WO2013073071A1 - パルス処理装置および放射線分析装置 - Google Patents

パルス処理装置および放射線分析装置 Download PDF

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WO2013073071A1
WO2013073071A1 PCT/JP2012/004173 JP2012004173W WO2013073071A1 WO 2013073071 A1 WO2013073071 A1 WO 2013073071A1 JP 2012004173 W JP2012004173 W JP 2012004173W WO 2013073071 A1 WO2013073071 A1 WO 2013073071A1
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pulse
data
peak value
unit
output
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PCT/JP2012/004173
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Inventor
井上　毅
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富士電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/02—Measuring characteristics of individual pulses, e.g. deviation from pulse flatness, rise time or duration
    • G01R29/027—Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01T1/171—Compensation of dead-time counting losses
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/247—Detector read-out circuitry

Definitions

  • the present invention relates to a pulse processing device that performs pulse processing so as to facilitate pulse detection, and a radiation analysis device that incorporates the pulse processing device.
  • the radiation analyzer 600 of the prior art includes a radiation detector 601, a threshold control circuit 602, a comparator 603, a peak hold circuit 604, an ADC 605, and a CPU 606. Outputs from these units are as shown in the time chart of FIG.
  • the radiation detector 601 outputs a linear pulse signal A when detecting radiation.
  • the comparator 603 receives the linear pulse signal A from the radiation detector 601 and the threshold signal B from the threshold control circuit 602.
  • the comparator 603 outputs a trigger signal C when the value of the linear pulse signal A exceeds the value of the threshold signal B.
  • the peak hold circuit 604 starts the peak hold after detecting the trigger signal C, holds the peak at the peak value P1 of the linear pulse signal A, and outputs the peak hold output signal D held at the peak value P1.
  • An ADC (analog-digital converter) 605 converts the peak hold output signal D into digital data, and outputs digital data E representing the peak value P1.
  • the digital data E representing the peak value P1 is output until new digital data E having the peak value P2 is generated.
  • the CPU 606 detects the trigger signal C, enables digital data from the ADC 605, and inputs the digital data E of the ADC 605.
  • the CPU 606 acquires this digital data E as the peak value P1.
  • the CPU 606 outputs a reset signal F.
  • the comparator 603 receives the reset signal F and resets the trigger signal C.
  • the peak hold circuit 604 receives the reset signal F and resets the peak hold output signal D. In this way, the reset signal F is output from the CPU 606, and all processes are initialized.
  • the peak value P2 of another pulse is acquired. Thereafter, the peak value of the input pulse is continuously acquired in the same manner.
  • Such a radiation analyzer 600 measures only a linear pulse signal exceeding a predetermined wave height. The radiation analyzer 600 thereby removes minute noise below the threshold, prevents false detection, and improves reliability.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-55171, title of the invention “radiation measurement apparatus”
  • This radiation measuring apparatus detects radiation by reducing noise peaks in a low energy part by a band-pass filter. As a result, the influence of noise is reduced, and a decrease in throughput due to AD conversion is prevented.
  • JP 2002-55171 A (particularly FIGS. 1 and 5)
  • a period for performing linear pulse detection processing and peak hold processing such as T1 in FIGS. 28 and 29, a period for performing AD conversion processing such as T2, T3
  • the next pulse detection can be performed after the CPU processing period as described above. Until a series of periods T4 from pulse detection to reset elapses, detection and processing cannot be performed even if the next pulse is input, and the linear pulse signal output from the radiation detector 601 is ignored during the period T4. Is done.
  • the radiation analysis apparatus 600 of the prior art has a problem that a dead time due to waiting for the processing time occurs, the missing pulse of the detected pulse occurs, and the measurement ability may be lowered.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a pulse processing device that speeds up signal processing and prevents missing measurement. It is another object of the present invention to provide a radiation analyzer that prevents the missing measurement and enhances the measurement capability by mounting the pulse processing device.
  • the first aspect of the pulse processing device is a preset pulse detector that outputs a linear pulse signal in response to a physical event, and a high-speed AD converter that converts the linear pulse signal into digital pulse data.
  • the threshold data setting unit that outputs the threshold data, the digital pulse data output from the high-speed AD converter and the threshold data output from the threshold data setting unit, and the digital pulse data that continuously exceeds the threshold data
  • a peak value data detector that temporarily stores the maximum digital pulse data as peak value data, and then outputs a peak detection signal and maximum peak value data when the digital pulse data falls below the threshold data, and a peak detection signal
  • a signal processing unit for inputting the peak value data as the pulse height after the detection.
  • a high-speed AD converter performs a conversion process that constantly converts linear pulse signals to digital pulse data.
  • peak value data detection processing is performed in which the maximum digital pulse data is immediately peak value data.
  • various signal processes for the pulse height are performed using the peak value data. Since processing is performed in parallel as described above, high-speed processing can be realized.
  • the second aspect of the pulse processing device analyzes the pulse using the digital pulse data from the peak value data detection unit, and outputs the peak value data for the pulse satisfying the predetermined property.
  • a pulse waveform analysis unit for controlling the peak value data detection unit to discard other peak value data is provided. Thereby, the peak value from which noise is removed can be obtained.
  • the third aspect of the pulse processing device generates peak value data in which the peak value data is corrected using the maximum peak value data from the peak value data detection unit and the digital pulse data before and after the correction. And a peak value correction unit for outputting the peak value data to the peak value data detection unit. Thereby, the peak value from which noise is removed can be obtained.
  • the 4th aspect of the pulse processing apparatus which concerns on this invention was equipped with the waveform shaping part which shapes the gradient of a linear pulse signal smoothly. This facilitates analysis of the pulse waveform.
  • the fifth aspect of the pulse processing device calculates the integral value of the pulse using the digital pulse data from the peak value data detection unit, and satisfies the predetermined property using the integral value.
  • a pulse waveform integration analysis unit that controls the peak value data detection unit to output the peak value data for the pulse that satisfies the determination and output the other peak value data is provided. Thereby, the peak value from which noise is removed can be obtained. It is preferable to apply such a pulse processing apparatus to a radiation analysis apparatus. Since the pulse due to the radiation is acquired without missing measurement, the wave height distribution due to the radiation is acquired with high accuracy, and in particular, the nuclide determination accuracy is improved.
  • the present invention it is possible to provide a pulse processing device that speeds up signal processing and prevents missing measurement. Further, by mounting this pulse processing device, it is possible to provide a radiation analyzer that prevents missing measurement and has improved measurement capability.
  • FIG. 9A is an explanatory diagram for explaining pulse waveform analysis
  • FIG. 9A is an explanatory diagram of a normal pulse
  • FIG. 9B is an explanatory diagram of a spire-shaped pulse
  • FIG. 9C is a diagram of a pulse having a plurality of peaks. It is explanatory drawing.
  • FIG. 11A is an explanatory diagram for explaining peak value correction
  • FIG. 11A is an explanatory diagram of an input pulse signal
  • FIG. 11B is an explanatory diagram of digital pulse data.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram for explaining correction of the crest value
  • FIG. 12A is an explanatory diagram for explaining correction of the crest value
  • FIG. 12A is an explanatory diagram of sampling for obtaining the maximum crest value
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of sampling in which the crest value deviates from the maximum value
  • FIG. 13A is an explanatory diagram for explaining correction of a crest value
  • FIG. 13A is an explanatory diagram in the case of left-right symmetry
  • FIG. 13B is an explanatory diagram in the case of left-right asymmetry.
  • It is a block diagram of the pulse processing apparatus of the 4th Embodiment of this invention. It is a block diagram of a waveform shaping part.
  • FIG. 16A is an explanatory diagram for explaining waveform shaping
  • FIG. 16A is a diagram showing a waveform before shaping
  • FIG. 16B is a diagram showing a waveform after shaping. It is a block diagram of the pulse processing apparatus of the 5th Embodiment of this invention. It is a block diagram of a pulse waveform integration analysis unit. It is explanatory drawing explaining a pulse waveform integral analysis, FIG. 19 (a) is a figure which shows a normal pulse, FIG.19 (b) is a figure which shows a small pulse, FIG.19 (c) is a figure which shows a spire-shaped pulse. . It is explanatory drawing explaining a pulse waveform integration analysis, FIG.20 (a) is a figure which shows 2 pulses simultaneous input, FIG.20 (b) is a figure which shows the time-shift input of 2 pulses, FIG.20 (c) is 2 pulses.
  • FIG. 1 is a block diagram of a radiation analyzer according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 22A is an explanatory diagram of a linear pulse signal
  • FIG. 22B is an explanatory diagram of a wave height distribution.
  • It is a block diagram of the radiation analyzer of Example 2.
  • 6 is a block diagram of a radiation analysis apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. It is a block diagram of the radiation analyzer of Example 4.
  • FIG. 10 is a block diagram of a radiation analysis apparatus according to a fifth embodiment. It is a block diagram of the radiation analyzer of a prior art. It is a time chart explaining the output from each block of the radiation analyzer of a prior art. It is explanatory drawing explaining the serial processing of the radiation analyzer of a prior art.
  • the pulse processing device 100 includes a pulse detection unit 1, a high-speed AD conversion unit 2, a threshold data setting unit 3, a peak value data detection unit 4, and a signal processing unit 5.
  • the pulse detection unit 1 outputs a linear pulse signal a that is an analog pulse in accordance with a physical event that occurs at random timing.
  • the linear pulse signal a has a peak value that is equal to or greater than a predetermined value.
  • the high-speed AD converter 2 samples the linear pulse signal a at a predetermined sampling rate and converts it into digital pulse data b, and sequentially outputs the converted digital pulse data b.
  • the high-speed AD converter 2 sets the sampling speed to 100 Msps so that sufficient peak detection accuracy can be obtained.
  • another pulse is input during the period T1 from when the sampling of the linear pulse signal a is started until the digital pulse data b falls below the threshold data, that is, the linear pulses are input in duplicate. In this case, it is detected as one pulse.
  • the threshold data setting unit 3 outputs threshold data c indicating the lower limit of the preset peak value of the pulse. This threshold data is a digital signal.
  • the peak value data detection unit 4 detects a peak value.
  • the peak value data detection unit 4 compares the digital pulse data b sequentially output by the high-speed AD conversion unit 2 with the threshold data c output by the threshold data setting unit 3, and continuously exceeds the threshold data c.
  • the maximum digital pulse data of the pulse data is temporarily stored as peak value data.
  • This peak value data is detected as follows. First, digital pulse data that first exceeds the threshold data c is temporarily stored as peak value data. Thereafter, each time the digital pulse data b is input, the input digital pulse data b is compared with the temporarily stored peak value data, and the input digital pulse data b is temporarily stored. When it is larger, this digital pulse data b is updated and stored as peak value data.
  • This updating process of the peak value data is repeated while the digital pulse data exceeds the threshold data c.
  • the peak value data detection unit 4 outputs the peak detection signal d and the maximum peak value data e temporarily stored at that time.
  • the signal processing unit 5 After detecting the peak detection signal d, the signal processing unit 5 inputs the peak value data e as a pulse peak value. Various processes are performed using the peak value of the pulse. Subsequently, a peak value 2 is acquired for the next input linear pulse signal a. In the same manner, the peak values are obtained sequentially.
  • the pulse processing apparatus 100 is like this.
  • the high-speed AD conversion unit 2 continues the AD conversion process sequentially without stopping the process, and the peak value data detection unit 4 also receives the digital pulse data b from the high-speed AD conversion unit 2.
  • the peak value detection process is sequentially advanced based on the digital pulse data b. For this reason, parallel processing in which a part of the processing of the high-speed AD conversion unit 2 and the peak value data detection unit 4 overlaps is realized as in the period T2 shown in FIG. If another pulse is input during the period T2, that is, if linear pulses are input repeatedly, it is detected as one pulse.
  • the peak value data detection unit 4 continues the processing without stopping the processing, and the signal processing unit 5 also starts to output the peak value data e from the peak value data detection unit 4. Thereafter, the processing is sequentially performed every time a peak value is output. As in the period T3, parallel processing is realized in which the processing of the peak value data detection unit 4 and the signal processing unit 5 partially overlap.
  • a peak occurs in A, but detection is not performed because the peak value is smaller than the threshold value.
  • B it is detected that the threshold has been exceeded, and the pulse enable is made valid (asserted).
  • C it is detected that the value 1 is larger than the latch data (peak value data, 0 in the case of C), the latch enable is asserted, and the value 1 is latched.
  • Value 1 is a candidate for peak value data. Such an operation is performed in the same manner up to the value n, and is latched up to the value 2,..., The value n ⁇ 2, the value n ⁇ 1, and the value n.
  • D since the value n + 1 is smaller than the latch data n, the latch enable is invalidated (negated). Subsequently, the value n + a is continued and the value n is held.
  • E it is detected that the value n + b is below the threshold value, and pulse enable is negated.
  • F it is detected that the value is below the threshold, data enable is asserted, and the value n is output as peak value data. In this way, the digital pulse data having the maximum value n is used as peak value data.
  • the latch enable is negated. Since the value m + 2 is larger than the value m + 1, the latch enable is asserted again. The value m + 1 is not latched.
  • the maximum value n in the continuous pulse is stored as a peak value.
  • the value n + 3 is not latched because it is smaller than the latch data n. In this way, digital pulse data having the maximum value n among a plurality of peaks is used as peak value data.
  • A memory ready is negated during memory writing. Assert memory ready when memory write is complete.
  • B the peak value is detected, but is ignored because the previous memory has not been written.
  • C once it falls below the threshold, it is recognized as a new pulse. In this way, digital pulse data having the maximum value n among a plurality of peaks is used as peak value data.
  • the high-speed AD conversion unit 2 can AD convert the linear pulse signals a sequentially input without being influenced by others.
  • the peak value data detection unit 4 can detect peaks based on the digital pulse data b sequentially input without being influenced by others.
  • the signal processing unit 5 can perform signal processing based on the peak value data e sequentially input without being influenced by others.
  • the pulse processing apparatus 100 performs high-speed pulse processing by parallel processing, reduces dead time due to processing waiting, and improves measurement accuracy.
  • the threshold data setting unit 3, the peak value data detection unit 4, and the signal processing unit 5 are formed as an integrated semiconductor circuit by an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or the like.
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • the CPU is not involved in the processing for each pulse, and high-speed processing of pulses is realized.
  • the high-speed AD conversion unit 2 speeds up AD conversion, and counting is not dropped as long as pulses can be separated from randomly input pulses. Thereby, the possibility of missing measurement is reduced and accurate measurement can be realized.
  • a peak hold circuit as in the conventional technique is not required, and peak detection by a digital sampling method can be performed, which contributes to high-speed processing.
  • the pulse processing device 200 includes a pulse detection unit 1, a high-speed AD conversion unit 2, a threshold data setting unit 3, a peak value data detection unit 4, a signal processing unit 5, and a pulse waveform analysis unit 6. .
  • the pulse value analysis unit 6 is connected to the peak value data detection unit 4.
  • the pulse detection unit 1, the high-speed AD conversion unit 2, the threshold data setting unit 3, the peak value data detection unit 4, and the signal processing unit 5 have the same configuration as above, and are given the same numbers and redundant description is omitted.
  • the pulse waveform analysis unit 6 will be described mainly.
  • the pulse waveform analysis unit 6 analyzes the pulse using the digital pulse data b from the peak value data detection unit 4 and outputs peak value data for a pulse that satisfies a predetermined property, and other peak value data.
  • the peak value data detection unit 4 is controlled so as to be discarded.
  • the pulse waveform analysis unit 6 includes a reference setting unit 6a, a pulse width detection unit 6b, a peak value detection unit 6c, a comparison determination unit 6d, and an output control unit 6e. These units perform various processes described later.
  • Pulse of interest in the present invention has a substantially sinusoidal shape, as shown in FIG. 9 (a), the pulse width W L of the lower limit has a predetermined length, also 1/2-wave The high pulse width W M has a predetermined length.
  • the pulse having a high wave height and the pulse having a low wave height have a similar shape, and the ratio of the pulse width W M of the 1/2 wave height value to the lower limit pulse width W L is constant regardless of the height of the pulse.
  • FIG. 9 (b) pulse width W M of the half peak value as shown by a narrow can be regarded as a spire-like noise.
  • FIG. 9C when there are many peaks, it can be regarded as noise. Waveform analysis is performed based on these features.
  • the lower limit pulse width W L of the like may be longer than a predetermined length as the first condition of the normal waveform.
  • One normal pulse in which a physical event is detected by high-speed AD conversion is composed of a large number of digital pulse data. Since digital pulse data is obtained at a predetermined sampling period, it may be represented by the number of samples. In this embodiment it determines that the normal waveform when the pulse width W L of the lower limit is the reference pulse width 16 or more samples, to determine the sample is less than the reference pulse width and small noise. Note that the number of samples of the reference pulse width is a value that varies depending on the physical event to be handled and the sampling period of the high-speed AD converter 2, and can be set as appropriate depending on the circumstances.
  • the reference setting unit 6a sets a predetermined reference number of digital pulse data as a reference pulse width.
  • the pulse width detection unit 6b receives digital pulse data, and detects the number of digital pulse data exceeding a predetermined lower limit value for one pulse as the lower limit pulse width.
  • the comparison determination unit 6d determines that this pulse is normal when the number of pulses output from the pulse width detection unit 6b exceeds the reference number output from the reference setting unit 6a, and determines that the pulse is normal and does not satisfy the condition. This pulse is determined to be abnormal.
  • the comparison determination unit 6d transmits the determination result to the output control unit 6e.
  • the output control unit 6e controls the peak value data detection unit 4 so as to output the peak value data of this pulse when normal, and discard the peak value data of this pulse when abnormal. By performing such waveform analysis, minute noise can be canceled.
  • the second condition of the normal waveform is that the pulse is similar, and the ratio between the pulse width W M of the 1/2 wave height value and the lower limit pulse width W L is almost a predetermined value.
  • Pulse width W M of 1/2 peak value in the present embodiment is, when it is in the range of 1 / 4-1 3/4 of the lower limit of the pulse width W L is determined that the normal waveform, and when out of range Is determined to be an abnormal waveform. Note that this ratio is a value that varies depending on the physical event to be handled, and can be set appropriately according to the circumstances.
  • the reference setting unit 6a sets an upper limit value and a lower limit value of a predetermined ratio. For example, to set the upper limit of the ratio obtained by dividing the first pulse of the 1/2 peak value pulse width W M of the reference pulse width W L (1/4) and a lower limit value (3/4).
  • the peak value detector 6c receives the digital pulse data, detects the maximum peak value of the pulse for one pulse, and calculates a 1/2 peak value based on the maximum peak value. A value obtained by multiplying the maximum peak value by 1/2 is defined as a 1/2 peak value.
  • Pulse width detection unit 6b digital pulse data is input, sandwiched two digital pulse data and the digital pulse data having a value closest to 1/2 wave height W M outputted from the peak value detection unit 6c the number obtained by adding the digital pulse data is detected as a pulse width W M of 1/2 peak value, to detect the number of digital pulse data exceeding a predetermined lower limit value as the pulse width W L of the lower limit for the first pulse.
  • the ratio of the number representative of the number and the lower limit pulse width W L of representing a pulse width W M of the half peak value output from the pulse width detection unit 6b is output from the reference setting unit 6a
  • This pulse is determined to be normal when the condition that the value is above the lower limit value and below the upper limit value is satisfied, and the pulse is determined to be abnormal when the condition is not satisfied.
  • the ratio for example, a value obtained by dividing the number that represents the pulse width W M by the number representing the pulse width W L of the lower limit of the half peak value output from the pulse width detector 6b.
  • the output control unit 6e controls the peak value data detection unit 4 so as to output the peak value data of this pulse when normal, and discard the peak value data of this pulse when abnormal.
  • the ratio of the time obtained by dividing the pulse height H at the lower limit of the pulse width W L is set to a constant value (e.g., 0.75-1.25) in this embodiment. Note that this ratio is a value that varies depending on the physical event to be handled, and can be set appropriately according to the circumstances.
  • the reference setting unit 6a sets an upper limit value and a lower limit value that are predetermined ratios. For example, to set the upper limit and the lower limit of the ratio obtained by dividing the pulse height H of the first pulse at the lower limit of the pulse width W L.
  • the pulse width detection unit 6b receives digital pulse data, and detects the number of digital pulse data exceeding a predetermined lower limit value for one pulse as the lower limit pulse width.
  • the peak value detector 6c receives the digital pulse data and detects the maximum peak value of the pulse for one pulse.
  • the comparison / determination unit 6d is configured such that the ratio between the peak value output from the peak value detection unit 6c and the number representing the lower limit pulse width output from the pulse width detection unit 6b is a lower limit output from the reference setting unit 6a.
  • This pulse is determined to be normal when the condition of exceeding the value and below the upper limit value is satisfied, and this pulse is determined to be abnormal when the condition is not satisfied.
  • the ratio is a value obtained by dividing the peak value output from the peak value detector 6c by the number representing the lower limit pulse width output from the pulse width detector 6b.
  • the output control unit 6e controls the peak value data detection unit 4 so as to output the peak value data of this pulse when normal, and discard the peak value data of this pulse when abnormal.
  • the fourth condition for a normal waveform is that the rate of change of a plurality of samples (for example, 8 samples) around the peak value is within a predetermined value range. If the change around the peak value is abnormally large, there is a risk of spire noise in FIG. 9B or noise due to a large number of peaks as in FIG. 9C.
  • the change rate is set to be within a certain range (for example, 0.75 to 1.25). Note that this ratio is a value that varies depending on the physical event to be handled, and can be set appropriately according to the circumstances.
  • the reference setting unit 6a sets an upper limit value and a lower limit value of a predetermined change rate. Specifically, an upper limit value and a lower limit value of the rate of change of adjacent digital pulse data are set.
  • the crest value detection unit 6c receives digital pulse data, detects the maximum crest value of a pulse for one pulse, and adjoins digital pulses for a plurality of digital pulse data before and after being sandwiched between the maximum crest value digital pulse data. Detect the rate of change of data.
  • the comparison determination unit 6d determines that this pulse is normal when the rate of change output from the peak value detection unit 6c exceeds the lower limit value output from the reference setting unit 6a and falls below the upper limit value. If the condition is not satisfied, this pulse is determined to be abnormal.
  • the output control unit 6e controls the peak value data detection unit 4 so as to output the peak value data of this pulse when normal, and discard the peak value data of this pulse when abnormal.
  • the pulse processing apparatus 200 of this embodiment has been described above.
  • the peak detection process using the conventional peak hold circuit shown in FIG. 27 only the pulse peak value is obtained, and the pulse shape cannot be recognized. Even if an illegal pulse due to noise or the like was input, the wave height analysis was performed in the same way as a regular pulse.
  • a pulse waveform analysis unit 6 is added to the peak value data detection unit 4 to remove abnormal pulses. Since the high-speed AD conversion unit 2 detects the peak value after the digital pulse data is obtained, information indicating the pulse waveform is held in the digital pulse data. For this reason, it is possible to capture various characteristics of the pulse waveform such as the pulse width and the slope at a certain voltage value. By comparing with a predetermined determination condition, it is recognized that the pulse is a regular pulse, and a pulse having an incorrect waveform is removed as an incorrect pulse due to noise or the like.
  • the pulse processing device 300 includes a pulse detection unit 1, a high-speed AD conversion unit 2, a threshold data setting unit 3, a peak value data detection unit 4, a signal processing unit 5, and a peak value correction unit 7. .
  • a peak value correction unit 7 for performing digital correction on the peak value data representing the maximum peak value obtained by the peak value detection unit 4 based on digital pulse data before and after the peak value data is added.
  • a peak value correction unit 7 is connected to the peak value data detection unit 4.
  • the pulse detection unit 1, the high-speed AD conversion unit 2, the threshold data setting unit 3, the peak value data detection unit 4, and the signal processing unit 5 have the same configuration as above, and are given the same numbers and redundant description is omitted.
  • the peak value correction unit 7 will be described mainly.
  • the peak value correction unit 7 generates peak value data in which the peak value data is corrected using the maximum peak value data from the peak value data detection unit 4 and the digital pulse data before and after the peak value data detection unit 4, and the corrected peak value data is the peak value. Output to the data detector 4.
  • the first correction for removing high-frequency noise will be described.
  • a smooth ideal waveform such as waveform a is preferable.
  • the waveform is usually a waveform in which noise is superimposed on the ideal waveform a, such as the waveform b. Therefore, as shown in FIG. 11 (b), by calculating the average value of 8 data before and after the peak value P data (that is, 16 data in total before and after) as a corrected peak value, a more accurate wave Get high price. It is particularly excellent from the viewpoint of reducing high frequency noise.
  • FIG. 12A shows sampling for obtaining an accurate peak value. Sampling of the maximum pulse height of the pulse is performed at the sampling timing Ta, and the true peak value ⁇ the detected peak value, and an accurate peak value is obtained. However, as shown in FIG. 12B, when sampling is performed at a position deviated from the maximum pulse height of the pulse at the sampling timing, the peak value is shifted, and the true peak value is not equal to the detected peak value. . Therefore, it is necessary to correct the deviation D from the true peak value.
  • whether or not the case is bilaterally symmetric about the true peak value is determined by whether or not the digital pulse data is targeted with respect to the peak value. For example, if the difference between the digital pulse data before n samples and the digital pulse data after n samples is close to 0 with the peak value as the center, it is determined as symmetrical.
  • a difference A between the value P n ⁇ 1 before and after the peak value and the value P n + 1 is calculated.
  • the true peak value is calculated as follows.
  • the true peak value P 0 is calculated by adding a value obtained by multiplying the peak value P n by the difference A between the value P n ⁇ 1 before and after the peak value and the value P n + 1 by 1 / x. .
  • the correction can be a combination of the first correction and the second correction.
  • high-frequency noise is removed to perform the first correction to obtain an ideal waveform, followed by correction in the case of being symmetrical with respect to the true peak value or asymmetrical with respect to the true peak value.
  • the second correction which is a correction in the case of (2), correction with higher accuracy can be performed.
  • Such peak value data is output to the peak value data detection unit 4.
  • the peak value data detector 4 temporarily stores the corrected peak value data and outputs it at an appropriate timing. In this embodiment, since the peak value data is always corrected by the peak value correction unit 7, the peak value data detection unit 4 outputs the peak value data with a time delay.
  • a peak value correction unit 7 is added to the peak value data detection unit 4 in order to obtain an accurate peak value.
  • the true value of the wave height is calculated from the values before and after the detected peak value, thereby reducing the error due to the sampling timing shift.
  • the error due to both factors was simultaneously reduced by the combination of the average value and the calculation of the true peak value. Thereby, the wave height analysis can be performed with high accuracy.
  • the pulse processing device 400 includes a pulse detection unit 1, a high-speed AD conversion unit 2, a threshold data setting unit 3, a peak value data detection unit 4, a signal processing unit 5, a pulse waveform analysis unit 6, a waveform A shaping unit 8 is provided.
  • the linear pulse signal a output from the pulse detector 1 has a steep peak and it may be difficult to detect an accurate peak value. Further, when performing pulse waveform analysis by the pulse waveform analysis unit 6, if there is no significant difference between the features of normal pulses and abnormal pulses, it is difficult to separate pulses by pulse waveform analysis. In the peak value data detection unit 4, it is difficult to obtain a peak value with high accuracy depending on the waveform. Therefore, a waveform shaping unit 8 is added before the high-speed AD conversion unit 2. As a result, waveform shaping is performed on the linear pulse signal a so as to correspond to the high-speed AD conversion, the normal pulse recognition by the high-speed AD conversion unit 2 is made easier, and the analysis by the waveform analysis unit 6 is made highly accurate. .
  • the waveform shaping unit 8 is inserted between the pulse detection unit 1 and the high-speed AD conversion unit 2, and the pulse is generated using the linear pulse signal a output from the pulse detection unit 1.
  • the difference is that the waveform is corrected.
  • the pulse detection unit 1, the high-speed AD conversion unit 2, the threshold data setting unit 3, the peak value data detection unit 4, the signal processing unit 5, and the pulse waveform analysis unit 6 have the same configuration as before, and are assigned the same numbers. A duplicate description is omitted.
  • the waveform shaping unit 8 will be described mainly.
  • the linear pulse signal without shaping is steep in the vicinity of the peak, so that it is difficult to accurately detect the peak value and distinguish it from noise. Therefore, the peak value can be easily detected and separated from noise by reducing the slope of the waveform. Waveform analysis is facilitated by highlighting the features of pulse waveforms.
  • the waveform shaping unit 8 smoothly shapes the gradient of the linear pulse signal a and outputs the shaped linear pulse signal a ′.
  • the high-speed AD converter 2 performs AD conversion on the shaped linear pulse signal a ′ to generate digital pulse data b.
  • the waveform shaping unit 8 includes a rising gradient limiting unit 8a and a falling gradient limiting unit 8b.
  • the rising gradient limiting unit 8a smoothly shapes the rising gradient of the linear pulse signal a.
  • the rising slope limiter 8a is a filter and limits the slope of the waveform by the CR time constant. For this reason, as shown in FIG. 16A, the rising slope limiter 8a shapes the linear pulse signal steep at the rising edge into a smooth waveform only at the rising edge as shown in FIG. 16B.
  • the falling gradient limiting unit 8b smoothly shapes the falling gradient of the linear pulse signal a.
  • the falling gradient limiting unit 8b is a filter, and limits the waveform gradient according to the CR time constant. For this reason, as shown in FIG. 16A, the falling slope limiting unit 8b shapes the linear pulse signal steep at the falling edge into a smooth waveform only at the falling edge as shown in FIG. 16B. .
  • the output of the waveform shaping unit 8 is a smooth pulse for both rising and falling, and outputs a pulse having a similar shape according to the peak value.
  • a waveform shaping unit 8 for controlling the gradient of transition is added to the linear pulse signal a output from the pulse detection unit 1.
  • the waveform shaping unit 8 performs AD conversion after shaping so that the features of the pulse waveform are conspicuous. Thereby, the accuracy of peak value detection can be raised.
  • the features of normal waveforms are emphasized by waveform shaping, it is easy to distinguish between regular and illegal pulses by pulse waveform analysis.
  • the pulse processing device 500 includes a pulse detection unit 1, a high-speed AD conversion unit 2, a threshold data setting unit 3, a peak value data detection unit 4, a signal processing unit 5, a waveform shaping unit 8, a pulse waveform.
  • An integral analysis unit 9 is provided.
  • a pulse waveform integration analysis unit 9 is connected to the peak value data detection unit 4, and the pulse waveform is integrated using the digital pulse data b from the peak value data detection unit 4. The difference is that analysis is performed.
  • the pulse detection unit 1, the high-speed AD conversion unit 2, the threshold data setting unit 3, the peak value data detection unit 4, the signal processing unit 5, and the waveform shaping unit 8 have the same configuration as above, and are assigned the same numbers and are duplicated. Description to be omitted is omitted.
  • the pulse waveform integration analysis unit 9 will be described mainly.
  • the pulse waveform integration analysis unit 9 calculates the integral value of the pulse using the digital pulse data from the peak value data detection unit 4, determines whether or not a predetermined property is satisfied using the integration value, and satisfies the property.
  • the peak value data detection unit 4 is controlled so that the peak value data is output and the other peak value data is discarded.
  • the pulse waveform integration analysis unit 9 further includes a reference setting unit 9a, a peak value detection unit 9b, an integration unit 9c, a pulse width detection unit 9d, a comparison determination unit 9e, and an output control unit 9f. These units perform various processes described later.
  • the area of the pulse is proportional to the square of the peak value.
  • a standard ratio obtained by dividing the square of the peak value by the area of a standard pulse as shown in FIG. 19A is registered in advance, and a certain pulse as shown in FIG. 19B is input
  • the ratio of the square of the peak value divided by the area is calculated and the ratio is almost the same as the reference ratio, the pulse is proportional and normal. judge.
  • a certain pulse as shown in FIG. 19C is input, if the area is abnormally small with respect to the peak value and the ratio is different from the reference ratio, it is determined as noise and removed.
  • the reference setting unit 9a sets an upper limit value and a lower limit value of a predetermined ratio. This ratio is a value obtained by dividing the square of the peak value by the area for one reference pulse.
  • the crest value detector 9b receives digital pulse data and detects the maximum value of the digital pulse data for one pulse as a crest value.
  • the integrator 9c receives digital pulse data and adds the digital pulse data for one pulse to calculate an integral value.
  • the comparison determination unit 9e is configured such that the ratio of the square value of the peak value output from the peak value detection unit 9b and the integral value output from the integration unit 9c exceeds the lower limit value output from the reference setting unit 9a. If the condition is less than the upper limit, the pulse is determined to be normal, and if the condition is not satisfied, the pulse is determined to be abnormal.
  • the ratio is, for example, a value obtained by dividing a value obtained by squaring the peak value output from the peak value detecting unit 9b by the integrated value output from the integrating unit 9c.
  • the output control unit 9f controls the peak value data detection unit 4 to output the peak value data of this pulse when normal, and to discard the peak value data of this pulse when abnormal.
  • the second pulse waveform integration analysis will be described.
  • the determination is further performed as follows.
  • the pulse height H of the input pulses is the same as the original pulse, when the pulse width W L is approximately 2 times, only two pulses are partially overlapped It is determined that the pulse has been generated.
  • the pulse height H of the input pulse is about 1.4 times, when the pulse width W L also about 1.4 times, the two pulses are slightly offset Since they cannot be distinguished from one pulse, they are discarded or handled as one pulse. In addition, since the last case is a rare case that hardly occurs, such processing does not affect the accuracy.
  • the reference setting unit 9a sets an upper limit value and a lower limit value of a predetermined ratio, a reference peak value and a reference pulse width for one pulse. This ratio is a value obtained by dividing the square of the peak value by the area for one reference pulse.
  • the crest value detector 9b receives digital pulse data and detects the maximum value of the digital pulse data for one pulse as a crest value.
  • the integrator 9c receives digital pulse data and adds the digital pulse data for one pulse to calculate an integral value.
  • the pulse width detector 9d receives digital pulse data, and detects the number of digital pulse data that exceeds a predetermined lower limit for one pulse as a pulse width.
  • the comparison / determination unit 9e is such that the ratio of the square value of the peak value output from the pulse width detection unit 9d and the integration value output from the integration unit 9c exceeds the lower limit value output from the reference setting unit 9a. When the condition that the value falls below the upper limit is satisfied, this pulse is determined to be normal. In addition, the comparison determination unit 9e determines that this pulse is abnormal when it is equal to or lower than the lower limit value. The comparison / determination unit 9e determines that the second pulse is superimposed when the peak value is about twice the reference peak value and the pulse width is about one time the reference pulse width when the upper limit value is exceeded. To do. Further, the comparison / determination unit 9e determines that the second pulse is superimposed when the peak value is approximately one time the reference peak value and the pulse width is approximately twice the reference pulse width when the upper limit value is exceeded. To do.
  • the ratio is, for example, a value obtained by dividing a value obtained by squaring the peak value output from the peak value detecting unit 9b by the integrated value output from the integrating unit 9c.
  • the output control unit 9f outputs the peak value data of this pulse when normal, outputs the peak value data of 2 when superimposed, and discards the peak value data of this pulse when abnormal. To control.
  • the waveform shaping unit 8 shapes the pulse waveform to have a similar shape, and the integration unit 9c of the pulse waveform integration analysis unit 9 obtains the area of the pulse, so that more accurate wave height analysis can be performed.
  • the integration unit 9c of the pulse waveform integration analysis unit 9 obtains the area of the pulse, so that more accurate wave height analysis can be performed.
  • the peak detection signal d and the peak value data e are output to the signal processing unit 5 when the digital pulse data falls below the threshold data in the peak value data detection unit 4.
  • the present invention is not limited to the above, and instead of the case where the peak value data e is continuously output from the peak value data detection unit 4, at least the peak is detected when the digital pulse data falls below the threshold data.
  • the value data e may be output for a short time, and the peak value data may be output once every time the digital pulse data falls below the threshold data.
  • the signal processing unit 5 determines whether or not the peak value data e is input, and the processing may be started when the peak value data e is input, and the peak detection signal may be omitted.
  • the peak value data detection unit 4 continuously outputs the peak value data e, detects a change in the peak value data e input by the signal processing unit 5, and starts processing when the peak value changes. You may do it. Also in this case, the peak detection signal can be omitted.
  • the radiation analysis apparatus 100 ′ includes a radiation detector 10, a high-speed ADC 20, a CPU built-in FPGA 30, and a control device 40.
  • the CPU built-in FPGA 30 further includes a threshold control circuit 31, a peak value detection circuit 32, a wave height analysis circuit 33, a wave height distribution memory 34, a CPU 35 as an arithmetic processing unit, and a communication control circuit 36.
  • the radiation detector 10 has the same function as the pulse detection unit 1 described above, and specializes in the radiation detection function. Radiation is not a periodic signal, and the radiation detector 10 receives pulses having various peak values at random timing, as shown in FIG.
  • the high-speed ADC 20 has the same function as the high-speed AD converter 2 described above, and uses a high-speed and high-resolution device of 100 Msps and 14 bits so that it can cope with radiation detection in particular.
  • the CPU built-in FPGA 30 is a device that enables high-speed processing, and the threshold control circuit 31, the peak value detection circuit 32, and the pulse height analysis circuit 33 are realized by a logic circuit using FPGA.
  • the CPU 35 can control the pulse height analysis circuit 33, the CPU 35 can set a threshold value for the threshold control circuit 31, and can communicate with the external control device 40 from the CPU 35 via the communication control circuit 36.
  • the threshold value control circuit 31 has the same function as the threshold value data setting unit 3 described above, and the above threshold values are set in advance. For example, the setting is input to the control device 40, the control device 40 writes to the CPU 35 via the communication control circuit 36, and the CPU 35 sets the threshold control circuit 31.
  • the peak value detection circuit 32 has the same function as the peak value data detection unit 4 described above, and performs the peak value detection process as described above.
  • the pulse height analysis circuit 33 has the same function as the signal processing unit 5 described above, and is specifically an SCA (single channel analyzer) or MCA (multichannel analyzer).
  • the pulse height analysis circuit 33 counts the number of pulses for each peak value.
  • the pulse height distribution memory 34 writes the number of pulses for each peak value output from the pulse height analysis circuit 33. Since writing directly from the pulse height analysis circuit 33 to the pulse height distribution memory 34, the situation in which the CPU 35 intervenes for each pulse is eliminated, and the processing waiting time is remarkably shortened.
  • the CPU 35 reads the number of pulses for each peak value from the peak distribution memory 34, and generates the peak distribution data.
  • the CPU 35 transmits the wave height distribution data to the communication control circuit 36.
  • the communication control circuit 36 converts the wave height distribution data into communication data and outputs it.
  • the control device 40 is, for example, a normal personal computer, and returns the communication data to the wave height distribution data and displays it on the screen. As shown in FIG. 22B, distribution data in which the number of pulses for each peak value is accumulated is displayed.
  • the communication control circuit 36 and the control device 40 constitute an output unit of the present invention.
  • the radiation analysis apparatus 100 ′ is such. In such a radiation analysis apparatus 100 ′, each circuit can operate in parallel as described above. Since the CPU does not need to perform processing in units of input pulses and performs writing to the pulse height distribution memory with the FPGA logic circuit, high speed operation is possible.
  • the radiation analyzer 200 ′ includes a radiation detector 10, a high-speed ADC 20, a CPU built-in FPGA 50, and a controller 40.
  • the CPU built-in FPGA 50 further includes a threshold control circuit 31, a peak value detection circuit 32, a wave height analysis circuit 33, a wave height distribution memory 34, a CPU 35 as an arithmetic processing unit, a communication control circuit 36, and a pulse waveform analysis circuit 51.
  • the second embodiment is different from the first embodiment described above in particular in that the CPU built-in FPGA 50 is different and only the pulse waveform analysis circuit 51 is added.
  • the pulse waveform analysis circuit 51 also has the same function as the pulse waveform analysis unit 6 described above, and can be operated at high speed because it is performed by an FPGA logic circuit.
  • this second embodiment it is possible to obtain a radiation analyzing apparatus 200 ′ in which noise is removed and detection accuracy is improved as in the second embodiment.
  • the radiation analyzer 300 ′ includes a radiation detector 10, a high-speed ADC 20, a CPU built-in FPGA 60, and a control device 40.
  • the CPU built-in FPGA 60 further includes a threshold control circuit 31, a peak value detection circuit 32, a pulse height analysis circuit 33, a pulse height distribution memory 34, a CPU 35 as an arithmetic processing unit, a communication control circuit 36, and a peak value correction circuit 61.
  • the third embodiment is different from the first embodiment described above in particular in that the CPU built-in FPGA 60 is different, and further, only the point value correction circuit 61 is added.
  • the peak value correction circuit 61 also has the same function as the peak value correction unit 7 described above, and can be operated at high speed because it is performed by an FPGA logic circuit. In this third embodiment, it is possible to obtain a radiation analysis apparatus 300 ′ in which detection accuracy is improved by removing noise as in the third embodiment.
  • the radiation analyzer 400 ′ includes a radiation detector 10, a high-speed ADC 20, an FPGA 50 with a built-in CPU, a control device 40, and a waveform shaping circuit 70.
  • the CPU built-in FPGA 50 further includes a threshold control circuit 31, a peak value detection circuit 32, a wave height analysis circuit 33, a wave height distribution memory 34, a CPU 35 as an arithmetic processing unit, a communication control circuit 36, and a pulse waveform analysis circuit 51.
  • the fourth embodiment is different from the second embodiment described above in that a waveform shaping circuit 70 is particularly added.
  • This waveform shaping circuit 70 also has the same function as the waveform shaping unit 8 described above.
  • the radiation analysis apparatus 500 ′ includes a radiation detector 10, a high-speed ADC 20, a CPU built-in FPGA 80, a control device 40, and a waveform shaping circuit 70.
  • the CPU built-in FPGA 80 further includes a threshold control circuit 31, a peak value detection circuit 32, a wave height analysis circuit 33, a wave height distribution memory 34, a CPU 35 as an arithmetic processing unit, a communication control circuit 36, and a pulse waveform integration circuit 81.
  • the fifth embodiment is different from the fourth embodiment described above in that a pulse waveform integration circuit 81 is particularly added.
  • This pulse waveform integration circuit 81 also has the same function as the pulse waveform integration unit 9 described above.
  • the pulse processing device of the present invention is suitable for use in detecting one input pulse with high accuracy. If this pulse processing device is applied to a radiation analyzer, a highly accurate wave height distribution can be obtained, and the radionuclide can be reliably identified, which has high advantages.
  • Pulse processing device 1 Pulse detection unit 2: High-speed AD conversion unit 3: Threshold data setting unit 4: Peak value data conversion unit 5: Signal processing unit 6: Pulse waveform analysis unit 6a: Reference setting unit 6b: pulse width detection unit 6c: peak value detection unit 6d: comparison determination unit 6e: output control unit 7: peak value correction unit 8: waveform shaping unit 8a: rising gradient control unit 8b: falling gradient control unit 9: Pulse waveform integration analysis unit 9a: Reference setting unit 9b: Peak value detection unit 9c: Integration unit 9d: Pulse width detection unit 9e: Comparison determination unit 9f: Output control unit 100 ', 200', 300 ', 400', 500 ': Radiation analyzer 10: Radiation detector 20: High-speed ADC 30, 50, 60, 80: FPGA with built-in CPU 31: Threshold control circuit 32: Peak value detection circuit 33: Peak value analysis circuit 34: Pulse height distribution memory 35: CPU 36: Communication control circuit 51: Pulse

Abstract

　信号処理を高速化して欠測を防止するパルス処理装置を提供する。また、このパルス処理装置を搭載することにより欠測を防止し、測定能力を高めた放射線分析装置を提供する。特に物理事象を受けてリニアパルス信号を出力するパルス検出部(１)と、リニアパルス信号をデジタルパルスデータに変換する高速ＡＤ変換部(２)と、予め設定された閾値データを出力する閾値データ設定部(３)と、デジタルパルスデータと閾値データとを比較し、閾値データを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータを最大のピーク値データとして出力するピーク値データ検出部(４)と、ピーク値データをパルスの波高として入力する信号処理部(５)と、を備えるパルス処理装置(１００)とする。また、このパルス処理装置を搭載する放射線分析装置とする。

Description

パルス処理装置および放射線分析装置
　本発明は、パルス検出が容易となるようにパルスの処理を行うパルス処理装置、および、このパルス処理装置を内蔵する放射線分析装置に関する。
　従来技術の放射線分析装置について説明する。従来技術の放射線分析装置６００は、図２７で示すように、放射線検出器６０１、閾値制御回路６０２、コンパレータ６０３、ピークホールド回路６０４、ＡＤＣ６０５、ＣＰＵ６０６を備える。これら各部からの出力は図２８のタイムチャートで示すようになる。
　放射線検出器６０１は、放射線の検出時にリニアパルス信号Ａを出力する。コンパレータ６０３は、放射線検出器６０１からリニアパルス信号Ａを入力し、そして、閾値制御回路６０２から閾値信号Ｂを入力する。コンパレータ６０３は、リニアパルス信号Ａの値が閾値信号Ｂの値を上回るときに、トリガ信号Ｃを出力する。
　ピークホールド回路６０４は、トリガ信号Ｃを検出してからピークホールドを開始し、リニアパルス信号Ａのピーク値Ｐ１でピークホールドし、ピーク値Ｐ１でホールドされたピークホールド出力信号Ｄを出力する。ＡＤＣ（アナログデジタル変換器）６０５は、ピークホールド出力信号Ｄをデジタルデータに変換し、ピーク値Ｐ１を表すデジタルデータＥを出力する。このピーク値Ｐ１を表すデジタルデータＥの出力はピーク値Ｐ２の新しいデジタルデータＥが生成されるまで行われる。
　ＣＰＵ６０６は、トリガ信号Ｃを検出してＡＤＣ６０５からのデジタルデータを入力可能な状態とし、ＡＤＣ６０５のデジタルデータＥを入力する。ＣＰＵ６０６は、このデジタルデータＥをピーク値Ｐ１として取得する。ピーク値Ｐ１の取得後、ＣＰＵ６０６は、リセット信号Ｆを出力する。
　コンパレータ６０３は、リセット信号Ｆを入力し、トリガ信号Ｃをリセットする。ピークホールド回路６０４は、リセット信号Ｆを入力し、ピークホールド出力信号Ｄをリセットする。このようにＣＰＵ６０６からリセット信号Ｆが出力され、全ての処理が初期化される。続いて、他のパルスのピーク値Ｐ２を取得する。以下、同様に入力されるパルスのピーク値を取得し続ける。このような放射線分析装置６００は、所定波高を超えるリニアパルス信号のみ計測する。放射線分析装置６００は、これにより閾値以下の微小ノイズを除去し、誤検出を防止して信頼性を高めている。
　また、このような放射線分析装置の他の従来技術として、例えば、特許文献１（特開２００２－５５１７１号公報、発明の名称「放射線計測装置」）に記載の発明が知られている。
　この放射線計測装置は、バンドパスフィルタにより低エネルギー部の雑音ピークを減少させて、放射線の検出を行っている。これにより、雑音の影響が低減され、ＡＤ変換によるスループットの低下を防止する。
特開２００２－５５１７１号公報（特に図１，図５）
　図２７を用いて説明した従来技術の放射線分析装置６００では、図２８，図２９のＴ１のようなリニアパルス検出処理およびピークホールド処理を行う期間、Ｔ２のようなＡＤ変換処理を行う期間、Ｔ３のようなＣＰＵ処理を行う期間、を経て、次のパルス検出を行うことができる。これらパルス検出からリセットまでの一連の期間Ｔ４が経過するまでは次のパルスが入力されても検出や処理ができず、Ｔ４の期間中は、放射線検出器６０１から出力されるリニアパルス信号は無視される。このように従来技術の放射線分析装置６００は、処理時間待ちによるデッドタイムが発生し、検出したパルスの欠測が起こり、測定能力が下がるおそれがあるという問題があった。
　また、引用文献１に記載の放射線計測装置でも、その図１，図５で示すように、ピーク検出回路８、ピークホールド回路９、Ａ／Ｄ変換器１０、ＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）１１が直列的に接続されており、一のパルスの信号処理に時間を要し、従来技術と同様にパルスの欠測が起こるおそれがあるという問題があった。
　そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、信号処理を高速化して欠測を防止するパルス処理装置を提供することにある。また、このパルス処理装置を搭載することにより欠測を防止し、測定能力を高めた放射線分析装置を提供することにある。
　本発明に係るパルス処理装置の第１の態様は、特に物理事象を受けてリニアパルス信号を出力するパルス検出部と、リニアパルス信号をデジタルパルスデータに変換する高速ＡＤ変換部と、予め設定された閾値データを出力する閾値データ設定部と、高速ＡＤ変換部が出力するデジタルパルスデータと閾値データ設定部が出力する閾値データとを比較し、閾値データを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶し、その後にデジタルパルスデータが閾値データを下回るとき、ピーク検出信号と最大のピーク値データとを出力するピーク値データ検出部と、ピーク検出信号を検出した後に、ピーク値データをパルスの波高として入力する信号処理部と、を備えるようにした。
　高速ＡＤ変換部により、リニアパルス信号をデジタルパルスデータに常時変換する変換処理を行う。また、ＡＤ変換処理と並行して、このうちの最大のデジタルパルスデータを直ちにピーク値データとするピーク値データ検出処理を行う。また、ピーク値データ検出処理と並行して、ピーク値データを用いてパルスの波高についての各種信号処理を行う。これらのように処理を並行して行うようにしたため、高速処理を実現することができる。
　また、本発明に係るパルス処理装置の第２の態様は、ピーク値データ検出部からのデジタルパルスデータを用いてパルスを解析し、予め定められた性状を満たすパルスについてのピーク値データを出力させるとともにそれ以外のピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御するパルス波形解析部を備えた。これにより、ノイズを除去した波高値を得ることができる。
　また、本発明に係るパルス処理装置の第３の態様は、ピーク値データ検出部からの最大のピーク値データおよび前後のデジタルパルスデータを用いて波高値を補正したピーク値データを生成し、補正されたピーク値データをピーク値データ検出部へ出力する波高値補正部を備えた。これにより、ノイズを除去した波高値を得ることができる。
　また、本発明に係るパルス処理装置の第４の態様は、リニアパルス信号の勾配を滑らかに整形する波形整形部を備えた。これにより、パルス波形の解析が容易になる。
　また、本発明に係るパルス処理装置の第５の態様は、ピーク値データ検出部からのデジタルパルスデータを用いてパルスの積分値を算出し、積分値を用いて予め定められた性状を満たすか判定し、性状を満たすパルスについてのピーク値データを出力させるとともにそれ以外のピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御するパルス波形積分解析部を備えた。これにより、ノイズを除去した波高値を得ることができる。
　これらのようなパルス処理装置は、特に放射線分析装置に適用することが好ましい。放射線によるパルスを欠測させることなく取得するため、放射線による波高分布が高精度で取得され、特に核種の確定精度が向上する。
　本発明によれば、信号処理を高速化して欠測を防止するパルス処理装置を提供することができる。また、このパルス処理装置を搭載することにより欠測を防止し、測定能力を高めた放射線分析装置を提供することができる。
本発明の第１の実施の形態のパルス処理装置のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態のパルス処理装置の各ブロックからの出力を説明するタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態のパルス処理装置の並行処理を説明する説明図である。 本発明の第１の実施の形態のパルス処理装置によるパルス処理を説明する説明図である。 本発明の第１の実施の形態のパルス処理装置によるパルス処理を説明する説明図である。 本発明の第１の実施の形態のパルス処理装置によるパルス処理を説明する説明図である。 本発明の第２の実施の形態のパルス処理装置のブロック図である。 パルス波形解析部のブロック図である。 パルス波形解析を説明する説明図であり、図９（ａ）は通常のパルスの説明図、図９（ｂ）は尖塔状のパルスの説明図、図９（ｃ）は複数ピークを有するパルスの説明図である。 本発明の第３の実施の形態のパルス処理装置のブロック図である。 波高値補正を説明する説明図であり、図１１（ａ）は入力パルス信号の説明図、図１１（ｂ）はデジタルパルスデータの説明図である。 波高値補正を説明する説明図であり、図１２（ａ）は最高値の波高値が得られるサンプリングの説明図、図１２（ｂ）は最高値から波高値がずれるサンプリングの説明図である。 波高値補正を説明する説明図であり、図１３（ａ）は左右対称な場合の説明図、図１３（ｂ）は左右非対称な場合の説明図である。 本発明の第４の実施の形態のパルス処理装置のブロック図である。 波形整形部のブロック図である。 波形整形を説明する説明図であり、図１６（ａ）は整形前波形を示す図、図１６（ｂ）は整形後波形を示す図である。 本発明の第５の実施の形態のパルス処理装置のブロック図である。 パルス波形積分解析部のブロック図である。 パルス波形積分解析を説明する説明図であり、図１９（ａ）は通常パルスを示す図、図１９（ｂ）は小型パルスを示す図、図１９（ｃ）は尖塔状パルスを示す図である。 パルス波形積分解析を説明する説明図であり、図２０（ａ）は２パルス同時入力を示す図、図２０（ｂ）は２パルスの時間ずれ入力を示す図、図２０（ｃ）は２パルスの僅差の時間ずれ入力を示す図である。 実施例１の放射線分析装置のブロック図である。 信号の説明図であり、図２２（ａ）はリニアパルス信号の説明図、図２２（ｂ）は波高分布の説明図である。 実施例２の放射線分析装置のブロック図である。 実施例３の放射線分析装置のブロック図である。 実施例４の放射線分析装置のブロック図である。 実施例５の放射線分析装置のブロック図である。 従来技術の放射線分析装置のブロック図である。 従来技術の放射線分析装置の各ブロックからの出力を説明するタイムチャートである。 従来技術の放射線分析装置の直列処理を説明する説明図である。
　続いて、本発明を実施するための第１の形態について図を参照しつつ以下に説明する。このパルス処理装置１００は、図１で示すように、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５を備える。
　パルス検出部１は、ランダムなタイミングで発生する物理事象に応じてアナログパルスであるリニアパルス信号ａを出力する。このリニアパルス信号ａは、図２で示すように、所定値以上の波高値を有する。
　高速ＡＤ変換部２は、リニアパルス信号ａを所定サンプリング速度でサンプリングしてデジタルパルスデータｂに変換し、変換したデジタルパルスデータｂを順次出力する。高速ＡＤ変換部２は、そのサンプリング速度を１００Ｍｓｐｓとし、十分なピーク検出の精度が得られるようにしている。なお、図２でリニアパルス信号ａのサンプリングを開始した時点からデジタルパスルデータｂが閾値データを下回るときまでのＴ１の期間に他のパルスが入力された、つまりリニアパルスが重複して入力された場合は１のパルスとして検出される。
　閾値データ設定部３は、予め設定されたパルスのピーク値の下限を表す閾値データｃを出力する。この閾値データはデジタル信号である。
　ピーク値データ検出部４は、ピーク値を検出する。このピーク値データ検出部４は、高速ＡＤ変換部２が順次出力するデジタルパルスデータｂと、閾値データ設定部３が出力する閾値データｃと、を比較し、閾値データｃを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶する。このピーク値データの検出は以下のようにして行う。先ず、最初に閾値データｃを上回ったデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶する。その後、デジタルパルスデータｂが入力される毎に、入力されたデジタルパルスデータｂと一時記憶されているピーク値データとを比較し、入力されたデジタルパルスデータｂが一時記憶されているピーク値データより大きいときに、このデジタルパルスデータｂをピーク値データとして更新記憶する。このピーク値データの更新処理をデジタルパルスデータが閾値データｃを上回っている間繰り返す。ピーク値データ検出部４は、その後にデジタルパルスデータｂが閾値データｃを下回るときに、ピーク検出信号ｄと、その時に一時記憶されている最大のピーク値データｅと、を出力する。
　信号処理部５は、ピーク検出信号ｄを検出した後に、ピーク値データｅをパルスの波高値として入力する。そして、このパルスの波高値を用いて各種の処理を行う。
　続いて、次に入力されるリニアパルス信号ａについてピーク値２を取得する。以下同様にピーク値を順次取得する。パルス処理装置１００はこのようなものである。
　本形態では、図３で示すように、高速ＡＤ変換部２は処理を停止することなく順次ＡＤ変換処理を続け、また、ピーク値データ検出部４も高速ＡＤ変換部２からデジタルパルスデータｂの出力が開始されてからデジタルパルスデータｂに基づいて順次ピーク値検出処理を進める。このため、図３に示すＴ２の期間のように、高速ＡＤ変換部２とピーク値データ検出部４との処理の一部が重なる並列処理を実現している。なお、Ｔ２の期間に他のパルスが入力された、つまりリニアパルスが重複して入力された場合は１のパルスとして検出される。
　また、図３で示すように、ピーク値データ検出部４は処理を停止することなく順次処理を続け、また、信号処理部５もピーク値データ検出部４からピーク値データｅの出力が開始されてから以後ピーク値が出力される毎に順次処理を進める。このＴ３の期間のように、ピーク値データ検出部４と信号処理部５の処理が一部重なる並列処理を実現している。
　続いて、パルス処理装置１００によるパルス処理について説明する。まず、通常パルスの検出時について説明する。図４で示すように通常のパルスが入力されたものとする。このパルスは、閾値を超えた範囲にピークが１個あるようなパルスである。このように閾値を超えた連続した範囲を１つのパルスとして認識する。値１～値ｎ＋１，値ｎ＋ａ，値ｎ＋ｂはデジタルパルスデータの値である。
　Ａではピークが生じているが、閾値より小さいピーク値であるため検出は行われない。Ｂでは閾値を超えたことを検出してパルスイネーブルを有効な状態にする（アサートする）。Ｃでは値１がラッチデータ（ピーク値データでありＣのときは０）より大きいことを検出してラッチイネーブルをアサートし、値１をラッチする。値１は、ピーク値データの候補となる。このような動作は値ｎまで同様に行われ、値２、・・・、値ｎ－２、値ｎ－１、値ｎまでラッチされる。
　Ｄでは値ｎ＋１がラッチデータｎより小さいためラッチイネーブルを無効な状態にする（ネゲートする）。以下値ｎ＋ａまで続き、値ｎが保持される。Ｅでは値ｎ＋ｂが閾値を下回ったことを検出してパルスイネーブルをネゲートする。Ｆでは閾値を下回ったことを検出してデータイネーブルをアサートし、値ｎをピーク値データとして出力する。このようにして最大の値ｎのデジタルパルスデータをピーク値データとする。
　続いて、パルス処理装置１００による他のパルス処理について説明する。ここでは、複数ピークを有するパルスの検出時について説明する。図５で示すように閾値を超えた範囲に複数のピークがあるパルスが入力されたものとする。このようなパルスの最も高いピークを検出する。値１～値ｎ＋４はデジタルパルスデータの値である。
　Ａでは値ｍ＋１がラッチデータｍより小さいためラッチイネーブルをネゲートする。値ｍ＋２は値ｍ＋１より大きいため再度ラッチイネーブルをアサートする。値ｍ＋１はラッチされない。Ｂでは連続したパルスの中の最大値ｎがピーク値として保存される。Ｃでは値ｎ＋３はラッチデータｎより小さいためラッチされない。このようにして複数ピークのうちで最大の値ｎのデジタルパルスデータをピーク値データとする。
　続いて、パルス処理装置１００による他のパルス処理について説明する。ここでは、極小パルスや連続パルスの検出時について説明する。図６で示すように閾値を僅かに超えるような極小パルスを含む複数のパルスが連続する連続パルスが入力されたものとする。この場合、閾値を超えたものはパルス幅に関わらずパルスとしてピーク検出を行う。また、メモリ書き込み中に次のピークを検出しても無視する。この場合、メモリ書き込み処理はパルス幅に対して十分短いため異常に短い間隔の場合のみ無視される。メモリ書き込み時間は１００ｎｓ程度である。このように閾値を超えた連続した範囲で最も高いピークのみを検出する。値１～値ｎ＋１はデジタルパルスデータの値である。
　Ａではメモリ書き込み中はメモリレディをネゲートする。メモリ書き込み完了でメモリレディをアサートする。Ｂではピーク値を検出したが、前のメモリの書き込みが終わっていないため無視する。Ｃでは一旦閾値を下回ると新たなパルスとして認識する。このようにして複数ピークのうちで最大の値ｎのデジタルパルスデータをピーク値データとする。
　このように高速ＡＤ変換部２は他に影響されることなく順次入力されるリニアパルス信号ａをＡＤ変換することができる。また、ピーク値データ検出部４は他に影響されることなく順次入力されるデジタルパルスデータｂに基づいてピーク検出することができる。また、信号処理部５は他に影響されることなく順次入力されるピーク値データｅに基づいて信号処理することができる。このようにパルス処理装置１００は、並列処理により高速のパルス処理を行い、処理待ちによるデッドタイムを削減し、測定精度を向上させている。
　また、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などにより一体の半導体回路として形成している。
　これによりパルス毎の処理にＣＰＵが介在しなくなってパルスの高速処理を実現する。さらに１００Ｍｓｐｓという高速ＡＤ変換部２の出力に追従できるようになり、高速化を実現することができる。
　また、高速ＡＤ変換部２は、ＡＤ変換を高速化しており、ランダムに入力されるパルスに対して、パルスの分離さえできれば数え落としは発生しない。これにより、欠測のおそれを低減し、正確な計測を実現できる。
　また、高速ＡＤ変換部２を使用するため、従来技術のようなピークホールド回路を不要とし、デジタルサンプリング方式によるピーク検出を行うことができ、処理の高速化に寄与する。
　続いて、本発明を実施するための第２の形態について図を参照しつつ以下に説明する。このパルス処理装置２００は、図７で示すように、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５、パルス波形解析部６を備える。
　先の第１の形態と比較すると、ピーク値データ検出部４にパルス波形解析部６が接続されている点が相違する。なお、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５については先と同じ構成であり、同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。以下、パルス波形解析部６について重点的に説明する。
　パルス波形解析部６は、ピーク値データ検出部４からのデジタルパルスデータｂを用いてパルスを解析し、予め定められた性状を満たすパルスについてのピーク値データを出力させるとともにそれ以外のピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　パルス波形解析部６は、詳しくは、図８で示すように、基準設定部６ａ、パルス幅検出部６ｂ、波高値検出部６ｃ、比較判定部６ｄ、出力制御部６ｅを備える。これら部は後述する各種の処理を行う。
　パルス解析の原理について説明する。本発明で対象とするパルスは、図９（ａ）で示すような略正弦波様の形状を有し、下限のパルス幅ＷＬが所定長さを有しており、また、１／２波高値のパルス幅ＷＭが所定長さを有している。そして、波高の高いパルスと波高の低いパルスとでは相似形を有しており、１／２波高値のパルス幅ＷＭと下限のパルス幅ＷＬとの比率はパルスの高低にかかわらず一定の関係にある。図９（ｂ）で示すように１／２波高値のパルス幅ＷＭが狭い場合は尖塔状のノイズとみなすことができる。また、図９（ｃ）で示すようにピークが多数ある場合もノイズとみなすことができる。これら特徴に基づいて波形解析を行う。
　第１の解析について説明する。
　正常な波形の第１条件として下限のパルス幅ＷＬが所定長より長いことが挙げられる。高速ＡＤ変換により物理事象を検出した通常の１のパルスは、多数のデジタルパルスデータからなる。デジタルパルスデータは所定サンプリング周期で得られるためサンプル数で表しても良い。本形態では下限のパルス幅ＷＬが基準パルス幅１６サンプル以上であるときに正常な波形であると判断し、基準パルス幅未満のサンプルを微小ノイズと判断する。なお、この基準パルス幅のサンプル数は、扱う物理事象や高速ＡＤ変換部２のサンプリング周期により変化する値であり、事情に応じて適宜数値を設定できる。
　図８のパルス波形解析部６の各部は以下のように機能する。
　基準設定部６ａは、デジタルパルスデータの予め定められた基準個数を基準パルス幅として設定する。
　パルス幅検出部６ｂは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数を下限のパルス幅として検出する。
　比較判定部６ｄは、パルス幅検出部６ｂから出力される個数が、基準設定部６ａから出力される基準個数を上回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する。比較判定部６ｄは判定結果を出力制御部６ｅへ送信する。
　出力制御部６ｅは、正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　このような波形解析を行うことで、微小なノイズをキャンセルすることができる。
　続いて、第２の解析について説明する。
　正常な波形の第２条件としてパルスが相似形であり、１／２波高値のパルス幅ＷＭと下限のパルス幅ＷＬとの比率がほぼ所定値になることが挙げられる。図９（ｂ）で示すようにある下限のパルス幅ＷＬに対して１／２波高値のパルス幅ＷＭが異常に小さい場合は、ノイズと判断する。本形態では１／２波高値のパルス幅ＷＭが、下限のパルス幅ＷＬの１／４～３／４の範囲内にあるときは正常な波形であると判断し、また範囲外のときは異常な波形であると判断する。なお、この比率は、扱う物理事象により変化する値であり、事情に応じて適宜数値を設定できる。
　図８のパルス波形解析部６の各部は以下のように機能する。
　基準設定部６ａは、予め定められた比率の上限値および下限値を設定する。例えば、１のパルスの１／２波高値パルス幅ＷＭを基準パルス幅ＷＬで除した比率の上限値（１／４）および下限値（３／４）を設定する。
　波高値検出部６ｃは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてパルスの最大波高値を検出し、この最大波高値に基づいて１／２波高値を算出する。最大波高値に１／２を乗じた値を１／２波高値とする。
　パルス幅検出部６ｂは、デジタルパルスデータが入力され、波高値検出部６ｃから出力される１／２波高値ＷＭに最も近い値を有する２個のデジタルパルスデータおよびこのデジタルパルスデータに挟まれるデジタルパルスデータを加算した個数を１／２波高値のパルス幅ＷＭとして検出し、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数を下限のパルス幅ＷＬとして検出する。
　比較判定部６ｄは、パルス幅検出部６ｂから出力される１／２波高値のパルス幅ＷＭを表す個数と下限のパルス幅ＷＬを表す個数との比率が、基準設定部６ａから出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する。前記比率は、例えば、パルス幅検出部６ｂから出力される１／２波高値のパルス幅ＷＭを表す個数を下限のパルス幅ＷＬを表す個数で除した値である。
　出力制御部６ｅは、正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　このような波形解析を行うことで、尖塔状の幅が狭いノイズや台形状の幅が広いノイズをキャンセルすることができる。
　続いて、第３の解析について説明する。
　正常な波形の第３条件としてパルスが相似形であり、パルスが大きくなると波高値Ｈと下限のパルス幅ＷＬとは同様に大きくなることが挙げられる。本形態では波高値Ｈを下限のパルス幅ＷＬで除したときの比率が一定値（例えば０．７５～１．２５）であると設定した。なお、この比率は、扱う物理事象により変化する値であり、事情に応じて適宜数値を設定できる。
　図８のパルス波形解析部６の各部は以下のように機能する。
　基準設定部６ａは、予め定められた比率である上限値および下限値を設定する。例えば、１のパルスの波高値Ｈを下限のパルス幅ＷＬで除した比率の上限値および下限値を設定する。
　パルス幅検出部６ｂは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数を下限のパルス幅として検出する。
　波高値検出部６ｃは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてパルスの最大波高値を検出する。
　比較判定部６ｄは、波高値検出部６ｃから出力される波高値と、パルス幅検出部６ｂから出力される下限のパルス幅を表す個数と、の比率が、基準設定部６ａから出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する。前記比率は、波高値検出部６ｃから出力される波高値をパルス幅検出部６ｂから出力される下限のパルス幅を表す個数で除した値である。
　出力制御部６ｅは、正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　このような波形解析を行うことで、尖塔状の幅が狭いノイズや台形状の幅が広いノイズをキャンセルすることができる。
　続いて、第４の解析について説明する。
　正常な波形の第４条件として、波高値を中心に前後複数サンプル（例えば８サンプル）の変化率が所定値の範囲内にあることが挙げられる。波高値周辺の変化が異常に大きい場合は、図９（ｂ）の尖塔状ノイズや、図９（ｃ）のように多数のピークによるノイズであるおそれがある。本形態では変化率が一定範囲内（例えば０．７５～１．２５）であると設定した。なお、この比率は、扱う物理事象により変化する値であり、事情に応じて適宜数値を設定できる。
　図８のパルス波形解析部６の各部は以下のように機能する。
　基準設定部６ａは、予め定められた変化率の上限値および下限値を設定する。詳しくは隣接するデジタルパルスデータの変化率の上限値および下限値を設定する。
　波高値検出部６ｃは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてパルスの最大波高値を検出し、この最大波高値デジタルパルスデータに挟まれる前後複数個のデジタルパルスデータについての隣接するデジタルパルスデータの変化率を検出する。
　比較判定部６ｄは、波高値検出部６ｃから出力される変化率が、基準設定部６ａから出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する。
　出力制御部６ｅは、正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　このような波形解析を行うことで、尖塔状のノイズや複数ピークノイズをキャンセルすることができる。
　以上、本形態のパルス処理装置２００について説明した。
　図２７に示した従来技術のピークホールド回路を用いるピーク検出処理では、パルスの波高値が得られるのみで、パルスの形状を認識することはできなかった。ノイズ等による不正なパルスが入力されても、正規のパルスと同様に波高分析を行ってしまっていた。
　一方、本発明の第２の形態では、ピーク値データ検出部４にパルス波形解析部６を追加し、異常パルスを除去する。高速ＡＤ変換部２によりデジタルパルスデータとした後でピーク値の検出を行うようにしたため、デジタルパルスデータにパルスの波形を示す情報が保持される。このため、パルス幅やある電圧値での傾きのようなパルスの波形的な様々な特長を捉えることが可能となる。あらかじめ定めた判定条件と比較することで、正規のパルスであることを認識し、不正な波形を持つパルスについてはノイズ等による不正なパルスとして除去する。
　続いて、本発明を実施するための第３の形態について図を参照しつつ以下に説明する。このパルス処理装置３００は、図１０で示すように、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５、波高値補正部７を備える。
　アナログパルスをＡＤ変換し、デジタル処理によりピーク検出を行う場合に、パルスに重畳された高周波ノイズや、サンプリングのタイミングのずれにより、実際の波高値に対して誤差が発生する。そこで、ピーク値検出部４によって得られた最大波高値を表すピーク値データに対して、ピーク値データ前後のデジタルパルスデータを基にデジタル補正を行う波高値補正部７を追加した。
　先の第１の形態と比較すると、ピーク値データ検出部４に波高値補正部７が接続されている。なお、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５については先と同じ構成であり、同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。以下、波高値補正部７について重点的に説明する。
　波高値補正部７は、ピーク値データ検出部４からの最大のピーク値データおよび前後のデジタルパルスデータを用いて波高値を補正したピーク値データを生成し、補正されたピーク値データをピーク値データ検出部４へ出力する。
　補正原理について説明する。まず、高周波ノイズを除去する第１の補正について説明する。図１１（ａ）で示すように、波形ａのような円滑な理想的波形であることが好ましい。しかしながら、通常は波形ｂのように、理想的な波形ａにノイズが重畳された波形である。そこで、図１１（ｂ）で示すように、ピーク値Ｐのデータから前後８データずつ（つまり前後合わせて１６のデータ）の平均値を補正後の波高値とすることで、より精度の高い波高値を得る。特に高周波ノイズ低減の観点で優れている。
　続いて、サンプリングタイミングによる真のピーク値とのずれを補正する第２の補正について説明する。図１２（ａ）は正確な波高値が得られるサンプリングである。サンプリング・タイミングＴａでパルスの最大の波高のサンプリングを行っており、真の波高値≒検出された波高値であり、正確な波高値が得られる。ところが、図１２（ｂ）で示すように、サンプリング・タイミングでパルスの最大の波高からずれた位置でサンプリングを行うと、波高値がずれてしまい、真の波高値≠検出された波高値である。したがって真のピーク値とのずれＤを正す補正を行う必要がある。
　まず、真のピーク値を中心に左右対称の場合、つまり立ち上がり時間と立ち下がり時間が同じ場合の補正を説明する。
　図１３（ａ）で示すように、真のピーク値を中心に左右対称の場合であるかどうかはデジタルパルスデータがピーク値を境に対象的であるか否かにより判定する。例えば、ピーク値を中心としてｎサンプル前のデジタルパルスデータと、ｎサンプル後のデジタルパルスデータと、で差分を取って０に近ければ左右対称と判断する。
　続いて、補正を行う。ピーク値前後の値Ｐｎ－１と値Ｐｎ＋１との差分Ａを算出する。図１３（ａ）でも示すように一方の波高値が大きく、他方の波高値が小さくなっており、この差分が大きいほど、ピーク値と真の波高値との差が大きいと判断する。このような場合は以下のようにして真の波高値を算出する。
　次式数１のように、ピーク値Ｐｎにピーク値前後の値Ｐｎ－１と値Ｐｎ＋１との差分Ａに１／ｘを乗じた値を足して真の波高値Ｐ０を算出する。
　［数１］
　真の波高値Ｐ０＝Ｐｎ＋Ａ／ｘ
　なお、ｘの値は調整要素であり、物理事象や高速ＡＤ変換装置のサンプリング周波数などにより影響される値であり、適宜設定することができる。
　続いて、立ち上がりが速く、かつ立ち下がりが遅い場合について説明する。
　図１３（ｂ）で示すように、立ち上がりが速く、かつ立ち下がりが遅い場合であるかどうかは、例えば、ピーク値を中心としてｎサンプル前のデジタルパルスデータによる変化率が大きく、かつｎサンプル後のデジタルパルスデータによる変化率が小さい場合に、立ち上がりが速く、かつ立ち下がりが遅いと判断する。
　この場合、真のピーク値を中心に左右対称形である。そこで、次式数２のように、ピーク値Ｐｎと前の値Ｐｎ－１との差分Ａと、ピーク値Ｐｎと後の値Ｐｎ＋１との差分Ｂのｘ倍の値とを算出し、これらＡとＢ・ｘとの差分値に１／ｙを乗じた値をピーク値Ｐｎに足して真の波高値とする。
　［数２］
　真の波高値Ｐ０＝Ｐｎ＋｜(Ａ－Ｂ・ｘ)｜／ｙ
　なお、ｘ，ｙの値は調整要素であり、物理現象や高速ＡＤ変換装置のサンプリング周波数などにより影響される値であり、適宜設定することができる。
　なお、立ち上がりが遅く、立ち下がりが早い場合も同趣旨にて補正できる。左右非対称の場合も補正できる。
　そして、第１の補正および第２の補正を組み合わせた補正とすることができる。まず、高周波ノイズの除去を行って理想的な波形とする第１の補正を行い、続いて、真のピーク値を中心に左右対称の場合の補正、または、真のピーク値を中心に左右非対称の場合の補正である第２の補正を行うことで、より精度の高い補正を行うことができる。このようなピーク値データがピーク値データ検出部４に出力される。ピーク値データ検出部４は、補正されたピーク値データを一時記憶し、適当なタイミングで出力する。本形態では、ピーク値データは、常に波高値補正部７により補正されるため、ピーク値データ検出部４はピーク値データを時間遅延させて出力することになる。
　本発明の第３の形態では正確な波高値を得るため、ピーク値データ検出部４に、波高値補正部７を追加した。検出されたピーク値の前後の値の平均値をとることで、高周波ノイズによる誤差を低減した。また、検出されたピーク値の前後の値から波高真値を算出することで、サンプリングタイミングのずれによる誤差を低減した。更に、平均値と波高真値の算出との組み合わせで両方の要因による誤差を同時に低減した。これにより高い精度で波高分析を行うことができる。
　続いて、本発明を実施するための第４の形態について図を参照しつつ以下に説明する。このパルス処理装置４００は、図１４で示すように、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５、パルス波形解析部６、波形整形部８を備える。
　パルス検出部１から出力されるリニアパルス信号ａは、ピーク付近が急峻であり、正確なピーク値検出が困難な場合がある。また、パルス波形解析部６によるパルス波形解析を行う際に、正常なパルスと異常なパルスの特長に顕著な差がない場合、パルス波形解析によるパルスの分別が困難である。また、ピーク値データ検出部４においても、波形によっては精度の高いピーク値を得ることが困難である。そこで、高速ＡＤ変換部２の前段に波形整形部８を追加した。これにより高速ＡＤ変換に対応するようにリニアパルス信号ａに波形整形を行い、高速ＡＤ変換部２による正常なパルスの認識をより容易にし、また、波形解析部６による解析を精度高いものとした。
　先の第２の形態と比較すると、パルス検出部１と高速ＡＤ変換部２との間に波形整形部８が挿入されており、パルス検出部１から出力されるリニアパルス信号ａを用いてパルス波形の補正を行う点が相違する。なお、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５、パルス波形解析部６については先と同じ構成であり、同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。以下、波形整形部８について重点的に説明する。
　整形原理について説明する。まず、整形がない場合について説明する。整形がない場合のリニアパルス信号は、図１６（ａ）で示すように、ピーク付近が急峻なため、正確なピーク値検出やノイズとの区別が難しい。そこで、波形の傾きを緩和することでピーク値の検出やノイズとの分別を容易にする。パルス波形の特長を際立たせることで、波形解析を容易にする。
　波形整形部８は、リニアパルス信号ａの勾配を滑らかに整形し、整形されたリニアパルス信号ａ’を出力する。高速ＡＤ変換部２が、この整形されたリニアパルス信号ａ’をＡＤ変換してデジタルパルスデータｂを生成する。
　この波形整形部８は、詳しくは、図１５で示すように、立上勾配制限部８ａと、立下勾配制限部８ｂと、を備える。
　立上勾配制限部８ａは、リニアパルス信号ａの立ち上がり勾配を滑らかに整形する。立上勾配制限部８ａは、フィルタであり、ＣＲの時定数により波形の勾配を制限する。このため、図１６（ａ）で示すように、立上りに急峻なリニアパルス信号を、立上勾配制限部８ａは、図１６（ｂ）で示すように、立上りのみ滑らかな波形に整形する。
　立下勾配制限部８ｂは、リニアパルス信号ａの立ち下がり勾配を滑らかに整形する。立下勾配制限部８ｂは、フィルタであり、ＣＲの時定数により波形の勾配を制限する。このため、図１６（ａ）で示すように、立下りに急峻なリニアパルス信号を、立下勾配制限部８ｂは、図１６（ｂ）で示すように、立ち下がりのみ滑らかな波形に整形する。
　これにより波形整形部８の出力は立上り、立下りとも滑らかな、波高値に応じて相似形を持つパルスを出力する。
　本発明の第４の形態ではパルス検出部１から出力されるリニアパルス信号ａに対して、遷移の傾きを制御する波形整形部８を追加した。波形整形部８は、パルス波形の特長を際立たせるように整形した上でＡＤ変換を行う。これにより、ピーク値検出の精度を上げることができる。また、波形整形により正常な波形の特長が強調されるため、パルス波形解析による正規のパルスと不正なパルスの分別を容易にした。
　続いて、本発明を実施するための第５の形態について図を参照しつつ以下に説明する。このパルス処理装置５００は、図１７で示すように、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５、波形整形部８、パルス波形積分解析部９を備える。
　先の第４の形態と比較すると、ピーク値データ検出部４にパルス波形積分解析部９が接続されており、ピーク値データ検出部４からのデジタルパルスデータｂを用いてパルス波形を積分の上で解析を行う点が相違する。なお、パルス検出部１、高速ＡＤ変換部２、閾値データ設定部３、ピーク値データ検出部４、信号処理部５、波形整形部８については先と同じ構成であり、同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。以下、パルス波形積分解析部９について重点的に説明する。
　パルス波形積分解析部９は、ピーク値データ検出部４からのデジタルパルスデータを用いてパルスの積分値を算出し、積分値を用いて予め定められた性状を満たすか判定し、性状を満たすパルスについてのピーク値データを出力させるとともにそれ以外のピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　パルス波形積分解析部９は、図１８で示すように、さらに基準設定部９ａ、波高値検出部９ｂ、積分部９ｃ、パルス幅検出部９ｄ、比較判定部９ｅ、出力制御部９ｆを備える。これら部は後述する各種の処理を行う。
　パルス波形積分解析原理について説明する。パルス波形が相似形であればパルスの面積は波高値の二乗に比例する。図１９（ａ）で示すような予め標準的なパルスについての面積で波高値の二乗を除した基準の比率を登録しておき、図１９（ｂ）で示すようなあるパルスが入力されたときにそのパルスについての面積や波高値を算出し、そのパルスについて、波高値の二乗を面積で除した比率を算出して基準の比率とほぼ同じであれば、比例関係にあって正常なパルスと判定する。また、図１９（ｃ）で示すようなあるパルスが入力されたときに、波高値に対して異常に面積が小さく比率が基準の比率と異なる場合は、ノイズと判断して除去する。
　第１のパルス波形積分解析は、パルス波形積分解析原理に基づいて上記のパルスが正常か異常かを判定する。
　図１８で示すように、基準設定部９ａは、予め定められた比率の上限値と下限値とを設定する。この比率は、基準となる１のパルスについて、波高値の二乗を面積で除した値である。
　波高値検出部９ｂは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてのデジタルパルスデータの最大値を波高値として検出する。
　積分部９ｃは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてデジタルパルスデータを加算して積分値を算出する。
　比較判定部９ｅは、波高値検出部９ｂから出力される波高値を二乗した値と、積分部９ｃから出力される積分値と、の比率が、基準設定部９ａから出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回る条件を満たす場合に、このパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する。
　前記比率は、例えば、波高値検出部９ｂから出力される波高値を二乗した値を、積分部９ｃから出力される積分値で除した値である。
　出力制御部９ｆは、正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　このような波形解析を行うことで、尖塔状の幅が狭いノイズや台形状の幅が広いノイズをキャンセルすることができる。
　続いて第２のパルス波形積分解析について説明する。この解析では、上記の第１のパルス波形積分解析に加え、パルスの面積が波高値の二乗に比例しない場合であって、特に面積が大きい場合についても詳細に検討する。パルスの面積が波高値の二乗に比例しない場合であって面積が大きい場合については、さらに以下のように判定する。
　図２０（ａ）で示すように、入力されたパルスの波高値Ｈがほぼ２倍であるが、パルス幅ＷＬはほぼ同じである場合は、２つのパルスが完全に同時に入力されて重畳されたパルスと判断する。
　また、図２０（ｂ）で示すように、入力されたパルスの波高値Ｈは元のパルスと同じであり、パルス幅ＷＬはほぼ２倍である場合は、２つのパルスが一部だけ重畳されたパルスと判断する。
　また、図２０（ｃ）で示すように、入力されたパルスの波高値Ｈが約１．４倍であり、パルス幅ＷＬも約１．４倍である場合は、２つのパルスが少しずれて重畳された場合であり、１のパルスと区別がつかないため、破棄するか、または、１のパルスとして取り扱う。
　なお、最後のケースは殆ど起こらないレアなケースであるため、このような処理をしても精度に影響は生じない。
　続いて各部の処理について説明する。
　基準設定部９ａは、予め定められた比率の上限値および下限値と、１のパルスについての基準の波高値および基準のパルス幅と、を設定する。この比率は、基準となる１のパルスについて、波高値の二乗を面積で除した値である。
　波高値検出部９ｂは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてのデジタルパルスデータの最大値を波高値として検出する。
　積分部９ｃは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてデジタルパルスデータを加算して積分値を算出する。
　パルス幅検出部９ｄは、デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数をパルス幅として検出する。
　比較判定部９ｅは、パルス幅検出部９ｄから出力される波高値を二乗した値と、積分部９ｃから出力される積分値と、の比率が、基準設定部９ａから出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合に、このパルスを正常と判断する。また、比較判定部９ｅは、下限値以下の場合にこのパルスを異常と判断する。また、比較判定部９ｅは、上限値を上回る場合であって波高値が基準波高値の約２倍程度でパルス幅が基準パルス幅の約１倍である場合に２のパルスが重畳されたと判断する。また、比較判定部９ｅは、上限値を上回る場合であって波高値が基準波高値の約１倍程度でパルス幅が基準パルス幅の約２倍である場合に２のパルスが重畳されたと判断する。
　前記比率は、例えば、波高値検出部９ｂから出力される波高値を二乗した値を、積分部９ｃから出力される積分値で除した値である。
　出力制御部９ｆは、正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、重畳時に２のピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部４を制御する。
　このような第５の形態では、ピーク値データ検出部４で問題となった高周波ノイズやサンプリングタイミングのずれによる影響を低減し、より高精度な波高分析を行うことができる。とくに波形整形部８がパルスの波形を相似形になるように整形し、パルス波形積分解析部９の積分部９ｃがパルスの面積を得ることで、より高精度の波高解析を行うことができる。また、重複パルスの検出も可能としている。
　なお、上記第１の態様～第５の態様においては、ピーク値データ検出部４でデジタルパルスデータが閾値データを下回ったときにピーク検出信号ｄとピーク値データｅとを信号処理部５に出力する場合について説明した。しかしながら、本発明は、上記に限定されるものではなく、ピーク値データ検出部４からピーク値データｅを連続的に出力する場合に代えて、デジタルパルスデータが閾値データを下回ったときに少なくともピーク値データｅを短時間出力して、デジタルパルスデータが閾値データを下回る毎に単発的にピーク値データを出力するようにしても良い。この場合には、信号処理部５でピーク値データｅが入力されたか否かを判定し、ピーク値データｅが入力されたときに、処理を開始すればよく、ピーク検出信号を省略することができる。さらには、ピーク値データ検出部４で連続的にピーク値データｅを出力し、信号処理部５で入力されるピーク値データｅの変化を検出してピーク値が変化したときに処理を開始するようにしてもよい。この場合にもピーク検出信号を省略することができる。
　続いて本発明の第１の形態を放射線検出に適用した実施例１について説明する。本発明のパルス処理装置を放射線分析装置に適用した例である。
　放射線分析装置１００’は、図２１で示すように、放射線検出器１０、高速ＡＤＣ２０、ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ３０、制御装置４０を備える。ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ３０は、さらに、閾値制御回路３１、ピーク値検出回路３２、波高分析回路３３、波高分布メモリ３４、演算処理部としてのＣＰＵ３５、通信制御回路３６を備えている。
　放射線検出器１０は、先に説明したパルス検出部１と同じ機能を有するものであり、特に放射線の検出機能に特化している。放射線は周期期的な信号ではなく、放射線検出器１０では、図２２（ａ）で示すように、ランダムなタイミングで様々な波高値を持つパルスが入力される。
　高速ＡＤＣ２０は、先に説明した高速ＡＤ変換部２と同じ機能を有するものであり、特に放射線検出に対応できるように、１００Ｍｓｐｓ，１４ｂｉｔという高速・高分解能のデバイスを使用している。
　ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ３０は、高速な処理を可能とするデバイスであり、閾値制御回路３１、ピーク値検出回路３２、波高分析回路３３は、ＦＰＧＡによるロジック回路により実現されている。ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ３０では、ＣＰＵ３５による波高分析回路３３の制御、ＣＰＵ３５による閾値制御回路３１に対する閾値の設定、ＣＰＵ３５から通信制御回路３６を介して外部の制御装置４０との通信を行えるようにした。
　閾値制御回路３１は、先に説明した閾値データ設定部３と同じ機能を有するものであり、上記のような閾値が予め設定されている。設定は、例えば、制御装置４０に入力し、制御装置４０が通信制御回路３６を介してＣＰＵ３５へ書き込み、ＣＰＵ３５がこの閾値制御回路３１に設定する。
　ピーク値検出回路３２は、先に説明したピーク値データ検出部４と同じ機能を有するものであり、上記のようなピーク値の検出処理を行っている。
　波高分析回路３３は、先に説明した信号処理部５と同じ機能を有するものであり、詳しくはＳＣＡ（シングルチャンネルアナライザ）またはＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）である。波高分析回路３３は、波高値毎のパルス数をカウントする。
　波高分布メモリ３４は、波高分析回路３３から出力される波高値毎のパルス数を書き込む。波高分析回路３３から波高分布メモリ３４へ直接書き込むため、パルス毎にＣＰＵ３５が処理を介在する事態をなくし、処理待ち時間が著しく短縮される。
　ＣＰＵ３５は、波高分布メモリ３４から波高値毎のパルス数を読み出し、波高分布データを生成する。ＣＰＵ３５は、通信制御回路３６へ波高分布データを送信する。
　通信制御回路３６は波高分布データを通信データに変換して出力する。
　制御装置４０は、例えば通常のパーソナルコンピュータであり、通信データを波高分布データに戻して画面に表示する。図２２（ｂ）で示すように各波高値毎のパルスの数が蓄積された分布データが表示される。通信制御回路３６および制御装置４０で、本発明の出力部を構成する。放射線分析装置１００’は、このようなものである。
　このような放射線分析装置１００’では、先に説明したように各回路が並列動作可能である。そして、ＣＰＵは入力パルス単位で処理を行う必要が無く、波高分布メモリへの書き込みまでＦＰＧＡのロジック回路で行うため、高速動作が可能である。
　続いて本発明の第２の形態を放射線検出に適用した実施例２について説明する。
　放射線分析装置２００’は、図２３で示すように、放射線検出器１０、高速ＡＤＣ２０、ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ５０、制御装置４０を備える。ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ５０はさらに、閾値制御回路３１、ピーク値検出回路３２、波高分析回路３３、波高分布メモリ３４、演算処理部としてのＣＰＵ３５、通信制御回路３６、パルス波形解析回路５１を備えている。
　本実施例２では、先に説明した実施例１と比較すると、特にＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ５０が相違しており、さらにはパルス波形解析回路５１が追加された点のみが相違する。
　このパルス波形解析回路５１も、先に説明したパルス波形解析部６と同じ機能を有するものであり、ＦＰＧＡのロジック回路で行うため、高速動作が可能である。このような本実施例２では先の第２の形態と同様にノイズを除去して検出精度を高めた放射線分析装置２００’とすることができる。
　続いて本発明の第３の形態を放射線検出に適用した実施例３について説明する。
　放射線分析装置３００’は、図２４で示すように、放射線検出器１０、高速ＡＤＣ２０、ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ６０、制御装置４０を備える。ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ６０はさらに、閾値制御回路３１、ピーク値検出回路３２、波高分析回路３３、波高分布メモリ３４、演算処理部としてのＣＰＵ３５、通信制御回路３６、波高値補正回路６１を備えている。
　本実施例３では、先に説明した実施例１と比較すると、特にＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ６０が相違しており、さらには波高値補正回路６１が追加された点のみが相違する。
　この波高値補正回路６１も、先に説明した波高値補正部７と同じ機能を有するものであり、ＦＰＧＡのロジック回路で行うため、高速動作が可能である。このような本実施例３では先の第３の形態と同様にノイズを除去して検出精度を高めた放射線分析装置３００’とすることができる。
　続いて本発明の第４の形態を放射線検出に適用した実施例４について説明する。
　放射線分析装置４００’は、図２５で示すように、放射線検出器１０、高速ＡＤＣ２０、ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ５０、制御装置４０、波形整形回路７０を備える。ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ５０はさらに、閾値制御回路３１、ピーク値検出回路３２、波高分析回路３３、波高分布メモリ３４、演算処理部としてのＣＰＵ３５、通信制御回路３６、パルス波形解析回路５１を備えている。
　本実施例４では、先に説明した実施例２と比較すると、特に波形整形回路７０が追加された点が相違する。
　この波形整形回路７０も、先に説明した波形整形部８と同じ機能を有するものである。このような本実施例４では先の第４の形態と同様にノイズを除去して検出精度を高めた放射線分析装置４００’とすることができる。
　続いて本発明の第５の形態を放射線検出に適用した実施例５について説明する。
　放射線分析装置５００’は、図２６で示すように、放射線検出器１０、高速ＡＤＣ２０、ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ８０、制御装置４０、波形整形回路７０を備える。ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ８０はさらに、閾値制御回路３１、ピーク値検出回路３２、波高分析回路３３、波高分布メモリ３４、演算処理部としてのＣＰＵ３５、通信制御回路３６、パルス波形積分回路８１を備えている。
　本実施例５では、先に説明した実施例４と比較すると、特にパルス波形積分回路８１が追加された点が相違する。
　このパルス波形積分回路８１も、先に説明したパルス波形積分部９と同じ機能を有するものである。このような本実施例５では先の第５の形態と同様にノイズを除去して検出精度を高めた放射線分析装置とすることができる。
　本発明のパルス処理装置は、入力される１のパルスを高い精度で検出する用途に好適である。そして、このパルス処理装置を放射線分析装置に適用すれば、高精度の波高分布が得られ、放射線の核種を確実に特定できるなど高い利点を有する。
１００，２００，３００，４００，５００：パルス処理装置
１：パルス検出部
２：高速ＡＤ変換部
３：閾値データ設定部
４：ピーク値データ変換部
５：信号処理部
６：パルス波形解析部
６ａ：基準設定部
６ｂ：パルス幅検出部
６ｃ：波高値検出部
６ｄ：比較判定部
６ｅ：出力制御部
７：波高値補正部
８：波形整形部
８ａ：立上勾配制御部
８ｂ：立下勾配制御部
９：パルス波形積分解析部
９ａ：基準設定部
９ｂ：波高値検出部
９ｃ：積分部
９ｄ：パルス幅検出部
９ｅ：比較判定部
９ｆ：出力制御部

１００’，２００’，３００’，４００’，５００’：放射線分析装置
１０：放射線検出器
２０：高速ＡＤＣ
３０，５０，６０，８０：ＣＰＵ内蔵ＦＰＧＡ
３１：閾値制御回路
３２：ピーク値検出回路
３３：波高値分析回路
３４：波高分布メモリ
３５：ＣＰＵ
３６：通信制御回路
５１：パルス波形解析回路
６１：波高値補正回路
８１：パルス波形積分解析回路
４０：制御装置
７０：波形補正回路

Claims (13)

  1. 　物理事象を受けてリニアパルス信号を出力するパルス検出部と、
    　リニアパルス信号をデジタルパルスデータに変換する高速ＡＤ変換部と、
    　予め設定された閾値データを出力する閾値データ設定部と、
    　高速ＡＤ変換部が出力するデジタルパルスデータと、閾値データ設定部が出力する閾値データと、を比較し、閾値データを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶し、その後にデジタルパルスデータが閾値データを下回るとき、最大のピーク値データを出力するピーク値データ検出部と、
    　ピーク値データ検出部から出力されるピーク値データをパルスの波高として入力する信号処理部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  2. 　物理事象を受けてリニアパルス信号を出力するパルス検出部と、
    　リニアパルス信号をデジタルパルスデータに変換する高速ＡＤ変換部と、
    　予め設定された閾値データを出力する閾値データ設定部と、
    　高速ＡＤ変換部が出力するデジタルパルスデータと、閾値データ設定部が出力する閾値データと、を比較し、閾値データを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶し、その後にデジタルパルスデータが閾値データを下回るとき、少なくとも最大のピーク値データを出力するピーク値データ検出部と、
    　ピーク値データ検出部からのデジタルパルスデータを用いてパルスを解析し、予め定められた性状を満たすパルスについてのピーク値データを出力させるとともにそれ以外のピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御するパルス波形解析部と、
    　ピーク値データ検出部から出力されるピーク値データをパルスの波高として入力する信号処理部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  3. 　請求項２に記載のパルス処理装置において、
    　前記パルス波形解析部は、
    　デジタルパルスデータの予め定められた基準個数を基準パルス幅として設定する基準設定部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数を下限のパルス幅として検出するパルス幅検出部と、
    　パルス幅検出部から出力される下限のパルス幅を表す個数が、基準設定部から出力される基準個数を上回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する比較判定部と、
    　正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御する出力制御部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  4. 　請求項２に記載のパルス処理装置において、
    　前記パルス波形解析部は、
    　予め定められた比率の上限値および下限値を設定する基準設定部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてパルスの最大波高値を検出し、この最大波高値に基づいて１／２波高値を算出する波高値検出部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、波高値検出部から出力される１／２波高値を表す両側の２個のデジタルパルスデータに挟まれるデジタルパルスデータの個数を１／２波高値のパルス幅として検出し、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数を下限のパルス幅として検出するパルス幅検出部と、
    　パルス幅検出部から出力される１／２波高値のパルス幅を表す個数と下限のパルス幅を表す個数との比率が、基準設定部から出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する比較判定部と、
    　正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御する出力制御部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  5. 　請求項２に記載のパルス処理装置において、
    　前記パルス波形解析部は、
    　予め定められた比率の上限値および下限値を設定する基準設定部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数を下限のパルス幅として検出するパルス幅検出部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてパルスの最大波高値を検出する波高値検出部と、
    　パルス幅検出部から出力される下限のパルス幅を表す個数と波高値検出部から出力される波高値との比率が、基準設定部から出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する比較判定部と、
    　正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御する出力制御部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  6. 　請求項２に記載のパルス処理装置において、
    　前記パルス波形解析部は、
    　予め定められた変化率の上限値および下限値を設定する基準設定部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてパルスの最大波高値を検出し、この最大波高値のデジタルパルスデータに挟まれる前後複数個のデジタルパルスデータについての隣接するデジタルパルスデータの変化率を検出する波高値検出部と、
    　波高値検出部から出力される変化率が、基準設定部から出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合にこのパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する比較判定部と、
    　正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御する出力制御部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  7. 　物理事象を受けてリニアパルス信号を出力するパルス検出部と、
    　リニアパルス信号をデジタルパルスデータに変換する高速ＡＤ変換部と、
    　予め設定された閾値データを出力する閾値データ設定部と、
    　高速ＡＤ変換部が出力するデジタルパルスデータと、閾値データ設定部が出力する閾値データと、を比較し、閾値データを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶するピーク値データ検出部と、
    　ピーク値データ検出部からの最大のピーク値データおよび前後のデジタルパルスデータを用いて波高値を補正したピーク値データを生成し、補正されたピーク値データをピーク値データ検出部へ出力する波高値補正部と、
    　閾値データを下回るデジタルパルスデータを入力したピーク値データ検出部が出力する補正されたピーク値データを入力し、補正されたピーク値データをパルスの波高として入力する信号処理部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  8. 　物理事象を受けてリニアパルス信号を出力するパルス検出部と、
    　リニアパルス信号の勾配を滑らかに整形する波形整形部と、
    　整形されたリニアパルス信号をデジタルパルスデータに変換する高速ＡＤ変換部と、
    　予め設定された閾値データを出力する閾値データ設定部と、
    　高速ＡＤ変換部が出力するデジタルパルスデータと、閾値データ設定部が出力する閾値データと、を比較し、閾値データを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶し、その後に閾値データを下回るとき、少なくとも最大のピーク値データを出力するピーク値データ検出部と、
    　ピーク値データ検出部からのデジタルパルスデータを用いてパルスを解析し、予め定められた性状を満たすパルスについてのピーク値データを出力させるとともにそれ以外のピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御するパルス波形解析部と、
    　ピーク値データ検出部から出力されるピーク値データをパルスの波高として入力する信号処理部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  9. 　請求項８に記載のパルス処理装置において、
    　前記波形整形部は、
    　リニアパルス信号の立ち上がり勾配を滑らかに整形する立上勾配制限部と、
    　リニアパルス信号の立ち下がり勾配を滑らかに整形する立下勾配制限部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  10. 　物理事象を受けてリニアパルス信号を出力するパルス検出部と、
    　リニアパルス信号の勾配を滑らかに整形する波形整形部と、
    　整形されたリニアパルス信号をデジタルパルスデータに変換する高速ＡＤ変換部と、
    　予め設定された閾値データを出力する閾値データ設定部と、
    　高速ＡＤ変換部が出力するデジタルパルスデータと、閾値データ設定部が出力する閾値データと、を比較し、閾値データを連続して上回るデジタルパルスデータのうちの最大のデジタルパルスデータをピーク値データとして一時記憶し、その後にデジタルパルスデータが閾値データを下回るとき、少なくとも最大のピーク値データを出力するピーク値データ検出部と、
    　ピーク値データ検出部からのデジタルパルスデータを用いてパルスの積分値を算出し、積分値を用いて予め定められた性状を満たすか判定し、性状を満たすパルスについてのピーク値データを出力させるとともにそれ以外のピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御するパルス波形積分解析部と、
    　ピーク値検出部から出力されるピーク値データをパルスの波高として入力する信号処理部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  11. 　請求項１０に記載のパルス処理装置において、
    　前記パルス波形積分解析部は、
    　予め定められた比率の上限値と下限値とを設定する基準設定部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてのデジタルパルスデータの最大値を波高値として検出する波高値検出部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてデジタルパルスデータを加算して積分値を算出する積分部と、
    　波高値検出部から出力される波高値を二乗した値と、積分部から出力される積分値と、の比率が、基準設定部から出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回る条件を満たす場合に、このパルスを正常と判断し、条件を満たさない場合にこのパルスを異常と判断する比較判定部と、
    　正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御する出力制御部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  12. 　請求項１０に記載のパルス処理装置において、
    　前記パルス波形積分解析部は、
    　予め定められた比率の上限値および下限値と、１のパルスについての基準の波高値および基準のパルス幅と、を設定する基準設定部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてのデジタルパルスデータの最大値を波高値として検出する波高値検出部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについてデジタルパルスデータを加算して積分値を算出する積分部と、
    　デジタルパルスデータが入力され、１のパルスについて所定の下限値を超えるデジタルパルスデータの個数をパルス幅として検出するパルス幅検出部と、
    　パルス幅検出部から出力される波高値を二乗した値と、積分部から出力される積分値と、の比率が、基準設定部から出力される下限値を上回り、かつ上限値を下回るという条件を満たす場合に、このパルスを正常と判断し、下限値以下の場合にこのパルスを異常と判断し、上限値を上回る場合であって波高値が基準波高値の約２倍程度でパルス幅が基準パルス幅の約１倍である場合に２のパルスが重畳されたと判断し、上限値を上回る場合であって波高値が基準波高値の約１倍程度でパルス幅が基準パルス幅の約２倍である場合に２のパルスが重畳されたと判断する比較判定部と、
    　正常時にはこのパルスのピーク値データを出力させ、重畳時に２のピーク値データを出力させ、また、異常時にはこのパルスのピーク値データを廃棄させるようにピーク値データ検出部を制御する出力制御部と、
    　を備えることを特徴とするパルス処理装置。
  13. 　前記信号処理部が波高分布データを出力する波高分析回路である請求項１～請求項１２の何れか一項に記載のパルス処理装置と、
    　波高分析回路からの波高分布データを登録する波高分布メモリと、
    　波高分布メモリから波高分布データを読み出す演算処理部と、
    　演算処理部から出力された波高分布データを用いて波高分布を表示する出力部と、
    　を備えることを特徴とする放射線分析装置。
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