特許 7506579 信号処理方法、信号処理装置、放射線検出装置及びコンピュータプログラム

(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】

(24)【登録日】2024-06-18

(45)【発行日】2024-06-26

(54)【発明の名称】信号処理方法、信号処理装置、放射線検出装置及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/36 20060101AFI20240619BHJP

【ＦＩ】

G01T1/36 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020176223

(22)【出願日】2020-10-20

(65)【公開番号】P2022067490

(43)【公開日】2022-05-06

【審査請求日】2023-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】村田 駿介

(72)【発明者】

【氏名】枝 直人

(72)【発明者】

【氏名】大橋 聡史

(72)【発明者】

【氏名】松永 大輔

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０２０８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５１２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１８７０５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】ＡＰＮ５３２Ｄ 取扱説明書 第1.0.1版，日本，株式会社テクノエーピー，2015年02月

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のチャンネルを有するＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）を用いて、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする信号処理方法であって、
階段波又はパルス波の波高の値と前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶しておき、
階段波又はパルス波が得られた場合に、前記関係情報に従って、前記階段波又は前記パルス波の波高の値に応じたチャンネルで前記階段波又は前記パルス波をカウントし、
離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、
前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、
前記関係情報は、
単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、
複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波を夫々のチャンネルでカウントする割合又は確率を定めるための情報を記録していること
を特徴とする信号処理方法。

【請求項2】

複数のチャンネルを有するＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）を用いて、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする信号処理方法であって、
階段波又はパルス波の波高の値と前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶しておき、
階段波又はパルス波が得られた場合に、前記関係情報に従って、前記階段波又は前記パルス波の波高の値に応じたチャンネルで前記階段波又は前記パルス波をカウントし、
離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、
前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、
前記関係情報は、
単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、
複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は、夫々のチャンネルが対応する第２範囲に前記第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルでカウントすべきであることを記録していること
を特徴とする信号処理方法。

【請求項3】

複数のチャンネルを有するＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）を用いて、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする信号処理方法であって、
階段波又はパルス波の波高の値と前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶しておき、
階段波又はパルス波が得られた場合に、前記関係情報に従って、前記階段波又は前記パルス波の波高の値に応じたチャンネルで前記階段波又は前記パルス波をカウントし、
離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、
前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、
前記関係情報は、
単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、
複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記複数のチャンネルのいずれか一つでカウントすべきであることと、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた閾値とを記録しており、
得られた階段波又はパルス波の波高の値について、前記関係情報に前記閾値が記録されている場合は、乱数を生成し、生成した乱数と前記閾値との比較に応じて、前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルを特定し、
前記閾値は、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、前記複数のチャンネルのいずれか一つが前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとして特定されるように、定められていること
を特徴とする信号処理方法。

【請求項4】

放射線が検出された時刻を種として乱数を生成すること
を特徴とする請求項３に記載の信号処理方法。

【請求項5】

放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする信号処理装置であって、
複数のチャンネルを有するＭＣＡと、
階段波又はパルス波の波高の値と前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶する記憶部と、
階段波又はパルス波が得られた場合に、前記関係情報に従って、前記階段波又は前記パルス波の波高の値に応じたチャンネルで前記階段波又は前記パルス波をカウントするように前記ＭＣＡを制御する制御部とを備え、
離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、
前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、
前記関係情報は、
単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、
複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は、夫々のチャンネルが対応する第２範囲に前記第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルでカウントすべきであることを記録していること
を特徴とする信号処理装置。

【請求項6】

放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする信号処理装置であって、
複数のチャンネルを有するＭＣＡと、
階段波又はパルス波の波高の値と前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶する記憶部と、
階段波又はパルス波が得られた場合に、前記関係情報に従って、前記階段波又は前記パルス波の波高の値に応じたチャンネルで前記階段波又は前記パルス波をカウントするように前記ＭＣＡを制御する制御部とを備え、
離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、
前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、
前記関係情報は、
単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、
複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記複数のチャンネルのいずれか一つでカウントすべきであることと、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた閾値とを記録しており、
得られた階段波又はパルス波の波高の値について、前記関係情報に前記閾値が記録されている場合は、乱数を生成し、生成した乱数と前記閾値との比較に応じて、前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルを特定し、
前記閾値は、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、前記複数のチャンネルのいずれか一つが前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとして特定されるように、定められていること
を特徴とする信号処理装置。

【請求項7】

放射線検出時に放射線のエネルギーに応じた階段波を出力する放射線検出器と、
前記階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする請求項５又は６に記載の信号処理装置と、
前記階段波又は前記パルス波の波高及びカウント数に応じて、放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と
を備えることを特徴とする放射線検出装置。

【請求項8】

離散的な数値で表された、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波の波高の値と、ＭＣＡが有する複数のチャンネルの中で前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報に従って、取得された階段波又はパルス波の波高の値に応じて、前記階段波又は前記パルス波をどのチャンネルでカウントすべきかを特定し、
前記ＭＣＡに、前記階段波又は前記パルス波を特定したチャンネルでカウントさせる処理をコンピュータに実行させ、
離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、
前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、
前記関係情報は、
単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、
複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は、夫々のチャンネルが対応する第２範囲に前記第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルでカウントすべきであることを記録していること
を特徴とするコンピュータプログラム。

【請求項9】

離散的な数値で表された、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波の波高の値と、ＭＣＡが有する複数のチャンネルの中で前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報に従って、取得された階段波又はパルス波の波高の値に応じて、前記階段波又は前記パルス波をどのチャンネルでカウントすべきかを特定し、
前記ＭＣＡに、前記階段波又は前記パルス波を特定したチャンネルでカウントさせる処理をコンピュータに実行させ、
離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、
前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、
前記関係情報は、
単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、
複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記複数のチャンネルのいずれか一つでカウントすべきであることと、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた閾値とを記録しており、
得られた階段波又はパルス波の波高の値について、前記関係情報に前記閾値が記録されている場合は、乱数を生成し、生成した乱数と前記閾値との比較に応じて、前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルを特定する処理をコンピュータに実行させ、
前記閾値は、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、前記複数のチャンネルのいずれか一つが前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとして特定されるように、定められていること
を特徴とするコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線の検出によって発生する信号を処理するための信号処理方法、信号処理装置、放射線検出装置及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

エネルギー分散型の放射線検出装置は、放射線検出器と、放射線検出器が出力する信号を処理する信号処理装置とを備えている。放射線検出器は、半導体放射線検出素子等を用いて構成されており、放射線が検出される都度、階段波を出力する。信号処理装置は、階段波の波高、又は階段波を変換したパルス波の波高を測定する。階段波又はパルス波の波高は放射線のエネルギーに対応する。信号処理装置は、波高別に階段波又はパルス波をカウントすることにより、エネルギー別に放射線をカウントする。

【0003】

信号処理装置では、階段波又はパルス波はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換され、波高の値は、特定の量子化単位に応じた離散的な数値で表される。階段波又はパルス波のカウントは、ＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）を用いて行われる。ＭＣＡは、夫々に波高（即ち、放射線のエネルギー）が対応する複数のチャンネルを備え、各チャンネルは対応する波高の階段波又はパルス波をカウントする。波高とチャンネルとの対応関係によっては、カウントされる放射線のエネルギーに偏りが生じることがある。

【0004】

例えば、波高の値が０～４の五種類の整数の何れかで表され、ＭＣＡがｃｈ０、ｃｈ１及びｃｈ２の三つのチャンネルを備えるとする。波高の値に３／５を乗じた値が０以上１未満の場合にｃｈ０がカウントを行い、１以上２未満の場合にｃｈ１がカウントを行い、２以上３未満の場合にｃｈ２がカウントを行うとする。階段波又はパルス波は、波高の値が０又は１である場合にｃｈ０でカウントされ、波高の値が２又は３である場合にｃｈ１でカウントされ、波高の値が２である場合にｃｈ２でカウントされる。ｃｈ０及びｃｈ１はｃｈ２に比べてカウント数が多くなる。この結果、ｃｈ０及びｃｈ１に対応するエネルギーを有する放射線は多くカウントされ、ｃｈ２に対応するエネルギーを有する放射線は少なくカウントされる。このため、放射線のエネルギーとカウント数との関係を表すスペクトルを生成した際に、スペクトルに周期的なノイズが発生する。特許文献１には、このようなノイズを低減するための技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５７９６５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来技術においては、カウントされる放射線のエネルギーの偏りに起因するノイズを十分に除去することはできない。放射線検出器を大型化した場合等、放射線の検出効率を向上させた場合は、ノイズの影響が大きくなる。このため、放射線検出装置の性能を向上させるためには、ノイズをより効果的に抑制することができる技術が必要となる。

【0007】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ノイズを効果的に抑制することができる信号処理方法、信号処理装置、放射線検出装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る信号処理方法は、複数のチャンネルを有するＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）を用いて、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする信号処理方法であって、階段波又はパルス波の波高の値と前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶しておき、階段波又はパルス波が得られた場合に、前記関係情報に従って、前記階段波又は前記パルス波の波高の値に応じたチャンネルで前記階段波又は前記パルス波をカウントすることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る信号処理方法は、離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、前記関係情報は、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は、夫々のチャンネルが対応する第２範囲に前記第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルでカウントすべきであることを記録していることを特徴とする。

【0010】

本発明に係る信号処理方法は、離散的な波高の値は、所定の第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表され、当該波高の値を含み前記第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応しており、前記複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応しており、前記関係情報は、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記単一のチャンネルでカウントすべきであることを記録し、複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、階段波又はパルス波は前記複数のチャンネルのいずれか一つでカウントすべきであることと、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた閾値とを記録しており、得られた階段波又はパルス波の波高の値について、前記関係情報に前記閾値が記録されている場合は、乱数を生成し、生成した乱数と前記閾値との比較に応じて、前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルを特定し、前記閾値は、前記複数のチャンネルが対応する第２範囲の夫々に前記第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、前記複数のチャンネルのいずれか一つが前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとして特定されるように、定められていることを特徴とする。

【0011】

本発明に係る信号処理方法は、放射線が検出された時刻を種として乱数を生成することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る信号処理装置は、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする信号処理装置であって、複数のチャンネルを有するＭＣＡと、階段波又はパルス波の波高の値と前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶する記憶部と、階段波又はパルス波が得られた場合に、前記関係情報に従って、前記階段波又は前記パルス波の波高の値に応じたチャンネルで前記階段波又は前記パルス波をカウントするように前記ＭＣＡを制御する制御部とを備えることを特徴とする。

【0013】

本発明に係る放射線検出装置は、放射線検出時に放射線のエネルギーに応じた階段波を出力する放射線検出器と、前記階段波又は前記階段波を変換したパルス波を、離散的な数値で表された波高の値に応じてカウントする本発明に係る信号処理装置と、前記階段波又は前記パルス波の波高及びカウント数に応じて、放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部とを備えることを特徴とする。

【0014】

本発明に係るコンピュータプログラムは、離散的な数値で表された、放射線の検出に応じた階段波又は前記階段波を変換したパルス波の波高の値と、ＭＣＡが有する複数のチャンネルの中で前記階段波又は前記パルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報に従って、取得された階段波又はパルス波の波高の値に応じて、前記階段波又は前記パルス波をどのチャンネルでカウントすべきかを特定し、前記ＭＣＡに、前記階段波又は前記パルス波を特定したチャンネルでカウントさせる処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

【0015】

本発明の一形態においては、放射線の検出により得られた階段波又は階段波を変換したパルス波を、複数のチャンネルを有するＭＣＡを用いてカウントする。階段波又はパルス波の波高の値と階段波又はパルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報に従って、波高の値に応じたチャンネルで階段波又はパルス波がカウントされる。各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を抑制するように関係情報が定められることにより、検出されカウントされる放射線のエネルギーの偏りが抑制される。

【0016】

本発明の一形態においては、離散的な波高の値は、当該波高の値を含み第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応している。複数のチャンネルは、夫々に、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応している。単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値に関して、そのチャンネルで階段波又はパルス波がカウントされる。複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値に関しては、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルで階段波又はパルス波がカウントされる。各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性が解消され、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが解消される。

【0017】

本発明の一形態においては、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値に関して、そのチャンネルで階段波又はパルス波がカウントされる。複数のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値に関しては、乱数と閾値との比較結果に応じて、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、いずれか一つのチャンネルで階段波又はパルス波がカウントされる。各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性が解消される。また、１未満のカウント数でカウントを行う必要が無いので、ＭＣＡの機能が複雑化することが防止される。

【0018】

本発明の一形態においては、乱数は、放射線が検出された時刻を種として生成される。放射線が検出される事象は完全にランダムに発生するので、放射線が検出された時刻を種とすることにより、容易に乱数が生成され得る。

【発明の効果】

【0019】

本発明にあっては、カウントされる放射線のエネルギーの偏りに起因して放射線のスペクトルに含まれるノイズを、効果的に抑制することができる。このため、放射線検出装置の性能を効果的に向上させることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態１に係る放射線検出装置の機能構成を示すブロック図である。

【図2】階段波及びパルス波の例を示す模式的特性図である。

【図3】実施形態１に係る、離散的な波高の値に対応する第１範囲と複数のチャンネルに対応する第２範囲との関係の例を示す概念図である。

【図4】実施形態１に係る関係情報の内容例を示す概念図である。

【図5】信号処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。

【図6】実施形態２に係る、離散的な波高の値に対応する第１範囲と複数のチャンネルに対応する第２範囲との関係の例を示す概念図である。

【図7】実施形態２に係る関係情報の内容例を示す概念図である。

【図8】実施形態３に係る、離散的な波高の値と、ＭＣＡが有する複数のチャンネルとの関係の例を示す概念図である。

【図9】実施形態３に係る関係情報の内容例を示す概念図である。

【図10】実施形態４に係るカウント部の機能構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る放射線検出装置１０の機能構成を示すブロック図である。例えば、放射線はＸ線である。例えば、放射線検出装置１０は、蛍光Ｘ線分析装置である。放射線検出装置１０は、放射線検出器１と、信号処理装置２と、分析部３とを備えている。放射線検出器１は、放射線検出素子１１と、プリアンプ１２とを備えている。放射線検出素子１１は、入射した放射線のエネルギーに応じた電荷を発生し、発生した電荷に応じた電流信号を出力する。例えば、放射線検出素子１１は、ＳＤＤ（Silicon Drift Detector）等の半導体放射線検出素子である。プリアンプ１２は、放射線検出素子１１が出力した電流信号を電圧信号へ変換し、放射線検出時に一段のステップ状に信号値が上昇する階段波を生成する。放射線検出器１は、プリアンプ１２が生成した階段波を含む信号を出力する。

【0022】

放射線検出器１が出力した信号は、信号処理装置２へ入力される。信号処理装置２は、信号処理方法を実行する。信号処理装置２は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部２１を備えている。Ａ／Ｄ変換部２１は、放射線検出器１から階段波を含む信号を入力され、階段波を含む信号をＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換部２１は、連続的な信号が入力され、信号をサンプリングし、サンプリングによって得られた値をＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換部２１は、Ａ／Ｄ変換により、第１量子化単位を間隔とした離散的な信号値を生成する。第１量子化単位は予め定められている。例えば、信号値は第１量子化単位の倍数で表される。Ａ／Ｄ変換部２１がＡ／Ｄ変換した後の信号は、離散的で時系列的な信号値列から構成される信号となる。

【0023】

Ａ／Ｄ変換部２１には波形整形部２２が接続されている。波形整形部２２は、Ａ／Ｄ変換部２１から時系列的な信号値列から構成される信号を入力される。波形整形部２２は、信号を所定のフィルタに通して、信号の波形を整形することにより、信号に含まれる階段波をパルス波へ変換する。波形整形部２２が用いるフィルタは、例えば微分フィルタ又は台形整形フィルタである。波形整形部２２での処理により、階段波がパルス波へ変換され、信号に含まれるノイズが低減され、所定の増幅が行われる。波形整形部２２は信号を出力する。波形整形部２２が出力する信号には、放射線検出器１での放射線の検出に応じて、パルス波が含まれる。

【0024】

図２は、階段波及びパルス波の例を示す模式的特性図である。図中の横軸は時間を示し、縦軸は信号値を示している。図２Ａは放射線検出器１が出力する階段波を含む信号を示している。放射線検出器１は、放射線を検出する都度、一段のステップ状に信号値が上昇する階段波を出力する。一回の放射線検出に応じて、信号値が一段のステップ状に上昇する一つの階段波が生成される。放射線検出器１が放射線を複数回検出した場合、複数の階段波を含む信号が出力される。放射線が検出される都度、信号値は上昇していく。信号値が上昇するステップの高さを階段波の波高とする。階段波の波高は、放射線のエネルギーに対応する。実際には、階段波は完全なステップ状ではなく、信号波形に立ち上がり及びなまりが含まれている。立ち上がりは、信号値が基準値から立ち上がる際の信号波形の歪みであり、なまりは、階段波が終了する際の信号波形の歪みである。

【0025】

図２Ｂは、図２Ａに示す信号を波形整形部２２で変換した信号を示す。階段波は、パルス波へ変換される。パルス波は、信号値がゼロになる所定の信号基準から信号値がピーク値まで上昇し、その後信号基準まで下降する信号である。信号基準は例えばゼロである。信号基準からピーク値までの高さをパルス波の波高とする。パルス波の波高は放射線のエネルギーに対応する。

【0026】

波形整形部２２には、パルス検出部２３及び波高測定部２４が接続されている。波形整形部２２は、パルス検出部２３及び波高測定部２４へ信号を入力する。パルス検出部２３は、波形整形部２２から信号を入力され、信号に含まれているパルス波を検出する。例えば、パルス検出部２３は、信号値が所定の閾値を超過した場合に、パルス波を検出したと判定する。パルス検出部２３は、波高測定部２４に接続されている。パルス検出部２３は、パルス波を検出した場合に、パルス波を検出したことを示す情報を波高測定部２４へ入力する。

【0027】

波高測定部２４は、波形整形部２２から信号が入力され、パルス検出部２３から信号にパルス波が含まれていることを示す情報が入力される。波高測定部２４は、信号にパルス波が含まれていることを示す情報がパルス検出部２３から入力された場合に、波形整形部２２から入力された信号に含まれるパルス波の波高を測定する。

【0028】

波高測定部２４には、カウント部２５が接続されている。波高測定部２４は、測定したパルス波の波高をカウント部２５へ入力する。カウント部２５は、ＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）を有しており、波高別にパルス波をカウントする。カウント部２５がパルス波をカウントする方法は後述する。信号処理装置２は、パルス波の波高とカウント部２５がカウントしたカウント数との関係を示すデータを出力する。カウント数は、パルス波の波高に対応するエネルギーを有する放射線を放射線検出器１が検出した回数に対応する。

【0029】

分析部３は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータで構成されている。分析部３は、信号処理装置２が出力したデータを入力される。分析部３は、パルス波の波高とカウント数との関係から、放射線検出器１が検出した放射線のエネルギーとカウント数との関係を表すスペクトルを生成する処理を行う。分析部３はスペクトル生成部に対応する。分析部３は、更に、生成した放射線のスペクトルに基づいて、放射線源の元素分析等の更なる処理を行ってもよい。例えば、放射線検出器１は蛍光Ｘ線を検出し、分析部３は、蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて、試料に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。なお、信号処理装置２は、放射線のスペクトルを生成する機能をも有していてもよい。

【0030】

カウント部２５においてパルス波をカウントする方法を説明する。カウント部２５は、制御部２５１と、ＭＣＡ２５２と、記憶部２５３とを有する。制御部２５１は、演算を行うプロセッサを用いてなり、ＭＣＡ２５２を制御するための処理を実行する。ＭＣＡ２５２は、夫々に異なる波高の値が対応する複数のチャンネルを含んでいる。記憶部２５３は、不揮発性である。例えば、記憶部２５３は、不揮発性の半導体メモリである。記憶部２５３は、波高の値とパルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶している。

【0031】

前述したように、信号値は第１量子化単位を間隔とした離散的な値であるので、波高の値も、第１量子化単位を間隔とした離散的な数値で表される。パルス波の離散的な波高の値は、夫々に、当該波高の値を含み第１量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第１範囲に対応している。離散的な波高の値は、対応する第１範囲に含まれるいずれかの値がＡ／Ｄ変換によって変換された値である。例えば、ある波高の値は、当該値以上、当該値に第１量子化単位を加算した値未満の第１範囲に対応している。第１範囲は、当該値を含み第１量子化単位の幅を有する範囲であれば、その他の範囲であってもよい。例えば、ある波高の値は、当該値から第１量子化単位の二分の一を減算した値以上、当該値に第１量子化単位の二分の一を加算した値未満に対応してもよい。

【0032】

ＭＣＡ２５２が有する複数のチャンネルの夫々は、所定の第２量子化単位の幅を有する連続的な波高の値の第２範囲に対応している。各チャンネルは、対応する第２範囲内に含まれる値を有する波高がカウント部２５へ入力された場合にパルス波をカウントするようになっている。一般的に、第１量子化単位と第２量子化単位とは異なっている。

【0033】

図３は、実施形態１に係る、離散的な波高の値に対応する第１範囲と複数のチャンネルに対応する第２範囲との関係の例を示す概念図である。横軸は、波高の値の変化を示し、電圧等の単位で表され、放射線のエネルギーに対応する。ある波高の値をａとし、第１量子化単位をｂとする。波高の値は、ａ,ａ＋ｂ，ａ＋２ｂ，ａ＋３ｂ，ａ＋４ｂ，…を取り得る。例えば、波高の値ａはａ以上（ａ＋ｂ）未満の第１範囲Ａ０に対応し、波高の値（ａ＋ｂ）は（ａ＋ｂ）以上（ａ＋２ｂ）未満の第１範囲Ａ１に対応し、波高の値（ａ＋２ｂ）は（ａ＋２ｂ）以上（ａ＋３ｂ）未満の第１範囲Ａ２に対応し、波高の値（ａ＋３ｂ）は（ａ＋３ｂ）以上（ａ＋４ｂ）未満の第１範囲Ａ３に対応し、波高の値（ａ＋４ｂ）は（ａ＋４ｂ）以上（ａ＋５ｂ）未満の第１範囲Ａ４に対応する。

【0034】

第２量子化単位を５ｂ／３とする。あるチャンネルは、ａ以上（ａ＋５ｂ／３）未満の第２範囲Ｃ０に対応し、他のチャンネルは、（ａ＋５ｂ／３）以上（ａ＋１０ｂ／３）未満の第２範囲Ｃ１に対応し、更に他のチャンネルは、（ａ＋１０ｂ／３）以上（ａ＋５ｂ）未満の第２範囲Ｃ２に対応するとする。

【0035】

従来技術では、各チャンネルは、対応する第２範囲に波高の値が含まれるハルス波をカウントする。即ち、波高の値がａであるパルス波及び波高の値が（ａ＋ｂ）であるパルス波が、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルでカウントされる。波高の値が（ａ＋２ｂ）であるパルス波及び波高の値が（ａ＋３ｂ）であるパルス波は、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルでカウントされる。波高の値が（ａ＋４ｂ）であるパルス波は、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルでカウントされる。結果として、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネル、及び第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルは、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルに比べて、カウント数が多くなる。このように、従来技術では、カウントされる放射線のエネルギーに偏りが生じ、スペクトルに周期的なノイズが発生する。

【0036】

実施形態１では、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、そのチャンネルでパルス波をカウントする。図３に示す例では、第１範囲Ａ０は、第２範囲Ｃ０に全て含まれている。このため、第１範囲Ａ０に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値がａであるパルス波は、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルでカウントされる。同様に、第１範囲Ａ２は第２範囲Ｃ１に全て含まれており、第１範囲Ａ２に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋２ｂ）であるパルス波は、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルでカウントされる。第１範囲Ａ４は第２範囲Ｃ２に全て含まれており、第１範囲Ａ４に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋４ｂ）であるパルス波は、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルでカウントされる。

【0037】

また、実施形態１では、二つのチャンネルが対応する第２範囲の両方に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルでパルス波をカウントする。図３に示す例では、第１範囲Ａ１の中で、（ａ＋ｂ）以上（ａ＋５ｂ／３）未満の範囲は第２範囲Ｃ０に含まれ、（ａ＋５ｂ／３）以上（ａ＋２ｂ）未満の範囲は第２範囲Ｃ１に含まれている。即ち、第１範囲Ａ１の２／３は第２範囲Ｃ０に含まれ、第１範囲Ａ１の１／３は第２範囲Ｃ１に含まれている。そこで、第１範囲Ａ１に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋ｂ）であるパルス波に関しては、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルで２／３だけカウントし、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルで１／３だけカウントする。同様に、第１範囲Ａ３の中で、（ａ＋３ｂ）以上（ａ＋１０ｂ／３）未満の範囲は第２範囲Ｃ１に含まれ、（ａ＋１０ｂ／３）以上（ａ＋４ｂ）未満の範囲は第２範囲Ｃ２に含まれている。即ち、第１範囲Ａ３の１／３は第２範囲Ｃ１に含まれ、第１範囲Ａ３の２／３は第２範囲Ｃ２に含まれている。第１範囲Ａ３に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋３ｂ）であるパルス波に関しては、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルで１／３だけカウントし、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルで２／３だけカウントする。

【0038】

結果として、波高の値がａ、（ａ＋ｂ）、（ａ＋２ｂ）、（ａ＋３ｂ）及び（ａ＋４ｂ）であるパルス波が一つずつ検出された場合、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルで（１＋２／３）だけカウントし、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルで（１＋２／３）だけカウントし、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルで（１＋２／３）だけカウントする。各チャンネルでのカウント数は同一となり、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが解消される。

【0039】

記憶部２５３は、波高の値とパルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を記録した関係情報を記憶している。図４は、実施形態１に係る関係情報の内容例を示す概念図である。波高の値に関連付けて、当該波高の値を有するパルス波をカウントすべきチャンネルと、パルス波をカウントするときのカウント数とが記録されている。関係情報には、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、そのチャンネルでパルス波をカウントするように、チャンネルとカウント数とが記録されている。例えば、波高の値ａには、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルと、カウント数１とが関連付けられている。また、波高の値（ａ＋２ｂ）には、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルと、カウント数１とが関連付けられ、波高の値（ａ＋４ｂ）には、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルと、カウント数１とが関連付けられている。

【0040】

更に、関係情報には、二つのチャンネルが対応する第２範囲の両方に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルでパルス波をカウントするように、チャンネルとカウント数とが記録されている。例えば、波高の値（ａ＋ｂ）には、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネル、及びカウント数（２／３）が関連付けられ、更に、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネル、及びカウント数（１／３）が関連付けられている。また、波高の値（ａ＋３ｂ）には、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネル、及びカウント数（１／３）が関連付けられ、更に、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネル、及びカウント数（２／３）が関連付けられている。カウント部２５で取得し得るパルス波の波高のその他の値についても、同様に、チャンネルとカウント数とが関連付けて記録されている。

【0041】

次に、信号処理装置２が実行する処理を説明する。図５は、信号処理装置２が実行する処理の手順を示すフローチャートである。放射線検出素子１１に放射線が入射した場合、放射線検出器１は、放射線のエネルギーに応じた階段波を生成し、階段波を含む信号を出力する。放射線を検出しない場合でも、放射線検出器１は信号を出力している。信号処理装置２は、放射線検出器１から信号が入力される（Ｓ１）。Ａ／Ｄ変換部２１は、入力された信号をＡ／Ｄ変換する（Ｓ２）。Ａ／Ｄ変換部２１は、Ａ／Ｄ変換した信号を波形整形部２２へ入力する。波形整形部２２は、入力された信号の波形を整形する（Ｓ３）。波形整形により、波形整形部２２は信号に含まれるノイズを低減し、信号に含まれる階段波をパルス波へ変換する。波形整形部２２は、整形した信号をパルス検出部２３及び波高測定部２４へ入力する。

【0042】

パルス検出部２３は、入力された信号にパルス波が含まれているか否かを判定する（Ｓ４）。Ｓ４では、例えば、パルス検出部２３は、信号値が所定の閾値を超過した場合に、信号にパルス波が含まれていると判定する。閾値は予めパルス検出部２３に記憶されている。信号にパルス波が含まれていない場合は（Ｓ４：ＮＯ）、信号処理装置２は、処理を終了する。例えば、パルス検出部２３は、信号にパルス波が含まれていないことを示す情報を波高測定部２４へ入力し、波高測定部２４はパルス波の波高の測定を行わないようにする。

【0043】

信号にパルス波が含まれている場合は（Ｓ４：ＹＥＳ）、パルス検出部２３は、信号にパルス波が含まれていることを示す情報を波高測定部２４へ入力する。波高測定部２４は、信号にパルス波が含まれていることを示す情報を入力された場合に、波形整形部２２から入力された信号に含まれているパルス波の波高を測定する。例えば、波高測定部２４は、信号に含まれる最大の信号値をパルス波の波高として測定する。波高測定部２４は、測定したパルス波の波高をカウント部２５へ入力する。

【0044】

カウント部２５では、制御部２５１は、関係情報２５４に従って、入力された波高の値に応じて、パルス波をカウントすべきチャンネルを特定する（Ｓ６）。Ｓ６では、制御部２５１は、関係情報２５４を参照し、波高の値に関連付けて記録されたチャンネルを特定することにより、パルス波をカウントすべきチャンネルを特定する。更に、Ｓ６では、制御部２５１は、関係情報２５４を参照し、波高の値及びチャンネルに関連付けて記録されたカウント数を特定することにより、特定したチャンネルでパルス波をカウントする際のカウント数を特定する。例えば、波高の値がａである場合は、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルと、カウント数１とが特定される。波高の値が（ａ＋ｂ）である場合は、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネル及びカウント数（２／３）と、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネル及びカウント数（１／３）とが特定される。

【0045】

カウント部２５は、次に、パルス波をカウントする（Ｓ７）。Ｓ７では、制御部２５１は、ＭＣＡ２５２に、特定したチャンネルで、特定したカウント数のカウントを行うように、パルス波をカウントさせる。このようにして、信号処理装置２は、波高の値に応じてパルス波をカウントする。パルス波は、波高別にカウントされる。Ｓ７が終了した後は、信号処理装置２は、処理を終了する。信号処理装置２は、Ｓ１～Ｓ７の処理を個々に繰り返し実行する。

【0046】

信号処理装置２は、ＭＣＡ２５２に含まれる各チャンネルのカウント数を示すデータを出力する。チャンネルとカウント数との関係は、パルス波の波高とカウント数との関係に対応し、更に、検出した放射線のエネルギーとカウント数との関係に対応する。分析部３は、信号処理装置２が出力したデータを入力され、データに基づいて、放射線検出器１が検出した放射線のスペクトルを生成する。分析部３は、生成したスペクトルに基づいた分析を行ってもよい。例えば、分析部３は、蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいた元素分析を行ってもよい。

【0047】

以上のように、ＭＣＡ２５２は、（１／３）等の整数ではないカウント数を各チャンネルでカウントする。ＭＣＡ２５２は、１００又は１０００等のある程度桁数の大きい所定の数をカウント数に乗じることによって、カウント数を整数に変換し、変換後のカウント数を各チャンネルでカウントしてもよい。カウント数に所定の数を乗じた後で小数点以下を切り捨てることにより、カウント数を整数に変換してもよい。カウント数は、分析部３での処理等のＭＣＡ２５２以降の処理において、前述の所定の数で除されることによって、元の値へ戻されてもよい。

【0048】

以上詳述した如く、信号処理装置２は、関係情報２５４を記憶し、関係情報２５４に従って、放射線の検出により得られたパルス波の波高の値に応じたチャンネルでパルス波をカウントする。関係情報では、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を抑制するように、波高の値とパルス波をカウントすべきチャンネルとの関係を定めてある。このため、放射線検出装置１０で検出されカウントされる放射線のエネルギーの偏りが抑制される。

【0049】

関係情報２５４は、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、そのチャンネルでパルス波をカウントすることを記録している。また、関係情報２５４は、二つのチャンネルが対応する第２範囲の両方に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合の分だけ夫々のチャンネルでパルス波をカウントすることを記録している。このような関係情報に従って、カウントを行うチャンネルとカウント時のカウント数とを特定することにより、信号処理装置２は、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を解消し、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが解消される。従って、信号処理装置２は、放射線のスペクトルから、カウントされる放射線のエネルギーの偏りに起因するノイズを効果的に除去することができる。放射線検出素子１１を大型化した場合等、放射線の検出効率を向上させた場合であっても、ノイズが増大することは無い。このため、放射線検出装置１０の性能を効果的に向上させることが可能となる。

【0050】

＜実施形態２＞
実施形態２に係る放射線検出装置１０の構成は、実施形態１と同様である。実施形態１では、ＭＣＡ２５２が含む各チャンネルで、１未満のカウント数でパルス波をカウントすることとした。実施形態２では、各チャンネルで確率的にカウントを行うことにより、１未満のカウント数でのカウントを行わないＭＣＡ２５２の使用を可能にする。実施形態２に係る放射線検出装置１０は、関係情報の内容が実施形態１と異なる。

【0051】

図６は、実施形態２に係る、離散的な波高の値に対応する第１範囲と複数のチャンネルに対応する第２範囲との関係の例を示す概念図である。横軸は、波高の値の変化を示し、電圧等の単位で表され、放射線のエネルギーに対応する。実施形態２では、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、実施形態１と同様に、そのチャンネルでパルス波をカウントする。即ち、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、確率１で、そのチャンネルでパルス波をカウントする。

【0052】

図６に示す例では、第１範囲Ａ０に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値がａであるパルス波は、確率１で、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルでカウントされる。第１範囲Ａ２に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋２ｂ）であるパルス波は、確率１で、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルでカウントされる。第１範囲Ａ４に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋４ｂ）であるパルス波は、確率１で、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルでカウントされる。

【0053】

また、実施形態２では、二つのチャンネルが対応する第２範囲の両方に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、いずれか一つのチャンネルでパルス波をカウントする。一つのチャンネルの第２範囲に第１範囲が含まれる割合が大きいほど、当該チャンネルでパルス波をカウントする確率が高くなる。図３に示す例では、第１範囲Ａ１の２／３は第２範囲Ｃ０に含まれ、第１範囲Ａ１の１／３は第２範囲Ｃ１に含まれている。そこで、第１範囲Ａ１に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋ｂ）であるパルス波に関しては、確率２／３で、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルでカウントし、確率１／３で、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルでカウントする。

【0054】

同様に、第１範囲Ａ３の１／３は第２範囲Ｃ１に含まれ、第１範囲Ａ３の２／３は第２範囲Ｃ２に含まれている。第１範囲Ａ３に対応する波高の値を有するパルス波、即ち波高の値が（ａ＋３ｂ）であるパルス波に関しては、確率１／３で、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルでカウントし、確率２／３で、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルでカウントする。

【0055】

波高の値がａ、（ａ＋ｂ）、（ａ＋２ｂ）、（ａ＋３ｂ）及び（ａ＋４ｂ）であるパルス波が一つずつ検出された場合、第２範囲Ｃ０及び第２範囲Ｃ２の夫々に対応するチャンネルは、確率１でカウントを行い、更に確率２／３でカウントを行う。また、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルは、確率１でカウントを行い、確率１／３でカウントを行い、更に確率１／３でカウントを行う。波高の値がａ、（ａ＋ｂ）、（ａ＋２ｂ）、（ａ＋３ｂ）及び（ａ＋４ｂ）であるパルス波が均等に検出された場合、統計的に、各チャンネルでのカウント数は同一となる。このため、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが解消される。

【0056】

図７は、実施形態２に係る関係情報の内容例を示す概念図である。波高の値に関連付けて、所定の閾値と、当該波高の値を有するパルス波をカウントすべきチャンネルと、当該チャンネルでパルス波をカウントするための条件とが記録されている。関係情報には、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、閾値は記録されておらず、当該チャンネルが関連付けて記録され、条件として、全ての場合において当該チャンネルでパルス波をカウントすることが記録されている。

【0057】

更に、関係情報には、二つのチャンネルが対応する第２範囲の両方に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、いずれか一つのチャンネルでパルス波をカウントするように、閾値と条件とチャンネルとが記録されている。条件の内容は、乱数と閾値との比較結果である。閾値及び条件は、乱数を閾値と比較して得られる確率が夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合に応じた確率になるように、定められている。図７に示す例では、０以上１未満の閾値が定められ、０以上１未満の乱数を生成したときに、乱数が閾値未満になることが一方のチャンネルでパルス波をカウントするための条件となり、乱数が閾値以上になることが他方のチャンネルでパルス波をカウントするための条件となっている。閾値は、乱数が閾値未満になる確率と乱数が閾値以上になる確率とが、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合に応じた確率になるように、定められている。

【0058】

図７に示す例では、波高の値（ａ＋ｂ）には、閾値２／３が関連付けて記録されている。また、乱数が閾値未満になるという条件と、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルとが関連付けて記録され、乱数が閾値以上になるという条件と、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルとが関連付けて記録されている。このため、０以上１未満の乱数を生成した場合には、確率２／３で、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルでカウントが行われ、確率１／３で、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルでカウントが行われる。

【0059】

波高の値（ａ＋３ｂ）には、閾値１／３が関連付けて記録されている。また、乱数が閾値未満になるという条件と、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルとが関連付けて記録され、乱数が閾値以上になるという条件と、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルとが関連付けて記録されている。このため、確率１／３で、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルでカウントが行われ、確率２／３で、第２範囲Ｃ２に対応するチャンネルでカウントが行われる。カウント部２５で取得し得るパルス波の波高のその他の値についても、同様に、閾値と条件とチャンネルとが関連付けて記録されている。

【0060】

信号処理装置２は、Ｓ１～Ｓ７の処理を実行する。信号処理装置２が実行するＳ１～Ｓ５の処理は実施形態１と同様である。Ｓ６では、制御部２５１は、関係情報２５４を参照する。関係情報２５４において、波高の値に関連付けて、閾値は記録されておらず、単一のチャンネルが関連付けて記録され、条件として、全ての場合において当該チャンネルでパルス波をカウントすることが記録されている場合は、制御部２５１は、当該チャンネルを、パルス波をカウントすべきチャンネルと特定する。例えば、波高の値がａである場合は、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルが特定される。

【0061】

関係情報２５４において、波高の値に関連付けて、閾値が記録され、複数の条件及びチャンネルが記録されている場合は、制御部２５１は、０以上１未満の乱数を生成する。制御部２５１は、乱数を生成する際に、放射線が検出された時刻を種として乱数を生成する。例えば、制御部２５１は、時刻を計測する機能を有しており、測定されたパルス波の波高がカウント部２５に入力された時刻を、放射線が検出された時刻として取得する。放射線が放射線検出素子１１へ入射して検出される事象は、完全にランダムに発生するので、放射線が検出された時刻を種とすることにより、容易に乱数を生成することができる。

【0062】

Ｓ６では、更に、制御部２５１は、関係情報２５４を参照し、波高の値に関連付けて記録された閾値と乱数とを比較し、閾値と乱数との比較結果が該当する条件に関連付けて記録されたチャンネルを、パルス波をカウントすべきチャンネルと特定する。例えば、波高の値が（ａ＋ｂ）である場合は、確率２／３で、第２範囲Ｃ０に対応するチャンネルが特定され、確率１／３で、第２範囲Ｃ１に対応するチャンネルが特定される。

【0063】

Ｓ７では、制御部２５１は、ＭＣＡ２５２に、特定したチャンネルでパルス波をカウントさせる。カウント数は１である。このようにして、信号処理装置２は、波高の値に応じてパルス波をカウントする。パルス波は、波高別にカウントされる。Ｓ７が終了した後は、信号処理装置２は、処理を終了する。信号処理装置２は、Ｓ１～Ｓ７の処理を個々に繰り返し実行する。

【0064】

以上詳述した如く、実施形態２においても、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を抑制するように、波高の値とパルス波をカウントすべきチャンネルとの関係が関係情報２５４で定められている。関係情報２５４は、単一のチャンネルが対応する第２範囲に第１範囲が全て含まれている波高の値については、そのチャンネルでパルス波をカウントすることを記録している。また、関係情報２５４は、二つのチャンネルが対応する第２範囲の両方に亘って第１範囲が含まれている波高の値については、夫々の第２範囲に第１範囲が含まれる割合に応じた確率で、いずれか一つのチャンネルでパルス波をカウントすることを記録している。このような関係情報２５４に従って、カウントを行うチャンネルを特定することにより、信号処理装置２は、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を解消し、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが解消される。

【0065】

特に、実施形態２では、カウントを行うチャンネルを確率的に特定することにより、一つのパルス波につき、ＭＣＡ２５２の各チャンネルでのカウント数を１とすることができる。ＭＣＡ２５２は、１未満のカウント数でカウントを行う必要が無い。このため、ＭＣＡ２５２の機能が複雑化することが防止され、信号処理装置２のコストが増大することが抑制される。

【0066】

実施形態２においても、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが解消されるので、信号処理装置２は、放射線のスペクトルから、カウントされる放射線のエネルギーの偏りに起因するノイズを効果的に除去することができる。放射線の検出効率を向上させた場合には、ノイズが増大することは無いので、放射線検出装置１０の性能を効果的に向上させることが可能となる。

【0067】

以上の実施形態１及び２においては、二つのチャンネルが対応する第２範囲の両方に亘って第１範囲が含まれている波高の値に関する処理を行う形態を示した。信号処理装置２は、三つ以上のチャンネルが対応する第２範囲に亘って第１範囲が含まれている波高の値に関する処理を行う形態であってもよい。この形態でも、実施形態１又は２と同様に、波高の値と複数のチャンネルとの関係が関係情報に記録される。信号処理装置２は、関係情報に従って、波高の値に応じたチャンネルでパルス波のカウントを行うことにより、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を解消する。

【0068】

＜実施形態３＞
実施形態３に係る放射線検出装置１０の構成は、実施形態１と同様である。実施形態３に係る放射線検出装置１０は、関係情報の内容が実施形態１と異なる。図８は、実施形態３に係る、離散的な波高の値と、ＭＣＡ２５２が有する複数のチャンネルとの関係の例を示す概念図である。横軸は、波高の値の変化を示し、電圧等の単位で表され、放射線のエネルギーに対応する。第１量子化単位をｂとして、波高の値は、ａ,ａ＋ｂ，ａ＋２ｂ，ａ＋３ｂ，ａ＋４ｂ，…を取り得る。ＭＣＡ２５２が有するチャンネルは、第２量子化単位を５ｂ／３として、値ａ,ａ＋５ｂ／３，ａ＋１０ｂ／３，…に対応するとする。

【0069】

実施形態３では、あるチャンネルが対応する値に一致する波高の値については、当該チャンネルでパルス波をカウントする。図８に示す例では、波高の値がａであるパルス波は、値ａに対応するチャンネルでカウントされる。

【0070】

また、実施形態３では、二つのチャンネルが対応する値の間にある波高の値については、夫々のチャンネルが対応する値と波高の値との差の絶対値の比に応じて、夫々のチャンネルでパルス波をカウントする。このとき、波高の値により近い値に対応するチャンネルでのカウント数がより大きくなるように、カウントを行う。カウント数の合計は１になるようにする。具体的には、二つのチャンネルが対応する値の差の絶対値に対して、一方の値と波高の値との差の絶対値が占める割合を、他方の値に対応するチャンネルでのカウント数とする。また、二つのチャンネルが対応する値の差の絶対値に対して、他方の値と波高の値との差の絶対値が占める割合を、一方の値に対応するチャンネルでのカウント数とする。

【0071】

図８に示す例では、波高の値（ａ＋ｂ）は、二つのチャンネルが対応する値ａと（ａ＋５ｂ／３）との間にある。値ａに対応するチャンネルと値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルとでパルス波をカウントする。ａと（ａ＋５ｂ／３）との差の絶対値に対して、ａと（ａ＋ｂ）との差の絶対値は３／５を占め、（ａ＋ｂ）と（ａ＋５ｂ／３）との差の絶対値は２／５を占める。このことに応じて、値ａに対応するチャンネルでのカウント数を（２／５）とし、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルでのカウント数を（３／５）とする。夫々のチャンネルでのカウント数は、夫々のチャンネルが対応する値ａ及び（ａ＋５ｂ／３）と波高の値（ａ＋ｂ）との差の絶対値の比に応じたカウント数となり、かつ、波高の値により近い値に対応するチャンネルでのカウント数がより大きくなる。

【0072】

波高の値（ａ＋２ｂ）は、二つのチャンネルが対応する値（ａ＋５ｂ／３）と（ａ＋１０ｂ／３）との間にある。値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルと値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネルとでパルス波をカウントする。（ａ＋５ｂ／３）と（ａ＋１０ｂ／３）との差の絶対値に対して、（ａ＋５ｂ／３）と（ａ＋２ｂ）との差の絶対値は１／５を占め、（ａ＋２ｂ）と（ａ＋１０ｂ／３）との差の絶対値は４／５を占める。このことに応じて、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルでのカウント数を（４／５）とし、値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネルでのカウント数を（１／５）とする。

【0073】

波高の値（ａ＋３ｂ）は、二つのチャンネルが対応する値（ａ＋５ｂ／３）と（ａ＋１０ｂ／３）との間にある。値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルと値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネルとでパルス波をカウントする。（ａ＋５ｂ／３）と（ａ＋１０ｂ／３）との差の絶対値に対して、（ａ＋５ｂ／３）と（ａ＋３ｂ）との差の絶対値は４／５を占め、（ａ＋３ｂ）と（ａ＋１０ｂ／３）との差の絶対値は１／５を占める。このことに応じて、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルでのカウント数を（１／５）とし、値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネルでのカウント数を（４／５）とする。

【0074】

波高の値（ａ＋４ｂ）は、二つのチャンネルが対応する値（ａ＋１０ｂ／３）と（ａ＋５ｂ）との間にある。値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネルと値（ａ＋５ｂ）に対応するチャンネルとでパルス波をカウントする。（ａ＋１０ｂ／３）と（ａ＋５ｂ）との差の絶対値に対して、（ａ＋１０ｂ／３）と（ａ＋４ｂ）との差の絶対値は２／５を占め、（ａ＋４ｂ）と（ａ＋５ｂ）との差の絶対値は３／５を占める。このことに応じて、値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネルでのカウント数を（３／５）とし、値（ａ＋５ｂ）に対応するチャンネルでのカウント数を（３／５）とする。

【0075】

波高の値が（ａ－ｂ）、ａ、（ａ＋ｂ）、（ａ＋２ｂ）、（ａ＋３ｂ）及び（ａ＋４ｂ）であるパルス波が一つずつ検出された場合、値ａに対応するチャンネルは、波高の値（ａ－ｂ）に応じて（２／５）だけカウントし、波高の値ａに応じて１カウントし、波高の値（ａ＋ｂ）に応じて（２／５）だけカウントする。結果として、値ａに対応するチャンネルは、（１＋４／５）だけカウントする。値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルは、波高の値（ａ＋ｂ）に応じて（３／５）だけカウントし、波高の値（ａ＋２ｂ）に応じて（４／５）だけカウントし、波高の値（ａ＋３ｂ）に応じて（１／５）だけカウントする。結果として、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネルは、（１＋３／５）だけカウントする。同様に、値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネルは、（１＋３／５）だけカウントする。従来の技術に比べて、各チャンネルでのカウント数の差が小さくなり、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが抑制される。

【0076】

図９は、実施形態３に係る関係情報の内容例を示す概念図である。波高の値に関連付けて、当該波高の値を有するパルス波をカウントすべきチャンネルと、パルス波をカウントするときのカウント数とが記録されている。関係情報には、チャンネルが対応する値に一致する波高の値については、当該チャンネルでパルス波をカウントするように、チャンネルとカウント数とが記録されている。例えば、波高の値ａには、値ａに対応するチャンネルと、カウント数１とが関連付けられている。

【0077】

更に、関係情報には、二つのチャンネルが対応する値の間にある波高の値については、夫々のチャンネルでパルス波をカウントし、夫々のチャンネルが対応する値と波高の値との差の絶対値の比に応じて、波高の値により近い値に対応するチャンネルでのカウント数がより大きくなるように、チャンネルとカウント数とが記録されている。例えば、波高の値（ａ＋ｂ）には、値ａに対応するチャンネル、及びカウント数（２／５）が関連付けられ、更に、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネル、及びカウント数（３／５）が関連付けられている。波高の値（ａ＋２ｂ）には、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネル、及びカウント数（４／５）が関連付けられ、更に、値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネル、及びカウント数（１／５）が関連付けられている。波高の値（ａ＋３ｂ）には、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネル、及びカウント数（１／５）が関連付けられ、更に、値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネル、及びカウント数（４／５）が関連付けられている。波高の値（ａ＋４ｂ）には、値（ａ＋１０ｂ／３）に対応するチャンネル、及びカウント数（３／５）が関連付けられ、更に、値（ａ＋５ｂ）に対応するチャンネル、及びカウント数（２／５）が関連付けられている。カウント部２５で取得し得るパルス波の波高のその他の値についても、同様に、チャンネルとカウント数とが関連付けて記録されている。

【0078】

信号処理装置２は、Ｓ１～Ｓ７の処理を実行する。信号処理装置２が実行するＳ１～Ｓ５の処理は実施形態１及び２と同様である。Ｓ６では、制御部２５１は、関係情報２５４を参照し、波高の値に関連付けて記録されたチャンネルを特定することにより、パルス波をカウントすべきチャンネルを特定する。更に、Ｓ６では、制御部２５１は、関係情報２５４を参照し、波高の値及びチャンネルに関連付けて記録されたカウント数を特定することにより、特定したチャンネルでパルス波をカウントする際のカウント数を特定する。例えば、波高の値がａである場合は、値ａに対応するチャンネルと、カウント数１とが特定される。波高の値が（ａ＋ｂ）である場合は、値ａに対応するチャンネル及びカウント数（２／５）と、値（ａ＋５ｂ／３）に対応するチャンネル及びカウント数（３／５）とが特定される。

【0079】

Ｓ７では、制御部２５１は、ＭＣＡ２５２に、特定したチャンネルでパルス波をカウントさせる。カウント数は１である。このようにして、信号処理装置２は、波高の値に応じてパルス波をカウントする。パルス波は、波高別にカウントされる。Ｓ７が終了した後は、信号処理装置２は、処理を終了する。信号処理装置２は、Ｓ１～Ｓ７の処理を個々に繰り返し実行する。実施形態１と同様に、ＭＣＡ２５２は、カウント数を整数に変換し、変換後のカウント数を各チャンネルでカウントしてもよい。

【0080】

以上詳述した如く、実施形態３においても、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を抑制するように、波高の値とパルス波をカウントすべきチャンネルとの関係が関係情報２５４で定められている。関係情報２５４は、あるチャンネルが対応する値に一致する波高の値については、当該チャンネルでパルス波をカウントすることを記録している。また、関係情報２５４は、二つのチャンネルが対応する値の間にある波高の値については、夫々のチャンネルでパルス波をカウントし、夫々のチャンネルが対応する値と波高の値との差の絶対値の比に応じて、波高の値により近い値に対応するチャンネルでのカウント数がより大きくなることを記録している。このような関係情報２５４に従って、カウントを行うチャンネルを特定することにより、信号処理装置２は、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を抑制し、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが抑制される。

【0081】

実施形態３においては、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが抑制されるので、信号処理装置２は、カウントされる放射線のエネルギーの偏りに起因して放射線のスペクトルに含まれるノイズを、効果的に抑制することができる。放射線の検出効率を向上させた場合であっても、ノイズは小さいので、放射線検出装置１０の性能を効果的に向上させることが可能となる。

【0082】

＜実施形態４＞
図１０は、実施形態４に係るカウント部２５の機能構成を示すブロック図である。制御部２５１は、プロセッサを用いて構成されている。制御部２５１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はマルチコアＣＰＵを用いて構成されている。制御部２５１は、量子コンピュータを用いて構成されていてもよい。記憶部２５３は、コンピュータプログラム２５５を記憶している。コンピュータプログラム２５５は、図示しない記録装置により、コンピュータプログラム２５５を記憶する光ディスク等の記録媒体２５０から読み出され、記憶部２５３に書き込まれることによって、記憶部２５３に記憶される。制御部２５１は、コンピュータプログラム２５５に従ってカウント部２５に必要な処理を実行する。

【0083】

制御部２５１は、コンピュータプログラム２５５に従って情報処理を実行することにより、実施形態１～３におけるカウント部２５に必要な処理を実行する。このようにして、実施形態１～３におけるカウント部２５が実現される。放射線検出器１及び分析部３の構成及び機能は、実施形態１～３と同様である。信号処理装置２の、カウント部２５以外の部分の構成及び機能は、実施形態１～３と同様である。信号処理装置２及び放射線検出装置１０は、実施形態１～３と同様の処理を実行する。

【0084】

実施形態４においても、信号処理装置２は、関係情報２５４に従って、波高の値に応じたチャンネルでパルス波のカウントを行うことにより、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を抑制する。これにより、カウントされる放射線のエネルギーの偏りが抑制される。信号処理装置２は、カウントされる放射線のエネルギーの偏りに起因して放射線のスペクトルに含まれるノイズを、効果的に抑制又は除去することができる。放射線の検出効率を向上させた場合には、ノイズの影響は小さいので、放射線検出装置１０の性能を効果的に向上させることが可能となる。

【0085】

以上の実施形態１～４においては、関係情報２５４が単一である形態を示したが、信号処理装置２は、複数の関係情報２５４を記憶する形態であってもよい。例えば、信号処理装置２は、第２量子化単位を変更し、ＭＣＡ２５２が有する各チャンネルが対応する第２範囲を変更することができる形態であってもよい。この形態では、記憶部２５３は、複数通りの各チャンネルと第２範囲との対応関係に応じて、複数の関係情報２５４を記憶している。カウント部２５は、各チャンネルと第２範囲との対応関係に応じて、利用すべき関係情報２５４を選択し、選択した関係情報２５４に従って、パルス波をカウントする。例えば、信号処理装置２は、信号の増幅、信号の補完、又はＡ／Ｄ変換部２１の設定変更等の処理により、第１量子化単位を変更することができる形態であってもよい。この形態では、記憶部２５３は、複数の第１量子化単位に応じて、複数の関係情報２５４を記憶している。カウント部２５は、第１量子化単位に応じて、利用すべき関係情報２５４を選択し、選択した関係情報２５４に従って、パルス波をカウントする。

【0086】

関係情報２５４の内容は、変更が可能であってもよい。例えば、所定の標準物質から発生する特定のエネルギーを有する放射線が特定のチャンネルでカウントされるように、関係情報２５４の内容が調整されてもよい。例えば、定期的に、所定の標準物質を用いて較正が行われ、記憶部２５３が記憶する関係情報２５４の内容が調整されてもよい。

【0087】

実施形態１～４においては、カウント部２５でパルス波をカウントする形態を示したが、信号処理装置２は、階段波をカウントする形態であってもよい。この形態では、信号処理装置２は、波形整形部２２を備えていなくてもよく、パルス検出部２３の代わりに階段波の検出部を備えていてもよい。例えば、階段波の検出部は、信号値の増加量が所定値以上である場合に階段波を検出したとする。波高測定部２４は、階段波の波高を測定する。例えば、波高測定部２４は、ステップ状に変化した信号値の増加量を波高として測定する。この形態においても、信号処理装置２は、関係情報２５４に従って、波高の値に応じたチャンネルで階段波のカウントを行うことにより、各チャンネルでのカウントのし易さの不均一性を抑制することができる。

【0088】

実施形態１～４においては、信号処理装置２が関係情報２５４を利用する形態を示したが、信号処理装置２は関係情報２５４を利用せずに処理を行う形態であってもよい。この形態では、カウント部２５は、関係情報２５４を参照して実行する処理と同等の処理を実行するためのアルゴリズムに従って、処理を実行する。例えば、コンピュータプログラム２５５は、関係情報２５４を参照して実行する処理と同等の処理を実行するためのアルゴリズムに従った処理を制御部２５１に実行させる。

【0089】

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0090】

１ 放射線検出器
１０ 放射線検出装置
１１ 放射線検出素子
２ 信号処理装置
２５ カウント部
２５０ 記録媒体
２５１ 制御部
２５２ ＭＣＡ
２５３ 記憶部
２５４ 関係情報
２５５ コンピュータプログラム
３ 分析部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】