JP6454612B2 - X線データ処理装置、その方法およびプログラム - Google Patents
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Description
(全体構成)
図1は、X線検出システム10の構成の一例を示す概略図である。図1に示すようにX線検出システム10は、X線源20、試料S、X線検出器100およびX線データ処理装置200で構成されている。
図2は、X線検出器100およびX線データ処理装置200の構成を示すブロック図である。X線検出器100は、複数のX線受光用のピクセル110を有しており、例えばフォトンカウンティング方式のピクセルアレイ型の2次元半導体検出器である。複数のピクセル110により形成される検出面の全面がセンサであり、センサに対し読み出しチップ140がタイリングされている。複数のピクセル110は、2次元的にアレイ化されており、一律の形状で原則規則的に配列されているが、読み出しチップ140間のピクセルは形状や位置が不規則である。なお、検出器は、2次元半導体検出器に限られず、1次元半導体検出器であってもよい。
図3は、ギャップ付近のピクセルの形状および配置を示す概略図である。読み出しチップ140は、検出面を構成するピクセル111〜113の背面に設けられている。図3に示すようにタイリングされた読み出しチップ140の間には、ギャップ141が形成される。ギャップ付近に読み出しチップ140の縁に合わせてノーマルなピクセル111より大きく長方形のピクセル112が設けられ、ギャップの4つ角の位置にはノーマルなピクセル111より大きい正方形のピクセル113が設けられている。
図4は、X線データ処理装置200の構成を示すブロック図である。X線データ処理装置200は、管理部210、記憶部220および分配部260を備えており、X線検出器100で検出されたX線の計数値を補正する。
次に、上記のように構成されたX線データ処理装置200の動作を説明する。図5は、X線データ処理装置200の動作を示すフローチャートである。まず、読み出しチップ間の特殊なピクセルについて、実体ピクセルに対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係を記憶部220から読み出す(ステップS1)。
図6は、実体ピクセル111〜113に仮想ピクセル115を重ねて示す模式図である。実体ピクセル111〜113には、ノーマルなピクセル111と、読み出しチップのギャップ付近に存在する特殊なピクセル112、113が存在する。ノーマルなピクセル111は、それぞれ仮想ピクセル115と形状および配置が一致している。
図8は、ピクセルの大きさに対する計数値の標準偏差を示す表である。例えば、ノーマルな実体ピクセル111に相当する100×100μm2のピクセルにおいて計数値がnである場合には、標準偏差は√nとなる。そして、実体ピクセル112に相当する100×150μm2のピクセルにおいて計数値が1.5×nである場合には、標準偏差は√(1.5×n)となる。計数値をそのまま面積比2/3の仮想ピクセル115に分配すると、その標準偏差は、2/3×√1.5×√n=0.82×√nとなり、ノーマルなピクセル111より計数データの統計変動が小さくなるため、もっと乱雑さを与えた分配の方が好ましいと分かる。
上記の実施形態では、チャージシェアの影響を計算していないが、有効面積率を用いてチャージシェアの影響分を排除した計数値をもとにして分配による補正を行なうことができる。
図11は、X線データ処理装置500の構成を示すブロック図である。本実施形態では、記憶部220は、さらにX線検出器100のピクセルに関するデータおよびX線源20および検出エネルギーの閾値に関するデータを記憶している。
次に、上記のように構成されたX線データ処理装置500の動作を説明する。図12は、X線データ処理装置500の動作を示すフローチャートである。まず、記憶部220からピクセルに関するデータ、測定で用いられたX線の波長および閾値を読み出し(ステップT1)、ピクセルに関するデータ、波長および閾値の数値を用いて有効面積率を算出する(ステップT2)。そして、有効面積率を用いて計数値を補正する(ステップT3)。このような処理により、有効面積率を用いた補正が可能になる。
チャージシェアによる影響を除いた有効面積率は閾値波長と、入射X線の波長に対する依存性が存在する。この波長依存性と、複数の閾値によって測定された計数値を用いて、波長毎に、ピクセルに到達したX線の計数の推定を行なう。
以上のような計数値の分配方法を用いて、X線データを補正した。CrのX線源を用いてSi試料にX線を照射し、回折X線を測定した。高い側の閾値を512keVとして有効面積率による補正を行なった。さらに、読み取りチップ間のピクセルについて乱雑さを加えて計数値の仮想ピクセルへの分配を行なった。図13は、計数値の分配に乱雑さを加えた補正によるX線画像を示す図である。図13に示すように、読み取りチップ間のギャップはX線画像に現れなくなった。
20 X線源
100 X線検出器
110 ピクセル(実体ピクセル)
111-113 ピクセル(実体ピクセル)
112a 実体ピクセル
112b 実体ピクセル
115 仮想ピクセル
115a-115c 仮想ピクセル
120 分別回路
130 カウンタ部
140 読み出しチップ
141 ギャップ
150 カウンタ読み出し回路
200 X線データ処理装置
210 管理部
220 記憶部
260 分配部
300 入力部
400 出力部
500 X線データ処理装置
530 有効面積率算出部
550 チャージシェア補正部
Claims (7)
- ピクセルアレイ型検出器で検出されたX線の計数値を補正するX線データ処理装置であって、
実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係を記憶する記憶部と、
前記記憶された対応関係に乱数を用いて算出された乱雑さを与えた対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配する分配部と、を備え、
前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力することを特徴とするX線データ処理装置。 - 前記分配部は、前記乱雑さとして、前記記憶された対応関係により導かれる面積比で前記実体ピクセルの計数値を分割するときの境界に、一定の最大幅でランダムなずれを与えることを特徴とする請求項1記載のX線データ処理装置。
- 前記分配部は、前記ランダムなずれを、前記実体ピクセルの計数値から推定される標準偏差により得られた−1以上1以下の乱数を用いて算出することを特徴とする請求項2記載のX線データ処理装置。
- 前記記憶された対応関係において、
前記実体ピクセルは、前記実体ピクセルで検出された計数値を読み取る読取チップの形状に応じた不規則な形状および位置を有し、
前記仮想ピクセルは、規則的な形状および位置を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のX線データ処理装置。 - 前記実体ピクセルの計数値として、前記実体ピクセルの形状に応じてチャージシェアの影響分を排除した計数値を用いることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のX線データ処理装置。
- ピクセルアレイ型検出器で検出されたX線の計数値を補正するX線データ処理の方法であって、
実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係に乱数を用いて算出された乱雑さを与えた対応関係を算出するステップと、
前記算出された対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配するステップと、
前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - ピクセルアレイ型検出器で検出されたX線の計数値を補正するX線データ処理のプログラムであって、
実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係に乱数を用いて算出された乱雑さを与えた対応関係を算出する処理と、
前記算出された対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配する処理と、
前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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