專利名稱：α射線測定裝置和α射線測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用硅等半導體檢測元件的α射線測定裝置和α射線測定方法，特別是涉及適合于縮短α射線的測定時間的裝置和方法。
背景技術：
作為測定試料中含有的極微量α射線的裝置，已知有使用PR氣體的氣體流動型計數(shù)管。例如，記載在日本原子能產(chǎn)生會議編「放射線處理技術」日本原子能產(chǎn)業(yè)會議，平成10年5月26日P224～225中。
作為可進行能量分析的α射線測定裝置，使用半導體檢測元件的半導體檢測機構也已公知。例如，記載在特開平10-213666號公報，特別是第2頁和圖1中。
在從試料放出的極微量α射線的測定中，易于大面積化的氣體流動型計數(shù)管適宜于α射線的捕捉。但是，與從試料放出的α射線對能量的依存性小，能量分辨率差。
另外，半導體檢測元件，其能量分辨率優(yōu)越。但是，有感面積小，大面積化困難。為了高精度地計測極微量的α射線，需要長的測定時間。
而且，為了用短時間高精度地測定，有必要充分除去由宇宙射線或外部電干擾引起的背景噪聲。若要將背景噪聲清除到規(guī)定水平，必須使屏蔽體充分厚，致使α射線測定裝置整體大而笨重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用能量分辨率高的半導體檢測元件且能以短時間、高精度地對從試料放出的極微量α射線進行能量分析的α射線測定裝置和α射線測定方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了α射線測定裝置的方案，該裝置含有多個半導體檢測元件并進行α射線檢測，對各個半導體檢測元件的輸出信號進行相加運算，根據(jù)半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線的能量分布。
或者，由多個半導體檢測元件構成α射線檢測機構，由于使各個半導體檢測元件的輸出信號相加，所以能擴大實際的測定試料面積，縮短測定時間。
更具體地說，所提出的一種α射線測定裝置含有平面配置的多個半導體檢測元件并進行α射線檢測，使各個半導體檢測元件的輸出信號相加，對各半導體檢測元件的輸出信號進行逆同時計數(shù)，根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線的能量分布。
并且，所提出的一種α射線測定裝置含有上下配置的多個半導體檢測元件并進行α射線檢測，使各半導體檢測元件的輸出信號相加，對各半導體檢測元件的輸出信號進行逆同時計數(shù)，根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線的能量分布。
另外，所提出的一種α射線測定裝置含有平面和上下配置的多個半導體檢測元件并進行α射線檢測，使各半導體檢測元件的輸出信號相加，對各平面的半導體檢測元件的相加輸出信號進行逆同時計數(shù)，根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的各平面的半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線的能量分布。
在上述任一種α射線測定裝置中，逆同時計數(shù)能在至少1個上述半導體檢測元件的輸出信號和其余的上述半導體檢測元件的輸出信號之間進行逆同時計數(shù)。
在具有逆同時計數(shù)機構的這些α射線測定裝置中，能除去成為背景噪聲的宇宙射線或外部電干擾。
具有分析波峰值后指定評價的能量范圍并顯示分析結果的數(shù)據(jù)處理機構。
由于對多個半導體檢測元件的輸出信號進行相加并擴大測定試料面積的同時，也除去背景噪聲，所以既能縮短測定時間又能更高精度地分析α射線的能量。


圖1是表示平面配置了多個半導體檢測元件的α射線測定裝置實施例1的系統(tǒng)構成的方框圖。
圖2是用逆同時計數(shù)機構和數(shù)據(jù)處理機構個別設定識別波峰值用的能級理由的說明圖。
圖3是實施例1的α射線測定裝置中的信號相互關系的示意圖。
圖4是表示上下配置了多個半導體檢測元件的α射線測定裝置的實施例2的系統(tǒng)構成的方框圖。
圖5是表示平面配置了多個半導體檢測元件后再上下配置了多個半導體檢測元件的α射線測定裝置的實施例3的系統(tǒng)構成的方框圖。
圖6是表示α射線測定裝置中的能量計測范圍設定例和背景噪聲降低效果的示圖。
具體實施例方式
下面，參照圖1～圖6，說明本發(fā)明的α射線測定裝置的實施例。
實施例1圖1是表示平面配置多個半導體檢測元件的α射線測定裝置的實施例1的系統(tǒng)構成的方框圖。
實施例1的α射線測定裝置由α射線檢測機構(α射線檢測器，以下同樣)2、放大機構(放大器，以下相同)3、加法機構(加法器，以下相同)4、逆同時計數(shù)機構(逆同時計數(shù)器，以下相同)5、延遲電路6、波峰分析機構(波峰分析器，以下相同)7和數(shù)據(jù)處理機構(數(shù)據(jù)處理器，以下相同)8構成，測定來自測定試料9的α射線。
α射線檢測機構2含有接近于平面配置的多個半導檢測元件1。來自半導體檢測元件1的信號分別由放大機構3放大，形成兩個信號S1、S2。
這些信號S1、S2分別輸入到對兩個信號相加運算的加法機構4和在信號S1和S2同時發(fā)生時判斷為外部干擾的逆同時計數(shù)機構5。
來自半導體檢測元件1的信號S1、S2用加法機構4進行加法運算，成為相加輸出信號S3。對來自多個半導體檢測元件1的S1、S2進行加法運算時，與僅用1個半導體檢測元件1測定的情況相比，能測定2倍的試料面積。
相加輸出信號S3經(jīng)過調整與門信號的到達時間的延遲電路6，作為計測信號輸入到波峰分析機構7。
在分析α射線能量的情況下，評價較高能區(qū)。但是，在高能區(qū)中，從測定試料9放出的α射線是極微量時，由于1小時僅計數(shù)出幾束射線，所以從測定試料9放出的α射線同時入射到2個半導體檢測元件1的概率極低。
另一方面，宇宙射線或外部電干擾往往使2個半導體檢測元件1同時產(chǎn)生誤信號作為噪聲。因此，逆同時計數(shù)機構5將2個半導體檢測元件1同時計測到的信號判斷為噪聲。
順便說一下，如上述那樣，氣體流動型計數(shù)管從試料放出的α射線對能量的依存性小，能量分辨率差，為了求得與能量無關的總的計數(shù)值，計數(shù)值就多，由宇宙射線等引起的背景噪聲的影響比可進行能量分析的半導體檢測元件少。
在半導體檢測元件的測定方式中，在分析較高能區(qū)的情況下，如上所述由于計數(shù)值少，所以宇宙射線等引起的背景噪聲的影響大。
因此，在本發(fā)明中，為了降低整體背景計數(shù)率(BG計數(shù)率)，而設置逆同時計數(shù)機構5。
在逆同時計數(shù)機構5判斷為噪聲時，傳送到波峰分析機構7的門信號G為閉門方向的信號，波峰分析機構7在該時刻從計測值中除去作為計測信號而輸入的信號S3。
波峰分析機構7的輸出信號S4被輸入到數(shù)據(jù)處理機構8。數(shù)據(jù)處理機構8指定評價的能量范圍，并顯示分析結果。
圖2是用逆同時計數(shù)機構5和數(shù)據(jù)處理機構8個別設定識別波峰值用的能級的理由的說明圖。即使由宇宙射線或外部電干擾引起的背景噪聲在2個檢測機構中同時發(fā)生，作為測定結果所得到的能量也有可能不同。
在逆同時計數(shù)機構5階段設定完原來由數(shù)據(jù)處理機構8所用的鑒別器即波峰識別電路中的規(guī)定的能級D時，有可能像對應于圖2上部第4個外部干擾的下部第3個信號那樣，不能作為外部干擾信號檢測出來，而從除去對象中被落掉。
因此，將逆同時計數(shù)機構5的外部干擾信號的檢測能級A設定成作為評價對象的低能量下限極限的噪聲除去能級，以便檢出全部其上的外部干擾信號。
后面參照圖6敘述數(shù)據(jù)處理機構8的能量范圍指定的具體例。
作為表征α射線測定裝置的性能的重要值，有測定下限值即檢測界限值D(C/cm2·h)。若設背景BG測定時間為tb(h)；設BG計數(shù)率為nb(C/h)；設檢測效率為Г；設試料面積為A(cm2)時，一般測定下限值由式1表示。
D3{(2nb/tb)}/(Г·A) (1)由式1可知，為了更高精度地進行測定，必須減小BG計數(shù)率，增大測定試料的面積。
當采用圖1的構成時，即使試料面積僅增加到2倍，與1個半導體檢測元件1的情況相比較，也能以一半的測定下限值進行測定。
由于逆同時計數(shù)機構5使由宇宙射線或外部電干擾引起的背景噪聲降低，所以BG計數(shù)率小，能實現(xiàn)更高精度的計測。
圖3是表示實施例1的α射線測定裝置的信號相互關系的示意圖。
2個半導體檢測元件1分別輸出計測到的隨機信號S1、S2，用加法機構4相加，得到信號S3。
逆同時計數(shù)機構5輸出使波峰分析機構7的門開/閉的門信號G，僅在S1和S2同時被測定時才變?yōu)槭归T開的信號。
由波峰分析機構7輸出的信號S4僅為S1和S2不同時的信號即未進行逆同時計數(shù)的半導體檢測元件的加法運算輸出信號，從而能降低背景噪聲。
實施例2圖4是表示上下配置多個半導體檢測元件的α射線測定裝置的實施例2的系統(tǒng)構成的方框圖。
在上下設置了半導體檢測元件1的實施例2中，測定試料9既可以與各個半導體檢測元件1對應地設置，也可以設置在上下任一單側。
在單側設置時，沒有設置測定試料9側的半導體檢測元件1僅用于逆同時計數(shù)。
實施例3圖5是表示平面配置再上下配置多個半導體檢測元件的α射線測定裝置的實施例3系統(tǒng)構成的方框圖。
在本實施例3中，在圖1的加法機構4和逆同時計數(shù)機構5的前級設置將4個半導體檢測元件1的信號相加的加法機構4。也可以在1個放大機構3上連接多個半導體檢測元件1。
按照本實施例3，能更加擴大α射線檢測機構2的有效面積。
實施例4在實施例3的圖5中，表示用上部和下部進行逆同時計數(shù)的構成。
若變更電路構成，本發(fā)明也可以在至少1個半導體檢測元件1的輸出和其余的半導體檢測元件1的輸出之間進行逆同時計數(shù)，并且不限定逆同時計數(shù)的半導體檢測元件1的組合。
除了測定試料的半導體檢測元件1以外，也可以設置僅用于逆同時計數(shù)的半導體檢測元件1。
圖6是表示α射線測定裝置中的能量計測范圍設定例和背景噪聲降低效果的圖。
如在圖2中說明的那樣，若設定逆同時計數(shù)機構5的外部干擾信號檢測能級A，則小于低能噪聲除去設定能級的噪聲就從評價對象中被除去。
在數(shù)據(jù)處理機構8中，一旦指定能量范圍，例如，就能得到屬于低于規(guī)定值能量范圍L的計數(shù)、屬于規(guī)定范圍M的計數(shù)、屬于高于規(guī)定值能量范圍H的計數(shù)，并能顯示在畫面上。
該范圍可以與逆同時計數(shù)機構5的外部干擾信號檢測能級A的設定獨立靈活地指定，能除去宇宙射線或外部電干擾，而以短時間、更高精度地計測由測定試料9放出的α射線。
如上所述，使多個半導體檢測元件的輸出信號相加并擴大測定試料面積，同時除去背景噪聲，所以能得到既可以縮短測定時間又能更高精度地分析α射線能量的α射線測定裝置。
權利要求
1.一種α射線測定裝置，其特征是，由含有多個半導體檢測元件的α射線檢測器、使各自的半導體檢測元件輸出信號相加的加法器和根據(jù)半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線能量分布的波峰分析器構成。
2.一種α射線測定裝置，其特征是，由含有平面配置的多個半導體檢測元件的α射線檢測器、使各自的半導體檢測元件的輸出信號相加的加法器、使各自的半導體檢測元件的輸出信號進行逆同時計數(shù)的逆同時計數(shù)器和根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的半導體檢測元件的加法輸出信號分析α射線能量分布的波峰分析器構成。
3.一種α射線測定裝置，其特征是，由含有上下配置的多個半導體檢測元件的α射線檢測器、使各自的半導體檢測元件的輸出信號相加的加法器、使自各的半導體檢測元件的輸出信號進行逆同時計數(shù)的逆同時計數(shù)器和根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的半導體元件的相加輸出信號分析α射線能量分布的波峰分析器構成。
4.一種α射線測定裝置，其特征是，由含有平面及上下配置的多個半導體檢測元件的α射線檢測器、使各平面內(nèi)各自的半導體檢測元件的輸出信號相加的加法器、使各平面的半導體檢測元件的相加輸出信號進行逆同時計數(shù)的逆同時計數(shù)器和根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的各平面的半導體檢測元件相加輸出信號分析α射線能量分布的波峰分析器構成。
5.如權利要求1記載的α射線測定裝置，其特征是，逆同時計數(shù)器是在至少1個上述半導體檢測元件的輸出信號和其余的上述半導體檢測元件的輸出信號之間進行逆同時計數(shù)的器件。
6.如權利要求1記載的α射線測定裝置，其特征是，具有指定評價的能量范圍并顯示分析結果的數(shù)據(jù)處理器。
7.一種α射線測定方法，其特征是，由多個半導體檢測元件檢測α射線；使各自的半導體檢測元件的輸出信號相加；根據(jù)半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線的能量分布。
8.一種α射線測定方法，其特征是，由平面配置的多個半導體檢測元件檢測α射線；使各自的半導體檢測元件的輸出信號相加；對各自的半導體檢測元件輸出信號進行逆同時計數(shù)；根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的半導體元件的相加輸出信號分析α射線能量分布。
9.一種α射線測定方法，其特征是，由上下配置的多個半導體檢測元件檢測α射線；使各自的半導體檢測元件的輸出信號相加；對各自的半導體檢測元件輸出信號進行逆同時計數(shù)；根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線能量分布。
10.一種α射線測定方法，其特征是，由平面及上下配置的多個半導體檢測元件檢測α射線；使各平面內(nèi)各自的半導體檢測元件的輸出信號相加；對各平面的半導體檢測元件的相加輸出信號進行逆同時計數(shù)；根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的各平面半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線能量分布。
全文摘要
一種使用能量分辨率高的半導體檢測元件而能以短時間高精度地對由試料放出的極微量α射線進行能量分析的α射線測定裝置，由含有多個半導體檢測元件的α射線檢測器、使各自的半導體檢測元件的輸出信號相加的加法器、對各自的半導體檢測元件的輸出信號進行逆同時計數(shù)的逆同時計數(shù)器、根據(jù)未進行逆同時計數(shù)的半導體檢測元件的相加輸出信號分析α射線能量分布的波峰分析器構成。由于使多個半導體檢測元件的輸出信號相加并擴大測定試料面積的同時也除去背景噪聲，所以既能縮短測定時間，又能更高精度地分析α射線能量。
文檔編號G01T1/17GK1534310SQ20041003264
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權日2003年3月31日
發(fā)明者涉谷徹, 海原明久, 久 申請人:株式會社日立制作所