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QUERVERWEIS ZU DER IN BEZUG STEHENDEN ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht die Unionspriorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-031141 , eingereicht am 16. Februar 2011, deren vollständige Offenbarung, die hiermit unter Bezugnahme als ein Teil dieser Anmeldung einbezogen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(Gebiet der Erfindung)
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät und ein Verfahren zum Empfangen eines Signals, welches mittels eines Röntgenstrahlenerfassers erzeugt und anschließend durch einen Vorverstärker geführt worden ist, um ein Signal einer Pulshöhe auszugeben, welche proportional zu einer Energie von auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Bei der Röntgenstrahlfluoreszenzanalyse wird bisher beispielsweise ein von einem Röntgenstrahlenerfasser erzeugtes Signal durch einen Vorverstärker vom Impulsrückstell-Typ oder vom Typ eines rückgekoppelten Registers zum Zwecke des Entfernens eines Gleichstromanteils differenziert, und enthält demgemäß eine Komponente, welche mit einer differentiellen Zeitkonstante vermindert wird. Wenn ein derartiges analoges Signal in der vorliegenden Form in ein digitales Signal umgewandelt wird und dann einem Pulshöhenanalysator zugeführt wird, tendieren die Verstärkungs- und Grundlinie dazu sich zu ändern, und daher wird die Wandlung in ein digitales Signal nach einer Behandlung im Analogsignalverarbeitungsgerät mit der Wirkung durchgeführt, um Einflüsse zu entfernen, welche durch die zum Abfallen der differentiellen Zeitkonstante tendierenden Komponente verursacht werden, und es wird dann dem Pulshöhenanalysator zugeführt. In diesem Zusammenhang siehe, zum Beispiel, die unten angeführten Dokumente 1 und 2 der Nichtpatentliteratur. In diesem Fall beinhalten die Einflüsse, welche durch die zum Abfallen der differentiellen Zeitkonstante tendierende Komponente verursacht werden, eine Änderung der Endverstärkung, welche sich aus einer Änderung eines Konvergenzwerts eines Signals ergibt, welches dazu tendiert, durch die differentielle Zeitkonstante vermindert zu werden, und eine Änderung der finalen Grundlinie, welche sich aus einer Änderung der differentiellen Zeitkonstante selbst ergibt. Ferner wird beim digitalen Signalverarbeitungsgerät eine Behandlung, ähnlich zu der oben diskutierten, auf einer digitalen Basis durchgeführt. In diesem Zusammenhang, siehe das unten angeführte Patentdokument 1.
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[Stand der Technik Literatur]
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- [Patentdokument 1] JP Patent Nr. 4083802
- [Nichtpatentliteratur Dokument 1] Y. Koshi und K. Sato, "Enerugi Bunsan-gata Ekkusu-sen Bunseki: Handoutai Kenshutsuki-no Tsukaikata (Energy Dispersive X-Ray Analysis: How to Use the Semiconductor Detector)"; Nippon Bunko Gakkai Sokuteihou Sirizu No. 18 (Spectroscopical Society of Japan Measurement Method Series No. 18), erste Ausgabe, Kabushiki Kaisha Gakkai Shuppan Senta, 30. Juni 1989, S. 30–33.
- [Nichtpatentliteratur Dokument 2] Helmuth Spieler, "Semiconductor Detector Systems", Series on Semiconductor Science and Technology No. 12, Oxford University Press Inc., 2009, S. 175–179.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das Analogsignalverarbeitungsgerät der oben genannten Art dazu tendiert, einen komplexen Aufbau aufzuweisen, welcher mehrere hundert Einzelteile und auch eine komplexe Einstellung erfordert. Andererseits ist das Digitalsignalverarbeitungsgerät der oben genannten Art, trotz eines einfachen Aufbaus, für eine ausreichende Entfernung der Änderung der finalen Grundlinie, welche sich aus der Änderung der differentiellen Zeitkonstante selbst ergibt, ungeeignet.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende, hier offenbarte Erfindung wurde ersonnen, um die Probleme und Unannehmlichkeiten zu beseitigen, welche den aus dem Stand der Technik bekannten Signalverarbeitungsgeräten der weiter oben diskutierten Art innewohnen, und ist darauf gerichtet, ein Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät mit vereinfachtem Aufbau und vereinfachter Einstellung bereitzustellen, und welches dazu geeignet ist, ein Signal mit einem hohen S/R-Verhältnis auszugeben und eine Pulshöhe aufweist, die exakt proportional zu einer Energie von auf einen Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist.
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Eine weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches im Röntgenstrahlenerfassungsverarbeitungsgerät der oben genannten Bauart ausgeführt wird.
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Um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung entsprechend einem ersten Aspekt ein Röntgenstrahlenerfassungsverarbeitungsgerät zum Empfangen eines Signals bereit, welches von einem Röntgenstrahlenerfasser erzeugt worden ist und anschließend durch einen Vorverstärker geführt worden ist, um ein Signal einer Pulshöhe auszugeben, welche proportional zu einer Energie von auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist, wobei das Gerät einen Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler zur Wandlung des Signals vom Vorverstärker in ein digitales Signal, und einen Digitalsignalverarbeitungsblock zur Verarbeitung des digitalen Signals vom Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler, enthält. Auch enthält der Digitalsignalverarbeitungsblock eine Ereigniserfassungseinheit, welche betreibbar ist, das Signal vom Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler für eine vorbestimmte Formungszeit unter Verwendung einer Filterfunktion zur Hochgeschwindigkeitsformung zu glätten, dann den Zeitpunkt, an welchem ein derart geglättetes Signal einen maximalen Wert oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts erreicht, als Ereignisinformation zu erfassen, und schließlich die Ereignisinformation mit dem Signal vom Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler zu addieren, eine Speichereinheit zur sequenziellen Speicherung eines Signals von der Ereigniserfassungseinheit, und eine Ereignisverarbeitungseinheit.
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Die oben genannte Ereignisverarbeitungseinheit ist betreibbar, wenn von der Ereigniserfassungseinheit das mit der Ereignisinformation addierte Signal empfangen wird, eine Ereignisverarbeitung als Antwort auf einen Ereigniseintritt zu beginnen, so dass das Signal von der Ereigniserfassungseinheit und ein sequentiell rückwärts aus der Speichereinheit ausgelesenes Signal für die vorbestimmte Formungszeit auf der Grundlage eines Konvergenzwerts des Signals von der Ereigniserfassungseinheit und des aus der Speichereinheit sequentiell rückwärts ausgelesenen Signals, eines Koeffizienten einer abfallenden Wellenformkorrektur zum Ausgleich des Betrags des Signals der Ereigniserfassungseinheit, welcher mit einer differentiellen Zeitkonstante des Vorverstärkers vermindert wird, und eines Koeffizienten einer anwachsenden Wellenformkorrektur zum Ausgleich des Betrags des aus der Speichereinheit sequentiell rückwärts ausgelesenen Signals, welcher durch die differentielle Zeitkonstante des Vorverstärkers erhöht wird, geglättet werden kann, und wobei das geglättete Signal von der Ereigniserfassungseinheit, von welchem das aus der Speichereinheit sequentiell rückwärts ausgelesene, geglättete Signal subtrahiert worden ist, als ein Signal bezüglich eines Ereignisses bestimmt werden kann, und die Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt zu beenden.
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Ferner ist die Ereignisverarbeitungseinheit betreibbar, einen Prozess ähnlich zur Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt fortzuführen, wenn die Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt beendet worden ist, bis sie ein von der Ereigniserfassungseinheit zugeführtes und mit einer anschließenden Ereignisinformation addiertes Signal empfängt, so dass der Konvergenzwert des Signals von der Ereigniserfassungseinheit und des sequentiell rückwärts aus der Speichereinheit ausgelesenen Signals auf der Grundlage benachbarter geglätteter Signale von der Ereigniserfassungseinheit und eines aus der Differenz zwischen diesen benachbarten geglätteten Signalen erhaltenen Gradienten bestimmt werden können, und auch ein Energienullwert, welcher ein Ausgabewert bei auf den Röntgenstrahlenerfasser nicht einfallenden Röntgenstrahlen ist, auf der Grundlage des geglätteten Signals von der Ereigniserfassungseinheit, von welchem das sequentiell rückwärts aus der Speichereinheit ausgelesene, geglättete Signal subtrahiert worden ist, bestimmt werden kann, und dann das Signal bezüglich des Ereignisses, von welchem der Energienullwert subtrahiert worden ist, als das Signal der Pulshöhe auszugeben, welche proportional zur Energie der auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist.
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Mit dem Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät, der gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden, oben beschriebenen Erfindung ausgebildeten Anordnung, wird das Signal vom Vorverstärker nach Wandlung in das digitale Signal mittels des Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandlers verarbeitet, um Einflüsse zu entfernen, welche durch eine Komponente verursacht werden, die durch die differentielle Zeitkonstante auf digitaler Grundlage im digitalen Signalverarbeitungsblock vermindert wird. Da der digitale Signalverarbeitungsblock ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) und Firmware oder einen DSP (Digital Signal Processor) und ein Programm entsprechend dem Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät umfasst, welches gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, kann das Signal der Pulshöhe, welche exakt proportional zu der Energie der auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist und ein hohes S/R-Verhältnis aufweist, mit vereinfachtem Aufbau und vereinfachter Einstellung ausgegeben werden. Das Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät, welches gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird, wird bevorzugt mit einer Eingabeeinstelleinheit zur Einstellung des Pegels des Signals vom Vorverstärker bereitgestellt, um innerhalb eines Eingabebereichs des Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandlers zu liegen.
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Die vorliegende Erfindung gemäß eines zweiten Aspekts hiervon stellt ein Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsverfahren bereit, welches die Verwendung des gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgeräts enthält; Verarbeitung des Signals, welches vom Röntgenstrahlenerfasser erzeugt und durch den Vorverstärker geführt worden ist; und Ausgabe des Signals der Pulshöhe proportional zur Energie der auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen. Mit diesem Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsverfahren können sogar Funktionen und Auswirkungen, ähnlich zu denen von dem Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät hervorgebrachten, eingeschätzt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Auf jeden Fall wird die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hiervon deutlicher verständlich, sofern diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erfasst werden. Jedoch werden die Ausführungsformen und die einzige Zeichnung nur für den Zweck der Darstellung und Erklärung angegeben, und sind nicht in irgendeiner Form zur Einschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung heranzuziehen, wobei der Schutzbereich durch die anhängigen Patentansprüche festgelegt wird:
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1 ist ein Blockdiagramm, welches ein gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird auf die einzige beigefügte Zeichnung zur ausführlichen Diskussion einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Wie in der einzigen beigefügten Zeichnung gezeigt, ist ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät einer Bauart, in welcher ein von einem Röntgenstrahlenerfasser erzeugtes und anschließend durch einen Vorverstärker geführtes Signal eingegeben wird und ein Signal einer Pulshöhe proportional zu einer Energie von auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ausgegeben wird. Dieses Signalverarbeitungsgerät enthält einen Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-(A/D)-Wandler 1 zum Wandeln eines Ausgabesignals des Vorverstärkers in ein digitales Signal einer hohen Geschwindigkeit, und einen Digitalsignalverarbeitungsblock 2 zur Verarbeitung des vom Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler 2 zugeführten digitalen Signals. In diesem Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät wird eine Eingabeeinstelleinheit 6 in der Vorstufe des Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandlers 1 verwendet, wobei die Einheit 6 betreibbar ist, um den Pegel des Ausgabesignals vom Vorverstärker innerhalb eines Eingabebereichs des Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandlers 1 einzustellen, und daher wird das Ausgabesignal vom Vorverstärker zum Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler 1 durch die Eingabeeinstelleinheit 6 zugeführt. Die durch die Eingabeeinstelleinheit 6 durchgeführte Pegeleinstellung, kann entweder durch Erfassen einer dem Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler 1 zugeführten Eingabespannung und Abgeben einer Rückmeldung oder durch Erfassen eines Werts nach der A/D-Wandlung und Abgeben einer Rückmeldung ausgeführt werden. Ferner führt der Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler eine wiederholte A/D-Wandlung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit von zum Beispiel etwa 40 MHz durch, welche ausreichend ist, um eine durch einen Ereigniseintritt verursachte Pegeländerung zu erfassen, wie später diskutiert wird.
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Der Digitalsignalverarbeitungsblock 2 enthält eine Ereigniserfassungseinheit 3, eine Speichereinheit 4, und eine Ereignisverarbeitungseinheit 5. Die Ereigniserfassungseinheit 3 ist betreibbar, das Signal vom Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler 1 für eine vorbestimmte Formungszeit unter Verwendung einer Filterfunktion zur Hochgeschwindigkeitsformung zu glätten, dann den Zeitpunkt, an welchem ein derart geglättetes Signal einen maximalen Wert oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts erreicht, als Ereignisinformation zu erfassen, und schließlich die Ereignisinformation mit dem Signal vom Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler 1 zu addieren. Die Speichereinheit 4 ist betreibbar, ein Signal von der Ereigniserfassungseinheit 3 sequenziell zu speichern.
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Die Ereignisverarbeitungseinheit 5 beginnt eine Ereignisverarbeitung als Antwort auf einen Ereigniseintritt beim Empfangen des mit der Ereignisinformation addierten Signals von der Ereigniserfassungseinheit 3, so dass das Signal von der Ereigniserfassungseinheit 3 und ein sequentiell rückwärts aus der Speichereinheit 4 ausgelesenes Signal für die vorbestimmte Formungszeit auf der Grundlage eines Konvergenzwerts des Signals von der Ereigniserfassungseinheit und des sequentiell rückwärts aus der Speichereinheit ausgelesenen Signals geglättet werden kann, wobei ein Koeffizient einer abfallenden Wellenformkorrektur zum Ausgleich des Betrags des Signals von der Ereigniserfassungseinheit 3, welches mit einer differentiellen Zeitkonstante des Vorverstärkers vermindert wird, und ein Koeffizient anwachsender Wellenformkorrektur zum Ausgleich des Betrags des aus der Speichereinheit 4 sequentiell rückwärts ausgelesenen Signals, welches durch die differentielle Zeitkonstante des Vorverstärkers erhöht wird, verwendet werden, und das geglättete Signal von der Ereigniserfassungseinheit 3, von welchem das aus der Speichereinheit 4 sequentiell rückwärts ausgelesene, geglättete Signal subtrahiert worden ist, als ein Signal bezüglich eines Ereignisses bestimmt werden können, bevor die Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt beendet wird.
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Ferner führt die Ereignisverarbeitungseinheit 5, wenn die Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt beendet worden ist, einen Prozess ähnlich zur Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt fort, bis sie ein von der Ereigniserfassungseinheit 3 zugeführtes und mit einer anschließenden Ereignisinformation addiertes Signal empfängt, so dass der Konvergenzwert des Signals von der Ereigniserfassungseinheit 3 und des sequentiell rückwärts aus der Speichereinheit 4 ausgelesenen Signals auf der Grundlage benachbarter geglätteter Signale von der Ereigniserfassungseinheit 3 und eines aus der Differenz zwischen diesen benachbarten geglätteten Signalen erhaltenen Gradienten bestimmt werden können, und auch ein Energienullwert, welcher ein Ausgabewert bei auf den Röntgenstrahlenerfasser nicht einfallenden Röntgenstrahlen ist, auf der Grundlage des geglätteten Signals von der Ereigniserfassungseinheit 3, von welchem das sequentiell rückwärts aus der Speichereinheit 4 ausgelesene, geglättete Signal subtrahiert worden ist, bestimmt werden kann, und gibt dann das Signal bezüglich des Ereignisses, von welchem der Energienullwert subtrahiert worden ist, als das Signal der Pulshöhe aus, welche proportional zur Energie der auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist.
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Der Betrieb des Digitalsignalverarbeitungsblocks 2 wird nachstehend unter Verwendung von mathematischen Ausdrücken und unter Bezugnahme darauf beschrieben. Das Signal vom Analog-Digital-Wandler wird nach Durchlaufen eines Mehrstufenschieberegisters in der Ereigniserfassungseinheit 3 des Digitalsignalverarbeitungsblocks 2 als ein Signal Ui von der Endstufe ausgegeben. Andererseits wird ein Glättungsprozess in Bezug auf ein Signal Ai von jeder Stufe des Schieberegisters durch den folgenden Ausdruck (1) ausgeführt und der Ereigniseintritt, das heißt die Ankunft des Röntgenstrahlenerfassungssignals wird erfasst.
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Im obigen Ausdruck (1) stellt der Parameter F ein geglättetes Signal dar, welches durch Glättung des Eingabesignals Ai für eine vorbestimmte Glättungszeit (etwa mehrere zehn Nanosekunden) mit einer hohen Geschwindigkeit erhalten wird, und der Parameter Cn stellt eine Filterfunktion für eine Hochgeschwindigkeitsformung dar. Die Ereigniserfassungseinheit 3 erfasst als Ereignisinformation den Zeitpunkt, an welchem das geglättete Signal F einen vorbestimmten Grenzwert d überschritten und dann den maximalen Wert erreicht hat, und addiert auch die erfasste Ereignisinformation zum Signal von dem Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler 1, das heißt sie addiert die erfasste Ereignisinformation zu dem vorher beschriebenen Signal Ui, und gibt es dann aus.
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Das Signal Ui von der Ereigniserfassungseinheit 3 wird sukzessive in der Speichereinheit 4 gespeichert und die Schreibadresse erhöht m auf m + 1. Zu dieser Zeit, wenn die Ereignisinformation zum Signal Ui addiert wird, das heißt die im Signal Ui enthaltene Ereignisinformation wahr ist, wird die Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt, wie später beschrieben wird, in der Ereigniserfassungseinheit 5 getriggert. Sobald die Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt endet, wird ein ähnliches Ereignisverfahren sukzessive getriggert, bis das mit der anschließenden Ereignisinformation addierte Signal Ui eintrifft, wobei es also einen Get_Zero-Prozess durchführt, wie später beschrieben wird.
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Die Ereignisverarbeitungseinheit 5 beginnt bei Eingang des Signals Ui von der Ereigniserfassungseinheit 3, welches mit der Ereignisinformation addiert worden ist, mit der Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt, und glättet mittels der folgenden Ausdrücke (2) und (3) das Signal Ui von der Ereigniserfassungseinheit 3 und ein aus der Speichereinheit 4 sequentiell rückwärts ausgelesenes Signal Vi (die Ausleseadresse ändert sich schrittweise von m – 1, dann m – 2, m – 3 und so weiter) für die vorbestimmte Formungszeit auf der Grundlage eines Konvergenzwerts P_Zero des Signals Ui von der Ereigniserfassungseinheit 3 und das aus der Speichereinheit 4 sequentiell rückwärts ausgelesene Signal Vi, einen abfallenden Wellenformkorrekturkoeffizienten Fi, welcher für das Signal Ui von der Ereigniserfassungseinheit 3 zum Ausgleich des im Vorverstärker durch die differentielle Zeitkonstante abgefallenen Betrags erforderlich ist, und einen ansteigenden Wellenformkorrekturkoeffizienten Gi, welcher für das aus der Speichereinheit 4 sequentiell sukzessive ausgelesene Signal Vi zum Ausgleich des im Vorverstärker durch die differentielle Zeitkonstante angestiegenen Betrags erforderlich ist.
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In diesen Ausdrücken (2) und (3) sind beide, der abfallende Wellenformkorrekturkoeffizient Fi und der ansteigende Wellenformkorrekturkoeffizient Gi, eine Funktion der differentiellen Zeitkonstante Tto im Vorverstärker und des Intervalls (abhängig von der zuvor beschriebenen vorbestimmten Formungszeit) von Daten, welche zur Ereignisverarbeitungseinheit 5 gesendet werden, und werden durch eine Exponentialfunktion dargestellt, und der abfallende Wellenformkorrekturkoeffizient Fi und der ansteigende Wellenformkorrekturkoeffizient Gi werden zu einer steigenden Funktion beziehungsweise einer fallenden Funktion, und diese können im Voraus berechnet werden. Ferner können diese Exponentialfunktionen bei Multiplikation mit einer üblicherweise zum Glätten verwendeten Funktion (zum Beispiel einer trapezförmigen Wellenform oder einer Gaußschen Wellenform) einen Korrekturkoeffizienten mit einem ausgezeichneten S/R-Verhältnis bereitstellen.
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Anschließend wird das geglättete Signal SA von der Ereigniserfassungseinheit 3, von welchem das aus der Speichereinheit 4 sequentiell rückwärts ausgelesene, geglättete Signal SB subtrahiert wird, als das Signal SE bezüglich des Ereignisses des folgenden Ausdrucks (4) bestimmt, wobei also die Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt beendet wird. SE = SA – SB (4)
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Es ist zu beachten, dass die Ereignisverarbeitungseinheit 5 auf der Endstufe das Signal SEo, welches dem Signal SE bezüglich des Ereignisses entspricht, von dem ein Energienullwert B_Zero, wie beschrieben wird, subtrahiert wird, gemäß des folgenden Ausdrucks (5) als das Signal SEo der Pulshöhe, welche proportional zur Energie der auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist, ausgibt. SEo = SE – B_Zero (5)
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Beim Beenden der Ereignisverarbeitung als Antwort auf den Ereigniseintritt führt die Ereignisverarbeitungseinheit 5 durch Wiederholen des Prozesses ähnlich zur Ereignisverarbeitung in Antwort auf den Ereigniseintritt den Get_Zero-Prozess durch, bis sie ein mit der anschließenden Ereignisinformation addiertes Signal von der Ereignisverarbeitungseinheit 3 empfängt. Insbesondere wird der Konvergenzwert P_Zero des Signals Ui von der Ereigniserfassungseinheit 3 und das aus der Speichereinheit 4 sequentiell rückwärts ausgelesene Signal Vi bestimmt, indem der Wert Zp nach dem Durchlaufen der differentiellen Zeitkonstante Tto aus dem folgenden Ausdruck (6) auf der Grundlage von benachbarten geglätteten Signalen SAb und SAa von der Ereigniserfassungseinheit 3 und des aus der Differenz daraus erhaltenen Gradienten erhalten wird, und indem der Glättungsprozess (zum Beispiel exponentielles Glätten) durchgeführt wird. Zp = (SAb + SAa)/2 – Tto(SAb – SAa)/g + P_Zero (6)
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Ferner wird der Energienullwert B_Zero, welcher ein Ausgabewert bei auf den Röntgenstrahlenerfasser nicht einfallenden Röntgenstrahlen ist, aus dem nachstehenden Ausdruck (7) bestimmt, indem das Signal Zb erhalten wird, welches dem geglätteten Signal SA von der Ereigniserfassungseinheit 3 entspricht, von welchem das aus der Speichereinheit 4 sequentiell rückwärts ausgelesene, geglättete Signal SB subtrahiert worden ist, und indem der Glättungsprozess (zum Beispiel exponentielles Glätten) durchgeführt wird. Zb = SA – SB (7)
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Wie oben beschrieben, wird das Signal in das Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät gemäß der vorhergehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vom Vorverstärker, nachdem es vom analogen Signal in das digitale Signal mit einer hohen Geschwindigkeit unter der Verwendung des Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandlers 1 gewandelt worden ist, dem im Digitalsignalverarbeitungsblock 2 auf einer digitalen Grundlage durchgeführten Prozess ausgesetzt, um die durch die differentielle Zeitkonstante abgefallene Komponente verursachten Einflüsse zu entfernen. Da der Digitalsignalverarbeitungsblock 2 mit einem FPGA und Firmware oder DSP und einem Programm entsprechend dem Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut werden kann, kann das Signal, welches die exakt zur Energie der auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen proportionalen Pulshöhe und hohen S/R-Verhältnis mit einem vereinfachten Aufbau und einer vereinfachten Einstellung ausgegeben werden. Ferner kann das den Digitalsignalverarbeitungsblock 2 bildende FPGA einen darin eingebauten Multikanalpulshöhenanalysator aufweisen.
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Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen ausgelegt werden sollte, dass sie ein Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsverfahren beinhaltet, bei welchem das Signal, welches vom Röntgenstrahlenerfasser erzeugt und durch den Vorverstärker geführt worden ist, durch Betreiben des Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der oben beschriebenen Art verarbeitet wird und das Signal der Pulshöhe, welche exakt proportional zur Energie der auf den Röntgenstrahlenerfasser einfallenden Röntgenstrahlen ist, dann ausgegeben wird. Mit diesem Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsverfahren können sogar Funktionen und Auswirkungen, ähnlich zu denen, die vom Röntgenstrahlenerfassungssignalverarbeitungsgerät der vorliegenden Erfindung ermöglicht werden, wahrgenommen werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen hiervon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche nur für den Zweck der Darstellung verwendet werden, vollständig beschrieben worden ist, wird der Fachmann ohne Weiteres zahlreiche Änderungen und Modifikationen im Rahmen der Offensichtlichkeit auf das Lesen der hierin vorgestellten Beschreibung der vorliegenden Erfindung hin erfassen. Folglich sind derartige Änderungen und Modifikationen, sofern sie sich nicht vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung entfernen, welcher aus den hierzu angeschlossenen Ansprüchen hervorgeht, als hierin eingeschlossen zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Wandler
- 2
- Digitalsignalverarbeitungsblock
- 3
- Ereigniserfassungseinheit
- 4
- Speichereinheit
- 5
- Ereignisverarbeitungseinheit
- 6
- Eingabeeinstelleinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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