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技術 エレクトロメータ回路

出願人 日立アロカメディカル株式会社
発明者 岩本明憲松原昌平
出願日 1999年10月1日 (21年1ヶ月経過) 出願番号 1999-281082
公開日 2001年4月13日 (19年7ヶ月経過) 公開番号 2001-099939
状態 拒絶査定
技術分野 放射線の測定 温度補償、電源電圧補償、歪補償、帰還 増幅器一般
主要キーワード 加温機構 ゼロ調整 デュアルタイプ DUA JFET 相補関係 放射線計測 密着接合
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年4月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

電離箱に接続されるエレクトロメータ回路において入力段素子温度特性を安定化する。

解決手段

2回路入りJFET素子22はJFET18及び20によって構成され、JFET18のゲートには電離箱10からの微弱電流が入力される。それらのJFET18,20の出力間において差動増幅が行われる。JFET素子22には冷却素子30が密着接合されており、温度制御部34によってJFET素子22を冷却して一定の冷却温度に保つことが可能である。これにより入力抵抗を上げて温度特性を安定化できる。

概要

背景

エレクトロメータ回路は、電離箱からの微弱電流増幅し、検出信号として出力する回路である。従来のエレクトロメータは、高抵抗型の入力段素子と、その出力信号を増幅する増幅器と、で構成され、それ全体として差動増幅器を構成している。電離箱からの信号は極めて微弱であり、それ故、入力段素子としては高抵抗型のMOS−FETなどが利用される。ここで相補型素子を利用するのは、一対の入力段素子の特性(特に温度特性)を可能な限り合致させて、その特性差により不本意に発生する後段の差動増幅器への出力差を無くすためである。

概要

電離箱に接続されるエレクトロメータ回路において入力段素子の温度特性を安定化する。

2回路入りJFET素子22はJFET18及び20によって構成され、JFET18のゲートには電離箱10からの微弱電流が入力される。それらのJFET18,20の出力間において差動増幅が行われる。JFET素子22には冷却素子30が密着接合されており、温度制御部34によってJFET素子22を冷却して一定の冷却温度に保つことが可能である。これにより入力抵抗を上げて温度特性を安定化できる。

目的

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、入力段素子の動作を安定化し、測定の精度及び信頼性を向上することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

放射線検出器からの微弱電流を入力し、増幅された検出信号を出力するエレクトロメータ回路において、前記微弱電流が入力される高入力抵抗型の入力段素子と、前記入力段素子からの出力信号を増幅して前記検出信号を出力する増幅器と、前記入力段素子を冷却する冷却機構と、を含むことを特徴とするエレクトロメータ回路。

請求項2

請求項1記載の回路において、前記冷却機構はペルチェ効果を利用した半導体素子が用いられることを特徴とするエレクトロメータ回路。

請求項3

請求項1記載の回路において、前記入力段素子の温度を検出する温度センサと、前記入力段素子の温度に基づいて前記冷却機構を制御する温度制御部と、を含むことを特徴とするエレクトロメータ回路。

請求項4

放射線検出器からの微弱電流を入力し、増幅された検出信号を出力する差動増幅型のエレクトロメータ回路において、前記微弱電流が入力される高入力抵抗型の第1入力段素子、及び、それと相補関係にありゼロ調整信号が入力される第2入力段素子からなる一体型の入力段素子ペアと、前記入力段素子ペアからの出力信号に対し、差動増幅を行って前記検出信号を出力する差動増幅器と、前記入力段素子ペアを冷却する冷却機構と、を含むことを特徴とするエレクトロメータ回路。

請求項5

請求項4記載の装置において、前記入力段素子ペアとして、デュアルタイプ接合型電界効果トランジスタが利用されることを特徴とするエレクトロメータ回路。

請求項6

請求項4記載の回路において、前記入力段素子ペアを加温する加温機構と、前記冷却機構及び前記加温機構を制御し、前記入力段素子ペアの温度を常に所定温度に維持する温度制御部と、を含むことを特徴とするエレクトロメータ回路。

技術分野

0001

本発明は、電離箱型放射線測定装置で利用されるエレクトロメータ回路の改良に関する。

背景技術

0002

エレクトロメータ回路は、電離箱からの微弱電流増幅し、検出信号として出力する回路である。従来のエレクトロメータは、高抵抗型の入力段素子と、その出力信号を増幅する増幅器と、で構成され、それ全体として差動増幅器を構成している。電離箱からの信号は極めて微弱であり、それ故、入力段素子としては高抵抗型のMOS−FETなどが利用される。ここで相補型素子を利用するのは、一対の入力段素子の特性(特に温度特性)を可能な限り合致させて、その特性差により不本意に発生する後段の差動増幅器への出力差を無くすためである。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、MOS−FETを利用する場合及びそれ以外の相補型素子を利用する場合のいずれにおいても、素子温度の変化が素子における伝達特性入力抵抗などの特性を大幅に左右する。従来においては、素子テストなどを繰り返し、できる限り温度による伝達特性のそろった素子を厳選して用いていたが、より感度を安定化したい要望がある。

0004

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、入力段素子の動作を安定化し、測定の精度及び信頼性を向上することにある。

課題を解決するための手段

0005

(1)上記目的を達成するために、本発明は、放射線検出器からの微弱電流を入力し、増幅された検出信号を出力するエレクトロメータ回路において、前記微弱電流が入力される高入力抵抗型の入力段素子と、前記入力段素子からの出力信号を増幅して前記検出信号を出力する増幅器と、前記入力段素子を冷却する冷却機構と、を含むことを特徴とする。

0006

上記構成によれば、入力段素子を冷却して入力抵抗を上げることが可能で、その結果リーク電流下げることができる。その冷却温度結露などが生じない温度に設定するのが望ましい。

0007

望ましくは、前記冷却機構はペルチェ効果を利用した半導体素子で構成される。望ましくは、前記入力段素子の温度を検出する温度センサと、前記入力段素子の温度に基づいて前記冷却機構を制御する温度制御部と、を含む。

0008

(2)また、上記目的を達成するために、本発明は、放射線検出器からの微弱電流を入力し、増幅された検出信号を出力する差動増幅型のエレクトロメータ回路において、前記微弱電流が入力される高入力抵抗型の第1入力段素子、及び、それと相補関係にありゼロ調整信号が入力される第2入力段素子からなる一体型の入力段素子ペアと、前記入力段素子ペアからの出力信号に対し、差動増幅を行って前記検出信号を出力する差動増幅器と、前記入力段素子ペアを冷却する冷却機構と、を含むことを特徴とする。

0009

望ましくは、前記入力段素子ペアとして、デュアルタイプ接合型電界効果トランジスタJFET)が利用される。デュアルタイプであれば温度特性が揃っており、また温度差が生じ難い。JFETは温度を下げることにより入力抵抗を更に上げることができる。よって、入力抵抗が極めて高く且つ温度安定性の良好なエレクトロメータ回路を構成できる。

0010

望ましくは、前記入力段素子ペアを加温する加温機構と、前記冷却機構及び前記加温機構を制御し、前記入力段素子ペアの温度を常に所定温度に維持する温度制御部と、を含む。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

0012

図1には、本発明に係るエレクトロメータ回路が組み込まれた放射線測定装置の要部構成が示されている。図1には、電離箱10とエレクトロメータ回路12とが示されている。

0013

電離箱10は、外部電極14と、その内部に挿通された集電極16とによって構成され、それらの電極間には高電圧印加される。放射線入射によって生じた電荷は集電極16に集められ、微弱電流としてエレクトロメータ回路12に出力される。

0014

本実施形態において、エレクトロメータ回路12は、2回路入りJFET素子22が設けられている。そのJFET素子22は、相補型の2つのJFET18,20を一体化したものである。それらのJFETは温度を下げることによりリーク電流が著しく小さくなる特性を有している。この2回路入りJFET素子22としては、例えばTEMIC社製のMONOLITHIC N-CHANNEL JFETDUALS:U421/423などを用いることが可能である。

0015

JFET18のゲートには電離箱10からの電流が入力され、一方、JFET20のゲートにはゼロ調整信号が入力されている。それらのJFET18,20のドレインは+V電源に接続され、それらのソース側は差動増幅回路24に入力されている。すなわち、その差動増幅回路24によって2つのJFETの出力に対する差動増幅が実行される。ちなみに、抵抗R1はフィードバック抵抗であり、このフィードバック抵抗R1としては極めて高抵抗のものが利用される。

0016

2つのJFET18,20と−V電源との間には2つの可変抵抗器26,28が設けられており、それらによってバイアスレベルが調整されている。

0017

本実施形態においては、上述のようなデュアルタイプのJFET素子22に密着して冷却素子30が設けられている。この冷却素子30はペルチェ効果などを利用した半導体素子であり、電流を流すことにより冷却作用を発揮するものである。その冷却素子30には温度センサ32が設けられており、その温度センサ32によってJFET素子22の温度を検出可能である。

0018

温度制御部34は、その温度センサ32からの検出温度信号に基づいて冷却素子30の冷却作用を制御している。例えばJFET素子22は、−15℃〜+60℃の範囲内において動作可能であるが、冷却素子30によって常に例えば0〜20℃の中のいずれかの温度に維持される。この場合に、回路に結露が生じない温度に冷却温度を設定するのが望ましい。

0019

図2には、JFET素子22と冷却素子30との関係が示されており、JFET素子22の上面に冷却素子30が接合された状態が示されている。もちろん、放熱のために放熱板などを設けるのが望ましい。

0020

上記の実施形態によれば、入力段素子の温度を一定の冷却温度に維持できるため、その入力抵抗をより上げてリーク電流を低減し、そのような温度安定化条件の下で、高精度の放射線計測を行えるという利点がある。冷却温度はユーザーにより任意設定可能にしても望ましく、また気象条件環境条件あるいは要求される測定精度などに応じて自動設定されるようにしてもよい。

発明の効果

0021

以上説明したように、本発明によればエレクトロメータ回路の温度特性を安定化し、高精度の放射線測定を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明に係るエレクトロメータ回路の構成例を示す図である。
図2JFET素子と冷却素子との関係を示す図である。

--

0023

10電離箱、12エレクトロメータ回路、14外部電極、16集電極、18,20JFET、22 2回路入りJFET素子、24差動増幅回路。

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