JPH0479432B2

JPH0479432B2 -

Info

Publication number: JPH0479432B2
Application number: JP4216684A
Authority: JP
Inventors: Tooru Onodera; Kimihiko Nakamura
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1992-12-15
Also published as: JPS60187875A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は放射線測定等の分野において、入力信
号群をそれぞれ所定の時間幅のパルス信号に整形
するための波形整形方法に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図は本発明の波形整形方法を適用すること
のできる放射線測定装置の一般的な構成を表わし
たものである。線源１１から放出される放射線
は、この装置の検出器１２によつて検出される。
検出出力はμV程度の微弱なものである。プリア
ンプ１３はこれをｍＶ程度に増幅すると共に、内
蔵のRC回路で波形整形を行う。リニアアンプ
（メインアンプ）１４は、これを波高分析器等の
測定器１５に適合した電圧レベルまで増幅すると
ともに波形整形する。

ところでこのような放射線測定装置で強い線源
の測定を行うと、放射線の単位時間当りの計数率
が高くなる。この結果として、信号波形が互に重
なり合うという現象が発生する。この現象はパイ
ルアツプと呼ばれている。パイルアツプが生じる
と、重ね合わされたパルス信号の部分でベースラ
インがシフトすることになり、その波高を正しく
測定することができなくなる。このようなことか
ら、放射線の計数率に限界が生じる。

このような問題点を解決するために、リニアア
ンプで波形整形を行うことが提案されている。こ
れには、(i)遅延線を用いた波形整形方法と(ii)微分
回路を用いた波形整形方法が存在する。

(i) まず前者の方法では、終端を短絡した遅延線
を用い、入力信号から遅延後の信号を差し引い
てパルス信号の整形を行う。

第２図はこの波形整形方法の原理を表わした
ものである。同図ａに示すようなパルス信号１
７が発生したとすると、これを基にして同図ｂ
のような遅延されたパルス信号１８を作成し、
両者の和として同図ｃに示すパルス信号１９を
得る。

ところがこの波形整形方法では、次のような
問題がある。

パルス信号にノイズが重畳されているとき
は、これが√２倍に加算されることになり、
Ｓ／Ｎ比が低下してしまう。

第２図ではその詳細を省略したが、例えば
指数関数波形については、ベースラインが正
確に補正されずアンダーシユートが発生して
しまう。

パルス幅を任意に変えることが困難であ
る。

(ii) 次に後者の方法では、CRを用いた微分回路
で入力信号の微分を行う。

第３図はこの波形整形方法の原理を表わした
ものである。同図ａに示すようなパルス信号２
０が発生したとすると、これを微分し同図ｂの
ようなパルス信号２１を作成し、波形を整形す
る。

しかしこの波形整形方法にも次のような問題
がある。

微分後には、ガウシアンフイルタを用いガ
ウス波形に整形することが一般的である。こ
のとき、微分を行つたことによるＳ／Ｎ比の
低下が無視できなくなる。

微分後の波形は、微分時定数をもつた指数
関数となる。このため波形の“すそ”の部分
が尾を引いたようになり、信号が完全にベー
スラインに戻るまでの時間が無視できなくな
る。すなわちシヤープな特性を得ることがで
きない。

分解能と計数率特性（計数率の限界）が互
に反する関係にあり、目的によつて一方を優
先し他方を犠牲にしなければならない。

以上説明したように、従来の波形整形方法で
は、プリアンプから得られたパルス信号の精度、
分解能および計数率特性が波形整形によつて損わ
れてしまうという問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑み、指数関数波形
のパルス信号を基にして、分解能、計数率特性を
共に向上させながらも、短い時間幅のパルス信号
に整形し、パイルアツプを除去することのできる
波形整形方法を提供することをその目的とする。

〔発明の構成〕

本発明では、指数関数的に減少する波形のパル
ス信号群からなる入力信号について、これらのパ
ルス信号の発生タイミングをそれぞれ検出し、所
定の遅延時間が経過するたびに、これらの波形を
模擬しかつ波高をそれぞれ調整した指数関数的に
減少する模擬信号を発生させ、前記入力信号と模
擬信号との差をとつて、入力信号を短い時間幅の
パルス信号群に整形する。これにより、パイルア
ツプを除去することができる。

〔実施例〕

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

第４図は本実施例の波形整形方法を用いた波形
整形装置を表わしたものである。この装置は指数
関数的に減少するパルス信号のみを整形する装置
であり、入力端子３１には例えば第５図ａに示す
ような信号３２がプリアンプから入力されること
になる。信号３２を構成する２つのパルス信号３
２₁，３２₂は時間t₀の時点でパイルアツプされて
いる。

今、第６図ａに示すように最初のパルス信号３
２₁の波高値をA₁とし、次のパルス信号３２₂のそ
れをA₂とする。この場合、プリアンプから入力
される信号３２の電圧レベルV_P(t)は、次の式で
表わすことができる。

V_P(t)＝A₁e^-t/〓⁰（０≦ｔ＜
t₀） A₁e^-t/〓⁰＋A₂e^-(t-t0)/〓⁰（t₀≦ｔ） …(1) ここでτ₀はプリアンプの放電時定数である。

信号３２は演算器３３を経て信号検出回路３４
に入力される。信号検出回路３４は信号３２を微
分し、各パルス信号３２₁，３２₂の立ち上がりに
同期した検出信号３５₁，３５₂を出力する（第５
図ｂ）。信号検出回路３４はこのように微分回路
で構成してもよいし、コンパレータで構成しても
よい。

検出信号３５₁，３５₂はシングルシヨツト・マ
ルチバイブレータ（以下シングルシヨツト回路と
いう。）３６に入力され、それぞれ信号通過最小
時間Δのパルス信号３７₁，３７₂が作成される
（第５図ｃ）。これらパルス信号３７₁，３７₂は２
番目のシングルシヨツト回路３８に入力され、そ
れらの立ち下がりで立ち上がるパルス信号３９₁，
３９₂が作成される（第５図ｄ）。これらのパルス
信号３９₁，３９₂の時間幅は、次に説明する指数
関数模擬回路４１のセツトアツプ時間T_sに設定
される。

さて、指数関数模擬回路４１には、２段のオペ
アンプ４２，４３が配置されており、後段のオペ
アンプ４３の入力側にはRC充放電回路４４が設
けられている。この充放電回路４４には、前段の
オペアンプ４２の出力側がスイツチ回路４５を介
して接続されている。充放電回路４４のベース側
の電位V_refは、演算誤差検出回路４７によつて、
設定されるようになつている。この電位V_refは、
演算器３３を経て出力端子４８から出力されると
仮定される指数関数の最終値に設定され、グラン
ドレベルの補正が行われるようになつている。

ところでスイツチ回路４５はパルス信号３９₁，
３９₂の各立ち上がりでその接点を閉じ、各立ち
下がりで接点を開くようになつている。従つて指
数関数模擬回路４１は、第６図ｂに示すように時
刻０から信号通過最小時間Δ経過後に立ち上が
り、最初のパルス信号３２₁（同図ａ）を模擬した
パルス信号５１₁を作成する。このパルス信号５
１₁の波高値はパルス信号３２₁の同一時点におけ
る波高の推定値A₁′に設定される。時刻０からt₀
＋Δ時間経過後には、次のパルス信号３２₂を模
擬したパルス信号５１₂が作成される。この波高
値は同様にしてA₂′となる。

このようにして指数関数模擬回路４１によつて
作成された模擬信号５１の電圧レベルV_s(t)は、
次式で表わすことができる。

V_S(t)＝０（０≦ｔ＜Δ） A₁・e^-〓^/〓⁰・e^-(t-〓^)/〓^s（０≦ｔ＜t₀＋Δ） A₁・e^-〓^/〓⁰・e^-(t-〓^)/〓^s（０≦ｔ＜t₀＋Δ） A₁・e^(-)〓^/〓⁰・e^-(t-〓^)/〓^s＋A₂・e^-〓^/〓⁰・e^-(t-t
0-〓^)/〓^s（t₀＋Δ≦ｔ）…(2) ここでτ_sは指数関数模擬回路の放電時定数であ
る。

演算器３３では、プリアンプから入力された信
号３２と前記した模擬信号５１の差をとり、出力
信号５２を作成する。出力信号５２の電圧レベル
をV₀(t)で表わすと、これは次式で表わされる。

V₀(t)＝V_P(t)−V_s(t) …(3) 具体的には次式のようになる。

V₀(t)＝A₁e^-t/〓⁰（０≦ｔ＜Δ） V₀(t)＝A₁e^-t/〓⁰（０≦ｔ＜Δ） A₁（e^-t/〓⁰−e^-t/〓^s・e^-〓^/〓⁰・e〓^/〓^s）（０≦ｔ
＜t₀） A₁（e^-t/〓⁰−e^-t/〓^s・e^-〓^/〓⁰・e〓^/〓^s）＋A₂e^-(t-t0)/〓⁰（t₀≦ｔ≦t₀＋Δ） A₁（e^-t/〓⁰−e^-t/〓^s・e^-〓^/〓⁰・e〓^/〓^s） A₁（e^-t/〓⁰−e^-t/〓^s・e^-〓^/〓⁰・e〓^/〓^s）＋A₂（e^-(t-t0)/〓⁰−e^-〓^/〓⁰・e^-(t-t0-〓^)/〓^s）（t
₀＋Δ≦ｔ）…(4) 使用するプリアンプがわかれば、放電時定数τ_s
をプリアンプのそれτ₀にほぼ等しくすることが可
能である。すなわちτ_s≒τ₀のとき、(4)式は次のよ
うに書き改めることができる。

V₀(t)＝A₁e^-t/〓⁰（０≦ｔ＜Δ）０（Δ≦ｔ＜t₀） A₂e^-(t-t0)/〓⁰（t₀≦ｔ＜t₀＋Δ）０（t₀＋Δ≦ｔ） …(5) 第６図Ｃはτ_s≒τ₀のときの出力信号を表わした
ものである。入力されたパルス信号３２₁，３２₂
（同図ａ）が短い時間幅のパルス信号５２₁，５２
_２に整形され、パイルアツプが除去されたことが
わかる。

さて以上の波形整形方法では、第５図ｅに示す
ように出力信号の通過する時間幅はそれぞれのパ
ルス信号３２₁，３２₂についてΔ＋T_sとなる。こ
れらの時間帯における後の部分T_sについて着目
してみると、パルス信号５１₁，５１₂の立ち上が
りは必ずしも満足できるほど急峻に行われない
（第５図ｆ）。このような場合でも、演算器３３の
演算結果は第５図ｇに示すようになり、各パルス
信号５２₁，５２₂がわずかではあるが尾を引いた
ような波形となる。

このような波形のくずれを補正するためには、
指数関数模擬回路４１の出力側か演算器３３の出
力側に信号通過ゲートを設ければよい。この信号
通過ゲートは、第５図ｈに示すようなゲートパル
ス５４₁，５４₂によつてパルス信号５２₁，５２₂
を通過させ、その結果として第５図ｉに示すパル
ス信号５２₁′，５２₂′を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば指数関数を
模擬して入力信号から短い幅のパルスを作成する
ので、パイルアツプを除去することができ、高計
数率放射線測定においても、精度や分解能を損わ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射線測定装置の一般的な構成を示す
ブロツク図、第２図は従来の波形整形方法のうち
遅延線を用いた方法を説明するための各種波形
図、第３図は同じく従来の波形整形方法のうち微
分回路を用いた方法を説明するための各種波形
図、第４図は本発明の波形整形方法を実施する回
路の一例を表わしたブロツク図、第５図および第
６図はこの回路における波形の整形過程を説明す
るための各種波形図である。３２……信号（入力信号）、３３……演算器、
３４……信号検出回路、３６，３８……シングル
シヨツト回路、４１……指数関数模擬回路、５１
……模擬信号、５２……出力信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１それぞれ指数関数的に減少する波形のパルス
信号群からなる入力信号について、これらのパル
ス信号の発生タイミングをそれぞれ検出し、所定
の遅延時間が経過するたびに、これらの波形を模
擬しかつ波高をそれぞれ調整した指数関数的に減
少する模擬信号を発生させ、前記入力信号と模擬
信号との差をとつて、入力信号を短い時間幅のパ
ルス信号群に整形することを特徴とする波形整形
方法。