特許 6574957 Ｘ線分析用信号処理装置及びＸ線分析用信号処理装置の調整方法

(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】6574957

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】Ｘ線分析用信号処理装置及びＸ線分析用信号処理装置の調整方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/223 20060101AFI20190909BHJP

   G01T 1/17 20060101ALI20190909BHJP

   G01T 1/36 20060101ALI20190909BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/223

   G01T1/17 F

   G01T1/17 H

   G01T1/36 D

【請求項の数】16

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-190201(P2017-190201)

(22)【出願日】2017年9月29日

(65)【公開番号】特開2019-66243(P2019-66243A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2018年11月20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】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】多田 勉

(72)【発明者】

【氏名】迫 幸雄

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−３３３３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−４７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５２７３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ

Ｇ０１Ｎ２３／００−２３／２２７６

Ｇ０１Ｔ１／００−１／１６、１／１６７−７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線検出器から出力された信号を、第１時定数を用いてアナログ信号である微分波に変換する微分回路と、
前記アナログ信号である微分波をデジタル信号である微分波に変換するＡＤ変換器と、
第２時定数を用いて、前記デジタル信号である微分波を整形する波形整形デジタルフィルタと、
整形された波形の少なくとも２か所の領域の波高値に基づいて、前記整形された波形の特徴値を取得し、前記特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
を有することを特徴とするＸ線分析用信号処理装置。

【請求項2】

前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形の平坦部において少なくとも第１領域及び第２領域の波高値を測定し、前記第１領域と前記第２領域の測定値の差分を前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、
前記第１時定数または前記第２時定数は、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値からずれている場合に、該ピークにおけるエネルギーがゼロ値となるように、ソフトウェア制御により調整される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項3】

前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形の平坦部において少なくとも第１領域及び第２領域の波高値を測定し、前記第１領域と前記第２領域の測定値の差分を前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、
Ｘ線分析用信号処理装置は、さらに、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値からずれている場合に、該ずれを表す情報を出力する出力部と、ユーザが前記ずれを表す情報に基づいて前記第１時定数または前記第２時定数を調整する入力部と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項4】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形し、
前記波高値測定部は、前記階段波に含まれる立ち上がりエッジの後の平坦部において、前記第１領域及び前記第２領域の波高値の差分を測定し、前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項5】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、所定の時間間隔を有する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を台形波に整形し、
前記波高値測定部は、前記台形波の頂部または底部のいずれか一方の平坦部において、前記第１領域と前記第２領域の波高値の差分を測定し、該差分を前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項6】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、隣接する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を三角波に整形し、
前記波高値測定部は、前記三角波の底部の平坦部において、前記第１領域と前記第２領域の波高値の差分を測定し、該差分を前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項7】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、前記階段波を第３時定数を用いて微分し、さらに、少なくとも１回積分してガウシアン波に整形し、
前記波高値測定部は、前記ガウシアン波の底部の平坦部において、前記第１領域と前記第２領域の波高値の差分を測定し、該差分を前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項8】

前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形に含まれるピーク値またはステップ高さを測定し、前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、
前記第１時定数または前記第２時定数は、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーが所定値からずれている場合に、該ピークにおけるエネルギーが前記所定値となるように、ソフトウェア制御により調整される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項9】

前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形に含まれるピーク値またはステップ高さを測定し、前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、
Ｘ線分析用信号処理装置は、さらに、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーが所定値からずれている場合に、該ずれを表す情報を出力する出力部と、ユーザが前記ずれを表す情報に基づいて前記第１時定数または前記第２時定数を調整する入力部と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項10】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形し、
前記波高値測定部は、前記階段波に含まれる立ち上がりエッジを挟む第１領域及び第２領域の波高値の差分を前記ステップ高さとして測定し、前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項11】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、所定の時間間隔を有する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を台形波に整形し、
前記波高値測定部は、前記台形波の頂部の第１領域と、立ち上がりエッジの前または立ち下がりエッジの後の平坦部の第２領域と、の波高値の差分を前記ステップ高さとして測定し、前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項12】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、隣接する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を三角波に整形し、
前記波高値測定部は、前記三角波のピークを含む第１領域と、ピーク位置の前またはピーク位置の後の平坦部の第２領域と、の波高値の差分を前記ピーク値として測定し、前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項13】

前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、前記階段波を第３時定数を用いて微分し、さらに、少なくとも１回積分してガウシアン波に整形し、
前記波高値測定部は、前記ガウシアン波のピークを含む第１領域と、ピーク位置の前またはピーク位置の後の平坦部の第２領域と、の波高値の差分を前記ピーク値として測定し、前記特徴値として取得する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項14】

前記微分回路は、コンデンサと可変抵抗器を含み、
前記第１時定数は、前記可変抵抗器によって調整される、
ことを特徴とする請求項２乃至１３のいずれかに記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項15】

前記波高値測定部は、さらに、前記整形された波形に含まれる立ち上がりエッジを挟んで、少なくとも２か所の領域の波高値の差分を測定し、Ｘ線エネルギーとして取得することを特徴とする請求項２乃至１４のいずれかに記載のＸ線分析用信号処理装置。

【請求項16】

Ｘ線検出器から出力された信号を、第１時定数を用いてアナログ信号である微分波に変換する工程と、
前記アナログ信号である微分波をデジタル信号である微分波に変換する工程と、
第２時定数を用いて、前記デジタル信号である微分波を整形する工程と、
整形された波形の少なくとも２か所の領域の波高値に基づいて、前記整形された波形の特徴値を取得し、前記特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを生成する工程と、
を含むことを特徴とするＸ線分析用信号処理装置の調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線分析用信号処理装置及びＸ線分析用信号処理装置の調整方法、に関する。

【背景技術】

【0002】

測定対象となる試料にＸ線を照射し、出射されたＸ線に基づいて試料に含まれる元素等を分析するＸ線分析装置が知られている。Ｘ線分析装置は、まず、一次Ｘ線の照射によって励起または反射等された試料から放出されるＸ線をＸ線検出器により検出する。そして、当該信号は、Ｘ線分析用信号処理装置によって、波高値に応じた弁別処理が行われる（特許文献１及び２参照）。

【0003】

例えば、これによりエネルギースペクトルが得られるとともに、得られたエネルギースペクトルに基づくデータ処理により試料の元素分析が行われる。例えば、図１４は、従来のＸ線分析用信号処理装置を説明するためのブロック図である。Ｘ線分析用信号処理装置は、Ｘ線検出器１０２と、プリアンプ１０４と、微分回路１０６と、ＡＤ変換器１０８と、波形整形デジタルフィルタ１１６とを含んで構成されている。

【0004】

具体的には、Ｘ線検出器１０２は、検出されたＸ線のエネルギーに比例した信号を出力する。当該信号は、アナログ信号であって、例えば、階段状の波形（以下、階段波とする）である。当該信号は、プリアンプ１０４によって増幅された後、微分回路１０６で微分される。当該微分された信号は、例えば、図１５（ａ）に示すように、階段波が立ち上るタイミングで急峻に立ち上がり、その後、微分回路１０６の時定数に応じて緩やかに減衰する波形である。微分回路１０６が出力したアナログ信号は、ＡＤ変換器１０８でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された信号は、波形整形デジタルフィルタ１１６によって、図１５（ｂ）に示すように階段波に整形される（特許文献３乃至５参照）。

【0005】

しかしながら、微分回路１０６の時定数と波形整形デジタルフィルタ１１６の時定数が一致していない場合、階段波が正確に整形されないという問題があった。一般的なコンデンサの静電容量や抵抗器の抵抗値等には±数％程度の許容差が存在する。そのため、それらの部品を用いて製作される微分回路の微分時定数は設計値から±数％程度ずれる。この場合、例えば図１６（ｂ）に示すように、整形された信号が、立ち上がりエッジの後側で傾きを持った波形となってしまう。当該傾きは、立ち上がり前後の波高値の差（すなわち、Ｘ線のエネルギー）を算出する際の精度が低下する原因となる。なお、図１６（ａ）に示す波形は、図１６（ｂ）に示す波形を整形する前の波形である。通常、エネルギー分解能の悪化を抑制するためには、微分回路の時定数と波形整形デジタルフィルタの時定数の差を少なくとも１％以下にする必要がある。

【0006】

そこで、微分回路の時定数と波形整形デジタルフィルタの時定数の差を少しでも小さくするために、アナログ回路である微分回路に高精度のコンデンサや抵抗器を用いていた。しかし、高精度の部品は高価であるため製造コストが高くなってしまう。また、部品の精度にも限界がある。

【0007】

そこで、特許文献５では、波形整形後の階段波から９６種の時定数を用いて９６種の台形波が計算されている。そして、台形波の前後の傾きを比較し、傾きが異なる場合に時定数がずれているとして予め設けたテーブルから最適な時定数を選んで補正する点が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平７−３３３３４６号公報

【特許文献2】特開平１０−３１８９４６号公報

【特許文献3】特開２００５−１２１３９２号公報

【特許文献4】特開２０１２−１６８１２４号公報

【特許文献5】特開２０１５−２１９５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記特許文献５によれば、補正に用いる時定数の選択は、数１０個（平均１６個）の信号波形を用いた評価に基づいて行われる。この場合、評価に用いる信号波形の数が少なく十分な統計精度が得られないため、補正の精度が低い。また、異なる時定数を用いて台形波を９６通り算出する為、演算の負担が大きく、補正に時間がかかってしまう。さらに、時定数評価用に専用の測定試料を用意し、装置の測定条件を決める必要もある。

【0010】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、時定数の補正を高精度に行えるとともに、当該補正するための調整作業が簡易かつ迅速にできるＸ線分析用信号処理装置及びＸ線分析用信号処理装置の調整方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置は、Ｘ線検出器から出力された信号を、第１時定数を用いてアナログ信号である微分波に変換する微分回路と、前記アナログ信号である微分波をデジタル信号である微分波に変換するＡＤ変換器と、第２時定数を用いて、前記デジタル信号である微分波を整形する波形整形デジタルフィルタと、整形された波形の少なくとも２か所の領域の波高値に基づいて、前記整形された波形の特徴値を取得し、前記特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、を有することを特徴とする。

【0012】

請求項２に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形の平坦部において少なくとも第１領域及び第２領域の波高値を測定し、前記第１領域と前記第２領域の測定値の差分を前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、前記第１時定数または前記第２時定数は、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値からずれている場合に、該ピークにおけるエネルギーがゼロ値となるように、ソフトウェア制御により調整される、ことを特徴とする。

【0013】

請求項３に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形の平坦部において少なくとも第１領域及び第２領域の波高値を測定し、前記第１領域と前記第２領域の測定値の差分を前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、Ｘ線分析用信号処理装置は、さらに、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値からずれている場合に、該ずれを表す情報を出力する出力部と、ユーザが前記ずれを表す情報に基づいて前記第１時定数または前記第２時定数を調整する入力部と、を有する、ことを特徴とする。

【0014】

請求項４に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形し、前記波高値測定部は、前記階段波に含まれる立ち上がりエッジの後の平坦部において、前記第１領域及び前記第２領域の波高値の差分を測定し、前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0015】

請求項５に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、所定の時間間隔を有する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を台形波に整形し、前記波高値測定部は、前記台形波の頂部または底部のいずれか一方の平坦部において、前記第１領域と前記第２領域の波高値の差分を測定し、該差分を前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0016】

請求項６に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、隣接する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を三角波に整形し、前記波高値測定部は、前記三角波の底部の平坦部において、前記第１領域と前記第２領域の波高値の差分を測定し、該差分を前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0017】

請求項７に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項２または３に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、前記階段波を第３時定数を用いて微分し、さらに、少なくとも１回積分してガウシアン波に整形し、前記波高値測定部は、前記ガウシアン波の底部の平坦部において、前記第１領域と前記第２領域の波高値の差分を測定し、該差分を前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0018】

請求項８に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形に含まれるピーク値またはステップ高さを測定し、前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、前記第１時定数または前記第２時定数は、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーが所定値からずれている場合に、該ピークにおけるエネルギーが前記所定値となるように、ソフトウェア制御により調整される、ことを特徴とする。

【0019】

請求項９に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項１に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記ヒストグラム生成部は、前記整形された波形に含まれるピーク値またはステップ高さを測定し、前記特徴値として取得する波高値測定部を有し、Ｘ線分析用信号処理装置は、さらに、前記ヒストグラムのピークにおけるエネルギーが所定値からずれている場合に、該ずれを表す情報を出力する出力部と、ユーザが前記ずれを表す情報に基づいて前記第１時定数または前記第２時定数を調整する入力部と、を有する、ことを特徴とする。

【0020】

請求項１０に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形し、前記波高値測定部は、前記階段波に含まれる立ち上がりエッジを挟む第１領域及び第２領域の波高値の差分を前記ステップ高さとして測定し、前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0021】

請求項１１に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、所定の時間間隔を有する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を台形波に整形し、前記波高値測定部は、前記台形波の頂部の第１領域と、立ち上がりエッジの前または立ち下がりエッジの後の平坦部の第２領域と、の波高値の差分を前記ステップ高さとして測定し、前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0022】

請求項１２に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、隣接する２か所の領域の波高値の差分に基づいて前記階段波を三角波に整形し、前記波高値測定部は、前記三角波のピークを含む第１領域と、ピーク位置の前またはピーク位置の後の平坦部の第２領域と、の波高値の差分を前記ピーク値として測定し、前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0023】

請求項１３に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項８または９に記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波形整形デジタルフィルタは、前記微分波を階段波に整形した上で、前記階段波を第３時定数を用いて微分し、さらに、少なくとも１回積分してガウシアン波に整形し、前記波高値測定部は、前記ガウシアン波のピークを含む第１領域と、ピーク位置の前またはピーク位置の後の平坦部の第２領域と、の波高値の差分を前記ピーク値として測定し、前記特徴値として取得する、ことを特徴とする。

【0024】

請求項１４に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項２乃至１３のいずれかに記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記微分回路は、コンデンサと可変抵抗器を含み、前記第１時定数は、前記可変抵抗器によって調整される、ことを特徴とする。

【0025】

請求項１５に記載のＸ線分析用信号処理装置は、請求項２乃至１４のいずれかに記載のＸ線分析用信号処理装置において、前記波高値測定部は、さらに、前記整形された波形に含まれる立ち上がりエッジを挟んで、少なくとも２か所の領域の波高値の差分を測定し、Ｘ線エネルギーとして取得することを特徴とする。

【0026】

請求項１６に記載のＸ線分析用信号処理装置の調整方法は、Ｘ線検出器から出力された信号を、第１時定数を用いてアナログ信号である微分波に変換する工程と、前記アナログ信号である微分波をデジタル信号である微分波に変換する工程と、第２時定数を用いて、前記デジタル信号である微分波を整形する工程と、整形された波形の少なくとも２か所の領域の波高値に基づいて、前記整形された波形の特徴値を取得し、前記特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを生成する工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0027】

請求項１乃至７及び１５に記載の発明によれば、波形整形の補正を高精度に行えるとともに、当該補正を行うための調整作業が簡易かつ迅速にできる。

【0028】

また、請求項８乃至１３に記載の発明によれば、通常のＸ線エネルギーを測定する機構と時定数を調整するために波高値を測定する機構を共有することにより、装置を簡易にすることができる。

【0029】

また、請求項１４に記載の発明によれば、アナログ回路の時定数が調整される。それにより、Ｘ線分析装置運用時にＸ線検出器を交換する必要が生じた際に、Ｘ線検出器と共に時定数が波形整形デジタルフィルタに合わせてすでに調整されたアナログ回路基板を差し替えることができ、Ｘ線分析装置の較正作業が簡易になる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】Ｘ線分析用信号処理装置を概略的に示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る微分波及び階段波を示す図である。

【図3】第１の実施形態に係るヒストグラムを示す図である。

【図4】第１の実施形態に係る時定数を調整する過程を示すフロー図である。

【図5】第１の実施形態に係る実測のヒストグラムを示す図である。

【図6】第１の実施形態の変形例における微分波及び階段波を示す図である。

【図7】第１の実施形態の変形例におけるヒストグラムを示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る波形を示す図である。

【図9】第２の実施形態に係る波形を示す図である。

【図10】第３の実施形態に係る波形を示す図である。

【図11】第３の実施形態に係る波形を示す図である。

【図12】第４の実施形態に係る波形を示す図である。

【図13】第４の実施形態に係る波形を示す図である。

【図14】従来のＸ線分析用信号処理装置の構成を示す図である。

【図15】従来の微分波及び階段波を示す図である。

【図16】従来の時定数がずれた場合における微分波及び階段波を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

[第１の実施形態]
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。図１は、本発明に係るＸ線分析用信号処理装置１００を概略的に示す図である。Ｘ線分析用信号処理装置１００は、Ｘ線検出器１０２と、プリアンプ１０４と、微分回路１０６と、ＡＤ変換器１０８と、デジタル信号処理部１１０と、を含む。

【0032】

Ｘ線検出器１０２は、試料から出射された特性Ｘ線等を電気信号に変換する。Ｘ線検出器１０２は、従来技術と同様である為、詳細な説明は省略する。

【0033】

プリアンプ１０４は、Ｘ線検出器１０２から出力された信号を増幅する増幅器である。具体的には、プリアンプ１０４は、Ｘ線検出器１０２が出力した電気信号を増幅する。プリアンプ１０４が出力する信号は、アナログ信号である階段波である。当該階段波の各段がＸ線を検出していることを示し、段差の高さは検出されたＸ線のエネルギーの大きさと比例する。

【0034】

微分回路１０６は、Ｘ線検出器１０２から出力された信号を、時定数（以下第１時定数とする）を用いてアナログ信号である微分波に変換する。具体的には、例えば、微分回路１０６は、プリアンプ１０４を経て増幅された階段波である信号を、図２（ａ）に示すような形状の波形に変換する。このように階段波を微分波に変換することで、ＡＤ変換器１０８のダイナミックレンジを広くとることができる。

【0035】

微分回路１０６は、例えば、コンデンサ１１２と可変抵抗器１１４を含んで構成される。微分回路１０６の第１時定数は、コンデンサ１１２の静電容量と可変抵抗器１１４の抵抗値の積で表される。微分された信号の減衰速度は、当該第１時定数に応じて定まる。図２（ａ）に示す２種の波形は、調整後の第１時定数に基づいて生成された調整後の微分波２０２と、調整前の第１時定数に基づいて生成された調整前の微分波２０４と、を示す。第１時定数の調整は、可変抵抗器１１４の抵抗値を変化させることによって調整される。

【0036】

なお、コンデンサ１１２を可変容量コンデンサとし、可変容量コンデンサの静電容量の大きさを変化させることで第１時定数の調整を行うこととしてもよい。なお、図１に示した微分回路１０６は一例であり、例えばオペアンプを用いた他の構成によって実現されてもよい。

【0037】

ＡＤ変換器１０８は、アナログ信号である微分波をデジタル信号である微分波に変換する。具体的には、ＡＤ変換器１０８は、微分回路１０６が出力したアナログ信号である微分波を、後段のデジタル信号処理部１１０が処理できるデジタル信号に変換する。

【0038】

デジタル信号処理部１１０は、微分波に対して、微分回路１０６の時定数に応じて生じた減衰を除去するための処理や、測定した波高値に応じた弁別処理等を行う。デジタル信号処理部１１０は、波形整形デジタルフィルタ１１６と、波高値測定部１１８を含むヒストグラム生成部１１９と、ヒストグラムメモリ１２０と、を含んで構成される。

【0039】

波形整形デジタルフィルタ１１６は、第２時定数を用いて、デジタル信号である微分波の整形を行う。第１の実施形態においては、波形整形デジタルフィルタ１１６は、微分波を階段波に整形する。なお、波形を整形する方法は、台形波、三角波、ガウシアン波などの関数波に整形する方法であってもよい。

【0040】

波形整形デジタルフィルタ１１６は、波形整形の初段の処理として第２時定数を用いて、図２（ａ）に示すような微分波を、図２（ｂ）に示すような階段波に整形する。ここで、第１時定数が、第２時定数に応じて調整された値となっている場合、整形された調整後の階段波２０６は、立ち上がりエッジの後側が平坦となる。一方、第１時定数が調整されていない場合、整形された調整前の階段波２０８は、立ち上がりエッジの後側に傾きを有する。例えば、図２（ａ）に示すように、第１時定数が小さい場合、調整前の微分波２０４の減衰速度が速くなる。当該調整前の微分波２０４から整形された調整前の階段波２０８は、立ち上がりエッジの後側が負の傾きを有する形状となる。

【0041】

ヒストグラム生成部１１９は、整形された波形の少なくとも２か所の領域の波高値に基づいて、整形された波形の特徴値を取得し、特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを生成する。具体的には、ヒストグラム生成部１１９は、波形整形デジタルフィルタ１１６が整形した波形に基づいて、当該波形の平坦部における傾きを表す特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを生成する。

【0042】

波高値測定部１１８は、整形された波形の平坦部において少なくとも第１領域２１２及び第２領域２１６の波高値を測定し、第１領域２１２と第２領域２１６の測定値の差分を特徴値として取得する。具体的には、波高値測定部１１８は、階段波に含まれる立ち上がりエッジの後の平坦部において、第１領域２１２及び第２領域２１６の波高値の差分を測定し、特徴値として取得する。例えば、図２（ｂ）に示すように、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第１時間２１０経過した時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。

【0043】

また、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。さらに、波高値測定部１１８は、第１領域２１２の波高値の平均値と、第２領域２１６の波高値の平均値と、の差分を測定する。波高値測定部１１８は、例えば、波高値を１０ｅＶ毎のエネルギー値に換算して弁別するマルチチャンネルアナライザーである。なお、第１領域２１２と第２領域２１６は、所定の時間間隔を有して設定されてもよいし、隣接して設定されてもよい。

【0044】

なお、第１時間２１０は、例えば６．６μｓである。また、第２時間２１４は、第１領域２１２と第２領域２１６が重複しないように、第１時間２１０よりも短く設定される。第１時間２１０と第２時間２１４は第１領域２１２と第２領域２１６が隣接するように設定されてもよい。そして、波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分を特徴値として出力する。

【0045】

波高値測定部１１８は、デジタル信号処理部１１０に予め設定された閾値より大きい立ち上がりエッジを有する波形が入力される度に、特徴値を取得する。ヒストグラム生成部１１９は、波高値測定部１１８が取得した複数の特徴値に基づいて、特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラム（図３及び５等参照）を生成する。

【0046】

なお、本実施形態においては、第１領域２１２と第２領域２１６の波高値が測定されるが、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジより後の期間において、より多くの領域の波高値を測定し、各領域間の差分を算出してもよい。

【0047】

また、波高値測定部１１８は、所定の時間間隔を有し、かつ、整形された波形に含まれる立ち上がりエッジを挟んで、少なくとも２か所の領域の波高値の差分を測定し、Ｘ線エネルギー１２２として出力するようにしてもよい。具体的には、第１領域２１２は、立ち上がりエッジから所定の期間を経過した時点から一定の期間とする。また、第２領域２１６は、立ち上がりエッジから所定時間遡った時点から一定の期間とする。そして、波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分をＸ線エネルギー１２２として出力する。これにより、単に第１領域２１２と第２領域２１６の設定されるタイミングを変化させるだけで、試料から放出されたＸ線のエネルギーを測定することができる。従って、新たな構成を付加することなく、本発明に係るＸ線分析用信号処理装置１００は、第１時定数または第２時定数の調整と、試料の分析と、を行うことができる。

【0048】

ヒストグラムメモリ１２０は、特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを記憶する。具体的には、ヒストグラムメモリ１２０は、所定の期間にわたって、測定された上記差分を記憶する。

【0049】

第１時定数または第２時定数は、ヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値となるように調整される。例えば、第１時定数または第２時定数は、ヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値からずれている場合に、該ピークにおけるエネルギーがゼロ値となるように、ソフトウェア制御により調整される。具体的には、Ｘ線分析用信号処理装置１００は、ヒストグラムのピークにおけるエネルギー値に応じて、後述する可変抵抗器１１４の抵抗値の大きさを制御する制御部（図示なし）を有する。第１時定数または第２時定数は、制御部によって、ピークにおけるエネルギーがゼロ値となるように調整される。

【0050】

また、第１時定数または第２時定数は、ユーザーによって手動により調整されてもよい。具体的には、例えば、Ｘ線分析用信号処理装置１００は、さらに、ヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値からずれている場合に、該ずれを表す情報を出力する出力部と、ユーザが当該ずれを表す情報に基づいて第１時定数または第２時定数を調整する入力部と、を有する構成としてもよい。出力部は、例えばヒストグラムを表示する表示部である。入力部は、例えば可変抵抗器１１４の抵抗を調整するためのつまみである。ユーザは、表示部に表示されたヒストグラムを見ながら可変抵抗の抵抗の大きさを変化させてもよい。

【0051】

図３は、ヒストグラムメモリ１２０が記憶するヒストグラムを表す図である。第１時定数が第２時定数の値に応じて調整されている場合は、整形された調整後の階段波２０６の立ち上がりエッジ後は平坦である。当該平坦な領域に設定された第１領域２１２と第２領域２１６における波高値の差分には、電気的ノイズ等による計測エネルギーの揺らぎが含まれるが、ヒストグラムの分布の中心はゼロ値となるのが理想である。従って、この場合、調整後のヒストグラム３０２は、エネルギーがゼロである位置にピークを有する。

【0052】

一方、第１時定数が第２時定数の値に応じて調整されていない場合は、整形された調整前の階段波２０８は、立ち上がりエッジ後に傾きを有する。当該立ち上がりエッジ後の領域において第１領域２１２と第２領域２１６が設定され、特徴値が算出された場合、特徴値は一定の値を有する。従って、調整前のヒストグラム３０４は、エネルギーがゼロである位置からシフトした位置にピークを有する。

【0053】

従って、上記ヒストグラムのピークの位置が、エネルギーがゼロである位置となるように第１時定数または第２時定数を調整することによって、高精度な調整をすることが可能となる。

【0054】

続いて、Ｘ線分析用信号処理装置１００の調整方法について説明する。図４は、第１時定数を調整する過程を示すフロー図である。

【0055】

まず、第１時定数が初期値に設定される（Ｓ４０２）。具体的には、微分回路１０６の可変抵抗器１１４の抵抗値が初期値に設定される。なお、本実施形態では、第２時定数は固定であるが、以下の工程において、第１時定数の代わりに第２時定数を変更してもよい。

【0056】

続いて、Ｘ線分析装置は、測定を開始する（Ｓ４０４）。具体的には、Ｘ線源（図示なし）には、例えばＦｅ５５等の密閉線源を使用し、その放射線を直接Ｘ線検出器１０２に照射する。密閉線源の代わりにＸ線管を使用し、較正用の試料に対してＸ線を照射し、試料から放出されるＸ線をＸ線検出器１０２で検出してもよい。また、Ｘ線分析装置は、設定された測定時間の間、測定を行う。Ｘ線検出器１０２は、Ｘ線が入射すると階段波である信号を出力する。Ｘ線検出器１０２から出力された信号は、第１時定数を用いてアナログ信号である微分波に変換される。さらに、アナログ信号である微分波は、デジタル信号である微分波に変換される。

【0057】

波形整形デジタルフィルタ１１６は、予め設定された閾値より大きい立ち上がりエッジを有する波形が入力された場合、すなわちＸ線が検出された場合（Ｓ４０６）、第２時定数を用いて、デジタル信号である微分波を整形する（Ｓ４０８）。Ｘ線が検出されない場合、測定時間が予め設定された時間に達するまで、測定が継続される。

【0058】

波高値測定部１１８は、整形された波形の少なくとも２か所の領域の波高値を測定し、特徴値として取得する（Ｓ４１０）。具体的には、例えば波高値測定部１１８は、第１領域２１２の波高値の平均値と第２領域２１６の波高値の平均値の差分を特徴値として取得する。

【0059】

ヒストグラムメモリ１２０は、算出された差分を特徴値として、ヒストグラムに追加して記憶する（Ｓ４１２）。この時点で測定時間が予め設定された時間に達していなければ、再度Ｓ４０６へ進む。

【0060】

測定時間が予め設定された時間に達した場合（Ｓ４１４）、ピークの位置が、エネルギーがゼロである位置の近傍にあるか否かに基づいて、時定数の合否判定が行われる（Ｓ４１６）。Ｓ４０４乃至Ｓ４１４の工程により、ヒストグラム生成部１１９は、整形された波形の少なくとも２か所の領域の波高値に基づいて、整形された波形の特徴値を取得し、特徴値毎の取得頻度を表すヒストグラムを生成する。測定時間は、例えば１０秒である。当該判定は、ユーザが行ってもよいし、ソフトウェア制御によって行われてもよい。例えば、Ｘ線分析用信号処理装置１００に含まれる制御部（図示なし）は、ヒストグラムのピークのエネルギーが、０ｋｅＶ±２ｅＶであれば合格と判定する。合格と判定された場合、調整作業は終了する。

【0061】

一方、不合格と判定された場合（Ｓ４１８）、制御部は、波形に含まれる立ち上がりエッジの後の平坦部における波高値の変化を抑制するよう第１時定数または第２時定数を調整する。本実施形態では、第１時定数は、ヒストグラムのピークにおけるエネルギーに応じて調整される。

【0062】

例えば、ヒストグラムのピークが、エネルギーがゼロである位置より大きい位置にある場合、第１時定数は適正な値よりも大きい値である。従って、第１時定数を小さくするため、微分回路１０６の可変抵抗の抵抗値は小さくされる（Ｓ４２０）。一方、ヒストグラムのピークが、エネルギーがゼロである位置より小さい位置にある場合、第１時定数は適正な値よりも小さい値である。従って、第１時定数を大きくするため、微分回路１０６の可変抵抗の抵抗値は大きくされる（Ｓ４２２）。

【0063】

上記のように、当該可変抵抗の抵抗値を変化させる工程は、ユーザが行ってもよいし、ソフトウェア制御によってＸ線分析用信号処理装置１００が制御するようにしてもよい。ユーザが当該作業を行う場合、ユーザがＸ線分析装置の出力部であるディスプレイに表示されたヒストグラムを見ながら可変抵抗器１１４の抵抗値を変化させることで、調整作業が行われる。

【0064】

一方、ソフトウェア制御によってＸ線分析用信号処理装置１００が制御する場合、Ｘ線分析用信号処理装置１００は、ヒストグラムのピークのエネルギーに基づいてフィードバック制御を行ってもよい。具体的には、ヒストグラムのピークが、エネルギーがゼロである位置より小さい位置にある場合、Ｘ線分析用信号処理装置１００は、可変抵抗器１１４の抵抗値を、所定の大きさだけ増加させるようにしてもよい。また、ヒストグラムのピークが、エネルギーがゼロである位置より大きい位置にある場合、Ｘ線分析用信号処理装置１００は、可変抵抗器１１４の抵抗値を、所定の大きさだけ減少させるようにしてもよい。なお、ソフトウェア制御によって時定数を調整する場合、可変抵抗器１１４として例えばデジタルポテンショメータが用いられる。

【0065】

時定数が変更された場合、ヒストグラムメモリ１２０が記憶するヒストグラムのデータは、消去される（Ｓ４２４）。その後、再度Ｓ４０４へ進み、再度測定を行う。上記調整作業が繰り返し行われ、最終的にヒストグラムのピークにおけるエネルギーがゼロ値の近傍となるように調整される。図５に実際のヒストグラムを示す。

【0066】

以上の工程により、整形後の階段波を平坦にすることが出来る。上記のように測定時間を１０秒とすれば、調整に要する測定回数は３回から４回であるため、３０秒から４０秒で調整することができる。また、測定時間を設定せず、一定時間より前のヒストグラムのデータを順次消去しながら調整してもよい。このように時定数を調整することにより、測定されるＸ線のエネルギーの精度を向上することができる。

【0067】

上記においては、第１時定数または第２時定数は、階段波の平坦な領域における傾きを小さくすることによって調整する場合について説明したが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えば、エネルギーが既知の放射線、または予め元素が既知である標準試料を用いて、ヒストグラムのピーク値が既知のエネルギーとなるように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。以下、第１の実施形態の変形例について説明する。

【0068】

本変形例においては、波形整形デジタルフィルタ１１６は、上記と同様、微分波を階段波に整形する。波高値測定部１１８は、整形された波形に含まれるピーク値またはステップ高さを測定し、上記特徴値として取得する。具体的には、波高値測定部１１８は、階段波に含まれる立ち上がりエッジを挟む第１領域２１２と第２領域２１６の波高値の差分をステップ高さとして測定し、上記特徴値として取得する。第１時定数または第２時定数は、ヒストグラムのピークにおけるエネルギーが所定値からずれている場合に、該ピークにおけるエネルギーが所定値となるように調整される。

【0069】

具体的には、まず、Ｘ線源は、Ｘ線検出器１０２に対してエネルギーが既知のＸ線の照射を開始する。図６（ａ）は、照射されたＸ線に基づいて検出された調整前の微分波２０４と、調整後の微分波２０２である。

【0070】

図６（ｂ）に示すように第１領域２１２は、立ち上がりエッジから第１時間２１０を経過した時点から一定の期間である。第２領域２１６は、立ち上がりエッジから第２時間２１４遡った時点から一定の期間である。なお、第１時間２１０と第２時間２１４は第１領域２１２と第２領域２１６が隣接するように設定されてもよい。波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分を特徴値として出力する。

【0071】

図７は、本変形例において、上記と同様の方法により、生成されたヒストグラムを表す図である。第１時定数が第２時定数の値に応じて調整されている場合は、整形された調整後の階段波２０６の立ち上がりエッジ後は平坦である。また、前回のＸ線検出による立ち上がりエッジ（図示せず）から同じ時定数で減衰している立ち上がりエッジ前の領域も、第１時定数が同様に処理されているため、平坦である。

【0072】

よって、立ち上がりエッジの後に設定された第１領域２１２と、立ち上がりエッジの前に設定された第２領域２１６における波高値の差分は、既知のエネルギー値（ＡkeV）となることが理想である。従って、この場合、調整後のヒストグラム３０２は、エネルギーＡkeVにピークを有するヒストグラムが生成される。なお、本変形例では、Ｘ線源によっては複数のピークが観測される事もあるが、説明を簡単にするため、図７にはそのうちの１つのピークを記載している。

【0073】

一方、第１時定数が第２時定数の値に応じて調整されていない場合は、整形された調整前の階段波２０８は、立ち上がりエッジ後に傾きを有する。また、立ち上がりエッジ前にも傾きを有し（図示せず）、前回の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間は一定でない。そのため、第１領域２１２と第２領域２１６の波高値の差分は、例えば標準試料の元素に固有の既知のエネルギー値（ＡkeV）と異なる。従って、この場合、調整前のヒストグラム３０４は、エネルギーＡkeVからシフトした位置にピークを有するヒストグラムが生成される。

【0074】

本変形例によれば、第１時定数または第２時定数を調整する際に用いる構成と、Ｘ線エネルギーを測定する為に必要な構成を共有することができる。これにより、Ｘ線分析用信号処理装置１００を簡易な構成とすることができる。

【0075】

なお、本変形例においても、第１領域２１２と第２領域２１６の波高値が測定されるが、波高値測定部１１８は、より多くの領域の波高値を測定し、各領域間の差分を算出してもよい。また、第１時定数または第２時定数は、ヒストグラムのピークにおけるエネルギーが所定値からずれている場合に、該ピークにおけるエネルギーが所定値となるように、ソフトウェア制御により調整されるようにしてもよい。さらに、Ｘ線分析用信号処理装置１００は、上記と同様の出力部及び入力部を有し、ユーザが手動により第１時定数または第２時定数を調整する構成としてもよい。

【0076】

また、本変形例においては、ヒストグラムにおけるピークの半値幅が最小となるように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。具体的には、予め複数の第１時定数を用いて、上記のヒストグラムを複数作成する。そして、当該複数のヒストグラムの内、最も半値幅が小さくなるヒストグラムと対応する第１時定数を調整後の第１時定数としてもよい。当該方法によれば、エネルギーが既知ではないＸ線を用いて時定数の調整を行うことができる。

【0077】

[第２の実施形態]
続いて、第２の実施形態について説明する。なお、第２乃至第４の実施形態においては、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

【0078】

第２の実施形態において、波形整形デジタルフィルタ１１６は、微分波を階段波に整形した上で、所定の時間間隔を有する２か所の領域８００の波高値の差分に基づいて階段波を台形波に整形する。

【0079】

具体的には、第１の実施形態と同様に、波形整形デジタルフィルタ１１６は、第２時定数を用いて、デジタル信号である微分波の整形を行う。これにより、図８（ａ）に示すように、微分波は、階段波に整形される。

【0080】

続いて、波形整形デジタルフィルタ１１６は、図８（ａ）に示す所定の時間間隔を有する２か所の領域８００の波高値の平均値をそれぞれ算出する。ここで、当該２か所の領域８００は、所定の時間間隔を保ったまま立ち上がりエッジの前から後ろにかけて移動される。すなわち、波形整形デジタルフィルタ１１６は、当該２か所の領域８００における移動平均をそれぞれ算出する。さらに、波形整形デジタルフィルタ１１６は、各時点における２か所の領域８００の波高値の平均値の差分を算出する。これにより、図８（ｂ）に示すように、階段波は、台形波に整形される。

【0081】

波高値測定部１１８は、台形波の頂部または底部のいずれか一方の平坦部において、第１領域２１２と第２領域２１６の波高値の差分を測定し、該差分を上記特徴値として取得する。具体的には、例えば図８（ｂ）に示すように、第１領域２１２は、台形波の立ち上がりエッジの前に設定される。また、第２領域２１６は、台形波の立ち下がりエッジの後に設定される。この場合、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第１時間２１０遡った時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。さらに、波高値測定部１１８は、第１領域２１２の波高値の平均値と、第２領域２１６の波高値の平均値と、の差分を測定し、特徴値として取得する。

【0082】

なお、例えば図８（ｃ）に示すように、第１領域２１２及び第２領域２１６は、いずれも台形波の立ち上がりエッジの後であって立ち下がりエッジの前の平坦部に設定されてもよい。この場合、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第１時間２１０経過した時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。

【0083】

また、例えば図８（ｄ）に示すように、第１領域２１２及び第２領域２１６は、いずれも台形波の立ち下がりエッジの後の平坦部に設定されてもよい。この場合、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第１時間２１０経過した時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。

【0084】

さらに、例えば図９（ａ）に示すように、第１領域２１２及び第２領域２１６は、いずれも台形波の立ち上がりエッジの前の平坦部に設定されてもよい。この場合、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第１時間２１０遡った時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第２時間２１４遡った時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。

【0085】

図８（ａ）に示す階段波の立ち上がりエッジの後が平坦であれば、台形波の頂部または立ち下がりエッジの後も平坦となる。従って、当該ヒストグラムのピークにおけるエネルギーは、ゼロ値となるのが理想である。しかしながら、例えば、第１時定数が第２時定数よりも小さい場合、階段波は、立ち上がりエッジの後に傾きを有する形状となる。この場合、図９（ｂ）に示すように、台形波は、頂部または立ち下がりエッジの後に傾きを有する形状となる。なお、図８（ｂ）乃至図９（ａ）において、第１領域２１２と第２領域２１６の位置は、入れ替えてもよい。

【0086】

従って、第１の実施形態と同様に、上記ヒストグラムのピークの位置が、エネルギーがゼロである位置となるように第１時定数または第２時定数を調整することによって、高精度な調整をすることが可能となる。

【0087】

第２の実施形態においても、第１の実施形態の変形例と同様、エネルギーが既知の放射線、または予め元素が既知である標準試料を用いて、ヒストグラムのピーク値が既知のエネルギーとなるように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。

【0088】

上記と同様に、波形整形デジタルフィルタ１１６は、微分波を階段波に整形した上で、所定の時間間隔を有する２か所の領域８００の波高値の差分に基づいて階段波を台形波に整形する。

【0089】

波高値測定部１１８は、台形波の頂部の第１領域２１２と、立ち上がりエッジの前または立ち下がりエッジの後の平坦部の第２領域２１６と、の波高値の差分をステップ高さとして測定し、当該ステップ高さを特徴値として取得する。

【0090】

具体的には、図９（ｃ）に示すように、第１領域２１２は、立ち上がりエッジから第１時間２１０を経過した時点から一定の期間であって、台形波の頂部に設定された領域である。第２領域２１６は、立ち上がりエッジから第２時間２１４遡った時点から一定の期間であって、台形波の立ち上がりエッジより前に設定された領域である。波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分を特徴値として取得する。

【0091】

また、図９（ｄ）に示すように、第２領域２１６は、立ち上がりエッジから第２時間２１４経過した時点から一定の期間であって、台形波の立ち下がりエッジより後に設定された領域であってもよい。この場合においても、波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分を特徴値として取得する。

【0092】

当該変形例においても、第１の実施形態における変形例と同様に、上記ステップ高さは、既知のＸ線のエネルギー値（ＡkeV）となることが理想である。従って、調整後のヒストグラム３０２が、エネルギーＡkeVにピークを有するように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。

【0093】

[第３の実施形態]
続いて、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態において、波形整形デジタルフィルタ１１６は、微分波を階段波に整形した上で、隣接する２か所の領域８００の波高値の差分に基づいて階段波を三角波に整形する。

【0094】

具体的には、第１の実施形態と同様に、波形整形デジタルフィルタ１１６は、第２時定数を用いて、デジタル信号である微分波の整形を行う。これにより、図１０（ａ）に示すように、微分波は、階段波に整形される。

【0095】

続いて、波形整形デジタルフィルタ１１６は、図１０（ａ）に示す隣接する２か所の領域８００の波高値の平均値をそれぞれ算出する。第３の実施形態における２か所の領域８００は隣接する点が、第２の実施形態と異なる。当該２か所の領域８００は、立ち上がりエッジの前から後ろにかけて移動される。すなわち、波形整形デジタルフィルタ１１６は、当該２か所の領域８００における移動平均をそれぞれ算出する。さらに、波形整形デジタルフィルタ１１６は、各時点における２か所の領域８００の波高値の平均値の差分を算出する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、階段波は、三角波に整形される。

【0096】

波高値測定部１１８は、三角波の底部の平坦部において、第１領域２１２と第２領域２１６の波高値を測定し、該差分を特徴値として取得する。具体的には、例えば図１０（ｂ）に示すように、第１領域２１２は、三角波のピーク位置の前の平坦部に設定される。また、第２領域２１６は、三角波のピーク位置の後の平坦部に設定される。この場合、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第１時間２１０遡った時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。さらに、波高値測定部１１８は、第１領域２１２の波高値の平均値と、第２領域２１６の波高値の平均値と、の差分を測定し、特徴値として取得する。

【0097】

なお、例えば図１０（ｃ）に示すように、第１領域２１２及び第２領域２１６は、いずれも三角波のピーク位置の後の平坦部に設定されてもよい。この場合、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第１時間２１０経過した時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。

【0098】

また、例えば図１０（ｄ）に示すように、第１領域２１２及び第２領域２１６は、いずれも三角波のピーク位置の前の平坦部に設定されてもよい。この場合、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第１時間２１０遡った時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第２時間２１４遡った時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。なお、図１０（ｂ）乃至図１０（ｄ）において、第１領域２１２と第２領域２１６の位置は、入れ替えてもよい。

【0099】

図１０（ａ）に示す階段波の立ち上がりエッジの後が平坦であれば、三角波が立ち下がり切った後の領域も平坦となる。従って、当該ヒストグラムのピークにおけるエネルギーは、ゼロ値となるのが理想である。しかしながら、例えば、第１時定数が第２時定数よりも小さい場合、整形後の波形は、立ち上がりエッジの後に傾きを有する形状となる。この場合、図１１（ａ）に示すように、三角波は、立ち下がり切った後の領域において傾きを有する形状となる。

【0100】

従って、第１の実施形態と同様に、上記ヒストグラムのピークの位置が、エネルギーがゼロである位置となるように第１時定数または第２時定数を調整することによって、高精度な調整をすることが可能となる。

【0101】

第３の実施形態においても、第１の実施形態の変形例と同様、エネルギーが既知の放射線、または予め元素が既知である標準試料を用いて、ヒストグラムのピーク値が既知のエネルギーとなるように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。

【0102】

上記と同様に、波形整形デジタルフィルタ１１６は、微分波を階段波に整形した上で、隣接する２か所の領域８００の波高値の差分に基づいて階段波を三角波に整形する。

【0103】

波高値測定部１１８は、三角波のピークを含む第１領域２１２とピーク位置の前またはピーク位置の後の平坦部の第２領域２１６と、の波高値の差分をピーク値として測定し、特徴値として取得する。具体的には、図１１（ｂ）に示すように、第１領域２１２は、三角波のピーク位置を中心とする一定の期間である。第２領域２１６は、三角波のピーク位置から第２時間２１４遡った時点から一定の期間であって、平坦部に設定された領域である。波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分をピーク値として測定する。波高値測定部１１８は、当該ピーク値を特徴値として取得する。

【0104】

また、図１１（ｃ）に示すように、第２領域２１６は、ピーク位置から第２時間２１４経過した時点から一定の期間であって、平坦部に設定された領域であってもよい。この場合においても、波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分を特徴値として取得する。

【0105】

当該変形例においても、第１の実施形態における変形例と同様に、上記ピーク値は、既知のＸ線のエネルギー値（ＡkeV）となることが理想である。従って、調整後のヒストグラム３０２が、エネルギーＡkeVにピークを有するように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。

【0106】

[第４の実施形態]
続いて、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態において、波形整形デジタルフィルタ１１６は、微分波を階段波に整形した上で、階段波を第３時定数を用いて微分し、さらに、少なくとも１回積分してガウシアン波に整形する。

【0107】

具体的には、第１の実施形態と同様に、波形整形デジタルフィルタ１１６は、第２時定数を用いて、デジタル信号である微分波の整形を行う。これにより、第３の実施形態と同様、微分波は、階段波に整形される。

【0108】

続いて、波形整形デジタルフィルタ１１６は、階段波を第３時定数を用いて微分する。これにより、図１２（ａ）に示すように、階段波は、再度、微分波に整形される。さらに、波形整形デジタルフィルタ１１６は、当該微分された波形に対して、第３時定数を用いて４回積分する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、微分波は、ガウシアン波に整形される。なお、当該整形方法は、ＣＲ−（ＲＣ）^ｎと呼ばれる整形方法であり、ｎは自然数である。積分する回数ｎは４でなくてもよいが、ｎを４とすることで整形後の波形がガウシアン波形になることが知られている。

【0109】

波高値測定部１１８は、ガウシアン波の底部の平坦部において、第１領域２１２と第２領域２１６の波高値の差分を測定し、該差分を特徴値として取得する。具体的には、例えば図１２（ｂ）に示すように、第１領域２１２は、ガウシアン波のピーク位置の前の平坦部に設定される。また、第２領域２１６は、ガウシアン波のピーク位置の後の平坦部に設定される。この場合、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第１時間２１０遡った時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。さらに、波高値測定部１１８は、第１領域２１２の波高値の平均値と、第２領域２１６の波高値の平均値と、の差分を測定し、特徴値として取得する。

【0110】

なお、例えば図１２（ｃ）に示すように、第１領域２１２及び第２領域２１６は、いずれもガウシアン波のピーク位置の後の平坦部に設定されてもよい。この場合、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第１時間２１０経過した時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第２時間２１４経過した時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。

【0111】

また、例えば図１２（ｄ）に示すように、第１領域２１２及び第２領域２１６は、いずれもガウシアン波のピーク位置の前の平坦部に設定されてもよい。この場合、波高値測定部１１８は、立ち上がりエッジから第１時間２１０遡った時点から、一定の期間（第１領域２１２）の波高値の平均値を算出する。また、波高値測定部１１８は、ピーク位置から第２時間２１４遡った時点から、一定の期間（第２領域２１６）の波高値の平均値を算出する。なお、図１２（ｂ）乃至図１２（ｄ）において、第１領域２１２と第２領域２１６の位置は、入れ替えてもよい。

【0112】

階段波の立ち上がりエッジの後が平坦であれば、ガウシアン波が立ち下がり切った後の領域も平坦となる。従って、当該ヒストグラムのピークにおけるエネルギーは、ゼロ値となるのが理想である。しかしながら、例えば、第１時定数が第２時定数よりも小さい場合、整形後の波形は、立ち上がりエッジの後に傾きを有する形状となる。この場合、図１３（ａ）に示すように、ガウシアン波は、立ち下がり切った後の領域において傾きを有する形状となる。

【0113】

従って、第１の実施形態と同様に、上記ヒストグラムのピークの位置が、エネルギーがゼロである位置となるように第１時定数または第２時定数を調整することによって、高精度な調整をすることが可能となる。

【0114】

第４の実施形態においても、第１の実施形態の変形例と同様、エネルギーが既知の放射線、または予め元素が既知である標準試料を用いて、ヒストグラムのピーク値が既知のエネルギーとなるように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。

【0115】

上記と同様に、波形整形デジタルフィルタ１１６は、微分波を階段波に整形した上で、階段波を第３時定数を用いて微分し、さらに、少なくとも１回積分してガウシアン波に整形する。

【0116】

波高値測定部１１８は、ガウシアン波のピークを含む第１領域２１２とピーク位置の前またはピーク位置の後の平坦部の第２領域２１６と、の波高値の差分をピーク値として測定し、特徴値として取得する。具体的には、図１３（ｂ）に示すように、第１領域２１２は、ガウシアン波のピーク位置を中心とする一定の期間である。第２領域２１６は、ガウシアン波のピーク位置から第２時間２１４遡った時点から一定の期間であって、平坦部に設定された領域である。波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分をピーク値として測定する。波高値測定部１１８は、当該ピーク値を特徴値として取得する。

【0117】

また、図１３（ｃ）に示すように、第２領域２１６は、ピーク位置から第２時間２１４経過した時点から一定の期間であって、平坦部に設定された領域であってもよい。この場合においても、波高値測定部１１８は、第１領域２１２における波高値の平均値から、第２領域２１６における波高値の平均値を差し引き、当該差分を特徴値として取得する。

【0118】

当該変形例においても、第１の実施形態における変形例と同様に、上記ピーク値は、既知のＸ線のエネルギー値（ＡkeV）となることが理想である。従って、調整後のヒストグラム３０２が、エネルギーＡkeVにピークを有するように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。

【0119】

本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上記Ｘ線分析用信号処理装置１００の構成は一例であって、これに限定されるものではない。上記の実施例で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成する構成で置き換えてもよい。

【0120】

例えば、第２乃至第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、波高値測定部１１８は、第１領域２１２及び第２領域２１６を含む２か所の領域より多くの領域の波高値を測定し、各領域間の差分を測定してもよい。また、第１時定数または第２時定数は、ソフトウェア制御によって調整されてもよいし、ユーザによって手動で調整されてもよい。さらに、ヒストグラムにおけるピークの半値幅が最小となるように、第１時定数または第２時定数が調整されてもよい。

【符号の説明】

【0121】

１００ Ｘ線分析用信号処理装置、１０２ Ｘ線検出器、１０４ プリアンプ、１０６ 微分回路、１０８ ＡＤ変換器、１１０ デジタル信号処理部、１１２ コンデンサ、１１４ 可変抵抗器、１１６ 波形整形デジタルフィルタ、１１８ 波高値測定部、１１９ ヒストグラム生成部、１２０ ヒストグラムメモリ、１２２ Ｘ線エネルギー、２０２ 調整後の微分波、２０４ 調整前の微分波、２０６ 調整後の階段波、２０８ 調整前の階段波、２１０ 第１時間、２１２ 第１領域、２１４ 第２時間、２１６ 第２領域、３０２ 調整後のヒストグラム、３０４ 調整前のヒストグラム、８００ ２か所の領域。

【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】

【図15】

【図16】