JP6550675B2

JP6550675B2 - パルス波高分析装置

Info

Publication number: JP6550675B2
Application number: JP2015210561A
Authority: JP
Inventors: 慎吾岡崎; 知之齋藤; 亮一曽宮
Original assignee: セイコー・イージーアンドジー株式会社
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP2017083249A

Description

この発明は、パルス波高分析装置に関する。

従来、放射線検出器などの検出器のプリアンプから出力されるアナログパルス信号を波形整形アンプによって整形した後に、アナログパルス信号を高速ＡＤＣ(analog to digital converter)によってデジタルパルス信号に変換し、デジタルパルス信号のピーク波高値を検出するパルス波高分析装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特許第４８９５１６１号公報特許第５３９２４３７号公報

ところで、上記従来技術に係るパルス波高分析装置において、アナログパルス信号からサンプリングされた複数のデジタルデータの各々によってピーク波高値を検出する場合には、量子化誤差およびノイズなどに起因して十分な検出精度が得られない可能性がある。
各デジタルデータの誤差およびノイズがピーク波高値の検出精度を低下させてしまうことを抑制するために、複数のデジタルデータの平均値に基づいてピーク波高値を検出する場合には、ピーク波高値が実際よりも小さく検出される虞があるとともに、ピーク分解能が低下する虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アナログパルス信号から変換されたデジタルパルス信号のピーク波高値の検出精度を向上させることが可能なパルス波高分析装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係るパルス波高分析装置は、アナログパルス信号をサンプリングして複数の波形データから成るデジタルパルス信号に変換する信号変換部と、前記信号変換部によって前記アナログパルス信号から変換された前記デジタルパルス信号のピーク値を検出するピーク値検出部と、前記ピーク値検出部によって検出された前記ピーク値の前後の少なくとも何れかにおける所定数の前記波形データの平均値を算出する平均値算出部と、前記平均値算出部によって算出された前記平均値を、前記デジタルパルス信号のピーク波高値とする信号処理部と、を備え、前記平均値算出部は、前記アナログパルス信号のパルス幅に関する情報に基づいて前記所定数を変更する。

（２）上記（１）に係るパルス波高分析装置では、前記平均値算出部は、前記信号変換部によって前記アナログパルス信号がサンプリングされて前記波形データが出力される毎に前記平均値を算出する。

（３）上記（１）または（２）に係るパルス波高分析装置では、前記ピーク値検出部は、前記波形データと所定閾値とを比較し、前記所定閾値を連続して上回る前記波形データの中で最大の前記波形データをピーク値データとして記憶し、前記所定閾値を連続して上回る前記波形データの立下りにおいて前記ピーク値データを前記ピーク値として出力する。

（４）上記（１）から（３）の何れか１つに記載のパルス波高分析装置では、前記アナログパルス信号にスライディング電圧を加算して前記信号変換部に入力する加算部と、前記加算部によって前記アナログパルス信号に加算された前記スライディング電圧を相殺するように、前記信号変換部によって前記アナログパルス信号から変換された前記デジタルパルス信号を補正する補正部と、を備える。

本発明の一態様に係るパルス波高分析装置によれば、アナログパルス信号のパルス幅に関する情報に基づいて、移動平均値の算出に用いる波形データの所定数を変更する平均値算出部を備えるので、入力信号のパルス幅によらず、ピーク波高値の検出精度を向上させ、ピーク分解能の低下を防ぐことができる。

本発明の実施形態に係るパルス波高分析装置の構成を示す機能ブロック図。本発明の実施形態に係るパルス波高分析装置のＤＡＣ減算部から出力されるデジタルパルス信号の波形データ（平均前）と、移動平均算出部から出力される波形データの移動平均（平均後）とを示す図。本発明の実施形態に係るパルス波高分析装置の比較例として、移動平均算出部が２つの異なる時定数のデジタルパルス信号に対して同一数の波形データで移動平均値を算出した場合に移動平均算出部から出力される波形データの移動平均値（平均後）と、ＤＡＣ減算部から出力されるデジタルパルス信号の波形データ（平均前）とを、２つの異なる時定数毎に示す図。本発明の実施形態に係るパルス波高分析装置においてスライディングスケールを実行する場合と、実施形態の比較例においてスライディングスケールを実行しない場合との各々におけるデジタルパルス信号の波形データを示す図。本発明の実施形態に係るパルス波高分析装置において、ＤＡＣ減算部から出力されるデジタルパルス信号の波形データと、シェイピングアンプのＢＵＳＹ信号およびＰＵＲ信号と、デジタルパルス信号の波形データと所定の閾値との大小関係を示す信号と、デジタルパルス信号に対するピーク値検出タイミングと、スライディングスケールの更新タイミングとを示すタイミングチャート。

以下、本発明の一実施形態に係るパルス波高分析装置について添付図面を参照しながら説明する。

本実施の形態によるパルス波高分析装置１０は、例えば図１に示すように、検出器１１と、プリアンプ１２と、シェイピングアンプ（Ａｍｐ）１３と、パルス波高分析器１４とを備える。

検出器１１は、例えば、測定対象物から放射される放射線のエネルギーに応じた電荷パルスまたは電流パルスを出力する放射線検出器などである。
プリアンプ１２は、検出器１１から出力されるアナログの電荷パルスまたは電流パルスを、電流または電荷に対応するアナログの電圧パルス信号（アナログパルス信号）に変換する。

シェイピングアンプ１３は、プリアンプから出力されるアナログの電圧パルス信号を増幅するとともに電圧パルス信号の波形を、例えば、一次微分および二次積分などによって整形する。シェイピングアンプ１３は、電圧パルス信号の波形を、例えば、セミガウシアン波形または台形波などの波形に整形する。シェイピングアンプ１３は、整形後の電圧パルス信号に基づいて、電圧パルス信号の出力有無を示すＢＵＳＹ信号と、前後の電圧パルス信号の重なりの有無を示すＰＵＲ（パイルアップリジェクション）信号とを出力する。

パルス波高分析器１４は、シェイピングアンプ１３から出力されたアナログの電圧パルス信号、ＢＵＳＹ信号、およびＰＵＲ信号の各々が入力される入力端子２１、２２、２３と、外部装置（例えば、パーソナルコンピュータ）と接続するためのＵＳＢ接続端子２４と、を備えている。
パルス波高分析器１４は、レベル変換器３１と、スライディングスケールＤＡＣ３２と、加算器３３と、ＡＤＣ３４と、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）３５と、ＣＰＵ３６と、ＵＳＢコントローラ３７と、データメモリ３８と、を備えている。

レベル変換器３１は、シェイピングアンプ１３から出力されるアナログの電圧パルス信号に対する入力端子２１に接続されている。レベル変換器３１は、入力端子２１を介してシェイピングアンプ１３から入力されるアナログの電圧パルス信号を減衰または増幅させる。
スライディングスケールＤＡＣ３２は、ＦＰＧＡ３５から出力されるスライディング電圧用のデジタル信号をアナログのスライディング電圧に変換して加算器３３に入力する。スライディングスケールＤＡＣ３２の分解能は、例えば、１２ｂｉｔとし、その上位８ｂｉｔを用いてデジタル信号をアナログのスライディング電圧に変換する。スライディングスケールＤＡＣ３２は、ＤＡＣ値の１カウント（１６ＬＳＢ）に対して、波高値を１チャネル変化させる。
加算器（加算部）３３は、レベル変換器３１から出力されるアナログの電圧パルス信号にスライディングスケールＤＡＣ３２から出力されるスライディング電圧を加算して、スライディング電圧が加算された電圧パルス信号を出力する。

ＡＤＣ（信号変換部）３４は、加算器３３から出力されたアナログの電圧パルス信号をサンプリングして複数の波形データから成るデジタルパルス信号に変換する。ＡＤＣ３４は、例えば、パイプライン型の高速ＡＤＣである。ＡＤＣ３４の分解能は、例えば、８１９２チャネルのデータを得るには１４ｂｉｔ、もしくは１６３８４チャネルまたは３２７６８チャネルのデータを得るには１６ｂｉｔであることが望ましい。ＡＤＣ３４のサンプルレートは、８０Ｍｓｐｓ以上であることが望ましい。

ＦＰＧＡ３５は、例えば、ＤＡＣ更新部４１と、ＡＤＣ取込部４２と、ＤＡＣ減算部４３と、移動平均算出部４４と、ピーク値検出部４５と、アンプ監視部４６と、時間計測部４７と、測定制御部４８と、ＤＳＯ波形メモリ４９と、ヒストグラム作成制御部５０と、レジスタ５１と、を備えている。

ＤＡＣ更新部４１は、アナログのスライディング電圧を制御する。ＤＡＣ更新部４１は、後述するピーク値検出部４５によるピーク検出に影響しない期間、例えば、ピーク値検出部４５によるピーク値の検出またはパイルアップの検出毎（例えば、各検出後のＢＵＳＹ期間）にスライディング電圧を更新する。ＤＡＣ更新部４１は、更新したスライディング電圧に対応するデジタル信号をスライディングスケールＤＡＣ３２に入力する。

ＡＤＣ取込部４２は、ＡＤＣ３４から出力されるデジタルパルス信号を取り込む。
ＤＡＣ減算部（補正部）４３は、加算器３３によってアナログの電圧パルス信号に加算されたスライディング電圧を相殺するように、ＡＤＣ取込部４２によって取り込まれたデジタルパルス信号を補正する。ＤＡＣ減算部４３は、スライディング電圧に対応するデジタル信号を、デジタルパルス信号を構成する複数の波形データの各々から減算する。ＤＡＣ減算部４３は、スライディング電圧に対応するデジタル信号が減算された波形データを出力する。

移動平均算出部（平均値算出部）４４は、ＤＡＣ減算部４３から補正後の各波形データが出力される毎に、リアルタイムに第１所定数の波形データの移動平均値を算出する。移動平均算出部４４は、移動平均値の算出に用いる波形データの第１所定数を、シェイピングアンプ１３から出力されるアナログの電圧パルス信号のパルス幅に関する情報に基づいて変更する。電圧パルス信号のパルス幅に関する情報は、例えば、操作者によって設定されるシェイピングアンプ１３の時定数などである。移動平均算出部４４は、例えば、シェイピングアンプ１３の時定数と、移動平均値の算出に用いる波形データの第１所定数に対応する第１所定時間との所定の対応関係を示すデータを予め記憶している。移動平均算出部４４は、記憶しているデータを参照して、シェイピングアンプ１３の時定数に応じた第１所定時間（例えば、時定数の１／５０〜１／１０程度）を取得し、移動平均値の算出に用いる波形データの第１所定数を設定する。
移動平均算出部４４は、算出した移動平均値のうち、ピーク値検出部４５によって検出されたピーク値の前後における所定数の波形データを用いて算出した移動平均値を、デジタルパルス信号のピーク波高値とする。

ピーク値検出部４５は、ＤＡＣ減算部４３から補正後の各波形データが出力される毎に、波形データと所定閾値とを比較し、所定閾値を連続して上回る波形データの中で最大の波形データをピーク値データとして記憶する。ピーク値検出部４５は、所定閾値を連続して上回る波形データの立下りにおいてピーク値データをピーク値として出力する。ピーク値検出部４５は、例えば、第２所定時間に亘って連続的に第２所定数の波形データが所定閾値を上回る場合に、波形データの立上り開始であると判別する。ピーク値検出部４５は、例えば、第３所定時間に亘って連続的に第３所定数の波形データが所定閾値を下回る場合に、波形データの立下り終了であると判別する。ピーク値検出部４５は、例えば、波形データの立上り開始を判別した後に、第４所定時間に亘って連続的に第４所定数の波形データが低下傾向に変化する場合に、波形データの立下りであると判別する。

アンプ監視部４６は、シェイピングアンプ１３から出力された後に各入力端子２１、２２、２３に入力されるアナログの電圧パルス信号、ＢＵＳＹ信号、およびＰＵＲ信号を監視する。
時間計測部４７は、パルス波高測定における実計測時間（リアルタイム）と有効計測時間（ライブタイム）を計測する。
測定制御部４８は、パルス波高測定の開始／停止を制御する。

ＤＳＯ波形メモリ４９は、ＤＡＣ減算部４３から出力される補正後の各波形データなどを、パルス波高分析器１４が内蔵するデジタルストレージオシロスコープ（図示略）用に記憶する波形メモリである。デジタルストレージオシロスコープは、例えば、ＦＰＧＡ３５が実行する各種処理で用いられるパラメータを最適化する場合、およびシェイピングアンプ１３のポールゼロ調整時などにおいて有用である。
ヒストグラム作成制御部５０は、波高値のヒストグラムを作成する。ヒストグラム作成制御部５０は、移動平均算出部４４によって算出された複数のデジタルパルス信号のピーク波高値を用いて、ピーク波高値のヒストグラムを作成する。ピーク波高値のヒストグラムは、例えば、検出器１１が放射線のエネルギーに応じた波高値を有するパルス信号を出力する場合には、エネルギースペクトルである。
レジスタ５１は、ＦＰＧＡ３５およびＣＰＵ３６が各種設定値およびデータをやり取りするために使用される。

ＣＰＵ３６は、外部装置（例えば、パーソナルコンピュータ）からのコマンドによりＦＰＧＡ３５が実行する各種処理で用いられるパラメータの設定、測定の制御、およびデータ転送などを実行（仲介）する。

ＵＳＢコントローラ３７は、ＣＰＵ３６により外部装置（例えば、パーソナルコンピュータ）とのＵＳＢ通信を制御する。
データメモリ３８は、各種設定値およびピーク波高値のヒストグラムなどのデータを記憶するメモリであり、例えば、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）のような不揮発性メモリを使用することで、電源が切れても記憶したデータが保持される。

以下、実施形態のパルス波高分析装置１０の動作の詳細について説明する。

移動平均算出部４４は、図２に示すように、ＤＡＣ減算部４３から出力される波形データ（図２に示す平均前）を用いて移動平均値（図２に示す平均後）を算出するので、各波形データの量子化誤差およびノイズを平均化することができる。ヒストグラム作成制御部５０は、移動平均算出部４４によって平均化された波形データ（図２に示す平均後）を用いてデジタルパルス信号のピーク波高値を検出するので、ピーク値検出部４５が検出するピーク値に比べて、検出精度を向上させることができる。

移動平均算出部４４は、移動平均値の算出に用いる波形データの第１所定数を、シェイピングアンプ１３から出力されるアナログの電圧パルス信号のパルス幅に関する情報に基づいて変更する。移動平均算出部４４は、例えば、電圧パルス信号のパルス幅に応じて、移動平均値の算出に用いる波形データの第１所定数を変化させる。電圧パルス信号のパルス幅は、シェイピングアンプ１３の時定数に比例するので、移動平均算出部４４は、シェイピングアンプ１３の時定数の設定に応じて、移動平均値の算出に用いる波形データの第１所定数を最適化する。

図３は実施形態のパルス波高分析装置１０の比較例として、ＤＡＣ減算部４３から出力される波形データ（図３に示す平均前）と、シェイピングアンプ１３の時定数（つまり電圧パルス信号のパルス幅）にかかわらずに第１所定数を一定にした場合の移動平均値（図３に示す平均後）とを示している。図３に示す比較例によれば、電圧パルス信号のパルス幅の減少に伴い、移動平均値においてピーク波高値が実際よりも小さく検出される虞があるとともに、ピーク分解能が低下する虞がある。また、時定数が短い（ピークが鋭い）パルスに対して、平均化するデータ数（第１所定数）を増やし過ぎると、正しいピーク波高値が得られなくなる。
この比較例に対して、実施形態のパルス波高分析装置１０では、移動平均算出部４４は、電圧パルス信号のパルス幅が小さければ、第１所定数を減少させることで、ピーク波高値の検出精度を向上させ、ピーク分解能の低下を防ぐことができる。逆に、電圧パルス信号のパルス幅が大きければ、第１所定数を増大させることで、ピーク分解能をより向上させることができる。例えば、時定数が長いパルスまたはフラットパルス（台形波）に対しては、平均化するデータ数（第１所定数）を増やすことで、分解能をより向上させることができる。

実施形態のパルス波高分析装置１０は、電圧パルス信号にスライディング電圧を加算する加算器３３と、デジタルパルス信号からスライディング電圧に対応するデジタル信号を減算するＤＡＣ減算部４３とを備え、スライディングスケールという技法を用いて、微分非直線性誤差（ＤＮＬ）を改善させることができる。

実施形態のパルス波高分析装置１０は、スライディングスケールによってＡＤＣ３４のダイナミックレンジが低下することに対応して、例えば、８１９２チャネルのデータを得る場合に分解能が１３ビットから１ビットだけ多い１４ビットのＡＤＣ３４を用いる。そして、１４ｂｉｔの中央１／２の範囲を入力信号のフルスケールとしてアナログの電圧パルス信号をデジタルパルス信号に変換する。
図４は実施形態の比較例として、スライディングスケールを実行しない場合と、実施形態においてスライディングスケールを実行する場合との各々において、分解能が１４ｂｉｔのＡＤＣで８１９２チャネルのデータを得る場合のデジタルパルス信号を示している。実施形態に係るパルス波高分析装置１０によれば、スライディングスケールを実行することでスケールをスライドさせても、スライディングスケールを実行しない比較例と同様に問題ないことが認められる。

ピーク値検出部４５は、波形データの立上り開始を判別した後に、波形データの立下りを判別した場合に、所定閾値を連続して上回る波形データの中で最大の波形データであるピーク値データをピーク値として出力する。ピーク値検出部４５は、波形データの立上り開始を判別した後に、アンプ監視部４６によってＰＵＲ信号のＯＮつまりパイルアップの発生が検知されると、ピーク値データの検出およびピーク値の出力を禁止する。

図５は実施形態のパルス波高分析装置１０において、ＤＡＣ減算部から出力されるデジタルパルス信号の波形データに対応する各種処理のタイミングチャートを示している。
先ず、図５に示す時刻ｔ１においては、シェイピングアンプ１３から電圧パルス信号の出力が開始され、ＢＵＳＹ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ１以降においてＤＡＣ減算部４３から波形データが出力される毎に、波形データと所定閾値とを比較する。
次に、時刻ｔ２においてＤＡＣ減算部４３から出力される波形データが所定閾値を上回ると、ピーク値検出部４５は閾値超えの有無を示す信号をＯＦＦからＯＮに切り替える。ピーク値検出部４５は、例えば、第２所定時間に亘って連続的に第２所定数の波形データが所定閾値を上回る場合に、波形データの立上り開始であると判別する。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ２以降において所定閾値を連続して上回る波形データの中で最大の波形データをピーク値データとして記憶する。

次に、ピーク値検出部４５は、波形データの立上り開始を判別した後に、第４所定時間に亘って連続的に第４所定数の波形データが低下傾向に変化すると、波形データの立下りを判別する。時刻ｔ３において波形データの立下りが生じると、ピーク値検出部４５はピーク値データをピーク値として出力する。ＤＡＣ更新部４１は、時刻ｔ３において、スライディング電圧を更新する。
次に、時刻ｔ４においてＤＡＣ減算部４３から出力される波形データが所定閾値を下回ると、ピーク値検出部４５は閾値超えの有無を示す信号をＯＮからＯＦＦに切り替える。ピーク値検出部４５は、例えば、第３所定時間に亘って連続的に第３所定数の波形データが所定閾値を下回る場合に、波形データの立下り終了であると判別する。
次に、時刻ｔ５においては、シェイピングアンプ１３から電圧パルス信号の出力が終了され、ＢＵＳＹ信号がＯＮからＯＦＦに切り替わる。

時刻ｔ６においては、シェイピングアンプ１３から電圧パルス信号の出力が開始され、ＢＵＳＹ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ６以降においてＤＡＣ減算部４３から波形データが出力される毎に、波形データと所定閾値とを比較する。
次に、時刻ｔ７においてＤＡＣ減算部４３から出力される波形データが所定閾値を上回ると、ピーク値検出部４５は閾値超えの有無を示す信号をＯＦＦからＯＮに切り替える。ピーク値検出部４５は、例えば、第２所定時間に亘って連続的に第２所定数の波形データが所定閾値を上回る場合に、波形データの立上り開始であると判別する。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ７以降において所定閾値を連続して上回る波形データの中で最大の波形データをピーク値データとして記憶する。

次に、ピーク値検出部４５は、波形データの立上り開始を判別した後に、第４所定時間に亘って連続的に第４所定数の波形データが低下傾向に変化すると、波形データの立下りを判別する。時刻ｔ８において波形データの立下りが生じると、ピーク値検出部４５はピーク値データをピーク値として出力する。ＤＡＣ更新部４１は、時刻ｔ８において、スライディング電圧を更新する。
次に、時刻ｔ９においてシェイピングアンプ１３における前後の２つの電圧パルス信号ａ１、ａ２が重なると、ＰＵＲ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ９以降においてピーク値データの検出およびピーク値の出力を禁止する。ピーク値検出部４５は、電圧パルス信号ａ１のピーク値データを検出し、電圧パルス信号ａ２のピーク値データを検出しない。

次に、時刻ｔ１０においてＤＡＣ減算部４３から出力される波形データが所定閾値を下回ると、ピーク値検出部４５は閾値超えの有無を示す信号をＯＮからＯＦＦに切り替える。ピーク値検出部４５は、例えば、第３所定時間に亘って連続的に第３所定数の波形データが所定閾値を下回る場合に、波形データの立下り終了であると判別する。
次に、時刻ｔ１１においては、シェイピングアンプ１３から電圧パルス信号の出力が終了され、ＢＵＳＹ信号がＯＮからＯＦＦに切り替わるとともにＰＵＲ信号がＯＮからＯＦＦに切り替わる。

時刻ｔ１２においては、シェイピングアンプ１３から電圧パルス信号の出力が開始され、ＢＵＳＹ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ１２以降においてＤＡＣ減算部４３から波形データが出力される毎に、波形データと所定閾値とを比較する。
次に、時刻ｔ１３においてＤＡＣ減算部４３から出力される波形データが所定閾値を上回ると、ピーク値検出部４５は閾値超えの有無を示す信号をＯＦＦからＯＮに切り替える。ピーク値検出部４５は、例えば、第２所定時間に亘って連続的に第２所定数の波形データが所定閾値を上回る場合に、波形データの立上り開始であると判別する。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ１３以降において所定閾値を連続して上回る波形データの中で最大の波形データをピーク値データとして記憶する。

次に、時刻ｔ１４においてシェイピングアンプ１３における前後の２つの電圧パルス信号ｂ１、ｂ２が重なると、ＰＵＲ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる。ピーク値検出部４５は、時刻ｔ１４以降においてピーク値データの検出およびピーク値の出力を禁止する。ピーク値検出部４５は、電圧パルス信号ｂ１、ｂ２のピーク値データをともに検出しない。ＤＡＣ更新部４１は、時刻ｔ１４において、スライディング電圧を更新する。

次に、時刻ｔ１５においてＤＡＣ減算部４３から出力される波形データが所定閾値を下回ると、ピーク値検出部４５は閾値超えの有無を示す信号をＯＮからＯＦＦに切り替える。ピーク値検出部４５は、例えば、第３所定時間に亘って連続的に第３所定数の波形データが所定閾値を下回る場合に、波形データの立下り終了であると判別する。
次に、時刻ｔ１６においては、シェイピングアンプ１３から電圧パルス信号の出力が終了され、ＢＵＳＹ信号がＯＮからＯＦＦに切り替わるとともにＰＵＲ信号がＯＮからＯＦＦに切り替わる。

上述したように、本実施形態によるパルス波高分析装置１０によれば、移動平均算出部４４は、電圧パルス信号のパルス幅に応じて、移動平均値の算出に用いる波形データの第１所定数を最適化することで、ピーク波高値の検出精度を向上させ、ピーク分解能の低下を防ぐことができる。
ピーク値検出部４５は、波形データの立上り開始を判別した後に、波形データの立下りを判別した場合に、ピーク値データをピーク値として出力するので、ピーク値の検出精度を向上させることができる。ピーク値検出部４５は、波形データの立下り終了を判別してからピーク値を出力する場合に比べて、パイルアップによるサムピークに対してピーク値データを誤検出してしまうことを抑制することができる。
電圧パルス信号にスライディング電圧を加算する加算器３３と、デジタルパルス信号からスライディング電圧に対応するデジタル信号を減算するＤＡＣ減算部４３とを備え、スライディングスケールという技法を用いて、微分非直線性誤差（ＤＮＬ）を改善させることができる。

以下に、上述した実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、パルス波高分析器１４は、ＦＰＧＡ３５を備えるとしたが、これに限定されない。
パルス波高分析器１４の信号処理部には、ＦＰＧＡ３５以外の他の処理装置を備えてもよい。例えば、ＦＰＧＡの代わりにＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いてもよい。また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）化またはＬＳＩ（Large Scale Integration）化等のハードウェア化も可能である。

上述した実施形態において、移動平均算出部４４は、電圧パルス信号のパルス幅に関する情報を、シェイピングアンプ１３の時定数としたが、これに限定されない。
移動平均算出部４４は、電圧パルス信号のパルス幅に関する情報を、例えば、シェイピングアンプ１３から出力されるアナログの電圧パルス信号のピーク幅の検出値、若しくはＡＤＣ３４またはＤＡＣ減算部４３から出力されるデジタルパルス信号のピーク幅の検出値としてもよい。この場合、電圧パルス信号のピーク幅またはデジタルパルス信号のピーク幅を検出する検出部を備えてもよい。移動平均算出部４４は、移動平均に用いる波形データの所定数を、検出部によって検出されるピーク幅に基づいて自動的に調整してもよい。

上述した実施形態において、ピーク値検出部４５は、第４所定時間に亘って連続的に第４所定数の波形データが低下傾向に変化する場合に、波形データの立下りであると判別するとしたが、これに限定されない。
ピーク値検出部４５は、例えば、記憶しているピーク値データから所定の下降幅以上または下降率以上（例えば、１０％以上など）に波形データが下降する場合に、波形データの立下りであると判別してもよい。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…パルス波高分析装置、１１…検出器、１２…プリアンプ、１３…シェイピングアンプ（Ａｍｐ）、１４…パルス波高分析器、２１、２２、２３…入力端子、２４…ＵＳＢ接続端子、３１…レベル変換器、３２…スライディングスケールＤＡＣ、３３…加算器、３４…ＡＤＣ、３５…ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、３６…ＣＰＵ、３７…ＵＳＢコントローラ、３８…データメモリ、４１…ＤＡＣ更新部、４２…ＡＤＣ取込部、４３…ＤＡＣ減算部、４４…移動平均算出部、４５…ピーク値検出部、４６…アンプ監視部、４７…時間計測部、４８…測定制御部、４９…ＤＳＯ波形メモリ、５０…ヒストグラム作成制御部、５１…レジスタ

Claims

アナログパルス信号をサンプリングして複数の波形データから成るデジタルパルス信号に変換する信号変換部と、
前記信号変換部によって前記アナログパルス信号から変換された前記デジタルパルス信号のピーク値を検出するピーク値検出部と、
前記ピーク値検出部によって検出された前記ピーク値の前後の少なくとも何れかにおける所定数の前記波形データの平均値を算出し、前記平均値を前記デジタルパルス信号のピーク波高値とする平均値算出部と、
を備え、
前記平均値算出部は、前記アナログパルス信号のパルス幅に関する情報に基づいて前記所定数を変更する、
ことを特徴とするパルス波高分析装置。
前記平均値算出部は、
前記信号変換部によって前記アナログパルス信号がサンプリングされて前記波形データが出力される毎に前記平均値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス波高分析装置。
前記ピーク値検出部は、
前記波形データと所定閾値とを比較し、前記所定閾値を連続して上回る前記波形データの中で最大の前記波形データをピーク値データとして記憶し、前記所定閾値を連続して上回る前記波形データの立下りにおいて前記ピーク値データを前記ピーク値として出力する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパルス波高分析装置。
前記アナログパルス信号にスライディング電圧を加算して前記信号変換部に入力する加算部と、
前記加算部によって前記アナログパルス信号に加算された前記スライディング電圧を相殺するように、前記信号変換部によって前記アナログパルス信号から変換された前記デジタルパルス信号を補正する補正部と、
を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のパルス波高分析装置。