JP2013534629A5 - - Google Patents

Claims (39)

1. 核事件エネルギー検知器と、定比率タイミング回路と、整形回路とを利用し、
   定比率タイミング回路を用いて前記核事件エネルギー検知器が出力する対象パルス信号に対して定比率タイミング処理を行い、今回の核事件の到着時刻Tdを示す定比率タイミング信号を出力するステップと、
   整形回路を用いて前記対象パルス信号に対して整形処理を行って対象整形信号を得るステップと、
   比較器回路が、前記Tdと予め決められた時間差ΔTがある時刻Toから、対象整形信号とダイナミック閾値信号の同じ時刻での値を比較し、当該ダイナミック閾値信号の値が、当該対象整形信号の値よりも小さい値から、当該対象整形信号の値以上の値に変化した時刻を今回の核事件の過閾値時刻Totとするステップと、
   時間ディジタル変換（TDC）回路が、前記Tdと前記Totとの間の時間の長さをディジタル量に変換するステップと、を含み、
   前記ダイナミック閾値信号が、
   

   

   を満たし、ただし、前記Tot1がある整形信号と前記ダイナミック閾値信号を比較して得られた過閾値時刻であり、Vot1が前記整形信号の幅であり、Tot2がもう１つの整形信号と前記ダイナミック閾値信号を比較して得られた過閾値時刻であり、前記Vot2が前記もう１つの整形信号の幅である、ことを特徴とする核パルス幅ディジタル化方法。
2. 対象整形信号とダイナミック閾値信号との同じ時刻での値を比較する前に、ダイナミック閾値信号を生成するステップを更に含む、ことを特徴とする請求項1に記載の核パルス幅ディジタル化方法。
3. 前記ダイナミック閾値信号を生成するステップは、
   予め記憶された一連のディジタル閾値電圧値に基づいてダイナミック閾値信号を生成するステップを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の核パルス幅ディジタル化方法。
4. 前記予め記憶された一連のディジタル閾値電圧値に基づいてダイナミック閾値信号を生成するステップに先立って、
   時間間隔ΔTと、前記一連のディジタル閾値電圧値の個数N（ただし、Nは1以上の正整数である。）を確定するステップと、
   SNの幅をAとし、S1の幅をA/Nとし、S2からSN-1までの幅をA/NずつインクリメントするようにN個の整形信号S1-SNを選択するステップと、
   整形信号のある時刻を時間原点Ts1とするステップと、
   整形信号SM のTs1+MΔT（ただし、前記Mは正整数であり、1≦M≦N）時刻に対応する電圧値をディジタル閾値電圧値として記憶するステップと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項3に記載の核パルス幅ディジタル化方法。
5. 予め記憶された一連のディジタル閾値電圧値に基づいてダイナミック閾値信号を生成する前記ステップは、
   前記予め定められた時間間隔で予め記憶した一連のディジタル閾値電圧値を順次に読み出して、ディジタルーアナログ変換によってアナログ信号に変換するステップと、
   前記アナログ信号をローパスフィルタリングして増幅することによって、前記ダイナミック閾値信号を得るステップと、を含む、ことを特徴とする請求項4に記載の核パルス幅ディジタル化方法。
6. 前記TdとTotとの間の時間の長さをディジタル量に変換するステップは、
   前記核事件エネルギー検知器の出力する対象パルス信号が固定閾値以上の値を有するとき、前記TdとTotとの間の時間の長さをディジタル量に変換するステップを含む、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の核パルス幅ディジタル化方法。
7. 前記整形処理は、アクティブ積分整形処理である、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の核パルス幅ディジタル化方法。
8. 核事件エネルギー検知器と、整形回路と、定比率タイミング手段と、比較器回路と、時間ディジタル変換（TDC）手段とを含み、
   前記核事件エネルギー検知器の出力端が整形回路及び定比率タイミング回路の入力端のそれぞれに接続され、前記定比率タイミング手段が定比率タイミング回路を含み、前記時間ディジタル変換（TDC）手段がTDC回路を含み、
   前記整形回路は、前記核事件エネルギー検知器の出力する対象パルス信号に対して整形処理を行い、対象整形信号を出力し、
   前記定比率タイミング回路は、前記核事件エネルギー検知器の出力する対象パルス信号に対して定比率タイミング処理を行い、今回の核事件の到着時刻Tdを示す定比率タイミング信号を出力し、
   前記比較器回路は、前記Tdと予め定められた時間差があるTo時刻から、対象整形信号とダイナミック閾値信号の同じ時刻での値を比較し、前記ダイナミック閾値信号の値が、前記対象整形信号の値よりも小さい値から、前記対象整形信号の値以上の値に変化したとき、今回の核事件の過閾値時刻Totを示すパルス信号を出力し、
   前記TDC回路は、前記Tdを記録し、前記Totを記録し、前記Tdと前記Totとの間の時間の長さをディジタル量に変換し、
   前記ダイナミック閾値信号は、
   

   

   を満たし、ただし、前記Tot1がある整形信号と前記ダイナミック閾値信号とを比較して得られた過閾値時刻であり、前記Vot1が当該整形信号の幅であり、前記Tot2がもう１つの整形信号と前記ダイナミック閾値信号とを比較して得られた過閾値時刻であり、前記Vot2が前記もう１つの整形信号の幅である、ことを特徴とする核パルス幅ディジタル化システム。
9. ダイナミック閾値信号を生成するダイナミック閾値生成手段をさらに含む、ことを特徴とする請求項8に記載の核パルス幅ディジタル化システム。
10. 前記定比率タイミング手段は、
    前記核事件エネルギー検知器の出力する対象パルス信号が一定の立ち上がりタイミング閾値より高い値を有するとき、予識別信号を出力する予識別回路をさらに含み、
    前記TDC手段は、
    前記予識別信号を受信したとき、前記TDC回路の動作を指示する指示手段をさらに含む、ことを特徴とする請求項8に記載の核パルス幅ディジタル化システム。
11. 核放射パルス幅を線形的に時間の長さに変換し、当該時間の長さを測定することによって核放射パルス信号のディジタル化を実現する核放射パルス幅のディジタル化方法であって、
    核事件エネルギー検知器が出力する対象電流信号に基づいて、前記対象電流信号の到着時刻Tdを示す定比率タイミング信号を生成するステップと、
    前記対象電流信号に対して整形処理を行って対象整形信号を得るステップと、
    前記対象電流信号の到着時刻Tdと予め決められた時間差ΔTがある時刻Toから、前記対象整形信号とダイナミック閾値信号の同じ時刻での値を比較し、時刻Totで、当該ダイナミック閾値信号の値が、当該対象整形信号の値よりも小さい値から、当該対象整形信号の値以上の値に変化すれば、当該時刻Totを過閾値時刻とするステップと、
    上記時刻Tdと時刻Totとの間の時間の長さをディジタル量に変換し、当該ディジタル量を核放射パルス幅のディジタル化値とするステップと、を含み、
    任意2つの、幅がVot1とVot2である前記対象整形信号に対して、上記ダイナミック閾値信号は、
    

    

    を満たし、ただし、Tot1がある対象整形信号と上記ダイナミック閾値信号を比較して得られた過閾値時刻であり、Tot2がもう１つの対象整形信号と当該ダイナミック閾値信号を比較して得られた過閾値時刻である、ことを特徴とする核放射パルス幅のディジタル化方法。
12. 定比率タイミング信号を生成するステップは、
    前記対象電流信号に対して定比率タイミング処理を行って、前記定比率タイミング信号を得る方式、
    前記核事件エネルギー検知器が出力するタイミング電流信号に基づいて、前記タイミング電流信号に対して定比率タイミング処理を行って、前記定比率タイミング信号を得る方式、
    前記対象電流信号に対して整形処理を行って整形信号を生成してから、当該整形信号に対して定比率タイミング処理を行って、前記定比率タイミング信号を得る方式、のいずれか１つである、ことを特徴とする請求項11に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
13. 前記時刻Toは、前記対象整形信号のピーク到着時刻である、ことを特徴とする請求項11に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
14. 前記整形処理は、前記対象電流信号に対して積分処理を行って電圧信号を得る、ことを特徴とする請求項11に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
15. 前記対象整形信号と１つのダイナミック閾値信号を比較するステップに先立って、当該ダイナミック閾値信号を生成するステップを含む、ことを特徴とする請求項11に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
16. 前記ダイナミック閾値信号を生成するステップにおいて、
    予め記憶された一連のディジタル閾値電圧値に基づいてダイナミック閾値信号を生成する、ことを特徴とする請求項15に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
17. 前記一連のディジタル閾値電圧値に基づいてダイナミック閾値信号を生成するステップにおいて、前記一連の閾値電圧値をディジタルーアナログ変換しローパスフィルタリングする、ことを特徴とする請求項16に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
18. 前記一連のディジタル閾値電圧値は、前記核事件エネルギー検知器の特性と前記整形回路のパラメータに基づいて算出される、ことを特徴とする請求項16に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
19. 前記一連のディジタル閾値電圧値を生成するステップは、
    i) 前記時間間隔ΔTと前記一連のディジタル閾値電圧値の個数N（Nは1以上の正整数である。）を確定するステップと、
    ii) 整形信号SNの幅をAとし、整形信号S1の幅をA/Nとし、整形信号S2〜SN-1の幅をA/Nずつインクリメントするように、形状が前記対象整形信号と同じであるN個の整形信号S1
    〜SNを選択するステップと、
    iii) 前記時刻Toを設定するステップと、
    iv) 前記整形信号SMのTo+MΔT（前記Mが正整数であり、1≦M≦N）時刻に対応する電圧値をディジタル閾値電圧値として記憶して前記一連のディジタル閾値電圧値を得るステップと、を含む、ことを特徴とする請求項18に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
20. 前記一連のディジタル閾値電圧値を生成するステップは、
    i) システムの最大測定可能な信号の幅の値に対応する所望の過閾値時間である最大時間測定値Tmaxを確定するステップと、
    ii) 前記時刻Toを設定するステップと、
    iii) 前記時間間隔ΔTを確定するステップと、
    iv) 式(Tmax-To)/ΔTに基づいてディジタル閾値電圧値の個数N（Nが1以上の正整数）を確定するステップと、
    v) 整形信号SNの幅をAとし、整形信号S1の幅をA/Nとし、整形信号S2〜SN-1の幅をA/Nずつインクリメントするように、形状が前記対象整形信号と同じであるN個の整形信号S1
    〜SNを選択するステップと、
    vi) 前記整形信号SMのTo+MΔT（ただし、Mが正整数であり、1≦M≦N）時刻に対応する電圧値をディジタル閾値電圧値として記憶して前記一連のディジタル閾値電圧値を得るステップと、を含む、ことを特徴とする請求項18に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
21. 前記ダイナミック閾値信号を生成するステップにおいて、ダイナミック閾値生成回路によりダイナミック閾値信号をリアルタイムに生成する、ことを特徴とする請求項15に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
22. 前記ダイナミック閾値信号を生成するステップは、
    線形ランプ電圧信号と、形状が前記対象整形信号と同じである整形信号とを乗算することによって行われる、ことを特徴とする請求項21に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
23. 前記整形信号は、そのピーク到着時刻から前記線形ランプ電圧信号と乗算される、ことを特徴とする請求項22に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
24. 前記整形信号のピーク到着時刻で、前記線形ランプ電圧信号はゼロである、ことを特徴とする請求項23に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
25. アナログ回路により前記対象電流信号と形状が同じである電流信号を生成し、前記整形回路と同じ別の整形回路により当該電流信号に対して整形処理を行って、前記線形ランプ電圧信号と乗算される整形信号を得る、ことを特徴とする請求項24に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
26. 前記線形ランプ電圧信号と整形信号とを乗算して得られた信号を増幅してバッファーすることによって前記ダイナミック閾値信号を得る、ことを特徴とする請求項25に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
27. 増幅ゲインを変化することによって異なる変化レートのダイナミック閾値信号を得るステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項26に記載の核放射パルス幅のディジタル化方法。
28. 核事件エネルギー検知器と、整形回路と、定比率タイミング手段と、比較器回路と、時間ディジタル変換（TDC）手段とを含み、前記核事件エネルギー検知器の出力端が整形回路及び定比率タイミング回路の入力端のそれぞれに接続され、前記定比率タイミング手段が定比率タイミング回路を含み、前記時間ディジタル変換（TDC）手段がTDC回路を含み、
    前記整形回路は、前記核事件エネルギー検知器が出力する対象電流信号に対して整形処理を行って、対象整形信号を出力し、
    前記定比率タイミング回路は、前記核事件エネルギー検知器が出力する対象電流信号に対して定比率タイミング処理を行って、今回の核事件の到着時刻Tdを示す定比率タイミング信号を出力し、
    前記比較器回路は、前記Tdと予め決められた時間差ΔTがある時刻Toから、前記対象整形信号とダイナミック閾値信号との同じ時刻での値を比較し、前記ダイナミック閾値信号の値が、前記対象整形信号の値よりも小さい値から、前記対象整形信号の値以上の値に変化した過閾値時刻である時刻Totで、当該過閾値時刻Totを示すパルス信号を出力し、
    前記TDC回路は、時刻TdとTotを記録し、前記時刻TdとTotとの間の時間の長さをディジタル量に変換し、
    前記ダイナミック閾値信号は、
    

    

    満たし、ただし、Tot1がある対象整形信号と上記ダイナミック閾値信号とを比較して得られた過閾値時刻であり、Tot2がもう１つの対象整形信号と当該ダイナミック閾値信号とを比較して得られた過閾値時刻である、ことを特徴とする核放射パルス幅のディジタル化システム。
29. 前記定比率タイミング手段は、前記対象電流信号が立ち上がりタイミング閾値より高い値を有するとき、予識別信号を出力する予識別回路をさらに含む、ことを特徴とする請求項28に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
30. 前記TDC手段は、前記予識別信号を受信したとき、前記TDC回路の動作を指示する指示手段をさらに含む、ことを特徴とする請求項29に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
31. 前記ダイナミック閾値信号を生成するダイナミック閾値生成回路をさらに含む、ことを特徴とする請求項28に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
32. 前記ダイナミック閾値生成回路は、メモリと、ディジタルーアナログ変換回路と、ローパスフィルタとを含み、
    前記メモリは、予め算出された一連のディジタル閾値電圧値を記憶し、
    前記ディジタルーアナログ変換回路は、静的なメモリに接続され、静的なメモリから読み出した一連のディジタル閾値電圧値を受信し、当該一連のディジタル閾値電圧値をアナログ信号に変換してローパスフィルタに出力し、
    前記ローパスフィルタは、前記ディジタルーアナログ変換回路に接続され、前記アナログ信号をローパスフィルタリングして、ダイナミック閾値電圧信号を生成する、ことを特徴とする請求項31に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
33. 前記メモリは、静的なメモリであり、静的なメモリの書込みと読み出しを制御するリードライト論理モジュールに接続される、ことを特徴とする請求項32に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
34. 前記ダイナミック閾値生成回路は、
    前記対象整形信号と形状が同じである整形信号を生成するための第一部分と、
    線形ランプ電圧信号を生成するための第二部分と、
    前記整形信号と前記線形ランプ電圧信号とを乗算するためのアナログ乗算器と、
    前記乗算して得られた信号を増幅して所望のダイナミック閾値信号を得るためのアンプ回路と、を含む、ことを特徴とする請求項31に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
35. 前記第一部分は、順次に接続される微分回路と、電圧電流変換回路と、整形回路とを含み、方形波電圧信号の入力を受け付ける、ことを特徴とする請求項34に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
36. 前記第一部分の微分回路は、前記方形波電圧信号を微分して、前記核事件エネルギー検知器の出力する対象電流信号と形状が同じである電圧信号を形成する、ことを特徴とする請求項35に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
37. 前記第一部分の電圧電流変換回路は、第一部分の微分回路により生成される電圧信号を、前記核事件エネルギー検知器の出力する対象電流信号と形状が同じである電流信号を生成する、ことを特徴とする請求項36に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
38. 前記第一部分の整形回路は、前記対象整形信号を生成する整形回路と同じである、ことを特徴とする請求項37に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。
39. 前記第二部分は、順次に接続される電圧電流変換回路と積分回路を含む、ことを特徴とする請求項34に記載の核放射パルス幅のディジタル化システム。