半導体放射線分析器


はじめに


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原理


ブロック図

  1. PINフォトダイオードで電荷によるインパルスが発生します。
  2. チャージアンプで電荷を電圧に変換します。インピーダンス変換の意味合いもあります。出力は尾の長い方形波となります。
  3. 方形波を微分回路で短いパルスに戻します。アンダーシュートを防ぐため、Pole Zero Cancellation回路も併用します。
  4. 多段積分回路でノイズ除去とガウス波形に整形します。微分や積分を繰り返すため、演算に影響しないカスプ波形が理想ですが、この波形に近いガウス波形で代用します。 (exp関数は何度微分、積分してもexp関数であることを利用します)

  5. ベースライン再生回路(Base Line Restorer)で波形を安定させます。波形の基準点を0Vにします。単電源オペアンプではDCバイアスがかかっているので、簡易的にはDCバイアスを減算します。

MCA


回路図


シミュレーション


検出率の改善方法


シンチレータとエネルギー分解能


放射線のエネルギー

K40
β1.31MeV(89.3%)
γ1.46MeV(10.7%)
Cs134
β88.6KeV(27.3%),415KeV(2.51%),658KeV(70.2%)
γ563KeV(8.4%),569KeV(15.4%),605KeV(97.6%),796KeV(85.5%),802KeV(8.7%),1.345MeV(3.0%)
Cs137
β1.176MeV(5.6%),514KeV(94.4%)
γ662KeV(85.1%),32.1KeV(5.8%),36.5KeV(1.3%)
Sr90
β546KeV(100%)
γ-

評価 X100-7


較正

較正は2種類あります。
  1. エネルギー(eV)の決定。X軸の較正です。エネルギー較正
  2. 放射線量の較正。Y軸の較正です。γ線検出効率
X軸の較正 Y軸の較正 ※較正と校正

校正用放射線源

国内法
校正用放射線源の利用にはいくつかのコツがあります。

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