特許 7534176 パルス波高分析装置及び放射能測定装置

(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】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】パルス波高分析装置及び放射能測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/36 20060101AFI20240806BHJP

   G01T 1/17 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

G01T1/36 B

G01T1/17 H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020168683

(22)【出願日】2020-10-05

(65)【公開番号】P2022060915

(43)【公開日】2022-04-15

【審査請求日】2023-08-08

(73)【特許権者】

【識別番号】710002462

【氏名又は名称】セイコー・イージーアンドジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 知之

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５１２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１６６５４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】User Manual UM4150 DT5770 Digital MCA，CAEN Electronic Instrumentation，イタリア，CAEN，2017年05月09日，Rev. 2

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／３６

Ｇ０１Ｔ １／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線検出器から出力される信号パルスのデジタル信号に対するデジタル演算によって、複数のチャネルの各々に対応付けられるカウントを有する波高分布データを生成するパルス波高分析装置であって、
前記デジタル信号に対する所定のデジタル増幅によって前記チャネルを変換する場合に、少なくとも１つの変換前のチャネルを少なくとも１つの変換後のチャネルに対応付けるとともに、前記少なくとも１つの前記変換前のチャネルに対応付けられるカウントを前記デジタル増幅に応じて前記少なくとも１つの変換後のチャネルに対応付けて配する処理部を備え、
前記処理部は、
前記デジタル増幅によって１つの前記変換前のチャネルを１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けるとともに前記デジタル信号の１イベント毎の入力に対して前記チャネルの変換を行う場合に、
前記１イベントの入力後に前記１つの前記変換前のチャネルに対応付けられる１カウントを前記１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けて実数型のカウント値として配する積算値と、前記１イベントの入力前の同チャネルの各々の整数型のカウント値の積算値との差分を取得し、
前記１カウントを、前記差分が最大の１つのチャネルにのみ対応付けて前記整数型のカウント値に配する
ことを特徴とするパルス波高分析装置。

【請求項2】

放射線検出器から出力される信号パルスのデジタル信号に対するデジタル演算によって、複数のチャネルの各々に対応付けられるカウントを有する波高分布データを生成するパルス波高分析装置であって、
前記デジタル信号に対する所定のデジタル増幅によって前記チャネルを変換する場合に、少なくとも１つの変換前のチャネルを少なくとも１つの変換後のチャネルに対応付けるとともに、前記少なくとも１つの前記変換前のチャネルに対応付けられるカウントを前記デジタル増幅に応じて前記少なくとも１つの変換後のチャネルに対応付けて配する処理部を備え、
前記処理部は、
前記所定のデジタル増幅を対数増幅とし、
前記デジタル増幅によって１つの前記変換前のチャネルを１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けるとともに前記波高分布データの最小のチャネルから最大のチャネルに向かって順次に変換を行う場合に、
前記１つの前記変換前のチャネルに対応付けられるカウントを前記１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けて実数型のカウント値として配する積算値を整数部と小数部に分け、前記小数部はその積算値が整数に繰り上がるチャネルに１カウントを対応付けて整数型のカウント値に配する
ことを特徴とするパルス波高分析装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のパルス波高分析装置と、
前記信号パルスを出力する放射線検出器と、
前記信号パルス又は前記信号パルスの増幅によって得られる増幅パルスを所定のサンプリング周波数で前記デジタル信号に変換する変換器と
を備えることを特徴とする放射能測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パルス波高分析装置及び放射能測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、波高スペクトル間等でのデジタル演算による微分非直線性の誤差増大を抑制するために、実数型のヒストグラムを用いてチャネル幅についての補正を行う方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】高橋浩之、井口哲夫、中沢正治著、「デジタル演算に適した実数型ヒストグラムメモリーについて」、日本原子力学会、１９９４年（第３２回）春の年会要旨集、１９９４年３月１０日、ｐ．６０４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１は測定後の波高分布データに対して適用した例であるが、例えばデジタルＭＣＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）等によるデジタルパルス信号処理では、デジタルゲイン処理に相当し、放射線の１イベント（１カウント）毎にリアルタイムに処理されることが望まれる。

【0005】

本発明は、デジタル演算での微分非直線性の誤差増大を抑制しながらリアルタイムにデジタルパルス信号処理を実行することができるパルス波高分析装置及び放射能測定装置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】

【0006】

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係るパルス波高分析装置は、放射線検出器から出力される信号パルスのデジタル信号に対するデジタル演算によって、複数のチャネルの各々に対応付けられるカウントを有する波高分布データを生成するパルス波高分析装置であって、前記デジタル信号に対する所定のデジタル増幅によって前記チャネルを変換する場合に、少なくとも１つの変換前のチャネルを少なくとも１つの変換後のチャネルに対応付けるとともに、前記少なくとも１つの前記変換前のチャネルに対応付けられるカウントを前記デジタル増幅に応じて前記少なくとも１つの変換後のチャネルに対応付けて配する処理部を備える。

【0007】

（２）上記（１）に記載のパルス波高分析装置では、前記処理部は、前記デジタル増幅によって１つの前記変換前のチャネルを１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けるとともに前記デジタル信号の１イベント毎の入力に対して前記チャネルの変換を行う場合に、前記１イベントの入力後に前記１つの前記変換前のチャネルに対応付けられる１カウントを前記１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けて実数型のカウント値として配する積算値と、前記１イベントの入力前の同チャネルの各々の整数型のカウント値の積算値との差分を取得し、前記１カウントを、前記差分が最大の１つのチャネルにのみ対応付けて前記整数型のカウント値に配してもよい。

【0008】

（３）上記（１）に記載のパルス波高分析装置では、前記処理部は、前記所定のデジタル増幅を対数増幅（対数変換）とし、前記デジタル増幅によって１つの前記変換前のチャネルを１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けるとともに前記波高分布データの最小のチャネルから最大のチャネルに向かって順次に変換を行う場合に、前記１つの前記変換前のチャネルに対応付けられるカウントを前記１つの又は複数の前記変換後のチャネルに対応付けて実数型のカウント値として配する積算値を整数部と小数部（端数部）に分け、前記小数部はその積算値が整数に繰り上がるチャネルに１カウントを対応付けて整数型のカウント値に配してもよい。

【0009】

（４）本発明の一態様に係る放射能測定装置は、上記（１）から（３）の少なくともいずれか１つに記載のパルス波高分析装置と、前記信号パルスを出力する放射線検出器と、前記信号パルス又は前記信号パルスの増幅によって得られる増幅パルスを所定のサンプリング周波数で前記デジタル信号に変換する変換器とを備える。

【発明の効果】

【0010】

上記（１）によれば、デジタル増幅に応じて変換前の１つのチャネルのカウントを変換後の複数のチャネルに分配又は変換前の複数のチャネルのカウントを変換後の１つのチャネルに配置する処理部を備えることによって、微分非直線性の誤差増大を抑制しながら適切なデジタルパルス信号処理を実行することができる。例えば、ＡＤＣのビット数が少ない場合又はデジタルフィルタの整形時間（時定数）が短い場合等であっても、微分非直線性の誤差増大を抑制することができる。

【0011】

上記（２）の場合、１イベントの入力後の実数型の積算カウント値と１イベントの入力前の整数型の積算カウント値との差分が最大となるチャネルの整数型のカウント値に１を加算する処理部を備えることによって、丸め誤差の増大を抑制しながら実数型に精度良く近似される整数型の波高分布データを生成することができる。１イベント毎に変換後の適宜の１チャネルの整数型のカウント値に１カウントを加算することによって、リアルタイム測定等に適したデジタルパルス信号処理を実行することができる。

【0012】

上記（３）の場合、最小のチャネルから最大のチャネルに向かって順次に変換を行う場合に実数型の積算カウント値の端数（小数部）が繰り上がるチャネルの整数型のカウント値に１を加算する処理部を備えることによって、丸め誤差の増大を抑制しながら実数型に精度良く近似される整数型の波高分布データを生成することができる。全チャネルの各カウントを順次に一括変換することによって、表示スケールを対数変換する場合等に有用である。

【0013】

上記（４）によれば、デジタル演算での微分非直線性の誤差増大を抑制しながら適切なデジタルパルス信号処理を実行するパルス波高分析装置を備えることによって、放射能測定の精度及び利便性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態でのパルス波高分析装置を備える放射能測定装置の構成を模式的に示す図。

【図2】本発明の実施形態のパルス波高分析装置でのデジタルゲイン増幅（×１．１）の例を示す図。

【図3】本発明の実施形態のパルス波高分析装置での分配前カウントと分配後カウントとの例を示す図。

【図4】本発明の実施形態のパルス波高分析装置での実施例及び比較例の増幅前スペクトル及び増幅後スペクトルの例を示す図。

【図5】本発明の実施形態のパルス波高分析装置でのデジタルゲイン増幅（×０．９）の例を示す図。

【図6】本発明の実施形態のパルス波高分析装置でのデジタル対数変換の例を示す図。

【図7】本発明の実施形態のパルス波高分析装置での実施例及び比較例の変換前スペクトル（Ｌｉｎｅａｒ）及び変換後スペクトル（Ｌｏｇ）の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態に係るパルス波高分析装置を備える放射能測定装置について、添付図面を参照しながら説明する。

【0016】

図１は、実施形態でのパルス波高分析装置１４を備える放射能測定装置１０の構成を模式的に示す図である。
実施形態の放射能測定装置１０は、放射線検出器１１と、プリアンプ１２と、高速ＡＤＣ１３と、パルス波高分析装置１４とを備える。

【0017】

放射線検出器１１は、例えばゲルマニウム等の半導体検出器である。放射線検出器１１は、試料等から放出される放射線（例えば、γ線、Ｘ線及びβ線等）を検出する。放射線検出器１１は、検出する放射線のエネルギーに応じた波高値を有する信号パルスを出力する。
プリアンプ１２は、放射線検出器１１から出力されるアナログの信号パルスを増幅する。
高速ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１３は、プリアンプ１２から出力されるアナログの信号パルスを所定のサンプリング周波数でデジタルの信号パルスに変換する。

【0018】

パルス波高分析装置１４は、例えばリアルタイムのデジタル信号処理を行なうデジタルＭＣＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ：マルチチャネルアナライザ）等である。
パルス波高分析装置１４は、例えば、デジタルフィルタ２１と、入力部２２と、出力部２３と、処理部２４とを備える。
デジタルフィルタ２１は、プリアンプ１２から入力されるデジタルの信号パルスに対して、例えば、三角波整形又は台形整形等の波形整形、ポールゼロ調整、波高弁別、デジタル的なゲインによる増幅及びタイミング検出等のパルス検出のデジタル信号処理を行う。デジタルフィルタ２１は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により実現される。

【0019】

入力部２２は、例えば操作者の入力操作に応じた信号を出力するタッチパネル、各種のスイッチ又はキーボードなどを備える。入力部２２は、操作者の入力操作に応じた信号をデジタルフィルタ２１及び処理部２４へ送信する。
出力部２３は、タッチパネルなどの表示装置を備え、処理部２４から受信した各種のデータ及び情報を表示する。

【0020】

処理部２４は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。処理部２４の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
なお、図１に示す実施形態では、デジタルフィルタ２１及び処理部２４は分離された構成要素とされているが、これに限定されず、相互に兼ねる機能を有する構成要素とされてもよいし、例えばデジタルゲイン処理を含むヒストグラム作成を処理するＦＰＧＡを備えてもよい。

【0021】

処理部２４は、入力部２２から入力される信号等に応じて、デジタルフィルタ２１から出力されるパルス信号に対して、例えば、ピーク波高値検出及びピーク波高値のヒストグラム作成等のデジタル信号処理を行う。
ピーク波高値のヒストグラムは、ピーク波高値を示すチャネルと、チャネル毎のカウントとの対応関係を示す波高分布データである。ピーク波高値のヒストグラムは、例えば、放射線検出器１１が放射線のエネルギーに応じた波高値を有する信号パルスを出力する場合のエネルギースペクトルである。

【0022】

（ゲイン増幅）
処理部２４は、パルス信号を所定のゲインｒによってデジタル増幅するゲイン増幅の処理を行う。処理部２４は、例えば、波高分布データの変換前の１つのチャネルのカウントを変換後の複数のチャネルに分配又は変換前の複数のチャネルのカウントを変換後の１つのチャネルに配置することによってデジタル増幅を行う。

【0023】

以下に、所定のゲインｒが０．５から１．５までの適宜の値である場合の例について説明する。
処理部２４は、例えば、０．５から１．５までの適宜の値である所定のゲインｒ（０．５≦ｒ≦１．５）によってゲイン増幅を行う場合、変換前（つまり増幅前）のチャネルｎのカウントｃを変換後（つまり増幅後）のチャネル範囲のカウントに分配する。変換後のチャネル範囲は、切り捨てによる整数化を示すＩＮＴ関数によるチャネル（ＩＮＴ（ｎ×ｒ））からチャネル（ＩＮＴ（ｎ×ｒ）＋２）までの範囲である。つまり、変換前のチャネルｎのカウントｃは、ゲインｒに応じて、最小である１チャネル分から最大である３チャネル分に分配される。
変換前のチャネルｎとゲインｒとによって得られる変換後の実数チャネルの範囲は、第１実数チャネルｄ１（＝ｎ×ｒ）から第２実数チャネルｄ２（＝ｄ１＋ｒ＝（ｎ＋１）×ｒ）までの範囲である。変換後の実数チャネルの範囲に対応する変換後の整数チャネルの範囲は、第１整数チャネルｎ１（＝ＩＮＴ（ｄ１））から第２整数チャネルｎ２（＝ＩＮＴ（ｄ２））までの範囲である。

【0024】

変換後の整数チャネルｎ１のカウントｃ０、変換後の整数チャネル（ｎ１＋１）のカウントｃ１及び変換後の整数チャネル（ｎ１＋２）のカウントｃ２は、第１整数チャネルｎ１及び第２整数チャネルｎ２に応じて、下記数式（１）、下記数式（２）及び下記数式（３）のいずれかに示すように記述される。
第１整数チャネルｎ１及び第２整数チャネルｎ２の差がゼロである場合（つまり、ｎ２－ｎ１＝０の場合）、各カウントｃ０，ｃ１，ｃ２は下記数式（１）に示すように記述される。つまり、変換前のチャネルｎのカウントｃは、変換後の整数チャネルｎ１にのみ配置される。

【0025】

【数1】

【0026】

第１整数チャネルｎ１及び第２整数チャネルｎ２の差が１である場合（つまり、ｎ２－ｎ１＝１の場合）、各カウントｃ０，ｃ１，ｃ２は下記数式（２）に示すように記述される。つまり、変換前のチャネルｎのカウントｃは、変換後の２つの整数チャネルｎ１，（ｎ１＋１）に分配される。

【0027】

【数2】

【0028】

第１整数チャネルｎ１及び第２整数チャネルｎ２の差が２である場合（つまり、ｎ２－ｎ１＝２の場合）、各カウントｃ０，ｃ１，ｃ２は下記数式（３）に示すように記述される。つまり、変換前のチャネルｎのカウントｃは、変換後の３つの整数チャネルｎ１，（ｎ１＋１），（ｎ１＋２）に分配される。

【0029】

【数3】

【0030】

図２は、実施形態のパルス波高分析装置１４でのデジタルゲイン増幅（×１．１）の例を示す図である。図３は、実施形態のパルス波高分析装置１４での分配前カウントと分配後カウントとの例を示す図である。
図２及び図３に示すように、例えばゲインｒが１．１である場合（ｒ＝１．１）、上記数式（２）又は数式（３）に示すように、変換前のチャネルｎのカウントｃは、変換後の２つの整数チャネルｎ１，（ｎ１＋１）又は３つの整数チャネルｎ１，（ｎ１＋１），（ｎ１＋２）に分配される。

【0031】

例えば図２に示すように、変換前（チャネル増幅前）のチャネル０のカウントＮ０は、変換後（チャネル増幅後）のチャネル０のカウント（Ｎ０／１．１）とチャネル１のカウント（Ｎ０×０．１／１．１）とに分配される。変換前のチャネル１のカウントＮ１は、変換後のチャネル１のカウント（Ｎ１×０．９／１．１）と変換後のチャネル２のカウント（Ｎ１×０．２／１．１）とに分配される。これらにより、変換後のチャネル１のカウントは、カウント（Ｎ０×０．１／１．１）とカウント（Ｎ１×０．９／１．１）とを加算して得られるカウントになる。

【0032】

例えば図３に示すように、変換前のチャネル０のカウントＮ０（＝１１）、チャネル１のカウントＮ１（＝２２）、チャネル２のカウントＮ２（＝３３）及びチャネル３のカウントＮ３（＝１１）に対して、変換後のチャネル０のカウントはＮ０／１．１＝１０である。変換後のチャネル１のカウントは（Ｎ０×０．１／１．１＋Ｎ１×０．９／１．１＝１９）であり、変換後のチャネル２のカウントは（Ｎ１×０．２／１．１＋Ｎ２×０．８／１．１＝２８）であり、変換後のチャネル３のカウントは（Ｎ２×０．３／１．１＋Ｎ３×０．７／１．１＝１６）である。

【0033】

図４は、実施形態のパルス波高分析装置１４での実施例及び比較例の増幅前スペクトル及び増幅後スペクトルの例を示す図である。
図４に示す実施例（カウント分配後）は、ゲインｒ（＝１．１）によってチャネルを変換するとともに、変換後のチャネルにカウントを分配する例である。実施例では、変換前のチャネルによる波高分布データ（チャネル増幅前）と、変換前のチャネルに所定のゲインｒ（＝１．１）を乗算するとともに、変換後のチャネルにカウントを分配して得られる波高分布データ（チャネル増幅後）とを示している。
図４に示す比較例（カウント分配なし）は、単にゲインｒ（＝１．１）によってチャネルを変換する例である。比較例では、変換前のチャネルによる波高分布データ（チャネル増幅前）と、変換前のチャネルに所定のゲインｒ（＝１．１）を乗算して得られる波高分布データ（チャネル増幅後）とを示している。

【0034】

比較例では、カウントの分配無しに変換後のチャネルが整数化（切り捨て）されることに伴って、例えばカウントがゼロとなるチャネル等のように、特異的にカウントの増減が増大するチャネルが生じる。これに対して、実施例では、変換後のチャネルが整数化されるとともにカウントの分配が行われることによって、特異的なカウントの増減が増大するチャネルは生じない。また、実施例では、ゲインｒに応じてピーク形状が正しく（アナログ的に）変化している。

【0035】

図５は、実施形態のパルス波高分析装置１４でのデジタルゲイン増幅（×０．９）の例を示す図である。
図５に示すように、例えばゲインｒが０．９である場合（ｒ＝０．９）、上記数式（１）又は上記数式（２）に示すように、変換前のチャネルｎのカウントｃは、変換後の１つの整数チャネルｎ１又は変換後の２つの整数チャネルｎ１，（ｎ１＋１）に分配される。
例えば図５に示すように、変換前（チャネル増幅前）のチャネル０のカウントＮ０は、変換後（チャネル増幅後）のチャネル０に配置される。変換前のチャネル１のカウントＮ１は、変換後のチャネル０のカウント（Ｎ１×０．１／０．９）とチャネル１のカウント（Ｎ１×０．８／０．９）とに分配される。これらにより、変換後のチャネル０のカウントは、カウントＮ０とカウント（Ｎ１×０．１／０．９）とを加算して得られるカウントになる。
変換前のチャネル２のカウントＮ２は、変換後のチャネル１のカウント（Ｎ２×０．２／０．９）と変換後のチャネル２のカウント（Ｎ２×０．７／０．９）とに分配される。これらにより、変換後のチャネル１のカウントは、カウント（Ｎ１×０．８／０．９）とカウント（Ｎ２×０．２／０．９）とを加算して得られるカウントになる。

【0036】

下記表１には、ゲインｒが１．１、０．８及び１．２１の各々である場合での、変換前のチャネルｎ、チャネルｎのカウントｃ、変換後の実数チャネルの範囲を示す分配先実数チャネル（第１実数チャネルｄ１（＝ｎ×ｒ）～第２実数チャネルｄ２（＝ｄ１＋ｒ＝（ｎ＋１）×ｒ））、変換後の整数チャネルの範囲を示す分配先整数チャネル（第１整数チャネルｎ１（＝ＩＮＴ（ｄ１））～第２整数チャネルｎ２（＝ＩＮＴ（ｄ２）））、変換後の整数チャネルｎ１のカウントｃ０を示す第１分配先カウントＣ（ＩＮＴ（ｎ×ｒ））、変換後の整数チャネル（ｎ１＋１）のカウントｃ１を示す第２分配先カウントＣ（ＩＮＴ（ｎ×ｒ）＋１）及び変換後の整数チャネル（ｎ１＋２）のカウントｃ２を示す第３分配先カウントＣ（ＩＮＴ（ｎ×ｒ）＋２）の例を示した。

【0037】

【表1】

【0038】

（対数変換）
処理部２４は、パルス信号をデジタル的に対数増幅することによって波高分布データのチャネルを線形スケールから対数スケールに変換する対数変換の処理を行う。処理部２４は、例えば、波高分布データの変換前の１つのチャネルのカウントを変換後の複数のチャネルに分配又は変換前の複数のチャネルのカウントを変換後の１つのチャネルに配置することによって対数変換を行う。

【0039】

以下に、１０を底とする対数スケールにて、チャネル数が１０ビットである場合の例について説明する。
図６は、実施形態のパルス波高分析装置１４でのデジタル対数変換の例を示す図である。
下記表２には、変換前のチャネルｎ、チャネルｎのカウントｃ、変換後のＬｏｇチャネル、Ｌｏｇ（１０２４）＝１０２３に規格化した場合のＬｏｇチャネル（スケール化）、Ｌｏｇチャネル（スケール化）に応じた整数によって記述されるカウントｃの配置先チャネル及び各配置先チャネルのカウントの例を示した。

【0040】

【表2】

【0041】

上記表２に示すように、処理部２４は、変換後のＬｏｇチャネル（スケール化）の隣り合うチャネル間隔が１以上の場合には、１つの変換前のチャネルｎのカウントｃを複数の配置先チャネルに分配する。一方、処理部２４は、変換後のＬｏｇチャネル（スケール化）の隣り合うチャネル間隔が１未満の場合には、複数の変換前のチャネルｎのカウントｃを１つの配置先チャネルに配置する。配置先チャネルは、変換後のＬｏｇチャネル（スケール化）に応じた整数型のチャネルである。
例えば、図６及び上記表２に示す変換前のチャネルｎ（＝１）の場合、Ｌｏｇチャネル（スケール化）は、１０２．３００であり、配置先チャネルは、１から１０３までの整数型のチャネルである。配置先チャネルの１から１０２までは、変換前のチャネルｎ（＝１）のカウントｃ（＝Ｎ１）が等分に分配され、端部（境界）のチャネル１０３では、変換前のチャネルｎ（＝１）のカウントｃ（＝Ｎ１）と変換前のチャネルｎ＋１（＝２）のカウントｃ２（＝Ｎ２）がＬｏｇチャネル（スケール化）と配置先チャネルとのチャネル幅の割合に応じて結合される。

【0042】

処理部２４は、変換後のＬｏｇチャネル（スケール化）の隣り合うチャネル間隔が１未満であることによって、複数の変換前のチャネルｎのカウントｃを１つの配置先チャネルに配置する場合であっても、変換後のＬｏｇチャネルの端部（境界）では、Ｌｏｇチャネル（スケール化）と配置先チャネルとのチャネル幅の割合に応じてカウントｃを分配する。変換後のＬｏｇチャネルの端部（境界）は、例えば上記表２に示す、Ｌｏｇ１０１０とＬｏｇ１０１１との間及びＬｏｇ１０１７とＬｏｇ１０１８との間である。
例えば、変換前のチャネルｎ（＝１０１７）の場合、カウントｃ（＝Ｎ１０１７）は、Ｌｏｇチャネル（スケール化）のＬｏｇ１０１７及びＬｏｇ１０１８の各々と、配置先チャネルの１０２２とのチャネル幅の割合に応じて、２つの配置先チャネルの１０２２及び１０２３に分配される。

【0043】

図７は、実施形態のパルス波高分析装置１４での実施例及び比較例の変換前スペクトル（Ｌｉｎｅａｒ）及び変換後スペクトル（Ｌｏｇ）の例を示す図である。
図７に示す実施例は、チャネルを線形スケールから対数スケールに変換するとともに、変換後のチャネルにカウントを分配する例である。実施例では、変換前の各チャネルｎのカウントｃが１００である波高分布データ（Ｌｉｎｅａｒ）と、変換後のＬｏｇチャネル（スケール化）に応じた配置先チャネルにカウントｃを分配して得られる波高分布データ（Ｌｏｇ）とを示している。
図７に示す比較例は、単にチャネルを線形スケールから対数スケールに変換する例である。比較例では、変換前の各チャネルｎのカウントｃが１００である波高分布データ（Ｌｉｎｅａｒ）と、カウントの分配無しに変換後のＬｏｇチャネル（スケール化）によって得られる波高分布データ（Ｌｏｇ）とを示している。

【0044】

比較例では、スケール変換後にて、隣り合うＬｏｇチャネル間の間隔が不等間隔（つまり対数間隔）であり、カウントの分配無しにカウントｃを隣り合うＬｏｇチャネル間の間隔で割って得られるカウント値がＬｏｇチャネル（スケール化）に対応付けて配置される。これにより、Ｌｏｇチャネルが高くなることに伴ってＬｏｇチャネル間の間隔が１未満に狭くなり、Ｌｏｇチャネル（スケール化）に対応付けられる１チャネル当たりのカウント値が過大に増大する。これに伴い、例えば、全てのＬｏｇチャネル（スケール化）に対応付けられるカウント値の積算値は、変換前の全てのチャネルｎのカウントｃの積算値よりも大きくなってしまうという問題が生じる。これに対して、実施例では、スケール変換後にて、カウントの分配が行われることによって、隣り合う配置先チャネル間の間隔が等間隔（つまり１）であり、全ての配置先チャネルのカウントの積算値は、変換前の全てのチャネルｎのカウントｃの積算値と同一である。

【0045】

（整数化）
処理部２４は、上述したゲイン増幅及び対数変換のようなチャネルの変換を表示上の機能とすれば、カウントの分配によって得られる実数型のカウント値によって波高分布データを生成してもよいが、パルス波高分析装置１４の一般的な機能としては、１イベントに対して１つのチャネルのカウントに１が加算されるように、整数型の波高分布データを生成してもよい。
例えば、処理部２４は、パルス波高分析装置１４に入力される１イベント毎のデジタルの信号パルスに対してチャネルの変換を行う場合に、１カウントの分配先のチャネル範囲で１イベントの入力後の実数型のカウント値（つまり測定開始からの積算値）と１イベントの入力前の整数型のカウント値（つまり測定開始からの積算値）との差分を取得し、差分が最も大きいチャネルのカウントに１を加算することによって整数型のカウント値を生成する。

【0046】

例えば、パルス波高分析装置１４に順次に入力される１イベント毎に、変換前の所定のチャネルｎ（＝ｎ０）が３つの変換後のチャネル（分配先整数チャネル）であるチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）に対応付けられる場合、変換前のチャネルｎ（＝ｎ０）に対応付けられる１カウントは、３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）に分配される。以下の一例では、３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々に分配されるカウント（実数型のカウント値）は、例えば、順次に０．２、０．３及び０．５である。同じイベントが連続入力（同じチャネルにカウントアップ）されるものとする。

【0047】

先ず、１イベントの入力前での３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の実数型及び整数型の積算カウント（測定開始から積算されたカウント値）がゼロである場合、１イベントの入力後に３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の実数型の積算カウントは、順次に約０．２、０．３及び０．５である。これにより、変換前のチャネルｎ（＝ｎ０）に対応付けられる１カウントは、３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）のうち、１イベント入力後の実数型と１イベント入力前の整数型との積算カウントの差分が最大（＝０．５）であるチャネル（ｎ１＋２）にのみ対応付けられて、チャネル（ｎ１＋２）の整数型のカウント値に配される。１イベント入力後の３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の整数型の積算カウントは、順次に０、０及び１である。

【0048】

次に、新たな１イベントの入力前での３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の実数型の積算カウントは、順次に０．２、０．３及び０．５であり、整数型の積算カウントは、順次に０、０及び１である。新たな１イベントの入力後に変換前のチャネルｎ（＝ｎ０）に対応付けられる１カウントを３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）に対応付けて配する場合、３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の実数型の積算カウントは、順次に０．４、０．６及び１.０である。これにより、変換前のチャネルｎ（＝ｎ０）に対応付けられる１カウントは、３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）のうち、新たな１イベント入力後の実数型と新たな１イベント入力前の整数型との積算カウントの差分が最大（＝０．６）であるチャネル（ｎ１＋１）にのみ対応付けられて、チャネル（ｎ１＋１）の整数型のカウント値に配される。新たな１イベント入力後の３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の整数型の積算カウントは、順次に０、１及び１である。

【0049】

次に、新たな１イベントの入力前での３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の実数型の積算カウントは、順次に０．４、０．６及び１．０であり、整数型の積算カウントは、順次に０、１及び１である。新たな１イベントの入力後に変換前のチャネルｎ（＝ｎ０）に対応付けられる１カウントを３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）に対応付けて配する場合、３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の実数型の積算カウントは、順次に０．６、０．９及び１.５である。これにより、変換前のチャネルｎ（＝ｎ０）に対応付けられる１カウントは、３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）のうち、新たな１イベント入力後の実数型と新たな１イベント入力前の整数型との積算カウントの差分が最大（＝０．６）であるチャネルｎ１にのみ対応付けられて、チャネルｎ１の整数型のカウント値に配される。新たな１イベント入力後の３つの変換後のチャネルｎ１、チャネル（ｎ１＋１）及びチャネル（ｎ１＋２）の各々の整数型の積算カウントは、順次に１、１及び１である。

【0050】

上述したように、実施形態のパルス波高分析装置１４は、ゲイン増幅及び対数変換等のデジタル増幅に応じて、変換前の１つのチャネルのカウントを変換後の複数のチャネルに分配又は変換前の複数のチャネルのカウントを変換後の１つのチャネルに配置する。これにより、微分非直線性の誤差増大を抑制しながら適切なデジタルパルス信号処理を実行することができる。例えば、ＡＤＣのビット数が少ない場合又はデジタルフィルタの整形時間（時定数）が短い場合等であっても、微分非直線性の誤差増大を抑制することができる。
例えばゲイン増幅の場合、特異的なカウントの増減が増大するチャネルが生じることを抑制することができる。例えば対数変換の場合、隣り合う配置先チャネル間の間隔が等間隔（つまり１）であり、β線スペクトルの最大エネルギーの検知等にて精度を向上させることができる。また、全ての配置先チャネルのカウントの積算値は、変換前の全てのチャネルｎのカウントｃの積算値と同一であり、適正な変換を行うことができる。

【0051】

１イベントの入力後の実数型の積算カウント値と１イベントの入力前の整数型の積算カウント値との差分が最大となるチャネルの整数型のカウント値に１を加算する処理部２４を備えることによって、丸め誤差の増大を抑制しながら実数型に精度良く近似される整数型の波高分布データを生成することができる。１イベント毎に変換後の適宜の１チャネルの整数型のカウント値に１カウントを加算することによって、リアルタイム測定等に適したデジタルパルス信号処理を実行することができる。

【0052】

実施形態の放射能測定装置１０は、デジタル演算での微分非直線性の誤差増大を抑制しながら適切なデジタルパルス信号処理を実行するパルス波高分析装置１４を備えることによって、放射能測定の精度及び利便性を向上させることができる。

【0053】

（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。

【0054】

上述した実施形態では、処理部２４は、１イベント毎の処理に対して、１イベントの入力後の実数型のカウント値と１イベントの入力前の整数型のカウント値との差分が最も大きいチャネルのカウントに１を加算することによって整数型のカウント値を生成するとしたが、これに限定されない。
例えば、処理部２４は、１イベント毎ではなく、上述した対数変換を１チャネルから順次に変換を行い、整数部と小数部（端数部）に分けてカウントを積算していき、小数部はその積算値が整数に繰り上がるチャネルのカウントに１を加算することによって整数型のカウント値を生成してもよい。

【0055】

上述した実施形態では、パルス波高分析装置１４の処理部２４は、入力部２２から入力される各種の指令信号に応じて動作するとしたが、これに限定されず、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される各種の指令信号に応じて動作してもよい。

【0056】

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0057】

１０…放射能測定装置、１１…放射線検出器、１２…プリアンプ、１３…高速ＡＤＣ（変換器）、１４…パルス波高分析装置、２１…デジタルフィルタ、２２…入力部、２３…出力部、２４…処理部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】