JP2002350545A - エネルギー測定方法及び測定装置 - Google Patents

エネルギー測定方法及び測定装置

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JP2002350545A JP2001158908A JP2001158908A JP2002350545A JP 2002350545 A JP2002350545 A JP 2002350545A JP 2001158908 A JP2001158908 A JP 2001158908A JP 2001158908 A JP2001158908 A JP 2001158908A JP 2002350545 A JP2002350545 A JP 2002350545A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号パルス間のパルス間隔が短い場合であっ
ても、個々の信号パルスのエネルギーを正しくかつ精度
良く測定することが可能なエネルギー測定方法及び測定
装置を提供する。 【解決手段】 測定対象としてエネルギー測定装置１に
入力された信号パルスＰに対して、ゲート積分器３２で
取得された積分信号強度Ｑ、及びパルス間隔計測器２３
で計測されたパルス間隔Ｔから、エネルギー算出部１０
において全積分強度に対応するエネルギーＥを算出す
る。このとき、その信号パルスよりも前に入力された信
号パルスでの積分信号強度またはエネルギーの少なくと
も一方及びパルス間隔からパイルアップ補正を行う。こ
れにより、パイルアップの影響が除外された正しいエネ
ルギーＥを精度良く求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力された信号パ
ルスのパルス波形に対し、その信号強度を積分して信号
パルスのエネルギーを測定するエネルギー測定方法及び
測定装置に関するものである。本発明は放射線のエネル
ギー計測や線量計測のみならず、放射線の検出位置情報
や放射線画像の計測などにも広く応用され、とくに核医
学診断に用いられるガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ(Single
photon emission computed tomography)装置、ＰＥＴ(P
ositron emission tomography)装置などにも応用され
る。
【０００２】
【従来の技術】γ線や荷電粒子などの放射線（エネルギ
ー線）について測定を行う場合、放射線の検出には、例
えばシンチレータを用いたシンチレーション検出器など
の放射線検出器が用いられる。そして、放射線検出器か
ら出力された検出信号に対して、所定の信号処理あるい
はさらに演算処理等を行うことにより必要な情報が得ら
れる。
【０００３】例えば、シンチレーション検出器では、シ
ンチレータ中で発生するパルス状のシンチレーション光
によって、シンチレータに入射した放射線を検出する。
このシンチレーション光による光信号パルスは、光電子
増倍管などの光検出器で電気信号パルスに変換される。
すなわち、シンチレーション光が光電子増倍管の光電面
に入射するとその光電面から光強度に比例して複数の光
電子を発生し、この光電子は第一ダイノードに集められ
たのち、順次後続のダイノードによって増倍され、パル
ス信号（電流信号）となって出力される。
【０００４】一般に、放射線検出器に使用されるシンチ
レータのシンチレーション光は例えば指数関数的に信号
強度が減衰するようなパルス波形を有する。そして、第
一ダイノードに集められる光電子の総数がシンチレータ
に吸収された放射線のエネルギーに対応する。そこで放
射線のエネルギーを計測するには、光電子増倍管からの
出力信号を適当な時間間隔にわたって積分する必要があ
る。一般に１つの信号パルスによって、第一ダイノード
に集められる光電子の総数は十分大きくないので、上記
の積分時間はシンチレーション光の大部分を積分するよ
うに設定するのが好ましい。この積分時間が短い場合に
は集められる光電子数が減少するため、その統計的な変
動によって、エネルギー分解能が低下する。
【０００５】放射線検出器による放射線の単位時間当た
りの検出数（計数率）が高い状態で測定が行われると、
信号パルス間のパルス間隔が、個々の信号パルスのパル
ス幅と同程度またはそれよりも短い時間間隔となる確率
が増大し、２以上の信号パルスが互いに時間的に重なり
合う、いわゆる「パイルアップ」が発生する。このと
き、エネルギーを測定しようとする信号パルスに対して
信号強度（電流信号）の積分を行うと、その信号パルス
にパイルアップしている他の信号パルスの信号強度が同
時に積分されてしまい、測定対象となっている信号パル
スのエネルギーを正しく測定することができないという
問題を生じる。
【０００６】パルス波形が１つの指数関数で表される場
合、パイルアップによる誤差を少なくするために従来か
らよく用いられる比較的簡単な方法は、デレイライン・
クリッピング法によってパルスの時間幅を短縮し、積分
時間をそのパルス時間幅にほぼ等しく設定する方法であ
る。この場合、パルスの時間幅を短くするほど積分時間
も短くすることができ、高い計数率においてパイルアッ
プを生ずる確率が減少し、計数率特性を向上することが
できるが、その代わり、各信号パルスごとに光電子増倍
管の第一ダイノードに集められる光電子数が減少し、パ
イルアップが発生しないような低い計数率においてもエ
ネルギー分解能が低下する欠点があった。
【０００７】これを改良する従来技術の１つとして、Ta
nakaらの方法（文献１：Nucl. Instr. Meth. Vol. 158,
pp. 459-466, 1979）では、上記のようにデレイライン
・クリッピング法によってパルスの時間幅を短縮する
が、積分時間を後続パルスの発生によって制御し、後続
パルスが発生しない範囲において十分長くすることによ
って、低い計数率におけるエネルギー分解能の低下を避
けている。
【０００８】また、Kolodziejczykの方法（文献２：米
国特許第５４３０４０６号公報）では、パルス信号（電
流信号）とそれを時間的に積分した積分信号とを適当な
荷重で加算することによって、時間的に一定で、かつ振
幅がエネルギーに比例するような加算信号を発生させ、
この加算信号の振幅をサンプリングして測定する方法が
用いられている。測定対象の信号パルスの加算信号を後
続の信号パルスが到来する直前にサンプリングし、その
値を計測することによって、後続の信号パルスのパイル
アップの影響を除去することができるが、前の信号パル
スのパイルアップの影響を除去することはできない。
【０００９】さらに、他の方法として、Wongの方法（文
献３：国際特許ＷＯ９８／５０８０２号公報）がある。
この方法は、上記したKolodziejczykの方法と同様に電
流信号と積分信号の加算信号を測定する方法を用いてい
るが、さらに測定対象の信号パルスより以前に到来した
すべての信号パルスの影響も補正するように改良したも
のである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】シンチレーション検出
器などの放射線検出器を利用して放射線を計測する場
合、計数率が高くなって信号パルスのパイルアップが起
こると、エネルギーの測定値に誤差を生じたり、エネル
ギー分解能が低下する。シンチレーション検出器を利用
したガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ装置、ＰＥＴ装置などの
放射線画像計測装置において信号パルスのパイルアップ
が起こると、放射線エネルギーのみならず、放射線の検
出位置を示す位置信号も正しく計測されないので、得ら
れる放射線画像の解像力が低下したり画像に歪みを生じ
たりする。これらの高計数率における問題は従来のパイ
ルアップ補正法によってある程度防ぐことができるが、
不十分であった。
【００１１】すなわち、前記したようにデレイライン・
クリッピング法によってパルス幅を短縮する方法では、
パイルアップが発生しないような低い計数率においても
エネルギー分解能や画像解像力が低下する欠点があっ
た。Tanakaらの方法でも、高い計数率まで測定できるよ
うにパルス幅を極端に短かくすると高い計数率での分解
能が低下する。電流信号と積分信号とを適当な荷重で加
算した信号を用いるKolodziejczykの方法およびWongの
方法では、信号パルスの電流信号が時間の経過とともに
統計的に激しく変動するために、計数率の増大とともに
エネルギー分解能や画像解像力が大きく低下する欠点が
あった。また、これらの方法はすべてシンチレーション
のパルス波形が単一の指数関数で近似できる場合にのみ
応用することができ、それ以外の場合、例えば減衰時定
数の異なる２つ以上の指数関数の和として近似されるよ
うな場合には適用できないという欠点があった。
【００１２】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、高い計数率においても、個々の信
号パルスのエネルギーを正しくかつ精度良く測定するこ
とが可能なエネルギー測定方法及び測定装置を提供し、
放射線計測や放射線画像計測の性能を向上することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明によるエネルギー測定方法は、測定対
象の信号パルスのパルス波形に対し、その信号強度を積
分して信号パルスのエネルギーを測定するエネルギー測
定方法であって、（１）入力された信号パルスに対し、
信号パルスから次の信号パルスまでの時間間隔であるパ
ルス間隔を取得するパルス間隔取得ステップと、（２）
パルス間隔に対応するように設定された所定の積分時間
で、信号パルスの信号強度を積分して積分信号強度を取
得する積分強度取得ステップと、（３）積分強度取得ス
テップで取得された積分信号強度、及びパルス間隔取得
ステップで取得されたパルス間隔から、信号パルスの全
積分強度に対応するエネルギーを算出するエネルギー算
出ステップとを備え、（４）エネルギー算出ステップに
おいて、測定対象の信号パルスでの積分信号強度及びパ
ルス間隔から算出された補正前のエネルギーに対して、
該信号パルスよりも前に入力された信号パルスでの積分
信号強度またはエネルギーの少なくとも一方及びパルス
間隔からパイルアップ補正を行って、補正後のエネルギ
ーを算出することを特徴とする。
【００１４】また、本発明によるエネルギー測定装置
は、測定対象の信号パルスのパルス波形に対し、その信
号強度を積分して信号パルスのエネルギーを測定するエ
ネルギー測定装置であって、（ａ）入力された信号パル
スを分岐した一方を入力し、信号パルスに対応するトリ
ガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、（ｂ）トリガ
信号生成手段からのトリガ信号を入力し、トリガ信号に
基づいて、信号強度の積分を指示するためのゲート信号
を生成するゲート信号生成手段と、（ｃ）トリガ信号生
成手段からのトリガ信号を入力し、信号パルスでのパル
ス間隔として、トリガ信号から次のトリガ信号までの時
間間隔を計測するパルス間隔計測手段と、（ｄ）入力さ
れた信号パルスを分岐した他方を入力し、所定の遅延時
間だけ遅延させる遅延手段と、（ｅ）遅延手段で遅延さ
れた信号パルス、及びゲート信号生成手段からのゲート
信号を入力し、ゲート信号の指示に基づいて設定された
所定の積分時間で、信号パルスの信号強度を積分して積
分信号強度を取得するゲート積分手段と、（ｆ）ゲート
積分手段で取得された積分信号強度、及びパルス間隔計
測手段で計測されたパルス間隔から、信号パルスの全積
分強度に対応するエネルギーを算出するエネルギー算出
手段とを備え、（ｇ）エネルギー算出手段は、測定対象
の信号パルスでの積分信号強度及びパルス間隔から算出
された補正前のエネルギーに対して、該信号パルスより
も前に入力された信号パルスでの積分信号強度またはエ
ネルギーの少なくとも一方及びパルス間隔からパイルア
ップ補正を行って、補正後のエネルギーを算出すること
を特徴とする。
【００１５】上記したエネルギー測定方法及び測定装置
においては、測定対象として入力された信号パルスに対
して、パルス波形、すなわち信号強度の時間変化（電流
信号）からエネルギーを求めるとともに、その信号パル
スよりも前に入力された他の信号パルスに対して先に取
得されたデータを用いて、パイルアップ補正を行ってい
る。これにより、信号パルスにパイルアップされた他の
信号パルスの影響を除外して、個々の信号パルスのエネ
ルギーを正しく測定することができる。
【００１６】また、信号パルスに対する補正前のエネル
ギーの算出及びパイルアップ補正に用いるデータとし
て、雑音信号などの影響が大きい信号パルス（電流信
号）を直接に用いず、積分信号強度、パルス間隔、及び
それらから求められたエネルギーを用いている。これに
より、信号パルスのエネルギーを精度良く測定すること
ができる。以上より、信号パルス間のパルス間隔が短
く、信号パルスにパイルアップを生じている場合であっ
ても、個々の信号パルスのエネルギーを正しくかつ精度
良く測定することが可能なエネルギー測定方法及び測定
装置が実現される。
【００１７】また、エネルギー測定装置は、エネルギー
算出手段が、パイルアップ補正の演算を含むエネルギー
を算出するための演算を行うエネルギー演算手段と、測
定対象の信号パルスでの積分信号強度及びパルス間隔を
記憶する第１バッファメモリと、該信号パルスよりも前
に入力された信号パルスでの積分信号強度またはエネル
ギーの少なくとも一方及びパルス間隔を記憶する第２バ
ッファメモリとを有することを特徴とする。
【００１８】このような構成により、バッファメモリに
記憶された各データを参照しつつ、エネルギーを算出す
るための演算を確実に行うことができる。
【００１９】具体的なエネルギーの算出方法について
は、エネルギー測定方法（エネルギー測定装置）は、エ
ネルギー算出ステップにおいて、（エネルギー算出手段
が、）パルス間隔Ｔに基づいて決定される係数Ａ（Ｔ）
及びＢ（Ｔ）を用い、時刻ｔ0に入力された信号パルス
Ｐ0のエネルギーＥ0を、信号パルスＰ0での積分信号強
度Ｑ0及びパルス間隔Ｔ0と、時刻ｔ1（ｔ1＜ｔ0）に連
続して入力された信号パルスＰ1での積分信号強度Ｑ1及
びパルス間隔Ｔ1とから、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ａ（Ｔ0）−Ｑ1・Ｂ（Ｔ1） により算出することを特徴とする。
【００２０】このような算出方法は、例えば、信号パル
スのパルス波形が単一の指数関数によって表される場合
の単一指数関数補正法において適用することが可能であ
る。あるいは、パルス波形が単一の指数関数以外の一般
波形によって表される場合の２項近似法においても適用
することが可能である。
【００２１】あるいは、エネルギー測定方法（エネルギ
ー測定装置）は、エネルギー算出ステップにおいて、
（エネルギー算出手段が、）測定対象の信号パルスより
も前に入力された信号パルスのうちでパイルアップ補正
に用いる信号パルスの個数をＪ個（Ｊ＝１以上の整数）
とするとともに、パルス間隔Ｔに基づいて決定される係
数Ｃ0（Ｔ）及びＣj（Ｔ）（ｊ＝１、…、Ｊ）を用い、
時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0のエネルギーＥ
0を、信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパルス間
隔Ｔ0と、それぞれ時刻ｔj（ｔj＜ｔj-1）に連続して入
力されたＪ個の信号パルスＰjでのエネルギーＥj及びパ
ルス間隔Ｔjとから、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ｃ0（Ｔ0）−Σj=1…JＥj・Ｃj（Ｔj） により算出することを特徴とする。
【００２２】このような算出方法は、例えば、信号パル
スのパルス波形が単一の指数関数以外の一般波形によっ
て表される場合の多項補正法において適用することが可
能である。
【００２３】あるいは、エネルギー測定方法（エネルギ
ー測定装置）は、エネルギー算出ステップにおいて、
（エネルギー算出手段が、）パルス間隔Ｔに基づいて決
定される係数Ｄ0（Ｔ）、Ｄ1（Ｔ）及びＤ2（Ｔ）を用
い、時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0のエネルギーＥ
0を、信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパルス間
隔Ｔ0と、時刻ｔ1（ｔ1＜ｔ0）に連続して入力された信
号パルスＰ1でのエネルギーＥ1及びパルス間隔Ｔ1と、
時刻ｔ2（ｔ2＜ｔ1）に連続して入力された信号パルス
Ｐ2での積分信号強度Ｑ2及びパルス間隔Ｔ2とから、次
式 Ｅ0＝Ｑ0・Ｄ0（Ｔ0）−Ｅ1・Ｄ1（Ｔ1）−Ｑ2・Ｄ
2（Ｔ2） により算出することを特徴とする。
【００２４】このような算出方法は、例えば、信号パル
スのパルス波形が単一の指数関数以外の一般波形によっ
て表される場合の３項近似法において適用することが可
能である。
【００２５】また、エネルギー測定方法は、エネルギー
算出ステップにおいて、パルス間隔Ｔに基づいて決定さ
れ、エネルギーの算出に用いられる係数のそれぞれにつ
いて、複数のパルス間隔の値に対してあらかじめ求めら
れた係数の値から作成されたルックアップテーブルを用
いることを特徴とする。
【００２６】同様に、エネルギー測定装置は、エネルギ
ー算出手段が、パルス間隔Ｔに基づいて決定され、エネ
ルギーの算出に用いられる係数のそれぞれについて、複
数のパルス間隔の値に対してあらかじめ求められた係数
の値から作成されたルックアップテーブルを有すること
を特徴とする。
【００２７】このような構成により、ルックアップテー
ブルにあらかじめ用意された係数の値を参照しつつ、エ
ネルギーを算出するための演算を効率的に行うことがで
きる。ただし、これらの係数については、エネルギー算
出手段でその都度求めることとしても良い。
【００２８】また、エネルギー測定方法は、信号パルス
のパルス波形をあらかじめ設定された波形弁別条件に基
づいて複数種類のパルス波形に弁別するパルス波形弁別
ステップをさらに備え、エネルギー算出ステップにおい
て、パルス波形弁別ステップで弁別されたパルス波形の
種類に対応した算出方法を用いてエネルギーを算出する
ことを特徴とする。
【００２９】同様に、エネルギー測定装置は、信号パル
スのパルス波形をあらかじめ設定された波形弁別条件に
基づいて複数種類のパルス波形に弁別するパルス波形弁
別手段をさらに備え、エネルギー算出手段が、パルス波
形弁別手段で弁別されたパルス波形の種類に対応した算
出方法を用いてエネルギーを算出することを特徴とす
る。
【００３０】これにより、互いに異なる複数種類のパル
ス波形のいずれかを有する信号パルスがエネルギーの測
定対象となるような場合において、入力された信号パル
スに対して、それぞれのパルス波形に対応する好適な算
出方法を用いてエネルギーの算出を行うことができる。
【００３１】また、エネルギー測定装置は、ゲート積分
手段において信号パルスの信号強度を積分する積分時間
を、測定対象の信号パルスそれぞれに対して、あらかじ
め設定された最大積分時間Ｔmax、及びパルス間隔Ｔか
らゲート積分手段のリセット時間Ｔrを引いた時間Ｔ−
Ｔrのうちの短い時間である実効積分時間Ｔ’ Ｔ’＝ｍｉｎ（Ｔmax，Ｔ−Ｔr） として設定することを特徴とする。
【００３２】これにより、積分時間が長時間にわたるこ
とを防止するとともに、信号パルスそれぞれでのパルス
間隔に応じて好適な積分時間を設定して、算出されるエ
ネルギーの精度を極力向上させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
エネルギー測定方法及び測定装置の好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一
要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３４】まず、本発明によるエネルギー測定方法及
び測定装置における測定対象となる信号パルスの例とし
て、図１及び図２に示す時間波形のグラフを用いて、放
射線検出器として用いられるシンチレーション検出器か
ら検出信号として出力される信号パルスについて説明す
る。
【００３５】図１は、シンチレーション検出器から放射
線検出に対応して出力される信号パルスについて、その
パルス波形である信号強度の時間波形（電流信号波形）
の一例を模式的に示すグラフである。このグラフにおい
て、横軸は時間ｔを、また、縦軸は各時刻における信号
パルスの信号強度（電流値）を示している。
【００３６】シンチレーション検出器では、シンチレー
タ中で発生するシンチレーション光による光信号パルス
に応じて、シンチレータに接続された光検出器から電気
信号パルスＰが出力される。この信号パルスＰは、一般
に、シンチレーション光の発生時刻に対応する時刻に立
ち上がった信号強度が、ある程度のパルス時間幅にわた
る時間的な広がりを持って減衰するパルス波形を有す
る。
【００３７】具体的には、信号パルスＰのパルス波形
は、例えば、図１に示すように、信号強度が立ち上がり
時刻で立ち上がった後に、時間ｔの経過とともに単一の
指数関数にしたがって減衰する時間波形ｆ（ｔ）
【００３８】
【数１】 で近似されるパルス波形を示す。ここで、式（１）にお
いて、τは、信号パルスＰのパルス波形での信号強度の
減衰時定数、ｔは、信号パルスＰの立ち上がり時刻から
の経過時間を示している。また、Ｅは、パルス波形の信
号強度の全積分強度に対応する信号パルスＰのエネルギ
ーである。
【００３９】信号パルスＰに対してエネルギーＥの測定
を行う場合、信号パルスＰのパルス幅や減衰時定数τに
応じて好適な積分時間を設定し、設定された積分時間に
わたって、パルス波形ｆ（ｔ）での信号強度を積分す
る。信号パルスＰの立ち上がり時刻から信号強度の積分
を行う積分時間をＴとすると、得られる積分電荷量であ
る積分信号強度Ｑ（Ｔ）は、次式
【００４０】
【数２】 で表される。
【００４１】この積分信号強度Ｑ（Ｔ）は、図１中にお
いて斜線を付して示した範囲での信号強度の積分値に相
当し、積分時間Ｔを長くするにしたがって、全積分強度
である信号パルスＰのエネルギーＥに近付く。表式上の
便利のため、積分レスポンスＧ（Ｔ）を
【００４２】
【数３】 のように定義すると、式（２）に示した積分信号強度は
Ｑ（Ｔ）＝ＥＧ（Ｔ）となる。
【００４３】図２は、信号パルスのパイルアップの発生
について示すグラフである。このような信号パルスのパ
イルアップは、例えば、シンチレーション検出器におけ
る放射線の単位時間当りの検出数（計数率）が高く、信
号パルス間のパルス時間間隔が短くなった場合に発生す
る。すなわち、信号パルス間のパルス間隔が、個々の信
号パルスのパルス幅と同程度またはそれよりも短くなる
と、図２（ａ）の時間波形のグラフに示すように、２以
上の信号パルスＰのパルス波形が互いに重なり合うパイ
ルアップを生じる。
【００４４】図２（ａ）のグラフにおいては、エネルギ
ーを測定しようとする信号パルスとして図示した信号パ
ルスＰ0のパルス波形に対し、信号パルスＰ0よりも前の
連続する２つの信号パルスＰ1、Ｐ2について、それぞれ
同様にパルス波形を示している。これらの信号パルスＰ
1及びＰ2は、いずれも測定対象の信号パルスＰ0に対し
てパイルアップしている。
【００４５】ここで、図２（ａ）に示すように、これら
の信号パルスそれぞれの立ち上がり時刻について、信号
パルスＰ0の立ち上がり時刻を０として、信号パルスＰ1
の立ち上がり時刻を−ｔ1、信号パルスＰ2の立ち上がり
時刻を−ｔ2（−ｔ2＜−ｔ1＜０）とする。また、対象
とする信号パルスから次の信号パルスまでのパルス間隔
について、信号パルスＰ2でのパルス間隔をＴ2、信号パ
ルスＰ1でのパルス間隔をＴ1、信号パルスＰ0でのパル
ス間隔をＴ0とする。
【００４６】これらの信号パルスのパルス波形に対し、
信号パルスＰi（ｉ＝２、１、０）のそれぞれについ
て、次の信号パルスまでのパルス間隔Ｔiを積分時間と
して信号強度の積分を行うとする。このとき、信号パル
スＰ0に対する積分信号強度として、積分時間Ｔ0にわた
って積分した積分信号強度Ｑ0（Ｔ0）が得られる（図２
（ａ）中において斜線を付して示した範囲での積分
値）。同様に、信号パルスＰ1、Ｐ2に対する積分信号強
度として、積分時間Ｔ1、Ｔ2にわたって積分した積分信
号強度Ｑ1（Ｔ1）、Ｑ2（Ｔ2）がそれぞれ得られる。
【００４７】測定しようとする信号パルスＰ0のエネル
ギーＥ0は、図２（ｂ）中において斜線を付して示すよ
うに、信号パルスＰ0のパルス波形に含まれる信号強度
の全体を積分した積分信号強度に相当する。ここで、信
号パルスの頻度が低くパイルアップが発生していない場
合には、測定対象としている信号パルスのパルス波形ｆ
（ｔ）が既知であれば、上記した式（２）を用いて、積
分信号強度Ｑ0、及び積分時間であるパルス間隔Ｔ0か
ら、信号パルスＰ0のエネルギーをＥ0＝Ｑ0／Ｇ（Ｔ0）
と求めることができる。
【００４８】一方、信号パルスのパイルアップが発生し
ている場合には、信号パルスＰ0に対して実際に得られ
る積分信号強度Ｑ0は、図２（ａ）に示すように、信号
パルスＰ0自体の信号強度の積分値に加えて、信号パル
スＰ0よりも前の信号パルスで信号パルスＰ0にパイルア
ップしている他の信号パルスＰ1、Ｐ2の信号強度の積分
値を含んでいる。このとき、積分信号強度Ｑ0は、信号
パルスＰ0の信号強度、及びその全積分強度であるエネ
ルギーＥ0と直接には対応しない。したがって、この積
分信号強度Ｑ0をそのまま用いたのでは、信号パルスＰ0
のエネルギーＥ0を正しく測定することができない。
【００４９】以上より、信号パルスのパイルアップが発
生した場合、信号パルスＰのエネルギーＥを正しく測定
するためには、エネルギーＥを算出する際に、測定対象
の信号パルスＰにパイルアップしている他の信号パルス
の影響を除去するパイルアップ補正を行う必要がある。
【００５０】本発明によるエネルギー測定方法及び測定
装置は、このようなパイルアップ補正を所定の方法及び
構成を用いて行うことにより、信号パルスのパイルアッ
プが発生している場合であっても、個々の信号パルスの
エネルギーを正しくかつ精度良く測定することを可能と
するものである。
【００５１】図３は、本発明によるエネルギー測定装置
の第１実施形態の構成を示すブロック図である。本エネ
ルギー測定装置１は、測定対象として入力された信号パ
ルスＰのパルス波形に対し、その信号強度を積分するこ
とによって信号パルスＰのエネルギーＥを測定するエネ
ルギー測定回路（信号処理回路）であり、信号パルスＰ
のエネルギーＥを算出するための演算等を行うエネルギ
ー算出部１０を含んで構成されている。
【００５２】エネルギー測定の測定対象となる信号パル
スＰ、例えば図１及び図２に示したシンチレーション検
出器からの検出信号の電気信号パルスは、エネルギー測
定装置１に入力され、２つの信号パルスに分岐される。
【００５３】分岐された一方の信号パルスは、トリガ信
号生成器２１へと入力される。トリガ信号生成器２１
は、信号パルスＰに対応するトリガ信号を生成する。具
体的には、例えば、入力された信号パルスＰのパルス波
形に対して、信号強度の下限値となるスレッショルドを
あらかじめ設定しておき、信号パルスＰの信号強度がス
レッショルドを超えたときに、その信号パルスＰに対応
するトリガ信号を生成して出力する。
【００５４】トリガ信号生成器２１から出力されたトリ
ガ信号は、ゲート信号生成器２２及びパルス間隔計測器
２３へと入力される。ゲート信号生成器２２は、トリガ
信号に基づいて、信号パルスＰに対する信号強度の積分
を指示（例えば積分のＯＮ／ＯＦＦを指示）するための
ゲート信号を生成する。また、パルス間隔計測器２３
は、測定しようとする信号パルスＰから次の信号パルス
までのパルス間隔Ｔとして、トリガ信号から次のトリガ
信号までの時間間隔を計測する。
【００５５】一方、分岐された他方の信号パルスは、遅
延回路３１へと入力される。遅延回路３１は、ゲート信
号による指示に基づいて信号強度の積分を行うため、入
力された信号パルスＰを所定の遅延時間だけ遅延させて
出力する。
【００５６】遅延回路３１によって遅延された信号パル
スＰは、ゲート積分器３２へと入力される。また、この
ゲート積分器３２には、ゲート信号生成器２２からのゲ
ート信号も入力されている。ゲート積分器３２は、この
ゲート信号の指示に基づいて設定された所定の積分時間
によって、遅延回路３１から入力された信号パルスＰの
信号強度を積分し、得られた積分信号強度Ｑを出力す
る。
【００５７】信号パルスＰのエネルギーＥを算出するエ
ネルギー算出部１０には、上記したゲート積分器３２で
取得された積分信号強度Ｑと、パルス間隔計測器２３で
計測されたパルス間隔Ｔとが入力される。エネルギー算
出部１０は、信号パルスＰにパイルアップされた他の信
号パルスの影響が除去されるようにパイルアップ補正を
行いつつ、積分信号強度Ｑ及びパルス間隔Ｔから、信号
パルスＰの全積分強度に対応するエネルギーＥを算出す
る。
【００５８】本実施形態のエネルギー測定装置１によっ
て実行される信号パルスＰのエネルギー測定方法は、概
略以下の通りである（図２（ａ）参照）。
【００５９】まず、エネルギー測定装置１に測定対象と
して入力された信号パルスＰ0に対して、パルス間隔計
測器２３において、その信号パルスＰ0から次の信号パ
ルスまでのパルス間隔Ｔ0を取得する（パルス間隔取得
ステップ）。また、ゲート積分器３２において、ゲート
信号の指示に基づいてパルス間隔Ｔ0に対応するように
設定された所定の積分時間で、信号パルスＰ0の信号強
度を積分して積分信号強度Ｑ0を取得する（積分強度取
得ステップ）。
【００６０】そして、これらの積分信号強度Ｑ0及びパ
ルス間隔Ｔ0から、エネルギー算出部１０において、信
号パルスＰ0のエネルギーＥ0を算出する（エネルギー算
出ステップ）。
【００６１】このとき、測定しようとする信号パルスＰ
0での積分信号強度Ｑ0及びパルス間隔Ｔ0から算出され
た補正前のエネルギーに対して、その信号パルスＰ0よ
りも前に入力された信号パルス（例えば信号パルス
Ｐ1）について先に取得されている積分信号強度（例え
ば積分信号強度Ｑ1）またはエネルギー（例えばエネル
ギーＥ1）の少なくとも一方及びパルス間隔（例えばパ
ルス間隔Ｔ1）を用いてパイルアップ補正を行う。これ
により、信号パルスＰ0にパイルアップされた他の信号
パルスの影響が極力除去された補正後のエネルギーＥ0
が算出されて、エネルギー測定装置１から出力される。
【００６２】上述したエネルギー測定装置及び測定方法
の効果について説明する。
【００６３】本実施形態のエネルギー測定装置１及びエ
ネルギー測定方法においては、測定対象として入力され
た信号パルスＰに対して、パルス波形、すなわち信号強
度の時間変化からエネルギーＥを求めるとともに、その
信号パルスＰよりも前に入力された他の信号パルスに対
して先に取得されているデータを用いて、パイルアップ
補正を行っている。これにより、信号パルスＰにパイル
アップされた他の信号パルスの影響を除外して、個々の
信号パルスＰのエネルギーＥを正しく測定することがで
きる。
【００６４】また、信号パルスＰに対する補正前のエネ
ルギーの算出及びパイルアップ補正に用いるデータとし
て、信号パルスＰに発生する雑音信号などの影響が大き
い信号パルスＰの信号強度を直接に用いず、ゲート積分
器３２によって信号強度が積分された積分信号強度Ｑ、
パルス間隔計測器２３で計測されたパルス間隔Ｔ、及び
それらから求められたエネルギーＥをエネルギー算出に
用いている。これにより、信号パルスＰのエネルギーＥ
を精度良く測定することができる。
【００６５】以上より、信号パルス間のパルス間隔が短
く、信号パルス同士にパイルアップを生じている場合で
あっても、個々の信号パルスのエネルギーを正しくかつ
精度良く測定することが可能なエネルギー測定方法及び
測定装置が実現される。このような方法は、信号パルス
のパルス波形が単一の指数関数で表される場合に限ら
ず、一般的な時間波形に対して、広い範囲で適用が可能
である。
【００６６】なお、エネルギー測定装置１に含まれる各
回路要素等については、必要に応じて、様々なものを用
いて良い。ゲート積分器３２による信号強度の積分につ
いては、アナログ演算で電流信号を積分しても良いし、
あるいは、連続的なサンプリングによって信号波形をデ
ジタル化した後に、デジタル演算で積分を行う構成とす
ることも可能である。また、パルス間隔計測器２３によ
るパルス間隔の計測については、例えば、パルス間隔計
測器２３にクロックパルスを入力しておき、クロックパ
ルスを計数することによって時間間隔を計測する方法を
用いることができる。
【００６７】エネルギー測定装置の構成、及び測定装置
で実行されるエネルギーの算出方法を含むエネルギー測
定方法について、さらに具体的に説明する。
【００６８】図４は、エネルギー測定装置の第２実施形
態の構成を示すブロック図である。このエネルギー測定
装置１は、例えば、測定対象となる信号パルスＰのパル
ス波形が図１及び図２に示した例のように単一の指数関
数で表される場合において、その信号パルスのエネルギ
ー測定に適用することが可能な構成となっている。
【００６９】本実施形態のエネルギー測定装置１の構成
は、トリガ信号生成器２１、ゲート信号生成器２２、パ
ルス間隔計測器２３、遅延回路３１、及びゲート積分器
３２については、図３に示した実施形態と同様である。
【００７０】本実施形態におけるエネルギー算出部１０
は、エネルギー演算器１１と、ルックアップテーブル１
２と、２つのバッファメモリ４０、４１とを有して構成
されている。エネルギー演算器１１は、測定対象である
信号パルスＰ0の入力に対応して、そのエネルギーＥ0を
算出するために必要な演算を行う。また、ルックアップ
テーブル１２には、後述するように、エネルギー演算器
１１で実行される演算において用いられる係数のデータ
が格納されている。
【００７１】バッファメモリ４０には、各時点で測定対
象となっている信号パルスＰ0に対応して、ゲート積分
器３２から入力された積分信号強度Ｑ0、及びパルス間
隔計測器２３から入力されたパルス間隔Ｔ0が記憶され
る。また、バッファメモリ４１には、信号パルスＰ0よ
りも前の信号パルスＰ1での積分信号強度Ｑ1及びパルス
間隔Ｔ1が記憶される。これらの各データは、エネルギ
ー演算器１１で行われるエネルギーを算出するための演
算に対する入力データとなる。
【００７２】このように、エネルギーＥ0を算出するた
めの演算を行うエネルギー演算器１１と、測定対象の信
号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパルス間隔Ｔ0を
記憶するバッファメモリ４０（第１バッファメモリ）
と、信号パルスＰ0よりも前に入力された信号パルスＰ1
での積分信号強度Ｑ1及びパルス間隔Ｔ1を記憶するバッ
ファメモリ４１（第２バッファメモリ）とを有するエネ
ルギー算出部１０の構成とすることにより、バッファメ
モリに記憶された各データを参照しつつ、エネルギーＥ
を算出するための演算を確実に行うことができる。
【００７３】図４に示したエネルギー測定装置１の構
成、特にエネルギー算出部１０の構成を参照しつつ、信
号パルスＰのパルス波形が式（１）に示した時間波形ｆ
（ｔ）のように単一の指数関数で表される場合に適用が
可能なエネルギーＥの算出方法である単一指数関数補正
法について説明する。
【００７４】信号パルスＰ0のパルス波形が式（１）の
時間波形ｆ（ｔ）で表される場合、信号パルスのパイル
アップが発生していないとすると、パルス間隔Ｔ0を積
分時間として信号強度を積分した積分信号強度Ｑ0は、
【００７５】
【数４】 となる。このとき、信号パルスＰ0のエネルギーＥ0は、
バッファメモリ４０に記憶されている積分信号強度Ｑ0
及びパルス間隔Ｔ0から、
【００７６】
【数５】 と求められる。
【００７７】これに対して、信号パルスのパイルアップ
が発生している場合には、積分信号強度Ｑ0は、信号パ
ルスＰ0よりも前の信号パルスＰ1、Ｐ2等の信号強度の
積分値を含んでいる。したがって、エネルギーＥ0を正
しく求めるには、式（５）の右辺Ｑ0／Ｇ（Ｔ0）から信
号パルスＰ1、Ｐ2等の信号強度の積分値を除去するパイ
ルアップ補正を行う必要がある。そして、この除去すべ
き信号強度の積分値は、パルス波形が単一の指数関数で
ある場合には、測定対象である信号パルスＰ0の直前の
信号パルスＰ1に対して先に取得されたデータとしてバ
ッファメモリ４１に記憶されている積分信号強度Ｑ1及
びパルス間隔Ｔ1から求めることができる。
【００７８】以上より、単一指数関数補正法において
は、信号パルスＰ0に対するパイルアップ補正後のエネ
ルギーＥ0は、バッファメモリ４０に記憶されている積
分信号強度Ｑ0及びパルス間隔Ｔ0と、バッファメモリ４
１に記憶されている積分信号強度Ｑ1及びパルス間隔Ｔ1
とから、以下の式（６）
【００７９】
【数６】 によって求めることができる。
【００８０】上記した式（６）では、各信号パルスＰi
に対する信号強度の積分時間として、次の信号パルスま
でのパルス間隔Ｔiをそのまま用いている。これに対し
て、実際には、ゲート積分器３２での積分値の読取及び
リセットにある程度の時間を要することを考慮して、積
分時間を設定する必要がある。また、パルス間隔Ｔiが
長くなった場合に長時間にわたって信号強度を積分する
ことがないように、積分時間の上限値として最大積分時
間を設定しておくことが好ましい。
【００８１】ゲート積分器３２において積分値の読取及
びリセットに要するリセット時間をＴr、上限値として
設定された最大積分時間をＴmaxとすると、信号パルス
Ｐのパルス間隔Ｔに対して、実際に信号強度の積分を行
う実効積分時間Ｔ’は、
【００８２】
【数７】 となる。
【００８３】図５は、信号パルスＰのパルス波形に対す
るパルス間隔Ｔ及び実効積分時間Ｔ’について示すグラ
フである。ここで、図５（ａ）のグラフは、図２（ａ）
と同様に、信号強度の時間変化である信号波形を示して
いる。また、図５（ｂ）のグラフは、図５（ａ）に示し
た信号波形を積分した積分信号強度の時間変化である積
分波形を示している。
【００８４】図５においては、例として、信号パルスＰ
0でのパルス間隔Ｔ0が最大積分時間Ｔmaxに対してＴ0−
Ｔr＜Ｔmaxを満たしている場合について示している。こ
のとき、信号パルスＰ0でのパルス間隔Ｔ0に対応する実
効積分時間Ｔ0’は、Ｔ0’＝Ｔ0−Ｔrとなる。ゲート積
分器３２から出力される積分信号強度は、信号パルスＰ
0の信号波形に対し、図５（ｂ）に示すように、積分開
始から実効積分時間Ｔ0’にわたって信号強度の積分に
よって増加する積分波形となる。そして、次の信号パル
スの積分開始までのリセット時間Ｔrでリセットされ、
また、ゲート積分器３２において積分値の読取が実行さ
れる。
【００８５】このように、実効積分時間Ｔ’を信号強度
の積分時間とすることにより、積分時間が長時間にわた
ることを防止するとともに、信号パルスＰそれぞれでの
パルス間隔Ｔに応じて好適な積分時間を設定して、算出
されるエネルギーＥの精度を極力向上させることができ
る。なお、最大積分時間Ｔmaxは、例えば、パルス波形
ｆ（ｔ）の減衰時定数τに対して、３τ程度に設定され
る。
【００８６】また、この実効積分時間Ｔ’では、パルス
間隔Ｔが長い場合に対して最大積分時間Ｔmaxを設定し
たが、逆にパルス間隔Ｔが短い場合に対しては、エネル
ギーＥの算出を実行するための最小パルス間隔を設定し
ておいても良い。この場合、最小パルス間隔は、測定対
象の信号パルスＰ0の前のパルス間隔Ｔ1、及び後のパル
ス間隔Ｔ0に対してそれぞれ設定しておくことが好まし
い。
【００８７】前のパルス間隔Ｔ1に対して最小パルス間
隔を設けることにより、信号パルスＰ0に対する前の信
号パルスＰ1のパイルアップが大き過ぎる場合を除外す
ることができる。また、後のパルス間隔Ｔ0に対して最
小パルス間隔を設けることにより、信号パルスＰ0の積
分時間が充分に確保できない場合を除外することができ
る。
【００８８】上記した実効積分時間Ｔ’の適用に対し、
パルス間隔Ｔに対応する積分レスポンスＧ（Ｔ）に代え
て実効積分時間Ｔ’に対応する実効積分レスポンスＨ
（Ｔ）を定義すると、このＨ（Ｔ）は、
【００８９】
【数８】 と表される。信号パルスＰ0に対するパイルアップ補正
後のエネルギーＥ0は、この実効積分レスポンスＨ
（Ｔ）を用いて、上記した式（６）を修正した以下の式
（９）
【００９０】
【数９】 によって求めることができる。
【００９１】この式（９）において、Ａ（Ｔ）は、ゲー
ト積分器３２で取得された積分信号強度Ｑ0から全積分
強度に対応するエネルギーＥ0を求めるための係数であ
り、その値は信号パルスＰ0のパルス間隔Ｔ0に基づいて
決定される。また、Ｂ（Ｔ）は、直前の連続する信号パ
ルスＰ1での積分信号強度Ｑ1を用いてパイルアップ補正
を行うための係数であり、その値は信号パルスＰ1のパ
ルス間隔Ｔ1に基づいて決定される。
【００９２】以上より、エネルギー演算器１１におい
て、パルス間隔Ｔ0及びＴ1を参照して係数Ａ（Ｔ0）及
びＢ（Ｔ1）を決定することによって、バッファメモリ
４０に記憶されている積分信号強度Ｑ0、及びバッファ
メモリ４１に記憶されている積分信号強度Ｑ1から、信
号パルスＰ0の正確なエネルギーＥ0を容易に求めること
ができる。
【００９３】ここで、エネルギーＥ0の算出に用いられ
る係数Ａ（Ｔ）及びＢ（Ｔ）のそれぞれについては、複
数のパルス間隔Ｔの値に対してあらかじめ各係数の値を
求めておき、それらの係数の値からルックアップテーブ
ル１２（図４参照）を作成しておくことが好ましい。こ
れにより、取得されたパルス間隔Ｔ0及びＴ1に対して、
ルックアップテーブル１２に含まれている係数Ａ（Ｔ）
のルックアップテーブル及び係数Ｂ（Ｔ）のルックアッ
プテーブルの２つのルックアップテーブルからそれぞれ
係数の値Ａ（Ｔ0）及びＢ（Ｔ1）を読み出して、パイル
アップ補正がされたエネルギーＥ0を短時間で効率的に
算出することが可能となる。
【００９４】次に、信号パルスＰのパルス波形が単一の
指数関数で表せない一般的な時間波形（一般波形）であ
る場合について説明する。
【００９５】シンチレーション検出器から放射線検出に
対応して出力される信号パルスの一般波形は、例えば、
減衰時定数が異なる複数の指数関数の和によって表され
る。図６は、このような一般波形を有する信号パルスの
パルス波形の例として、減衰時定数が小さく減衰が早い
成分と、減衰時定数が大きく減衰が遅い成分とを含むパ
ルス波形ｆ（ｔ）＝Ｅｇ（ｔ）を模式的に示すグラフで
ある。
【００９６】このような一般波形を有する信号パルスに
対するパイルアップ補正では、時間波形の相違により、
上記した式（６）または式（９）を適用することはでき
ないが、信号パルスにパイルアップされる前の信号パル
スによる信号強度（電荷量）を先に測定された他の信号
パルスのエネルギーから推定して、同様に、パイルアッ
プ補正を行うことが可能である。
【００９７】図７は、エネルギー測定装置の第３実施形
態の構成を示すブロック図である。このエネルギー測定
装置１は、例えば、測定対象となる信号パルスＰのパル
ス波形が図６に示した例のように単一の指数関数で表せ
ない一般波形である場合において、その信号パルスのエ
ネルギー測定に適用することが可能な構成となってい
る。
【００９８】本実施形態のエネルギー測定装置１の構成
は、トリガ信号生成器２１、ゲート信号生成器２２、パ
ルス間隔計測器２３、遅延回路３１、及びゲート積分器
３２については、図３に示した実施形態と同様である。
【００９９】本実施形態におけるエネルギー算出部１０
は、エネルギー演算器１１と、ルックアップテーブル１
２と、データ入力側のバッファメモリ４５と、エネルギ
ー出力側のバッファメモリ５０とを有して構成されてい
る。エネルギー演算器１１は、測定対象である信号パル
スＰ0の入力に対応して、そのエネルギーＥ0を算出する
ために必要な演算を行う。また、ルックアップテーブル
１２には、エネルギー演算器１１で実行される演算にお
いて用いられる係数のデータが格納されている。
【０１００】データ入力側のバッファメモリ４５には、
各時点で測定対象となっている信号パルスＰ0に対応し
て、ゲート積分器３２から入力された積分信号強度
Ｑ0、及びパルス間隔計測器２３から入力されたパルス
間隔Ｔ0が記憶される。また、信号パルスＰ0よりも前の
連続するＪ個（Ｊ＝１以上の整数）の信号パルスＰ1、
Ｐ2、…、ＰJでのパルス間隔Ｔ1、Ｔ2、…、ＴJも記憶
されている。また、エネルギー出力側のバッファメモリ
５０には、信号パルスＰ0に対して算出されたエネルギ
ーＥ0が記憶される。また、信号パルスＰ0よりも前のＪ
個の信号パルスＰ1、Ｐ2、…、ＰJでのエネルギーＥ1、
Ｅ2、…、ＥJも記憶されている。これらの各データは、
エネルギー演算器１１で行われるエネルギーを算出する
ための演算に対する入力データとなる。
【０１０１】図７に示したエネルギー測定装置１の構
成、特にエネルギー算出部１０の構成を参照しつつ、信
号パルスＰのパルス波形が一般波形である場合に適用が
可能なエネルギーＥの算出方法である多項補正法につい
て説明する。
【０１０２】図６にその例を示したように、信号パルス
Ｐのパルス波形が一般的な時間波形としてｆ（ｔ）＝Ｅ
ｇ（ｔ）と表されているとすると、単一の指数関数の場
合に関して式（３）に示した積分レスポンスに対応する
積分レスポンスＧ（Ｔ）は、
【０１０３】
【数１０】 となる。さらに、ゲート積分器３２でのリセット時間Ｔ
r及び最大積分時間Ｔmaxを考慮して式（７）の実効積分
時間Ｔ’を適用すると、式（８）に示した実効積分レス
ポンスに対応する実効積分レスポンスＨ（Ｔ）は、
【０１０４】
【数１１】 と表される。信号パルスＰ0に対するパイルアップ補正
後のエネルギーＥ0は、この実効積分レスポンスＨ
（Ｔ）を用い、以下の式（１２）
【０１０５】
【数１２】 によって求めることができる。
【０１０６】ここで、Ｊは、測定対象の信号パルスＰ0
よりも前に入力された信号パルスのうちでパイルアップ
補正に用いる信号パルスＰ1、…、ＰJの個数である。こ
の個数Ｊ個は、上記したバッファメモリ４５に記憶され
ている前のパルス間隔Ｔ1、…、ＴJのデータ数、及びバ
ッファメモリ５０に記憶されている前のエネルギー
Ｅ1、…、ＥJのデータ数とも対応している。
【０１０７】また、この式（１２）において、Ｃ
0（Ｔ）は、ゲート積分器３２で取得された積分信号強
度Ｑ0から全積分強度に対応するエネルギーＥ0を求める
ための係数であり、その値は信号パルスＰ0のパルス間
隔Ｔ0に基づいて決定される。また、Ｃj（Ｔj）＝Ｃ
j（ｔj，Ｔ0）（ｊ＝１、…、Ｊ）は、信号パルスＰ0よ
りも前のＪ個の信号パルスＰjそれぞれでのエネルギー
Ｅjを用いてパイルアップ補正を行うための係数であ
り、信号パルスＰjのパルス間隔Ｔjに基づいて決定され
る。なお、ｔjは、信号パルスＰ0の立ち上がり時刻を０
としたときの信号パルスＰjの立ち上がり時刻に対応す
るものであり（図２参照）、パルス間隔Ｔjを用いて表
すと、
【０１０８】
【数１３】 である。
【０１０９】以上より、エネルギー演算器１１におい
て、パルス間隔Ｔ0、Ｔ1、…、ＴJを参照して係数Ｃ
0（Ｔ0）、Ｃj（Ｔj）を決定することによって、信号パ
ルスＰ0のパルス波形が一般波形の場合でも、バッファ
メモリ４５に記憶されている積分信号強度Ｑ0、及びバ
ッファメモリ５０に記憶されているエネルギーＥ1、
…、Ｅ Jから、信号パルスＰ0の正確なエネルギーＥ0を
容易に求めることができる。
【０１１０】ここで、エネルギーＥ0の算出に用いられ
る係数Ｃ0（Ｔ）及びＣj（Ｔ）（ｊ＝１、…、Ｊ）のそ
れぞれについては、複数のパルス間隔Ｔの値に対してあ
らかじめ各係数の値を求めておき、それらの係数の値か
らそれぞれルックアップテーブル１２（図７参照）を作
成しておくことが好ましい。これにより、パイルアップ
補正がされたエネルギーＥ0を短時間で効率的に算出す
ることが可能となる。
【０１１１】また、パイルアップ補正に用いる信号パル
スの個数Ｊについては、Ｊを多くするほど、パイルアッ
プ補正の精度、したがって算出されるエネルギーＥ0の
精度が向上される。実際には、測定対象である信号パル
スのパルス波形や信号パルスの入力頻度、エネルギーＥ
0を算出するための演算に要する時間、用意するルック
アップテーブルのデータ量などを考慮して、好適な個数
にＪを設定することが好ましい。
【０１１２】一般波形に対する式（１２）によるエネル
ギー算出方法は、上述したように、信号パルスＰ0より
も前のＪ個の信号パルスを用いてパイルアップ補正を行
う多項補正法によるものである。この式（１２）は、Ｊ
＋１番目以降の信号パルスの影響を無視することを除け
ば、エネルギーＥ0の正確な展開式となっている。これ
に対して、エネルギー演算を簡単化するとともに演算に
用いるデータ数を減少するため、２項近似法や３項近似
法などの近似法を用いて、一般波形でのパイルアップ補
正を行うことも可能である。
【０１１３】まず、２項近似法では、信号パルスＰ0の
エネルギーＥ0の算出において信号パルスＰ2以前の信号
パルスの電荷を無視し（図２（ａ）参照）、直前の信号
パルスＰ1の立ち上がり時刻−ｔ1から信号パルスＰ0の
立ち上がり時刻０までの電荷量を、すべて信号パルスＰ
1によるものと仮定する。このとき、パイルアップ補正
後の信号パルスＰ0のエネルギーＥ0は、以下の式（１
４）
【０１１４】
【数１４】 によって近似的に求めることができる。ただし、ｘは、
パルス波形に応じて経験的に定められる補正係数であ
る。
【０１１５】図８は、式（１４）による２項近似法を用
いたエネルギーの算出方法に対応するエネルギー算出部
の構成の一例を示すブロック図である。このエネルギー
算出部１０は、エネルギー演算器１１と、ルックアップ
テーブル１２と、データ入力側の２つのバッファメモリ
４０、４１とを有して構成されている。この構成は、エ
ネルギー演算器１１で実行される演算の内容を除けば、
図４に示したものと同等である。
【０１１６】バッファメモリ４０には、各時点で測定対
象となっている信号パルスＰ0に対応して、積分信号強
度Ｑ0及びパルス間隔Ｔ0が記憶される。また、バッファ
メモリ４１には、信号パルスＰ1での積分信号強度Ｑ1及
びパルス間隔Ｔ1が記憶される。
【０１１７】エネルギー演算器１１は、パルス間隔Ｔ0
及びＴ1を参照して係数Ｄ0（Ｔ0）及びＤ1（Ｔ1）を決
定し、または、ルックアップテーブル１２から係数Ｄ0
（Ｔ0）及びＤ1（Ｔ1）の値を読み出す。これにより、
バッファメモリ４０に記憶されている積分信号強度
Ｑ0、及びバッファメモリ４１に記憶されている積分信
号強度Ｑ1から、式（１４）によってパイルアップ補正
されたエネルギーＥ0を求めることができる。
【０１１８】また、３項近似法では、信号パルスＰ0の
エネルギーＥ0の算出において信号パルスＰ3以前の信号
パルスの電荷を無視し、信号パルスＰ1でのエネルギー
Ｅ1の影響は正しく補正するとともに、信号パルスＰ2の
立ち上がり時刻−ｔ2から信号パルスＰ1の立ち上がり時
刻−ｔ1までの電荷量を、すべて信号パルスＰ2によるも
のと仮定する。このとき、パイルアップ補正後の信号パ
ルスＰ0のエネルギーＥ0は、以下の式（１５）
【０１１９】
【数１５】 によって近似的に求めることができる。ただし、ｘは、
パルス波形に応じて経験的に定められる補正係数であ
る。
【０１２０】図９は、式（１５）による３項近似法を用
いたエネルギーの算出方法に対応するエネルギー算出部
の構成の一例を示すブロック図である。このエネルギー
算出部１０は、エネルギー演算器１１と、ルックアップ
テーブル１２と、データ入力側の３つのバッファメモリ
４０、４１、４２と、エネルギー出力側のバッファメモ
リ５０とを有して構成されている。
【０１２１】データ入力側のバッファメモリ４０には、
各時点で測定対象となっている信号パルスＰ0に対応し
て、積分信号強度Ｑ0及びパルス間隔Ｔ0が記憶される。
また、バッファメモリ４１には、信号パルスＰ1での積
分信号強度Ｑ1及びパルス間隔Ｔ1が記憶される。また、
バッファメモリ４２には、信号パルスＰ2での積分信号
強度Ｑ2及びパルス間隔Ｔ2が記憶される。また、エネル
ギー出力側のバッファメモリ５０には、信号パルスＰ0
でのエネルギーＥ0及び信号パルスＰ1でのエネルギーＥ
1が記憶される。
【０１２２】エネルギー演算器１１は、パルス間隔
Ｔ0、Ｔ1、及びＴ2を参照して係数Ｄ0（Ｔ0）、Ｄ1（Ｔ
1）、及びＤ2（Ｔ2）を決定し、または、ルックアップ
テーブル１２から係数Ｄ0（Ｔ0）、Ｄ1（Ｔ1）、及びＤ
2（Ｔ2）の値を読み出す。これにより、バッファメモリ
４０に記憶されている積分信号強度Ｑ0、バッファメモ
リ５０に記憶されているエネルギーＥ1、及びバッファ
メモリ４２に記憶されている積分信号強度Ｑ2から、式
（１５）によってパイルアップ補正されたエネルギーＥ
0を求めることができる。
【０１２３】上述した単一指数関数補正法、多項補正
法、２項近似法、または３項近似法をエネルギーの算出
方法として用いたエネルギー測定についてそれぞれシミ
ュレーションを行い、その効果の確認を行った。このシ
ミュレーションでは、所定のパルス波形とエネルギーを
有する多数の信号パルスを所定の平均計数率で時間的に
ランダムに発生させ、所定のエネルギー算出法及びパイ
ルアップ補正法に基づいてエネルギーの算出値をシミュ
レートし、平均の波高分布やエネルギー分解能を推定し
た。各パルス信号のエネルギーは光電子増倍管の第一ダ
イノードに集められる全光電子数で表し、計測される各
パルス信号のエネルギーは所定の積分時間内に集められ
る光電子数がポアッソン分布にしたがって統計的に変動
すると仮定した。また各パルス間隔は正確に測定される
ものと仮定し、パルス間隔の測定誤差及びデジタル化に
よる誤差は無視した。
【０１２４】まず、単一指数関数補正法によるエネルギ
ー算出及びパイルアップ補正のシミュレーション結果に
ついて、図１０及び図１１を参照して説明する。ここで
は、信号パルスＰのパルス波形について、減衰時定数τ
＝２４０ｎｓの単一の指数関数成分による時間波形を仮
定し、エネルギーは光電子数で１０００とした。また、
他の条件については、リセット時間をＴr＝５０ｎｓ、
最大積分時間をＴmax＝１０００ｎｓにそれぞれ設定し
た。
【０１２５】図１０は、入力信号パルスに対して単一指
数関数補正法を用いて求められたエネルギー算出値の分
布を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は、
信号パルスＰに対するエネルギーＥの算出値（channe
l）を示し、縦軸は、channel毎のカウント数を示してい
る。
【０１２６】図１０においては、入力計数率について、
（１）０．０１Ｍｃｐｓ、（２）１Ｍｃｐｓ、（３）
２．５Ｍｃｐｓ、及び（４）５Ｍｃｐｓの４条件でそれ
ぞれシミュレーションを行って得られたエネルギー分布
を示している。入力計数率が増大するにつれて、エネル
ギー分解能がやや低下しているものの、パイルアップ補
正によって、他の信号パルスの信号強度が積分されるこ
とによるエネルギーのシフト、及びエネルギー分解能の
低下が抑制されていることがわかる。
【０１２７】また、図１１は、入力信号パルスに対して
単一指数関数補正法を用いて求められたエネルギー算出
値の半値幅（ＦＷＨＭ）及び１０％値幅（ＦＷＴＭ）を
示すグラフである。これらのグラフからも、単一指数関
数のパルス波形を有する信号パルスに対して、単一指数
関数補正法を用いてパイルアップ補正を行うことによっ
て、入力信号パルス数の増大に伴うエネルギー分解能の
低下が極力抑制されていることがわかる。
【０１２８】次に、２項近似法、３項近似法、及び多項
補正法によるエネルギー算出及びパイルアップ補正の第
１のシミュレーション結果について、図１２及び図１３
を参照して説明する。ここでは、信号パルスＰのパルス
波形について、減衰時定数τ 1＝２４０ｎｓの第１指数
関数成分、及びτ2＝５０ｎｓの第２指数関数成分を強
度比７０％：３０％で含む時間波形を一般波形として仮
定した。また、他の条件については、リセット時間をＴ
r＝５０ｎｓ、最大積分時間をＴmax＝１０００ｎｓにそ
れぞれ設定し、エネルギーは光電子数で２０００とし
た。
【０１２９】図１２は、入力信号パルスに対して２項近
似法、３項近似法、及び多項補正法を用いて求められた
エネルギー算出値のＦＷＨＭ及びＦＷＴＭを示すグラフ
である。ここで、２項近似法においては、補正係数をｘ
＝１．１とした。また、３項近似法においては、補正係
数をｘ＝１．２とした。また、多項補正法においては、
パイルアップ補正に用いる信号パルスの個数をＪ＝５と
した。
【０１３０】これらのグラフから、一般波形のパルス波
形を有する信号パルスに対して、２項近似法、３項近似
法、または多項補正法を用いてパイルアップ補正を行う
ことによって、入力信号パルス数の増大に伴うエネルギ
ー分解能の低下が極力抑制されていることがわかる。
【０１３１】また、２項近似法、３項近似法、及び多項
補正法のそれぞれについて比較すると、パイルアップ補
正の項数を２項から３項、多項（Ｊ＝５）と多くするこ
とによって、得られるエネルギーの算出値の精度が向上
されている。
【０１３２】また、図１３は、上記したシミュレーショ
ン結果における入力計数率と出力計数率の関係、すなわ
ち計数率特性を示すグラフである。最小積分時間を１０
０ｎｓに設定した結果、信号パルスのうち前後のパルス
間隔がともに１００ｎｓ（合計２００ｎｓ）以上のもの
のみが検出されるため、出力計数率は５Ｍｃｐｓで飽和
している様子が示されている。
【０１３３】次に、２項近似法、３項近似法、及び多項
補正法によるエネルギー算出及びパイルアップ補正の第
２のシミュレーション結果について、図１４及び図１５
を参照して説明する。ここでは、信号パルスＰのパルス
波形について、減衰時定数τ 1＝１０００ｎｓの第１指
数関数成分、τ2＝２１０ｎｓの第２指数関数成分、及
びτ3＝２６ｎｓの第３指数関数成分を強度比３０％：
３０％：４０％で含む時間波形を一般波形として仮定し
た。また、他の条件については、図１２及び図１３の場
合と同様である。
【０１３４】図１４は、入力信号パルスに対して２項近
似法、３項近似法、及び多項補正法を用いて求められた
エネルギー算出値のＦＷＨＭ及びＦＷＴＭを示すグラフ
である。ここで、２項近似法においては、補正係数をｘ
＝１．７とした。また、３項近似法においては、補正係
数をｘ＝２．０とした。また、多項補正法においては、
パイルアップ補正に用いる信号パルスの個数をＪ＝５
（多項１）及びＪ＝１０（多項２）とした。
【０１３５】これらのグラフから、図１２に示したグラ
フと同様に、一般波形のパルス波形を有する信号パルス
に対して、２項近似法、３項近似法、または多項補正法
を用いてパイルアップ補正を行うことによって、入力信
号パルス数の増大に伴うエネルギー分解能の低下が極力
抑制されていることがわかる。
【０１３６】また、２項近似法、３項近似法、Ｊ＝５と
した多項補正法、及びＪ＝１０とした多項補正法のそれ
ぞれについて比較すると、パイルアップ補正の項数を多
くすることによって、得られるエネルギーの算出値の精
度が向上されている。
【０１３７】また、図１５は、入力信号パルスに対して
（ａ）３項近似法、及び（ｂ）Ｊ＝５とした多項近似法
を用いて求められたエネルギー算出値の分布を示すグラ
フである。
【０１３８】図１５（ａ）及び（ｂ）においては、入力
計数率について、（１）０．０１Ｍｃｐｓ、（２）１Ｍ
ｃｐｓ、（３）２Ｍｃｐｓ、（４）３Ｍｃｐｓ、及び
（５）４Ｍｃｐｓの５条件でそれぞれシミュレーション
を行って得られたエネルギー分布を示している。入力計
数率が増大するにつれて、エネルギー分解能がやや低下
し、エネルギー分布の中心値がやや高エネルギー側にシ
フトしているものの、パイルアップ補正によって、エネ
ルギーのシフト及びエネルギー分解能の低下が抑制され
ていることがわかる。
【０１３９】ここで、一般波形の場合に適用される２項
近似法、３項近似法、及び多項補正法においては、上述
したように、パイルアップ補正の項数（パイルアップ補
正に用いる信号パルスの個数）を多くすることによっ
て、得られるエネルギーの算出値の精度が向上する。一
方、パイルアップ補正の項数が多くなると、エネルギー
を算出するための演算が複雑となり、また、ルックアッ
プテーブルを用いる場合には、必要なルックアップテー
ブルの個数及びデータ量が増大する。このため、パイル
アップ補正の項数については、必要とされるエネルギー
算出値の精度や予想される信号パルスの入力頻度などか
ら、好適な項数及び補正法を選択して用いることが好ま
しい。
【０１４０】また、エネルギー測定においては、連続的
に入力される信号パルスＰのそれぞれについて、取得さ
れた積分信号強度Ｑ及びパルス間隔Ｔをリストモードで
データ収集しておき、データ収集後またはデータ収集と
並行してオフラインでエネルギー算出を行う場合があ
る。このような場合には、データ収集とは別に、ソフト
ウエアによってエネルギーを算出するための演算を実行
することが可能であり、パイルアップ補正の項数Ｊを多
くした条件での多項補正法のような複雑な演算について
も適用が可能である。
【０１４１】このようにオフラインでエネルギー算出を
行う場合の装置構成については、上記したエネルギー測
定装置１の構成のうち、エネルギー算出部１０を別装置
であるエネルギー算出装置（例えばエネルギー算出用の
ソフトウエアを有するコンピュータ）とする構成が可能
である。この場合、エネルギー測定装置１においては、
エネルギー算出部１０に代えて、積分信号強度Ｑ及びパ
ルス間隔Ｔなどのデータを所定の記録媒体に記録する記
録手段を設けておけば良い。
【０１４２】また、単一指数関数以外の一般波形に対す
るエネルギー測定においては、例えば、微分回路などの
波形整形回路によって減衰時定数の長い成分を除去して
おくなど、パルス波形を整形した後に信号処理を行う構
成としても良い。
【０１４３】なお、発光パルス波形が単一の指数関数で
表せる場合、従来の方法としてWongの方法があることを
すでに記載したが、これらの方法による効果を比較する
ため、本発明による単一指数関数補正法、及び上記した
Wongの方法を用いて、それぞれエネルギー算出及びパイ
ルアップ補正のシミュレーションを行った。ここでは、
信号パルスＰのパルス波形について、減衰時定数τ＝３
００ｎｓの単一の指数関数成分による時間波形を仮定
し、エネルギーは光電子数で２０００とした。また、Wo
ngの方法については、電流信号に含まれる雑音信号の影
響を低減するために、信号処理前に平滑回路で信号パル
スの平滑化を行うこととし、平滑時間１０ｎｓ（従来
１）、２０ｎｓ（従来２）、及び５０ｎｓ（従来３）の
３条件でそれぞれシミュレーションを行った。
【０１４４】図１６は、入力信号パルスに対して単一指
数関数補正法、及び従来の補正法であるWongの方法を用
いて求められたエネルギー算出値のＦＷＨＭを示すグラ
フである。これらのグラフから、信号パルスの平滑化と
ともにWongの方法を用いた場合よりも、単一指数関数補
正法の方が、入力計数率の増大に伴うエネルギー分解能
の低下の抑制効果が高いことがわかる。
【０１４５】また、図１７は、入力信号パルスに対して
（ａ）単一指数関数補正法、及び（ｂ）Wongの方法を用
いて求められたエネルギー算出値の分布を示すグラフで
ある。図１７（ａ）及び（ｂ）においては、入力計数率
について、（１）０．０１Ｍｃｐｓ、（２）１Ｍｃｐ
ｓ、（３）２．５Ｍｃｐｓ、及び（４）５Ｍｃｐｓの４
条件でそれぞれシミュレーションを行って得られたエネ
ルギー分布を示している。これらのグラフからも、単一
指数関数補正法の方が、入力計数率の増大に伴うエネル
ギー分解能の低下の抑制効果が高いことがわかる。
【０１４６】次に、本発明によるエネルギー測定装置の
第４実施形態として、パルス波形弁別を用いた場合につ
いて説明する。パルス波形弁別（ＰＳＤ：Pulse Shape
Discrimination）とは、異なった発光減衰時定数をもつ
複数のシンチレータを光電子増倍管に取り付け、どのシ
ンチレータが放射線を検出して発光したかを信号波形の
相違から弁別して検出する方法である。たとえば１つの
光電子増倍管にγ線用シンチレータと中性子用シンチレ
ータを取り付けて波形弁別を適用すると、γ線と中性子
線を同時に弁別して計測することができる。また、シン
チレータのなかにはγ線、α線、重粒子線など、検出し
た放射線の種類によって互いに異なる発光減衰時定数を
示すものがある。このようなシンチレータを用いると波
形弁別法によって放射線の種類を弁別して計測できる。
具体的な波形弁別法として種々の方法がある。以下の例
では信号パルスを２つの異なる時間積分して得られる積
分値の比が発光減衰時定数によって異なることを利用し
て波形弁別する方法を用いるが、これに限定されるもの
ではない。
【０１４７】図１８はこのような波形弁別法を用いた第
４実施形態の構成を示すブロック図である。このエネル
ギー測定装置１は、測定対象となる信号パルスＰとし
て、異なる減衰時定数τ1、τ2のいずれかを有する単一
指数関数波形の２種類の信号パルスが入力される場合に
おいて、その信号パルスのエネルギー測定に適用するこ
とが可能な構成となっている。
【０１４８】本実施形態のエネルギー測定装置１の構成
は、トリガ信号生成器２１、ゲート信号生成器２２、遅
延回路３１、及びゲート積分器３２については、図３に
示した実施形態と同様である。
【０１４９】本実施形態においては、パルス間隔計測器
２３に代わって、パルス間隔計測手段としての機能を含
むサンプル時間設定部２４が設けられている。サンプル
時間設定部２４は、信号パルスＰ0でのパルス間隔Ｔ0を
計測するとともに、計測されたパルス間隔Ｔ0に基づい
て、信号強度の積分を行うサンプル時間である実効積分
時間Ｔ’（式（７）参照）を設定し、ゲート信号生成器
２２に指示する。ゲート信号生成器２２は、トリガ信号
生成器２１から入力されたトリガ信号、及びサンプル時
間設定部２４から指示された実効積分時間Ｔ’に基づい
て、信号強度の積分を指示するためのゲート信号を生成
する。
【０１５０】ゲート積分器３２は、ゲート信号の指示に
基づいて、遅延回路３１から入力された信号パルスＰ0
の信号強度を積分する。ゲート信号によって指示された
実効積分時間Ｔ’での積分によって得られる積分信号強
度は、サンプルホールド回路及びＡＤＣからなるＡ／Ｄ
変換器３３を介して、積分信号強度データＱ0として出
力される。
【０１５１】一方、ゲート積分器３２に対して、各信号
パルスＰ0毎に設定される実効積分時間Ｔ’とは別に、
積分時間Ｔpが指示されている。この積分時間Ｔpは、想
定される実効積分時間Ｔ’よりも短い時間（Ｔ’＞
Ｔp）となるように、あらかじめ固定に設定されてい
る。積分時間Ｔpでの積分によって得られる積分信号強
度は、サンプルホールド回路及びＡＤＣからなるＡ／Ｄ
変換器３４を介して、積分信号強度データＱpとして出
力される。
【０１５２】Ａ／Ｄ変換器３３から出力された積分信号
強度Ｑ0、及びＡ／Ｄ変換器３４から出力された積分信
号強度Ｑpは、パルス波形弁別器２５に入力される。パ
ルス波形弁別器２５は、積分時間が異なる積分信号強度
Ｑ0及びＱpの比Ｑ0／Ｑpを用い、あらかじめ設定された
波形弁別条件に基づいて複数種類（ここでは２種類）の
パルス波形の弁別を行い、得られた波形弁別結果ｘ
0（ｘ0＝１または２）を出力する。
【０１５３】エネルギー算出部１０は、エネルギー演算
器１１と、ルックアップテーブル１２と、２つのバッフ
ァメモリ４６、４７とを有して構成されている。エネル
ギー演算器１１は、測定対象である信号パルスＰ0の入
力に対応して、そのエネルギーＥ0を算出するために必
要な演算を行う。また、ルックアップテーブル１２に
は、エネルギー演算器１１で実行される演算において用
いられる係数のデータが格納されている。
【０１５４】各時点で測定対象となっている信号パルス
Ｐ0に対して、Ａ／Ｄ変換器３３から出力された積分信
号強度Ｑ0、サンプル時間設定部２４から出力されたパ
ルス間隔Ｔ0、及びパルス波形弁別器２５から出力され
た波形弁別結果ｘ0は、それぞれエネルギー演算器１１
に入力されるとともに、バッファメモリ４６に記憶され
る。また、バッファメモリ４７には、信号パルスＰ0よ
りも前の信号パルスＰ1での積分信号強度Ｑ1、パルス間
隔Ｔ1、及び波形弁別結果ｘ1が記憶される。これらの各
データは、エネルギー演算器１１で行われるエネルギー
を算出するための演算に対する入力データとなる。
【０１５５】図１８に示したエネルギー測定装置１の構
成を参照しつつ、パルス波形弁別を伴う場合でのエネル
ギーＥの算出方法について具体的に説明する。
【０１５６】測定対象としてエネルギー測定装置１に入
力される信号パルスＰについて、異なる減衰時定数
τ1、τ2によるパルス波形を有する２種類の信号パルス
が存在するものとする。このとき、減衰時定数τk（ｋ
＝１または２）の信号パルスに対応するパルス波形ｆk
（ｔ）、積分信号強度Ｑk（Ｔ）、及び積分レスポンス
Ｇk（Ｔ）は、それぞれ
【０１５７】
【数１６】 となる。
【０１５８】また、２つの積分時間のうち長い方の実効
積分時間Ｔ’を、リセット時間Ｔr及び最大積分時間Ｔ
maxを用いて式（７）によって設定すると、実効積分レ
スポンスＨk（Ｔ）は、
【０１５９】
【数１７】 と表される。また、短い方の積分時間Ｔpは、上述のよ
うにあらかじめ固定に設定される。
【０１６０】図１８に示すように、測定対象の信号パル
スＰ0及びその前の信号パルスＰ1での波形弁別結果をそ
れぞれｋ＝ｘ0、ｘ1（いずれも１または２）とする。こ
のとき、信号パルスＰ0に対するパイルアップ補正後の
エネルギーＥ0は、以下の式（１８）
【０１６１】
【数１８】 によって求めることができる。
【０１６２】なお、減衰時定数τ1のパルス波形に対応
する係数Ａ1（Ｔ）、Ｂ1（Ｔ）、及び減衰時定数τ2の
パルス波形に対応する係数Ａ2（Ｔ）、Ｂ2（Ｔ）につい
ては、エネルギー演算器１１においてその都度演算して
求めても良い。あるいは、係数Ａ1（Ｔ）、Ｂ1（Ｔ）、
Ａ2（Ｔ）、及びＢ2（Ｔ）を求める演算をあらかじめ行
ってルックアップテーブル１２を作成しておいても良
い。この場合、パルス波形弁別を行わない場合に比べ
て、２倍の個数及びデータ量のルックアップテーブルを
用意する必要がある。
【０１６３】ここで、パルス波形弁別器２５において行
われる、減衰時定数τ1、τ2による２種類のパルス波形
を弁別するパルス波形弁別について説明しておく。
【０１６４】図１９は、信号パルスＰに対してパルス波
形弁別を行うための積分時間の設定について示すグラフ
である。ここで、図１９（ａ）のグラフは、信号強度の
時間変化である信号波形を示している。また、図１９
（ｂ）のグラフは、図１９（ａ）に示した信号波形を積
分した積分信号強度の時間変化である積分波形を示して
いる。
【０１６５】本実施形態のエネルギー測定装置１におい
ては、図１９に示すように、信号パルスＰ0の信号強度
の積分に対して、２つの積分時間Ｔ0’及びＴpが設定さ
れる。このうち、長い方の積分時間であるＴ0’は、図
５に示したパルス波形弁別を伴わない場合と同様の通常
の実効積分時間である。一方、短い方の積分時間である
Ｔpは、パルス波形弁別のために固定に設定された積分
時間である。パルス波形弁別器２５では、長い積分時間
Ｔ’で求められた積分信号強度Ｑ0と、短い積分時間Ｔp
で求められた積分信号強度Ｑpとを比較することによっ
て、２種類のパルス波形が弁別される。
【０１６６】図２０は、信号パルスのパルス波形の弁別
方法について示すグラフである。このグラフにおいて、
横軸は、個々の信号パルスＰのパルス間隔Ｔに依存して
変動する実効積分時間Ｔ’を示し、縦軸は、積分信号強
度の比Ｑ0／Ｑpを示している。
【０１６７】減衰時定数τ1のパルス波形と、減衰時定
数τ2のパルス波形とでは、その減衰速度の違いによ
り、積分時間Ｔ’（Ｔ’＞Ｔp）が等しい場合でも、積
分信号強度Ｑ0及びＱpの比Ｒ（Ｔ’）＝Ｑ0／Ｑpが互い
に異なる値となる。したがって、この比の値を利用する
ことにより、２種類のパルス波形を弁別することができ
る。
【０１６８】図２０のグラフには、減衰時定数τ1のパ
ルス波形での積分信号強度の比Ｒ1（Ｔ’）＝Ｇ
1（Ｔ’）／Ｇ1（Ｔp）、及び減衰時定数τ2のパルス波
形での積分信号強度の比Ｒ2（Ｔ’）＝Ｇ2（Ｔ’）／Ｇ
2（Ｔp）について、それぞれ実効積分時間Ｔ’に対する
依存性を示している。
【０１６９】積分時間がＴ’＝Ｔpであれば、これらの
比はＲ1（Ｔ’）＝Ｒ2（Ｔ’）＝１である。そして、実
効積分時間Ｔ’が長くなるにしたがって、比Ｒ
1（Ｔ’）及びＲ2（Ｔ’）はそれぞれ増大すると同時
に、両者の差が増大する。これに対して、比Ｒ
1（Ｔ’）及びＲ2（Ｔ’）の差がパルス波形弁別器２５
において判別可能となる積分時間によって、実効積分時
間Ｔ’に対する最小積分時間Ｔminを設定する。また、
比Ｒ1（Ｔ’）及びＲ2（Ｔ’）の２つの曲線の略中心
に、波形弁別曲線Ｒp（Ｔ’）を設定しておく。
【０１７０】これにより、信号パルスＰ0から実際に求
められた積分信号強度の比Ｒ（Ｔ’）＝Ｑ0／Ｑpの値に
対して、パルス波形弁別器２５において上記した波形弁
別曲線Ｒp（Ｔ’）の値と比較を行うことによって、パ
ルス波形を弁別することができる。
【０１７１】すなわち、求められた比がＱ0／Ｑp＞Ｒp
であれば、測定対象となっている信号パルスＰ0は減衰
時定数τ1のパルス波形を有するものである。このと
き、パルス波形弁別器２５は、波形弁別結果としてｘ0
＝１を出力する。一方、Ｑ0／Ｑp＜Ｒpであれば、信号
パルスＰ0は減衰時定数τ2のパルス波形を有するもので
ある。このとき、パルス波形弁別器２５は、波形弁別結
果としてｘ0＝２を出力する。
【０１７２】このように、パルス波形弁別を伴ってエネ
ルギー測定を行うことにより、例えばそれぞれ異なる減
衰時定数を有する複数のシンチレータからの信号パルス
がエネルギーの測定対象として入力されるような場合な
ど、異なるパルス波形の信号パルスが入力される場合に
おいて、それぞれのパルス波形に対応する好適な算出方
法を用いてエネルギーの算出を行うことができる。
【０１７３】上記したパルス波形弁別を伴う場合につい
て、エネルギー算出及びパイルアップ補正のシミュレー
ションを行った。ここでは、信号パルスＰのパルス波形
について、それぞれ減衰時定数τ1＝１００ｎｓまたは
τ2＝５０ｎｓの単一の指数関数成分による２種類の時
間波形を仮定し、これらのパルスは同じ確率でランダム
に発生すると仮定した。また、エネルギーは一定（光電
子数２０００）とした。また、他の条件については、リ
セット時間をＴr＝５０ｎｓ、固定の積分時間をＴp＝３
０ｎｓ、実効積分時間Ｔ’に対する最小積分時間をＴ
min＝５０ｎｓ、最大積分時間をＴmax＝５００ｎｓにそ
れぞれ設定した。
【０１７４】図２１は、入力信号パルスに対してパルス
波形弁別及びパイルアップ補正を行って求められたエネ
ルギー算出値の分布を示すグラフであり、図２１（ａ）
は、積分時間の補正及びパイルアップ補正を行わなかっ
た条件１でのエネルギー分布、図２１（ｂ）は、積分時
間の補正のみを行った条件２でのエネルギー分布、図２
１（ｃ）は、積分時間の補正及びパイルアップ補正を両
方とも行った条件３でのエネルギー分布をそれぞれ示し
ている。
【０１７５】また、各グラフには、入力計数率につい
て、（１）０．１Ｍｃｐｓ、（２）１Ｍｃｐｓ、（３）
２．５Ｍｃｐｓ、及び（４）５Ｍｃｐｓの４条件でそれ
ぞれシミュレーションを行って得られたエネルギー分布
を示している。
【０１７６】まず、パイルアップ補正を行わず、かつ、
積分時間の補正を行わずに積分信号強度Ｑをそのままエ
ネルギーＥとした図２１（ａ）のグラフでは、入力計数
率が増大するにつれて、エネルギー分解能が低下すると
ともに、積分時間が短くなることによる低エネルギー側
の分布、及び信号パルスのパイルアップによる高エネル
ギー側の分布を生じている。また、積分時間の補正のみ
を行った図２１（ｂ）のグラフでは、積分時間による低
エネルギー側の分布はなくなっているものの、パイルア
ップによる高エネルギー側の分布は残っている。
【０１７７】これに対して、積分時間の補正及びパイル
アップ補正を両方とも行った図２１（ｃ）のグラフで
は、低エネルギー側及び高エネルギー側の分布がいずれ
も解消されている。また、そのエネルギー分解能も向上
されている。
【０１７８】図２２は、入力信号パルスに対してパイル
波形弁別及びパイルアップ補正を行って求められたエネ
ルギー算出値のＦＷＨＭ及びＦＷＴＭを示すグラフであ
り、図２１と同様に、条件１、２、及び３のそれぞれに
ついて対応するグラフを示している。これらのグラフか
ら、積分時間の補正及びパイルアップ補正を両方とも行
った条件３において、入力信号パルス数の増大に伴うエ
ネルギー分解能の低下が極力抑制されていることがわか
る。
【０１７９】また、図２３は、上記したシミュレーショ
ン結果における計数率特性を示すグラフである。この場
合は最小積分時間を５０ｎｓに設定した結果、出力計数
率は１０Ｍｃｐｓで飽和している。
【０１８０】次に、エネルギー測定装置の第５実施形態
として、ガンマカメラやＰＥＴ装置などに用いられる２
次元位置検出型の放射線検出器からの信号パルスに対し
て適用する場合について説明する。ここでは、その一例
として、ＰＥＴ装置によく用いられる２次元位置検出型
のブロック検出器からの信号パルスに対して適用する場
合について述べる。図２４はこのような実施形態の構成
を示すブロック図である。ここで用いたブロック検出器
は、図２５に示すように、ＢＧＯ（ゲルマニュウム酸ビ
スマス）などのシンチレータＳＣの結晶を２次元のマト
リックス状（例えば８行８列のマトリックス）に配列し
て、４本の角形光電子増倍管ＰＭＴを光学的に結合した
もので、４本の光電子増倍管ＰＭＴからの信号パルスを
それぞれＰA、ＰB、ＰC、及びＰDとし、これらの各信号
パルスのエネルギーをそれぞれＥ A、ＥB、ＥC、及びＥD
とし、それらを合計したエネルギーをＥとすると、γ線
を検出したシンチレータのＸ座標及びＹ座標は、それぞ
れ次式
【０１８１】
【数１９】 によって求められる。なお、４本の光電子増倍管の代わ
りに一本の位置検出型光電子増倍管を用いてもよい。
【０１８２】このような装置で信号パルスのパイルアッ
プが起こると、放射線のエネルギーが正しく測定されな
いのみならず、放射線の検出位置が正しく測定されない
ために解像力の劣化や画像歪みが発生する。
【０１８３】本実施形態のエネルギー測定装置１の構成
は、基本的には、図４に示した構成を変形したものであ
る。具体的には、トリガ信号生成器２１、ゲート信号生
成器２２、及びパルス間隔計測器２３については、図４
に示した実施形態と同様である。
【０１８４】また、測定対象として入力される４つの信
号パルスＰA0、ＰB0、ＰC0、及びＰ D0に対して、それら
の信号パルスを加算して合計の信号パルスＰ0を生成す
る和回路３５が設けられている。トリガ信号生成器２１
には、この和回路３５で生成された信号パルスＰ0が入
力される。
【０１８５】一方、遅延回路３１及びゲート積分器３２
については、ＰA0、ＰB0、ＰC0、Ｐ D0、及びＰ0の５つ
の信号パルスそれぞれに対応して、遅延回路３１A、３
１B、３１C、３１D、及び３１E、ゲート積分器３２A、
３２B、３２C、３２D、及び３２Eが設けられている。
【０１８６】また、エネルギー算出部１０には、バッフ
ァメモリ４０及び４１については、信号パルスＰA0、Ｐ
B0、ＰC0、ＰD0、及びＰ0にそれぞれ対応する積分信号
強度ＱA0、ＱB0、ＱC0、ＱD0、及びＱ0が記憶されるバ
ッファメモリ４０A、４０B、４０C、４０D、及び４
０E、信号パルスＰA1、ＰB1、ＰC1、ＰD1、及びＰ1にそ
れぞれ対応する積分信号強度ＱA1、ＱB1、ＱC1、ＱD1、
及びＱ1が記憶されるバッファメモリ４１A、４１B、４
１C、４１D、及び４１Eが設けられている。また、信号
パルスＰ0に対応するパルス間隔Ｔ0が記憶されるバッフ
ァメモリ４０T、及び信号パルスＰ1に対応するパルス間
隔Ｔ1が記憶されるバッファメモリ４１Tが設けられてい
る。
【０１８７】さらに、エネルギー演算器１１について
は、信号パルスＰA0、ＰB0、ＰC0、Ｐ D0、及びＰ0にそ
れぞれ対応するエネルギー演算器１１A、１１B、１
１C、１１D、及び１１Eが設けられている。なお、この
図２４においては、エネルギー算出部１０に設けられる
ルックアップテーブル１２については、図示を省略して
いる。
【０１８８】以上の構成において、信号パルスＰA0は、
遅延回路３１A、ゲート積分器３２A、バッファメモリ４
０A、４１A、及びエネルギー演算器１１Aによって信号
処理され、対応するエネルギーＥA0が算出される。ま
た、信号パルスＰB0は、遅延回路３１B、ゲート積分器
３２B、バッファメモリ４０B、４１B、及びエネルギー
演算器１１Bによって信号処理され、対応するエネルギ
ーＥB0が算出される。また、信号パルスＰC0は、遅延回
路３１C、ゲート積分器３２C、バッファメモリ４０ C、
４１C、及びエネルギー演算器１１Cによって信号処理さ
れ、対応するエネルギーＥC0が算出される。また、信号
パルスＰD0は、遅延回路３１D、ゲート積分器３２D、バ
ッファメモリ４０D、４１D、及びエネルギー演算器１１
Dによって信号処理され、対応するエネルギーＥD0が算
出される。
【０１８９】また、信号パルスＰA0、ＰB0、ＰC0、及び
ＰD0が加算された信号パルスＰ0は、遅延回路３１E、ゲ
ート積分器３２E、バッファメモリ４０E、４１E、及び
エネルギー演算器１１Eによって信号処理され、対応す
る全体のエネルギーＥ0が算出される。そして、これら
のエネルギーＥA0、ＥB0、ＥC0、ＥD0、及びＥ0から、
式（１９）を用いてγ線を検出したシンチレータの位置
が求められる。
【０１９０】ただし、このようにして得られるＸ座標及
びＹ座標は必ずしもシンチレータの正確なＸ座標及びＹ
座標に比例しておらず、かつ統計雑音を含んでいる。一
方、シンチレータの正確な位置はその配列から複数の位
置のいずれかであることが判っているので、あらかじめ
用意されたルックアップテーブルによって、測定された
座標値を正しい座標値に変換する必要がある。また、エ
ネルギーＥ0は検出された放射線のエネルギーに相当す
るので、この信号を波高分析することによって放射線の
エネルギー選別を行う。
【０１９１】本発明によるエネルギー測定方法及び測定
装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、様
々な変形が可能である。例えば、信号パルスのパイルア
ップ補正については、上述した単一指数関数補正法、２
項近似法、３項近似法、及び多項補正法に限らず、積分
信号強度、パルス間隔、及びエネルギーを用いるもので
あれば、具体的なパルス波形等に応じて様々な補正法を
用いて良い。
【０１９２】また、エネルギー算出部１０に設けるバッ
ファメモリの構成については、パイルアップ補正で使用
されるデータに応じて適宜構成を変更することが好まし
い。
【０１９３】
【発明の効果】本発明によるエネルギー測定方法及び測
定装置は、以上詳細に説明したように、次のような効果
を得る。すなわち、測定対象の信号パルスでの積分信号
強度及びパルス間隔からエネルギーを算出するととも
に、その信号パルスよりも前に入力された信号パルスで
の積分信号強度またはエネルギーの少なくとも一方及び
パルス間隔からパイルアップ補正を行うエネルギー測定
方法及び測定装置によれば、信号パルスにパイルアップ
された他の信号パルスの影響を除外して、個々の信号パ
ルスのエネルギーを正しくかつ精度良く測定することが
できる。
【０１９４】このような信号パルスのパイルアップの問
題は、様々な形態の放射線検出器その他の装置において
生じるものである。したがって、上記したエネルギー測
定方法及び測定装置は、放射線のエネルギーや放射線の
検出位置に関する情報の測定が必要な様々な装置、例え
ばシンチレーション検出器、エネルギースペクトロメー
タ、放射線位置検出器、ガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ装
置、及びＰＥＴ装置など、に対して広く適用することが
可能であり、これらの装置のエネルギー分解能や解像力
を高い計数率においても良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エネルギーの測定対象となる信号パルスのパル
ス波形の一例を模式的に示すグラフである。
【図２】信号パルスのパイルアップの発生について示す
グラフである。
【図３】エネルギー測定装置の第１実施形態の構成を示
すブロック図である。
【図４】エネルギー測定装置の第２実施形態の構成を示
すブロック図である。
【図５】信号パルスのパルス波形に対するパルス間隔及
び実効積分時間について示すグラフである。
【図６】信号パルスのパルス波形の他の例を模式的に示
すグラフである。
【図７】エネルギー測定装置の第３実施形態の構成を示
すブロック図である。
【図８】エネルギー算出部の構成の例を示すブロック図
である。
【図９】エネルギー算出部の構成の例を示すブロック図
である。
【図１０】入力信号パルスに対して単一指数関数補正法
を用いて求められたエネルギー算出値の分布を示すグラ
フである。
【図１１】入力信号パルスに対して単一指数関数補正法
を用いて求められたエネルギー算出値のＦＷＨＭ及びＦ
ＷＴＭを示すグラフである。
【図１２】入力信号パルスに対して２項近似法、３項近
似法、及び多項補正法を用いて求められたエネルギー算
出値のＦＷＨＭ及びＦＷＴＭを示すグラフである。
【図１３】入力信号パルス数と出力数との相関について
示すグラフである。
【図１４】入力信号パルスに対して２項近似法、３項近
似法、及び多項補正法を用いて求められたエネルギー算
出値のＦＷＨＭ及びＦＷＴＭを示すグラフである。
【図１５】入力信号パルスに対して（ａ）３項近似法、
及び（ｂ）多項近似法を用いて求められたエネルギー算
出値の分布を示すグラフである。
【図１６】入力信号パルスに対して単一指数関数補正
法、及び従来の補正法を用いて求められたエネルギー算
出値のＦＷＨＭを示すグラフである。
【図１７】入力信号パルスに対して（ａ）単一指数関数
補正法、及び（ｂ）従来の補正法を用いて求められたエ
ネルギー算出値の分布を示すグラフである。
【図１８】エネルギー測定装置の第４実施形態の構成を
示すブロック図である。
【図１９】信号パルスに対してパルス波形弁別を行うた
めの積分時間の設定について示すグラフである。
【図２０】信号パルスのパルス波形の弁別方法について
示すグラフである。
【図２１】入力信号パルスに対してパルス波形弁別及び
パイルアップ補正を行って求められたエネルギー算出値
の分布を示すグラフである。
【図２２】入力信号パルスに対してパルス波形弁別及び
パイルアップ補正を行って求められたエネルギー算出値
のＦＷＨＭ及びＦＷＴＭを示すグラフである。
【図２３】入力信号パルス数と出力数との相関について
示すグラフである。
【図２４】エネルギー測定装置の第５実施形態の構成を
示すブロック図である。
【図２５】２次元位置検出型のＰＥＴ用ブロック検出器
の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…エネルギー測定装置、１０…エネルギー算出部、１
１…エネルギー演算器、１２…ルックアップテーブル、
４０、４１、４２、４５、４６、４７、５０…バッファ
メモリ、２１…トリガ信号生成器、２２…ゲート信号生
成器、２３…パルス間隔計測器、２４…サンプル時間設
定部、２５…パルス波形弁別器、３１…遅延回路、３２
…ゲート積分器、３３、３４…Ａ／Ｄ変換器、３５…和
回路。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定対象の信号パルスのパルス波形に対
    し、その信号強度を積分して前記信号パルスのエネルギ
    ーを測定するエネルギー測定方法であって、 入力された信号パルスに対し、前記信号パルスから次の
    信号パルスまでの時間間隔であるパルス間隔を取得する
    パルス間隔取得ステップと、 前記パルス間隔に対応するように設定された所定の積分
    時間で、前記信号パルスの信号強度を積分して積分信号
    強度を取得する積分強度取得ステップと、 前記積分強度取得ステップで取得された前記積分信号強
    度、及び前記パルス間隔取得ステップで取得された前記
    パルス間隔から、前記信号パルスの全積分強度に対応す
    るエネルギーを算出するエネルギー算出ステップとを備
    え、 前記エネルギー算出ステップにおいて、測定対象の前記
    信号パルスでの前記積分信号強度及び前記パルス間隔か
    ら算出された補正前のエネルギーに対して、該信号パル
    スよりも前に入力された信号パルスでの前記積分信号強
    度または前記エネルギーの少なくとも一方及び前記パル
    ス間隔からパイルアップ補正を行って、補正後の前記エ
    ネルギーを算出することを特徴とするエネルギー測定方
    法。
  2. 【請求項２】 前記エネルギー算出ステップにおいて、
    前記パルス間隔Ｔに基づいて決定される係数Ａ（Ｔ）及
    びＢ（Ｔ）を用い、 時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0の前記エネルギーＥ
    0を、前記信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパル
    ス間隔Ｔ0と、時刻ｔ1（ｔ1＜ｔ0）に連続して入力され
    た信号パルスＰ1での積分信号強度Ｑ1及びパルス間隔Ｔ
    1とから、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ａ（Ｔ0）−Ｑ1・Ｂ（Ｔ1） により算出することを特徴とする請求項１記載のエネル
    ギー測定方法。
  3. 【請求項３】 前記エネルギー算出ステップにおいて、
    測定対象の前記信号パルスよりも前に入力された信号パ
    ルスのうちで前記パイルアップ補正に用いる信号パルス
    の個数をＪ個（Ｊ＝１以上の整数）とするとともに、前
    記パルス間隔Ｔに基づいて決定される係数Ｃ0（Ｔ）及
    びＣj（Ｔ）（ｊ＝１、…、Ｊ）を用い、 時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0の前記エネルギーＥ
    0を、前記信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパル
    ス間隔Ｔ0と、それぞれ時刻ｔj（ｔj＜ｔj-1）に連続し
    て入力されたＪ個の信号パルスＰjでのエネルギーＥj及
    びパルス間隔Ｔ jとから、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ｃ0（Ｔ0）−Σj=1…JＥj・Ｃj（Ｔj） により算出することを特徴とする請求項１記載のエネル
    ギー測定方法。
  4. 【請求項４】 前記エネルギー算出ステップにおいて、
    前記パルス間隔Ｔに基づいて決定される係数Ｄ
    0（Ｔ）、Ｄ1（Ｔ）及びＤ2（Ｔ）を用い、 時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0の前記エネルギーＥ
    0を、前記信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパル
    ス間隔Ｔ0と、時刻ｔ1（ｔ1＜ｔ0）に連続して入力され
    た信号パルスＰ1でのエネルギーＥ1及びパルス間隔Ｔ1
    と、時刻ｔ2（ｔ 2＜ｔ1）に連続して入力された信号パ
    ルスＰ2での積分信号強度Ｑ2及びパルス間隔Ｔ2とか
    ら、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ｄ0（Ｔ0）−Ｅ1・Ｄ1（Ｔ1）−Ｑ2・Ｄ
    2（Ｔ2） により算出することを特徴とする請求項１記載のエネル
    ギー測定方法。
  5. 【請求項５】 前記エネルギー算出ステップにおいて、
    前記パルス間隔Ｔに基づいて決定され、前記エネルギー
    の算出に用いられる前記係数のそれぞれについて、複数
    の前記パルス間隔の値に対してあらかじめ求められた前
    記係数の値から作成されたルックアップテーブルを用い
    ることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の
    エネルギー測定方法。
  6. 【請求項６】 前記信号パルスのパルス波形をあらかじ
    め設定された波形弁別条件に基づいて複数種類のパルス
    波形に弁別するパルス波形弁別ステップをさらに備え、 前記エネルギー算出ステップにおいて、前記パルス波形
    弁別ステップで弁別された前記パルス波形の種類に対応
    した算出方法を用いて前記エネルギーを算出することを
    特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のエネルギ
    ー測定方法。
  7. 【請求項７】 測定対象の信号パルスのパルス波形に対
    し、その信号強度を積分して前記信号パルスのエネルギ
    ーを測定するエネルギー測定装置であって、 入力された信号パルスを分岐した一方を入力し、前記信
    号パルスに対応するトリガ信号を生成するトリガ信号生
    成手段と、 前記トリガ信号生成手段からの前記トリガ信号を入力
    し、前記トリガ信号に基づいて、信号強度の積分を指示
    するためのゲート信号を生成するゲート信号生成手段
    と、 前記トリガ信号生成手段からの前記トリガ信号を入力
    し、前記信号パルスでのパルス間隔として、前記トリガ
    信号から次のトリガ信号までの時間間隔を計測するパル
    ス間隔計測手段と、 入力された前記信号パルスを分岐した他方を入力し、所
    定の遅延時間だけ遅延させる遅延手段と、 前記遅延手段で遅延された前記信号パルス、及び前記ゲ
    ート信号生成手段からの前記ゲート信号を入力し、前記
    ゲート信号の指示に基づいて設定された所定の積分時間
    で、前記信号パルスの信号強度を積分して積分信号強度
    を取得するゲート積分手段と、 前記ゲート積分手段で取得された前記積分信号強度、及
    び前記パルス間隔計測手段で計測された前記パルス間隔
    から、前記信号パルスの全積分強度に対応するエネルギ
    ーを算出するエネルギー算出手段とを備え、 前記エネルギー算出手段は、測定対象の前記信号パルス
    での前記積分信号強度及び前記パルス間隔から算出され
    た補正前のエネルギーに対して、該信号パルスよりも前
    に入力された信号パルスでの前記積分信号強度または前
    記エネルギーの少なくとも一方及び前記パルス間隔から
    パイルアップ補正を行って、補正後の前記エネルギーを
    算出することを特徴とするエネルギー測定装置。
  8. 【請求項８】 前記エネルギー算出手段は、前記パイル
    アップ補正の演算を含む前記エネルギーを算出するため
    の演算を行うエネルギー演算手段と、測定対象の前記信
    号パルスでの前記積分信号強度及び前記パルス間隔を記
    憶する第１バッファメモリと、該信号パルスよりも前に
    入力された信号パルスでの前記積分信号強度または前記
    エネルギーの少なくとも一方及び前記パルス間隔を記憶
    する第２バッファメモリとを有することを特徴とする請
    求項７記載のエネルギー測定装置。
  9. 【請求項９】 前記エネルギー算出手段は、前記パルス
    間隔Ｔに基づいて決定される係数Ａ（Ｔ）及びＢ（Ｔ）
    を用い、 時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0の前記エネルギーＥ
    0を、前記信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパル
    ス間隔Ｔ0と、時刻ｔ1（ｔ1＜ｔ0）に連続して入力され
    た信号パルスＰ1での積分信号強度Ｑ1及びパルス間隔Ｔ
    1とから、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ａ（Ｔ0）−Ｑ1・Ｂ（Ｔ1） により算出することを特徴とする請求項７または８記載
    のエネルギー測定装置。
  10. 【請求項１０】 前記エネルギー算出手段は、測定対象
    の前記信号パルスよりも前に入力された信号パルスのう
    ちで前記パイルアップ補正に用いる信号パルスの個数を
    Ｊ個（Ｊ＝１以上の整数）とするとともに、前記パルス
    間隔Ｔに基づいて決定される係数Ｃ0（Ｔ）及びＣ
    j（Ｔ）（ｊ＝１、…、Ｊ）を用い、 時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0の前記エネルギーＥ
    0を、前記信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパル
    ス間隔Ｔ0と、それぞれ時刻ｔj（ｔj＜ｔj-1）に連続し
    て入力されたＪ個の信号パルスＰjでのエネルギーＥj及
    びパルス間隔Ｔ jとから、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ｃ0（Ｔ0）−Σj=1…JＥj・Ｃj（Ｔj） により算出することを特徴とする請求項７または８記載
    のエネルギー測定装置。
  11. 【請求項１１】 前記エネルギー算出手段は、前記パル
    ス間隔Ｔに基づいて決定される係数Ｄ0（Ｔ）、Ｄ
    1（Ｔ）及びＤ2（Ｔ）を用い、 時刻ｔ0に入力された信号パルスＰ0の前記エネルギーＥ
    0を、前記信号パルスＰ0での積分信号強度Ｑ0及びパル
    ス間隔Ｔ0と、時刻ｔ1（ｔ1＜ｔ0）に連続して入力され
    た信号パルスＰ1でのエネルギーＥ1及びパルス間隔Ｔ1
    と、時刻ｔ2（ｔ 2＜ｔ1）に連続して入力された信号パ
    ルスＰ2での積分信号強度Ｑ2及びパルス間隔Ｔ2とか
    ら、次式 Ｅ0＝Ｑ0・Ｄ0（Ｔ0）−Ｅ1・Ｄ1（Ｔ1）−Ｑ2・Ｄ
    2（Ｔ2） により算出することを特徴とする請求項７または８記載
    のエネルギー測定装置。
  12. 【請求項１２】 前記エネルギー算出手段は、前記パル
    ス間隔Ｔに基づいて決定され、前記エネルギーの算出に
    用いられる前記係数のそれぞれについて、複数の前記パ
    ルス間隔の値に対してあらかじめ求められた前記係数の
    値から作成されたルックアップテーブルを有することを
    特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項記載のエネル
    ギー測定装置。
  13. 【請求項１３】 前記信号パルスのパルス波形をあらか
    じめ設定された波形弁別条件に基づいて複数種類のパル
    ス波形に弁別するパルス波形弁別手段をさらに備え、 前記エネルギー算出手段は、前記パルス波形弁別手段で
    弁別された前記パルス波形の種類に対応した算出方法を
    用いて前記エネルギーを算出することを特徴とする請求
    項７〜１２のいずれか一項記載のエネルギー測定装置。
  14. 【請求項１４】 前記ゲート積分手段において前記信号
    パルスの信号強度を積分する前記積分時間を、測定対象
    の前記信号パルスそれぞれに対して、あらかじめ設定さ
    れた最大積分時間Ｔmax、及び前記パルス間隔Ｔから前
    記ゲート積分手段のリセット時間Ｔrを引いた時間Ｔ−
    Ｔrのうちの短い時間である実効積分時間Ｔ’ Ｔ’＝ｍｉｎ（Ｔmax，Ｔ−Ｔr） として設定することを特徴とする請求項７〜１３のいず
    れか一項記載のエネルギー測定装置。
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