(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体検出器装置から検出された放射線データの処理方法であって、
検出器（２０）でイベントを検出するステップ；
パルスを生成するステップ；
該パルスについて：
パルス振幅を表すパルス高の測定値（Ｈ’）；
パルス持続時間を表すパルス幅の測定値（Ｗ’）を決定するステップ；
該パルスを、該決定したパルス高の測定値（Ｈ’）およびパルス幅の測定値（Ｗ’）に基づき少なくとも２つのクラスのうちの１つに割り当てるステップ；
各パルスにその特定のクラスに特有なアルゴリズムを適用し、出力パルス高の値（Ｈ）および出力パルス幅の値（Ｗ）を生成するステップ
を含み、
該アルゴリズムの少なくとも１つが、該パルスのパルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）を、修正された出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）を生成する修正アルゴリズムである、方法。
【請求項２】
こうして生成された前記出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）をさらなる処理に用いるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つのクラスが、パルス高の測定値（Ｈ’）およびパルス幅の測定値（Ｗ’）の二つの次元による２次元空間において、領域を囲む境界条件を画定することにより定義される、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、パルスが以下のように割り当てられ：（ｉ）パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）が、パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）の第１の境界条件の範囲内である場合、第１クラス；
（ｉｉ）パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）が該第１の境界条件の範囲外である場合、第２クラス；その結果として：（ａ）該パルスが該第１クラスに割り当てられる場合、第１アルゴリズムを適用して出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）を生成し、こうして生成された該出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）をさらなる処理に用いる；
（ｂ）該パルスが該第２クラスに割り当てられる場合、第２アルゴリズムを適用して出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）を生成し、こうして生成された該出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）をさらなる処理に用いる；
ようにして該パルスを処理する、方法。
【請求項５】
パルスを異なる処理アルゴリズムが適用される複数のクラスのうちの１つに割り当てるステップを含み、またその少なくとも１つが修正を行わず、それ故、前記生成された出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）が修正されずに、前記パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）を修正なしでさらなる処理に用いるステップを含む、請求項１〜４のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項６】
パルスを少なくとも１つの第１クラスおよび少なくとも１つの第２クラスを含む複数のクラスのうちの１つに割り当てるステップならびに：
（ａ）該パルスが該第１クラスに割り当てられる場合、パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）をさらなる補正なしでさらなる処理に用いる；（ｂ）該パルスが該第２クラスに割り当てられる場合、補正を適用して該パルスのパルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）を修正し、こうして修正された出力パルス高の値（Ｈ）および／または出力パルス幅の値（Ｗ）をさらなる処理に用いる
ように処理するステップを含む、請求項１〜５のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項７】
多数のパルスからのデータを用いて、前記クラスに割り当てられたパルスからのデータより累積スペクトルデータセットが生成され、
該累積スペクトルデータセットは、少なくとも第１クラスに割り当てられたパルスからの補正されていないパルス高の測定値（Ｈ’）および第２クラスに割り当てられたパルスからの修正された出力パルス高の値（Ｈ）を有するものである、請求項１〜６のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項８】
前記パルス高の測定値（Ｈ’）のスペクトルが、多数のパルス高の測定値（Ｈ’）についての累積されたパルス高の測定値（Ｈ’）の格納されたヒストグラム型データセットからなり、前記割り当てるステップは：
（ａ）前記パルスが第１クラスに割り当てられる場合、カウント数を測定されたパルス高の測定値（Ｈ’）に基づき前記パルス高の測定値（Ｈ’）のスペクトルに加えるステップ；（ｂ）前記パルスが第２クラスに割り当てられる場合、補正を適用し、前記パルスの前記パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）を修正した後、カウント数を修正された出力パルス高の値（Ｈ）に基づき前記パルス高の測定値（Ｈ’）のスペクトルに加えるステップ；を含み、
前記パルスを前記決定されたパルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）に基づき２つのクラスのうちの１つに割り当てるステップは、（ｉ）パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）が、パルス高の測定値（Ｈ’）およびパルス幅の測定値（Ｗ’）の二つの次元による２次元空間における第１境界曲線の閾値範囲内である場合、第１クラス；
（ｉｉ）前記パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）が、該閾値範囲の上限より上である場合、第２クラス；に割り当てるものである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
パルスに修正を適用する前記ステップが、少なくとも、伝達関数を、所定の測定されたパルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）に適用し、そこから少なくとも修正された出力パルス高の値（Ｈ）の読み取り値を導出することにより、所定の測定されたパルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）に、修正されたパルスエネルギーの読み取り値を割り当て、こうして修正されたパルスエネルギーの読み取り値を、該測定されたパルス高の測定値（Ｈ’）に対応する、またはこれから導出できる同等の読み取り値で置き換えるステップ、および該置き換えられた読み取り値を、前記パルス高の測定値（Ｈ’）のスペクトルを更新するために用いるステップを含む、請求項１〜８のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１つの請求項の方法を実施するように構成された放射線の検出のための装置。
【請求項１１】
半導体放射線検出器（２０）；
該検出器でイベントを検出し、パルス振幅を表すパルス高の測定値（Ｈ’）およびパルス持続時間を表すパルス幅の測定値（Ｗ’）を有するパルスを生成する、パルスイベント検出モジュール；
各パルスについて該パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）を分析し；各パルスを該分析されたパルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）に基づき少なくとも２つのクラスのうちの１つに割り当て；各パルスにその特定のクラスに特有なアルゴリズムを適用して出力パルス高の値（Ｈ）および出力パルス幅の値（Ｗ）を生成するように構成されたデータ処理モジュールを備え、
前記データ処理モジュールは、少なくとも１つのアルゴリズムが前記パルスの前記パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）を修正し、こうして修正された前記出力パルス高の値（Ｈ）および出力パルス幅の値（Ｗ）をさらなる処理のために出力することを提供する、放射線の検出のための装置。
【請求項１２】
前記データ処理モジュールは、少なくとも１つのアルゴリズムが修正を行わず、前記処理モジュールが前記パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはパルス幅の測定値（Ｗ’）を修正なしでさらなる処理のために出力するように構成されることを提供する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
パルス高の測定値（Ｈ’）および／またはそこから導出したデータを格納するためのデータ格納モジュールをさらに備える、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記データ格納モジュールが、前記クラスの少なくともひとつに割り当てられたパルスから導出した累積スペクトルデータセットとして、多数のパルスから導出したデータを格納するように構成され、
該累積スペクトルデータセットは、少なくとも第１クラスに割り当てられたパルスからの補正されていないパルス高の測定値（Ｈ’）および第２クラスに割り当てられたパルスからの修正された出力パルス高の値（Ｈ）より生成されたパルス高の測定値（Ｈ’）のスペクトルを有するものである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記半導体検出器（２０）が、光電応答を示す材料から製造され、  該材料は、ａ＋ｂ＜１であり、ａおよび／またはｂがゼロであってもよい、結晶Ｃｄ１−（ａ＋ｂ）ＭｎａＺｎｂＴｅからなる、請求項１１〜１４のいずれか１つの請求項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線、例えばＸ線および／もしくはガンマ線のような高エネルギー電磁放射線、または亜原子粒子放射線の検出方法、ならびに高エネルギー放射線の検出器のような、高エネルギー物理学用途のための半導体装置から検出された放射線データの処理方法に関する。本発明は、その方法の原理を具現化する検出器装置にも関する。本発明はとくに、例えばバルク単結晶として形成された、直接バンドギャップの大きな半導体材料、例えばテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）等のようなＩＩ〜ＶＩ族半導体材料からなる、半導体検出器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テルル化カドミウムおよび同様の半導体材料は、近年、高エネルギー放射線検出のような、さまざまな高エネルギー物理学用途に用いられている。とくに、それらのＸ線またはガンマ線のような高エネルギー電磁放射線に対する分解能が、分光学的に用いられている。これは、とくに材料がバルクスケール単結晶として製造される場合であってもよく、バルク蒸着技術、例えば、欧州特許第ＥＰ−Ｂ−１０１９５６８号に開示されるような、多管式物理気相輸送法の開発の結果としてより実用的な提案となった。例えば、本装置は、検出器での適切な高エネルギー源からの直接的な、または例えば透過、散乱、後方散乱、吸収等を含む、試験対象物との相互作用後の放射線の検出のために製造することができる。
【０００３】
ＣｄＴｅ、ＣＺＴおよびＣＭＴの高い量子効率は、これらの材料を高エネルギー分光学適用にとって理想的なものにする。しかしながら、高カウント率システムでは、パルスパイルアップ（パルスの積み重なり）によるエネルギースペクトルの変質が顕著となり得る。Ｉ／ＩＯデータ分析による（すなわち、対象が存在する場合のスペクトルの、対象が存在しない場合のスペクトルに対する比を取ることによりデータを処理する）システムの場合、これは問題となり得る。というのは、この効果が、ＩおよびＩＯの両方における異なるカウント率のため、Ｉ／ＩＯ測定値から画一化されないからである。これに加えて、この用途において用いられる短い整形時間は、カソードから離れた位置での相互作用による弾道欠損効果をもたらす場合があり、これによって、検出器の分解能がさらに低下する。この効果も、平均の相互作用深さ（depth of interaction）をより大きくするＩスペクトルにおけるビームハードニングのため、Ｉ／ＩＯ測定値によっては画一化されない。不完全な正孔電荷収集のような他の相互作用深さ効果も、スペクトル分解能の低下をもたらし得る。これはとくに、電子および正孔から読み出し電極までのドリフト長さが大きい、大きな体積の高エネルギー検出器において顕著である。
【０００４】
本発明における検出器における光子相互作用（イベント）は多数の効果の影響を受け得、その結果として、相互作用イベントはだいたい完全に収集され得る。実質的に完全に収集されるパルスに加え、他のパルスは、検出器内で相互作用深さ効果が限定されず、また非常に密接に積み重なったパルスのパルスパイルアップや読み出し回路等における弾道欠損効果を含む、効果のため、より十分には収集されない場合がある。
【０００５】
正確なパルス高スペクトルを収集しようとする場合、とくにＩ／ＩＯまたは同様のデータ分析のため、およびとくに高カウント率でまたは大きな検出器厚さのため、それぞれが異なる問題を提示する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明によると、第１態様では、半導体検出器装置から検出された放射線データの処理方法は：
検出器においてイベントを検出するステップ；
パルスを生成するステップ；
パルスについて：
パルス振幅を表すパルス高の測定値；
パルス持続時間を表すパルス幅の測定値
を決定するステップ；
パルスを決定したパルス高／パルス幅に基づき、２つ以上のクラスのうちの１つに割り当てるステップ；
各パルスにその特定のクラスに特有なアルゴリズムを適用し、出力パルス高／パルス幅プロファイルを生成するステップ
を含む。
【０００７】
それ故、各パルスは、その特定のクラスに特有なアルゴリズムにより処理される。これによって、出力パルス高／パルス幅プロファイルを生成し、そして、本方法は、好適にはこうして生成されたパルス高および／または幅をさらなる処理に用いるステップをさらに含む。
【０００８】
所定のパルス高／幅値をもたらす基本の物理的メカニズムは、上記したものを含む多数の効果による。こうした効果は、パルス高／パルス幅空間にかけて値の散らばりをもたらし、これらは連続体を形成し得る。一般的な方法では、分類境界はパルス高／パルス幅空間における領域を囲むように画定され、所定のアルゴリズムを動作させる必要があるクラスを定義する。
【０００９】
こうした境界およびアルゴリズムの選択は、動作条件、主要な基本の検出器に関連する効果および所定の領域についての所望の出力を含む要因により、決定される。それらは、一般的に連続分布であるものにおける実際の境界に必ずしも対応せず、また異なる物理的効果と相関する必要がない。
【００１０】
厳密に必要である場合を除き、パルスの処理における特定の順序が、本方法の説明におけるステップの順次的な提示により示される必要がないことは理解されるべきである。本発明によると、単に、入力高さ／幅データセットが収集されること、これが少なくとも２つのクラスへの分類により処理され、少なくとも２つの処理アルゴリズムが適用され、その少なくとも１つがパルスの高さ／幅プロファイルを修正すること、および出力データセットがこうして生成されることが必要である。クラスおよびアルゴリズムを予め決定し、到来パルスに例えばそれらがリアルタイムで収集される際に連続的に適用することもでき、またはあるいは高さ／幅データセットをまず収集した後、アルゴリズムおよびクラスを適宜定義および／もしくは適用してもよい。
【００１１】
決定したパルス高／パルス幅に基づき少なくとも２つのクラスを生成する境界の画定における考えられる例は、以下のようにパルスを割り当てるステップを含み得る：
（ｉ）パルス高／パルス幅が、パルス高／パルス幅の値の第１の概念的な境界条件の閾値範囲内である場合、第１クラス
（ｉｉ）以下の（ｉｉｉ）に応じて、パルス高／パルス幅が閾値範囲外である場合、第２クラス
（ｉｉｉ）任意で、パルス高／パルス幅が上記（ｉｉ）に準じるものの許容基準を満たさない場合、第３クラス；
その結果として：
（ａ）パルスが第１クラスに割り当てられる場合、第１アルゴリズムを適用して出力パルス高／パルス幅プロファイルを生成し、こうして生成されたパルス高および／または幅をさらなる処理に用いる；
（ｂ）パルスが第２クラスに割り当てられる場合、第２アルゴリズムを適用して出力パルス高／パルス幅プロファイルを生成し、こうして生成されたパルス高および／または幅をさらなる処理に用いる；
（ｃ）パルスが第３クラスに割り当てられる場合、パルスを廃棄する。
【００１２】
それ故、本方法は、検出器における相互作用イベント後に生成されたパルスの処理方法を含む。本方法は、パルスを２つの異なるクラスのうちの少なくとも１つに割り当てるステップおよび第１クラスに割り当てられたパルスについて第１アルゴリズムを適用して出力パルス高／パルス幅プロファイルを生成し、第２クラスに割り当てられたパルスについて第２アルゴリズムを適用して出力パルス高／パルス幅プロファイルを生成するステップを含む。第２アルゴリズムは第１とは異なる。
【００１３】
少なくとも第２アルゴリズムはパルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正し、本方法はこうして修正されたパルス高および／または幅をさらなる処理に用いるステップを含む。
【００１４】
任意で、第１アルゴリズムは何らの修正も行わない場合があり得る。それ故、生成された出力パルス高／パルス幅プロファイルは修正されておらず、よって、本方法はパルス高および／または幅を修正なしでさらなる処理に用いるステップを含む。
【００１５】
この例の場合、本方法は
（ａ）パルスが第１クラスに割り当てられる場合、パルス高および／または幅をさらなる補正なしでさらなる処理に用いるステップ；
（ｂ）パルスが第２クラスに割り当てられる場合、補正を適用してパルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正し、こうして修正されたパルス高および／または幅をさらなる処理に用いるステップ
を含む。
【００１６】
よって、本方法は、もっとも一般的には、パルスをさらなる使用の前に異なる処理アルゴリズムが適用される少なくとも２つのクラスのうちの１つに割り当てるステップを含むが、その少なくとも１つはパルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正する修正アルゴリズムである。本方法は、都合のよいことに、こうした修正後のパルス高および／または幅をさらなる処理に用いるステップを、さらに含む。
【００１７】
任意で、あるクラスは修正されていなくてもよく、よって本方法は、パルスを異なる処理アルゴリズムが適用される少なくとも２つのクラスのうちの１つに割り当てるステップを含むが、その少なくとも１つは修正を行わず、従って、生成された出力パルス高／パルス幅プロファイルは修正されていない。本方法は、都合のよいことに、パルス高および／または幅を修正なしでさらなる処理に用いるステップを、さらに含む。
【００１８】
任意で、本方法は、パルスをさらなる使用の前に異なる処理アルゴリズムが適用されるより多数のクラスに割り当てるステップを含むが、その少なくとも１つはパルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正する修正アルゴリズムである。
【００１９】
検出器における相互作用からのパルスの生成方法は周知であるが、例えば検出器からの信号を増幅するステップ、および信号を例えばガウスパルス整形器または同様のものを用いて整形し、パルスを生成するステップを含む。
【００２０】
本明細書におけるパルスの語は、検出器において相互作用イベントにより生成されたいずれかのエネルギー信号として広義に解釈されるものであり、そして、例えば有限周期にわたり増減するエネルギー応答の形態となる、また例えば掃引時間を反映するといった、有限周期にわたって発生するエネルギー応答があるという点で、パルスの一般的な特徴を有する。明示されない限り、さらなる限定は推測されるべきではない。とくに、パルス形状またはエネルギー分布は推測されるべきではない。同じく、本明細書におけるパルスの測定またはその生成の語は同様に、エネルギー応答を時間と関連づける関係データのいずれかの測定またはその生成として解釈されるものである。特定のデータ形式が示される必要はなく、とくにパルスの形態の表示は示されない。
【００２１】
本明細書におけるパルス高の測定値またはパルス高の語は、とくに好適には体系的な、および例えば機能的な方法における、パルス振幅に関連し、またこれを表す、いずれかの測定値として、広義に解釈されるものである。パルス振幅はエネルギー振幅および例えば電圧振幅であってもよいが、パルスイベントの振幅に体系的に関連する特性を表すいずれかのデータ項目であり得る。高さは最大値もしくは最大値に機能的に関連する値またはパルスイベントの振幅に体系的に関連するその他のいずれの値であってもよい。パルス高は、一般的にはボルト単位で、および検出された光子のエネルギーに対する割合で測定することができる。
【００２２】
本明細書におけるパルス幅の測定値またはパルス幅の語は、とくに好適には体系的な、および例えば機能的な方法における、パルス持続時間、および例えば掃引時間に関連し、またこれらを表す、いずれかの測定値として広義に解釈されるものである。パルス持続時間は一般的には時間周期であってもよい。パルス持続時間は、例えば信号がバックグラウンド値または最大半値のような閾値のエネルギー値に関して検出され、また例えばこうした閾値を超える時間となるような時間周期に機能的に関連するいずれかの体系的な方法で決定してもよく、またはパルスイベントの持続時間に体系的に関連するその他のいずれかの方法で導出することができる。
【００２３】
こうした原理によるパルス高および幅の決定については周知である。本発明は、決定されたパルス高／パルス幅の使用に関するものであり、パルスを複数のクラスのうちの１つに割り当て、その後、それらのクラスは、さらなる処理のため、異なって処理される。
【００２４】
本方法の好適な場合では、複数の、および好適には多数のパルスからのデータが用いられ、異なるクラスの少なくともいくつかに割り当てられたパルスからのデータより、累積スペクトルデータセットが生成される。例えば、データは少なくとも第１および第２クラスに割り当てられ、複数のパルスからのデータが用いられ、少なくとも第１クラスに割り当てられたパルスからのデータおよび第２クラスに割り当てられたパルスからのデータより、累積スペクトルデータセットが生成される。
【００２５】
考えられる例の場合、スペクトルは、第１アルゴリズムが適用される第１クラスに割り当てられたパルスからのパルス高および第２アルゴリズムが適用される第２クラスに割り当てられたパルスからのパルス高より生成されたパルス高スペクトルである。考えられる例の場合、スペクトルは、第１クラスに割り当てられたパルスからの補正されていないパルス高および第２クラスに割り当てられたパルスからの修正されたパルス高より生成されたパルス高スペクトルである。さらなるクラスを定義することができ、これらに割り当てられたパルスに異なる修正を行うことができる。
【００２６】
例えば、パルス高スペクトルは、複数のパルス高の値についての累積パルス高の格納されたヒストグラム型データセットからなり、処理ステップは：
（ａ）イベントが第１クラスに割り当てられる場合、測定されたパルス高に基づきカウント数をパルス高スペクトルに加えるステップ；
（ｂ）イベントが第２クラスに割り当てられる場合、補正を適用し、パルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正した後、修正されたパルス高に基づきカウント数をパルス高スペクトルに加えるステップ；
（ｃ）任意で、イベントが第３クラスに割り当てられる場合、パルスを廃棄するステップ
を含む。
【００２７】
１つ以上のこうした第１、第２および第３クラスを定義することができる。
【００２８】
従って、この例の場合における方法は、そのもっとも広義において、理想に近いパルスを第１クラスに割り当て、そのパルスが、補正なしで、処理され、および例えば格納されたパルス高スペクトルを更新するのに用いられるステップ、ならびにその残りの少なくともいくつかを第２クラスに割り当て、それらが廃棄されるのではなく、例えば少なくともパルス高について、処理される前に、および例えばパルス高スペクトルを更新するのに用いられる前に、補正が行われ、パルスのパルス高／パルス幅プロファイルが修正されるステップを含む。よって、本発明の方法は、適切なエラー補正を適用することにより、第２クラスにおける異常パルスイベントからの有用なデータの修復を可能にする。
【００２９】
いくつかの場合、とくに高カウント率で、補正の適用が非現実的であるいくつかのパルスイベントが収集され得ることが認識されている。従って、本発明の実施形態は、第１および第２クラスに加えて、第３の廃棄クラスを定義する任意の可能性を含む。パルス高／パルス幅が上記（ｉｉ）に準じるものの許容基準に適合しない場合、とくに、パルス高／パルス幅が、パルス高／パルス幅の予め決められた許容範囲外となる場合、これはクラス（ｉｉｉ）に割り当てられる。
【００３０】
本発明の一例はこうした概念的な３つのクラスのシステムに基づいて以下に記載するが、ここではいくつかのパルスは第１クラスに割り当てられ、格納されたパルス高スペクトルに修正されずに加えられ、またいくつかは第２クラスに割り当てられ、格納されたパルス高スペクトルに修正されて加えられ、さらにいくつかは第３クラスに割り当てられ、廃棄される。
【００３１】
これはごく一例である。本発明については、いくつかのパルスが、例えば格納されたパルス高スペクトルに加えられる前に、異なるアルゴリズムが適用される複数のクラスのそれぞれに割り当てられることのみが必要である。いずれかの数のクラスが考えられ得る。とくに、異なって修正されるいずれかの数のクラスが考えられ得る。本発明は修正されていないクラスがあることを必要としない。本発明は廃棄されるクラスがあることを必要としない。いくつかのパルスが、異なるアルゴリズムが適用される少なくとも２つのクラスに割り当てられるという条件で、本発明の基本原理が適用されている。
【００３２】
パルスは、概念的なパルス高／パルス幅空間における、概念的なパルス高／パルス幅プロット上の位置から考慮することができる。これに基づき、パルスは、パルス高／パルス幅がパルス高／パルス幅値の第１の概念的な境界条件の閾値範囲内である場合には第１クラスに、パルス高／パルス幅が閾値範囲外であるが許容範囲内である場合には第２クラスに、パルス高／パルス幅がパルス高／パルス幅値の許容範囲外である場合には第３クラスに割り当てられる。
【００３３】
閾値範囲より下に記録されたいずれかのパルスは異常である可能性が高く、好適には廃棄される。さらに好都合なことに、許容範囲は、例えば概念的なパルス幅／パルス高プロット上の第２境界条件を含む、閾値範囲より上の概念的な許容限界を適用することにより設定される。
【００３４】
この場合、本方法の割り当て段階は、パルスを、決定されたパルス高／パルス幅に基づき、以下のように３つのクラスのうちの１つに割り当てるステップを含む：
（ｉ）パルス高／パルス幅が、例えば概念的なパルス高／パルス幅プロット上における第１境界曲線として表される、パルス高／パルス幅の値の第１の概念的な境界条件の閾値範囲内である場合、第１クラス
（ｉｉ）パルス高／パルス幅が、閾値範囲の上限より上だが、例えば概念的なパルス高／パルス幅プロット上における第２境界曲線として表される、パルス高／パルス幅値の第２の概念的な境界条件より下である場合、第２クラス
（ｉｉｉ）パルス高／パルス幅が上記（ｉ）または（ｉｉ）に準じない場合、第３クラス。
【００３５】
概念的なパルス高／パルス幅プロット上における概念的な境界条件の語は、パルス高／パルス幅を参照して上述した複数のクラスを定義する際に実施される一般的な原理のみとみなされることを強調するのが、重要である。本発明の原理によると、パルスは、異なるアルゴリズムが適用される少なくとも２つのクラス、ならびに好適には修正されずに用いられる、修正して用いられる、および廃棄される、上記のような少なくとも３つのクラスに分けられ、そして、後者の場合には、第１条件の閾値範囲内のもの、第１条件の閾値範囲より上だが第２条件の範囲内のもの、および両方の定義外のものが含まれる。
【００３６】
説明目的のために以下で用いられる、同じことも目論む代替方法では、概念的なパルス高／パルス幅空間は少なくとも２つ、および好適には少なくとも３つのゾーンに分割されると見ることができ、そして、後者の場合には、概念的なパルス高／パルス幅のプロット上の第１境界曲線の閾値範囲内のもの、第１条件の閾値範囲より上だが概念的なパルス高／パルス幅プロット上の第２境界曲線より下のもの、および両方の定義外のものが含まれる。従って、この例の場合、２つの概念的な境界曲線は、パルス高／パルス幅空間を、３つのクラスの定義に対応する３つの「ゾーン」に「分割」する。３つより多いゾーンが定義される場合、２つより多い境界曲線が用いられることとなる。
【００３７】
こうした使用が比喩的なものであることを強調することが重要である。本発明は、こうしたパルス高／パルス幅のいかなるプロットの作成、こうしたいかなる曲線の生成、またはこうしたパルス高／パルス幅空間のいかなるマップの生成も必要としない。ただパルスがこうした概念的な定義に従ってクラスに割り当てられることを必要とする。
【００３８】
とくに、本方法は、多くの場合、便利に、ルックアップテーブルまたは同様のものによってデジタル的に実施することができ、パルス高／パルス幅空間のいずれかの概念的な曲線または分割は、同様にただそれぞれのデジタル化されたパルス高／パルス幅の値を適切なクラスに割り当てることが問題である。本発明はすべてのこうした手法を含み、またクラスを定義するのに用いられるいずれの比喩的な言い回しも、比喩的な意図であることを逸脱して解釈されるべきではない。
【００３９】
記載したとおり、パルスは多数の効果の影響を受け得、結果として、相互作用イベントはだいたい完全に収集され得る。実質的に完全に収集されるパルスに加え、他のパルスは、検出器内で相互作用深さ効果が限定されず、また非常に密接に積み重なったパルスのパルスパイルアップや読み出し回路等における弾道欠損効果を含む効果のため、より十分には収集されない場合がある。これは、程度の差はあれ理想的な場合とは異なる、パルス高／パルス幅データプロット上における実際のパルス高／パルス幅の読み取り値の分布を生成する傾向になるであろう。
【００４０】
本発明の方法は、パルス高／パルス幅データプロット上におけるパルス高／パルス幅の読み出し値の分布を利用する。これは、こうしたプロット上のある程度の区別の適用に依存し、程度の差はあれ理想的な場合とは異なったパルスに関連したパルス幅／パルス高が識別される。そして、この区別を用い、パルスを異なる処理のため複数のクラスに割り当てることで、累積スペクトルを理想的な場合により密接に近づける傾向がある。非限定的な３つのクラスの例では、この区別は、３つの異なるクラスに該当するパルスを示し、これらのパルスは、補正せずに用いることができる、広義に理想化された相互作用後に収集されたパルス、補正可能な効果の影響を受けるパルス、および廃棄されるのがもっとも良い深刻な効果の影響を受けるパルスに対応する。本発明は、これらのクラスが定義される数値的方法に限定されるとみなされるべきではない。
【００４１】
本質的に完全に収集された（クラス１）パルスは、パルス幅／パルス高空間において、第１境界曲線に近接して位置し、この第１境界曲線は、認識できるような相互作用深さ効果を有さない概念的な理想パルス高／パルス幅プロットを表す。本発明の方法では、概念的なパルス高／パルス幅プロット上におけるこの第１境界曲線の狭い閾値範囲内に該当するパルスは、完全に収集されたものとして処理することができ、またこうしたパルスの高さは補正なしで格納されたデータセットに割り当てることができると考えている。本質において、本方法の割り当てステップでは、パルスは、そのパルス高／パルス幅の測定値が無視できる程度の深さ効果しかない概念的で理想的な相互作用について理想化した最小パルス高／パルス幅プロットに近接する場合、とくには実質的に完全に一致する場合のみ、第１クラスに割り当てられる。閾値範囲は第１境界曲線に近接した上限および下限により定義される。閾値範囲は第１および第２境界曲線間の範囲よりかなり狭い。閾値範囲は、実際、測定値の範囲を表すように予め決められ、パルス高／パルス幅の読み取り値は、相互作用深さ効果が実質的にないと見なされ、補正なしでさらに処理される、概念的な最小パルス高／パルス幅プロットに十分に近いと判断することができる。
【００４２】
主に相互作用深さ効果の影響を受けるパルスは、概念的な理想曲線に近接するが第２境界曲線と境を接する領域内であるこの狭い閾値範囲の外および上のパルス高／パルス幅空間に位置することが見出され、よって、さらなる処理を行う前の補正のためにかなりの程度区別することができる。
【００４３】
パルス高／パルス幅空間におけるこれらいずれかの領域外のパルスは廃棄される。実際、これは概念的なパルス幅／パルス高プロット上の第２境界曲線より上のパルスを指す。
【００４４】
ある程度、これらの２つのクラスは、異なる有力なメカニズムに起因する理想的な場合からの偏差を反映し得る。顕著なパルスパイルアップの結果として十分には収集されないほとんどのパルスイベントは、この上限境界曲線より上のパルス幅／パルス高空間に位置することが見出され、よって、主に相互作用深さ効果の影響を受けるパルスからかなりの程度区別することができる。
【００４５】
本発明はこうした区別により限定されないことは理解されるべきである。実際のパルスは、これらに限定されないが上述したものを含む複数の効果の影響を受け、理想的な場合から離れた連続体上に位置することとなる。そうであっても、ある程度までであるが、本発明は、補正して戻すことができる変形したパルスと廃棄するほうが良い変形したパルスとを区別する可能性を提供する。３クラスデータプロセスの例の実施について、以下にこの文脈で記載するが、本発明が理想的とは言えないパルス収集のいずれかの原因を示す、またはこれに起因する、いかなる要件によっても限定されないことは理解されなければならない。
【００４６】
この手法が用いられ、パルス高スペクトルが構築される場合、歪んだパルスの各クラスの処理では、それぞれ、積み重なったパルスの大部分がスペクトルに戻されず、十分に収集されたパルスが補正されずにスペクトルに加えられ、またスペクトルに戻される前に相互作用深さ効果の影響を受けるパルスに相互作用深さの補正が行われることを確実にする。
【００４７】
従って、本発明の方法は、３つのクラスにより示されるものに広く対応する基準によるパルスの区別を可能にし、よって、残りから少なくとも第１クラスを、好適にはパルスの３つのクラスすべてを分離し、それらを別々に処理することを可能にし、そしてそこでは、例えば第１クラスからのパルスを用いて補正されていないパルス高の読み取り値を導出し、補正を第２クラスのパルスに適用して弾道欠損および不完全な電荷収集のような相互作用深さ効果を軽減する補正されたパルス高の読み取り値を導出し、適用される場合、第３クラスからのパルスを廃棄する。実際、本方法は多数のパルスイベントについて繰り返され、第１クラスに識別される場合には補正なしで、また第２クラスに識別される場合には補正が行われるような多数のパルス高の読み取り値が収集され、積み重なったイベントおよび不完全に収集されたイベントの両方を単に廃棄することによって得られるものよりも、より代表的な累積スペクトルが生成される。
【００４８】
好都合なことに、パルスの修正／補正方法（修正／補正を適用してパルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正した後、修正されたパルス高に基づきカウント数をパルス高スペクトルに加えるステップ）は、少なくとも、所定の測定されたパルス高／パルス幅プロファイルに、修正されたパルス高の読み取り値、例えば修正されたパルス高またはパルス幅／パルス高プロファイルを割り当てるステップ、こうして修正されたパルス高を、測定されたパルス高に対応するまたはこれから導出できる同等の読み取り値で置き換えるステップ、および置き換えられた読み取り値を更新、および例えばあるカウント数をパルス高スペクトルに加えるのに用いるステップを含む。
【００４９】
例えば、本方法は、伝達関数を所定の測定されたパルス幅／パルス高プロファイルに適用し、そこから修正されたパルス高の読み取り値を導出するステップを含む。さらにまたはあるいは、複数の修正されたパルス高が格納される、例えばルックアップテーブルの形態の参照データレジスタを提供することができ、それらはそれぞれ、対応する測定されたパルス高／パルス幅プロファイルにリンクする。また、本方法は、少なくとも各クラス２信号について、参照データレジスタを読み取るステップ、そこから所定の測定されたパルス高／パルス幅プロファイルについて修正されたエネルギー読み取り値を得るステップ、およびこうして修正された読み取り値を同等の測定された読み取り値で置き換えるステップを含む。
【００５０】
例えばルックアップテーブルの形態の参照データレジスタが用いられる場合、クラス１および／または３信号を処理する方法ステップの実施においても役立ち得る。前者の場合、それぞれ対応する修正されていないパルス高（すなわち、測定された値から直接導出した、および例えばこれを含む、対応する修正されていない高さ）にリンクした、測定されたパルス高／パルス幅プロファイルを有する参照データレジスタを提供することができる。後者の場合、それぞれ廃棄指示として処理されたデータ項目、例えば空値にリンクした、測定されたパルス高／パルス幅プロファイルを有する参照データレジスタを提供することができる。
【００５１】
この場合、上記のステップａ）、ｂ）、または適用できる場合ｃ）のいずれに従っても、各パルスの処理ステップは、参照データレジスタを読み取るステップ、そこから所定の測定されたパルス高／パルス幅プロファイルについて補正されたパルス高の読み取り値または廃棄指示を得るステップ、およびカウント数をパルス高スペクトルにおける適当なビンに加えるステップまたはパルスを適宜廃棄するステップにより、便利に行われる。
【００５２】
パルス高は、とくに好適な場合、機能的にパルスエネルギーを表す読み取り値、および例えばピークのパルス高である。こうした場合、クラス２信号の補正方法は、少なくとも、修正されたパルス高を測定されたパルス高で置き換えるステップ、修正された高さを得るステップ、および修正されたパルス高を用いてパルス高スペクトルを更新するステップを含む。
【００５３】
とくにＩ／ＩＯまたは同様のデータ分析のため、とくに高カウント率で、完全に収集されたパルスを単に用いることは望ましくない。不完全に収集されたイベントの単純な除去は、カウント数のスループットを低減するだけでなく、スペクトル全体に均一に適用されないフィルタももたらすこととなる。これは、低エネルギーの光子と比較した場合、より大きな相互作用深さ効果をもたらす、より大きな平均透過深さを有するより高エネルギーの光子ためである。この理由のため、エネルギー補正方法は、パルスを正しいエネルギービンに再度割り当てるために望ましいものである。
【００５４】
主に相互作用深さ効果により影響されるパルスを再度割り当てるため、それらは、パルスパイルアップのために予期したよりも大きな底幅を有するものから、区別されることが好ましい。積み重なったパルスは、こうしたパルスのエネルギーおよび数の両方を正確に決定することができないので、スペクトルに再度割り当てることは望ましくない。歪んだパルスの各クラスにおける処理ではそれぞれ、高さ／幅プロットのクラス２領域外に生じる積み重なったパルスがスペクトルに戻されないことを確実にする。以下に記載する本発明の例は、この区別を行うステップを含む。しかしながら、本発明は、エネルギー補正方法をクラス２領域におけるパルスに適用するステップも含み、またパルスを正しいエネルギービンに再度割り当てるために望ましい。こうした補正方法は、とくにパルスパイルアップの寄与が（例えば、低カウント率で）比較的に小さい、または相互作用深さ効果が（例えば、厚い検出器において）顕著である場合、すべての不完全に収集されたイベントを単純に廃棄する方法にまさる利点を提供する。
【００５５】
好適な場合、相互作用深さの補正をクラス２に割り当てられたパルスに適用する方法は、補正をパルスの測定されたパルス高／パルス幅プロファイルに適用して、修正されたパルス高／パルス幅プロファイルを生成するステップを含み、そして、この修正されたパルス高／パルス幅プロファイルは、理想的な最小パルス高／パルス幅曲線上の概念的な理想パルス高／パルス幅により近づき、理想的な場合には、基本的にこれと一致する。とくに、所定の測定されたパルス高／パルス幅プロファイルについての概念的な理想パルス高により近づき、理想的な場合には、基本的にこれと一致する、修正されたパルス高が少なくとも生成される。すなわち、補正ステップは、少なくともパルス高の測定値に関して、クラス２に割り当てられたパルスを理想最小パルス高／パルス幅曲線上の適切な対応点に向かって（理想的な場合その上に）再マッピングするステップを含む。
【００５６】
先と同様、本明細書における、パルスを理想パルス高／パルス幅曲線上の適切な対応点上へ再マッピングするとの語は、その原理の例示として捉えられるべきであり、本方法をとくに限定するものではない。本発明は、こうした理想パルス高／パルス幅曲線の、またはいずれかのマッピング機能の生成を必要としない。本発明の原理は、これにより概念的な理想パルス高により近づき、理想的な場合には、基本的にこれと一致する修正されたパルス高が生成される、いずれのアナログまたはデジタル処理方法にも適用される。
【００５７】
例えば、少なくとも修正されたパルス高に関連した読み取り値を含む、修正されたパルス高の読み取り値は、その後、クラス２に割り当てられた各パルスについて格納される。
【００５８】
測定されたパルス幅およびパルス高の理想からの偏差は、相互作用深さ効果に起因する場合においては機能的に関連するので、修正されたパルス高／パルス幅ペア値を生成することが可能となる。しかしながら、これは、記録されるデータがパルス高のスペクトルである場合には、本発明を行うにあたり必要ではない。
【００５９】
本明細書では、上述したように、パルス高／パルス幅空間を連続体として扱う言い回しを用いたが、当業者であれば同じ原理がデジタル化された手法に適用されることを容易に理解するであろう。本方法の好適な適用においては、パルス高／パルス幅空間は、離散的におよびデジタル的に、有限の高さおよび幅の範囲を有する複数の領域に概念的に分割され、それぞれ概念的な離散値が割り当てられると考えられる。パルスは、一般的にはアナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）変換器によりデジタル化され、パルス幅およびパルス高の離散値はＡ−Ｄ変換器におけるサンプリング周波数およびビット数に関連する。従って、第１境界曲線および第２境界曲線の語は、パルス幅／パルス高空間における概念的な曲線上に位置し、ともにこれを定義する一連のこうした離散値として解釈されるであろう。
【００６０】
こうしたデジタル分析に基づくクラス２信号の補正方法の特定の実施形態では：
クラス２領域内であると決定された測定されたパルスイベント信号に対応する各パルス高／パルス幅のペア値が、単一の修正された（および好適には概念的な理想）パルス高の読み取り値、例えば単一の修正された（および好適には概念的な理想）パルス高またはパルス高／パルス幅のペア値に割り当てられ；
相互作用深さの補正をクラス２に割り当てられたイベントに適用するステップは、こうして修正されたパルスエネルギーの読み取り値および例えば修正されたパルス高を同等の測定された値で置き換えるステップ、ならびに置き換えられた値を用いて累積スペクトルを更新するステップを含む。従って、割り当てられたパルス高／パルス幅のペア値は、基本的な方法（すなわち標準パルス高分光法）の修正されたパルス高である。
【００６１】
一般的な場合、パルス高／パルス幅プロットは、閾値より上の電圧／時間の散布図である。パルス高は電圧軸を参照して測定され、例えば基準電圧または絶対パルス電圧に対するパルス電圧の差である。パルス幅は時間軸を参照して測定され、例えばパルス電圧が基準電圧を超える時間である。
【００６２】
パルス高は適切にはパルスのピークパルス値を参照して決定される。パルス高は、一般的にはピーク電圧であるピークパルス値として便利に定義される。これはゼロより上、または代替閾値より上のピークパルス値であってもよい。
【００６３】
パルス幅は、その間パルスが特定の条件を満たす時間間隔として決定され、例えばその間パルス値が閾値より上であり、例えばその間電圧が閾電圧値より上である時間間隔である。閾値は、すべてのパルスについて同じであってもよく、例えば予め決められていても、またはパルス高を参照して、例えばピーク高さの比として設定することもできる。本発明の方法によると、単一の予め決められた閾値を設定することが好ましい場合が多いであろう。
【００６４】
累積スペクトルデータセットに加えられたパルスエネルギーの読み取り値は、一般的にはパルス高、および例えば上述したようなピークパルス値から導出される。例えば、パルスエネルギーの読み取り値はピーク電圧から導出される。パルスエネルギーの読み取り値は、適切な機能的関係によってこうしたパルス高に関連し、第２クラスであると決定した各パルスの場合には追加の補正が行われ、第１クラスであると決定した各パルスエネルギー読み取り値の場合には追加の補正は行われない。
【００６５】
本発明の方法は、ともにパルス幅／パルス高空間を３つの領域に分割する一対の境界値（概念的なパルス幅／パルス高プロット上の曲線を含む）を決定する。実質的には、下方の境界値にある第１領域は、一般的に、望ましくない相互作用効果なしで完全に収集されるパルスに対応する。２つの境界値間の第２領域は、深刻なパルスパイルアップの影響を受けないが、相互作用深さ効果を示すパルスで主に構成される。上方の境界値より上の第３領域は、パルスパイルアップのみの影響を受けるパルスで主に構成される。
【００６６】
本発明の方法の実施について好都合な実施形態においては、本方法は、データが例えば適切なデータライブラリからおよび／または実験により収集されるシステムおよび／または物質に適した、こうした理想最小パルス幅／パルス高曲線の提供および／または決定を、含む。この理想最小パルス幅／パルス高曲線は、概念的なパルス幅／パルス高プロット上の前記第１境界曲線を含む。概念的なパルス幅／パルス高プロット上の前記第２境界曲線は同様に導出することができ、または第１境界曲線を参照して、例えばそれから数値的に導出することができる。
【００６７】
本方法の好適な修正形態では、廃棄された各パルスからの累積デッドタイムは、こうした各パルスの幅をデッドタイムカウンタに加えることにより計測される。この情報は次に、所望に応じて測定値にデッドタイム補正を行うのに用いることができる。
【００６８】
さらなる態様の本発明によると、放射線の検出方法は：
放射線を、半導体検出器装置の表面に、例えば放射線源から直接、または例えば透過、散乱、後方散乱、吸収等を含む対象物との相互作用後に、衝突させるステップ；
半導体装置に入射する放射線からのパルスおよび好適な場合では複数のパルスを測定するステップ；
本発明の第１態様の方法を適用して該パルスを処理するステップ
を含む。
【００６９】
この態様の好適な特徴は第１態様との類似性により理解されるであろう。
【００７０】
さらなる態様の本発明によると、放射線の検出のための装置は、上述の方法の原理に基づき使用可能であると説明される。
【００７１】
よって、本装置は例えば：
半導体放射線検出器；
例えば検出器の応答をサンプリングすることにより、検出器でイベントを検出し、パルス振幅を表すパルス高の測定値およびパルス持続時間を表すパルス幅の測定値を有するパルスを生成する、パルスイベント検出モジュール；
各パルスについてパルス高／パルス幅を分析し；各パルスを決定されたパルス高／パルス幅に基づき少なくとも２つのクラスのうちの１つに割り当て；各パルスにその特定のクラスに特有なアルゴリズムを適用して出力パルス高／パルス幅プロファイルを生成するように構成されたデータ処理モジュール
を備える。
【００７２】
よって、より具体的な例の実施形態における本装置は：
半導体放射線検出器；
例えば検出器の応答をサンプリングすることにより、検出器でイベントを検出し、パルス振幅を表すパルス高の測定値およびパルス持続時間を表すパルス幅の測定値を有するパルスを生成するためのパルスイベント検出モジュール；
各パルスについてパルス高／パルス幅を分析し、それから各パルスをパルス幅／パルス高の読み取り値に基づき３つのクラスのうちの１つに割り当て、こうした各パルスを以下のように処理するように構成されたデータ処理モジュール
を備える：
（ｉ）パルス高／パルス幅が、例えば概念的なパルス幅／パルス高プロット上の第１境界曲線として表される、パルス高／パルス幅の値の第１の概念的な境界条件の閾値範囲内である場合、第１アルゴリズムを適用して、出力パルス高および／または幅を生成する。この出力パルス高および／または幅は、任意で、さらなる補正なしで、さらなる処理のための入力パルス高および／または幅としてもよい。
（ｉｉ）パルス高／パルス幅が、第１の概念的な境界条件／第１境界曲線の閾値範囲と、例えば第２境界曲線と表される、パルス高／パルス幅の値の第２の概念的な境界条件との間である場合、第２アルゴリズムを適用して、出力パルス高および／または幅を生成し、また例えばパルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正した後、こうして生成されたパルス高および／または幅を、さらなる処理のために出力する。
（ｉｉｉ）任意で、パルス高／パルス幅が許容基準を満たさず、例えば第２境界曲線外である場合、パルスを廃棄する。
【００７３】
本装置は、例えば検出器の応答をサンプリングすることにより、検出器でのイベントを検出し、上記で定義したようなパルス、例えば検出器から収集された信号に関連し、上記で定義したようなパルス高を有する、パルスを生成するためのパルスイベント検出モジュールを備える。例えば時計を含むパルス幅測定装置が、上記で定義したようにパルス幅を決定する。
【００７４】
本装置は、好適に上記の方法を実施する。とくに、データ処理モジュールは、少なくとも１つのクラスに適用された少なくとも１つのアルゴリズムがそのクラスに割り当てられたパルスのパルス高／パルス幅プロファイルを修正し、こうして修正されたパルス高および／または幅をさらなる処理のために出力するように構成される。
【００７５】
任意で、少なくとも１つのアルゴリズムは修正を行わない場合があり得る。従って、生成された出力パルス高／パルス幅プロファイルは修正されておらず、処理モジュールは、少なくとも１つのクラスに適用された少なくとも１つのアルゴリズムパルス高および／または幅を修正なしでさらなる処理のために出力するように構成される。
【００７６】
より具体的な例の場合、処理モジュールは、（ｉ）の場合、パルス高および／または幅がさらなる処理のためにさらなる補正なしで合格するよう；（ｉｉ）の場合、パルスのパルス高／パルス幅プロファイルが修正され、こうして修正された高さおよび／または幅がさらなる処理について合格するようにする。
【００７７】
本装置は、パルス高の読み取り値および／またはそこから導出したデータを格納するためのデータ格納モジュールを、さらに備えることができる。
【００７８】
データ格納モジュールは、少なくともいくつかのクラスに割り当てられたパルスから導出した累積スペクトルデータセットとして、多数のパルスから導出したデータを格納するように構成することができる。
【００７９】
スペクトルは、第１アルゴリズムが適用される第１クラスに割り当てられたパルスからのパルス高および第２アルゴリズムが適用される第２クラスに割り当てられたパルスからのパルス高より生成されたパルス高スペクトルであってもよい。
【００８０】
スペクトルは、第１クラスに割り当てられたパルスからの補正されていないパルス高および第２クラスに割り当てられたパルスからの修正されたパルス高より生成されたパルス高スペクトルであってもよい。
【００８１】
例えば、データ格納モジュールは、第１クラスに割り当てられたパルスからの補正されていないデータおよび第２クラスに割り当てられたパルスからの補正されたデータからの累積スペクトルデータセットとして、多数のパルスから導出したデータを格納するように構成することができる。
【００８２】
スペクトルは、第１クラスに割り当てられたパルスからの補正されていないパルス高および第２クラスに割り当てられたパルスからの補正されたパルス高より生成されたパルス高スペクトルであってもよい。
【００８３】
データ処理モジュールは、第１態様の方法の適切なステップを行うように構成することができ、好適なステップは類似性により理解されるであろう。
【００８４】
とくに都合のよいことに、データ処理モジュールは、所定の測定されたパルス高／パルス幅プロファイルに修正されたパルス高、例えば修正されたパルス高またはパルス幅／パルス高プロファイルを割り当て、こうした修正されたパルス高を同等の測定された値で置き換え、置き換えられた値を用いて格納されたデータセットを更新することによって、機能（ｉｉ）を行うように構成される。
【００８５】
例えばとくに、データ処理モジュールは、伝達関数を所定の測定されたパルス高／パルス幅プロファイルに適用し、そこから修正されたパルス高の読み取り値を導出するように構成される。さらにまたはあるいは、それぞれに対応する測定されたパルス高／パルス幅プロファイルにリンクした、複数の修正されたパルス高および幅が格納される、参照データレジスタを提供することができ、またデータ処理モジュールは、参照データレジスタを読み取り、そこから所定の測定されたパルス高／パルス幅プロファイルについて修正されたパルス高の読み取り値を得て、こうして修正されたパルス高および／または幅の読み取り値を同等の測定された値で置き換えるように構成される。後者の場合、参照データレジスタは、さらにクラス１および／またはクラス３パルスに関する修正のないパルスエネルギーの読み取り値および／または廃棄指示を格納することができ、また本方法を参照して上述したやり方で、アドレス指定可能であり得る。
【００８６】
好適には、本装置は、パルスについてピークパルス値を参照してパルス高、およびその間パルスが上述したような特定の閾値条件を満たす時間間隔を参照してパルス幅を決定するように構成される。本装置は適切な参照データレジスタにおいて予め決められた閾値を設定する手段を備えることができる。
【００８７】
さらなる処理に用いられるパルス高の読み取り値は、例えば格納されたスペクトルデータセットを更新する特定の実施形態において、一般的には、測定されたパルス高、および例えば本方法を参照して上述したようなピークパルス値から導出される。
【００８８】
本装置は、一般的には望ましくない相互作用効果なしに完全に収集され、次に伝達関数を適用することなくデータ格納に加えられるパルス、パルスパイルアップの影響を受け、廃棄されるパルス、ならびに相互作用の深さ効果を示す、および／または非常に密接に積み重なったパルスを含有し、収集されるがまず伝達関数が適用されるパルスの間で、選択することができる。得られたデータセットは、基本の条件によりよく一致し、望ましくない相互作用深さ効果およびパルスパイルアップの顕著な部分を補正する。
【００８９】
好適な修正形態では、本装置はデッドタイムカウンタを有し、廃棄された各パルスの幅をデッドタイムカウンタに加えることにより、こうした各パルスからの累積デッドタイムを記録するように構成される。この情報は、次に、所望に応じて、測定値に対してデッドタイム補正を行うのに用いることができる。
【００９０】
他の好適な装置の特徴は、本明細書における本方法の記載との類似性により理解されるだろう。
【００９１】
好適には、得られたエネルギーデータは、複数のエネルギーでおよび／または複数のエネルギーバンドにかけてエネルギー選択的に分解される。好適には、パルスエネルギーデータレジスタは、複数のエネルギー選択ビンを含み、各パルスはパルスの高さに応じてこうしたビンのうちの１つに選択的に格納される。
【００９２】
パルスを収集または廃棄するプロセスは、代表的な多数のパルスがパルスエネルギーデータレジスタにおいて、とくにエネルギースペクトルデータセットとしてスペクトル的に分解されて得られるまで繰り返される。
【００９３】
得られた補正されたエネルギースペクトルデータセットは、格納またはさらなる処理のために別の装置に出力することができる。
【００９４】
本装置を含む半導体材料は、好適には、高エネルギー放射線、および例えばＸ線もしくはガンマ線のような高エネルギー電磁放射線、または亜原子粒子放射線の検出器として機能することができる材料のような、高エネルギー物理学用途のために構成された材料である。得られた装置は、こうした材料の少なくとも１つの層を有し、よってこの装置は、高エネルギー物理学用途のために構成された装置、および例えばＸ線もしくはガンマ線のような高エネルギー放射線、または亜原子粒子放射線の検出器である。
【００９５】
半導体装置は、好適には、用いられる放射線スペクトルの少なくとも実質的な部分にかけて分光学的に可変の応答を示すように構成された検出器装置である。とくに、本質的に直接的な材料の特性として、用いられる放射線スペクトルの異なる部分に対して直接可変な電気的応答および例えば光電応答を示す半導体材料が用いられる。
【００９６】
好適な実施形態では、半導体材料はバルク結晶として、および例えばバルク単結晶として形成される（この場合、バルク結晶はこの文脈において少なくとも５００μｍ、好適には少なくとも１ｍｍの厚さを示す）。
【００９７】
好適な実施形態では、半導体材料はＩＩ〜ＶＩ族半導体から選択することができ、とくにテルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、およびそれらの合金から選択することができ、また例えば、不可避的不純物を除いて、本質的に結晶Ｃｄ１−（ａ＋ｂ）ＭｎａＺｎｂＴｅからなることもできる。ここで、ａ＋ｂ＜１であり、ａおよび／またはｂはゼロであってもよい。複合装置は、追加の機能性のために他の材料の他の検知器エレメントを有することもできる。
【００９８】
同様に放射線源は、これにかけて複数の帯域幅または単一エネルギーを識別することができる、単一の広帯域スペクトル源であってもよい。あるいはまたはさらに、狭い帯域幅を有する、または１つ以上の離散的なエネルギーで入射放射線を生成する線源を提供し、本発明の方法による比較のためエネルギーのいくつかを提供することができる。この場合、放射線源は、異なるエネルギーでの線源の組み合わせを含む複数の線源であり、複数のエネルギー／エネルギーバンドにかけての検出器による分解能を得るのに必要な全体のスペクトル拡散を提供する。
【００９９】
例えば、複数の線源は、例えば０〜１６０ｋｅＶの連続制動放射線スペクトルまたは離散的な輝線を有する放射性同位体、例えば１４ｋｅＶ、１２２ｋｅＶおよび１３６ｋｅＶでの輝線を有する５７Ｃｏを有するＸ線源を含む。
【０１００】
線源は、好適には、本発明の実施に必要なスペクトルの分解能を可能とする十分に広帯域の放射線スペクトルを生成することができる。好適には、線源は、２０ｋｅＶ〜１ＭｅＶの範囲の少なくとも１つまたはそれ以上の部分にかけて、より好適には２０ｋｅＶ〜１６０ｋｅＶの範囲の少なくとも一部分、例えば主な部分にかけて、放射線を生成する。例えば、線源は、所定の範囲内の少なくとも２０ｋｅＶの少なくとも１つの帯域幅にかけての範囲で、放射線を生成する。例えば、スペクトルは、少なくとも３つの１０ｋｅＶのバンドがその範囲内で分解能を得られるようなものである。
【０１０１】
本発明の方法における数値的または他のデータ処理ステップを機械可読命令またはコードの適切なセットにより実行できることは一般的に理解されるであろう。これらの機械可読命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置上にロードすることができ、特定のステップを実施する手段を提供することとなる。例えば、検出器および関連する電子装置からの信号は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によりエネルギースペクトルに変換することができる。
【０１０２】
これらの機械可読命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置が特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体に格納することもでき、コンピュータ可読媒体に格納された命令は、本発明の方法における数値的ステップのいくつかまたはすべてを実施する命令手段を含む製品を形成する。コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能装置上にロードされ、コンピュータ実行プロセスを実施することができる機械が形成され、そして、その命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能装置上で実行され、本発明の方法におけるデータ処理ステップのいくつかまたはすべてを実施するためのステップを与える。専用ハードウェアおよび／またはコンピュータ命令のいずれかの適切な組み合わせにより、ステップを実施することができ、またそこでこうしたステップを実施するための装置の手段を構成できることが理解されるであろう。
【０１０３】
ここでは、本発明は、図１〜９を参照しながら例としてのみ記載される。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明を適用することができる装置の概略図である。
【図２】図１のような装置の出力を用いて、本発明の実施形態を行うために考えられるシステムの一般的な概要である。
【図３】パルスイベント収集のグラフ図である。
【図４】カソードからの距離ｚ＊での電子−正孔ペアの生成を示す図である。
【図５】実際のカウント率における、補正されていないパルス高およびパルス幅データのグラフ図である。
【図６】低カウント率における、補正されていないパルス高およびパルス幅データのグラフ図である。
【図７】図５のデータの３次元図である。
【図８】Ｈ’，Ｗ’→Ｈの変換式を適用することによって、相互作用深さ効果を補正するのに用いられる１２８×３２個の要素のルックアップテーブルである。
【図９】本発明の原理に従って補正されたスペクトルのグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０５】
本発明の例の実施形態によると、平面ＣｄＴｅ／ＣｄＺｎＴｅ検出器から達成される、優れたスペクトルの分解能を可能にする方法が開発された。これは、パイルアップによる高さ／幅プロット上の後述する「ひし形（lozenge）」およびその他の場所の両方に顕著な信号がある、高カウント率および高エネルギー用途にとくに有用である。（必ずしも高カウント率でないが）非常に厚い検出器での高エネルギー用途にも、潜在的にとくに有用である。こうした場合、多数の積み重なったパルスがあるかどうかに関わらず、大きな「ひし形」がある。本方法は、正孔信号が部分的にのみ読み出されるイベントを除去することにより、機能する。これらのイベントは、次にアルゴリズムによりエネルギーを補正され、分解能およびカウント率の両方を維持することが可能なスペクトルに戻される。
【０１０６】
図１は、本発明を行うことができる、考えられる装置の実施形態を示す。図１は、Ｘ線を用いてボトル中の液体および同様の対象をスキャンするためのボトルスキャナを示す。
【０１０７】
ボトルスキャナ１０は、ボトルホルダ１２を動かす線形スライドシャフト１１を備え、ボトルホルダ１２は、ともに動かすために線形スライドシャフト１１に固定するように連結している。線形スライドシャフト１１は、ボトルホルダ１２を２つの方向に動かすことができる。
【０１０８】
ボトルホルダ１２は、ボトル１６がよりかかる背もたれ部材１３、およびその上にボトル１６が載る上面１５を有するベース部材１４を備える。ボトル１６は、ホルダおよび線形スライドシャフトが角度αで傾いていることによって、ボトルホルダ１２に対しておよびその中に置かれる。
【０１０９】
例として、これは垂直から１５°の角度であってもよい。ボトルについては、５°〜３０°の角度が便利であり得る。他の形状の対象物または容器であれば、異なる最適角度で保持されてもよい。
【０１１０】
ボトルホルダの背もたれ部材１３は、好適には、ボトルから検出器へと通るＸ線ビームの明確な経路を持たせるための開口部（図示せず）を備える。背もたれ部材１３における開口部は、背もたれ部材の頂部から底部まで続くスロット形状の開口とすることができる。スロット開口は、ビームを妨げずに通過させるには十分だが、いずれの散乱放射線も検出器２２に到達するのを制限できる程度に狭い幅を有する、いくつかのビームコリメーション（ビーム視準）を提供する狭いスロットとすることもできる。透過側のビームにおける追加のまたは他の代替的なコリメーション（視準）を提供することができる。
【０１１１】
線形スライドシャフト１１に沿ったボトルホルダ１２およびボトル１６の動きは、電動ステッピングモータ２３の回転により生じる。モータはプーリ２４を回転させ、これはベルト２５を駆動し、これは次にプーリ２６を回転させる。プーリ２６の回転運動は、線形スライドシャフト１１におけるスクリュー駆動装置（図示せず）のような適切な駆動装置の回転に変換され、これがボトルホルダ１２の直線的な動きをもたらす。
【０１１２】
モータはいずれの方向にも回転可能であり、モータの回転方向を制御することにより、ボトルホルダ１２およびボトル１６の移動方向を決定することができる。
【０１１３】
ボトルを線形スライドシャフトの方向に沿って動かしながら、Ｘ線ビーム１９を通過させる。入射ビーム１９は線源１８より発生する。
【０１１４】
Ｘ線ビーム１９は水平に配列される。ボトルは垂直としてもよい。あるいは、ビームがボトルの表面に対して垂直にボトルに当たらないように、垂直から角度αで傾かせてもよい。この配置は、ボトルおよびその内容物を通過する際、ビームの吸収経路の増加をもたらす。
【０１１５】
入射ビーム１９はボトル１６およびボトル内容物１７を通過するが、この際、透過ビーム２２がボトルから発生し、検出器２０により検出される前に、吸収および散乱がビーム経路２１に沿って起こることになる。
【０１１６】
実施形態におけるＸ線ビームは、開口４３を備え、放射線源１８の近くに配置された一次コリメータ４１によりコリメートされ、またこれは、好適には１次元構造を有するペンシルビームである。
【０１１７】
実施形態における透過Ｘ線ビーム２０は、検出器２２に到達する前に、二次コリメータ４２における適切な開口４４によってコリメートされる。
【０１１８】
考えられ得る動作モードでは、ボトルはクレイドルに置かれ、またｚ位置は、液体がＸ線ビームと交差することを確実にするために自動的に調整される。透過されたＸ線ビームは次に検出器により測定される。ボトルは、次にクレイドルによってビームの外に動かされ、ＩＯの測定を行う。このプロセスには約１２秒かかり、２０秒以内に合格または不合格のメッセージがユーザーに返信される。検出器２２は、透過Ｘ線ビーム２０からの光子との相互作用の強度およびエネルギーを表す信号を発生させる。これらの信号は、次に以下の図２において詳述するように処理される。
【０１１９】
例の実施形態について選択された検出器は、５×５×１ｍｍのＣｄＴｅダイオード検出器である。この例では、検出器はＣｏ５７線源で照射される。よって、この実施形態では、検出器は、入射Ｘ線の分光的な分解能を有する材料からなり、特定の例ではテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）からなるが、代替材料を用いることができることは理解されるであろう。
【０１２０】
検出器からの信号は、前置増幅器により読み出される。前置増幅器は、電流分割フィードバックを有する電荷有感型前置増幅器である。信号は整形増幅器に入り、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によりエネルギースペクトルに変換される。図２の概要における各要素は、これにより適切な検出器に固有の分解能を個別にまたは集合的に他の適切な要素とともに用いることができるエネルギースペクトルに変換することができる、適切な要素のただの一例であることが理解されるであろう。
【０１２１】
本発明の方法を行う適切なアルゴリズムは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を用いて便利に行われ、Ｘ線用途で一般的な高入力カウント率でのリアルタイム処理が可能である。
【０１２２】
アルゴリズムは、整形増幅器パルスを２つのパラメータ、つまりパルス高および幅に基づいてフィルタリングすることにより作動するが、パルス幅は、予め定義された閾値電圧（実施形態では６３ｍＶで設定される）よりも上となる時間によって定義される。これは図３に示す。
【０１２３】
記載したとおり、パルスは３つの一般的なクラスに分割することができる：
クラス１：完全に収集されたパルス；
クラス２：検出器内での相互作用深さ効果のため十分に収集されなかったパルスまたは積み重なったパルスとの間隔が非常に近いパルス；
クラス３：積み重なったパルス。
【０１２４】
本発明の基本となるアルゴリズムは、クラス１パルスを、例えば標準ＭＣＡと同様の方法により、特定の新規の修正なしでパルス高スペクトルにビニングする。クラス２パルスは識別され、相互作用深さの補正が行われた後、パルス高スペクトルにビニングされる。クラス３パルスは廃棄される。
【０１２５】
クラス２パルスの補正およびビニングは望ましい。というのは、これらのイベントの単純な除去では、カウントのスループットを低減させるだけでなく、スペクトル全体に均一に適用されないフィルタをもたらすからである。アノードからの平均相互作用距離は光子エネルギーによって決まり、従って高エネルギーイベントの優先的廃棄をもたらすこととなる。これに加えて、ＩおよびＩＯスペクトルの両方は、Ｘ線ビームハードニングの差異のため、異なる形で影響を受けることとなる。この理由で、パルスを正しいエネルギービンに再度割り当てるため、エネルギー補正方法を適用しなければならない。クラス２パルスの補正は、本発明の本質的な特徴である。
【０１２６】
検出器は平面装置であるので、信号は電子および正孔の両方からの誘導電荷で構成される。正孔の移動度は一般的には電子の移動度より約１０倍低く、よって、正孔電荷の速度により制限される掃引時間がもたらされる。これによって、増幅器の収集時間（整形増幅器の場合、整形時間）に下限が設定され、この上では相互作用深さ効果が顕著となるであろう。
【０１２７】
この効果の影響を受けるイベントは、カソードからの光子相互作用位置ｚが、整形増幅器のピーキングタイムの間に正孔が移動できる距離よりも大きいことを示す。これは、検出器上でカソードのコンタクト部から測定される最大相互作用深さｚ＊を与える。
【０１２８】
検出器の性能が電荷収集効率によってではなく、電荷の掃引時間よってのみ制限されると仮定すると、ｚ＝０とｚ＝ｚ＊との間の相互作用は、ｔｐ内での電子および正孔信号全体の収集をもたらすであろう。ｚ＝ｚ＊とｚ＝ｄとの間の相互作用は、正孔信号にいくらかの損失をもたらすであろう。これは図４に示す。図４はカソードからの距離ｚ＊での電子−正孔ペアの生成を示す。ｚ＞ｚ＊での相互作用は、正孔信号のより長い収集時間のため、弾道欠損効果の影響を受ける。
【０１２９】
カソードに対する最大相互作用深さｚ＊は、整形増幅器の正孔速度およびピーキング時間の観点から表すことができる：
Ｚ＊＝ｖｈｔｐ
【０１３０】
従って、上記式は、ｚ＊より大きな深さにおけるいずれの相互作用も時間ｔｐでは完全に収集されないことを示している。上記を正孔の移動度の観点から書き直すと、最大相互作用位置のバイアス依存が示される。
Ｚ＊＝（μｈＶ／ｄ）ｔｐ
【０１３１】
より高いバイアス電圧は、より大きな正孔速度のため、より大きなｚ＊の値をもたらす。しかしながら、バイアス電圧は漏洩電流により、およびこの例ではショットキーダイオードのブレークダウンにより制限される。
【０１３２】
弾道欠損と同様に、電荷トラップはパルス高／エネルギーの比例を失わせ、コンタクト部に到達するために電子および正孔信号が移動しなければならない経路長さとともに、電荷トラップの可能性が増加する。この理由で、弾道欠損および電荷トラップ効果によるパルス高の歪みが畳み込まれて、パルス高の歪みの連続体を形成するのに集合的に寄与し、そして、これは、標準的なパルス高分析技術により観測されるテーリング効果をもたらす。
【０１３３】
ｚ＊より小さい深さでの相互作用を有するイベントだけでなく、相互作用深さ効果の影響を受けるものも用いることが望ましい。こうした効果を補正できることが示される。
【０１３４】
相互作用深さ効果によってパルス高／幅が歪んだパルスを再度割り当てるため、それらはまずパルスパイルアップのためにより大きく歪んだ底幅を有するものと区別しなければならない。積み重なったパルスをスペクトルに再度割り当てることは望ましくない。というのは、こうしたパルスのエネルギーおよび数の両方を正確に決定できないことが明らかだからである。
【０１３５】
区別方法の本質は、クラス２およびクラス３パルスがほとんどの部分について高さ−幅（ＨＷ）散布図上に異なって位置する傾向があるという事実を活用することにある。歪んだパルスの各クラスの処理はそれぞれ、積み重なったパルスがスペクトルに戻されないことを確実にする。これは以下のデータにより示される。
【０１３６】
適切なＨＷ収集ソフトウェアを用い、このセクションに記載されるＨＷプロットを作成した。イベントは６３ｍＶのトリガレベルで２００ＭＨｚのサンプリング周波数に設定されたオシロスコープにより捕捉される。ソフトウェアは、閾値より上の時間を測定するタイマーとともに、パルスの最大高さを測定するサンプル／ホールドステージを含有する。このプログラムからの出力は、各パルスについてのＨおよびＷパラメータであり、次にこれを用いてＨＷ散布図を作成することができる。妥当な計数統計を達成するため、ここで示すすべての実験データについて１００，０００のイベントを収集した。
【０１３７】
図５は、Ｘ線発生器により放射された制動放射線スペクトルからの０〜１６０ｋｅＶのＸ線での照射からのＨＷ散布図を示す。ここで検出器バイアスは６００Ｖであり、整形時間は５０ｎｓであった。図５から、プロットの下端が所定の高さのパルスの最小幅を表し、理想的な場合を指すことがわかる。この線に沿って位置する、またはこれに非常に近いパルスは、電子および正孔信号の両方の完全な収集、すなわちｚ＊より小さな深さ内での相互作用を示すＨＷ関係を有する（クラス１パルス）。この深さは、これ以内では相互作用信号がより低い正孔移動度に起因する相互作用深さ効果によって本質的に影響を受けないと見なせる、閾値範囲を設定する。
【０１３８】
この領域より上に、パルスの２つのさらなるクラスがある。最小ＨＷ曲線のすぐ上に位置する第１クラスは、ｚ＊より大きな位置での相互作用から生成されたパルスである。この領域の密度は、こうしたパルスの幅と高さとの間に特殊な関係がある、すなわち最小幅より大きな幅を有するパルスが相関して最小高さより小さな高さを有するであろうということに起因する。その領域は、ひし形を形成する。このひし形のパラメータは、モンテカルロシミュレーションにより、または適当なエネルギースペクトル、例えばタングステンＸ線管からの０〜１６０ｋｅＶのＸ線スペクトルを有する低カウント率線源を用いる実験により決定することができる。
【０１３９】
このひし形を越えた領域はより密度が低く、パルスパイルアップに起因する。こうした積み重なったパルスは、完全にランダムな２つのパルスの相互作用に起因する、不正確な高さおよび幅を有する。こうしたパルスの高さおよび幅は完全に補正されていない。結果として、この領域における散らばりはランダムであり、密度の揺らぎはポアソン統計に従うことが予測される。
【０１４０】
これらの２つの領域における最小ＨＷ曲線からの偏差が異なるメカニズムによるものであるという証拠は、より低い入力カウント率での測定を繰り返すことにより見ることができる。これはＣｏ５７線源を用いることにより行われた。こうした実験は、ひし形は残るものの、外側に位置する散らばりがかなり少なくなることを示す。これは図６に示す。対照的に、パルスパイルアップのモデリングは、かなりの数のこうした信号が最小ＨＷ曲線からの大きな偏差とこのひし形領域におけるカウント数の実質的な非存在を表すことを、示している。
【０１４１】
最小ＨＷ曲線からの大きな偏差は、積み重なったパルスが十分密接に連続して相互作用し、ＨＷプロットのひし形領域内でパルスを生成する可能性が低いことに起因する。反対に、弾道欠損および／または不十分な正孔収集により影響されるパルスは、ＨおよびＷにおいてわずかな偏差しか示さない。
【０１４２】
この結果は重要である。というのは、パルスパイルアップおよび相互作用の深さ領域が大部分においてＨＷ空間で区別されることを可能にし、そして、積み重なったイベントの大部分を除去すること、およびひし形領域内に残ったイベントに対して相互作用深さの補正を行うことの両方を可能にするからである。
【０１４３】
本発明は、これによりパルスを不完全に補正し得る特定のメカニズムを特徴づけるいずれの必要性によっても限定されないが、ここである程度、パルスは以下の３つのクラスに分類することができることが示される：
・整形増幅器のＣＲ−ＲＣモデルからの理論的な最小値に一致する高さおよび幅の両方を有するクラス１パルス
・パルスの高さおよび幅が、補正可能な効果、例えば主に相互作用深さまたは弾道欠損効果により歪んだクラス２パルス
・パルスの高さおよび幅が、か容易には補正できない程度に歪み、顕著なパルスパイルアップ効果が支配的となるクラス３パルス。
【０１４４】
クラス２パルスの場合におけるパルス幅とパルス高の相関は、次に、パルスを最小ＨＷ曲線上に再マッピングするために補正方法が適用されることを可能にする。ＨＷの相関は、３次元でプロットすることにより、より明確に見ることができる。図７は、第３軸が特定のＨＷ範囲内のイベント数を表す、図６からのＣｏ−５７線源からの１００，０００のイベントのＨＷプロットを示す。
【０１４５】
図７からわかるように、１２２ｋｅＶピークはより大きな幅および低減した高さのイベントに関連するテールを示す。これらは明らかに、通常のパルス高分光法では、低いビンに誤って割り当てられ、よって周知の低エネルギーのテーリング効果を生成する、１２２ｋｅＶのイベントである。
【０１４６】
１２２ｋｅＶのピークにおけるテールの傾度を取り、誤って割り当てられたパルスを最小ＨＷ曲線上に再マッピングすることができる。これは、それぞれ測定された幅および高さＨ’、Ｗ’（図３参照）のパルスについて、実際の高さＨを計算することにより行われる。
【０１４７】
基本的なパルス検出アルゴリズムについては図３を参照して記載される。パルス高Ｈ’ の測定に加えて、底幅Ｗ’は、パルスによる閾値の交差時間を測定することにより計算することができる。ここで、パルス高および幅はそれぞれＨ’およびＷ’と称されるが、これは、パルスの測定された高さおよび幅が補正された高さおよび幅Ｈ、Ｗとは異なり得る可能性を反映していることに留意されたい。
【０１４８】
パルス検出状態は、パルスが閾値レベルより下に落ちるまで再度有効にされず、従って第１パルスとともに畳み込まれるいずれの第２パルスについても記録されることを防止する。Ｈ’およびＷ’の値は次にアルゴリズムにより返される。
【０１４９】
ルックアップテーブルを用いて、パルスがビンに適宜割り当てられる。ルックアップテーブルにおける位置はそれぞれ測定されたパルス高Ｈ’および幅Ｗ’によりアドレス指定される。これらが用いられ、ルックアップテーブルからパルスの真の高さが表示される。ルックアップテーブルは、Ｈ’Ｗ’空間をそれぞれＨ値が割り当てられた複数の領域に、離散的におよび２次元的にマッピングする。
【０１５０】
ルックアップテーブルにおけるクラス１パルスに対応する位置は、パルスの高さに相当するビンの値を含有する。すなわち、Ｈ’＝Ｈである場合、ルックアップテーブルにおける位置（Ｈ’Ｗ’）での値はＨ’と同じである。これは、最小ＨＷ曲線の理想的な場合（すなわち、本質的に完全に収集され、本質的に高さ−幅空間における下方の境界曲線上に位置するクラス１のパルス）に対応する。補正されていない値はさらなる処理に、例えば、Ｈのその値についてカウントレジスタの値を増加させることによりパルス高スペクトルを更新するのに用いられる。
【０１５１】
Ｈ’がＨと等しくない場合、ルックアップテーブルにおける位置（Ｈ’Ｗ’）での値は補正された高さの値またはゼロのいずれかである。
【０１５２】
ルックアップテーブルにおける位置（Ｈ’Ｗ’）での値がゼロではない場合、これはＨの補正された値である。これは、ＨＷ曲線のひし形領域（すなわち、高さ−幅空間における上下の境界曲線の間に位置し、パイルアップではなく深さ効果により影響を受けると考えられる、クラス２のパルス）に対応する。（Ｈ’から補正された）Ｈの値はさらなる処理に、例えばＨのその値についてカウントレジスタの値を増加させることによりパルス高スペクトルを更新するのに用いられる。
【０１５３】
よって、クラス２パルスに対応する位置は、パルス高とは同等ではなく、代わりにその高さ幅関係に基づき誤ったパルスを適切なビンに再度割り当てる補正された値となるビンの値を含む。
【０１５４】
ルックアップテーブルにおけるゼロは、Ｈ’およびＷ’が実際のパルスを定義すると考えられるいずれの（Ｈ、Ｗ）座標にも相関しないという事実を反映する。すなわち、これらはクラス３のパルスである。とくに、こうしたパルスは積み重なっているとみなされ、従って廃棄される。よって、（Ｈ’Ｗ’）＝０であるパルスは、パルス高スペクトルには加えられない。しかしながら、任意の追加ステップにおいて、こうしたイベントのＷ’値は、累積廃棄カウンタに加えられる。所定の廃棄周期におけるパルスの数またはこうしたパルスの実際のエネルギーさえ知られていないが、この特徴は、所定の収集を行うためのデッドタイムの割合を評価するのに用いることができる有用なデッドタイムカウンタを提供する。
【０１５５】
所定のＨ’Ｗ’についてのＨの計算は、ＦＰＧＡ上でリアルタイムに行うには複雑すぎる場合があり、本明細書において記載された例ではオフラインで行っている。所定のＨ’およびＷ’について再度割り当てられたビンの値を含有するルックアップテーブルが生成される。これは、いずれかの必要なサイズとすることができ、用いられるサンプルレートおよびＡＤＣの関数である。
【０１５６】
Ｈ’，Ｗ’→Ｈの変換式を適用することにより相互作用深さ効果を補正するのに用いられた例となる１２８×３２個の要素のルックアップテーブルを図８に示す。省略されたセルはゼロを含み、Ｈ’およびＷ’はパルスパイルアップのため相関していない位置を指すことに留意されたい。
【０１５７】
例の実施形態では、１２８×３２個の値のルックアップテーブルが用いられる。高さフィールドの分解能は３１ｍＶと同等である１ビンに等しく、幅フィールドの分解能は５ｎｓのサンプリング周期で０〜１２８のサンプルである。クラス３に対応するセルはゼロを含み、（Ｈ’、Ｗ’）と（Ｈ、Ｗ）の相関がない位置を表す。こうした位置をルックアップするいずれかのパルスはゼロとして返され、これが廃棄されることを意味する。クラス２（ひし形領域）に対応するセルは、（Ｈ’、Ｗ’）を、補正されたＨと相関づける。ルックアップテーブルが用いられ、ひし形領域におけるイベントが最小ＨＷ曲線上にマッピングされる。クラス１に対応するセルは、（Ｈ’、Ｗ’）が（Ｈ、Ｗ）と直接相関するものである。
【０１５８】
図９は、相互作用深さの補正の前後における両方のスペクトルを示す。補正されたスペクトルは分解能において顕著な向上を示している。
【図１】
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【図５】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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