专利名称：α射线测定装置和α射线测定方法
技术领域：
本发明涉及使用硅等半导体检测元件的α射线测定装置和α射线测定方法，特别是涉及适合于缩短α射线的测定时间的装置和方法。
背景技术：
作为测定试料中含有的极微量α射线的装置，已知有使用PR气体的气体流动型计数管。例如，记载在日本原子能产生会议编「放射线处理技术」日本原子能产业会议，平成10年5月26日P224～225中。
作为可进行能量分析的α射线测定装置，使用半导体检测元件的半导体检测机构也已公知。例如，记载在特开平10-213666号公报，特别是第2页和图1中。
在从试料放出的极微量α射线的测定中，易于大面积化的气体流动型计数管适宜于α射线的捕捉。但是，与从试料放出的α射线对能量的依存性小，能量分辨率差。
另外，半导体检测元件，其能量分辨率优越。但是，有感面积小，大面积化困难。为了高精度地计测极微量的α射线，需要长的测定时间。
而且，为了用短时间高精度地测定，有必要充分除去由宇宙射线或外部电干扰引起的背景噪声。若要将背景噪声清除到规定水平，必须使屏蔽体充分厚，致使α射线测定装置整体大而笨重。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用能量分辨率高的半导体检测元件且能以短时间、高精度地对从试料放出的极微量α射线进行能量分析的α射线测定装置和α射线测定方法。
为了实现上述目的，本发明提出了α射线测定装置的方案，该装置包括α射线检测器，含有多个半导体检测元件；加法器，将各自的半导体检测元件的输出信号相加；和波峰分析器，根据半导体检测元件的相加输出信号分析α射线的能量分布。
或者，由多个半导体检测元件构成α射线检测机构，由于使各个半导体检测元件的输出信号相加，所以能扩大实际的测定试料面积，缩短测定时间。
更具体地说，所提出的一种α射线测定装置含有平面配置的多个半导体检测元件并进行α射线检测，使各个半导体检测元件的输出信号相加，对各半导体检测元件的输出信号进行逆同时计数，根据未进行逆同时计数的半导体检测元件的相加输出信号分析α射线的能量分布。
并且，所提出的一种α射线测定装置含有上下配置的多个半导体检测元件并进行α射线检测，使各半导体检测元件的输出信号相加，对各半导体检测元件的输出信号进行逆同时计数，根据未进行逆同时计数的半导体检测元件的相加输出信号分析α射线的能量分布。
另外，所提出的一种α射线测定装置含有平面配置和上下配置的多个半导体检测元件并进行α射线检测，使各半导体检测元件的输出信号相加，对各平面的半导体检测元件的相加输出信号进行逆同时计数，根据未进行逆同时计数的各平面的半导体检测元件的相加输出信号分析α射线的能量分布。
在上述任一种α射线测定装置中，逆同时计数能在至少1个上述半导体检测元件的输出信号和其余的上述半导体检测元件的输出信号之间进行逆同时计数。
在具有逆同时计数机构的这些α射线测定装置中，能除去成为背景噪声的宇宙射线或外部电干扰。
具有分析波峰值后指定评价的能量范围并显示分析结果的数据处理机构。
由于对多个半导体检测元件的输出信号进行相加并扩大测定试料面积的同时，也除去背景噪声，所以既能缩短测定时间又能更高精度地分析α射线的能量。
本发明还提出了α射线测定方法的方案，该方法包括如下步骤由多个半导体检测元件检测α射线；使各自的半导体检测元件的输出信号相加；根据半导体检测元件的相加输出信号，分析α射线的能量分布。
图1是表示平面配置了多个半导体检测元件的α射线测定装置实施例1的系统构成的方框图。
图2是用逆同时计数机构和数据处理机构个别设定识别波峰值用的能级理由的说明图。
图3是实施例1的α射线测定装置中的信号相互关系的示意图。
图4是表示上下配置了多个半导体检测元件的α射线测定装置的实施例2的系统构成的方框图。
图5是表示平面配置了多个半导体检测元件后再上下配置了多个半导体检测元件的α射线测定装置的实施例3的系统构成的方框图。
图6是表示α射线测定装置中的能量计测范围设定例和背景噪声降低效果的示图。
具体实施例方式
下面，参照图1～图6，说明本发明的α射线测定装置的实施例。
实施例1图1是表示平面配置多个半导体检测元件的α射线测定装置的实施例1的系统构成的方框图。
实施例1的α射线测定装置由α射线检测机构(α射线检测器，以下同样)2、放大机构(放大器，以下相同)3、加法机构(加法器，以下相同)4、逆同时计数机构(逆同时计数器，以下相同)5、延迟电路6、波峰分析机构(波峰分析器，以下相同)7和数据处理机构(数据处理器，以下相同)8构成，测定来自测定试料9的α射线。
α射线检测机构2含有接近于平面配置的多个半导检测元件1。来自半导体检测元件1的信号分别由放大机构3放大，形成两个信号S1、S2。
这些信号S1、S2分别输入到对两个信号相加运算的加法机构4和在信号S 1和S2同时发生时判断为外部干扰的逆同时计数机构5。
来自半导体检测元件1的信号S1、S2用加法机构4进行加法运算，成为相加输出信号S3。对来自多个半导体检测元件1的S1、S2进行加法运算时，与仅用1个半导体检测元件1测定的情况相比，能测定2倍的试料面积。
相加输出信号S3经过调整与门信号的到达时间的延迟电路6，作为计测信号输入到波峰分析机构7。
在分析α射线能量的情况下，评价较高能区。但是，在高能区中，从测定试料9放出的α射线是极微量时，由于1小时仅计数出几束射线，所以从测定试料9放出的α射线同时入射到2个半导体检测元件1的概率极低。
另一方面，宇宙射线或外部电干扰往往使2个半导体检测元件1同时产生误信号作为噪声。因此，逆同时计数机构5将2个半导体检测元件1同时计测到的信号判断为噪声。
顺便说一下，如上述那样，气体流动型计数管从试料放出的α射线对能量的依存性小，能量分辨率差，为了求得与能量无关的总的计数值，计数值就多，由宇宙射线等引起的背景噪声的影响比可进行能量分析的半导体检测元件少。
在半导体检测元件的测定方式中，在分析较高能区的情况下，如上所述由于计数值少，所以宇宙射线等引起的背景噪声的影响大。
因此，在本发明中，为了降低整体背景计数率(BG计数率)，而设置逆同时计数机构5。
在逆同时计数机构5判断为噪声时，传送到波峰分析机构7的门信号G为闭门方向的信号，波峰分析机构7在该时刻从计测值中除去作为计测信号而输入的信号S3。
波峰分析机构7的输出信号S4被输入到数据处理机构8。数据处理机构8指定评价的能量范围，并显示分析结果。
图2是用逆同时计数机构5和数据处理机构8个别设定识别波峰值用的能级的理由的说明图。即使由宇宙射线或外部电干扰引起的背景噪声在2个检测机构中同时发生，作为测定结果所得到的能量也有可能不同。
在逆同时计数机构5阶段设定完原来由数据处理机构8所用的鉴别器即波峰识别电路中的规定的能级D时，有可能像对应于图2上部第4个外部干扰的下部第3个信号那样，不能作为外部干扰信号检测出来，而从除去对象中被落掉。
因此，将逆同时计数机构5的外部干扰信号的检测能级A设定成作为评价对象的低能量下限极限的噪声除去能级，以便检出全部其上的外部干扰信号。
后面参照图6叙述数据处理机构8的能量范围指定的具体例。
作为表征α射线测定装置的性能的重要值，有测定下限值即检测界限值D(C/cm2·h)。若设背景BG测定时间为tb(h)；设BG计数率为nb(C/h)；设检测效率为Γ；设试料面积为A(cm2)时，一般测定下限值由式1表示。
D3{(2nb/tb)}/(Γ·A) (1)由式1可知，为了更高精度地进行测定，必须减小BG计数率，增大测定试料的面积。
当采用图1的构成时，即使试料面积仅增加到2倍，与1个半导体检测元件1的情况相比较，也能以一半的测定下限值进行测定。
由于逆同时计数机构5使由宇宙射线或外部电干扰引起的背景噪声降低，所以BG计数率小，能实现更高精度的计测。
图3是表示实施例1的α射线测定装置的信号相互关系的示意图。
2个半导体检测元件1分别输出计测到的随机信号S1、S2，用加法机构4相加，得到信号S3。
逆同时计数机构5输出使波峰分析机构7的门开/闭的门信号G，仅在S1和S2同时被测定时才变为使门开的信号。
由波峰分析机构7输出的信号S4仅为S1和S2不同时的信号即未进行逆同时计数的半导体检测元件的加法运算输出信号，从而能降低背景噪声。
实施例2图4是表示上下配置多个半导体检测元件的α射线测定装置的实施例2的系统构成的方框图。
在上下设置了半导体检测元件1的实施例2中，测定试料9既可以与各个半导体检测元件1对应地设置，也可以设置在上下任一单侧。
在单侧设置时，没有设置测定试料9侧的半导体检测元件1仅用于逆同时计数。
实施例3图5是表示平面配置再上下配置多个半导体检测元件的α射线测定装置的实施例3系统构成的方框图。
在本实施例3中，在图1的加法机构4和逆同时计数机构5的前级设置将4个半导体检测元件1的信号相加的加法机构4。也可以在1个放大机构3上连接多个半导体检测元件1。
按照本实施例3，能更加扩大α射线检测机构2的有效面积。
实施例4在实施例3的图5中，表示用上部和下部进行逆同时计数的构成。
若变更电路构成，本发明也可以在至少1个半导体检测元件1的输出和其余的半导体检测元件1的输出之间进行逆同时计数，并且不限定逆同时计数的半导体检测元件1的组合。
除了测定试料的半导体检测元件1以外，也可以设置仅用于逆同时计数的半导体检测元件1。
图6是表示α射线测定装置中的能量计测范围设定例和背景噪声降低效果的图。
如在图2中说明的那样，若设定逆同时计数机构5的外部干扰信号检测能级A，则小于低能噪声除去设定能级的噪声就从评价对象中被除去。
在数据处理机构8中，一旦指定能量范围，例如，就能得到属于低于规定值能量范围L的计数、属于规定范围M的计数、属于高于规定值能量范围H的计数，并能显示在画面上。
该范围可以与逆同时计数机构5的外部干扰信号检测能级A的设定独立灵活地指定，能除去宇宙射线或外部电干扰，而以短时间、更高精度地计测由测定试料9放出的α射线。
如上所述，使多个半导体检测元件的输出信号相加并扩大测定试料面积，同时除去背景噪声，所以能得到既可以缩短测定时间又能更高精度地分析α射线能量的α射线测定装置。
权利要求
1.一种α射线测定装置，其特征是，包括α射线检测器，含有多个半导体检测元件；加法器，将各自的半导体检测元件的输出信号相加；和波峰分析器，根据半导体检测元件的相加输出信号分析α射线的能量分布。
2.一种α射线测定方法，其特征是，由多个半导体检测元件检测α射线；使各自的半导体检测元件的输出信号相加；根据半导体检测元件的相加输出信号，分析α射线的能量分布。
全文摘要
一种使用能量分辨率高的半导体检测元件而能以短时间高精度地对由试料放出的极微量α射线进行能量分析的α射线测定装置，由含有多个半导体检测元件的α射线检测器、使各自的半导体检测元件的输出信号相加的加法器、对各自的半导体检测元件的输出信号进行逆同时计数的逆同时计数器、根据未进行逆同时计数的半导体检测元件的相加输出信号分析α射线能量分布的波峰分析器构成。由于使多个半导体检测元件的输出信号相加并扩大测定试料面积的同时也除去背景噪声，所以既能缩短测定时间，又能更高精度地分析α射线能量。
文档编号H01L31/08GK1847884SQ200610059888
公开日2006年10月18日 申请日期2004年3月22日 优先权日2003年3月31日
发明者涉谷彻, 海原明久 申请人:株式会社日立制作所