JPS61500133A - より良い光度測定方法および回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 より良い光度前］定方法および回路 本発明の主題は光度測定のための方法および回路配量であって最小限度６オーダ ー（段階）を包含し”　ＴＬＤ　”装置において好都合なものである。

光度測定の分野ては光電子増倍管ＰＭＴが科学的および技術的な実施にしばしば 適用される。

それらの動作に際し、そのような光電子増倍管は５００■ないし１．５００　Ｖ の高電圧給電装置を必要とする。前記（増倍）管の感度は、給電電圧にかなり依 存するが、安定した給電電圧の場合には、温度が一定であるとすれば、光電子増 倍管の光度対電流の変換比−その他その感度−もまた安定する。

光度計ｌ定のためには他の周知の装置、例えば真仝フォトダイオード、固体フォ トダイオード、フォトトランジスタ〜が入手可能であるが、それらの感度は（光 電子）増倍管の感度よりオーダーが６ないし４偲い。従って非常に低いレベルの 光度−例えは強さが１３−’１２ルーメンないし１０−１３ルーメン−では現在 のところ光電子増倍管のみが適して用いられる。これのような光度レベルは、科 学的および技術的実施、例えば熱ルミネセンス線量計ＴＬＤまたはシンチレーシ ョン検出器からの信号測定の領域において処理が要求される。

しかしこれらの領域では、小さすぎる光度レベルが生じるのみならず、オーダー が８高い、例えば１０−４ルーメンないし１０−５ルーメンの太きさも生じるの である。もし１つの（光電子）増倍管をより低い光度レベルを感知するように設 定するなら□これはより大きな感度を意味する□それは光の強さが太きすぎる場 合には飽和してしまう、即ち「不感になる」かもしれない。

さらに出力電流が大きいために高電流抵抗網を用いなけれはならず、このことは 高電圧給電に対してほとんどの場合に不必要な高い負荷を意味し、これが（光電 子）増倍管を加熱することによってその安定性を低減させる。

（光電子）増倍管からの漏電流は光度レベルを感知するよ５なアナログディジタ ル変換器によって通常はディジタル形式で表示されるが、熱ルミネセンス線量測 定において開発された方法のように一定時間間隔内での光度の総和をめることに よってもできる。

ディジタル表示の場合には、読み取り精度がり、１％は必要なので、一般に６け たないし４けたが要求される。６けたないし４けたの表示では、オーダーが６な いし８の測俺範囲を包含するために、小数点を用いるかまたはべき指数を表示す る必要がある。この観点から信号処理回路の動作が適当に修正されねばならない 。

これを行なうための好都合なやり方はアナログディジタル変換器の変換因子を変 更することであるが、この方法はより大きな光度レベルが与えられた場合の（光 電子）増倍管の飽和を除くことができない。

本発明はＴＬＤ　’“測定におけるこの問題を解決することにより、より大きい 光度の場合における（光電子）増倍管の飽和を除く一方、他方では測定可能な光 量のオーダーの拡張を可能にすることに努めるものである。

かくて本発明により解決されるべき課題は（光電子）増倍管の飽和款たは感度を 明確な因子によって低減し測定可能、な光量を数オーダー拡大するのに適したも のにする方法および回路配器を創造することによって考究される。

本発明は、（光電子）増倍管の感度が電圧を変化させることによって非常に正確 に設定され、その電圧はより多くのオーダーに渡って変化させることができ、よ り高い電圧または感度から低い方ヘスイツチングする場合には（光電子）増倍管 を低い方の感度レベルにネセンス線量測定法では光量測定に必要な時間は約１０ 秒ないしろ０秒である。スイッチングに必要な時間は１０ミリ秒ないし２０ミリ 秒である。最悪の場合を仮定すると、これによってもたらされる誤差は０．１係 より小さい。例えはこの誤差は３桁表示の場合には姿を表わさず、他方“ＴＬ” 線量測定法のあり得べき正確さが０．５係より良くないので０．１係の誤差は無 視し得る。

本発明に用いられる方法は、元の強さに比例する電流が生成され、この電流が湧 １定され、そして光電子増倍管によって光度から電流への変換が行なわれる他の 周知の手順を改善したものである。

その改善、即ち前記発明では電流測定と同時にもしくは並行してその電流を比較 し、もしその電流が所定のレベルより高げれは給電電圧を変化させることによっ て好都合に光電子増倍管の感度をオーダーまたげ小さくシ１、このオーダーの変 更を例えはレジスタに記憶させてから迎１定および比較を続行する。

本発明の意味からは線型回路を用いて測定すべき電流を比較するのが実用的であ る。換言子れは電流をディジタル信号に変成してからこのディジタル信号をｉｌ ｌ、ｌｉ定しまた比較するのである。

本発明に用いられる回路配置は、周知の回路配置を改善したものであって、高電 圧給電装置およびレベルセンサと共に光電子増倍管を含み、高電子増倍管の入力 が高電圧給電装置の出力に接続され、また（光電子増倍）管の出力がレベルセン サの入力に接続されているものである。

本改善、即ち本発明では、この回路配置が制御ユニットをも含み、その入力が制 御線を通じてレベルセンサの出力に接続され、またその出力が基準線を通じて高 電圧給電装置の入力に接続される。

本発明の意味からは、レベルセンサがアナログディジタル変換器、ディジタルア ナログ変換器、比較器およびディジタル計数器を有し、（それらが）ディジタル 計数器の計数入力をインパルス線を通じてアナログディジタル変換器の出力に接 続しまたこの計数器のオーダー選択入力を制御線を通じて比較器の出力に接続す るようにして直列に接続されるようになっていると実用的である。

即ちレベルセンサがアナログディジタル変換器、１０進計数器および制御レジス タを有し、制御レジスタ出力をプレセット線を通じて１０進計数器のプレセット 線に接続するようにして各々が直列に接続されるならば実用的である。

さらに制御ユニツトが基準電源と較正割算器を有し、前記較正割算器の入力が安 定電圧線を通じて基準電源の出力に接続され、また制御線にも接続されるならば 実用的である。較正割算器の出力は基準線に接続される。

さらに較正割算器が以下で第１、第２、第ろと呼ぶ３つの抵抗を有し、各々の抵 抗が１つの極によって基準線に接続され、また第１の抵抗のもう一方の極が安定 電圧線に接続され、第２の抵抗のもう一方の極が接地され、また第６の抵抗のも う一方の極が制御線に接続されるならばそれも実用的である。

本発明は以下の５つの図面によってより詳細に提示される。

第１図　本発明において用いられる方法のタイミングを例示する 第２図　本発明において用いられる回路配置の実現を示す一例を例示する 第３図　本発明において用いられるレベルセンサのあり得べき実現を示す 第４図　レベルセンサのもう１つのあり得べき実現を示す 第５図　本発明において用いられる制御ユニットのあり得べき配置を示す 第１図のダイヤグラムでは感度調節の原理に基づく熱ルミネセンス線量測定法の 総和方式を導入する。もし熱ルミネセンス線量測定器が均一に加熱されるとある 一定の時間の後にそれが元を放出する。′ｔ゛軸に関する温度もしくは時間の増 大が”ｇ′軸に関づ−る放出される光の増大を引き起こし、その後この光は温度 の増大に伴って減少する。光の強さのダイヤグラムをプロットするならばそれは グロー曲線として公知のりりがね型曲線を示す。この曲線から下の領域即ち全党 量が線量に比例するのでＴ１．Ｄ測定の目的はこの領域を確定することである。

ｇｍａＸ　光電流は（光電子）増倍管の飽和電流であり通常の場合には（光電子 増倍）管が「グロー」曲線に追従できないので（光電子）増倍管の給電電圧は上 述の過程と共に低下する。−例として、（光電子）増倍管の感度のオーダーが１ つ減ると□ 光量の測定が続行され、またオーダーの変更が１０進表示装置上に表示される。

元金部の総和時間叛は概して１０秒ないし６０秒であり、またスイッチング時間 Ｔ１が１０ミリ秒より短いので、スイッチング時間によりもたらされる総和の不 確かさは無視し得る事は図で理解されるごとくである。

第２図では本発明による１つのあり得べき回路配置が示されている。この回路配 置は光電子増倍管１１、高電圧給電装置１３およびレベルセンサー２を有する。

光電子増倍管１１の入力は電圧線ｆを通じて高電圧給電装置１３の出力に接続さ れ、（光電子増倍）管の出力は電流線ｍを通じてレベルセンサー２０入力に接続 される。本回路装置は制御ユニット１４をも有する。

制御ユニット１４０入力は制御線Ｖを通じてレベルセンサ１２の出力に接続され 、また制御ユニットの出方は基準線ｒを通じて高電圧給電装置１３の入力に接続 される。

高電圧給電袋＠１３が光電子増倍管１１に給電し、それが今度は例えばＴＬＤに より放射される光を感知して、光電子増倍管１１の光電流が電流線ｍを通じてレ ベルセンサー２に達する。ある一定の電流レベル、実際には光電子増倍管１１の 飽和電流ｇ　ｍａｘよりゎすかに低いレベルでレベルセンサが制御線Ｖを通じて スイッチング時間を制御ユニット１４に送り、そうすると制御ユニット１４が基 準線ｒを通じて高電圧給電装置１３の出力電圧を決定する。スイッチング信号の 作用が制御ユニット１４をして高電圧電源装置１３の出力電圧を基準線ｒを通じ て以下させる。その低下が全体のオーダーをオリジナルの値より低く丸められる ようにするのが実用的である。

第６図では本発明によるレベルセンサのあり得べき実現が示されている。レベル センサ１２はアナログディジタル変換器２１、ディジタルアナログ変換器２２、 比較器２３およびディジタル計数器２４を有し、それら全てが直列に接続される 。ディジタル計数器２４の計数入力がインパルス線１を通じてアナログディジタ ル変換器２１の出力に接続され、計数器のオーダー選択入力が制御線■を通じて 比較器２３の出力に接続される。

（光電子）増倍管１１０電儒がアナログディジタル変換器２１によってインパル スに変換され、これらのインパルスの周波数が（光電子）増倍管の■流に正比例 する。９ンパルスがディジタルアナログ変換器２２に到達するとディジタル計数 器２４がインパルス線１を通じで入力を計数する。ディジタルアナログ変換器２ ２がその周波数に比例する電圧をアナログ線ｄに与え、この線が比較器ユニット ２３の入力に接続される。

比較器ユニット２３はそのしきい値が（光電子）増倍管の飽和電流よりわずかに 但くなるように設定される。

この前記レベルにおいてそれがスイッチング信号を制御線Ｖを通じて制御ユニッ ト１４に与えると共にディジクル計数器２４のオーダー選択入力にも与える。

第４図では本発明によるレベルセンサに関する回路配置のもう１つの例が示され ている。これによればレベルセンサ１２がアナログディジタル変換器２１．１０ 進計数器２５および制御レジスタ２６を有し、（それらは）直列に接続されてい る。制御レジスタ２６の出力がプレセット線すを通じて１０進計数器２５のプレ セット入力に接続される。アナログディジタル変換器２１のインパルスはインパ ルスｆｍ　ｌヲ通じて１０進計数器２５に達する。１０進計数器２５のあふれ出 力かけた上げ線Ｃを通じて制御レジスタ２６の入力にけた上げインパルスを与え る。制御レジスタ２６はスイッチング信号をプレセット線すを通じて１０進計数 器２５のオーダー選択入力に与えると共に、制御ＭＶを通じて制御ユニット１４ をスイッチングする。

第５図では本発明による制御ユニットのあり得べき実現が示されている。かよう に制御ユニット１４は基準電源２７と較正割算器２８を有する。較正割算器２８ の入力は安定電圧線Ｓを通じて基準電源２７に接続され、また制御線Ｖに接続さ れて、その出力が基準線ｒに接続される。

本発明による較正割算器も第５図に示されている。

較正割算器２８は、以後Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６と呼ぶ６つの抵抗を有し、各々１つの 極によって基準線ｒＫ接続される。第１の抵抗Ｒ１のもう一方の極は安定電圧線 ＳＫ接続され、第２の抵抗Ｒ２のもう一方の極は接地され、第６の抵抗Ｒ６のも う一方の極は制御線Ｖ・に接続される。

高電圧給電装置１３の最も一般的な解決は内部回路によってその出力電圧を基準 電圧と比較することである。出力電圧は我々の図面において基準線ｒ上に現れる 基準電圧、に閉じて接続されている。これを実現させるため、基準電源２７の電 圧は較正割算器２８により所望の値に分割される。抵抗Ｒ１とＲ２によって分割 された電圧が基準線ｒを通じて高電圧給電装置１３をオリジナルな値に調整する ように較正が行なわれる。

制御線Ｖを通じて得られたレベル、例えばＱＶが電圧を分割するように抵抗Ｒ６ をスイッチングする。それによって基準線ｒの電圧が変化させられるので高電圧 も変化する。変化させられた高電圧が（光電子）増倍管１１の感度を全オーダー で低減させるべく抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒろの値を調整するのが実用的である。

本発明による方法および回路配置の利点は以下のように要約できる。

□光電子増倍管の飽和を防ぐことにより光度から電流への変換における非線形誤 差を除去すること、 □光感釦装置の測定範囲がより大きなオーダーで拡張されろこと、 −（光電子）増倍管の割算回路が低電流型でよいために高電圧給電装置の負荷と 雑音がより小さいこと、 〜電力の消散がより小さく、このことは（光電子増倍）管の加熱がより少ないこ とを意味し、従って（光電子増倍）管の温度が低下して（光電子増倍）管の安定 性が増すこと。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電流が光の強さに比例して前記電流が測定されるようになつているＴＬＤ評 価装置において最小限度６段階を包含する好都合な光度測定方法であつて、光度 から電流への変換が光電子増倍管によつて行なわれ、電流測定と同時に――もし くは並行して――それに関する比較を行い、もし電流が所定のレベルより上であ れば光電子増倍管の感度をその給電電圧を好都合に段階を１つ変化させることに よつて低下させ、この変化を例えばレジスタに記憶させてから測定および比較を 続行することを特徴とする光度測定方法。 ２．請求の範囲第１項において、測定されるべき電流がアナログ的に比較される ことを特徴とする光度測定方法。 ３．請求の範囲第１項において、電流がデイジタル形式に変換され、デイジタル 化された信号が測定されまた比較されることを特徴とする光度測定方法。 ４．光度測定のための回路装置であつて、測定レベルが６段階より小さからず、 ＴＬＤ装置において好都合であり、光電子増倍管、高電圧給電装置およびレベル センサを有して光電子増倍管の入力が高電圧給電装置の出力に接続され、光電子 増倍管の出力が前記レベルセンサの入力に接続されており、この回路配置が制御 ユニツト（１４）をも有して、その入力が制御線（ｖ）を通じてレベルセンサ（ １２）の出力に接続され、またその出力が基準線（ｒ）を通じて高電圧給電装置 （１３）の入力に接続されていることを特徴とする光度測定のための回路装置。 ５．請求の範囲第４項において、レベルセンサ（１２）がアナログデイジタル変 換器（２１）、デイジタルアナログ変換器（２２）、比較器（２３）およびデイ ジタルカウンタ（２４）を有し、それらはデイジタル計数器（２４）の計数入力 がインパルス線（ｉ）を通じてアナログデイジタル変換器（２１）の出力に接続 され、またこの計数器のオーダー選択入力が制御線（ｖ）を通じて比較器（２３ ）の出力に接続されるようにして直列に接続されていることを特徴とする光度測 定のための回路装置。 ６．請求の範囲第４項において、レベルセンサ（１２）がアナログデイジタル変 換器（２１）、１０進計数器（２５）および制御レジスタ（２６）を有し、制御 レジスタ（２６）の出力がプレセツト線（ｂ）を通じて１０進計数器（２５）の プレセツト入力に接続されるようにして各々が直列に接続されていることを特徴 とする光度測定のための回路装置。 ７．請求の範囲第４項ないし第６項のいずれかにおいて、制御ユニツト（１４） が基準電源（２７）と較正割算器（２８）を有し、較正割算器（２８）の入力が 安定電圧線（ｓ）を通じて基準電源（２７）の出力に接続され、また前記較正割 算器（２８）の入力は制御線（ｖ）に接続されて、その出力が基準線（ｒ）に接 続されていることを特徴とする光度測定のための回路装置。 ８．請求の範囲第７項において、較正割算器が３つの抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３） を有し、各々が１つの極によつて基準線（ｒ）に接続され、第１の抵抗（Ｒ１） のもう一方の極は安定電圧線（ｓ）に接続され、第２の抵抗（Ｒ２）のもう一方 の極は接地され、第３の抵抗（Ｒ３）のもう一方の極は制御線（ｖ）に接続され ていることを特徴とする光度測定のための回路装置。