裝置，將上述計數(shù)值和預(yù)定值比較，并將該比較結(jié)果輸出。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；計數(shù)裝置，對在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號進行計數(shù)，并將上述時間門限進行等分割，對每個分割時間門限的輸出信號進行計數(shù)；及計數(shù)值鑒別裝置，將上述計數(shù)值和預(yù)定值比較，并將該比較結(jié)果輸出。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有多重時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號或上述第2輸出信號為起點，產(chǎn)生多重的預(yù)定時間寬度的時間門限；及門限幅度鑒別裝置，將上述多重時間門限發(fā)生裝置產(chǎn)生的時間門限的幅度和預(yù)定值比較，并將該比較結(jié)果輸出。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有放大裝置，將當上述第1輸出信號或上述第2輸出信號被變換為電信號時輸出的電流，用于對并聯(lián)配置的阻抗和電容器的充電，并將在這些阻抗和電容器的兩端產(chǎn)生的充放電的電壓作為積分波形進行放大；和積分波峰值鑒別裝置，將被放大的上述積分波形的波峰值與預(yù)定值比較，并輸出該比較結(jié)果。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；時間間隔鑒別裝置，將在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號的時間間隔和預(yù)定的時間間隔相比較，并將該比較結(jié)果輸出。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；波峰值鑒別裝置，將上述第1輸出信號的脈沖信號的波峰值和在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號的脈沖信號的波峰值相比較，并將該比較結(jié)果輸出。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述鑒別裝置具有時間門限發(fā)生裝置，以上述第1輸出信號為起點，產(chǎn)生預(yù)定時間寬度的時間門限；計數(shù)裝置，對在上述時間門限內(nèi)產(chǎn)生的上述第2輸出信號進行計數(shù)；計數(shù)值鑒別裝置，將上述計數(shù)值和預(yù)定值相比較，并將該比較結(jié)果輸出；失效時間補正裝置，根據(jù)上述計數(shù)裝置的失效時間，對上述比較結(jié)果進行補正。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體包括具有多重發(fā)光特性的材料、和能生成電荷粒子的材料。
14．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體包括具有多重發(fā)光特性的材料、和具有非多重發(fā)光特性的材料。
15．根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線檢測裝置，其特征在于，上述閃爍體包括具有多重發(fā)光特性的材料、和具有非多重發(fā)光特性的材料，其分別檢測多重發(fā)光和非多重發(fā)光，生成上述第1信號和第2信號。
16．一種閃爍體，其特征在于，響應(yīng)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并根據(jù)放射線中所含有的射線種類，在上述第1輸出信號產(chǎn)生之后，產(chǎn)生具有不同的信號模式的多個第2輸出信號。
17．一種放射線鑒別方法，其特征在于，響應(yīng)放射線的入射產(chǎn)生第1輸出信號，并采用根據(jù)放射線所含有的射線種類、在上述第1輸出信號產(chǎn)生之后、產(chǎn)生的具有不同的信號模式的多個第2輸出信號的部件，根據(jù)上述第1輸出信號和上述第2輸出信號，鑒別放射線中所含有的射線種類。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有簡單的裝置結(jié)構(gòu)、低成本、且檢測效率高的能進行放射線的種類鑒別和檢測的放射線檢測裝置。包括通過放射線照射發(fā)光的閃爍體、和利用該閃爍體的發(fā)光進行放射線的種類鑒別的鑒別裝置。閃爍體A具有多重發(fā)光特性。鑒別裝置具有下列鑒別功能:通過測定第1光脈沖和第2光脈沖的發(fā)生概率或頻度,對入射到閃爍體的放射線的種類、能量、單位能損夫等進行區(qū)別的同時,進行放射線的測定。
文檔編號G01T1/20GK1282877SQ0012118
公開日2001年2月7日 申請日期2000年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者前川立行, 隅田晃生, 佐藤俊文, 森本總一郎 申請人:東芝株式會社