JP7079748B2 - 放射線検出装置及び放射線検出用信号処理装置 - Google Patents
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Description
この特性を生かして、放射線検出器の周縁部に入射した放射線を除外して、エネルギー分解能を向上させるためには、前記エネルギー算出部は、前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGが所定の閾値未満である前記パルス信号を除外することが望ましい。
なお、理論的にP>G(PT+HT)となることは無いが、実測ではノイズの影響などで超える場合もあるので、パルス幅などを用いた他の判定方法も併用する。
このように構成した本実施形態のX線検出装置100によれば、パルス信号の波高値Pとデジタル信号における立ち上がり部分の傾きGとをパラメータとして、X線のエネルギーEを算出するので、台形フィルタのホールディングタイムよりもデジタル信号の立ち上がり時間が長い場合であっても、本来のXのエネルギーEを逆算することができ、エネルギー分解能が低下しない。これにより、パルス処理時間(2PT+HT)を、デジタル信号の立ち上がり時間RTに律速されること無く短くすることができるので、パルス処理に伴うデットタイムを短くすることができる。その結果、エネルギー分解能を低下させること無く高計数率のX線検出を可能にすることができる。
このようにX線エネルギーデータに時間データが付してあるので、MCAがX線エネルギーデータを取得した順番毎に取り込まなくても、時間データ順に並べ直すことできる。その結果、DPPがX線検出領域ごとに設けられている場合には、当該X線検出領域ごとのエネルギースペクトルを再合成することができるし、全X線検出領域の時系列のエネルギースペクトルを再合成することができる。このため、接続するDPP数が増えても、バスを共有したり、ある程度のX線エネルギーデータが各DPPに溜まってからバースト転送するなど、回路や転送帯域の効率化が可能となる。
例えば、図6に示すように、シグモイド関数の形状(Sigmoid)と理想的なステップ形状(Ideal)では、立ち上がりの中心での傾きGは同じであるが、シグモイド関数の方が波形がなまっているので、HT<RTの場合、台形波にした時のピーク値Pは、シグモイド関数の方が小さくなる。これを補正するために、傾きGに例えば0.72をかけて、補正後のステップ形状を想定して、0.72GとPからEを求めれば、シグモイド関数でも、前記実施形態のエネルギー算出式を用いることができる。なお、上記では、シグモイド関数の中心の傾きをGとしたが、10%~90%の平均斜度を用いれば、補正係数は、0.99で、ほとんど補正が必要ない。
同様に、指数関数でも、どの値を傾きGと定義するか、また、実際の波形をどのような関数としてフィッティングするか(検出器やプリアンプの特性に依存)で、傾きGに補正係数をかけてやれば、前記実施形態のエネルギー算出式は理想的ではない実際の波形にも広く適用可能である。
2 ・・・X線検出器
3 ・・・プリアンプ
4 ・・・A/D変換部
5 ・・・ノイズ除去フィルタ
6 ・・・波形整形部
61 ・・・スロー系波形出力部
62 ・・・ファスト系波形出力部
7 ・・・エネルギー算出部
8 ・・・カウント部
Claims (8)
- 放射線が入射することにより発生した電荷を出力する放射線検出器と、
前記発生した電荷をアナログ信号に変換するプリアンプと、
前記プリアンプからのアナログ信号をステップ状のデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記ステップ状のデジタル信号から台形フィルタを用いて台形状のパルス信号を生成する波形整形部と、
前記パルス信号の波高値Pと前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGとをパラメータとして、前記放射線のエネルギーEを算出するエネルギー算出部と、
前記エネルギー算出部により算出されたエネルギーEをエネルギー別にカウントするカウント部とを備える、放射線検出装置。 - 前記エネルギー算出部は、
前記デジタル信号における立ち上がり時間RT又は前記パルス信号の波高値Pが、前記台形フィルタのホールディングタイムHTにより定まる所定範囲内に含まれる場合に、
前記パルス信号の波高値Pと前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGとをパラメータとして、前記放射線のエネルギーEを算出する、請求項1記載の放射線検出装置。 - 前記エネルギー算出部は、
前記デジタル信号における立ち上がり時間RT又は前記パルス信号の波高値Pが、前記台形フィルタのホールディングタイムHTに加えて、前記台形フィルタのピーキングタイムPT又は前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGの少なくとも1つにより定まる所定範囲内に含まれる場合に、
前記パルス信号の波高値Pと前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGとをパラメータとして、前記放射線のエネルギーEを算出する、請求項1記載の放射線検出装置。 - 前記エネルギー算出部は、
前記デジタル信号における立ち上がり時間RTと、前記台形フィルタのピーキングタイムPTと、前記台形フィルタのホールディングタイムHTとの関係が、HT<RT<2PT+HTとなる場合に、
前記パルス信号の波高値Pと前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGとをパラメータとして、前記放射線のエネルギーEを算出する、請求項1乃至3の何れか一項に記載の放射線検出装置。 - 前記エネルギー算出部は、
前記パルス信号の波高値Pと、前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGと、前記台形フィルタのピーキングタイムPTと、前記台形フィルタのホールディングタイムHTとの関係が、G×HT<P<G(PT+HT)である場合に、
前記パルス信号の波高値Pと前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGとをパラメータとして、前記放射線のエネルギーEを算出する、請求項1乃至3の何れか一項に記載の放射線検出装置。 - 前記エネルギー算出部は、
前記パルス信号の波高値Pと、前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGと、前記台形フィルタのホールディングタイムHTとの関係が、P≦G×HTである場合に、
前記パルス信号の波高値Pを、前記放射線のエネルギーEとして出力する、請求項5記載の放射線検出装置。 - 前記エネルギー算出部は、前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGが所定の閾値未満である前記パルス信号を除外する、請求項1乃至6の何れか一項に記載の放射線検出装置。
- 放射線が入射した放射線検出器から出力される電荷をアナログ信号に変換するプリアンプと、
前記プリアンプからのアナログ信号をステップ状のデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記ステップ状のデジタル信号から台形フィルタを用いて台形状のパルス信号を生成する波形整形部と、
前記パルス信号の波高値Pと前記デジタル信号の立ち上がり部分の傾きGとをパラメータとして、前記放射線のエネルギーEを算出するエネルギー算出部と、
前記エネルギー算出部により算出されたエネルギーEをエネルギー別にカウントするカウント部とを備える、放射線検出用信号処理装置。
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