JPH0374957B2

JPH0374957B2 -

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Publication number: JPH0374957B2
Application number: JP59163021A
Authority: JP
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1984-08-03
Publication date: 1991-11-28
Also published as: DE3328256C2; SE8403846L; NL8402292A; GB8419672D0; GB2147696A; SE457669B; US4611117A; FR2550339A1; SE8403846D0; GB2147696B; JPS60185187A; CH665291A5; IT8422146A0; DE3328256A1; IT1176515B; IT8422146A1; FR2550339B1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、シンチレーシヨン検出器の光電変換
器によつて捕捉される基準光パルスを送出するパ
ルス光源と、前記光電変換器の出力信号に含まれ
ている前記基準光パルスに対応する基準パルスに
応答する監視回路とを用いてシンチレーシヨン検
出器、例えばプラスチツクシンチレーシヨン検出
器を自動的に安定化する方法およびこの方法を実
施するための装置に関する。

従来の技術ヨーロツパ特許出願公開第0066763号公報から
公知の方法において、発光ダイオードによつて形
成されているパルス光源は、それが一定の強度を
有する光パルスを放出するように制御される。こ
れら光パルスはシンチレーシヨン結晶を被覆する
ガラス板において反射および散乱した後、シンチ
レーシヨン検出器の光電変換器を形成する光電変
換器に達する。監視回路は、その都度の基準パル
スのピーク値を検出するピーク値検出器を含んで
いる。検出されたピーク値は増幅調整回路におい
て目標値と比較され、かつ増幅度調整回路が光電
子増倍管の増幅度を、その分圧抵抗の少なくとも
１つに作用することによつて、基準パルスのピー
ク値が目標値に保持されるように調整する。これ
により光電子増倍管の増幅度が連続的に一定の値
に保持される。その際増幅度の監視および調整
は、完全にアナログ技術において行なわれる。

発明が解決しようとする問題点本発明の課題は、安定化のために必要な、基準
パルスの評価をデジタルに行ないかつ従つてデジ
タルに動作するシンチレーシヨン計数器における
使用に対して特別申し分なく適している方法を提
供することである。

問題点を解決するための手段上記課題は本発明によれば次のようにして解決
される。即ち基準光パルスの強度を前以つて決め
られた周期的な関数に従つて変調し、かつおのお
のの変調周期において振幅が変調間隔内にある前
以つて決められた基準閾値を上回る基準パルスの
数を求めかつ安定化のために使用する。

本発明の方法において安定化の目的で基準パル
スの評価は基準閾値を上回るパルスの単純な計数
によつて行なわれる。従つて監視回路は実質的に
所定の閾値を上回るシンチレーシヨンパルスが計
数される、シンチレーシヨン計数器において通例
使用されるデジタル評価回路と同じ構成を有す
る。従つてこの回路は従来の集積デジタル回路を
用いて形成することができる。

おのおのの変調周期における基準パルスの計数
によつて得られるパルス数は、増幅度調整のため
に使用することができる。その際本発明の方法の
特別な利点は、パルス伝速速度の変化を来たす影
響の補償を行なう必要なしに得られたパルス数を
直接、評価回路から供給されるデジタル測定結果
の補正のために使用することができるという点に
ある。この可能性は殊に、デジタル測定結果の評
価がマイクロコンピユータによつて行なわれると
き生じる。

本発明の方法の有利な実施例および本発明の方
法を実施するための有利な実施例はそれぞれ本発
明の方法および装置の実施態様項に記載されてい
る。

実施例第１図は、プラスチツクシンチレーシヨン検出
器１０に対する用途として容器１２における充て
ん状態の測定を示す。容器１２の一方の側におい
て検出すべき充てん状態の高さ全体にわたつて延
在しているプラスチツク・シンチレータ１４が配
設されている。容器１２の反対の側には、ガンマ
線源１６が取付けられている。ガンマ線は、容器
１２およびその中にある充てん物１８を通つてプ
ラスチツクシンチレータ１４に指向している。ガ
ンマ線は充てん物１８上にある空気より充てん物
１８によつてより強く吸収されるので、プラスチ
ツク・シンチレータ１４に到達するガンマ線は容
器内の充てん物に依存している。従つてプラスチ
ツクシンチレータ１４においてガンマ線によつて
発生される閃光の数および強度は、容器１２内の
充てん状態に依存する。

プラスチツクシンチレータ１４において発生さ
れる閃光は通例、プラスチツクシンチレータの一
方の端部に光電変換器２０、通例はその都度発光
する閃光を電気パルスに変換する光電子増倍管が
取付けられている。光電子増倍管２０の出力側
は、電子評価回路２２に接続されている。この評
価回路において、振幅が前以つて決められた弁別
器閾値を上回る電気パルスが計数される。計数結
果は、容器１２における充てん状態を指示するた
めに利用される。

測定に妨害作用をする影響を検出しかつ補償す
るために、プラスチツクシンチレーシヨン検出器
の安定化および自己監視が必要である。プラスチ
ツクシンチレータにおける変化（濁り、光収率低
減）および光電子増倍管の増幅度の低下によつて
時間の経過に従つてますます多くのパルスが弁別
器閾値を下回るようになり、その結果パルスは評
価回路の計数器においてもはや計数されない。第
１図のプラスチツクシンチレーシヨン検出器にお
いて、この現象を補償しかつこれによりプラスチ
ツクシンチレータの作動を安定化する処理が講ぜ
られている。

このために、光電子増倍管２０とは反対の側
の、プラスチツクシンチレータ１４の端部に、基
準光源２４が配設されている。この基準光源は制
御回路２６によつて、プラスチツクシンチレータ
を介して光電子増倍管２０に達する短い基準光パ
ルスを送出するように制御される。光電子増倍管
２０の出力側に評価回路２２の他に監視回路２８
が接続されている。この監視回路は、光源２４の
基準光パルスから生じる、光電子増倍管２０の出
力パルスに応答し、これに対してガンマ線によつ
て発生されるシンチレーシヨン閃光から生じる出
力パルスには応答しないように構成されている。

第１図に図示の安定化装置の特別な点は、次の
通りである。即ち光源２４から放出される基準光
パルスは一定でなく、制御回路２６によつて時間
に依存して周期的に変調される。

第２図は、変調周期T_Mを有するのこぎり波関
数に従つた変調が行なわれる時間ｔの関数として
基準光パルスの強度Ｉを示す。変調周期T_Mは基
準光パルスの繰返し周期T_Iに比べて大きく、お
のおのの変調周期T_Mにおいて多数の基準光パル
スが含まれている。後述する制御回路２６の実施
例において変調周期T_M＝16sであり、かつ基準光
パルスは32Hzの繰返し周波数によつて放出され、
その結果基準光パルスは繰返し周期T_I＝31.25ms
を有する。従つておのおのの変調周期T_Mに512の
基準光パルスが生じる。おのおのの基準光パルス
の持続時間はこの場合は、繰返し周期T_Iより非
常に小さく、例えば200nsである。

おのおのの変調周期T_Mにおいて基準光パルス
の強度は最大値I_naxからI_nioにリニヤに減少し、
かつ強度は次の変調周期の開始時点において再び
最大値I_naxに跳躍する。２つの限界値I_naxとI_nioと
の間の変調間隔が生ずる。

基準光源２４は有利には、発光ダイオードであ
る。というのは発光ダイオードは短い、振幅変調
された基準パルスの送出に対して、極めて適して
いるからである。以下発光ダイオードを用いて説
明する。

基準光源から生じる、光電子増倍管２０の出力
パルスは、基準光パルスに比例し、その結果第２
図のパルスダイヤグラムは、基準パルスと称す
る、これら出力パルスの時間経過も表わしてい
る。

第３図は、プラスチツクシンチレータ検出器の
安定化の目的のため、第２図に図示の光パルスの
評価を行なうことができる監視回路２８の実施例
を示す。

第３図においても、第１図の、プラスチツクシ
ンチレータ１４および光電子増倍管２０を有する
プラスチツクシンチレータ検出器１０並びにパル
ス駆動される発光ダイオード２４およびその制御
回路２６が図示されている。評価回路２２の構成
は比較的詳しく図示されている。評価回路は、振
幅弁別器３０および測定計数器３２を有する。振
幅弁別器３０の入力側は、望ましくない直流電圧
成分を取除く分離コンデンサ３４を介して光電子
増倍管２０の出力側に接続されている。振幅弁別
器は光電子増倍管２０の出力パルスのうち、例え
ば0.2Vである前以つて決められた閾値を上回る
パルスのみを通過させる。振幅弁別器３０の出力
側はゲート３１を介して測定計数器３２の計数入
力側に接続されており、その結果測定計数器は、
0.2V以上の振幅を有する、光電子増倍管２０の
すべての出力パルスを計数する。シンチレーシヨ
ン閃光から生じるパルスが、約10nsのオーダにあ
る非常に短い持続時間を有するので、測定計数器
３２に対して、このような短いパルスに応答する
高速の計数器が使用されなければならない。この
ために例えばTTL計数器が適している。

プラスチツクシンチレータ検出器１０は評価回
路２２と接続されて、従来の構成のシンチレーシ
ヨン計数器を形成する。前以つて決められた単位
時間において得られる、計数器３２の計数状態に
よつて表わされる測定結果は、従来通り使用する
ことができる。

監視回路２８の類似のように振幅弁別器３６お
よび基準計数器３８を有する。振幅弁別器３６の
入力側は望ましくない直流電圧成分を取除く分離
コンデンサ４０を介して光電子増倍管２０の出力
側に接続されている。振幅弁別器３６の出力側は
一方においてゲート回路３７を介して基準計数器
３９の計数入力側に接続されており、他方におい
てゲート回路３１の制御入力側に接続されてい
る。ゲート回路３７の制御入力側は制御回路２６
の出力側２６ａに接続されている。従つて基準計
数器３８は、振幅弁別器３６の弁別器閾値を上回
る振幅を有しかつゲート回路３７を通過した、光
電子増倍管２０の出力パルスを計数する。振幅弁
別器３６の振幅器閾値は、閾値発生器４４を用い
て設定可能であるこの弁別器閾値は基準閾値S_Rと
して表わされる。

ゲート回路３７は通例閉成されておりかつ制御
回路２６の出力側２６ａから供給されるパルスに
よつて短期間開放される。ゲート回路３１は通例
開いており、かつこのゲート回路は振幅弁別器３
６のおのおのの出力パルスによつて短期間閉成さ
れる。

基準計数器３８の出力側はレジスタ４８の入力
側に接続されている。制御回路２６の別の出力側
２６ｂは基準計数器３８のリセツト入力側および
レジスタ４８のトリガ入力側に接続されている。
制御回路２６の出力側２６ｂからパルスが送出さ
れたとき、基準計数器２８の計数状態はレジスタ
４８に転送されかつ同時に基準計数器３８は零に
リセツトされる。同じパルスは、測定計数器３２
が基準計数器３８と同じ計数周期を有するとき測
定計数器のリセツト入力側にも印加することがで
きる。

第２図に図示のパルスが光電子増倍管２０から
送出される基準パルスであることを仮定すれば基
準閾値S_Rは閾値発生器４４によつて、それがのこ
ぎり波変調されるパルスの最大パルス振幅I_naxと
最小パルス振幅I_nioとの間の変調間隔内にあるよ
うに調整設定される。この基準閾値S_Rは、振幅弁
別器３０の弁別器閾値より非常に高いところにあ
る。即ちこの閾値は例えば4Vとすることができ
る。第２図から、おのおのの変調周期T_Mにおい
て所定数のパルスが基準閾値S_Rを上回り、一方残
りのパルスは基準閾値より下にとゞまることがわ
かる。基準計数器３８は、振幅が基準閾値S_Rを上
回つた基準パルスのみを計数する。制御回路２６
は各変調周期T_Mの終了時において出力側２６ｂ
にパルスを送出する。このパルスは基準計数器３
８の計数状態の、レジスタ４８への転送をトリガ
しかつ基準計数器３８を零にリセツトし、その結
果基準計数器は次の変調周期において再び最初か
ら計数を開始する。従つて各変調周期の終了時に
おいてレジスタ４８に、この変調周期において基
準閾値S_Rを上回つた基準パルスの数を指示する数
が生じる。この数は、プラスチツクシンチレーシ
ヨン検出器１０が変わらず動作しているかどうか
の基準である。即ちガンマ線から発生される閃光
が濁りまたはプラスチツクシンチレータ１４のそ
の他の変化のため減衰されるとき、または光電子
増倍管２０の増幅度が低下するとき、この現象は
同様発光ダイオード２４によつて発生される基準
光パルスにも作用する。これにより基準閾値S_Rを
上回る基準パルスの数が少なくなり、かつ従つて
各変調周期T_Mの終了時にレジスタ４８において
比較的小さな数が生じる。この作用を、プラスチ
ツクシンチレーシヨン検出器１０の安定化のため
に利用することができる。

第３図に図示の実施例においてプラスチツクシ
ンチレーシヨンの検出器１０の安定化は次のよう
にして行なわれる。光電子増倍管２０の増幅度
を、監視回路２８が設けられている調整回路を用
いて、各変調周期T_Mの終了時にレジスタ４８に
書込まれた数が一定の値に保持されるように調整
する。このためにレジスタ４８の出力側は、光電
子増倍管の高電圧発生器５２に作用する電圧調整
器５０に接続されている。レジスタ４８に記憶さ
れた数が前以つて決められた目標値を下回ると
き、電圧調整器５０は、各変調周期において計数
された基準パルスの数が再び目標値に達するま
で、光電子増倍管２０の高電圧を高める。それか
ら基準パルスは再び基準閾値S_Rとの関連において
既述の振幅を有する。その際のプラスチツクシン
チレータ１４および／または光電子増倍管２０の
劣化現象は光電子増倍管２０の増幅度を高めるこ
とによつて補償される。この補償は同じようにシ
ンチレーシヨンパルスに作用し、その結果評価回
路２２から供給される測定結果も正しくされる。

電圧調整器５０がデジタル電圧調整器であると
き、この調整器はレジスタ４８のデジタル出力信
号を直接使用することができる。アナログ電圧調
整器の使用の際レジスタ４８と電圧調整器５０と
の間に適当なAD変換器が挿入される。

光電子増倍管２０に高電圧に代わる、増幅度調
整は例えば光電子増倍管２０に後置接続されてい
る増幅器の増幅係数を変更するかまたは光電子増
倍管の分圧器の少なくとも１つを変えることによ
つて、別様に行なうこともできる。

プラスチツクシンチレーシヨン検出器の既述の
安定化が監視回路２８を用いて正しく機能するよ
うに、基準計数器３８は発光ダイオード２４の基
準光パルスから生じる基準パルスにしか応答せ
ず、これに対してガンマ線によつて発生されるシ
ンチレーシヨンパルスまたは殊に宇宙線によつて
発生されるようなノイズパルスには応答しないこ
とが重要である。

基準パルスをシンチレーシヨンパルスおよびノ
イズパルスから区別するために、種々異なつた基
準を利用することができる。第１の基準はパルス
振幅である。発光ダイオード２４から放出される
基準光パルスの強度が、プラスチツクシンチレー
タ１４において発生される閃光より常に上にある
ような大きさに選択されるとき、振幅弁別器３６
の基準閾値S_Rは、振幅弁別器３６からのすべての
シンチレーシヨンパルスが抑圧される程度の高さ
に設定することができる。しかしこの区別の方法
には著しい制限がある。その理由はシンチレーシ
ヨンパルスの振幅が広範囲において変動するから
である。更に振幅が基準閾値を上回つているノイ
ズパルスが発生する可能性がある。

基準パルスとシンチレーシヨンパルスおよびノ
イズパルスとを区別するための別の基準は、種々
異なつたパルス接続時間である。既述のように、
シンチレーシヨンパルスの持続時間は10nsのオー
ダにあり、かつ生起するノイズパルス、殊に大き
な振幅のノイズパルスは相応に短い持続時間を有
する。発光ダイオード２４から放出され基準光パ
ルスの持続時間は桁違いに長く、例えば200nsを
有するとき、基準パルスをシンチレーシヨンパル
スおよびノイズパルスから異なつたパルス持続時
間によつて区別することができる。このために基
準計数器３８にパルス持続時間弁別器を前置持続
することができる。しかし基準計数器３８に対し
て、基準パルスには応答するが、短いシンチレー
シヨンパルスおよびノイズパルスには応答しない
ような大きさの応答時間を有する計数器を使用す
れば一層簡単である。この条件は殊にCMOS計
数器によつて満たされる。

更に最後に、基準パルスをその発生の時期が精
確に周知である事実に基いて取出すことができ
る。この事実は第３図の装置においてゲート回路
３７を用いて利用される。制御回路２６は出力側
２６ａに、発光ダイオード２４が基準光パルス放
出のために励起される都度１つのパルスを放出す
る。このおのおののパルスによつてゲート回路３
７は、基準パルスを受信することができる時間間
隔の間開放される。基準パルス間の休止時間にお
いてゲート回路３７は遮断状態を続けるので、シ
ンチレーシヨンパルスおよびノイズパルスは、振
幅弁別器３６から伝送されるときでも、基準計数
器３８に達することができない。

特別な処置が講ぜられていないとき、シンチレ
ーシヨンパルスの他にすべての基準パルスおよび
ノイズパルスも評価回路２２における測定計数器
３２によつて計数される。基準パルスの計数は妨
害にならない。というのはその数は精確に周知で
あつて、計数器３２の計数状態から充てん状態を
計算する際考慮することができる。しかしこのこ
とは、不規則に発生するノイズパルスには当嵌ら
ない。この種のノイズパルスが測定計数器３２に
おいて計数されるのを妨げるために、第３図の実
施例において振幅弁別器３０と測定計数器３２と
の間に、振幅弁別器３６の各出力パルスによつて
阻止されるゲート回路３１が挿入されているの
で、振幅弁別器３０の出力側から相応のパルスが
測定計数器３２に伝送されるの妨げられる。これ
により基準閾値S_Rを上回る振幅を有するパルスは
すべて測定計数器３２において計数されるのが妨
げられる。これらは実質的に宇宙線によつて発生
されるすべてのパルス並びに基準パルスの一部で
ある。これに対して基準閾値S_Rに達しない振幅を
有する基準パルスは測定計数器３２において計数
される。しかし第３図の実施例において実施され
る調整のため、計数されたこれらの基準パルスの
数は常に同じ一定の値に保持され、その結果測定
計数器３２からおのおのの計数周器において供給
される計数値を相応に補正することができる。

第３図の実施例におけるように、光電子増倍管
の増幅度を調整するために基準パルスの計数によ
つて監視回路２８において得られる測定結果を使
用する代わりに、この結果を直接、評価回路２２
によつて発生される測定結果の補正のために使用
することもできる。測定結果、即ち容器１２にお
ける充てん状態を測定計数器３２の計数状態から
マイクロコンピユータによつて計算するようにす
れば殊に、後者の可能性が提供される。第４図
は、この可能性が使用されている、第３図の装置
を変形した実施例を示す。

第４図の装置の構成部分は、測定計数器３２お
よび基準計数器３８の入力側まで第３図の装置の
構成部分と一致する。一致する回路部分は第３図
の場合と同じ機能を有し、従つて繰返し説明しな
い。しかし第４図の実施例には、電圧調整器５２
を有する調整回路は設けられていない。測定計数
器３２および基準計数器３８にそれぞれシフトレ
ジスタ５６ないし５８が後置接続されている。シ
フトレジスタにおいて対応する計数器の計数状態
はおのおのの変調周期の終了時に制御回路２６の
出力側２６ｂから送出されるパルスに基いて並列
に伝送され、一方同時に計数器は零にリセツトさ
れる。引続いて２つのシフトレジスタ５６および
５８の内容が直列にマイクロコンピユータ６０に
入力される。マイクロコンピユータはそこから容
器１２の充てん状態を計算しかつ基準計数器の計
数結果による測定値の補正も行なう。

この実施例においては、計数されたシンチレー
シヨンパルスのパルス効率の低下を来たす、プラ
スチツクシンチレータ１４および／または光電子
増倍管２０の劣化現象の補償を行なわれない。し
かし基準パルスの振幅変調のため、各変調周期に
おいて計数された基準パルスの数は同じ割合で低
減され、かつこの事実はマイクロコンピユータ６
０において測定結果の補正のために利用すること
ができる。この場合リニヤなのこぎり波状関数に
よる変調が特に有利である。その理由はこれによ
りパルス数の変化がパルス振幅の低減に直接比例
するからである。

しかし必ずしもリニヤなのこぎり波状変調を行
なう必要はない。基準パルスの振幅変調は、ノン
リニヤな関係に従つて行なうこともできる。この
ことは例えば、第３図に図示の増幅度調整におい
て基準閾値S_Rによつて決められる目標値の範囲に
申し分のない感度を得ようとするとき、有利であ
る。

第５図は、リニヤなのこぎり波状変調の場合の
制御回路２６の実施例を示し、その際のこぎり波
状電圧はデジタルに発生される。更に第５図の制
御回路は、発光ダイオードの温度依存性を補償す
る作用をする。

のこぎり波状電圧の発生のために、DA変換器
７１に接続されている２進計数器７０が用いられ
る。２進計数器７０は計数容量2¹⁰＝1024を有し、
このために10個の２進計数段が必要である。例と
して、比較的大きな段数を有する２進計数器、例
えば型名CD4040の12段のCMOS計数器が使用さ
れるものとする。その際第11段の出力側Q11がリ
セツト入力側Ｒに接続されており、その結果２進
計数器は計数状態1024に達する度毎に零にリセツ
トされかつ最初から計数し始める。出力側Q11は
同時に制御回路の出力側２６ｂを形成することが
できる。10個の第１計数段の段出力側Q1…Q10
はDA変換器７１の相応の入力側に接続されてい
る。DA変換器の出力側７１ａは各時期において
２進計数器７０の計数状態に比例する電圧を送出
する。

２進計数器７０のクロツク入力側は、64Hzの繰
返し周波数を有するクロツクパルスを送出するク
ロツク発生器７４の出力側に接続されている。従
つて２進計数器７０の計数周期は1024／64＝16s
である。

従つてDA変換器７１の出力側７１ａには階段
状に上昇する電圧が現われる。この電圧は16s毎
に零に戻り、16sのおのおのの周期において同じ
大きさの1024個の段を有する。従つてこの電圧は
近似的に大きな精度でリニヤに上昇するのこぎり
波状電圧と見做すことができる。

DA変換器７１の出力側７１ａは、抵抗７８を
介してアースされている演算増幅器７５の反転入
力側に接続されている。演算増幅器７５の非反転
入力側には、ツエナーダイオード７６における降
下電圧が加わる。ツエナーダイオードは、正の給
電電圧端子＋U_bとアースとの間に設けられた抵
抗７７に直列接続されている。演算増幅器７５の
帰還路に抵抗７９が設けられている。演算増幅器
７５の出力電圧は別の演算増幅器８０の非反転入
力側に印加される。この演算増幅器８０の出力側
は、npnトランジスタ８３のベースに接続されて
いる。トランジスタ８３のエミツタおよび演算増
幅器８０の反転入力側は相互に接続されておりか
つ電流を決める抵抗８２を介してアース接続され
ている。演算増幅器８０はトランジスタ８３およ
び抵抗８２とともに公知の形式の電圧制御される
電流源を形成する。

発光ダイオード２４は、電圧端子＋U_bとトラ
ンジスタ８３のコレクタとの間の電圧制御される
電流源の負荷回路にあるpnpスイツチングトラン
ジスタ８４のエミツタ−コレクタ間に並列に設け
られている。トランジスタ８４のベースは、コン
デンサ８６が並列接続されている抵抗８５を介し
て単安定マルチバイブレータ８７の出力側に接続
されている。クロツク発生器７４の出力側に接続
されている、分周比１：２を有する分周器８８
は、単安定マルチバイブレータ８７のトリガ入力
側に、32Hzの繰返し周波数を有するパルスを送出
する。スイツチングトランジスタ８４は通例開放
されている。単安定マルチバイブレータ８７が分
周器８８のパルスによつてトリガされるとき、出
力側から200nsの持続時間のパルスが送出され、
このパルスがトランジスタ８４をこの持続時間の
間遮断する。分周器８８の出力側は同時に制御回
路の出力側２６ａを形成することができる。

これまで説明してきた回路は次のように動作す
る。

演算増幅器７５は、出力側に次のような電圧を
送出する差動増幅器として動作する。この電圧
は、ツエナーダイオード７６の端子電圧とDA変
換器７１ののこぎり波状出力電圧との差に相応す
る。また増幅器はDA変換器７１の内部抵抗と帰
還抵抗７９によつて決められる増幅係数を有す
る。従つて演算増幅器８０の非反転入力側に加わ
る出力電圧は、のこぎり波状曲線を有する分が重
畳されている直流電圧から成り、第２図のパルス
の包絡線の時間経過を有する。この電圧において
ツエナーダイオード７６の端子電圧（例えば5V）
が各のこぎり波のスタート点を決めている。

演算増幅器８０、トランジスタ８３および抵抗
８２から成る電圧制御される電流源は、電圧源＋
U_bから通例は導通状態にあるスイツチングトラ
ンジスタ８４、トランジスタ８３および抵抗８２
を介してアースに通じている電流回路において強
制的に、演算増幅器７５の出力電圧の精確に比例
する電流を生ぜしめる。スイツチングトランジス
タ８４が導通しているとき、発光ダイオード２４
は実際に短絡されており、その結果発光ダイオー
ドには電流が流れない。分周器８８から送出され
る各パルスに基いてスイツチングトランジスタ８
４は遮断され、その結果電圧制御される電流源に
よつて強制的に生じる電流が発光ダイオード２４
を介して流れるはずである。従つて発光ダイオー
ド２４は、200nsの持続時間を有する基準光パル
スを送出する。発光ダイオードから放出される光
の強度は発光ダイオードを介して流れる電流に比
例するので、発光ダイオード２４から送出され基
準光パルスの強度は演算増幅器８０の入力側に加
わる電圧に比例する時間の関数として変化する。
従つて基準光パルスの強度は第２図のダイヤグラ
ムに相応して変化する。

周知のように発光ダイオードから放出される光
の強度は、発光ダイオードを流れる電流に依存す
るのみならず、温度にも依存する。第５図の制御
回路において、発光ダイオード２４のこの温度依
存性を補償するための付加手段が講ぜられてい
る。

演算増幅器７５の非反転入力側に抵抗８９を介
して別の演算増幅器９０の出力電圧が供給され
る。この演算増幅器の帰還路には抵抗９１が設け
られている。演算増幅器９０の反転入力側は抵抗
９２を介して、２つの固定抵抗９３，９４から成
りかつツエナーダイオード７６に並列接続されて
いる分圧器のタツプに接続されている。従つて演
算増幅器９０の反転入力側には、分圧比によつて
決められる、ツエナーダイオード７６によつて安
定化される電圧の固定部分が印加される。演算増
幅器９０の非反転入力側は抵抗９５を介して、同
じくツエナーダイオード７６に並列に設けられて
いる分圧器のタツプに接続されている。この分圧
器は固定抵抗９６と温度に依存する抵抗、例えば
型名PT100とから成る。従つて演算増幅器９０
は、周囲温度に依存する電圧を送出する。この電
圧は演算増幅器７５によつて既述の、のこぎり波
状の変調電圧に重畳される。分圧器９３，９４お
よび９６，９７の分圧比並びに演算増幅器９０の
増幅係数は、次のように定められている。即ちこ
の温度に依存する電圧が発光ダイオード２４を介
して流れる電流を、それにより発光ダイオード２
４の温度依存性が丁度補償されるように作用す
る。

例えば高い容器の充てん状態の測定の際、大き
な長さの伸長を有する空間の監視のために、相応
に大きな長さの唯一のプラスチツクシンチレータ
が使用されるとき、光電子増倍管とは反対の側の
シンチレータ端部に発生されるシンチレーシヨン
閃光並びに安定化のために使用される基準光パル
スは、長いシンチレータを通過していく間に、そ
れらが光電子増倍管に達する前に非常に減衰され
る。第６図はこの欠点を次のようにして取除い
た、第１図の充てん状態測定装置を変形した別の
実施例を示す。即ちそれぞれプラスチツクシンチ
レータ１４ａ乃至１４ｂおよび光電子増倍管２０
ａ乃至２０ｂから成る２つのプラスチツク・シン
チレーシヨン検出器１０ａおよび１０ｂが使用さ
れる。プラスチツク・シンチレータ１４ａ，１４
ｂは、光電子増倍管２０ａ，２０ｂとは反対側の
端面１５ａ，１５ｂは相互に向かい合つておりか
つ相互に出来るだけ僅かな間隔において位置する
かまたは相互に接触するように配置されている。
一方のプラスチツクシンチレータから他方のシン
チレータに光がもれないように、互いに向き合つ
ている端面１５ａ，１５ｂは鏡面化されている。

それぞれのプラスチツクシンチレーシヨン検出
器１０ａ，１０ｂに独自の評価回路２２ａ，２２
ｂ、独自の基準源２４ａ，２４ｂおよび所属の制
御回路２６ａ，２６ｂが対応配置されている。第
６図においては、第４図の場合におけるように、
評価回路２２ａ，２２ｂから送出される測定結果
を補正するために監視回路２８ａ，２８ｂの出力
信号が使用されるものとしている。この目的のた
めに評価回路２２ａ，２２ｂおよび監視回路２８
ａ，２８ｂの出力信号が共通のマイクロコンピユ
ータ６０によつて処理される。しかし第６図に図
示の、２つのプラスチツク・シンチレーシヨン検
出器１０ａ，１０ｂの使用は、第３図の実施例に
図示のように増幅度調整によつて安定化が行なわ
れるときにも適用される。図示されていないがこ
の場合、監視回路28aの出力が対応する調整回路
を介して光電子増倍管２０ａの増幅度に作用し、
また監視回路２８ｂの出力が第２調整回路を介し
て光電子増倍管２０ｂの増幅度に作用する。

評価回路２２ａ，２２ｂおよび監視回路２８
ａ，２８ｂは、第３および第４図に基いて説明し
たように構成することができる。

複数のガンマ線源を容器の異なつた高さの所に
配置することもできる。例として第６図では付加
的なガンマ線源１６ａが半分の高さの所に配設さ
れている。

充てん状態測定のためのデツド空間が生じない
ように、プラスチツク・シンチレータ１４ａ，１
４ｂの端面１５ａ，１５ｂを相互に出来るだけ僅
から間隔をおいて配置することが望ましい。従つ
て、第１図の実施例におけるように、基準光源２
４ａ，２４ｂをこれら端面に直接配置することは
望ましくない。それに代わつて第６図の実施例に
おいては基準光源２４ａ，２４ｂから発生される
基準光パルスは光導波体２５ａ乃至２５ｂを介し
てプラスチツク・シンチレータに伝送される。

第７図および第８図において光導波体２５ａ，
２５ｂとプラスチツクシンチレータ１４ａ，１４
ｂとの結合の異なつた実施例が図示されている。

第７図の実施例においては光導波体２５ａ，２
５ｂの端部はプラスチツクシンチレータ１４ａ，
１４ｂの鏡面化された端面１５ａ，１５ｂに接着
により結合されており、その結果基準光パルスが
端面から軸線方向にプラスチツク・シンチレータ
に入力結合される。しかしこの構成では２つのプ
ラスチツク・シンチレータ間に非常に僅かだが、
デツド空間部分が生じる。

しかし第８図に図示のように、光パルスを側面
からプラスチツク・シンチレータに入力結合する
こともできる。その際鏡面化された端面１５ａ，
１５ｂは相互に直接当接しているので、デツド空
間は２つの鏡面化部分の厚さに制限されており、
非常に僅かである（例えば20μｍ）。

２つの光導波体とプラスチツクシンチレータの
端面との結合に対して第８図には選択的に使用す
ることができる２つの例が図示されている。光導
波体２５ａは、プラスチツクシンチレータ１４ａ
の端面に接着により結合されており、一方光導波
体２５ｂは合成樹脂の止め具２７を用いて、光導
波体の端面がプラスチツク・シンチレータ１４ｂ
の端面に整合されて、固定されている。

両方の場合において、光導波体２５ａ，２５ｂ
からプラスチツク・シンチレータ１４ａ，１４ｂ
に入力結合される光パルスは鏡面化された端面１
５ａ，１５ｂにおける反射およびプラスチツク・
シンチレータ１４ａ，１４ｂの端面における全反
射によつて反対側の端部に位置する光電子増倍管
に伝送される。

振幅変調された基準光パルスを用いた安定化
は、プラスチツクシンチレーシヨン検出器の例に
基いて既に説明したが、これら検出器に対してこ
のようにしてプラスチツク・シンチレータの劣化
現象または光伝送に影響する変化が一緒に安定化
されるので特別有利である。しかしこの形式の安
定化は別の形式のシンチレーシヨン検出器におい
ても、例えば水晶または液体シンチレーシヨン検
出器においても使用可能であることは明らかであ
る。

発明の効果本発明の方法により、基準パルスの計数によつ
て得られたパルス数を直接、評価回路から供給さ
れるデジタル測定結果の補正のために使用するこ
とができ、シンチレーシヨンパルスのシンチレー
タの劣化に基く影響の補償が行なえるという効果
が生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラスチツクシンチレーシヨン検出
器を用いて容器の充てん状態を測定するための装
置のブロツク図であり、第２図は第１図の装置に
おいて使用されるパルスの時間経過を示す波形図
であり、第３図は第１図の評価回路および監視回
路の実施例の詳細なブロツク回路図であり、第４
図は第１図の評価回路および監視回路の別の実施
例の詳細なブロツク回路図であり、第５図は第１
図、第３図および第４図の制御回路の１実施例の
ブロツク回路図であり、第６図は充てん状態測定
装置の変形された実施例のブロツク図であり、第
７図は第６図の充てん状態測定装置におけるプラ
スチツクシンチレータと光導波体の結合の実施例
を示す断面略図であり、第８図は第６図の充てん
状態測定装置におけるプラスチツクシンチレータ
と光導波体との結合を示す別の実施例をそれぞれ
上と下に１つづゝ示す断面略図である。１０…プラスチツクシンチレーシヨン検出器、
１２…容器、１４…プラスチツクシンチレータ、
１６…ガンマ線源、２０…光電変換器、２２…評
価回路、２４…基準光源（発光ダイオード）、２
６…制御回路、２８…監視回路。

Claims

【特許請求の範囲】１シンチレーシヨン検出器の光電変換器によつ
て捕捉される基準光パルスを送出するパルス光源
と、前記光電変換器の出力信号に含まれている前
記基準光パルスに対応する基準パルスに応答する
監視回路とを用いてシンチレーシヨン検出器を自
動的に安定化する方法において、前記基準光パル
スの強度を前以つて決められた周期的な関数に従
つて変調し、かつおのおのの変調周期において、
振幅が変調間隔内にある前以つて決められた基準
閾値を上回つた前記基準パルスの数を求めかつ安
定化のために使用することを特徴とするシンチレ
ーシヨン検出器の自動安定化方法。２基準光パルスの強度をのこぎり波状関数に従
つて変調する特許請求の範囲第１項記載のシンチ
レーシヨン検出器の自動安定化方法。３プラスチツクシンチレーシヨン検出器におい
て、変調された基準光パルスをプラスチツクシン
チレータを介して光電変換器に伝送する特許請求
の範囲第１項または第２項のいづれか１項記載の
シンチレーシヨン検出器の自動安定化方法。４光電変換器ないしその出力回路の増幅度を求
められた基準パルス数に依存して、前以つて決め
られた基準パルスの数が維持されるように調整す
る特許請求の範囲第１項から第３項までのいづれ
か１項に記載のシンチレーシヨン検出器の自動安
定化方法。５求められた基準パルス数を、シンチレーシヨ
ン検出器の測定結果の補正のために使用する特許
請求の範囲第１項から第３項までのいづれか１項
に記載のシンチレーシヨン検出器の自動安定化方
法。６入射するイオン化線によつて閃光が発生され
るシンチレータと、該シンチレータにおいて発生
された閃光を受信しかつ電気出力信号に変換する
ように配設されている光電変換器と、前記光電変
換器の出力側に接続されていて、前記閃光パルス
に基いて発生される、光電変換器の出力信号に対
する評価回路と、前記光電変換器によつて捕捉さ
れる基準光パルスを送出するパルス光源と、前記
光電変換器の出力側に接続されており、前記光電
変換器の出力信号に含まれている前記基準光パル
スに対応する基準パルスに応答する監視回路とを
具備しているシンチレーシヨン検出器における自
動安定化装置において、前記光源に対する制御回
路が設けられており、該制御回路が前記基準光パ
ルスの強度を前以つて決められた周期的な関数に
従つて変調し、かつ前記監視回路はおのおのの変
調周期において振幅が変調間隔内にある前以つて
決められた基準閾値を上回る前記基準パルスを計
数する基準計数器を含んでいることを特徴とする
シンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。７基準計数器に、基準閾値を上回る振幅を有す
るパルスのみを計数器に通過させる振幅弁別器が
前置接続されている特許請求の範囲第６項記載の
シンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。８監視回路は制御回路によつて、おのおのの基
準光パルスの送出の期間中のみ能動化される特許
請求の範囲第６項または第７項のいづれか１項に
記載のシンチレーシヨン検出器の自動安定化装
置。９基準計数器に、制御回路によつておのおのの
基準光パルスの送出期間中のみ開放されるゲート
回路が前置接続されている特許請求の範囲第８項
記載のシンチレーシヨン検出器の自動安定化装
置。１０基準光パルスの接続時間は、シンチレーシ
ヨン閃光の持続時間より大きくかつ監視回路がパ
ルス持続時間弁別器を含んでいる特許請求の範囲
第６項から第９項までのいづれか１項に記載のシ
ンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。１１基準計数器として、基準光パルスの持続時
間を有する基準パルスに応答するが、シンチレー
シヨン閃光の持続時間を有するパルスには応答し
ないような大きさの応答時間を有する計数器が使
用される特許請求の範囲第１０項記載のシンチレ
ーシヨン検出器の自動安定化装置。１２基準計数器は、CMOS計数器である特許
請求の範囲第１１項記載のシンチレーシヨン検出
器の自動安定化装置。１３評価回路は、ノイズパルスを抑圧するため
の装置を含んでいる特許請求の範囲第６項から第
１２項までのいずれか１項に記載のシンチレーシ
ヨン検出器の自動安定化装置。１４制御回路は、のこぎり波発生器を含んでお
り、該のこぎり波発生器の出力信号は基準光パル
スの強度の変調に対して使用される特許請求の範
囲第６項から第１３項までのいづれか１項に記載
のシンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。１５のこぎり波発生器は、クロツク発生器によ
つて制御される計数器で形成されており、該計数
器にDA変換器が後置接続されている特許請求の
範囲第１４項記載のシンチレーシヨン検出器の自
動安定化装置。１６光源は発光ダイオードである特許請求の範
囲第６項から第１５項までのいづれか１項に記載
のシンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。１７発光ダイオードは、変調電圧によつて制御
される電流源の負荷回路内に設けられておりかつ
前記発光ダイオードに、スイツチが並列接続され
ており、該スイツチの遮断の際基準光パルスが送
出される特許請求の範囲第１６項記載のシンチレ
ーシヨン検出器の自動安定化装置。１８制御回路は、発光ダイオードの温度依存性
を補償するために温度に依存する回路を含んでい
る特許請求の範囲第１６項または第１７項記載の
シンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。１９監視回路は、光電変換器の増幅度を、基準
計数器によつておのおのの変調周期において計数
された基準パルスを一定に保持するように調整す
る増幅度調整回路に設けられている特許請求の範
囲第６項から第１８項までのいづれか１項に記載
のシンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。２０求められた基準パルス数に相応する、監視
回路の出力信号は、測定結果の補正のための評価
回路に供給される特許請求の範囲第６項から第１
８項までのいづれか１項に記載のシンチレーシヨ
ン検出器の自動安定化装置。２１プラスチツクシンチレータの使用の際光源
は、基準光パルスがプラスチツクシンチレータを
介して光電変換器に伝送されるように配設されて
いる特許請求の範囲第６項から第２０項までのい
づれか１項記載のシンチレーシヨン検出器の自動
安定化装置。２２２つのプラスチツクシンチレータが設けら
れており、該プラスチツクシンチレータの互いに
向かいあつた端面は鏡面化されておりかつそれぞ
れ反対の側の端面においてそれぞれ光電変換器と
接続されており、かつ変調された基準パルスが光
導波体を介して前記光電変換器とは反対の側の、
それぞれのプラスチツクシンチレータの端部に入
力結合される特許請求の範囲第２１項記載のシン
チレーシヨン検出器の自動安定化装置。２３プラスチツクシンチレータは鏡面化された
側の端面において直接つき合わされておりかつ光
導波体の端部はプラスチツクシンチレータの端面
に接続されている特許請求の範囲第２２項記載の
シンチレーシヨン検出器の自動安定化装置。