JP2007327902A - Ｘ線分析用信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー分散型Ｘ線分析装置において検出器で検出されたＸ線をエネルギー弁別して計数する場合の計数の精度を向上させる。
【解決手段】入力データが閾値ＴＨを越えるとＲＳ−ＦＦ３２はセットされ、入力データの正ピークＰ２の最大値データを検出・保持した後、その最大値データと入力データとの差分が設定値ＴＰを越えたならばＲＳ−ＦＦ３２はリセットされる。このリセットのタイミングで正ピーク検出部２１に保持されている最大値データをラッチ回路３６にラッチする。設定値ＴＰは決定処理部３８により、その時点で保持されている最大値データに応じて決められ、最大値データが大きい場合には設定値ＴＰも大きくなる。これにより高エネルギー側でのノイズの重畳による信号波形の窪みを無視することでピークの誤検出を防止でき、低エネルギー側での低いピークの見逃しも防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般にマルチチャンネルアナライザと呼ばれるＸ線分析用の信号処理装置に関する。

蛍光Ｘ線分析装置は、固体試料、粉体試料、又は液体試料に１次Ｘ線を照射し、その１次Ｘ線により励起されて放出される蛍光Ｘ線を検出することによって、その試料に含まれる元素の定性分析や定量分析を行うものである。この蛍光Ｘ線分析装置は、波長分散型（ＷＤＳ）とエネルギー分散型（ＥＤＳ）の２つに大別される。波長分散型蛍光Ｘ線分析装置は、分光結晶とスリットとを組み合わせたＸ線分光器により特定波長の蛍光Ｘ線を選別した上で検出器で検出する構成を有する。一方、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置は、こうした波長選別を行わずに蛍光Ｘ線を直接半導体検出器などで検出し、その後に検出信号をエネルギー（つまり波長）毎に分離する処理を行う構成を有する。蛍光Ｘ線スペクトルを作成する場合、波長分散型では波長走査を行う必要があるのに対し、エネルギー分散型では多数の波長の情報が同時に得られるため、短時間で蛍光Ｘ線スペクトルを取得できるという特徴を有する。

図９は、例えば特許文献１などに開示されているエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の概略構成図である。Ｘ線照射部１から発せられた１次Ｘ線が試料２に当たると、１次Ｘ線により励起された蛍光Ｘ線が試料２より放出され、例えばリチウムドリフト型Ｓi半導体検出器などによる検出器３に入射して検出される。検出器３の出力はプリアンプ（前置増幅器）４で増幅される。このときの信号は図９中に示すような階段状の電圧パルス信号となる。この信号の階段の各段の高さが試料２に含まれる各元素のエネルギーつまり波長に対応している。この電圧パルス信号は波形整形回路６を含む比例増幅器５に入力され、上記各階段の高さに応じた波高を持つ適当な形状のパルスに成形されて出力される。

Ａ／Ｄ変換器７はこのパルス波形状のアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル化し、マルチチャンネルアナライザ８はデジタル化されたパルス信号の波高値に応じて各パルスを弁別した後にそれぞれ計数し、波高分布図（エネルギースペクトルヒストグラム）を作成してデータメモリ９に格納する。波高分布図では、分析対象である試料中に含まれる元素から放出される蛍光Ｘ線のエネルギー値に対応する位置に各元素固有のピークが現れる。データ処理部１０はこのピークの出現位置やそのＸ線強度値などに基づいて、含有元素の定性や定量を行う。

従来の一般的なマルチチャンネルアナライザ８では、入力されるパルス信号のピークを検出して各ピークのピークトップの波高値（ピークトップ値）を取得し、１つのパルス（ピーク）毎にその波高値に応じたエネルギー値の計数値をインクリメントすることで上記のような波高分布図を作成する。図１０を用いてより詳しく説明すると、（ａ）に示すようなパルス信号が与えられたとき、この信号をピーク検出用の閾値と比較し、（ｂ）に示すような閾値越え検出信号を得る。そして、その閾値越え検出信号が「１」である期間中の最大値をピークトップであるとみなして、そのピークトップ値を弁別対象の波高値として取得する。したがって、この例ではＰ１、Ｐ２、Ｐ３の３個のピークの波高値が得られることになる。

ところが、こうした従来のマルチチャンネルアナライザでは次のような問題がある。即ち、検出器３から出力される信号には各種ノイズ、特に高周波ノイズが重畳しているため、波形整形回路６はノイズを除去するためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）の機能を有している。このＬＰＦによるフィルタリング処理によって、波形整形により得られるパルス信号は図１０（ａ）に示したように立ち上がりや立ち下がりが鈍った波形となることが避けられない。

エネルギー分解能を高くするためには、ＬＰＦの時定数を大きくし、より低周波のノイズも除去する必要がある。しかしながら、ＬＰＦの時定数を大きくすると、図１１（ａ）に示すように近接した複数のピークが干渉し合い易くなる。この場合、Ｐ２、Ｐ３の２個のピークは分離できず、図１１（ｂ）に示す如く１個のピークであるとみなされてしまい、ピークＰ３は無視されてピークＰ２のみの波高値が取得されることになる。そのため、本来はＰ２、Ｐ３の２個分のピークであるにも拘わらず１個分しか計数されないことになり、計数効率は下がってしまう。計数効率が下がることは蛍光Ｘ線のエネルギー強度値が実際の値よりも低くなることを意味し、分析精度の低下をもたらす。逆に、ＬＰＦの時定数を小さくすると計数効率は上がるが、ノイズを十分に除去できずにエネルギー分解能が下がってしまうおそれがある。

特許文献１に記載の装置では、上記のような問題を回避するために、波形整形回路６でＬＰＦに複数の時定数を用意しておき、分析手法や分析対象の元素の種類などに応じて時定数を切り替えるようにしている。しかしながら、こうした構成では制御が煩雑になり、回路規模が大きくなる。また、実際上、適切な時定数を設定することはかなり難しく、計数効率又はエネルギー分解能のいずれかを或る程度犠牲にせざるを得なかった。

特開平１０−３１８９４６号公報（段落０００２〜０００４）

本願出願人は上記のような問題に鑑みて、既に特願２００５−２６７８号において新規な信号処理装置を提案している。この提案のマルチチャンネルアナライザによれば、上述のようにフィルタリングされた信号波形上で２つのピークが近接している場合でも、これを２つのピークとして分離して認識することができ、それによって高いエネルギー分解能を保ちながらＸ線の計数効率も向上させることができる。

本発明はさらにその信号処理装置の性能の向上を図ったものであり、その目的とするところは、特に高エネルギー側でのノイズの重畳によるピークの誤検出と、低エネルギー側でのピークの検出見逃しとを共に軽減することにより、Ｘ線の計数の精度を向上させることができるＸ線分析用信号処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明は、分析対象から放出されるＸ線を検出器により検出し、その検出信号をＸ線固有のエネルギーに応じた波高値を有するパルス波形状の信号に波形整形した後に該信号の波高値を弁別して計数するエネルギー分散型Ｘ線分析装置に使用されるＸ線分析用信号処理装置であって、波形整形されたパルス波形状の信号を入力信号とし、
a)前記入力信号の正のピークのピークトップを検出する正ピーク検出手段と、
b)前記入力信号の負のピークのピークトップを検出する負ピーク検出手段と、
c)前記入力信号が所定の閾値以上であるか否かを判定する閾値越え判定手段と、
d)前記入力信号が前記閾値以上である期間中において、前記正ピーク検出手段により正ピークのピークトップが検出された後にそのピークトップ値から第１設定値以上、入力信号の値が減少したことを検出する減少検出手段と、
e)前記入力信号が前記閾値以上である期間中において、前記負ピーク検出手段により負ピークのピークトップが検出された後にその負のピークトップ値から第２設定値以上、入力信号の値が増加したことを検出する増加検出手段と、
f)前記正ピーク検出手段により検出された正ピークのピークトップの値に応じて、そのピークトップ値からの入力信号の減少を検出するための前記第１設定値を決定する設定値決定手段と、
g)前記閾値越え判定手段による閾値以上になったとの判定時点又は前記増加検出手段による検出時点から、その後の最も早い、前記閾値越え検出手段による閾値を下回ったとの判定時点又は前記減少検出手段による検出時点までの期間中において、前記正ピーク検出手段により検出された正ピークのピークトップ値を、真のピークトップ値とみなして波高値弁別のために取得する判別手段と、
を備えることを特徴としている。

例えば入力信号に２つの正ピークが近接して存在しており、その両ピークの間の負のピーク（谷の部分）の値が閾値を越えている場合、上閾値越え判定手段による検出信号はその谷の部分の間を挟んだ前後で同レベル（「１」又は「０」）が連続する。そのため、この検出信号において「１」（又は「０」）が連続する期間内で最大値を示すものを真のピークトップとみなすと、ピークトップ値がより小さなほうの正ピークを見逃してしまうことになる。

これに対し本発明に係るＸ線分析用信号処理装置においては、減少検出手段及び増加検出手段における設定値をそれぞれ適当に定めれば、上記のように２つの正ピークの間の谷の部分が閾値を上回っていても、その谷の手前で減少検出手段の検出信号を生成し、その谷を通り過ぎた後で次の正のピークが来る前に増加検出手段の検出信号を生成することができる。こうした検出信号により、真のピークトップ値を認識するための期間は上記谷の部分を挟んで時間的に前後の２つに分離されるため、その分離された各期間においてそれぞれ正のピークトップを真のピークトップとして検出することができるようになる。

上記増加検出手段における第２設定値は判別手段において設定される期間の開始が容易に行われるように或る程度小さな固定値にしておけばよいが、減少検出手段における第１設定値は固定値ではなく設定値決定手段によりその直前の正ピークのピークトップの値に応じて決められる。具体的な一態様として、設定値決定手段は、少なくともピークトップの値が所定範囲内に含まれる場合にその範囲内でのピークトップ値の増加に対し第１設定値を単調増加させる構成とすることができる。また別の態様として、設定値決定手段は、ピークトップの値に応じて第１の値と該第１の値に所定係数を乗じた第２の値とを切り換えて第１設定値とする構成としてもよい。

いずれにしても第１設定値は、ピークトップ値が相対的に大きいとき（つまりはＸ線のエネルギーが高いとき）には低いとき（Ｘ線のエネルギーが低いとき）よりも相対的に大きな値に決められる。そのため、例えば高エネルギー側のピークトップ付近でノイズの重畳によって信号波形に谷状の窪みが形成された場合でも、相対的に大きな第１設定値で以て入力信号が減少しているか否かを判定するため、上記窪みを認識せず、結果的にノイズの重畳を無視することができる。即ち、高エネルギー側ではノイズ耐性を強めることができる。一方、低エネルギー側の小さなピークトップが検出された直後には相対的に小さな第１設定値で以て入力信号が減少しているか否かを判定するため、その小さなピークトップ値を確実に真のピークトップ値とみなすことができる。

なお、上記入力信号は、波形整形されたパルス波形状のアナログ信号を所定の周期でサンプリングしてデジタル化した信号とすることができ、その場合には、本発明に係るＸ線分析用信号処理装置における上記各手段はデジタル論理回路やコンピュータ上で動作するソフトウエアで実現することができる。また、このとき上記「所定期間」とは所定のサンプル数と意味するところは同じである。

以上のように本発明に係るＸ線分析用信号処理装置によれば、従来、波形整形回路の時定数のために裾が重なり合ってしまっていて２個のピークとして分離して検出することが困難であったような隣接する２個のピークについても、それぞれ別個のピークとして検出して各ピークトップ値を波高値として取得することができるようになる。それによって、単位時間当たりに計数できるパルス数が増加し、Ｘ線の計数効率が改善される。さらに、高エネルギー側でのノイズの重畳に起因するピークの誤検出と低エネルギー側での小さなピークの見逃しとをいずれも軽減することにより、Ｘ線の計数の精度を向上させて分析精度を高めることができる。

以下、本発明に係るＸ線分析用信号処理装置の一実施例であるマルチチャンネルアナライザについて図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施例によるマルチチャンネルアナライザの要部の回路構成図、図２は主要な動作を説明するためのタイミング図である。

このマルチチャンネルアナライザ８には、図９に示したＡ／Ｄ変換器７からの出力であるｎ（例えばｎ＝１２など）ビットのデータ（波形整形後のパルス波信号をデジタル化したデータ）がデータバス２０を通して入力される。マルチチャンネルアナライザ８は、この入力データの正ピークのピークトップを検出してその値を保持する正ピーク検出部２１と、同じ入力データの負ピークのピークトップを検出してその値を保持する負ピーク検出部２２と、正ピーク検出部２１に保持されているデータ（最大値データＤmax）と入力データとの差分を求める第１減算器２３と、負ピーク検出部２２に保持されているデータ（最小値データＤmin）と入力データとの差分を求める第２減算器２４と、外部より設定される正ピーク差分設定基準値と上記最大値データＤmaxとに基づいて正ピーク差分設定値ＴＰを適応的に決める適応型差分設定値決定処理部３８と、第１減算器２３の出力である正ピーク差分データと適応型差分設定値決定処理部３８により決まる正ピーク差分設定値ＴＰとの大小関係の比較を行う第１比較器２５と、第２減算器２４の出力である負ピーク差分データと外部より設定される負ピーク差分設定値ＴＮとの大小関係の比較を行う第２比較器２６と、入力データが外部より設定される閾値設定値ＴＨ以上であるか否かを判定する閾値判定部２７と、閾値判定部２７の立ち上がりエッジを検出する立上り検出部２８と、閾値判定部２７の立ち下がりエッジを検出する立下り検出部２９と、第１比較器２５の出力と立上り検出部２８の出力とのＯＲ論理演算を行う第１ＯＲゲート３０と、第２比較器２６の出力と立下り検出部２９の出力とのＯＲ論理演算を行う第２ＯＲゲート３１と、第１及び第２ＯＲゲート３０、３１の出力によりリセット及びセットを行うＲＳフリップフロップ（ＲＳ−ＦＦ）３２と、ＲＳフリップフロップ３２の正転（Ｑ）出力の立ち下がりエッジを検出する立下り検出部３３と、閾値判定部２７の出力とＲＳフリップフロップ３２の反転（Ｑバー）出力とのＡＮＤ論理演算を行う第１ＡＮＤゲート３４と、閾値判定部２７の出力とＲＳフリップフロップ３２の正転（Ｑ）出力とのＡＮＤ論理演算を行う第２ＡＮＤゲート３５と、正ピーク検出部２１の出力データを入力とし、立下り検出部３３の出力をイネーブル入力とするラッチ回路３６と、ラッチ回路３６の出力である波高値データと立下り検出部３３の出力であるピーク検出信号とを受けて、波高値データの値に応じてスペクトルメモリのメモリアドレスの計数値データをインクリメントする弁別処理及び計数処理を行う弁別・計数処理回路３７と、を備える。

次に、図２を参照して、上記構成のマルチチャンネルアナライザにおいて、正ピーク差分設定値ＴＰ及び負ピーク差分設定値ＴＮが共に一定（固定値）であるとの条件の下での動作についてまず説明する。

図２（ａ）に示したような波形のパルス信号をデジタル化したデータが入力されると、正ピーク検出部２１は正ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３を検出し、後述するようにそれぞれのピークトップが出現してから少なくとも所定時間、最大値（正ピークのピークトップ値）データＤmaxを保持する。負ピーク検出部２２も同様に負ピークｐ１、ｐ２を検出し、後述するようにそれぞれのピークトップが出現してから少なくとも所定時間、最小値（負ピークのピークトップ値）データＤminを保持する。第１減算器２３により図２（ａ）に示す正ピーク差分データΔｘが計算され、第１比較器２５はこの正ピーク差分データΔｘが正ピーク差分設定値ＴＰよりも大きくなると、図２（ｅ）に示すようにパルス信号を出力する。一方、第２減算器２４により図２（ａ）に示す負ピーク差分データΔｙが計算され、第２比較器２６はこの負ピーク差分データΔｙが負ピーク差分設定値ＴＮよりも大きくなると、図２（ｆ）に示すようにパルス信号を出力する。

閾値判定部２７は従来と同様に図２（ｂ）に示すように、入力データが閾値設定値ＴＨよりも大きいときに「１」となる閾値越え検出信号を出力する。これに対して立下り検出部２８及び立上り検出部２９の出力は図２（ｃ）、（ｄ）のようになる。第１ＯＲゲート３０は図２（ｄ）及び（ｅ）のパルス信号のＯＲ論理演算を行ってその結果をＲＳフリップフロップ３２のリセット端子に与え、第２ＯＲゲート３１は図２（ｃ）及び（ｆ）のパルス信号のＯＲ論理演算を行ってその結果をＲＳフリップフロップ３２のセット端子に与えるから、ＲＳフリップフロップ３２の正転出力は図２（ｇ）に示すようになる。

ここで、従来の方法では別々のピークとして検出できないピークＰ２、Ｐ３に着目して詳述する。入力データは時刻ｔ３で閾値設定値ＴＨを越えるため、このとき閾値越え検出信号は「０」→「１」に変化する。これとほぼ同時にこの信号の立ち上がりエッジが立上り検出部２９で検出され、ＲＳフリップフロップ３２のセット端子にパルス信号が入力されるから、ＲＳフリップフロップ３２の正転出力も「０」→「１」に変化する。このとき、第２ＡＮＤゲート３５の２つの入力は共に「１」となるから、その出力である正ピーク検出部有効フラグも「１」となり、正ピーク検出部２１が能動化されて入力データの最大値を検出・保持する動作を開始する。したがって、ピークトップＰ２が出現すると、その値を最大値データＤmaxとして保持する。

次に、時刻ｔ４になると上述したように正ピーク検出部２１で保持している最大値データと入力データとの差分が正ピーク差分設定値ＴＰ以上になり、第１比較器２５の出力のパルス信号が第１ＯＲゲート３０を経てＲＳフリップフロップ３２のリセット端子に加わる。これにより、ＲＳフリップフロップ３２の正転出力は「１」→「０」に変化する。立下り検出部３３はこの立ち下がりエッジを検出してパルス信号をラッチ回路３６に与えるから、このタイミングで以て正ピーク検出部２１に保持されていた最大値データＤmaxが真のピークに対応したピークトップ値としてラッチ回路３６にラッチされて弁別・計数処理回路３７へ送られる。この立下り検出部３３の出力もまたピーク検出信号として同時に送られる。また、ＲＳフリップフロップ３２の正転出力が「０」になると、第２ＡＮＤゲート３５の出力である正ピーク検出部有効フラグは「０」になるため、正ピーク検出部２１の保持データはクリアされるとともにその機能は非能動化される。

他方、閾値越え検出信号は「１」を保ったままＲＳフリップフロップ３２の反転出力は「１」になるので、第１ＡＮＤゲート３４の出力である負ピーク検出部有効フラグは「０」→「１」に変化し、今度は負ピーク検出部２２が能動化される。負ピーク検出部２２はこの負ピーク検出部有効フラグが「１」である間の最小値を検出・保持する。したがって、負のピークトップｐ２が出現すると、その値を最小値データＤminとして保持する。

次いで、時刻ｔ５になると負ピーク検出部２２で保持している最小値データＤminと入力データとの差分が負ピーク差分設定値ＴＮ以上となり、第２比較器２６の出力のパルス信号が第２ＯＲゲート３１を経てＲＳフリップフロップ３２のセット端子に加わる。これにより、ＲＳフリップフロップ３２の正転出力が再び「０」→「１」に変化する。このタイミングで以て負ピーク検出部有効フラグは「０」になり、保持されていた最小値データＤminはクリアされる。さらに正ピーク検出部有効フラグは「１」になるため正ピーク検出部２１が再び能動化されて、最大値データＤmaxがクリアされた状態から、先にピークＰ２を検出した動作と同様の動作を実行することによりピークＰ３を検出する。そして正ピーク検出部２１に保持された最大値データＤmaxは、上述したようにピークＰ２の最大値データをラッチ回路３６にラッチしたのと同様の動作により真のピークに対応したピークトップ値としてラッチ回路３６にラッチされ、弁別・計数処理回路３７に送り込まれる。このようにして、従来の方法では検出されなかったピークＰ３の最大値データも真のピークの波高値として取得することができる。

以上のようにして上記構成のマルチチャンネルアナライザ８によれば、従来方法では１個のピークとしてしか認識されなかったピークＰ２、Ｐ３が、それぞれ別個のピークとして認識されるようになる。それにより、弁別・計数処理回路３７において、ピークＰ２、Ｐ３のそれぞれのピーク値に応じたメモリアドレスの計数値データをインクリメントすることができ、計数の正確性が向上する。

但し、検出されるエネルギーの大きさ（即ち、パルス波形状の入力信号の波高値の高さ）に拘わらず正ピーク差分設定値ＴＰを一定にしておくと、次のような問題が生じる。いま、入力信号が図７（ａ）に示すような形状である場合を考える。即ち、[4]の位置ではかなり低エネルギーのピークが存在するとともに、[5]-[6]及び[7]-[8]の位置では高エネルギーのピークにノイズが重畳されて窪みが存在している。このような場合に、正ピーク差分設定値ＴＰを大きな値に定めておくと、（ｂ１）、（ｂ２）に示すように高エネルギー側ではノイズによる窪みの影響を排除して正しくピーク検出ができるものの低エネルギー側では小さなエネルギーのピークを見逃してしまうことになる。一方、正ピーク差分設定値ＴＰを小さな値に定めておくと、（ｃ１）、（ｃ２）に示すように低エネルギー側では小さなエネルギーのピークを確実に検出できるものの、高エネルギー側ではノイズの影響を受けやすくなり本来１個のピークとして検出すべきものを２個のピークとして誤検出する確率が高くなる。

そこで上記のようなピークの誤検出や検出見逃しをできるだけ防止するために、本実施例によるマルチチャンネルアナライザ８では、適応型差分設定値決定処理部３８を設け、正ピーク検出部２１により得られる最大値データＤmaxの値に応じて正ピーク差分設定値ＴＰを変更するようにしている。図３はこの適応型差分設定値決定処理部３８で行われる処理をフローチャートとして表したものであり、図４は最大値データＤmaxと正ピーク差分設定値ＴＰとの関係を示す図である。なお、この例では、マルチチャンネルアナライザ８への入力データはバイナリコードで１２ビットとしているため、入力データが採り得る値の範囲はデシマル表記では「０」〜「４０９５」である。

適応型差分設定値決定処理部３８では、マルチチャンネルアナライザ８での演算処理のクロック毎に図３に示す一連の処理を実行する。即ち、その時点で正ピーク検出部２１に保持されている最大値データＤmaxを読み込み（ステップＳ１０）、その最大値データＤmaxの値が「５０」以上、「５０」未満「７」以上の範囲内、或いは「７」未満、のいずれであるのかを判定する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。最大値データＤmaxの値が「５０」以上である場合には外部から与えられている正ピーク差分設定基準値をそのまま正ピーク差分設定値ＴＰとして出力する（ステップＳ１３）。なお、ここでは正ピーク差分設定基準値を「３２」に設定している。

最大値データＤmaxの値が「５０」未満「７」以上の範囲である場合には、［最大値データＤmax値］×［正ピーク差分設定基準値］／５０という演算を行った結果を正ピーク差分設定値ＴＰとして出力する（ステップＳ１４）。ここでは正ピーク差分設定基準値を「３２」に設定しているので、上記計算式は［最大値データＤmax値］×０．６４となり、剰余は切り捨て、切り上げ等、適宜の処理を行えばよい。また最大値データＤmaxの値が「７」未満である場合には、正ピーク差分設定値ＴＰを「４」として出力する（ステップＳ１５）。このような処理により、最大値データＤmaxと正ピーク差分設定値ＴＰとの関係は図４に示すようになる。即ち、最大値データＤmaxが６〜５０の範囲内では最大値データＤmaxが小さくなるほど正ピーク差分設定値ＴＰも徐々に小さくなるように適応的に決定される。なお、負ピーク差分設定値ＴＮは基本的に固定値であるが、ピーク検出動作を開始し易くするために或る程度小さな値（例えば「４」）に設定しておくものとする。

正ピーク差分設定値ＴＰは上記のようにして決められるため、入力データの値が大きな高エネルギー側では正ピーク差分設定値ＴＰは相対的に大きくなる。そのため、図７（ａ）の[5]-[6]、[7]-[8]で示すようにピークトップ付近にノイズが重畳して窪みが生じたような場合に、その窪みの位置で第１比較器２５は図２（ｅ）に示すようにパルス信号を出力しにくくなる。それ故に、ＲＳフリップフロップ３２はリセットされず、その窪みの位置で正ピーク検出部２１に保持されている最大値データがラッチ回路３６にラッチされることもなくなる。その結果、上記のようなピークトップ付近でのノイズによる窪みは実質的に無視され、その前後が連なった１個のピークとして検出されるようになる（図８（ｂ）参照）。

一方、入力データの値が小さな低エネルギー側では正ピーク差分設定値ＴＰは相対的に小さくなる。そのため、図７（ａ）の[4]で示すように低いピークトップがあった後に入力データの値がそのピークトップ値から少し減少しただけでも第１比較器２５はパルス信号を出力し易くなる。それ故に、そのピークトップの直後にＲＳフリップフロップ３２はリセットされ、正ピーク検出部２１に保持されている低エネルギーの低いピークに対応する最大値データがラッチ回路３６にラッチされることになる（図８（ｂ）参照）。その結果、低エネルギーのＸ線も確実に計数される。

以上のように正ピーク差分設定値ＴＰを適応的に変えることにより、高エネルギー側、低エネルギー側のいずれのピークも適切に検出することができる。

上記実施例では、最大値データＤmaxが６〜５０の範囲では正ピーク差分設定値ＴＰは４から３２まで単調増加するように変化するが、さらに簡単な処理（つまりは回路構成）でも同様の効果を達成できる。このような他の実施例における適応型差分設定値決定処理部３８の処理動作をフローチャートで示したのが図５、最大値データＤmaxと正ピーク差分設定値ＴＰとの関係を示したのが図６である。

即ち、その時点で正ピーク検出部２１に保持されている最大値データＤmaxを読み込み（ステップＳ２０）、その最大値データＤmaxの値が「５０」以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして、最大値データＤmaxの値が「５０」以上である場合には外部から与えられている正ピーク差分設定基準値をそのまま正ピーク差分設定値ＴＰとして出力し（ステップＳ２２）、それ以外、つまり最大値データＤmaxの値が「５０」未満である場合には、正ピーク差分設定基準値に規定の係数１／Ｎを乗じる演算を行った結果を正ピーク差分設定値ＴＰとして出力する（ステップＳ２３）。この例では、正ピーク差分設定基準値は３２、Ｎは８である。

したがって、図６に示すように、最大値データＤmaxが「５０」以上では正ピーク差分設定値ＴＰは３２、最大値データＤmaxが「５０」未満では正ピーク差分設定値ＴＰは４、と最大値データＤmaxに応じて正ピーク差分設定値ＴＰは２段階に切り換えられることになる。この場合、上記実施例よりも正ピーク差分設定値ＴＰの設定は大まかになるため、最大値データＤmaxが「６」〜「５０」の範囲内となるような中エネルギー領域ではノイズ耐性が若干劣ることになるものの、回路構成はかなり簡単になる。

なお、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正を行うことができることは明らかである。具体的には、図１に示した回路構成は単なる一例であって、同様の機能を達成するための回路構成はこれに限らないことは当然である。また、図１に示したマルチアナライザはその全てをハードウエアで構成することもできるが、逆に入出力を除いてその全てをコンピュータ上で動作するソフトウエアにより実現することもできるし、両者を組み合わせた構成とすることも可能である。

また、上記実施例の説明では特に正ピーク差分設定値ＴＰの適応的決定について数値例を挙げているが、これは適宜に変更できることは当然である。

本発明の一実施例であるマルチチャンネルアナライザの要部の回路構成図。 本実施例によるマルチチャンネルアナライザの主要な動作を説明するためのタイミング図。 本実施例のマルチチャンネルアナライザにおいて適応型差分設定値決定処理部で行われる処理のフローチャート。 本実施例のマルチチャンネルアナライザにおける最大値データＤmaxと正ピーク差分設定値ＴＰとの関係を示す図。 他の実施例のマルチチャンネルアナライザにおいて適応型差分設定値決定処理部で行われる処理のフローチャート。 他の実施例のマルチチャンネルアナライザにおける最大値データＤmaxと正ピーク差分設定値ＴＰとの関係を示す図。 正ピーク差分設定値ＴＰを一定とした場合の問題点の説明図。 正ピーク差分設定値ＴＰを適応的に変化させる場合の効果の説明図。 一般的なエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の概略構成図。 従来のマルチチャンネルアナライザの動作を説明するためのタイミング図。 従来のマルチチャンネルアナライザの動作上の問題点を説明するためのタイミング図。

符号の説明

８…マルチチャンネルアナライザ
２０…データバス
２１…正ピーク検出部
２２…負ピーク検出部
２３…第１減算器
２４…第２減算器
２５…第１比較器
２６…第２比較器
２７…閾値判定部
２８…立上り検出部
２９、３３…立下り検出部
３０…第１ＯＲゲート
３１…第２ＯＲゲート
３２…ＲＳフリップフロップ
３４…第１ＡＮＤゲート
３５…第２ＡＮＤゲート
３６…ラッチ回路
３７…弁別・計数処理回路
３８…適応型差分設定値決定処理部

Claims (3)

1. 分析対象から放出されるＸ線を検出器により検出し、その検出信号をＸ線固有のエネルギーに応じた波高値を有するパルス波形状の信号に波形整形した後に該信号の波高値を弁別して計数するエネルギー分散型Ｘ線分析装置に使用されるＸ線分析用信号処理装置であって、波形整形されたパルス波形状の信号を入力信号とし、
   a)前記入力信号の正のピークのピークトップを検出する正ピーク検出手段と、
   b)前記入力信号の負のピークのピークトップを検出する負ピーク検出手段と、
   c)前記入力信号が所定の閾値以上であるか否かを判定する閾値越え判定手段と、
   d)前記入力信号が前記閾値以上である期間中において、前記正ピーク検出手段により正ピークのピークトップが検出された後にそのピークトップ値から第１設定値以上、入力信号の値が減少したことを検出する減少検出手段と、
   e)前記入力信号が前記閾値以上である期間中において、前記負ピーク検出手段により負ピークのピークトップが検出された後にその負のピークトップ値から第２設定値以上、入力信号の値が増加したことを検出する増加検出手段と、
   f)前記正ピーク検出手段により検出された正ピークのピークトップの値に応じて、そのピークトップ値からの入力信号の減少を検出するための前記第１設定値を決定する設定値決定手段と、
   g)前記閾値越え判定手段による閾値以上になったとの判定時点又は前記増加検出手段による検出時点から、その後の最も早い、前記閾値越え検出手段による閾値を下回ったとの判定時点又は前記減少検出手段による検出時点までの期間中において、前記正ピーク検出手段により検出された正ピークのピークトップ値を、真のピークトップ値とみなして波高値弁別のために取得する判別手段と、
   を備えることを特徴とするＸ線分析用信号処理装置。
2. 前記設定値決定手段は、少なくともピークトップの値が所定範囲内に含まれる場合にその範囲内でのピークトップ値の増加に対し第１設定値を単調増加させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置。
3. 前記設定値決定手段は、ピークトップの値に応じて第１の値と該第１の値に所定係数を乗じた第２の値とを切り換えて第１設定値とすることを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置。
   

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