JP2001021653A - 検出装置 - Google Patents

検出装置

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JP2001021653A
JP2001021653A JP19716699A JP19716699A JP2001021653A JP 2001021653 A JP2001021653 A JP 2001021653A JP 19716699 A JP19716699 A JP 19716699A JP 19716699 A JP19716699 A JP 19716699A JP 2001021653 A JP2001021653 A JP 2001021653A
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JP
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signal
converter
analog
analog signal
rays
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JP19716699A
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Inventor
Yoshiro Onishi
佳郎 大西
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Horiba Ltd
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Horiba Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 AD変換器のダイナミックレンジを有効に利
用することができ、高精度の検出ができる検出装置を提
供する。 【解決手段】 AD変換器35の入力側に、アナログ信
号を微分する微分手段40を設けるか、または、階段状
のアナログ信号の前後を相対移動させて階段始めと階段
終わりの高低差を小さくするオフセット手段を設け、A
D変換器35に入力される信号を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、検出装置に関し、
特に、試料に対して一次X線もしくは電子線を照射し、
試料から放出される特性X線の強度に基づいて試料中に
含まれる成分の定量分析を行う放射線検出装置などに関
する。
【0002】
【従来の技術】図5は、検出装置の一例である放射線検
出装置の構成を概略的に示す図である。この図におい
て、1は試料載置台、2はX線源部、3は放射線検出
部、4は信号処理部、5は制御部であり、これらから放
射線検出装置が構成されている。
【0003】試料載置台1は、開口11を備え、この開
口11が形成されている部分の上に、固体状の試料12
を載置できるように構成されている。
【0004】X線源部2は、前記試料載置台1の下方に
配設され、X線発生部13と、駆動部14とから構成さ
れている。前記X線発生部13は、前記駆動部14に備
えられる高電圧発生回路をから供給される高電圧によっ
て駆動されて一次X線15を発生するX線管と、一次X
線フィルタとからなる。前記X線管から出力された一次
X線15は、一次X線フィルタを通過することにより、
例えばある元素を励起するのに効率のよいエネルギー分
布を持つ一次X線15となって試料12に照射されるよ
うに構成されている。
【0005】放射線検出部(X線検出器)3は、例えば
Si(Li)などの半導体検出素子22とこれを駆動す
る高圧電源23とからなり、半導体検出素子22に入射
する蛍光X線24のエネルギーに応じたアナログ電流信
号aを出力するよう構成されている。
【0006】信号処理部4は、プリアンプ部19と、リ
セット用フィードバック部20と、AD変換器35と、
ディジタルフィルタ36と、マルチチャネルパルスハイ
トアナライザー37とを備えてなる。
【0007】プリアンプ部19は、電界効果トランジス
タ25、アンプ26、積分用コンデンサ27などからな
り、前記放射線検出部3からのアナログ電流信号aを完
全積分してアナログ電圧信号bを出力するように構成さ
れている。
【0008】リセット用フィードバック部20は、前記
アナログ電圧信号bを比較電源28からの基準電圧cと
を比較する比較器29と、この比較器29の出力側に抵
抗30を介して一端が接続されると共に、他端が電源3
1に接続された発光素子32とからなり、前記アナログ
電圧信号bが一定レベル(基準電圧c)に達したとき、
インヒビット信号を発して発光素子32を発光させて前
記積分用コンデンサ27に蓄積された電荷を放電させる
ことにより、前記プリアンプ部19をリセットさせるよ
うに構成されている。
【0009】前記プリアンプ部19及び前記リセット用
フィードバック部20により、蛍光X線24が入射する
毎に、放射線線検出部3から出力されるアナログ電圧信
号bは、図6に示すように階段状に上昇するが、一定の
レベルcになると、ゼロに戻るといった動作を繰り返
す。
【0010】AD変換器35は、例えば計数型のAD変
換器であり、前記アナログ電圧信号bをディジタル信号
fに変換するものである。ディジタルフィルタ36は、
ディジタル信号fを平滑化するものである。マルチチャ
ネルパルスハイトアナライザー37は、図7に示すよう
に、前記ディジタル信号fを分析処理して放射線検出部
3に入射する蛍光X線のエネルギースペクトルを出力す
るものである。
【0011】制御部5は、例えばマイコンなどの制御部
であり、前記マルチチャネルパルスハイトアナライザー
37での処理を経て各種演算や表示を行うための演算回
路やメモリを備えると共に、前記駆動部14のオンオフ
制御などの各種の制御を行うように構成されている。
【0012】前記構成の放射線検出装置においては、X
線源部2から一次X線15を試料12に対して照射し、
そのときの試料12において生じる蛍光X線24の強度
に基づいて試料12中に含まれる成分の種類およびその
量(濃度)を調べることができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に構成された検出装置においては、検出部3からのアナ
ログ電圧信号bが階段状に出力されるため、このような
階段状出力をそのままAD変換する場合、図6の如き小
さな出力εまでAD変換しようとすると、AD変換器3
5のダイナミックレンジを広く(ビット数を多く)しな
ければならず、AD変換器35の性能が検出装置の精度
の限界になるという問題点があった。
【0014】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、AD変換器のダイナミック
レンジを有効に利用することができ、高精度の検出がで
きる検出装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第1本発明は、検出器の出力を積分して階段状のア
ナログ信号を出力するプリアンプ部と、このアナログ信
号をディジタル信号に変換するAD変換器とを備える検
出装置において、前記AD変換器の入力側に、前記アナ
ログ信号を微分する微分手段を設けたことを特徴とする
検出装置である。
【0016】AD変換器の入力側(前段)の微分手段に
より、プリアンプ部からのアナログ信号を微分すると、
AD変換器の入力信号が小さくなるため、AD変換器の
ビット数を有効に利用できる。
【0017】また、第2本発明は、検出部の出力を積分
して階段状のアナログ信号を出力するプリアンプ部と、
このアナログ信号をディジタル信号に変換するAD変換
器とを備える検出装置において、前記AD変換器の入力
側に、階段状の前記アナログ信号の前後を相対移動させ
て階段始めと階段終わりの高低差を小さくするオフセッ
ト手段を設けたことを特徴とする検出装置である。
【0018】AD変換器の入力側(前段)のオフセット
手段により、プリアンプ部からの階段状のアナログ信号
の前後を相対移動、例えば階段状のアナログ信号の前半
部分を一定量嵩上げすると、階段状のアナログ信号の階
段始めと階段終わりの高低差が小さくなって、AD変換
器のビット数を有効に利用できる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
従って説明する。図1は、第1本発明に係る検出装置で
ある放射線検出装置の機器ブロック図であり、図2は、
第1本発明に係る検出装置である放射線検出装置の作動
を示すグラフ図である。
【0020】図1において、図5と異なる部分は、信号
処理部4において、AD変換器35の入力側に、微分器
(微分手段)40が設けられ、微分器(微分手段)40
の追加に対応して、ディジタルフィルタ41の機能を変
更した点である。その他の部分は、図5で説明したもの
と同様であるため、図5と同じ符号を付して詳細な説明
を省略する。
【0021】微分手段としての微分器40は、放射線検
出部3からの階段状のアナログ信号の信号を微分する機
能を有するものである。公知の種々の微分器40が使用
できる。微分器40により、図2(a)のような階段状
のアナログ信号bを微分すると、図2(b)のようにピ
ーク信号の列に変換される。微分後のピーク信号hの高
さが、階段状のアナログ信号bの出力εに相当する。A
D変換器35は、ピーク信号hをディジタル信号に変換
する。ディジタルフィルタ41は、微分器40で微分処
理が施され、その後ディジタル化された信号を、積分処
理して信号のノイズを除去する構成になっている。
【0022】図2(a)のような階段状のアナログ信号
bをそのままAD変換器35でディジタル信号に変換す
ると、R1で表示されるダイナミックレンジが必要にな
る。しかし、図2(b)のように微分され、ピーク信号
の列になったアナログ信号をディジタル信号に変換する
ためには、R2で表示されるダイナミックレンジで済む
ことになる。すなわち、同じビット数のAD変換器35
を用いた場合、より小さなピーク信号までディジタル信
号に変換できる。その結果、図7で示される蛍光X線の
エネルギースペクトルが精密なものとなり、放射線検出
装置の検出精度が向上する。
【0023】図3は、第2本発明に係る検出装置である
放射線検出装置の機器ブロック図であり、図4は、第2
本発明に係る検出装置である放射線検出装置の作動を示
すグラフ図である。
【0024】図3において、図5と異なる部分は、信号
処理部4において、AD変換器35の入力側に、オフセ
ット手段42が設けられ、ディジタルフィルタ36の前
段に減算器48を設けた点である。その他の部分は、図
5で説明したものと同様であるため、図5と同じ符号を
付して詳細な説明を省略する。
【0025】オフセット手段41は、前記アナログ電圧
信号bを比較電源42からの基準電圧dとを比較する比
較器44と、この比較器44の出力側に接続されるDA
変換器45と、このDA変換器45に基づいてオフセッ
トさせる矩形状のアナログ信号を形成するオフセット回
路46と、矩形状のアナログ信号を電圧信号bに加算す
る加算器47とからなる構成である。また、AD変換器
45は、矩形状のアナログ信号に相当するディジタル信
号を出力し、AD変換器35の出力側に設けられた減算
器48により、AD変換器35の出力から前記ディジタ
ル信号を減算する構成である。
【0026】図4(a)に示すアナログ電圧信号bが立
ち上がりから一定レベル(基準電圧d)に達する迄、D
A変換器45を経てオフセット回路46から出力される
矩形状のアナログ信号i(図4(b)参照)が加算器4
7によりアナログ電圧信号bにプラスされ、アナログ電
圧信号bの階段状の前段がプラス側にオフセットされる
(図4(c)参照)。前記アナログ電圧信号bが一定レ
ベル(基準電圧d)を越えると、DA変換器45を経て
オフセット回路46から出力される信号ゼロになり、ア
ナログ電圧信号bはオフセットされない(図4(c)参
照)。
【0027】図4(c)のように階段状のアナログ信号
の前段を嵩上げ状態にオフセットすると、前記階段状の
アナログ信号の階段始めと階段終わりの高低差(R4)
になり、オフセット前の高低差(R3)より小さくな
る。そのため、AD変換器35のダイナミックレンジを
有効に活用して、ディジタル信号に変換できる。そし
て、DA変換器45からアナログ信号iに相当するディ
ジタル信号を減算器48でAD変換器35の出力側のデ
ィジタル信号を減算すると、元の階段状のアナログ信号
に相当するディジタル信号に戻される。このように、A
D変換器35のダイナミックレンジを有効活用できる結
果、図7で示される蛍光X線のエネルギースペクトルが
精密なものとなり、放射線検出装置の検出精度が向上す
る。
【0028】なお、アナログ信号のオフセット手段42
に対応して、ディジタル信号の減算器48を設ける構成
は好ましい構成であるが必須ではない。図4(c)のア
ナログ信号をそのままAD変換器35で変換することも
できる。この場合、階段状のアナログ信号の一つが飛ば
されることになる。そこで、図4(a)において、階段
状のアナログ信号bが基準電圧dを越えると、直ぐに矩
形状アナログ信号iをゼロにするのではなく、階段の平
行部分でオフセットされるように、所定時間経過後に矩
形状アナログ信号iをゼロとすると、階段の立ち上がり
の全てが検出できるようになる。
【0029】また、階段状のアナログ信号bをオフセッ
トさせるために、アナログ信号bの後段を下げる方向に
オフセットさせてもよく、要するに階段状のアナログ信
号bの前後を相対移動させれぱよい。さらに、階段状の
アナログ信号bを一段でオフセットさせるだけではな
く、複数段でオフセットさせてもよい。
【0030】さらに、検出装置として放射線検出装置の
場合を説明したが、本発明は、検出部の出力を積分して
階段状のアナログ信号を出力するプリアンプ部と、この
アナログ信号をディジタル信号に変換するAD変換器と
を備える検出装置であれば、種々の検出装置に対して適
用できる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、第1本発明によれ
ば、AD変換器の入力側の微分手段により、プリアンプ
部からのアナログ信号が微分され、AD変換器の入力信
号が小さくなるため、AD変換器のダイナミックレンジ
(ビット数)を有効に利用できる。その結果、特性X線
などのエネルギースペクトルが精密なものとなり、例え
ば放射線検出装置の検出精度が向上する。
【0032】第2本発明によれば、AD変換器の入力側
(前段)のオフセット手段により、例えば階段状アナロ
グ信号の前半部分を一定量嵩上げすると、階段状のアナ
ログ信号の階段始めと階段終わりの構成差が小さくなっ
て、AD変換器のダイナミックレンジ(ビット数)を有
効に利用できる。その結果、特性X線などのエネルギー
スペクトルが精密なものとなり、例えば放射線検出装置
の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1本発明に係る検出装置である放射線検出装
置の機器ブロック図である。
【図2】第1本発明に係る検出装置である放射線検出装
置の作動を示すグラフ図である。
【図3】第2本発明に係る検出装置である放射線検出装
置の機器ブロック図である。
【図4】第2本発明に係る検出装置である放射線検出装
置の作動を示すグラフ図である。
【図5】従来の検出装置である放射線検出装置の機器ブ
ロック図である。
【図6】従来の検出装置である放射線検出装置の作動を
示すグラフ図である。
【図7】放射線検出装置の蛍光X線のエネルギースペク
トルの一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 放射線検出部(検出部) 19 プリンアンプ部 35 AD変換器 40 微分器(微分手段) 42 オフセット手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出部の出力を積分して階段状のアナロ
    グ信号を出力するプリアンプ部と、このアナログ信号を
    ディジタル信号に変換するAD変換器とを備える検出装
    置において、前記AD変換器の入力側に、前記アナログ
    信号を微分する微分手段を設けたことを特徴とする検出
    装置。
  2. 【請求項2】 検出部の出力を積分して階段状のアナロ
    グ信号を出力するプリアンプ部と、このアナログ信号を
    ディジタル信号に変換するAD変換器とを備える検出装
    置において、前記AD変換器の入力側に、階段状の前記
    アナログ信号の前後を相対移動させて階段始めと階段終
    わりの高低差を小さくするオフセット手段を設けたこと
    を特徴とする検出装置。
JP19716699A 1999-07-12 1999-07-12 検出装置 Pending JP2001021653A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1298358A2 (en) 2001-09-26 2003-04-02 JATCO Ltd Control system for automatic transmissions
JP2011047798A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Mitsubishi Electric Corp 放射線分布検出回路

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