JP6326347B2 - ライブタイム比演算回路、ライブタイム比演算方法、放射線検出装置、および試料分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、ライブタイム比演算回路、ライブタイム比演算方法、放射線検出装置、および試料分析装置に関する。

Ｘ線検出装置として、エネルギー分散型Ｘ線検出装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＤＳ）や、波長分散型Ｘ線検出装置（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＷＤＳ）が知られている。

エネルギー分散型Ｘ線検出装置は、試料から発生したＸ線を半導体検出器で検出し、電気信号に変えて分光分析する装置である。

例えば、特許文献１に開示されているエネルギー分散型Ｘ線検出装置を備えた蛍光Ｘ線分析装置では、半導体検出器から出力される信号を、プリアンプ（前置増幅器）で増幅した後、波形整形回路で特性Ｘ線のエネルギー値に応じた波高を持つパルスに整形して、マルチチャンネルアナライザへＸ線検出信号として送出する。マルチチャンネルアナライザでは、このＸ線検出信号をその波高に応じて弁別・計算し、波高分布図（エネルギースペクトル、Ｘ線スペクトル）を得る。エネルギースペクトルには、試料中に含まれる元素から放出される特性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。

このようなＸ線検出装置を用いて定量分析を行う際には、Ｘ線のカウントを測定時間で割った単位時間あたりのＸ線強度を用いる。しかし、エネルギー分散型の検出器では、入力されたＸ線信号からＸ線のエネルギー（波高値）を計算する処理を行う時間が必要であり、短時間に複数のＸ線信号が入力されても処理することができない。

そのため、検出器から出力されたＸ線検出信号は、検出器に入力されたＸ線信号よりも小さくなる。すなわち、検出器で検出されたＸ線の数は、検出器に入力されたＸ線の数よりも少なくなる。したがって、単位時間あたりのＸ線強度の値は、本来の値よりも小さくなる。これを回避するために、補正した測定時間（ライブタイム）を用いて定量を行う。

例えば、特許文献２には、放射線検出器の信号処理回路として、パイルアップにより生じた無効時間、およびプリアンプにおけるリセット時間によって生じた無効時間を全測定時間から差し引いてライブタイムを計時するライブタイム測定回路が開示されている。

特開平１０−３１８９４６号公報 特開平７−２７０３４３号公報

特許文献１に示すように、従来、１つのエネルギー分散型Ｘ線検出装置には１つの検出器が搭載されていたが、高感度化を図るために、１つの装置に複数台の検出器を搭載する場合がある。

このとき、複数の検出器から出力される情報を、１つにまとめる必要がある。まとめる情報のうち、ライブタイム比（測定時間に対するライブタイムの割合）は、単純な足し合わせや、平均をとることでは合成することができない。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、複数の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めることができるライブタイム比演算回路、およびライブタイム比演算方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記ライブタイム比演算回路を含む放射線検出装置、および当該放射線検出装置を含む試料分析装置を提供することにある。

（１）本発明に係るライブタイム比演算回路は、
複数の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めるライブタイム比演算回路であって、
前記放射線検出器ごとに設けられ、前記放射線検出器から出力されたライブタイム信号に基づいて前記放射線検出器における測定時間に対するライブタイムの割合を求める第１の回路と、
前記放射線検出器ごとに設けられ、前記放射線検出器から出力された放射線のエネルギーを表す放射線出力信号に基づいて、前記放射線検出器における単位時間あたりの出力カウントを求める第２の回路と、
前記第１の回路で求められた前記測定時間に対するライブタイムの割合、および前記第２の回路で求められた前記単位時間あたりの出力カウントに基づいて、前記ライブタイム比を求める計算回路と、
を含む。

このようなライブタイム比演算回路では、後述するように、複数の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めることができる。

（２）本発明に係るライブタイム比演算回路において、
前記第１の回路は、第１ＦＩＦＯバッファと、第１カウンタと、第１調整回路と、を有し、
前記第１ＦＩＦＯバッファは、前記ライブタイム信号を第１入力信号として受け取り、前記第１入力信号に対してＦＩＦＯ段数だけ遅れた第１出力信号を出力し、
前記ＦＩＦＯ段数は、２^ｎ（ｎは正の整数）であり、
前記第１カウンタは、前記ライブタイム信号および前記第１出力信号を受け取り、前記第１ＦＩＦＯバッファに格納された前記ライブタイム信号のＯＮの数をカウントし、
前記第１調整回路は、前記第１カウンタのカウント値を調整して前記放射線検出器における前記測定時間に対するライブタイムの割合を求めてもよい。

このようなライブタイム比演算回路では、第１の回路は、各放射線検出器における測定時間に対するライブタイムの割合の情報を出力することができる。また、ＦＩＦＯ段数は２^ｎであるため、調整回路で実行する演算をビットシフト演算とすることができる。したがって、このようなライブタイム比演算回路では、第１の回路の構成を簡略化することができる。

（３）本発明に係るライブタイム比演算回路において、
前記第２の回路は、第２ＦＩＦＯバッファと、第２カウンタと、第２調整回路と、を有し、
前記第２ＦＩＦＯバッファは、前記放射線出力信号を第２入力信号として受け取り、前記第２入力信号に対してＦＩＦＯ段数だけ遅れた第２出力信号を出力し、
前記第２カウンタは、前記放射線出力信号および前記第２出力信号を受け取り、前記第２ＦＩＦＯバッファに格納された前記放射線出力信号のパルスの数をカウントし、
前記第２調整回路は、前記第１カウンタのカウント値を調整して前記放射線検出器における前記単位時間あたりの出力カウントを求めてもよい。

このようなライブタイム比演算回路では、第２の回路は、各放射線検出器における単位時間あたりの出力カウントの情報を出力することができる。

（４）本発明に係るライブタイム比演算方法は、
複数の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めるライブタイム比演算方法であって、
複数の前記放射線検出器の各々から出力されたライブタイム信号に基づいて前記放射線検出器ごとに測定時間に対するライブタイムの割合を求める第１工程と、
複数の前記放射線検出器の各々からから出力された放射線のエネルギーを表す放射線出力信号に基づいて前記放射線検出器ごとに単位時間あたりの出力カウントを求める第２工程と、
前記第１工程で求められた前記測定時間に対するライブタイムの割合、および前記第２工程で求められた前記単位時間あたりの出力カウントに基づいて、前記ライブタイム比を求める第３工程と、
を含む。

このようなライブタイム比演算方法は、後述するように、複数の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めることができる。

（５）本発明に係る放射線検出装置は、
本発明に係るライブタイム比演算回路を含む。

このような放射線検出装置では、本発明に係るライブタイム比演算回路を含むため、複数の放射線検出器を備えている場合でも、ライブタイム比を求めることができる。

（６）本発明に係る試料分析装置は、
本発明に係る放射線検出装置を含む。

このような試料分析装置では、本発明に係る放射線検出装置から出力されるライブタイム比の情報を用いて定量分析を行うことができるため、定量分析において高い定量精度を得ることができる。

第１実施形態に係るライブタイム比演算回路を含む放射線検出装置の構成を模式的に示す図。 第１放射線検出器の第１ライブタイム信号の一例を示す図。 第１実施形態に係るライブタイム比演算回路のＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路の構成を模式的に示す図。 第１実施形態に係るライブタイム比演算回路のＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路の構成を模式的に示す図。 第１実施形態に係るライブタイム比演算回路のＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路の構成を模式的に示す図。 第１実施形態に係るライブタイム比演算回路のＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路の構成を模式的に示す図。 第１実施形態に係るライブタイム比演算回路を用いたライブタイム比演算方法の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係るライブタイム比演算回路を含む放射線検出装置の構成を模式的に示す図。 第３実施形態に係る試料分析装置の構成を模式的に示す図。 ライブタイム信号の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． ライブタイム比演算回路
まず、第１実施形態に係るライブタイム比演算回路について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るライブタイム比演算回路１００を含む放射線検出装置１０００の構成を模式的に示す図である。

放射線検出装置１０００は、放射線検出器１０Ａ，１０Ｂと、ライブタイム比演算回路１００と、を含む。

放射線検出装置１０００は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線検出装置である。放射線検出装置１０００は、２つの放射線検出器（第１放射線検出器１０Ａ、第２放射線検出器１０Ｂ）を備えている。

（１）放射線検出器
放射線検出器１０Ａ，１０Ｂは、例えば、Ｘ線を検出する。放射線検出器１０Ａ，１０Ｂは、エネルギー分散型の検出器である。放射線検出器１０Ａ，１０Ｂは、半導体検出素子と、半導体検出素子から出力された信号を処理するための信号処理回路と、を含んで構成されている。半導体検出素子としては、例えば、Ｓｉ（Ｌｉ）検出器、シリコンドリフト検出器（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｒｉｆｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＳＤＤ）等を用いることができる。

第１放射線検出器１０Ａは、第１ライブタイム信号２Ａと、第１放射線出力信号４Ａと、を出力する。

第１ライブタイム信号２Ａは、ライブタイムの情報を含む信号である。

ここで、ライブタイムについて説明する。ライブタイムは、放射線検出器においてパイルアップにより生じた無効時間や、プリアンプにおけるリセット時間によって生じた無効時間を、全測定時間から差し引いた時間（全有効時間）である。

ライブタイムは、次式が成り立つように測定時間を補正したものである。

ＩＣ／ＭＴ＝ＯＣ／ＬＴ
ＬＴ＝（ＯＣ／ＩＣ）×ＭＴ
ここで、ＩＣは放射線検出器に入力されたＸ線の数（入力カウント）であり、ＯＣは放射線検出器が出力したＸ線パルスの数（出力カウント）であり、ＭＴは全測定時間であり、ＬＴはライブタイムである。

ライブタイムＬＴは、上記式に示すように、入力カウントＩＣと出力カウントＯＣとの比ＯＣ／ＩＣとして表される。例えば、放射線検出器に入力されたＸ線信号の数（入力カウント）ＩＣが１００ｃｏｕｎｔｓ、検出器が出力したＸ線パルスの数（出力カウント）ＯＣが７０ｃｏｕｎｔｓ、全測定時間ＭＴが１００秒の場合、ライブタイムＬＴは７０秒となる。

第１放射線検出器１０Ａは、ライブタイムの補正を、Ｘ線を検出（計測）しながらリアルタイムで行う。第１放射線検出器１０Ａの信号処理回路にはライブタイムを計測するライブタイム測定回路が設けられており、ライブタイム測定回路は第１ライブタイム信号２ＡをＯＮ／ＯＦＦすることでライブタイムを生成している。

図２は、第１放射線検出器１０Ａの第１ライブタイム信号２Ａの一例を示す図である。第１ライブタイム信号２ＡのＯＮの時間を積算した時間が第１放射線検出器１０Ａのライブタイムとなる。例えば、放射線検出器に入力されたＸ線信号の数（入力カウント）ＩＣが１００ｃｏｕｎｔｓ、検出器が出力したＸ線パルスの数（出力カウント）ＯＣが７０ｃｏｕｎｔｓ、全測定時間ＭＴが１００秒の場合、ライブタイム測定回路はＯＮ：ＯＦＦ＝７：３になるようにライブタイム信号を出力する。

第１放射線出力信号４Ａは、第１放射線検出器１０Ａで検出されたＸ線のエネルギーを表す信号である。第１放射線出力信号４Ａは、例えば、第１放射線検出器１０Ａで検出されたＸ線のエネルギー値に応じた波高を持つパルス信号である。第１放射線検出器１０Ａでは、半導体検出素子でＸ線が検出されると、半導体検出素子から出力された信号はプリアンプで増幅され、波形整形回路でＸ線のエネルギーに応じた波高を持つパルスに整形されて第１放射線出力信号４Ａとして出力される。

第２放射線検出器１０Ｂは、第２ライブタイム信号２Ｂと、第２放射線出力信号４Ｂと、を出力する。第２放射線検出器１０Ｂは、第１放射線検出器１０Ａと同様に構成されている。

第２ライブタイム信号２Ｂは、ライブタイムの情報を含む信号である。第２放射線検出器１０Ｂは、ライブタイムの補正を、Ｘ線を計測しながらリアルタイムで行う。第２ライブタイム信号２ＢのＯＮの時間を積算した時間が第２放射線検出器１０Ｂのライブタイムとなる。

第２放射線出力信号４Ｂは、第２放射線検出器１０Ｂで検出されたＸ線のエネルギーを表す信号である。第２放射線出力信号４Ｂは、例えば、第２放射線検出器１０Ｂで検出されたＸ線のエネルギー値に応じた波高を持つパルス信号である。第２放射線検出器１０Ｂでは、半導体検出素子でＸ線が検出されると、半導体検出素子から出力された信号はプリアンプで増幅され、波形整形回路でＸ線のエネルギーに応じた波高を持つパルスに整形されて第２放射線出力信号４Ｂとして出力される。

（２）ライブタイム比演算回路
ライブタイム比演算回路１００は、第１放射線検出器１０Ａと第２放射線検出器１０Ｂを備えた放射線検出装置１０００におけるライブタイム比を求めるための回路である。ここで、ライブタイム比とは、全測定時間ＭＴに対するライブタイムＬＴの割合をいう。すなわち、ライブタイム比とは、ライブタイム信号において、測定時間に対するＯＮの時間の割合をいうことができる。

まず、ライブタイム比演算回路１００の動作原理について説明する。

第１放射線検出器１０Ａと第２放射線検出器１０Ｂの２つの放射線検出器を備えた放射線検出装置１０００において、定量計算に用いるＸ線の強度（定量強度）は、次式のように表される。

定量強度＝（［第１放射線検出器１０Ａの出力カウント］＋［第２放射線検出器１０Ｂの出力カウント］）／［合成されたライブタイム］
また、２つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂを備えたシステムのライブタイム（合成されたライブタイム）は次式のように表される。

（ＩＣ＿Ａ＋ＩＣ＿Ｂ）／ＭＴ＝（ＯＣ＿Ａ＋ＯＣ＿Ｂ）／ＬＴ
ＬＴ＝｛（ＯＣ＿Ａ＋ＯＣ＿Ｂ）／（ＩＣ＿Ａ＋ＩＣ＿Ｂ）｝×ＭＴ・・・（１）
なお、ＩＣ＿Ａは第１放射線検出器１０Ａに入力されたＸ線の数（入力カウント）である。また、ＩＣ＿Ｂは第２放射線検出器１０Ｂに入力されたＸ線の数（入力カウント）である。また、ＯＣ＿Ａは第１放射線検出器１０Ａが出力したＸ線パルスの数（出力カウント）である。また、ＯＣ＿Ｂは第２放射線検出器１０Ｂが出力したＸ線パルスの数（出力カウント）である。

ここで、第１放射線検出器１０Ａの入力カウントＩＣ＿Ａと第２放射線検出器１０Ｂの入力カウントＩＣ＿Ｂは、次式で表される。

ＩＣ＿Ａ＝（ＭＴ／ＬＴ＿Ａ）×ＯＣ＿Ａ・・・（２）
ＩＣ＿Ｂ＝（ＭＴ／ＬＴ＿Ｂ）×ＯＣ＿Ｂ・・・（３）
なお、ＬＴ＿Ａは第１放射線検出器１０Ａのライブタイムであり、ＬＴ＿Ｂは第２放射線検出器１０Ｂのライブタイムである。

式（１）に式（２）、（３）を代入し整理すると、次式（４）が得られる。

式（４）の両辺をＭＴで割ると、次式（５）が得られる。

このように、２つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂを備えた放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴは、上記式（５）から得られる。

なお、式（５）のＬＴ＿Ａ／ＭＴは、第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合であり、第１ライブタイム信号２Ａの測定時間に対するＯＮの時間の割合に相当する。また、式（５）のＬＴ＿Ｂ／ＭＴは、第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合であり、第２ライブタイム信号２Ｂの測定時間に
対するＯＮの時間の割合に相当する。また、ＯＣ＿Ａ／ＭＴは、第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントであり、単位時間あたりの第１放射線出力信号４ＡのＸ線パルスの数に相当する。また、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴは、第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントであり、単位時間あたりの第２放射線出力信号４ＢのＸ線パルスの数に相当する。

次に、ライブタイム比演算回路１００の構成について説明する。ライブタイム比演算回路１００は、図１に示すように、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａ（第１の回路の一例）と、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂ（第１の回路の一例）と、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａ（第２の回路の一例）と、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂ（第２の回路の一例）と、計算回路１３０と、を含む。

ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０ＡおよびＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂは、放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとに設けられ、各放射線検出器１０Ａ，１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴ，ＬＴ＿Ｂ／ＭＴを求めるための回路である。ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０ＡおよびＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂは、放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとに設けられ、各放射線検出器１０Ａ，１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴ，ＯＣ＿Ｂ／ＭＴを求めるための回路である。

図３は、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａの構成を模式的に示す図である。

ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａは、第１放射線検出器１０Ａから出力された第１ライブタイム信号２Ａを受け取り、第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴを求める。ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａは、図３に示すように、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ， Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）バッファ１１２と、カウンタ１１４と、調整回路（ゲイン回路）１１６と、を含んで構成されている。

ＦＩＦＯバッファ１１２は、第１ライブタイム信号２Ａを受け取る。ＦＩＦＯバッファ１１２の「ＷＥ」は「１」固定であり、「ＲＥ」はＦＩＦＯ段数だけ「ＷＥ」より遅れて「０」から「１」に変化する。すなわち、ＦＩＦＯバッファ１１２では、入力Ｄに対して出力Ｑは常にＦＩＦＯ段数だけ遅れた信号を出力する。

具体的には、カウンタ１１４の入力Ｊには、第１ライブタイム信号２Ａが入力され、カウンタ１１４の入力Ｋには、ＦＩＦＯバッファ１１２の出力信号が入力される。上述したように、カウンタ１１４には、第１ライブタイム信号２Ａと、当該第１ライブタイム信号２ＡからＦＩＦＯ段数だけ遅れた第１ライブタイム信号２Ａと、が入力された時、カウンタ１１４は以下のような出力Ｑを発生する。

すなわち、Ｊ＝１、Ｋ＝０（第１ライブタイム信号２ＡがＯＮ、ＦＩＦＯバッファ１１２の出力信号がＯＦＦ）の場合、カウンタ１１４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑ＋１となる。また、Ｊ＝１、Ｋ＝１（第１ライブタイム信号２ＡがＯＮ、ＦＩＦＯバッファ１１２の出力信号がＯＮ）の場合、カウンタ１１４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑとなる。また、Ｊ＝０、Ｋ＝０（第１ライブタイム信号２ＡがＯＦＦ、ＦＩＦＯバッファ１１２の出力信号がＯＦＦ）の場合、カウンタ１１４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑとなる。また、Ｊ＝０、Ｋ＝１（第１ライブタイム信号２ＡがＯＦＦ、ＦＩＦＯバッファ１１２の出力信号がＯＮ）の場合、カウンタ１１４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑ−１となる。

このようにして、カウンタ１１４は、第１ライブタイム信号２Ａと、当該第１ライブタイム信号２ＡからＦＩＦＯ段数だけ遅れた第１ライブタイム信号２Ａとの組み合わせに応じた値を出力する。つまり、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａは、ＦＩＦＯ段数×システ
ムクロック分の過去の第１ライブタイム信号２Ａを監視し、第１ライブタイム信号２ＡのＯＮの数を出力する。

調整回路１１６は、カウンタ１１４のカウント値を受け取り、当該カウント値を調整して第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴを求める。具体的には、調整回路１１６は、例えば、カウンタ１１４のカウント値にゲインＡ＝１［ｓｅｃ］／（ＦＩＦＯ段数）を掛けて、測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴを求める。

ＦＩＦＯ段数は任意に設定可能であるが、ＦＩＦＯ段数は２^ｎ（ただしｎは正の整数）であることが望ましい。これにより、調整回路１１６で実行する演算をビットシフト演算に置き換えることができる。したがって、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａの構成を簡略化することができる。

また、ＦＩＦＯ段数は、ＦＩＦＯ段数×システムクロック周期が第１ライブタイム信号２Ａの周期（ＯＮ／ＯＦＦの周期）の数倍以上であることが望ましい。仮に、ＦＩＦＯ段数×システムクロック周期がライブタイムの周期よりも小さい場合、第１ライブタイム信号２Ａの遷移時（ＯＮ／ＯＦＦの切替時）のデューティ値の変動の影響を受ける。すなわち、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａからは、第１ライブタイム信号２Ａそのもの（１００％と０％とが繰り返されるような信号）が出力される。これに対してＦＩＦＯ段数×クロック周期が第１ライブタイム信号２Ａの周期（ＯＮ／ＯＦＦの周期）の数倍以上であれば、第１ライブタイム信号２Ａの遷移時（ＯＮ／ＯＦＦの切替時）のデューティ値の変動の影響が抑制される。

ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａにより、システムクロック１周期ごとに刻々と変化する第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴの情報を出力することができる。

図４は、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂの構成を模式的に示す図である。

ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂは、第２放射線検出器１０Ｂから出力された第２ライブタイム信号２Ｂを受け取り、第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｂ／ＭＴを求める。ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂは、図４に示すように、ＦＩＦＯバッファ１１２と、カウンタ１１４と、調整回路１１６と、を含んで構成されている。ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂの構成は、上述した図３に示すＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａと同様であり、その説明を省略する。

ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂにより、システムクロック１周期ごとに刻々と変化する第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｂ／ＭＴの情報を出力することができる。

図５は、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａの構成を模式的に示す図である。

ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａは、第１放射線検出器１０Ａから出力された第１放射線出力信号４Ａを受け取り、第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴを求める。ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａは、図５に示すように、ＦＩＦＯバッファ１２２と、カウンタ１２４と、調整回路（ゲイン回路）１２６と、を含んで構成されている。

ＦＩＦＯバッファ１２２は、第１放射線出力信号４Ａを受け取る。ＦＩＦＯバッファ１
２２の「ＷＥ」は「１」固定であり、「ＲＥ」はＦＩＦＯ段数だけ「ＷＥ」より遅れて「０」から「１」に変化する。すなわち、ＦＩＦＯバッファ１２２では、入力Ｄに対して出力Ｑは常にＦＩＦＯ段数だけ遅れた信号を出力する。

具体的には、カウンタ１２４の入力Ｊには、第１放射線出力信号４Ａが入力され、カウンタ１２４の入力Ｋには、ＦＩＦＯバッファ１２２の出力信号が入力される。上述したように、カウンタ１２４には、第１放射線出力信号４Ａと、当該第１放射線出力信号４ＡからＦＩＦＯ段数だけ遅れた第１放射線出力信号４Ａと、が入力された時、カウンタ１２４は以下のような出力Ｑを発生する。

すなわち、Ｊ＝１、Ｋ＝０（第１放射線出力信号４ＡがＯＮ、ＦＩＦＯバッファ１２２の出力信号がＯＦＦ）の場合、カウンタ１２４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑ＋１となる。また、Ｊ＝１、Ｋ＝１（第１放射線出力信号４ＡがＯＮ、ＦＩＦＯバッファ１２２の出力信号がＯＮ）の場合、カウンタ１２４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑとなる。また、Ｊ＝０、Ｋ＝０（第１放射線出力信号４ＡがＯＦＦ、ＦＩＦＯバッファ１２２の出力信号がＯＦＦ）の場合、カウンタ１２４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑとなる。また、Ｊ＝０、Ｋ＝１（第１放射線出力信号４ＡがＯＦＦ、ＦＩＦＯバッファ１２２の出力信号がＯＮ）の場合、カウンタ１２４の出力Ｑは、Ｑ＝Ｑ−１となる。

このようにして、カウンタ１２４は、第１放射線出力信号４Ａと、当該第１放射線出力信号４ＡからＦＩＦＯ段数だけ遅れた第１放射線出力信号４Ａとの組み合わせに応じた値を出力する。つまり、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａは、ＦＩＦＯ段数×システムクロック分の過去の第１放射線出力信号４Ａを監視し、第１放射線出力信号４ＡのＯＮの数を出力する。

ＦＩＦＯ段数は任意に設定可能であるが、ＦＩＦＯ段数は２^ｎ（ただしｎは正の整数）であることが望ましい。これにより、調整回路１２６で実行する演算をビットシフト演算に置き換えることができる。したがって、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａの構成を簡略化することができる。

調整回路１２６は、カウンタ１２４のカウント値を受け取り、当該カウント値を調整して第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴを求める。具体的には、調整回路１２６は、例えば、カウンタ１２４のカウント値にゲインＡ＝１［ｓｅｃ］／（ＦＩＦＯ段数）を掛けて、単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴを求める。

ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａにより、システムクロック１周期ごとに刻々と変化する第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴの情報を出力することができる。

図６は、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂの構成を模式的に示す図である。

ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂは、第２放射線検出器１０Ｂから出力された第２放射線出力信号４Ｂを受け取り、第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｂ／ＭＴを求める。ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂは、図６に示すように、ＦＩＦＯバッファ１２２と、カウンタ１２４と、調整回路１２６と、を含んで構成されている。ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂの構成は、上述した図５に示すＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａと同様であり、その説明を省略する。

ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂにより、システムクロック１周期ごとに刻々と変化す
る第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｂ／ＭＴの情報を出力することができる。

計算回路１３０は、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａの出力信号、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂの出力信号、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａの出力信号、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂの出力信号を受け取る。そして、計算回路１３０は、第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴ、第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴ、第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｂ／ＭＴに基づいて、放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める。

図１に示すように、計算回路１３０の入力Ａには第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３０の入力Ｂには第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｂ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３０の入力Ｃには第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３０の入力Ｄには第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｂ／ＭＴが入力される。このとき、上述した式（５）は、下記式（６）のように表される。

計算回路１３０は、上記式（６）を用いて、放射線検出装置１０００のライブタイム比ＬＴ／ＭＴを算出する。計算回路１３０は、加算、乗算、除算から構成されており、パイプライン演算方式により計算を行うことで、システムクロック１周期ごとにライブタイム比ＬＴ／ＭＴの情報を出力する。

計算回路１３０で求められたライブタイム比ＬＴ／ＭＴは、ライブタイム比演算回路１００の出力信号として、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピューター）２０に出力される。

ＰＣ２０は、ライブタイム比演算回路１００の出力信号ＬＴ／ＭＴを受け取る。また、ＰＣ２０は、放射線検出装置１０００で合成された放射線出力信号（第１放射線出力信号４Ａと第２放射線出力信号４Ｂを合成した信号）を受け取る。ＰＣ２０は、合成された放射線出力信号からエネルギーごとのＸ線のカウントの情報を取得する。また、ＰＣ２０は、計算回路１３０の出力信号からライブタイム比ＬＴ／ＭＴの情報を取得する。ＰＣ２０は、例えば、Ｘ線のカウントをライブタイム比でノーマライズして単位時間あたりのＸ線強度を求め、定量分析を行う。

１．２． ライブタイム比演算方法
次に、ライブタイム比演算回路１００を用いたライブタイム比演算方法について、図面を参照しながら説明する。ここでは、放射線検出器１０Ａ，１０Ｂから出力されたライブタイム信号２Ａ，２Ｂおよび放射線出力信号４Ａ，４Ｂから放射線検出装置１０００におけるライブタイム比を求める手法について説明する。図７は、第１実施形態に係るライブ
タイム比演算回路１００を用いたライブタイム比演算方法の一例を示すフローチャートである。

まず、複数の放射線検出器１０Ａ，１０Ｂの各々から出力されたライブタイム信号２Ａ，２Ｂに基づいて、放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとに測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴ，ＬＴ＿Ｂ／ＭＴを求める（ステップＳ１０）。

具体的には、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａは、第１放射線検出器１０Ａから出力された第１ライブタイム信号２Ａに基づいて、第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴを求める。同様に、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂは、第２放射線検出器１０Ｂから出力された第２ライブタイム信号２Ｂに基づいて、第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｂ／ＭＴを求める。

次に、複数の放射線検出器１０Ａ，１０Ｂの各々から出力された放射線出力信号４Ａ，４Ｂに基づいて、放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとに単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴ，ＯＣ＿Ｂ／ＭＴを求める（ステップＳ１２）。

具体的には、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａは、第１放射線検出器１０Ａから出力された第１放射線出力信号４Ａに基づいて、第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたり出力カウントの割合ＯＣ＿Ａ／ＭＴを求める。同様に、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂは、第２放射線検出器１０Ｂから出力された第２放射線出力信号４Ｂに基づいて、第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたり出力カウントの割合ＯＣ＿Ｂ／ＭＴを求める。

なお、ステップＳ１０およびステップＳ１２の順序は特に限定されず、ステップＳ１０とステップＳ１２とが同時に行われてもよい。

次に、ステップＳ１０で求められた放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとの測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴ，ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、およびステップＳ１２で求められた放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとの単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴ，ＯＣ＿Ｂ／ＭＴに基づいて、放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める（ステップＳ１４）。

具体的には、計算回路１３０は、各測定回路１１０Ａ，１１０Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂで求められた各値ＬＴ＿Ａ／ＭＴ、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴを取得し、上記（６）式に代入して、放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める。

以上の工程により、第１放射線検出器１０Ａおよび第２放射線検出器１０Ｂを備えた放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求めることができる。

ライブタイム比演算回路１００では、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａ、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ｂ、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａ、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂは、システムクロック１周期ごとに各値ＬＴ＿Ａ／ＭＴ、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴを出力する。計算回路１３０は、各値ＬＴ＿Ａ／ＭＴ、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴを受け取り、システムクロック１周期ごとにライブタイム比ＬＴ／ＭＴを出力する。

ライブタイム比演算回路１００は、例えば、以下の特徴を有する。

ライブタイム比演算回路１００では、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａは第１ライブタイム信号２Ａに基づいてＬＴ＿Ａ／ＭＴを求め、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂは第２ライブタイム信号２Ｂに基づいてＬＴ＿Ｂ／ＭＴを求め、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａは第１放射線出力信号４Ａに基づいてＯＣ＿Ａ／ＭＴを求め、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂは第２ライブタイム信号２Ｂに基づいてＬＴ＿Ｂ／ＭＴを求め、計算回路１３０は、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴに基づいて、放射線検出装置１０００のライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める。そのため、ライブタイム比演算回路１００では、上述のように、複数の放射線検出器１０Ａ，１０Ｂを備えた放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを、リアルタイムに求めることができる。

さらに、ライブタイム比演算回路１００では、パイプライン演算を採用して、すべての計測量がシステムクロックのサンプリング周期毎に計測、演算出力されるため、時間分解能精度が高い。したがって、例えば、ライブタイム信号のパラレル／１信号出力などの、多種の形式変換が容易である。

ライブタイム比演算回路１００では、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａは、ＦＩＦＯバッファ１１２と、カウンタ１１４と、調整回路１１６と、を有し、ＦＩＦＯバッファ１１２は、第１ライブタイム信号２Ａを入力信号として受け取り、当該入力信号に対してＦＩＦＯ段数だけ遅れた出力信号を出力し、ＦＩＦＯ段数は、２^ｎ（ｎは正の整数）であり、カウンタ１１４は、第１ライブタイム信号２ＡおよびＦＩＦＯバッファ１１２の出力信号を受け取り、ＦＩＦＯバッファ１１２に格納された第１ライブタイム信号２ＡのＯＮの数をカウントし、調整回路１１６はカウンタ１１４のカウント値を調整して第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴを求める。そのため、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａでは、システムクロック１周期ごとに刻々と変化する第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴの情報を出力することができる。

さらに、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａにおいて、ＦＩＦＯバッファ１１２のＦＩＦＯ段数が２^ｎの場合、調整回路１１６で実行する演算をビットシフト演算とすることができる。したがって、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａの構成を簡略化することができる。

ライブタイム比演算回路１００では、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａは、ＦＩＦＯバッファ１２２と、カウンタ１２４と、調整回路１２６と、を有し、ＦＩＦＯバッファ１２２は、第１放射線出力信号４Ａを入力信号として受け取り、当該入力信号に対してＦＩＦＯ段数だけ遅れた出力信号を出力し、カウンタ１２４は、第１放射線出力信号４ＡおよびＦＩＦＯバッファ１２２の出力信号を受け取り、ＦＩＦＯバッファ１２２に格納された第１放射線出力信号４Ａのパルスの数をカウントし、調整回路１２６は、カウンタ１２４のカウント値を調整して第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴを求める。そのため、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａでは、システムクロック１周期ごとに刻々と変化する第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴの情報を出力することができる。

ライブタイム比演算回路１００を用いたライブタイム比演算方法では、複数の放射線検出器１０Ａ，１０Ｂの各々から出力されたライブタイム信号２Ａ，２Ｂに基づいて放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとに測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴ，ＬＴ＿Ｂ／ＭＴを求める第１工程（ステップＳ１０）と、複数の放射線検出器１０Ａ，１０Ｂの各々から出力された放射線出力信号４Ａ，４Ｂに基づいて放射線検出器１０Ａ，１０Ｂごとに単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴ，ＯＣ＿Ｂ／ＭＴを求める第２工程
（ステップＳ１２）と、第１工程（ステップＳ１０）で求められた測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴ，ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、および第２工程（ステップＳ１２）で求められた単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴ，ＯＣ＿Ｂ／ＭＴに基づいて、ライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める第３工程（ステップＳ１４）と、を含む。そのため、複数の放射線検出器１０Ａ，１０Ｂを備えた放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求めることができる。

放射線検出装置１０００は、ライブタイム比演算回路１００を含むため、放射線検出装置１０００が複数の放射線検出器１０Ａ，１０Ｂを備えている場合でも、放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求めることができる。

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係るライブタイム比演算回路について図面を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係るライブタイム比演算回路２００を含む放射線検出装置２０００の構成を模式的に示す図である。

以下、第２実施形態に係る放射線検出装置２０００において、第１実施形態に係る放射線検出装置１０００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述したライブタイム比演算回路１００では、図１に示すように、２つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂを備えた放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求めた。

これに対して、ライブタイム比演算回路２００では、図８に示すように、３つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備えた放射線検出装置２０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める。

（１）放射線検出器
第３放射線検出器１０Ｃは、第１放射線検出器１０Ａおよび第２放射線検出器１０Ｂと同様に構成されている。第３放射線検出器１０Ｃは、第３ライブタイム信号２Ｃと、第３放射線出力信号４Ｃと、を出力する。

（２）ライブタイム比演算回路
まず、ライブタイム比演算回路２００の動作原理について説明する。

３つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃを備えたシステムのライブタイム（合成されたライブタイム）は次式のように表される。

なお、ＬＴ＿Ｃは、第３放射線検出器１０Ｃのライブタイムである。また、ＯＣ＿Ｃは第３放射線検出器１０Ｃが出力したＸ線パルスの数（出力カウント）である。

このように、３つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備えた放射線検出装置２０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴは、上記式（７）から得られる。

次に、ライブタイム比演算回路２００の構成について説明する。ライブタイム比演算回路２００は、図８に示すように、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａと、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂと、ＬＴ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１１０Ｃと、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａと、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂと、ＯＣ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１２０Ｃと、計算回路１３０と、を含む。

ＬＴ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１１０Ｃは、第３放射線検出器１０Ｃから出力された第３ライブタイム信号２Ｃを受け取り、第３放射線検出器１０Ｃにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｃ／ＭＴを求める。ＬＴ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１１０Ｃの構成は、図３に示すＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａや図４に示すＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂと同様であり、その説明を省略する。

ＬＴ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１１０Ｃにより、システムクロック１周期ごとに刻々と変化する第３放射線検出器１０Ｃにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｃ／ＭＴの情報を出力することができる。

ＯＣ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１２０Ｃは、第３放射線検出器１０Ｃから出力された第３放射線出力信号４Ｃを受け取り、第３放射線検出器１０Ｃにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｃ／ＭＴを求める。ＯＣ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１２０Ｃの構成は、図５に示すＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａや図６に示すＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂと同様であり、その説明を省略する。

ＯＣ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１２０Ｃにより、システムクロック１周期ごとに刻々と変化する第３放射線検出器１０Ｃにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｃ／ＭＴの情報を出力することができる。

計算回路１３０は、ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路１１０Ａの出力信号、ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１１０Ｂの出力信号、ＬＴ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１１０Ｃの出力信号、ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路１２０Ａの出力信号、ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路１２０Ｂの出力信号、ＯＣ＿Ｃ／ＭＴ測定回路１２０Ｃの出力信号、を受け取る。そして、計算回路１３０は、第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴ、第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ、第３放射線検出器１０Ｃにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｃ／ＭＴ、第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴ、第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｂ／ＭＴ、第３放射線検出器１０Ｃにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｃ／ＭＴに基づいて、放射線検出装置２０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める。

図８に示すように、計算回路１３０の入力Ａには第１放射線検出器１０Ａにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ａ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３０の入力Ｂには第２放射線検出器１０Ｂにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｂ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３０の入力Ｃには第３放射線検出器１０Ｃにおける測定時間に対するライブタイムの割合ＬＴ＿Ｃ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３０の入力Ｄには第１放射線検出器１０Ａにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ａ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３０の入力Ｅには第２放射線検出器１０Ｂにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｂ／ＭＴが入力される。また、計算回路１３
０の入力Ｆには第３放射線検出器１０Ｃにおける単位時間あたりの出力カウントＯＣ＿Ｃ／ＭＴが入力される。このとき、上記式（７）は、下記式（８）のように表される。

計算回路１３０は、上記式（８）を用いて、放射線検出装置２０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを算出する。計算回路１３０は、加算、乗算、除算から構成されており、パイプライン演算方式により計算を行うことで、システムクロック１周期ごとにライブタイム比ＬＴ／ＭＴの情報を出力する。

なお、第２実施形態に係るライブタイム比演算回路２００を用いたライブタイム比演算方法は、上述した第１実施形態に係るライブタイム比演算回路１００を用いたライブタイム比演算方法と同様であり、その説明を省略する。

ライブタイム比演算回路２００では、上述したライブタイム比演算回路１００と同様の作用効果を奏することができる。

なお、第１実施形態ではライブタイム比演算回路１００が２つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂを備えた放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める例について説明し、第２実施形態ではライブタイム比演算回路２００が３つの放射線検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備えた放射線検出装置２０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを求める例について説明したが、本発明に係るライブタイム比演算回路では、同様の手法で、４つ以上の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めることができる。

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る試料分析装置３０００について、図面を参照しながら説明する。図９は、第３実施形態に係る試料分析装置３０００の構成を模式的に示す図である。

試料分析装置３０００は、図９に示すように、本発明に係る放射線検出装置を含んで構成されている。ここでは、本発明に係る放射線検出装置として、放射線検出装置１０００を含んで構成されている場合について説明する。

試料分析装置３０００は、放射線照射部３１０と、放射線検出装置１０００と、ＰＣ２０と、を含んで構成されている。試料分析装置３０００は、放射線照射部３１０で試料Ｓに一次Ｘ線Ｐｘを照射し、一次Ｘ線Ｐｘを照射することにより試料Ｓから発生した二次Ｘ線（蛍光Ｘ線）Ｓｘを、放射線検出装置１０００で検出する。試料分析装置３０００は、エネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置である。

放射線照射部３１０は、試料Ｓに一次Ｘ線Ｐｘを照射する。放射線照射部３１０は、例えば、Ｘ線管、および高圧電源を含んで構成されている。放射線照射部３１０は、図示はしないが、フィラメントから発生した熱電子を高電圧で加速させ、金属ターゲットに衝突
させて、一次Ｘ線Ｐｘを発生させる。

放射線照射部３１０で発生した一次Ｘ線Ｐｘは、試料Ｓに照射される。一次Ｘ線Ｐｘを照射することにより試料Ｓから発生した二次Ｘ線（蛍光Ｘ線）Ｓｘは、放射線検出装置１０００の第１放射線検出器１０Ａ、第２放射線検出器１０Ｂ（図１参照）で検出される。そして、放射線検出装置１０００では、ライブタイム比演算回路１００によってライブタイム比ＬＴ／ＭＴが求められる。また、放射線検出装置１０００は、第１放射線検出器１０Ａの第１放射線出力信号４Ａと第２放射線検出器１０Ｂの第２放射線出力信号４Ｂとを合成して出力する。

ＰＣ２０は、放射線検出装置１０００から出力されたライブタイム比ＬＴ／ＭＴの情報および合成された放射線出力信号を受け取り、定量分析を行う。

試料分析装置３０００は、放射線検出装置１０００を含んで構成されているため、放射線検出装置１０００から出力されるライブタイム比の情報を用いて定量分析を行うことができる。そのため、試料分析装置３０００では、高い定量精度を得ることができる。

なお、ここでは、本発明に係る試料分析装置が、蛍光Ｘ線分析装置である場合について説明したが、本発明に係る試料分析装置は、電子線やイオンを照射して試料から放射線（Ｘ線）を発生させて、発生した放射線（Ｘ線）を検出する装置であってもよい。例えば、本発明に係る試料分析装置は、本発明に係る放射線検出装置を搭載した透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、および走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナライザー等であってもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述したライブタイム比演算回路１００では、放射線検出装置１０００におけるライブタイム比ＬＴ／ＭＴを出力したが、ライブタイム比演算回路１００が出力したＬＴ／ＭＴから放射線検出装置１０００におけるライブタイムＬＴを求めることもできる。

ライブタイムＬＴを求めるには、例えば、システムクロック１周期ごとに１カウントするカウンタがＭＴに相当すると、システムクロック１周期ごとにライブタイム比ＬＴ／ＭＴを加算することで求めることができる。システムクロック１周期ごとのライブタイム比ＬＴ／ＭＴの加算や、ライブタイムＬＴの分解能がオーバースペックな場合、システムクロック１周期ごとではなく、２^ｎシステムクロックごとにライブタイム比ＬＴ／ＭＴをサンプリングし、ＬＴ／ＭＴ×２^ｎを加算することで近似することができる。なお、この実施形態は、ライブタイム比演算回路２００にも適用できる。

また、上記回路により計算されるデータ形式はパラレルバスになるが、ライブタイム比演算回路１００の周囲の装置構成により、図１０に示すように１信号のデューティ（図示の例ではデューティはａ／（ａ＋ｂ））によりライブタイム比ＬＴ／ＭＴを出力する必要があるケースもある。そのような場合には、ライブタイム比演算回路１００で計算されたライブタイム比ＬＴ／ＭＴを適した周期でサンプリングして図１０に示すようなライブタイム信号を出力することもできる。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成すること
ができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０Ａ…第１放射線検出器、１０Ｂ…第２放射線検出器、１０Ｃ…第３放射線検出器、１００…ライブタイム比演算回路、１１０Ａ…ＬＴ＿Ａ／ＭＴ測定回路、１１０Ｂ…ＬＴ＿Ｂ／ＭＴ測定回路、１１０Ｃ…ＬＴ＿Ｃ／ＭＴ測定回路、１１２…ＦＩＦＯバッファ、１１４…カウンタ、１１６…調整回路、１２０Ａ…ＯＣ＿Ａ／ＭＴ測定回路、１２０Ｂ…ＯＣ＿Ｂ／ＭＴ測定回路、１２０Ｃ…ＯＣ＿Ｃ／ＭＴ測定回路、１２２…ＦＩＦＯバッファ、１２４…カウンタ、１２６…調整回路、１３０…計算回路、２００…ライブタイム比演算回路、３１０…放射線照射部、１０００，２０００…放射線検出装置、３０００…試料分析装置

Claims (6)

1. 複数の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めるライブタイム比演算回路であって、
   前記放射線検出器ごとに設けられ、前記放射線検出器から出力されたライブタイム信号に基づいて前記放射線検出器における測定時間に対するライブタイムの割合を求める第１の回路と、
   前記放射線検出器ごとに設けられ、前記放射線検出器から出力された放射線のエネルギーを表す放射線出力信号に基づいて、前記放射線検出器における単位時間あたりの出力カウントを求める第２の回路と、
   前記第１の回路で求められた前記測定時間に対するライブタイムの割合、および前記第２の回路で求められた前記単位時間あたりの出力カウントに基づいて、前記ライブタイム比を求める計算回路と、
   を含む、ライブタイム比演算回路。
2. 請求項１において、
   前記第１の回路は、第１ＦＩＦＯバッファと、第１カウンタと、第１調整回路と、を有し、
   前記第１ＦＩＦＯバッファは、前記ライブタイム信号を第１入力信号として受け取り、前記第１入力信号に対してＦＩＦＯ段数だけ遅れた第１出力信号を出力し、
   前記ＦＩＦＯ段数は、２^ｎ（ｎは正の整数）であり、
   前記第１カウンタは、前記ライブタイム信号および前記第１出力信号を受け取り、前記第１ＦＩＦＯバッファに格納された前記ライブタイム信号のＯＮの数をカウントし、
   前記第１調整回路は、前記第１カウンタのカウント値を調整して前記放射線検出器における前記測定時間に対するライブタイムの割合を求める、ライブタイム比演算回路。
3. 請求項１または２において、
   前記第２の回路は、第２ＦＩＦＯバッファと、第２カウンタと、第２調整回路と、を有し、
   前記第２ＦＩＦＯバッファは、前記放射線出力信号を第２入力信号として受け取り、前記第２入力信号に対してＦＩＦＯ段数だけ遅れた第２出力信号を出力し、
   前記第２カウンタは、前記放射線出力信号および前記第２出力信号を受け取り、前記第２ＦＩＦＯバッファに格納された前記放射線出力信号のパルスの数をカウントし、
   前記第２調整回路は、前記第２カウンタのカウント値を調整して前記放射線検出器における前記単位時間あたりの出力カウントを求める、ライブタイム比演算回路。
4. 複数の放射線検出器を備えた放射線検出装置におけるライブタイム比を求めるライブタイム比演算方法であって、
   複数の前記放射線検出器の各々から出力されたライブタイム信号に基づいて前記放射線検出器ごとに測定時間に対するライブタイムの割合を求める第１工程と、
   複数の前記放射線検出器の各々から出力された放射線のエネルギーを表す放射線出力信号に基づいて前記放射線検出器ごとに単位時間あたりの出力カウントを求める第２工程と、
   前記第１工程で求められた前記測定時間に対するライブタイムの割合、および前記第２工程で求められた前記単位時間あたりの出力カウントに基づいて、前記ライブタイム比を求める第３工程と、
   を含む、ライブタイム比演算方法。
5. 請求項１または２に記載のライブタイム比演算回路を含む放射線検出装置。
6. 請求項５に記載の放射線検出装置を含む、試料分析装置。

Images