JP2871523B2 - Radiation detector - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、γ線・β線と中性子と
が混在する施設において用いる放射線検出装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detector used in a facility where γ-rays and β-rays and neutrons are mixed.
【0002】[0002]
【従来の技術】放射線取扱施設の中でも、原子炉施設や
加速器施設、核融合炉実験施設、原子炉核燃料再処理施
設などにおいては、γ線やβ線などのほかに中性子が存
在する場合がある。このような施設においては、γ線や
β線のみならず中性子による被ばくの管理も重要であ
り、中性子被ばく管理ためには中性子検出器が必要とさ
れる。2. Description of the Related Art Among radiation handling facilities, neutrons may be present in nuclear reactor facilities, accelerator facilities, fusion reactor experimental facilities, nuclear fuel reprocessing facilities, etc. in addition to gamma rays and beta rays. . In such a facility, it is important to control exposure by neutrons as well as γ-rays and β-rays, and a neutron detector is required for neutron exposure management.
【0003】しかしながら、中性子は、荷電粒子ではな
く直接電離作用を起こすことがないので、γ線やβ線な
どの検出に用いる通常の放射線検出器では検出すること
ができない。そこで、中性子の検出のためには、中性子
と物質との反応を利用し、中性子を陽子やα線などの重
荷電粒子(以下、陽子や重水素核、α線などの荷電粒子
を、同じ荷電粒子であるβ線と区別する意味で、「重荷
電粒子」と総称することとする)に変換して検出すると
いう方法が採られる。このような方法を利用した検出器
としては、BF3 ガスを用いた比例計数管などが従来よ
り知られているが、近年では、半導体検出器を用いた中
性子検出器も用いられるようになっている。However, neutrons are not charged particles and do not directly cause ionization. Therefore, neutrons cannot be detected by ordinary radiation detectors used for detecting γ-rays and β-rays. In order to detect neutrons, the reaction between neutrons and substances is used to detect neutrons, and to use neutrons as heavy charged particles such as protons and α-rays (hereinafter, charged particles such as protons, deuterium nuclei, and α-rays) In order to distinguish the particles from β-rays, they are collectively referred to as “heavy charged particles”. As a detector using such a method, a proportional counter using BF 3 gas and the like have been conventionally known. In recent years, a neutron detector using a semiconductor detector has also been used. I have.
【0004】この半導体中性子検出器は、Siなどを用
いた半導体検出器の検出面側に6 LiF(フッ化リチウ
ム)から成るコンバータ層を設け、中性子がそのコンバ
ータ層に入射したときに起こる核反応(n,α)によっ
て生成されるα線を半導体検出器で検出することによ
り、間接的に中性子を検出するものである。In this semiconductor neutron detector, a converter layer made of 6 LiF (lithium fluoride) is provided on the detection surface side of a semiconductor detector using Si or the like, and a nuclear reaction occurring when neutrons enter the converter layer. A neutron is detected indirectly by detecting an α ray generated by (n, α) with a semiconductor detector.
【0005】半導体検出器を用いたことにより、中性子
検出器の小型化、高感度化が可能となり、このような半
導体中性子検出器を用いた小型・高感度の中性子用ポケ
ット線量計も開発され、個人の中性子被ばくの監視に利
用されている。The use of a semiconductor detector makes it possible to reduce the size and sensitivity of a neutron detector. A small and highly sensitive neutron pocket dosimeter using such a semiconductor neutron detector has also been developed. It is used to monitor neutron exposure of individuals.
【0006】そして、前述のような中性子とγ線・β線
とが混在する施設では、放射線管理のために、従来、こ
のような中性子用の線量計とγ・β線用の線量計とを併
用することにより、中性子の線量とγ線・β線の線量と
をそれぞれ個別に測定していた。In a facility where neutrons and γ-rays and β-rays coexist as described above, such a neutron dosimeter and a γ-β-ray dosimeter are conventionally used for radiation management. By using them together, the neutron dose and γ-ray and β-ray dose were measured separately.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに2種類の線量計を併用して装着するのはかさ張って
不便であるなどの問題もあり、1つの装置で中性子とγ
線・β線の両方の測定を行うことのできる小型の線量計
が要望されている。この要望に応えるために、半導体中
性子検出器とγ線・β線用の半導体検出器とを1つのケ
ース内に組み込んだ線量計も開発されている。However, there is a problem that it is bulky and inconvenient to mount the two types of dosimeters together as described above.
There is a demand for a small dosimeter capable of measuring both X-rays and β-rays. To meet this demand, dosimeters have been developed in which a semiconductor neutron detector and semiconductor detectors for γ-rays and β-rays are incorporated in one case.
【0008】ところが、このような線量計は、各線種に
対応した複数の検出器を基板上に並列して配置する必要
があるため、装置全体としての小型化には限界があっ
た。However, in such a dosimeter, it is necessary to arrange a plurality of detectors corresponding to each line type on a substrate in parallel, and thus there is a limit to the miniaturization of the entire apparatus.
【0009】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、1個の半導体検出器でγ線・β線
と中性子との両方を検出し、得られた検出信号をγ線・
β線についてのものと中性子についてのものとに分離す
ることにより、γ線・β線についての検出結果と中性子
についての検出結果とを同時に得ることができる小型・
軽量の放射線検出装置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve such a problem. One semiconductor detector detects both γ-rays and β-rays and neutrons, and the obtained detection signal is converted to γ-rays.・
Separation into those for β-rays and those for neutrons makes it possible to simultaneously obtain detection results for γ-rays and β-rays and for neutrons.
An object is to provide a lightweight radiation detection device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明に係る放射線検出装置は、中性子と反応し
て重荷電粒子を放出する薄膜層であって、その反応によ
って生じた重荷電粒子が当該層外に出るまでに失うエネ
ルギーが所定値以下となる厚さに設定されたコンバータ
層と、外界から入射するγ線及びβ線と前記コンバータ
層から入射する重荷電粒子とを検出する半導体検出器で
あって、その空乏層の厚さが、当該半導体物質中におけ
る前記入射重荷電粒子の飛程よりも大きく、かつ前記入
射重荷電粒子のエネルギーよりも小さい所定エネルギー
のβ線の当該半導体物質中における飛程よりも小さく設
定された半導体検出器と、前記入射重荷電粒子のエネル
ギーよりも小さくかつβ線についての前記所定エネルギ
ーよりも大きい弁別閾値に基づき前記検出器の出力パル
スを弁別するパルス弁別回路と、を有し、このパルス弁
別回路の出力に基づき、前記検出器の出力パルスを、中
性子についての検出パルスと、γ線又はβ線についての
検出パルスと、に分離して計数することを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, a radiation detecting apparatus according to the present invention is a thin film layer which reacts with neutrons and emits heavy charged particles. Detects a converter layer set to a thickness such that the energy that charged particles lose before reaching the outside of the layer is equal to or less than a predetermined value, γ rays and β rays incident from the outside, and heavy charged particles incident from the converter layer. Semiconductor detector, wherein the thickness of the depletion layer is larger than the range of the incident heavy charged particles in the semiconductor material, and the β-ray of predetermined energy smaller than the energy of the incident heavy charged particles. A semiconductor detector set to be smaller than the range in the semiconductor material, and discrimination smaller than the energy of the incident heavy charged particle and larger than the predetermined energy for β-ray. A pulse discriminating circuit that discriminates the output pulse of the detector based on the value, based on the output of the pulse discriminating circuit, based on the output pulse of the detector, a detection pulse for neutrons, γ-ray or β-ray And counting separately.
【0011】また、本発明に係る放射線検出装置は、コ
ンバータ層の放射線入射方向側に、β線を阻止するβ線
フィルタを設けたことを特徴とする。Further, the radiation detecting apparatus according to the present invention is characterized in that a β-ray filter for blocking β-rays is provided on the radiation incident side of the converter layer.
【0012】[0012]
【作用】コンバータ層と中性子との反応によって生じる
重荷電粒子のエネルギーは、コンバータ層の材質ごとに
決まっている。本発明において、コンバータ層は、生じ
た重荷電粒子がその層外に出るまでの損失エネルギーが
所定値以下となる厚さに設定されているので、層外に出
た重荷電粒子は、ある一定値以上のエネルギーを有する
ことになる。The energy of heavy charged particles generated by the reaction between the converter layer and neutrons is determined for each material of the converter layer. In the present invention, the converter layer is set to a thickness such that the loss energy until the generated heavy charged particles go out of the layer is equal to or less than a predetermined value. Will have more energy than the value.
【0013】半導体検出器(以下、「検出器」と略す)
の空乏層の厚さは、入射する重荷電粒子のその検出器中
における飛程よりも大きく設定されているので、コンバ
ータ層から放出され検出器に入射した重荷電粒子は、検
出器の空乏層内でそのエネルギーを完全に失って停止す
る。この結果、検出器からは、入射重荷電粒子が有して
いた全エネルギーに対応するパルスが出力される。従っ
て、重荷電粒子の検出パルスは、一定値以上のエネルギ
ーに対応した波高を有する。Semiconductor detector (hereinafter abbreviated as "detector")
The thickness of the depletion layer is set larger than the range of the incident heavy charged particles in the detector, so that the heavy charged particles emitted from the converter layer and incident on the detector are depleted in the detector. Stop losing its energy completely within. As a result, a pulse corresponding to the total energy of the incident heavy charged particles is output from the detector. Therefore, the detection pulse of the heavy charged particle has a wave height corresponding to the energy equal to or higher than a certain value.
【0014】一方、入射したγ線又はβ線についての検
出器の検出パルスは、重荷電粒子の検出パルスよりも小
さくなる。なぜなら、本発明においては、検出器の空乏
層の厚さが入射重荷電粒子のエネルギーよりも小さい所
定エネルギーのβ線の飛程よりも小さく設定されている
ため、入射重荷電粒子以上のエネルギーを有するγ線や
β線が入射した場合は、それらγ線及びβ線が空乏層を
透過してしまい、検出器内で消費されるエネルギーが入
射重荷電粒子のエネルギー以上となることがないからで
ある。On the other hand, the detection pulse of the detector for the incident γ-ray or β-ray is smaller than the detection pulse of the heavy charged particles. Because, in the present invention, since the thickness of the depletion layer of the detector is set to be smaller than the range of the β-ray having the predetermined energy smaller than the energy of the incident heavy charged particles, the energy of the incident heavy charged particles or more is set. When γ-rays and β-rays are incident, the γ-rays and β-rays pass through the depletion layer, and the energy consumed in the detector does not exceed the energy of the incident heavy charged particles. is there.
【0015】従って、入射重荷電粒子のエネルギーより
も小さくかつβ線についての前記所定エネルギーよりも
大きいエネルギー値を弁別閾値としてパルス弁別回路に
よってパルス弁別を行うことにより、γ線又はβ線の検
出パルスと重荷電粒子(すなわち中性子)の検出パルス
とを互いに弁別することができる。これにより、中性子
の検出パルスと、γ線又はβ線の検出パルスと、をそれ
ぞれ別個に計数することが可能となる。Accordingly, by performing pulse discrimination by a pulse discrimination circuit using an energy value smaller than the energy of the incident heavy charged particles and larger than the predetermined energy for the β-rays as a discrimination threshold, a detection pulse of γ-rays or β-rays can be obtained. And detection pulses of heavy charged particles (ie, neutrons) can be distinguished from each other. This makes it possible to separately count the neutron detection pulse and the γ-ray or β-ray detection pulse.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明に係る放射線検出装置の好適な
実施例を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the radiation detecting apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】図1は、本発明に係る放射線検出装置の第
1実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the radiation detecting apparatus according to the present invention.
【0018】図1において、Siから成る半導体検出器
10の検出面側には、6 LiFから成るコンバータ層1
2が設けられている。半導体検出器10の出力は、増幅
器14によって線形増幅された後、中性子用波高弁別回
路16及びγ・β用波高弁別回路18に入力される。そ
して、中性子用波高弁別回路16は、増幅器14の出力
パルスのうち、所定の中性子弁別閾値以上のエネルギー
のパルスのみを波高弁別して出力する。また、γ・β用
波高弁別回路18は、増幅器14の出力パルスのうち、
所定のノイズ弁別閾値以上のエネルギーのパルスのみを
波高弁別して出力する。なお、少なくとも検出器10及
びコンバータ層12は、遮光や静電遮蔽、外界からの重
荷電粒子の阻止などのために、10μm程度の厚さのア
ルミナイズド・マイラの保護膜20によって覆われてい
る。In FIG. 1, a converter layer 1 made of 6 LiF is provided on a detection surface side of a semiconductor detector 10 made of Si.
2 are provided. After the output of the semiconductor detector 10 is linearly amplified by the amplifier 14, it is input to a neutron wave height discriminating circuit 16 and a γ / β wave height discriminating circuit 18. Then, the neutron wave height discrimination circuit 16 performs wave height discrimination only of pulses having energy equal to or more than a predetermined neutron discrimination threshold among the output pulses of the amplifier 14 and outputs the pulse. The γ / β wave height discrimination circuit 18 outputs the
Only pulses having energy equal to or higher than a predetermined noise discrimination threshold are discriminated and output. Note that at least the detector 10 and the converter layer 12 are covered with a protective film 20 of aluminized mylar having a thickness of about 10 μm for shading, electrostatic shielding, blocking of heavy charged particles from the outside, and the like. .
【0019】本実施例では、以上のような構成におい
て、検出器10の空乏層の厚さは300μm以下、コン
バータ層12の厚さは1μm以下に、それぞれ設定され
ている。In this embodiment, in the above-described configuration, the thickness of the depletion layer of the detector 10 is set to 300 μm or less, and the thickness of the converter layer 12 is set to 1 μm or less.
【0020】次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0021】本実施例の放射線検出装置に、中性子が入
射してきた場合、その入射中性子は、コンバータ層12
内のLi原子と反応して重荷電粒子を放出する。この反
応は、次のように表される。When neutrons enter the radiation detecting apparatus of this embodiment, the incident neutrons
Reacts with Li atoms in the semiconductor to release heavy charged particles. This reaction is represented as follows:
【0022】[0022]
【数1】6 Li + n = t + α + 4.78MeV なお、上式において、「α」はα粒子、「t」はトリチ
ウム核(3 H)を示す。また、この反応の際に生じた
4.78MeVのエネルギーのうち2.05MeVがα
粒子の運動エネルギーとなり、残りの2.73MeVが
トリチウム核の運動エネルギーとなる。 6 Li + n = t + α + 4.78 MeV In the above formula, “α” indicates an α particle, and “t” indicates a tritium nucleus ( 3 H). Further, of the energy of 4.78 MeV generated during this reaction, 2.05 MeV is α
The kinetic energy of the particles is obtained, and the remaining 2.73 MeV is the kinetic energy of the tritium nucleus.
【0023】このようにして生じたα線及びトリチウム
核は、コンバータ層12から外に出た後、検出器10に
よって検出される。このとき、α線及びトリチウム核
は、コンバータ層12から外に出るまでに、コンバータ
層12自体によってその運動エネルギーを吸収される。
ところが、本実施例では、コンバータ層12の厚さは1
μm以下の小さい値となっているので、α線及びトリチ
ウム核のエネルギー損失は300keV以下に抑えられ
る。従って、本実施例においては、コンバータ層12か
ら放出され検出器10に入射するα線及びトリチウム核
は、理論上1.75MeV以上の運動エネルギーを有す
ることになる。The α-rays and tritium nuclei thus generated are detected by the detector 10 after exiting from the converter layer 12. At this time, the kinetic energy of the α-ray and the tritium nucleus is absorbed by the converter layer 12 itself before going out of the converter layer 12.
However, in this embodiment, the thickness of the converter layer 12 is 1
Since the value is as small as μm or less, the energy loss of α rays and tritium nuclei can be suppressed to 300 keV or less. Therefore, in the present embodiment, the α-rays and tritium nuclei emitted from the converter layer 12 and incident on the detector 10 have a kinetic energy of 1.75 MeV or more in theory.
【0024】そして、本実施例では、検出器10の空乏
層の厚さは300μmとなっており、この厚さはSi半
導体中におけるα線及びトリチウム核の飛程(数十μ
m)よりも遥かに大きいので、コンバータ層12から検
出器10に入射したα線及びトリチウム核は、検出器1
0の空乏層内でその運動エネルギーを完全に失う。この
結果、検出器10からは、入射した重荷電粒子のほぼ全
運動エネルギーに対応した波高の検出パルスが出力され
る。In this embodiment, the thickness of the depletion layer of the detector 10 is 300 μm, and the thickness of the depletion layer is within the range (several tens μm) of α-rays and tritium nuclei in the Si semiconductor.
m), the α-rays and tritium nuclei incident on the detector 10 from the converter layer 12
The kinetic energy is completely lost in the zero depletion layer. As a result, the detector 10 outputs a detection pulse having a wave height corresponding to almost the entire kinetic energy of the heavy charged particles that have entered.
【0025】一方、本実施例の放射線検出装置にγ線又
はβ線が入射してきた場合、γ線及びβ線は、薄いコン
バータ層12ではほとんど減弱されずに検出器10に入
射する。前述したように検出器10の空乏層の厚さは3
00μmとなっており、この厚さの空乏層を通過する際
のβ線のエネルギー損失は300keV以下となる。す
なわち、300keVより大きなエネルギーを持つβ線
が入射したとしても、そのようなβ線は空乏層を透過
し、その空乏層中では最大300keV程度のエネルギ
ーしか損失しない。従って、本実施例の構成では、β線
が入射した場合に検出器10から出力される検出パルス
は、高々300keVに対応する波高しか有しない。ま
た、γ線はβ線よりも透過力が強く、γ線の空乏層内で
のエネルギー損失はβ線以下となるため、γ線について
の検出器10の検出パルスの波高も高々300keVと
なる。On the other hand, when γ-rays or β-rays enter the radiation detector of the present embodiment, the γ-rays and β-rays enter the detector 10 without being attenuated by the thin converter layer 12. As described above, the thickness of the depletion layer of the detector 10 is 3
The energy loss of β rays when passing through the depletion layer of this thickness is 300 keV or less. That is, even if a β-ray having an energy greater than 300 keV is incident, such a β-ray passes through the depletion layer, and only a maximum of about 300 keV energy is lost in the depletion layer. Therefore, in the configuration of the present embodiment, the detection pulse output from the detector 10 when the β-ray is incident has only a wave height corresponding to at most 300 keV. Further, γ-rays have a higher penetrating power than β-rays, and the energy loss of the γ-rays in the depletion layer is less than β-rays. Therefore, the pulse height of the detection pulse of the detector 10 for γ-rays is at most 300 keV.
【0026】図2は、本実施例における検出器10の出
力パルスのエネルギースペクトルを示している。図2に
示すように、反応によって生じた重荷電粒子の検出パル
スは約1.75MeV以上となり、γ線及びβ線の検出
パルスは300keV以下となるので、これらは容易に
分離することができる。FIG. 2 shows an energy spectrum of an output pulse of the detector 10 in this embodiment. As shown in FIG. 2, the detection pulse of heavy charged particles generated by the reaction becomes about 1.75 MeV or more, and the detection pulse of γ-ray and β-ray becomes 300 keV or less, so that these can be easily separated.
【0027】すなわち、重荷電粒子の検出パルスの最小
エネルギーとγ線又はβ線の検出パルスの最大エネルギ
ーとの間のエネルギー値を中性子弁別閾値とし、この中
性子弁別閾値に基づき検出器10の出力パルスを弁別す
ることにより、重荷電粒子の検出パルスとγ線又はβ線
の検出パルスとを完全に弁別することができる。That is, the energy value between the minimum energy of the detection pulse of heavy charged particles and the maximum energy of the detection pulse of γ-ray or β-ray is set as the neutron discrimination threshold, and the output pulse of the detector 10 is determined based on the neutron discrimination threshold. , It is possible to completely discriminate the detection pulse of heavy charged particles from the detection pulse of γ-ray or β-ray.
【0028】本実施例では、このパルス弁別を中性子用
波高弁別回路16にて行う。中性子用波高弁別回路16
において、中性子弁別閾値を例えば1.5MeVとして
波高弁別を行うことにより、中性子用波高弁別回路16
からは、中性子の入射によって生じた重荷電粒子の検出
パルスのみが弁別出力される。従って、この中性子用波
高弁別回路16の出力パルスを計数することにより、入
射する中性子についての計数値を得ることができ、更に
はこの計数値から中性子の線量を求めることができる。In the present embodiment, this pulse discrimination is performed by the neutron wave height discrimination circuit 16. Neutron wave height discrimination circuit 16
, The neutron discrimination threshold is set to, for example, 1.5 MeV to perform the peak discrimination, so that the neutron pulse height discrimination circuit 16
, Only the detection pulse of heavy charged particles generated by the incidence of neutrons is discriminated and output. Therefore, by counting the output pulses of the neutron wave height discrimination circuit 16, a count value of incident neutrons can be obtained, and further, a neutron dose can be obtained from the count value.
【0029】また、本実施例では、γ線又はβ線につい
ての測定値は、中性子用波高弁別回路16とγ・β用波
高弁別回路18との両方の出力信号に基づいて求められ
る。γ・β用波高弁別回路18は、検出器10の出力パ
ルスからノイズを除去するための回路であり、所定のノ
イズ弁別閾値以上のエネルギーのパルスのみを弁別出力
する。従って、γ・β用波高弁別回路18からは、γ線
及びβ線の検出パルスと、中性子の検出パルスとの両方
が出力される。よって、γ・β用波高弁別回路18の出
力パルスの計数結果から中性子用波高弁別回路16の出
力パルスの計数結果を減算することにより、γ線及びβ
線についての計数値を得ることができる。そして、更に
この計数値からγ線・β線の線量を求めることができ
る。In the present embodiment, the measured value of the γ-ray or the β-ray is obtained based on the output signals of both the neutron wave height discriminating circuit 16 and the γ / β wave height discriminating circuit 18. The γ / β wave height discrimination circuit 18 is a circuit for removing noise from the output pulse of the detector 10 and discriminates and outputs only pulses having energy equal to or higher than a predetermined noise discrimination threshold. Therefore, the γ / β wave height discrimination circuit 18 outputs both the γ-ray and β-ray detection pulses and the neutron detection pulse. Therefore, by subtracting the counting result of the output pulse of the neutron wave height discriminating circuit 16 from the counting result of the output pulse of the γ / β wave height discriminating circuit 18,
A count for the line can be obtained. Then, the doses of γ-rays and β-rays can be obtained from the counted values.
【0030】このように、本実施例によれば、中性子に
起因する重荷電粒子の検出パルスとγ線又はβ線の検出
パルスとを、各々の波高により確実に弁別することがで
きるので、1つの検出器で、中性子についての検出結果
とγ線・β線についての検出結果とを同時に得ることが
可能となる。従って、本実施例によれば、中性子及びγ
線・β線両用の放射線検出装置の更なる小型化を達成す
ることができる。As described above, according to the present embodiment, the detection pulse of heavy charged particles caused by neutrons and the detection pulse of γ-rays or β-rays can be surely discriminated by their respective wave heights. With one detector, it is possible to simultaneously obtain a detection result for neutrons and a detection result for γ-rays and β-rays. Therefore, according to the present embodiment, neutrons and γ
Further miniaturization of the radiation detector for both X-ray and β-ray can be achieved.
【0031】図3は、本実施例の変形例を示すブロック
図である。この変形例は、図1の構成において、コンバ
ータ層12の放射線入射方向側にβ線フィルタ22を付
加したものである。このβ線フィルタ22は、例えば軽
金属や樹脂などから成る厚さ約5〜10mmのフィルタ
であり、外界から検出器10へのβ線の入射を阻止する
ために設けられる。このβ線フィルタ22の他の構成
は、図1に示す装置と同様である。FIG. 3 is a block diagram showing a modification of this embodiment. This modification is obtained by adding a β-ray filter 22 to the radiation incident direction side of the converter layer 12 in the configuration of FIG. The β-ray filter 22 is, for example, a filter having a thickness of about 5 to 10 mm made of light metal, resin, or the like, and is provided to prevent incidence of β-rays from outside to the detector 10. Other configurations of the β-ray filter 22 are the same as those of the apparatus shown in FIG.
【0032】従って、この変形例によれば、β線フィル
タ22によってβ線がカットされるので、γ・β用波高
弁別回路18からは中性子とγ線のみについての検出パ
ルスが出力される。従って、この変形例によれば、γ・
β用波高弁別回路18の出力パルスの計数結果から中性
子用波高弁別回路16の出力パルスの計数結果を減算す
ることにより、γ線のみについての計数値を得ることが
でき、更にはこの計数値からγ線の線量を求めることが
できる。よって、この変形例は、γ線と中性子とを同時
に測定する装置として用いることができる。Therefore, according to this modification, since the β-rays are cut by the β-ray filter 22, the detection pulse for only neutrons and γ-rays is output from the γ / β wave height discrimination circuit 18. Therefore, according to this modification, γ ·
By subtracting the result of counting the output pulses of the neutron wave height discriminating circuit 16 from the result of counting the output pulses of the wave height discriminating circuit 18 for β, a count value for only γ-rays can be obtained. The dose of gamma rays can be determined. Therefore, this modified example can be used as an apparatus for simultaneously measuring γ-rays and neutrons.
【0033】また、図1の構成と図3の構成とを並列し
て用いれば、中性子、γ線、β線の各計数値、線量をそ
れぞれ同時に求めることができる。When the configuration shown in FIG. 1 and the configuration shown in FIG. 3 are used in parallel, the respective neutron, γ-ray, and β-ray count values and dose can be obtained simultaneously.
【0034】なお、以上の例では、γ・β用波高弁別回
路18として、弁別閾値以上のパルスのみを弁別出力す
るタイプの波高弁別回路を用いていたが、この代わり
に、ノイズ弁別閾値から中性子弁別閾値までのエネルギ
ー範囲のパルスを弁別出力するシングルチャンネルアナ
ライザを用いることもできる。この場合、シングルチャ
ンネルアナライザの出力パルスを直接計数した結果が、
γ線及びβ線の合計計数値(又はγ線の計数値)とな
る。In the above example, the crest discrimination circuit 18 for γ and β uses a crest discrimination circuit of a type that discriminates and outputs only pulses having a discrimination threshold value or more. A single channel analyzer that discriminates and outputs pulses in the energy range up to the discrimination threshold can also be used. In this case, the result of directly counting the output pulses of the single channel analyzer is
It becomes the total count value of γ rays and β rays (or the count value of γ rays).
【0035】以上の説明においては、コンバータ層12
の厚さが1μm以下、検出器10の空乏層の厚さが30
0μm以下、中性子弁別閾値が1.5MeVである例を
示したが、これらの数値はあくまで一例に過ぎない。本
実施例の構成上のポイントは、重荷電粒子(すなわち中
性子)の検出パルスとγ線又はβ線の検出パルスとを、
その波高により完全に分離するところにある。従って、
本実施例の効果を得るには、コンバータ層12の厚さ及
び検出器10の空乏層の厚さの組み合わせは、重荷電粒
子の検出パルスのエネルギースペクトルとγ線・β線の
検出パルスのエネルギースペクトルとが互いに重ならな
いような組み合わせであれば、原理上どのような組み合
わせでもよい。また、中性子弁別閾値は、重荷電粒子に
ついてのエネルギースペクトルの最小エネルギーとγ線
・β線についてのエネルギースペクトルの最大エネルギ
ーとの間の値であれば、原理的にはどのような値でもよ
い。In the above description, the converter layer 12
And the thickness of the depletion layer of the detector 10 is 30 μm or less.
Although an example in which the neutron discrimination threshold is 0 Mem or less and the neutron discrimination threshold is 1.5 MeV is shown, these values are merely examples. The point of the configuration of the present embodiment is that a detection pulse of heavy charged particles (ie, neutrons) and a detection pulse of γ-ray or β-ray are
It is completely separated by the wave height. Therefore,
In order to obtain the effect of the present embodiment, the combination of the thickness of the converter layer 12 and the thickness of the depletion layer of the detector 10 depends on the energy spectrum of the detection pulse of heavy charged particles and the energy of the detection pulse of γ-ray and β-ray. In principle, any combination may be used so long as the spectrum and the spectrum do not overlap each other. The neutron discrimination threshold may be any value in principle as long as it is a value between the minimum energy of the energy spectrum for heavy charged particles and the maximum energy of the energy spectrum for γ-rays and β-rays.
【0036】更に、上記の例では、コンバータ層12と
して6 LiFを用いたが、コンバータ層12としては、
中性子と反応して重荷電粒子を放出するものであれば、
原理上どのような材質を用いてもよい。また、検出器1
0についても、Si半導体検出器に限らず、他の検出器
(例えばTeCd化合物半導体検出器)を用いることが
できる。ただし、このようにコンバータ層12及び検出
器10の材質を変更した場合には、これに応じて、コン
バータ層の厚さや空乏層の厚さ、中性子弁別閾値の値を
適宜変更する必要がある。Further, in the above example, 6 LiF was used as the converter layer 12, but as the converter layer 12,
If it reacts with neutrons and emits heavy charged particles,
In principle, any material may be used. Detector 1
Regarding 0, other detectors (for example, a TeCd compound semiconductor detector) can be used instead of the Si semiconductor detector. However, when the materials of the converter layer 12 and the detector 10 are changed in this way, it is necessary to appropriately change the thickness of the converter layer, the thickness of the depletion layer, and the value of the neutron discrimination threshold.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、コン
バータ層の厚さ及び半導体検出器の空乏層の厚さを、所
定の条件を満たすように設定したことにより、中性子の
検出パルスとγ線又はβ線の検出パルスとを、その波高
により完全に分離することができる。従って、本発明に
よれば、1つの半導体検出器で中性子についての検出結
果とγ線・β線についての検出結果とを同時に得ること
が可能となり、中性子及びγ線・β線を同時に測定する
ことができる小型の放射線検出装置を得ることができ
る。As described above, according to the present invention, by setting the thickness of the converter layer and the thickness of the depletion layer of the semiconductor detector so as to satisfy predetermined conditions, the neutron detection pulse and γ It is possible to completely separate the detection pulse of the line or the β-ray by the wave height. Therefore, according to the present invention, it is possible to simultaneously obtain a detection result for neutrons and a detection result for γ-rays and β-rays with one semiconductor detector, and measure neutrons and γ-rays and β-rays simultaneously. Thus, a compact radiation detection device can be obtained.
【図1】 本発明に係る放射線検出装置の実施例の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a radiation detection apparatus according to the present invention.
【図2】 実施例における半導体検出器の出力パルスの
エネルギースペクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an energy spectrum of an output pulse of a semiconductor detector in an example.
【図3】 本発明の実施例の変形例の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a modification of the embodiment of the present invention.
10 半導体検出器、12 コンバータ層、14 増幅
器、16 中性子用波高弁別回路、18 γ・β用波高
弁別回路、20 保護膜、22 β線フィルタ。Reference Signs List 10 semiconductor detector, 12 converter layer, 14 amplifier, 16 neutron wave height discrimination circuit, 18 γ / β wave height discrimination circuit, 20 protective film, 22 β ray filter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−54192(JP,A) 特開 平4−130293(JP,A) 特開 昭56−129380(JP,A) 特開 平5−3337(JP,A) 特開 平6−66947(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01T 1/00 - 7/12 H01L 31/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-54192 (JP, A) JP-A-4-130293 (JP, A) JP-A-56-129380 (JP, A) JP-A-5-129 3337 (JP, A) JP-A-6-66947 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01T 1/00-7/12 H01L 31/00
Claims (2)
薄膜層であって、その反応によって生じた重荷電粒子が
当該層外に出るまでに失うエネルギーが所定値以下とな
る厚さに設定されたコンバータ層と、 外界から入射するγ線及びβ線と前記コンバータ層から
入射する重荷電粒子とを検出する半導体検出器であっ
て、その空乏層の厚さが、当該半導体物質中における前
記入射重荷電粒子の飛程よりも大きく、かつ前記入射重
荷電粒子のエネルギーよりも小さい所定エネルギーのβ
線の当該半導体物質中における飛程よりも小さく設定さ
れた半導体検出器と、 前記入射重荷電粒子のエネルギーよりも小さくかつβ線
についての前記所定エネルギーよりも大きい弁別閾値に
基づき前記検出器の出力パルスを弁別するパルス弁別回
路と、 を有し、このパルス弁別回路の出力に基づき、前記検出
器の出力パルスを、中性子についての検出パルスと、γ
線又はβ線についての検出パルスと、に分離して計数す
ることを特徴とする放射線検出装置。1. A thin film layer which emits heavy charged particles by reacting with neutrons, wherein the thin film layer is set to a thickness such that the energy lost by the heavy charged particles generated by the reaction before it goes out of the layer becomes a predetermined value or less. A converter layer, and a semiconductor detector for detecting γ-rays and β-rays incident from outside and heavy charged particles incident from the converter layer, wherein the thickness of the depletion layer is the same as that in the semiconductor material. Β of a predetermined energy larger than the range of the incident heavy charged particle and smaller than the energy of the incident heavy charged particle
A semiconductor detector set to be smaller than the range of the line in the semiconductor material; and an output of the detector based on a discrimination threshold smaller than the energy of the incident heavy charged particle and larger than the predetermined energy for the β-ray. A pulse discriminating circuit for discriminating a pulse, and based on an output of the pulse discriminating circuit, an output pulse of the detector is changed to a detection pulse for a neutron, and γ
A radiation detection apparatus characterized in that the radiation detection apparatus separates and counts a detection pulse for a ray or a β ray.
て、 前記コンバータ層の放射線入射方向側に、β線を阻止す
るβ線フィルタを設けたことを特徴とする放射線検出装
置。2. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein a β-ray filter for blocking β-rays is provided on the converter layer on the radiation incident side.
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