特許 6454612 Ｘ線データ処理装置、その方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6454612

(24)【登録日】2018年12月21日

(45)【発行日】2019年1月16日

(54)【発明の名称】Ｘ線データ処理装置、その方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/17 20060101AFI20190107BHJP

   G06T 3/40 20060101ALI20190107BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/17 A

   G06T3/40 730

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-127041(P2015-127041)

(22)【出願日】2015年6月24日

(65)【公開番号】特開2017-9503(P2017-9503A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2017年6月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000250339

【氏名又は名称】株式会社リガク

(74)【代理人】

【識別番号】100114258

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 武雄

(74)【代理人】

【識別番号】100125391

【弁理士】

【氏名又は名称】白川 洋一

(72)【発明者】

【氏名】作村 拓人

(72)【発明者】

【氏名】中江 保一

【審査官】 南川 泰裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２３０４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１９７４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６００２７４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２３８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９８６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０７７３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 P. Kraft et al.，"Characterization and Calibration of PILATUS Detectors"，IEEE TRANSACTION ON NUCLEAR SCIENCE，米国，IEEE，２００９年 ６月，Vol.56, No.3，p.758-764

【文献】 Ch. Broennimann et al.，"The PILATUS 1M detector"[online]，J. Synchrotron Rad.，米国，International Union of Crystallography，２００６年，Vol.13，p.120-130，[平成30年4月23日検索], インターネット，ＵＲＬ，https://www.researchgate.net/publication/7281035_The_PILATUS_1M_detector

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／００−７／１２

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６

Ａ６１Ｂ ６／００−６／１４

Ｈ０４Ｎ ５／３２−５／３２５

Ｇ０６Ｔ ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピクセルアレイ型検出器で検出されたＸ線の計数値を補正するＸ線データ処理装置であって、
実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係を記憶する記憶部と、
前記記憶された対応関係に乱数を用いて算出された乱雑さを与えた対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配する分配部と、を備え、
前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力することを特徴とするＸ線データ処理装置。

【請求項2】

前記分配部は、前記乱雑さとして、前記記憶された対応関係により導かれる面積比で前記実体ピクセルの計数値を分割するときの境界に、一定の最大幅でランダムなずれを与えることを特徴とする請求項１記載のＸ線データ処理装置。

【請求項3】

前記分配部は、前記ランダムなずれを、前記実体ピクセルの計数値から推定される標準偏差により得られた−１以上１以下の乱数を用いて算出することを特徴とする請求項２記載のＸ線データ処理装置。

【請求項4】

前記記憶された対応関係において、
前記実体ピクセルは、前記実体ピクセルで検出された計数値を読み取る読取チップの形状に応じた不規則な形状および位置を有し、
前記仮想ピクセルは、規則的な形状および位置を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線データ処理装置。

【請求項5】

前記実体ピクセルの計数値として、前記実体ピクセルの形状に応じてチャージシェアの影響分を排除した計数値を用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線データ処理装置。

【請求項6】

ピクセルアレイ型検出器で検出されたＸ線の計数値を補正するＸ線データ処理の方法であって、
実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係に乱数を用いて算出された乱雑さを与えた対応関係を算出するステップと、
前記算出された対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配するステップと、
前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力するステップと、を含むことを特徴とする方法。

【請求項7】

ピクセルアレイ型検出器で検出されたＸ線の計数値を補正するＸ線データ処理のプログラムであって、
実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係に乱数を用いて算出された乱雑さを与えた対応関係を算出する処理と、
前記算出された対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配する処理と、
前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線データ処理装置、その方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

フォトンカウンティング方式の２次元ハイブリッドピクセルアレイ検出器においては、検出面に複数のピクセルが配置され、その背後にピクセルで検出された計数値を読み出す読み出しチップが配置される。読み出しチップはセンサより小さいため、センサには複数の読み出しチップがタイリングされるのが一般的である。

【0003】

タイリングの結果、互いの読み出しチップ間にはギャップが生じる。ギャップに対しては、他の位置のピクセルとは異なり、ギャップに合わせた形状や配置でピクセルを形成して、対応がなされる。しかしながら、生の計数値はピクセルの形状や配置がふぞろいなまま得られ、ユーザはそのままでは計数値を使えない。

【0004】

従来、ギャップ付近の特殊な形状および配置のピクセルで検出された計数値は、データ処理の段階で補正され、ギャップが無かったときに規則的に配置される仮想ピクセルの計数値に変換されている。その際にはピクセルの面積比に応じた分配で計数値が補正される（例えば、非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】P. Kraft, A. Bergamaschi, Ch. Broennimann, R. Dinapoli, E. F. Eikenberry, B. Henrich, I. Johnson, A. Mozzanica, C. M. Schleputza P. R. Willmotta and B. Schmitta, “Performance of single-photon-counting PILATUS detector modules”, Journal of Synchrotron Radiation, (2009). 16, 368-375

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記のような補正方法では、ギャップ付近で補正により得られた計数値が他の位置の計数値に比べて異なる傾向が生じる。特に低強度のＸ線を測定する場合には、この現象が顕著に現れる。図１４は、従来の補正によるＸ線画像を示す図である。なお、図１４では、分かりやすいように画像処理でコントラストを上げている。図１４の画像では、読み出しチップのギャップ位置に格子状の線が現れている。

【0007】

このような現象は、面積の大きいピクセルでは計数値が大きくなるため、相対的な統計変動が小さくなり、その計数値を単純に面積比で分配すると統計変動が小さい影響が残ることに起因する。言い換えると、面積を大きくしたピクセルでは、Ｘ線の入射位置の情報が失われており、そこで得られた計数値をそのまま一律に仮想的なピクセルに分配することによる影響が生じている。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、分配後の計数値の統計変動がピクセルの形状により異なって見積もられる影響を低減し、適切に計数値分配の補正ができるＸ線データ処理装置、その方法およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）上記の目的を達成するため、本発明のＸ線データ処理装置は、ピクセルアレイ型検出器で検出されたＸ線の計数値を補正するＸ線データ処理装置であって、実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係を記憶する記憶部と、前記記憶された対応関係に乱雑さを与えた対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配する分配部と、を備え、前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力することを特徴としている。

【0010】

このように計数値の分配に乱雑さを与えることで、分配後の計数値の統計変動がピクセルの形状により異なって見積もられる影響を解消し、適切に計数値分配の補正ができる。

【0011】

（２）また、本発明のＸ線データ処理装置は、前記分配部は、前記乱雑さとして、前記記憶された対応関係により導かれる面積比で前記実体ピクセルの計数値を分割するときの境界に、一定の最大幅でランダムなずれを与えることを特徴としている。このような算出により、容易に乱雑さを与えて計数値を算出できる。

【0012】

（３）また、本発明のＸ線データ処理装置は、前記分配部は、前記ランダムなずれを、前記実体ピクセルの計数データから推定される標準偏差により得られた−１以上１以下の乱数を用いて算出することを特徴としている。これにより、ピクセルごとに計数値に応じた適度な乱雑さを与えることができる。

【0013】

（４）また、本発明のＸ線データ処理装置は、前記記憶された対応関係において、前記実体ピクセルは、前記実体ピクセルで検出された計数値を読み取る読取チップの形状に応じた不規則な形状および位置を有し、前記仮想ピクセルは、規則的な形状および位置を有することを特徴としている。これにより、チップ間の不規則な形状および位置を有するピクセルを理想的なピクセルの並びに置き換えることができる。

【0014】

（５）また、本発明のＸ線データ処理装置は、前記実体ピクセルの計数値として、前記実体ピクセルの形状に応じてチャージシェアの影響分を排除した計数値を用いることを特徴としている。これにより、チャージシェアの影響も考慮して計数値を補正できる。

【0015】

（６）また、本発明の方法は、ピクセルアレイ型検出器で検出されたＸ線の計数値を補正するＸ線データ処理の方法であって、実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係に乱雑さを与えた対応関係を算出するステップと、前記算出された対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配するステップと、前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力するステップと、を含むことを特徴としている。これにより、分配後の計数値の統計変動がピクセルの形状により異なって見積もられる影響を解消し、適切に計数値分配の補正ができる。

【0016】

（７）また、本発明のプログラムは、ピクセルアレイ型検出器で検出されたＸ線の計数値を補正するＸ線データ処理のプログラムであって、実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係に乱雑さを与えた対応関係を算出する処理と、前記算出された対応関係を用いて、前記実体ピクセルの計数値を前記仮想ピクセルに分配する処理と、前記仮想ピクセルに分配された計数値を補正結果として出力する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴としている。これにより、分配後の計数値の統計変動がピクセルの形状により異なって見積もられる影響を解消し、適切に計数値分配の補正ができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、分配後の計数値の統計変動がピクセルの形状により異なって見積もられる影響を解消し、適切に計数値分配の補正ができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明のＸ線検出システムの構成の一例を示す概略図である。

【図2】Ｘ線検出器およびＸ線データ処理装置の構成を示すブロック図である。

【図3】ギャップ付近のピクセルの形状および配置を示す概略図である。

【図4】第１実施形態のＸ線データ処理装置の構成を示すブロック図である。

【図5】第１実施形態のＸ線データ処理装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】実体ピクセルに仮想ピクセルを重ねて示す模式図である。

【図7】実体ピクセルから仮想ピクセルへの計数値の分配を示す模式図である。

【図8】ピクセルの大きさに対する計数値の標準偏差を示す表である。

【図9】（ａ）、（ｂ）それぞれ正方形および長方形のピクセルの有効面積を示す図である。

【図10】ピクセルの形状に対する有効面積の一例を示す表である。

【図11】第２実施形態のＸ線データ処理装置の構成を示すブロック図である。

【図12】第２実施形態のＸ線データ処理装置の動作を示すフローチャートである。

【図13】計数値の分配に乱雑さを加えた補正によるＸ線画像を示す図である。

【図14】従来の補正によるＸ線画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

【0020】

［第１実施形態］
（全体構成）
図１は、Ｘ線検出システム１０の構成の一例を示す概略図である。図１に示すようにＸ線検出システム１０は、Ｘ線源２０、試料Ｓ、Ｘ線検出器１００およびＸ線データ処理装置２００で構成されている。

【0021】

Ｘ線源２０は、例えば、陰極であるフィラメントから放射された電子束を対陰極であるロータターゲットに衝突させてＸ線を発生させる。Ｘ線源２０から放射されるＸ線は、いわゆるポイントフォーカスのＸ線ビームである。

【0022】

ロータターゲットの外周面には、例えば、ＭｏまたはＣｕのような金属が設けられている。Ｍｏターゲットに電子が衝突したとき、特性線であるＭｏＫα線（波長０．７１１Å）を含むＸ線が放射される。Ｃｕターゲットに電子が衝突したとき、特性線であるＣｕＫα線（波長１．５４２Å）を含むＸ線が放射される。

【0023】

試料Ｓは、試料支持装置により支持されている。Ｘ線検出器１００は、例えば試料Ｓで回折された回折Ｘ線または蛍光Ｘ線を検出する。Ｘ線データ処理装置２００は、検出された計数値を処理し、検出結果を出力する。Ｘ線検出器１００およびＸ線データ処理装置２００の詳細については、後述する。

【0024】

（Ｘ線検出器およびＸ線データ処理装置の構成）
図２は、Ｘ線検出器１００およびＸ線データ処理装置２００の構成を示すブロック図である。Ｘ線検出器１００は、複数のＸ線受光用のピクセル１１０を有しており、例えばフォトンカウンティング方式のピクセルアレイ型の２次元半導体検出器である。複数のピクセル１１０により形成される検出面の全面がセンサであり、センサに対し読み出しチップ１４０がタイリングされている。複数のピクセル１１０は、２次元的にアレイ化されており、一律の形状で原則規則的に配列されているが、読み出しチップ１４０間のピクセルは形状や位置が不規則である。なお、検出器は、２次元半導体検出器に限られず、１次元半導体検出器であってもよい。

【0025】

Ｘ線検出器１００は、表面に複数のピクセル１１０を有しており、ピクセル１１０の背面には、読み出しチップ１４０を有している。また、読み出しチップ１４０には、分別回路１２０およびカウンタ部１３０が搭載されている。分別回路１２０は、複数のピクセル１１０の個々に接続されており、さらにはカウンタ部１３０が、分別回路１２０の個々に接続されている。カウンタ読み出し回路１５０は、各カウンタ部１３０に接続されている。

【0026】

分別回路１２０は、ピクセル１１０のパルス信号をＸ線波長ごとに分別して出力する。カウンタ部１３０は、分別回路１２０によって波長毎に分別された信号のそれぞれの個数を計数する。カウンタ部１３０は、例えば、分別回路１２０によって分別された数のパルス信号をそれぞれカウントできるように分別数と同じ数のカウンタ回路を内蔵する。カウンタ読み出し回路１５０の出力信号は、エネルギーの閾値により分離されたＸ線検出データとしてＸ線データ処理装置２００に通信線を通して伝送される。

【0027】

Ｘ線データ処理装置２００は、例えばパーソナルコンピュータである。パーソナルコンピュータは、例えば、演算制御するためのＣＰＵ、データを記憶するためのメモリ、メモリ内の所定領域に記憶されたシステムソフト、およびメモリ内の他の所定領域に記憶されたアプリケーションプログラムソフト、等によって構成されている。

【0028】

Ｘ線データ処理装置２００には、ユーザの入力を受け付ける入力部３００としてキーボード等が接続されている。また、Ｘ線データ処理装置２００には、ディスプレイやプリンタ等の出力部４００が接続されている。出力部４００は、Ｘ線データ処理装置２００からの指示に従って測定結果を出力する。

【0029】

（ギャップ付近のピクセル）
図３は、ギャップ付近のピクセルの形状および配置を示す概略図である。読み出しチップ１４０は、検出面を構成するピクセル１１１〜１１３の背面に設けられている。図３に示すようにタイリングされた読み出しチップ１４０の間には、ギャップ１４１が形成される。ギャップ付近に読み出しチップ１４０の縁に合わせてノーマルなピクセル１１１より大きく長方形のピクセル１１２が設けられ、ギャップの４つ角の位置にはノーマルなピクセル１１１より大きい正方形のピクセル１１３が設けられている。

【0030】

（Ｘ線データ処理装置の構成）
図４は、Ｘ線データ処理装置２００の構成を示すブロック図である。Ｘ線データ処理装置２００は、管理部２１０、記憶部２２０および分配部２６０を備えており、Ｘ線検出器１００で検出されたＸ線の計数値を補正する。

【0031】

管理部２１０は、Ｘ線検出器１００でピクセルごとに検出された計数値を受け取り、管理する。例えば、管理部２１０は、ピクセル１１０の番地（ｉ，ｊ）に関連付けて、そのピクセルで検出されたＸ線の計数値を記憶する。

【0032】

記憶部２２０は、実体ピクセルの形状および位置に対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係を記憶する。ギャップ付近にあるピクセルについて対応関係を記憶するのが好ましい。仮想ピクセルは、実体ピクセルを理想的な形状と並びに置き換えたものであり、実体ピクセルのうちのノーマルなピクセルと形状および配置の規則が一致しており、一律の形状で規則的な配置をしている。

【0033】

分配部２６０は、記憶された対応関係に乱雑さを与えた対応関係を用いて、実体ピクセルの計数値を仮想ピクセルに分配する。このように計数値の分配に乱雑さを与えることで、分配後の計数値の統計変動がピクセルの形状により異なって見積もられる影響を解消し、適切に計数値分配の補正ができる。

【0034】

分配部２６０は、乱雑さとして、記憶された対応関係により導かれる面積比で実体ピクセルの計数値を分割するときの境界にその計数値の標準偏差に比例する数値を最大幅とするずれを与えることが好ましい。これにより、ピクセルごとに計数値に応じた適度な乱雑さを与えることができる。すなわち、実体ピクセルの計数値の平方根に一定の係数を掛けた数値に−１以上１以下の乱数を掛けてずれを算出するのが好ましい。このような算出により、容易に乱雑さを与えた計数値を算出できる。

【0035】

具体的には次のような分配比を算出することができる。例えば実体ピクセル１１２の計数値を２／３の領域と１／３の領域に分配する際に、以下のように面積比率に標準偏差に比例するランダムなずれσ_１を与える。これにより、計数値に乱雑性を与えて標準偏差を拡大するとともに、総計数を保存することができる。なお、数式（１）の２／√ｎの２は一定の係数であり、測定ごとに値をかえてもよい。

【数1】

【0036】

（Ｘ線データ処理装置の動作）
次に、上記のように構成されたＸ線データ処理装置２００の動作を説明する。図５は、Ｘ線データ処理装置２００の動作を示すフローチャートである。まず、読み出しチップ間の特殊なピクセルについて、実体ピクセルに対する仮想ピクセルの形状および位置の対応関係を記憶部２２０から読み出す（ステップＳ１）。

【0037】

次に、読み出した対応関係から分配の面積比を算出する（ステップＳ２）。そして、例えば標準偏差を求めることで計数値から乱雑さを算出する（ステップＳ３）。得られた乱雑さで面積比を調整して分配率を算出し（ステップＳ４）、算出された分配率で実体ピクセルの計数値を仮想ピクセルに分配する（ステップＳ５）。そして、分配された計数値を補正後の計数値として出力して、一連の補正の処理を終了する。

【0038】

（実体ピクセルから仮想ピクセルへの分配）
図６は、実体ピクセル１１１〜１１３に仮想ピクセル１１５を重ねて示す模式図である。実体ピクセル１１１〜１１３には、ノーマルなピクセル１１１と、読み出しチップのギャップ付近に存在する特殊なピクセル１１２、１１３が存在する。ノーマルなピクセル１１１は、それぞれ仮想ピクセル１１５と形状および配置が一致している。

【0039】

長方形の特殊なピクセル１１２は、一方の辺の長さはノーマルなピクセル１１１の長さと同じである。他方の辺の長さはノーマルなピクセル１１１の長さの１．５倍であり、仮想ピクセル１１５とサイズおよび配置が相違している。また、正方形の特殊なピクセル１１３は、いずれの辺の長さもノーマルなピクセル１１１の長さの１．５倍であり、仮想ピクセル１１５と形状および位置が相違している。これらの特殊なピクセル１１２、１１３で検出された計数値は、重複する仮想ピクセル１１５に分配される。

【0040】

図７は、実体ピクセルから仮想ピクセルへの計数値の分配を示す模式図である。例えば、図７の上段の特殊な実体ピクセル１１２ａは、長辺に沿って領域Ａ、Ｂに概略１：０．５の面積比で分け、領域Ａを下段の仮想ピクセル１１５ａに対応付けて計数値を割当て、領域Ｂを仮想ピクセル１１５ｂに対応付けて計数値を割当てる。また、図７の上段の特殊な実体ピクセル１１２ｂは、長辺に沿って領域Ｃ、Ｄに概略０．５：１の面積比で分け、領域Ｃを下段の仮想ピクセル１１５ｂに対応付けて計数値を割当て、領域Ｄを仮想ピクセル１１５ｃに対応付けて計数値を割当てる。

【0041】

このような分配を行なう際には、特殊な実体ピクセル１１２ａのように拡張されたピクセルでイベントが発生した際にすでに位置情報が失われているため、そのピクセルで検出された総計数を変えなければ、妥当性のある範囲で分配比率の自由度が許容される。そこで、計数値の分配時には標準偏差に比例した最大幅で乱雑さを与えることが可能になる。

【0042】

（統計変動）
図８は、ピクセルの大きさに対する計数値の標準偏差を示す表である。例えば、ノーマルな実体ピクセル１１１に相当する１００×１００μｍ^２のピクセルにおいて計数値がｎである場合には、標準偏差は√ｎとなる。そして、実体ピクセル１１２に相当する１００×１５０μｍ^２のピクセルにおいて計数値が１．５×ｎである場合には、標準偏差は√（１．５×ｎ）となる。計数値をそのまま面積比２／３の仮想ピクセル１１５に分配すると、その標準偏差は、２／３×√１．５×√ｎ＝０．８２×√ｎとなり、ノーマルなピクセル１１１より計数データの統計変動が小さくなるため、もっと乱雑さを与えた分配の方が好ましいと分かる。

【0043】

また、実体ピクセル１１３に相当する１５０×１５０μｍ^２のピクセルにおいて計数値が１．５^２×ｎである場合には、標準偏差は１．５×√ｎとなる。計数値をそのまま面積比１／２．２５の仮想ピクセル１１５に分配すると、その標準偏差は、１／２．２５×１．５×√ｎ＝０．６７×√ｎとなり、ノーマルなピクセル１１１より計数値の統計変動が小さくなるため、乱雑さを与えた方が好ましいと分かる。

【0044】

［第２実施形態］
上記の実施形態では、チャージシェアの影響を計算していないが、有効面積率を用いてチャージシェアの影響分を排除した計数値をもとにして分配による補正を行なうことができる。

【0045】

図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ正方形および長方形のピクセルの有効面積を示す図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ピクセルの形状に応じて、チャージシェアの影響を考慮した有効面積の大きさは異なる。これは、チャージシェアによる影響が外周部分でのみ生じるため電荷収集電極の形状によって影響の度合いが異なるためである。各ピクセルにおいてチャージシェアの影響を受ける領域は、縁から一定距離の帯状の領域となるため、ピクセルの面積が大きくなるほどチャージシェアの影響分を引いた有効面積も大きくなる。

【0046】

図１０は、ピクセルの形状に対する有効面積の一例を示す表である。Ｘ線源にはＣｕＫ８．０４ｋｅＶを用い、６ｋｅＶを閾値として用いた。図１０に示すように、１００×１００μｍ^２のピクセルの有効面積は９６×９６μｍ^２であり、有効面積率は、０．９２１６であった。これに対し、１００×１５０μｍ^２のピクセルの有効面積は９６×１４６μｍ^２であり、有効面積率は、０．９３４４であり、１００×１５０μｍ^２のピクセルの方が有効面積率は大きくなった。

【0047】

（Ｘ線データ処理装置の構成）
図１１は、Ｘ線データ処理装置５００の構成を示すブロック図である。本実施形態では、記憶部２２０は、さらにＸ線検出器１００のピクセルに関するデータおよびＸ線源２０および検出エネルギーの閾値に関するデータを記憶している。

【0048】

ピクセルに関するデータには、ピクセルに応じて予め記憶された、ピクセルのサイズ、形状およびセンサ内の電荷の拡がりの分布を表すデータが含まれる。また、Ｘ線源２０および検出エネルギーの閾値に関するデータは、Ｘ線検出システム１０が用いられる際の条件を表すデータである。これらのデータを用いて、ピクセルの特性や形状に応じたチャージシェアの影響を排除した有効面積率を算出することができる。

【0049】

有効面積率算出部５３０は、ピクセルに関するデータおよび入力されたデータを用いて、ピクセルの本来の検出能力に対するチャージシェアの影響を受けた検出能力の割合をピクセルの有効面積率として算出する。

【0050】

チャージシェア補正部５５０は、管理されている計数値を算出された有効面積率で補正して真値を推定する。複数の線源および複数の閾値に対しては、算出された有効面積率を連立方程式で表し、連立方程式を用いて、各検出エネルギーの閾値に対する計数値を各線源に対する補正値に１次変換できる。

【0051】

（Ｘ線データ処理装置の動作）
次に、上記のように構成されたＸ線データ処理装置５００の動作を説明する。図１２は、Ｘ線データ処理装置５００の動作を示すフローチャートである。まず、記憶部２２０からピクセルに関するデータ、測定で用いられたＸ線の波長および閾値を読み出し（ステップＴ１）、ピクセルに関するデータ、波長および閾値の数値を用いて有効面積率を算出する（ステップＴ２）。そして、有効面積率を用いて計数値を補正する（ステップＴ３）。このような処理により、有効面積率を用いた補正が可能になる。

【0052】

さらに上記の処理で得られた補正後の計数値に、乱雑さを与えて読み取りチップ間の実体ピクセルから仮想ピクセルへ分配する。この処理は、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ６を実行することで可能となる。このようにして、チャージシェアの影響を排除しつつ、仮想ピクセルへの計数値の分配を行なうことができる。

【0053】

（補正および補正に用いられる有効面積率の算出）
チャージシェアによる影響を除いた有効面積率は閾値波長と、入射Ｘ線の波長に対する依存性が存在する。この波長依存性と、複数の閾値によって測定された計数値を用いて、波長毎に、ピクセルに到達したＸ線の計数の推定を行なう。

【0054】

異なる２つの波長をＡ、Ｂとし、異なる２つの適当な閾値をＬ、Ｈとする。また、波長Ａ、Ｂの光源から各ピクセルに到達するＸ線の真の光子数をそれぞれＩ_Ａ、Ｉ_Ｂとし、閾値Ｌ、Ｈで観測される計数をそれぞれＩ_Ｌ、Ｉ_Ｈとする。閾値Ｌと波長Ａによって決まるピクセル有効面積率をｐ_ＬＡのように表せば、以下の数式（２）のように観測される計数と真の光子数の関係が得られる。

【数2】

【0055】

ここで有効面積率からなる行列をＰとして、その逆行列を求めれば、以下の数式（３）となることから、波長Ａ、Ｂによる信号を区別せずに観測した計数を元に、線源Ａ、Ｂによる計数を独立に得ることが可能となる。

【数3】

【0056】

半導体センサ内での電荷の拡がりが正規分布に従い、その標準偏差がσであると仮定し、ピクセルの一辺の長さをｄとすると、有効面積率ｐは次の数式（４）のように近似できる（∵ｄ≫σ）。

【数4】

【0057】

ここで、λは対象としているＸ線の波長、λ_Ｔｈは検出回路の閾値波長である。ｄ≫σが成立しない場合にはピクセルの４つの角による効果を考慮する必要がある。

【0058】

上記のＸ線検出システム１０は、多色光源の分離に用いることができる。例えば、高エネルギー側の閾値と低エネルギー側の閾値によりそれぞれ分離されたＸ線の計数値Ｉ_ＨおよびＩ_Ｌから、以下の数式（５）によりＣｕ光源およびＭｏ光源の回折Ｘ線強度Ｉ_ＣｕおよびＩ_Ｍｏを求めることができる。

【数5】

【0059】

［実施例］
以上のような計数値の分配方法を用いて、Ｘ線データを補正した。ＣｒのＸ線源を用いてＳｉ試料にＸ線を照射し、回折Ｘ線を測定した。高い側の閾値を５１２ｋｅＶとして有効面積率による補正を行なった。さらに、読み取りチップ間のピクセルについて乱雑さを加えて計数値の仮想ピクセルへの分配を行なった。図１３は、計数値の分配に乱雑さを加えた補正によるＸ線画像を示す図である。図１３に示すように、読み取りチップ間のギャップはＸ線画像に現れなくなった。

【符号の説明】

【0060】

１０ Ｘ線検出システム
２０ Ｘ線源
１００ Ｘ線検出器
１１０ ピクセル（実体ピクセル）
１１１-１１３ ピクセル（実体ピクセル）
１１２ａ 実体ピクセル
１１２ｂ 実体ピクセル
１１５ 仮想ピクセル
１１５ａ-１１５ｃ 仮想ピクセル
１２０ 分別回路
１３０ カウンタ部
１４０ 読み出しチップ
１４１ ギャップ
１５０ カウンタ読み出し回路
２００ Ｘ線データ処理装置
２１０ 管理部
２２０ 記憶部
２６０ 分配部
３００ 入力部
４００ 出力部
５００ Ｘ線データ処理装置
５３０ 有効面積率算出部
５５０ チャージシェア補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】