WO2012111195A1 - Ｘ線検出信号処理装置および方法 - Google Patents

Ｘ線検出信号処理装置および方法 Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray detection signal processing apparatus which receives a signal emitted from an X-ray detector and passes through a preamplifier and outputs a signal having a wave height corresponding to the energy of the X-ray incident on the X-ray detector, and the X-ray
  • the present invention relates to an X-ray detection signal processing method using a detection signal processing apparatus.
  • a signal emitted from an X-ray detector is differentiated by a register feedback type or pulse reset type preamplifier in order to remove a direct current component.
  • a register feedback type or pulse reset type preamplifier in order to remove a direct current component.
  • the influence of the component attenuated by the derivative time constant includes the final gain fluctuation due to the convergence value fluctuation of the signal attenuated by the derivative time constant and the final baseline fluctuation due to the derivative time constant itself fluctuation.
  • a digital signal processing apparatus that performs the same processing on a digital basis (see Patent Document 1).
  • the above-described analog signal processing apparatus has a complicated configuration requiring several hundred parts and requires complicated adjustment.
  • the above-described digital signal processing apparatus has a simple configuration, it cannot sufficiently eliminate the final baseline fluctuation due to the fluctuation of the differentiation time constant itself.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has a simple configuration and adjustment, and can output a signal having a high S / N ratio and a wave height accurately corresponding to the energy of X-rays incident on the X-ray detector.
  • An object of the present invention is to provide a line detection signal processing apparatus and method.
  • the X-ray detection signal processing apparatus of the first configuration receives X-ray energy emitted from the X-ray detector and inputted through the preamplifier, and enters the X-ray detector. And a high-speed AD converter that performs high-speed AD conversion on the signal from the preamplifier, and a digital signal processing unit that processes the signal from the high-speed AD converter. Then, the digital signal processing unit smoothes the signal from the high-speed AD converter over a predetermined shaping time using a filter function for high-speed shaping, and the smoothed signal exceeds a predetermined threshold value and reaches a maximum value.
  • the event detection unit for adding the event information to the signal from the high-speed AD converter, the memory unit for sequentially storing the signal from the event detection unit, and the event processing unit. is doing.
  • the event processing unit When the event processing unit receives a signal to which event information has been added from the event detection unit, the event processing unit starts event processing due to arrival of an event, and reads a signal from the event detection unit and a signal read back sequentially from the memory unit.
  • the event processing unit continues the same processing as the event processing due to the event arrival until the next event information added signal is received from the event detection unit, and is adjacent.
  • the smoothed signal from the event detection unit and the gradient obtained from the difference between them the convergence value of both signals is obtained, and the smoothed signal from the event detection unit is sequentially smoothed from the memory unit.
  • an energy zero value that is an output value when no X-ray enters the X-ray detector is obtained, and a signal obtained by subtracting the energy zero value from the signal for the event is obtained.
  • a signal having a wave height corresponding to the energy of the X-ray incident on the X-ray detector is output.
  • the digital signal processing unit removes the influence due to the component attenuated by the differential time constant in the digital base. Process. Since the digital signal processing unit can be configured by FPGA (Field-Programmable Gate Array) and firmware or DSP (Digital Signal Processor) and a program, the X-ray detection signal processing device of the first configuration can be configured and adjusted easily. It is possible to output a signal having a high wave height that accurately corresponds to the energy of the X-ray incident on the X-ray detector with a high SN ratio.
  • the X-ray detection signal processing apparatus having the first configuration preferably includes an input adjustment unit that adjusts the level of the signal from the preamplifier to be within the input range of the high-speed AD converter.
  • the X-ray detection signal processing method of the second configuration of the present invention uses the X-ray detection signal processing device of the first configuration to process a signal emitted from the X-ray detector and passed through a preamplifier, and the X-ray detector This is an X-ray detection signal processing method for outputting a signal having a wave height corresponding to the energy of X-rays incident on.
  • the same effect as the X-ray detection signal processing apparatus of the first configuration can be obtained also by the X-ray detection signal processing method of the second configuration.
  • this apparatus is an apparatus that receives a signal emitted from an X-ray detector and passed through a preamplifier and outputs a signal having a wave height corresponding to the energy of the X-ray incident on the X-ray detector.
  • the high-speed AD converter 1 that performs high-speed AD conversion on the signal from the preamplifier and the digital signal processing unit 2 that processes the signal from the high-speed AD converter 1 are provided.
  • the input adjustment unit 6 that adjusts the level of the signal from the preamplifier so as to be within the input range of the high-speed AD converter 1 is provided in front of the high-speed AD converter 1, the signal from the preamplifier Is input to the high-speed AD converter 1 via the input adjustment unit 6.
  • the level adjustment in the input adjustment unit 6 may be performed by detecting and feeding back the input voltage to the high-speed AD converter 1 or by detecting and feeding back the value after AD conversion.
  • the high-speed AD converter 1 repeatedly performs AD conversion at a constant speed at which a step change due to event arrival, which will be described later, can be detected, for example, about 40 MHz, and transmits data.
  • the digital signal processing unit 2 includes an event detection unit 3, a memory unit 4, and an event processing unit 5.
  • the event detection unit 3 smoothes the signal from the high-speed AD converter 1 over a predetermined shaping time using a filter function for high-speed shaping, and determines the timing at which the smoothed signal exceeds a predetermined threshold value and reaches a maximum value. While detecting as event information, the event information is added to the signal from the high-speed AD converter 1.
  • the memory unit 4 sequentially stores signals from the event detection unit 3.
  • the event processing unit 5 When the event processing unit 5 receives the signal to which the event information is added from the event detection unit 3, the event processing unit 5 starts event processing by arrival of the event, and receives the signal from the event detection unit 3 and the signal read back sequentially from the memory unit 4.
  • the convergence value of both signals, the attenuation waveform correction coefficient for canceling the amount of attenuation of the signal from the event detection unit 3 by the differential time constant in the preamplifier, and the signal sequentially read back from the memory unit 4 are The signal is smoothed over the predetermined shaping time based on the increased waveform correction coefficient for canceling the amount increased by the differential time constant, and is read back sequentially from the smoothed memory unit 4 from the smoothed signal from the event detection unit 3.
  • the signal obtained by subtracting the signal is obtained as a signal for the event, and the event due to the event arrival is obtained. To end the theft process.
  • the event processing unit 5 finishes the event processing due to the event arrival, the event processing unit 5 continues the same processing as the event processing due to the event arrival until receiving a signal to which the next event information is added from the event detection unit 3. Based on the signal from the matched smoothed event detector 3 and the gradient obtained from the difference between them, the convergence value of the both signals is obtained, and from the smoothed memory unit 4 from the signal from the smoothed event detector 3 Based on a signal obtained by subtracting a signal read out sequentially, an energy zero value that is an output value when no X-ray enters the X-ray detector is obtained, and a signal obtained by subtracting the energy zero value from the signal for the event is obtained. , And output as a wave height signal corresponding to the energy of the X-rays incident on the X-ray detector.
  • a signal from the high-speed AD converter 1 is output as a signal U i from the final stage through a multistage shift register in the event detection unit 3 of the digital signal processing unit 2.
  • the signal A i from each stage of the shift register is subjected to smoothing processing according to the following equation (1) to detect event arrival, that is, arrival of an X-ray detection signal.
  • F is a signal obtained by smoothing the input signal A i by high-speed shaping with a predetermined shaping time (several tens of nsec)
  • C n is a filter function for high-speed shaping.
  • the event detection unit 3 detects, as event information, the timing at which the smoothed signal F exceeds the predetermined threshold value d and reaches the maximum value, and adds the event information to the signal from the high-speed AD converter 1, that is, It is added to the signal U i and outputted.
  • the signal U i from the event detection unit 3 is sequentially stored in the memory unit 4, and the write address is incremented by 1 from m to m + 1.
  • the event information signal U i is added, that is, when the event information in the signal U i is True, the event processing by the event arrives, which will be described later in the event processing unit 5 is activated.
  • the similar event processing is continuously started until the signal U i to which the next event information is added arrives, whereby the Get_Zero processing described later is performed.
  • the event processing unit 5 When the event processing unit 5 receives the signal U i to which the event information is added from the event detection unit 3, the event processing unit 5 starts event processing due to event arrival, and from the event detection unit 3 according to the following expressions (2) and (3):
  • the signal U i and the signal V i read back sequentially from the memory unit 4 (the addresses to be read change as m ⁇ 1, m ⁇ 2, m ⁇ 3...),
  • the convergence value P_Zero of these both signals, the event detection unit 3, the attenuation waveform correction coefficient F i for canceling the amount of attenuation of the signal U i from the differential time constant at the preamplifier, and the signal V i sequentially read back from the memory unit 4 increase by the differential time constant at the preamplifier. smoothing over the predetermined shaping time on the basis of increasing waveform correction factor G i for canceling the amount of.
  • the attenuation waveform correction coefficient F i and the increase waveform correction coefficient G i are functions of the differential time constant Tto in the preamplifier and the interval of data sent to the event processing unit 5 (depending on the predetermined shaping time).
  • both are exponential functions
  • the attenuation waveform correction coefficient F i is an increase function
  • the increase waveform correction coefficient G i is a decrease function, which can be calculated in advance.
  • a function generally used for smoothing for example, a trapezoidal waveform or a Gaussian waveform
  • the event processing unit 5 finally uses the following equation (5) to calculate a signal SEo obtained by subtracting a later-described energy zero value B_Zero from the signal SE for the event according to the energy of the X-rays incident on the X-ray detector. It is output as a signal SEo of the wave height.
  • the event processing unit 5 When the event processing unit 5 finishes the event processing due to the event arrival, the event processing unit 5 continues the same processing as the event processing due to the event arrival until receiving a signal to which the next event information is added from the event detection unit 3, thereby obtaining Get_Zero Perform the process. Specifically, based on the slopes obtained from the signals SAb and SAa from the adjacent smoothed event detectors 3 and their differences, a value Zp after the lapse of the differential time constant Tto ⁇ ⁇ ⁇ is obtained by the following equation (6) and smoothed: The convergence value P_Zero of both the signals is obtained by performing the conversion (for example, exponential smoothing) process.
  • the conversion for example, exponential smoothing
  • a signal Zb obtained by subtracting the signal SB sequentially read back from the smoothed memory unit 4 from the smoothed signal SA from the event detecting unit 3 is obtained and smoothed (for example, exponential smoothing)
  • smoothed for example, exponential smoothing
  • the signal from the preamplifier is subjected to high-speed AD conversion by the high-speed AD converter 1 and then attenuated by the differential time constant on a digital basis in the digital signal processing unit 2.
  • the process for removing the influence of the component to be performed is performed.
  • the digital signal processing unit 2 can be configured by FPGA and firmware or DSP and a program, according to the X-ray detection signal processing apparatus of the present embodiment, an X-ray detector having a high S / N ratio with a simple configuration and adjustment. It is possible to output a signal having a wave height that accurately corresponds to the energy of the incident X-ray.
  • a multi-wave height analyzer can be incorporated in the FPGA constituting the digital signal processing unit 2.
  • the signal emitted from the X-ray detector and processed through the preamplifier is processed, and the energy of the X-ray incident on the X-ray detector is converted.
  • An X-ray detection signal processing method for outputting a signal having a corresponding wave height is also included in the present invention. This X-ray detection signal processing method can provide the same effects as described above.

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Abstract

　本発明のＸ線検出信号処理装置は、プリアンプからの信号を高速ＡＤコンバーター（１）で高速ＡＤ変換してから、デジタル信号処理部（２）において、デジタルベースで、プリアンプでの微分時定数で減衰する成分による影響を除去するための処理を行う。デジタル信号処理部（２）内のイベント検出部（３）では、高速ＡＤコンバーター（１）からの信号を高速整形用のフィルター関数を用いて所定の整形時間にわたって平滑化し、その平滑化した信号が所定の域値を超えて最大値となるタイミングをイベント情報として検出するとともに、そのイベント情報を高速ＡＤコンバーター（１）からの信号に付加する。

Description

Ｘ線検出信号処理装置および方法 関連出願
　本出願は、２０１１年２月１６日出願の特願２０１１－０３１１４１の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　本発明は、Ｘ線検出器から発せられプリアンプを経た信号が入力され、前記Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号を出力するＸ線検出信号処理装置およびそのＸ線検出信号処理装置を用いるＸ線検出信号処理方法に関する。
　従来、例えば蛍光Ｘ線分析において、Ｘ線検出器から発せられた信号は、直流成分を除去するためにレジスターフィードバックタイプまたはパルスリセットタイプのプリアンプで微分されるので、微分時定数で減衰する成分が含まれている。このようなアナログ信号をそのままデジタル信号に変換して波高分析器に送ると、ゲインやベースラインが変動するため、アナログ信号処理装置において、微分時定数で減衰する成分による影響を除去するための処理を行ってからデジタル信号に変換し、波高分析器に送っている（非特許文献１、２参照）。ここで、微分時定数で減衰する成分による影響としては、微分時定数で減衰する信号の収束値の変動による最終的なゲインの変動と、微分時定数そのものの変動による最終的なベースラインの変動がある。また、同様の処理をデジタルベースで行うデジタル信号処理装置もある（特許文献１参照）。
特許第４０８３８０２号公報
合志陽一・佐藤公隆編，日本分光学会測定法シリーズ１８，「エネルギー分散型Ｘ線分析　半導体検出器の使い方」，初版，株式会社学会出版センター，１９８９年６月３０日，ｐ．３０－３３ ヘルムース・スピーラー（Helmuth Spieler ）著，半導体科学技術シリーズ（SERIES ON SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY）１２，「半導体検出システム（Semiconductor Detector Systems）」，（米国），オックスフォード大学出版株式会社（Oxford University Press Inc.），２００９年，ｐ．１７５－１７９
　しかし、上述のアナログ信号処理装置は、数百点の部品を要する複雑な構成になり、また複雑な調整をも要する。一方、上述のデジタル信号処理装置では、構成は簡単になるものの、微分時定数そのものの変動による最終的なベースラインの変動を十分に除去できない。
　本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成、調整で、ＳＮ比の高い、Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに正確に応じた波高の信号を出力できるＸ線検出信号処理装置および方法を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明の第１構成のＸ線検出信号処理装置は、Ｘ線検出器から発せられプリアンプを経た信号が入力され、前記Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号を出力する装置であって、前記プリアンプからの信号を高速ＡＤ変換する高速ＡＤコンバーターと、その高速ＡＤコンバーターからの信号を処理するデジタル信号処理部とを備えている。そして、そのデジタル信号処理部が、前記高速ＡＤコンバーターからの信号を高速整形用のフィルター関数を用いて所定の整形時間にわたって平滑化し、その平滑化した信号が所定の域値を超えて最大値となるタイミングをイベント情報として検出するとともに、そのイベント情報を前記高速ＡＤコンバーターからの信号に付加するイベント検出部と、そのイベント検出部からの信号を順次記憶するメモリー部と、イベント処理部とを有している。
　このイベント処理部は、前記イベント検出部からイベント情報が付加された信号を受け取ると、イベント到達によるイベント処理を開始し、前記イベント検出部からの信号および前記メモリー部から順次遡って読み出される信号を、それら両信号の収束値、前記イベント検出部からの信号が前記プリアンプでの微分時定数により減衰する量を打ち消すための減衰波形補正係数、および前記メモリー部から順次遡って読み出される信号が前記プリアンプでの微分時定数により増加する量を打ち消すための増加波形補正係数に基づいて前記所定の整形時間にわたって平滑化し、平滑化した前記イベント検出部からの信号から平滑化した前記メモリー部から順次遡って読み出される信号を差し引いた信号をイベントに対する信号として求めて、前記イベント到達によるイベント処理を終了する。
　さらに、イベント処理部は、前記イベント到達によるイベント処理を終了すると、前記イベント検出部から次のイベント情報が付加された信号を受け取るまで、前記イベント到達によるイベント処理と同様の処理を続け、隣り合う平滑化した前記イベント検出部からの信号およびその差から得られる勾配に基づいて、前記両信号の収束値を求めるとともに、平滑化した前記イベント検出部からの信号から平滑化した前記メモリー部から順次遡って読み出される信号を差し引いた信号に基づいて、前記Ｘ線検出器にＸ線が入射しない場合の出力値であるエネルギーゼロ値を求め、そのエネルギーゼロ値を前記イベントに対する信号から差し引いた信号を、前記Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号として出力する。
　第１構成のＸ線検出信号処理装置では、プリアンプからの信号を高速ＡＤコンバーターで高速ＡＤ変換してから、デジタル信号処理部において、デジタルベースで、微分時定数で減衰する成分による影響を除去するための処理を行う。デジタル信号処理部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array ）とファームウェアまたはＤＳＰ（Digital Signal Processor）とプログラムによって構成できるので、第１構成のＸ線検出信号処理装置によれば、簡単な構成、調整で、ＳＮ比の高い、Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに正確に応じた波高の信号を出力できる。第１構成のＸ線検出信号処理装置においては、プリアンプからの信号のレベルを高速ＡＤコンバーターの入力範囲に収まるように調整する入力調整部を備えることが好ましい。
　本発明の第２構成のＸ線検出信号処理方法は、第１構成のＸ線検出信号処理装置を用いて、Ｘ線検出器から発せられプリアンプを経た信号を処理して、前記Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号を出力するＸ線検出信号処理方法である。第２構成のＸ線検出信号処理方法によっても、第１構成のＸ線検出信号処理装置と同様の作用効果が得られる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
本発明の一実施形態のＸ線検出信号処理装置を示す概略図である。
　以下、本発明の一実施形態のＸ線検出信号処理装置について、図にしたがって説明する。図１に示すように、この装置は、Ｘ線検出器から発せられプリアンプを経た信号が入力され、Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号を出力する装置であって、プリアンプからの信号を高速ＡＤ変換する高速ＡＤコンバーター１と、その高速ＡＤコンバーター１からの信号を処理するデジタル信号処理部２とを備えている。ここで、この装置においては、プリアンプからの信号のレベルを、高速ＡＤコンバーター１の入力範囲に収まるように調整する入力調整部６を高速ＡＤコンバーター１の前に備えているので、プリアンプからの信号は、入力調整部６を経由して高速ＡＤコンバーター１に入力される。入力調整部６でのレベル調整は、高速ＡＤコンバーター１への入力電圧を検出しフィードバックして行ってもよいし、ＡＤ変換後の値を検出しフィードバックして行ってもよい。また、高速ＡＤコンバーター１は、後述するイベント到達によるステップ変化を検出できる一定のスピード、例えば４０MHz 程度で繰り返しＡＤ変換を行ってデータを送出する。
　デジタル信号処理部２は、イベント検出部３と、メモリー部４と、イベント処理部５とを有している。イベント検出部３は、高速ＡＤコンバーター１からの信号を高速整形用のフィルター関数を用いて所定の整形時間にわたって平滑化し、その平滑化した信号が所定の域値を超えて最大値となるタイミングをイベント情報として検出するとともに、そのイベント情報を高速ＡＤコンバーター１からの信号に付加する。メモリー部４は、イベント検出部３からの信号を順次記憶する。
　イベント処理部５は、イベント検出部３からイベント情報が付加された信号を受け取ると、イベント到達によるイベント処理を開始し、イベント検出部３からの信号およびメモリー部４から順次遡って読み出される信号を、それら両信号の収束値、イベント検出部３からの信号がプリアンプでの微分時定数により減衰する量を打ち消すための減衰波形補正係数、およびメモリー部４から順次遡って読み出される信号がプリアンプでの微分時定数により増加する量を打ち消すための増加波形補正係数に基づいて前記所定の整形時間にわたって平滑化し、平滑化したイベント検出部３からの信号から平滑化したメモリー部４から順次遡って読み出される信号を差し引いた信号をイベントに対する信号として求めて、前記イベント到達によるイベント処理を終了する。
　さらに、イベント処理部５は、前記イベント到達によるイベント処理を終了すると、イベント検出部３から次のイベント情報が付加された信号を受け取るまで、前記イベント到達によるイベント処理と同様の処理を続け、隣り合う平滑化したイベント検出部３からの信号およびその差から得られる勾配に基づいて、前記両信号の収束値を求めるとともに、平滑化したイベント検出部３からの信号から平滑化したメモリー部４から順次遡って読み出される信号を差し引いた信号に基づいて、Ｘ線検出器にＸ線が入射しない場合の出力値であるエネルギーゼロ値を求め、そのエネルギーゼロ値を前記イベントに対する信号から差し引いた信号を、Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号として出力する。
　次に、この装置のデジタル信号処理部２の動作について、数式にしたがって説明する。高速ＡＤコンバーター１からの信号は、デジタル信号処理部２のイベント検出部３における多段のシフトレジスターを経て最終段から信号Ｕｉ として出力される。一方、シフトレジスターの各段からの信号Ａｉ については、次式（１）により、平滑化処理を行って、イベント到達すなわちＸ線検出信号の到来を検出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ｆは、入力信号Ａｉを所定の整形時間（数１０nsec程度）で高速に整形することにより平滑化した信号で、Ｃｎ は、高速整形用のフィルター関数である。イベント検出部３は、平滑化した信号Ｆが所定の域値ｄを超えて最大値となるタイミングをイベント情報として検出するとともに、そのイベント情報を高速ＡＤコンバーター１からの信号に付加して、つまり前記信号Ｕｉ に付加して出力する。
　イベント検出部３からの信号Ｕｉは、メモリー部４に順次記憶され、書き込みアドレスは、ｍからｍ＋１へ１ずつ増えていく。このとき、信号Ｕｉ にイベント情報が付加されている場合、つまり信号Ｕｉ の中のイベント情報がTrueである場合には、イベント処理部５において後述するイベント到達によるイベント処理が起動される。そのイベント到達によるイベント処理が終了すると、次のイベント情報が付加された信号Ｕｉ が到来するまで、同様のイベント処理が連続して起動されることにより、後述するGet_Zeroの処理が行われる。
　イベント処理部５は、イベント検出部３からイベント情報が付加された信号Ｕｉを受け取ると、イベント到達によるイベント処理を開始し、次式（２）、（３）により、イベント検出部３からの信号Ｕｉ およびメモリー部４から順次遡って読み出される信号Ｖｉ（読み出すアドレスは、ｍ－１，ｍ－２，ｍ－３…と変化する）を、それら両信号の収束値P_Zero、イベント検出部３からの信号Ｕｉがプリアンプでの微分時定数により減衰する量を打ち消すための減衰波形補正係数Ｆｉ 、およびメモリー部４から順次遡って読み出される信号Ｖｉがプリアンプでの微分時定数により増加する量を打ち消すための増加波形補正係数Ｇｉ に基づいて前記所定の整形時間にわたって平滑化する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、減衰波形補正係数Ｆｉおよび増加波形補正係数Ｇｉ は、プリアンプでの微分時定数Tto とイベント処理部５に送り込まれるデータの間隔（前記所定の整形時間に依存する）の関数であるが、いずれも指数関数で、減衰波形補正係数Ｆｉは増加関数、増加波形補正係数Ｇｉ は減少関数になり、これらはあらかじめ計算しておくことが可能である。さらに、これらの指数関数に、一般的に平滑化に用いられる関数（例えば、台形波形、Gaussian波形）を掛け合わせることにより、よりＳＮ比に優れた補正係数を作成できる。
　そして、次式（４）により、平滑化したイベント検出部３からの信号SAから平滑化したメモリー部４から順次遡って読み出される信号SBを差し引いた信号SEをイベントに対する信号SEとして求めて、前記イベント到達によるイベント処理を終了する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　なお、イベント処理部５は、最終的に、次式（５）により、後述するエネルギーゼロ値B_Zeroをイベントに対する信号SEから差し引いた信号SEo を、Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号SEo として出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　イベント処理部５は、前記イベント到達によるイベント処理を終了すると、イベント検出部３から次のイベント情報が付加された信号を受け取るまで、前記イベント到達によるイベント処理と同様の処理を続けることにより、Get_Zeroの処理を行う。詳細には、隣り合う平滑化したイベント検出部３からの信号SAb ，SAa およびその差から得られる勾配に基づいて、次式（６）により微分時定数Tto 経過後の値Zpを得て、平滑化（例えば指数平滑化）処理を行なうことにより、前記両信号の収束値P_Zeroを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、次式（７）により、平滑化したイベント検出部３からの信号SAから平滑化したメモリー部４から順次遡って読み出される信号SBを差し引いた信号Zbを得て、平滑化（例えば指数平滑化）処理を行なうことにより、Ｘ線検出器にＸ線が入射しない場合の出力値であるエネルギーゼロ値B_Zeroを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　以上のように、本実施形態のＸ線検出信号処理装置では、プリアンプからの信号を高速ＡＤコンバーター１で高速ＡＤ変換してから、デジタル信号処理部２において、デジタルベースで、微分時定数で減衰する成分による影響を除去するための処理を行う。デジタル信号処理部２は、ＦＰＧＡとファームウェアまたはＤＳＰとプログラムによって構成できるので、本実施形態のＸ線検出信号処理装置によれば、簡単な構成、調整で、ＳＮ比の高い、Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに正確に応じた波高の信号を出力できる。また、デジタル信号処理部２を構成するＦＰＧＡに、多重波高分析器を組み込むことも可能である。
　なお、本実施形態のＸ線検出信号処理装置を上述したように動作させることにより、Ｘ線検出器から発せられプリアンプを経た信号を処理して、Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号を出力するＸ線検出信号処理方法も本発明に含まれる。このＸ線検出信号処理方法によっても、上述したのと同様の作用効果が得られる。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。
１　高速ＡＤコンバーター
２　デジタル信号処理部
３　イベント検出部
４　メモリー部
５　イベント処理部
６　入力調整部

Claims (3)

  1. 　Ｘ線検出器から発せられプリアンプを経た信号が入力され、前記Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号を出力するＸ線検出信号処理装置であって、
    　前記プリアンプからの信号を高速ＡＤ変換する高速ＡＤコンバーターと、
    　その高速ＡＤコンバーターからの信号を処理するデジタル信号処理部とを備え、
    　そのデジタル信号処理部が、
    　前記高速ＡＤコンバーターからの信号を高速整形用のフィルター関数を用いて所定の整形時間にわたって平滑化し、その平滑化した信号が所定の域値を超えて最大値となるタイミングをイベント情報として検出するとともに、そのイベント情報を前記高速ＡＤコンバーターからの信号に付加するイベント検出部と、
    　そのイベント検出部からの信号を順次記憶するメモリー部と、
    　イベント処理部とを有し、
    　そのイベント処理部が、
    　前記イベント検出部からイベント情報が付加された信号を受け取ると、イベント到達によるイベント処理を開始し、前記イベント検出部からの信号および前記メモリー部から順次遡って読み出される信号を、それら両信号の収束値、前記イベント検出部からの信号が前記プリアンプでの微分時定数により減衰する量を打ち消すための減衰波形補正係数、および前記メモリー部から順次遡って読み出される信号が前記プリアンプでの微分時定数により増加する量を打ち消すための増加波形補正係数に基づいて前記所定の整形時間にわたって平滑化し、平滑化した前記イベント検出部からの信号から平滑化した前記メモリー部から順次遡って読み出される信号を差し引いた信号をイベントに対する信号として求めて、前記イベント到達によるイベント処理を終了し、
    　前記イベント到達によるイベント処理を終了すると、前記イベント検出部から次のイベント情報が付加された信号を受け取るまで、前記イベント到達によるイベント処理と同様の処理を続け、隣り合う平滑化した前記イベント検出部からの信号およびその差から得られる勾配に基づいて、前記両信号の収束値を求めるとともに、平滑化した前記イベント検出部からの信号から平滑化した前記メモリー部から順次遡って読み出される信号を差し引いた信号に基づいて、前記Ｘ線検出器にＸ線が入射しない場合の出力値であるエネルギーゼロ値を求め、
    　そのエネルギーゼロ値を前記イベントに対する信号から差し引いた信号を、前記Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号として出力するＸ線検出信号処理装置。
  2. 　請求項１に記載のＸ線検出信号処理装置において、
    　前記プリアンプからの信号のレベルを前記高速ＡＤコンバーターの入力範囲に収まるように調整する入力調整部を備えたＸ線検出信号処理装置。
  3. 　請求項１に記載のＸ線検出信号処理装置を用いて、Ｘ線検出器から発せられプリアンプを経た信号を処理して、前記Ｘ線検出器に入射したＸ線のエネルギーに応じた波高の信号を出力するＸ線検出信号処理方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104142354A (zh) * 2013-05-10 2014-11-12 高占军 X射线连续能谱仪
CN103308935B (zh) * 2013-05-16 2015-12-02 中国原子能科学研究院 便携式低功耗组织等效正比计数器的电子学系统
CN104155680B (zh) * 2014-08-28 2016-05-04 东华理工大学 基于ads1605的多道能谱分析仪数据采集装置
JP6002890B2 (ja) 2014-09-18 2016-10-05 株式会社リガク Ｘ線分析装置
CN104300941A (zh) * 2014-09-23 2015-01-21 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种核脉冲处理电路
US9817134B1 (en) * 2016-09-12 2017-11-14 General Electric Company Universal readout for light-sharing detector
JP6574957B2 (ja) 2017-09-29 2019-09-18 株式会社リガク Ｘ線分析用信号処理装置及びｘ線分析用信号処理装置の調整方法
JP7218958B1 (ja) 2021-08-24 2023-02-07 株式会社リガク Ｘ線分析装置及び波高値予測プログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0779143A (ja) * 1992-02-04 1995-03-20 Jeol Ltd ベースライン再生回路
JP2008002920A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Shimadzu Corp パルス計測用ディジタルフィルタ
JP4083802B2 (ja) * 1995-08-14 2008-04-30 ワーバートン，ウィリアム，ケイ． デジタルベースの高速ｘ線スペクトロメータについての方法
JP2009229127A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Jeol Ltd 放射線計測用パルスプロセッサ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3000634B2 (ja) 1990-07-24 2000-01-17 大同特殊鋼株式会社 真空焼結方法
JP3094437B2 (ja) * 1990-10-30 2000-10-03 株式会社島津製作所 Ｘ線分光装置
US5532944A (en) * 1994-07-28 1996-07-02 Sorrento Electronics, Inc. Multi-channel analysis system and method using digital signal processing
US5684850A (en) * 1995-08-14 1997-11-04 William K. Warburton Method and apparatus for digitally based high speed x-ray spectrometer
US6732059B2 (en) * 2001-08-23 2004-05-04 William K. Warburton Ultra-low background gas-filled alpha counter
WO2004088296A1 (ja) * 2003-03-28 2004-10-14 Rigaku Industrial Corporation 蛍光ｘ線分析装置
US7966155B2 (en) * 2004-06-04 2011-06-21 William K. Warburton Method and apparatus for improving detection limits in x-ray and nuclear spectroscopy systems
JP4908119B2 (ja) * 2005-10-19 2012-04-04 株式会社リガク 蛍光ｘ線分析装置
CN101809435B (zh) * 2007-08-03 2012-09-05 普尔斯特有限责任公司 检测代表光子的边沿的方法，脉冲处理器及能量色散辐射光谱测量系统
JP5112398B2 (ja) 2009-07-30 2013-01-09 象印マホービン株式会社 除湿機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0779143A (ja) * 1992-02-04 1995-03-20 Jeol Ltd ベースライン再生回路
JP4083802B2 (ja) * 1995-08-14 2008-04-30 ワーバートン，ウィリアム，ケイ． デジタルベースの高速ｘ線スペクトロメータについての方法
JP2008002920A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Shimadzu Corp パルス計測用ディジタルフィルタ
JP2009229127A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Jeol Ltd 放射線計測用パルスプロセッサ

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