(57)【要約】【課題】サムピークの出現を抑制することができる放射線検出装置を提供する。【解決手段】放射線検出装置１００は、放射線検出部２と、出力信号Ｓ２を第１パルス信号Ｓ１０に変換する第１微分フィルター部１０と、出力信号Ｓ２を第２パルス信号Ｓ２０に変換する第２微分フィルター部２０と、第２微分フィルター部２０よりも大きい時定数を有し、出力信号Ｓ２を第３パルス信号Ｓ３０に変換する第３微分フィルター部３０と、イベント信号を出力するイベント検出部４０と、第２パルス信号Ｓ２０の波高値と第３パルス信号Ｓ３０の波高値の比に基づいて、パイルアップ信号Ｓ５０を出力するパイルアップ検出部５０と、イベント信号Ｓ４０に基づいて第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始し、検出信号Ｓ６０を出力する波高値検出部６０と、を含み、波高値検出部６０は、パイルアップ信号Ｓ５０に基づいて、検出信号Ｓ６０の出力を停止する。【選択図】図１
2015064277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出する放射線検出部と、
前記放射線検出部の出力信号を微分して、第１パルス信号に変換する第１微分フィルター部と、
前記第１微分フィルター部よりも小さい時定数を有し、前記放射線検出部の出力信号を微分して第２パルス信号に変換する第２微分フィルター部と、
前記第２微分フィルター部よりも大きく前記第１微分フィルター部よりも小さい時定数を有し、前記放射線検出部の出力信号を微分して第３パルス信号に変換する第３微分フィルター部と、
前記第２パルス信号および前記第３パルス信号に基づいて、イベント信号を出力するイベント検出部と、
前記第２パルス信号の波高値と前記第３パルス信号の波高値の比に基づいて、パイルアップ信号を出力するパイルアップ検出部と、
前記イベント信号に基づいて前記第１パルス信号の波高値の検出を開始し、前記第１パルス信号の波高値の情報を含む検出信号を出力する波高値検出部と、
を含み、
前記波高値検出部は、前記パイルアップ信号に基づいて、前記検出信号の出力を停止する、放射線検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２微分フィルター部は、前記放射線検出部の出力信号をｎ次微分（ｎ≧２、ｎは整数）して、前記第２パルス信号に変換する、放射線検出装置。
【請求項３】
放射線を検出する放射線検出部と、
前記放射線検出部の出力信号を微分して、第１パルス信号に変換する第１微分フィルター部と、
前記第１微分フィルター部よりも小さい時定数を有し、前記放射線検出部の出力信号をｎ次微分（ｎ≧２、ｎは整数）して第２パルス信号に変換する第２微分フィルター部と、
前記第２パルス信号に基づいて、イベント信号を出力するイベント検出部と、
前記イベント信号に基づいて前記第１パルス信号の波高値の検出を開始し、前記第１パルス信号の波高値の情報を含む検出信号を出力する波高値検出部と、
を含む、放射線検出装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記イベント信号に基づいて、パイルアップ信号を出力するパイルアップ検出部を含み、
前記波高値検出部は、前記パイルアップ信号に基づいて、前記検出信号の出力を停止する、放射線検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記放射線検出部の出力信号は、前記放射線のエネルギーに相当する高さの段差を有する階段波である、放射線検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射線検出装置を含む、試料分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置、および試料分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線検出装置は、Ｘ線やγ線等の放射線を検出するための装置である。放射線検出装置として、例えば、Ｘ線を検出するためのＸ線検出装置が知られている。
【０００３】
Ｘ線検出装置としては、エネルギー分散型Ｘ線検出装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＤＳ）や、波長分散型Ｘ線検出装置（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＷＤＳ）が知られている。
【０００４】
エネルギー分散型Ｘ線検出装置は、例えば、試料から発生したＸ線を半導体検出器で検出し、電気信号に変えて分光分析する。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されているエネルギー分散型Ｘ線検出装置を備えた蛍光Ｘ線分析装置では、半導体検出器から出力される信号を、プリアンプ（前置増幅器）で一定程度増幅した後、波形整形回路で特性Ｘ線のエネルギー値に応じた波高を持つパルスに整形して、マルチチャンネルアナライザへＸ線検出信号として送出する。マルチチャンネルアナライザは、このＸ線検出信号をその波高に応じて弁別・計算し、波高分布図（エネルギースペクトル、Ｘ線スペクトル）を得る。このエネルギースペクトルには、試料中に含まれる元素から放出される特性Ｘ線のエネルギー値に対応する位置に各元素固有のピークが現れる。
【０００６】
このようなエネルギー分散型Ｘ線検出装置では、得られたＸ線スペクトルに、サムピークが現れるという問題がある。
【０００７】
エネルギー分散型Ｘ線検出装置では、複数のＸ線が短い時間に半導体検出器に入射すると、隣接するパルスが干渉しあって見掛け上ひとつのパルスとなる、いわゆるパイルアップが生じる。すなわち、これらのパルスは別々のパルスとして認識することができない。その結果、試料からのスペクトルピークとは別に、例えば複数のＸ線のエネルギーの和の位置にピークが現れる。このピークがサムピークである。
【０００８】
図２１は、Ｍｎを含む試料を、エネルギー分散型Ｘ線検出装置で測定して得られたＸ線スペクトルの一例を示す図である。
【０００９】
図２１に示すＸ線スペクトルには、Ｍｎ−Ｋα線（５．９ｋｅＶ）付近のピークに加えて、２つのＭｎ−Ｋα線のエネルギーの和である１１．８ｋｅＶ付近にサムピークが現れている。このようなサムピークは、誤定性や誤定量の原因となる。
【００１０】
サムピークを抑制するためには、パイルアップの判定精度を高める必要がある。例えば、特許文献２には、エネルギー情報を有するイベント信号に対して、そのエネルギー情報に応じた波高値のパルス信号を出力する波形整形回路と、パルス信号の波高値を測定する波高値測定回路と、イベント信号に応じて第１タイミング信号を出力する複数のイベント検出回路と、複数のイベント検出回路からの出力の論理和を行い第２タイミング信号を出力する論理和回路と、論理和回路の後段に設けられるパイルアップ検出回路と、を含んで構成されたパルスプロセッサが開示されている。
【００１１】
特許文献２のパルスプロセッサでは、放射線の強度が増加し、複数のイベント検出回路による第１タイミング信号の出力頻度が上昇すると、第２タイミング信号間の時間差が短くなる。この場合、波形整形回路から出力される各パルス信号の重なりが大きくなるので、パイルアップが生じる。パイルアップ検出回路は、第２タイミング信号間の時間差が波高値測定処理時間よりも短くなった場合に、パイルアップが生じたと判定し、波高値測定停止信号を出力する。これにより、パイルアップが生じたと判定されたときの波高値はＸ線スペクトルに反映されないため、サムピークの出現が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−３１８９４６号公報
【特許文献２】特開２００９−２２９１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、複数のＸ線がより短時間に入射して、波形整形回路よりも時定数の小さい（短い）イベント検出回路においても、パイルアップが生じてしまう場合がある。このようにイベント検出回路においてパイルアップが生じた場合、特許文献２のパルスプロセッサでは、第１タイミング信号が正確に出力されない。具体的には、例えば、イベント検出回路においてパイルアップが生じると２つのイベントに対して１つの第２タイミング信号しか出力されない。そのため、パイルアップ検出回路では、パイルアップを正確に判定できずに、Ｘ線スペクトルにはサムピークが出現してしまう。
【００１４】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、サムピークの出現を抑制することができる放射線検出装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記の放射線検出装置を含む試料分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明に係る放射線検出装置は、
放射線を検出する放射線検出部と、
前記放射線検出部の出力信号を微分して、第１パルス信号に変換する第１微分フィルター部と、
前記第１微分フィルター部よりも小さい時定数を有し、前記放射線検出部の出力信号を微分して第２パルス信号に変換する第２微分フィルター部と、
前記第２微分フィルター部よりも大きく前記第１微分フィルター部よりも小さい時定数を有し、前記放射線検出部の出力信号を微分して第３パルス信号に変換する第３微分フィルター部と、
前記第２パルス信号および前記第３パルス信号に基づいて、イベント信号を出力するイベント検出部と、
前記第２パルス信号の波高値と前記第３パルス信号の波高値の比に基づいて、パイルアップ信号を出力するパイルアップ検出部と、
前記イベント信号に基づいて前記第１パルス信号の波高値の検出を開始し、前記第１パルス信号の波高値の情報を含む検出信号を出力する波高値検出部と、
を含み、
前記波高値検出部は、前記パイルアップ信号に基づいて、前記検出信号の出力を停止する。
【００１６】
このような放射線検出装置によれば、第２パルス信号の波高値と第３パルス信号の波高値の比に基づいて波高値検出部の検出信号の出力を停止させるパイルアップ信号を出力す
るため、パイルアップの判定精度を高めることができる。これにより、放射線スペクトルにサムピークが出現することを抑制することができる。
【００１７】
（２）本発明に係る放射線検出装置において、
前記第２微分フィルター部は、前記放射線検出部の出力信号をｎ次微分（ｎ≧２、ｎは整数）して、前記第２パルス信号に変換してもよい。
【００１８】
このような放射線検出装置によれば、パイルアップ検出部におけるパイルアップの判定精度を高めることができる。
【００１９】
（３）本発明に係る放射線検出装置は、
放射線を検出する放射線検出部と、
前記放射線検出部の出力信号を微分して、第１パルス信号に変換する第１微分フィルター部と、
前記第１微分フィルター部よりも小さい時定数を有し、前記放射線検出部の出力信号をｎ次微分（ｎ≧２、ｎは整数）して第２パルス信号に変換する第２微分フィルター部と、
前記第２パルス信号に基づいて、イベント信号を出力するイベント検出部と、
前記イベント信号に基づいて前記第１パルス信号の波高値の検出を開始し、前記第１パルス信号の波高値の情報を含む検出信号を出力する波高値検出部と、
を含む。
【００２０】
このような放射線検出装置によれば、第２微分フィルター部では放射線検出部の出力信号をｎ次微分して第２パルス信号に変換するため、第２パルス信号のパルス幅を小さくすることができる。したがって、例えばパイルアップの判定精度を高めることができ、サムピークの出現を抑制することができる。
【００２１】
（４）本発明に係る放射線検出装置において、
前記イベント信号に基づいて、パイルアップ信号を出力するパイルアップ検出部を含み、
前記波高値検出部は、前記パイルアップ信号に基づいて、前記検出信号の出力を停止してもよい。
【００２２】
このような放射線検出装置によれば、サムピークの出現を抑制することができる。
【００２３】
（５）本発明に係る放射線検出装置において、
前記放射線検出部の出力信号は、前記放射線のエネルギーに相当する高さの段差を有する階段波であってもよい。
【００２４】
（６）本発明に係る試料分析装置は、
本発明に係る放射線検出装置を含む。
【００２５】
このような試料分析装置によれば、サムピークの出現を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る放射線検出装置の構成を示す図。
【図２】放射線検出部の出力信号の一例を模式的に示す図。
【図３】第１微分フィルター部で生成される第１パルス信号の一例を模式的に示す図。
【図４】第２微分フィルター部で生成された第２パルス信号の一例を模式的に示す図。
【図５】第３微分フィルター部で生成された第３パルス信号の一例を模式的に示す図。
【図６】比較部の出力信号および立ち上がり検出部の出力信号の一例を模式的に示す図。
【図７】比較部の出力信号および立ち上がり検出部の出力信号の一例を模式的に示す図。
【図８】時定数が異なる微分フィルターで得られたパルス信号の一例を模式的に示す図。
【図９】波高値ｄと波高値ｄ´の関係を示す図。
【図１０】第２波高値検出部の処理を説明するための図。
【図１１】第３波高値検出部の処理を説明するための図。
【図１２】第１波高値検出部の処理を説明するための図。
【図１３】第１実施形態に係る放射線検出装置の信号処理部における各信号の時間的な関係の一例を説明するための図。
【図１４】第１実施形態に係る放射線検出装置で得られたＸ線スペクトルの一例、および比較例に係る放射線検出装置で得られたＸ線スペクトルの一例を示すグラフ。
【図１５】時定数が異なる微分フィルターで得られたパルス信号Ｓ，Ｓ´の一例を模式的に示す図。
【図１６】第２実施形態に係る放射線検出装置の構成を示す図。
【図１７】階段波を１次微分して得られたパルス信号Ｓ１と２次微分して得られたパルス信号Ｓ２とを比較するための図。
【図１８】第２実施形態に係る放射線検出装置の信号処理部における各信号の時間的な関係の一例を説明するための図。
【図１９】階段波を２次微分して得られたパルス信号と３次微分して得られたパルス信号を比較するための図。
【図２０】第３実施形態に係る試料分析装置の構成を示す図。
【図２１】Ｍｎを含む試料を、エネルギー分散型Ｘ線検出装置で測定して得られたＸ線スペクトルの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２８】
１．  第１実施形態
１．１．  放射検出装置の構成
まず、第１実施形態に係る放射検出装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る放射線検出装置１００の構成を示す図である。
【００２９】
放射線検出装置１００は、図１に示すように、放射線検出部２と、信号処理部（パルスプロセッサ）４と、スペクトル生成部６と、を含んで構成されている。
【００３０】
放射線検出装置１００は、エネルギー分散型の放射線検出装置である。
【００３１】
放射線検出部２は、放射線を検出する。検出の対象となる放射線としては、例えば、Ｘ線、γ線等が挙げられる。以下では、放射線検出部２がＸ線を検出する例について説明する。放射線検出部２は、エネルギー分散型の検出器である。具体的には、放射線検出部２は、例えば、Ｓｉ（Ｌｉ）検出器、シリコンドリフト検出器（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｒｉｆｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＳＤＤ）等の半導体検出器である。放射線検出部２は、さらに、増幅器を備えていてもよく、半導体検出器の出力を増幅器で増幅して出力してもよい。
【００３２】
図２は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２の一例を模式的に示す図である。なお、図２では、縦方向（高さ方向）がＸ線のエネルギーに対応し、横方向が時間に対応している。放射線検出部２は、Ｘ線を検出して、検出したＸ線のエネルギーに相当する高さの段差を有する階段波を出力する。図２の例では、放射線検出部２の出力信号Ｓ２は、検出されたＸ線のエネルギーに相当する高さｈ１，ｈ２，ｈ３の段差を有する階段波である。すなわち、図２に示す例では、放射線検出部２では、高さｈ１に相当するエネルギーを持つＸ線、高さｈ２に相当するエネルギーを持つＸ線、および高さｈ３に相当するエネルギーを持つＸ線がこの順で検出されている。
【００３３】
放射線検出部２の出力信号Ｓ２は、図１に示すように、信号処理部４に入力される。より具体的には、放射線検出部２の出力信号Ｓ２は、第１微分フィルター部１０、第２微分フィルター部２０、および第３微分フィルター部３０に入力される。
【００３４】
信号処理部４は、第１微分フィルター部１０と、第２微分フィルター部２０と、第３微分フィルター部３０と、イベント検出部４０と、パイルアップ検出部５０と、第１波高値検出部６０と、を含んで構成されている。信号処理部４の機能は、例えば、ハードウェア（専用回路）で実現することができる。なお、信号処理部４の機能を、パーソナルコンピューター（ＰＣ）等で実現してもよい。
【００３５】
第１微分フィルター部１０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を微分（１次微分）して、第１パルス信号Ｓ１０に変換する。第１微分フィルター部１０で生成される第１パルス信号Ｓ１０は、出力信号Ｓ２の段差の高さに応じた高さ（波高値、最大値）のパルスを有するパルス信号である。
【００３６】
図３は、第１微分フィルター部１０で生成される第１パルス信号Ｓ１０の一例を模式的に示す図である。図３に示す第１パルス信号Ｓ１０は、図２に示す放射線検出部２の出力信号Ｓ２を第１微分フィルター部１０で１次微分して生成されたものである。
【００３７】
図３に示す第１パルス信号Ｓ１０のパルスＰ１の波高値Ｐ１ｍａｘは、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ１に対応している。また、図３に示す第１パルス信号Ｓ１０のパルスＰ２３の波高値Ｐ２３ｍａｘは、例えば、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ２と段差の高さｈ３の和に対応している。これは、隣接する２つのパルスＰ２とパルスＰ３が干渉して見掛け上ひとつのパルスＰ２３となる現象、すなわちパイルアップが生じているためである。なお、パルスＰ２は、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ２に対応する波高値を有するパルスである。また、パルスＰ３は、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ３に対応する波高値を有するパルスである。
【００３８】
第１微分フィルター部１０で生成された第１パルス信号Ｓ１０は、第１波高値検出部６０に入力される。
【００３９】
第２微分フィルター部２０は、第１微分フィルター部１０よりも小さい時定数を有している。ここで、時定数とは、応答の速さを表す指標であり、時定数が小さいと応答が速く、時定数が大きいと応答が遅い。第２微分フィルター部２０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を微分（１次微分）して、第２パルス信号Ｓ２０に変換する。第２微分フィルター部２０で生成される第２パルス信号Ｓ２０は、出力信号Ｓ２の段差の高さに応じた高さ（波高値、最大値）のパルスを有するパルス信号である。
【００４０】
図４は、第２微分フィルター部２０で生成された第２パルス信号Ｓ２０の一例を模式的に示す図である。図４に示す第２パルス信号Ｓ２０は、図２に示す放射線検出部２の出力
信号Ｓ２を第２微分フィルター部２０で１次微分して生成されたものである。
【００４１】
図４に示す第２パルス信号Ｓ２０のパルスα１の波高値α１ｍａｘは、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ１に対応している。また、図４に示す第２パルス信号Ｓ２０のパルスα２３の波高値α２３ｍａｘは、例えば、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ２と段差の高さｈ３の和に対応している。これは、隣接する２つのパルスα２とパルスα３が干渉して、パイルアップが生じたためである。なお、パルスα２は、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ２に対応する波高値を有するパルスである。また、パルスα３は、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ３に対応する波高値を有するパルスである。
【００４２】
第２微分フィルター部２０で生成された第２パルス信号Ｓ２０は、図１に示すように、イベント検出部４０の比較部４２と、パイルアップ検出部５０の第２波高値検出部５２と、に入力される。
【００４３】
第３微分フィルター部３０は、第１微分フィルター部１０よりも小さく、第２微分フィルター部２０よりも大きい時定数を有している。第３微分フィルター部３０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を微分（１次微分）して、第３パルス信号Ｓ３０に変換する。第３微分フィルター部３０で生成される第３パルス信号Ｓ３０は、出力信号Ｓ２の段差の高さに応じた高さ（波高値、最大値）のパルスを有するパルス信号である。
【００４４】
図５は、第３微分フィルター部３０で生成された第３パルス信号Ｓ３０の一例を模式的に示す図である。図５に示す第３パルス信号Ｓ３０は、図２に示す放射線検出部２の出力信号Ｓ２を第３微分フィルター部３０で１次微分して生成されたものである。
【００４５】
図５に示す第３パルス信号Ｓ３０のパルスβ１の波高値β１ｍａｘは、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ１に対応している。また、図５に示す第３パルス信号Ｓ３０のパルスβ２３の波高値β２３ｍａｘは、例えば、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ２と段差の高さｈ３の和に対応している。これは、隣接する２つのパルスβ２とパルスβ３が干渉して、パイルアップが生じたためである。なお、パルスβ２は、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ２に対応する波高値を有するパルスである。また、パルスβ３は、図２に示す出力信号Ｓ２の段差の高さｈ３に対応する波高値を有するパルスである。
【００４６】
第３微分フィルター部３０で生成された第３パルス信号Ｓ３０は、図１に示すように、イベント検出部４０の比較部４６と、パイルアップ検出部５０の第３波高値検出部５４と、に入力される。
【００４７】
上述したように、第１微分フィルター部１０、第３微分フィルター部３０、第２微分フィルター部２０の順で時定数が大きい。そのため、図３に示す第１パルス信号Ｓ１０のパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３のパルス幅が最も大きく、次に図５に示す第３パルス信号Ｓ３０のパルスβ１，β２，β３のパルス幅が大きく、図４に示す第２パルス信号Ｓ２０のパルスα１，α２，α３のパルス幅が最も小さい。
【００４８】
イベント検出部４０は、比較部４２，４６と、立ち上がり検出部４４，４８と、演算処理部４９と、を含んで構成されている。イベント検出部４０は、第２パルス信号Ｓ２０および第３パルス信号Ｓ３０に基づいて、イベント信号Ｓ４０を出力する。イベント信号Ｓ４０は、１つのイベント（放射線検出部２における１回の放射線の検出）が生じたことを示すための信号である。
【００４９】
図６は、比較部４２の出力信号Ｓ４２および立ち上がり検出部４４の出力信号Ｓ４４の一例を模式的に示す図である。
【００５０】
比較部４２は、第２微分フィルター部２０で生成された第２パルス信号Ｓ２０と基準信号（閾値ＴＨ２）とを比較する処理を行う。
【００５１】
比較部４２は、図６に示すように、第２パルス信号Ｓ２０が閾値ＴＨ２以上のときに「Ｈｉｇｈ」レベルとなり、第２パルス信号Ｓ２０が閾値ＴＨ２未満のときに「Ｌｏｗ」レベルとなる出力信号Ｓ４２を出力する。閾値ＴＨ２は、例えば、パルスα１，α２３の立ち上がりを検出できる値に設定される。
【００５２】
立ち上がり検出部４４は、比較部４２の出力信号Ｓ４２の立ち上がりを検出する。立ち上がり検出部４４は、図６に示すように、比較部４２の出力信号Ｓ４２が立ち上がると出力信号Ｓ４４を出力する。出力信号Ｓ４４は、所定のパルス信号である。
【００５３】
立ち上がり検出部４４が出力した出力信号Ｓ４４は、演算処理部４９に入力される。
【００５４】
図７は、比較部４６の出力信号Ｓ４６および立ち上がり検出部４８の出力信号Ｓ４８の一例を模式的に示す図である。
【００５５】
比較部４６は、第３微分フィルター部３０で生成された第３パルス信号Ｓ３０と基準信号（閾値ＴＨ３）とを比較する処理を行う。
【００５６】
比較部４６は、図７に示すように、第３パルス信号Ｓ３０が閾値ＴＨ３以上のときに「Ｈｉｇｈ」レベルとなり、第３パルス信号Ｓ３０が閾値ＴＨ３未満のときに「Ｌｏｗ」レベルとなる出力信号Ｓ４６を出力する。閾値ＴＨ３は、例えば、パルスβ１，β２３の立ち上がりを検出できる値に設定される。閾値ＴＨ３は、例えば、閾値ＴＨ２よりも小さい。
【００５７】
立ち上がり検出部４８は、比較部４６の出力信号Ｓ４６の立ち上がりを検出する。立ち上がり検出部４８は、図７に示すように、比較部４６の出力信号Ｓ４６が立ち上がると出力信号Ｓ４８を出力する。出力信号Ｓ４８は、所定のパルス信号である。
【００５８】
立ち上がり検出部４８が出力した出力信号Ｓ４８は、演算処理部４９に入力される。
【００５９】
演算処理部４９は、立ち上がり検出部４４の出力信号Ｓ４４および立ち上がり検出部４８の出力信号Ｓ４８の少なくとも一方が入力された場合に、イベント信号Ｓ４０を出力する。演算処理部４９の機能は、例えば、論理和回路（ＯＲ回路）で実現できる。
【００６０】
ここで、第２微分フィルター部２０は、第３微分フィルター部３０よりも時定数が小さいため、時間分解能が高い。一方、第３微分フィルター部３０は、第２微分フィルター部２０に比べて、時定数が大きいため、時間分解能が低いが生成される第３パルス信号Ｓ３０に含まれるノイズを低減できる。そのため、比較部４６の閾値ＴＨ３を比較部４２の閾値ＴＨ２よりも小さくすることができ、低いエネルギーの放射線でもより確実に検出することができる。このように、イベント検出部４０では、時定数の異なる複数の微分フィルター部２０，３０を用いることにより、イベントを精度よく検出することができる。
【００６１】
演算処理部４９が生成するイベント信号Ｓ４０は、図１に示すように、第１波高値検出部６０と、パイルアップ検出部５０の第２波高値検出部５２および第３波高値検出部５４と、に入力される。
【００６２】
パイルアップ検出部５０は、第２パルス信号Ｓ２０の波高値と第３パルス信号Ｓ３０の
波高値の比に基づいて、パイルアップ信号を出力する。パイルアップ信号は、パイルアップが生じている場合に、第１波高値検出部６０の出力を停止させるための信号である。
【００６３】
パイルアップ検出部５０は、時定数の異なる２つの微分フィルターで得られる波高値の比が、パイルアップが生じた場合とパイルアップが生じていない場合とで異なるという性質を利用してパイルアップが生じたか否かを判定している。以下、この原理について説明する。
【００６４】
図８は、時定数が異なる微分フィルターで得られたパルス信号Ｓ，Ｓ´の一例を模式的に示す図である。パルス信号Ｓは、時定数が小さい微分フィルターで得られたパルス信号であり、パルス信号Ｓ´は、時定数が大きい微分フィルターで得られたパルス信号である。パルス信号Ｓ，Ｓ´のパルスＰＡ，ＰＢ，ＰＣは、それぞれＸ線Ａ、Ｘ線Ｂ、Ｘ線Ｃが放射線検出部で検出されることに対応するパルスである。なお、Ｘ線Ａが放射線検出部に入射してからＸ線Ｂが入射するまでの時間は十分に長く、Ｘ線Ｂが入射してからＸ線Ｃが入射するまでの時間は短いものとする。
【００６５】
Ｘ線Ａが放射線検出部に入射してからＸ線Ｂが入射するまでの時間は十分に長いため、図８に示すように、パルス信号Ｓ，Ｓ´において、パルスＰＡとパルスＰＢとは干渉していない。これに対して、Ｘ線Ｂが入射してからＸ線Ｃが入射するまでの時間は短いため、パルス信号Ｓ，Ｓ´において、パルスＰＢとパルスＰＣとは干渉して、１つのパルスＰＢＣを形成している。すなわち、パイルアップが生じている。
【００６６】
このとき、Ｘ線Ｂが放射線検出部に入射してからＸ線Ｃが入射するまでの時間をｔとすると、時間ｔ＝０のときに、パルス信号ＳにおけるパルスＰＢＣの波高値ｄは、パルスＰＢの波高値ｂとパルスＰＣの波高値ｃとの和ｂ＋ｃとなる。そして、時間ｔが大きくなるに従って、波高値ｂまたは波高値ｃのいずれか大きい方の値になる。
【００６７】
パルス信号Ｓ´におけるパルスＰＢＣの波高値ｄ´も、同様であり、時間ｔ＝０で、パルスＰＢの波高値ｂ´とパルスＰＣの波高値ｃ´との和ｂ´＋ｃ´となり、時間ｔが大きくなるに従って、波高値ｂ´または波高値ｃ´のいずれか大きい方の値になる。この波高値ｄと波高値ｄ´の関係を図９に示す。
【００６８】
図９に示すように、波高値ｄの時間ｔに対する傾きと波高値ｄ´の時間ｔに対する傾きとは異なる。そのため、波高値ｄと波高値ｄ´の比ｄ／ｄ´と、波高値ａと波高値ａ´の比ａ／ａ´とは、時間ｔ＝０では、ｄ／ｄ´＝ａ／ａ´となり、時間ｔ≠０では、ｄ／ｄ´＜ａ／ａ´となる。
【００６９】
このように、時間ｔ≠０では、ｄ／ｄ´＜ａ／ａ´の関係が成立する。また、ａ／ａ´の値は一定である。そのため、時定数の異なる２つの微分フィルターの波高値の比から、パイルアップが生じた場合とパイルアップが生じていない場合とを判別することができる。具体的には、例えば、パイルアップが生じているか否かを判定するための閾値を、パイルアップが生じていないときの時定数の異なる２つの微分フィルターの波高値の比ａ／ａ´よりも小さい所与の値とする。これにより、例えば、当該閾値以上の場合にパイルアップが生じていないと判定でき、当該閾値未満の場合にパイルアップが生じていると判定できる。閾値は、例えば、装置の安定度や、パイルアップをどの程度許容するか等によって適宜設定される。
【００７０】
以下、パイルアップ検出部５０の具体的な構成について説明する。
【００７１】
パイルアップ検出部５０は、図１に示すように、第２波高値検出部５２と、第３波高値
検出部５４と、除算処理部５６と、比較部５８と、を含んで構成されている。
【００７２】
第２波高値検出部５２は、イベント信号Ｓ４０に基づいて、第２パルス信号Ｓ２０の波高値の検出を開始し、第２パルス信号Ｓ２０の波高値の情報を含む検出信号Ｓ５２を出力する。
【００７３】
図１０は、第２波高値検出部５２の処理を説明するための図である。
【００７４】
第２波高値検出部５２は、図１０に示すように、イベント信号Ｓ４０が入力されると、第２パルス信号Ｓ２０の波高値の検出を開始する。第２波高値検出部５２は、検出を開始してから所与の時間Ｌ２内における第２パルス信号Ｓ２０の最大値を検出する。所与の時間Ｌ２は、例えば、第２パルス信号Ｓ２０の１つのピークが立ち上がってから、立ち下がるまでの時間に対応するように設定される。所与の時間Ｌ２は、例えば、第２微分フィルター部２０の時定数に応じて設定される。図示の例では、第２波高値検出部５２は、１つ目のイベント信号Ｓ４０−１に基づいて、パルスα１の波高値α１ｍａｘを検出し、２つ目のイベント信号Ｓ４０−２に基づいて、パルスα２３の波高値α２３ｍａｘを検出する。検出信号Ｓ５２は、除算処理部５６に入力される。
【００７５】
第３波高値検出部５４は、イベント信号Ｓ４０に基づいて、第３パルス信号Ｓ３０の波高値の検出を開始し、第３パルス信号Ｓ３０の波高値の情報を含む検出信号Ｓ５４を出力する。
【００７６】
図１１は、第３波高値検出部５４の処理を説明するための図である。
【００７７】
第３波高値検出部５４は、図１１に示すように、イベント信号Ｓ４０が入力されると、第３パルス信号Ｓ３０の波高値の検出を開始する。第３波高値検出部５４は、検出を開始してから所与の時間Ｌ３内における第３パルス信号Ｓ３０の最大値を検出する。所与の時間Ｌ３は、例えば、第３パルス信号Ｓ３０の１つのパルスが立ち上がってから、立ち下がるまでの時間に対応するように設定される。所与の時間Ｌ３は、例えば、第３微分フィルター部３０の時定数に応じて設定される。図示の例では、第３波高値検出部５４は、１つ目のイベント信号Ｓ４０−１に基づいて、パルスβ１の波高値β１ｍａｘを検出し、２つ目のイベント信号Ｓ４０−２に基づいて、パルスβ２３の波高値β２３ｍａｘを検出する。検出信号Ｓ５４は、除算処理部５６に入力される。
【００７８】
除算処理部５６は、第２波高値検出部５２で検出された第２パルス信号Ｓ２０の波高値の情報および第３波高値検出部５４で検出された第３パルス信号Ｓ３０の波高値の情報を取得する。そして、除算処理部５６は、第２パルス信号Ｓ２０の波高値を、第３パルス信号Ｓ３０の波高値で割って、波高値の比を算出する。
【００７９】
図１０および図１１の例では、除算処理部５６は、イベント信号Ｓ４０−１に基づき第２波高値検出部５２で検出された第２パルス信号Ｓ２０の波高値α１ｍａｘを、イベント信号Ｓ４０−１に基づき第３波高値検出部５４で検出された第３パルス信号Ｓ３０の波高値β１ｍａｘで割って、波高値の比（α１ｍａｘ／β１ｍａｘ）を算出する。同様に、除算処理部５６は、イベント信号Ｓ４０−２に基づき第２波高値検出部５２で検出された第２パルス信号Ｓ２０の波高値α２３ｍａｘを、イベント信号Ｓ４０−２に基づき第３波高値検出部５４で検出された第３パルス信号Ｓ３０の波高値β２３ｍａｘで割って、波高値の比（α２３ｍａｘ／β２３ｍａｘ）を算出する。算出された波高値の比の情報は、比較部５８に入力される。
【００８０】
比較部５８は、除算処理部５６で算出された波高値の比に基づいて、パイルアップ信号
Ｓ５０を出力する。具体的には、比較部５８は、除算処理部５６で算出された波高値の比が基準信号（閾値ＴＨ４）以上の場合に、パイルアップ信号Ｓ５０を出力しない。また、比較部５８は、除算処理部５６で算出された波高値の比が基準信号（閾値ＴＨ４）未満の場合に、パイルアップ信号Ｓ５０を出力する。閾値ＴＨ４は、例えば、パイルアップが生じていない場合の波高値の比（α１ｍａｘ／β１ｍａｘ）よりも小さい所定の値に設定される。
【００８１】
第１波高値検出部６０は、イベント信号Ｓ４０に基づいて、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始し、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の情報を含む検出信号Ｓ６０を出力する。また、第１波高値検出部６０は、パイルアップ信号Ｓ５０に基づいて、検出信号Ｓ６０の出力を停止する。
【００８２】
図１２は、第１波高値検出部６０の処理を説明するための図である。
【００８３】
第１波高値検出部６０は、図１２に示すように、イベント信号Ｓ４０が入力されると、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始する。第１波高値検出部６０は、検出を開始してから所与の時間Ｌ１内における第１パルス信号Ｓ１０の最大値を検出する。所与の時間Ｌ１は、例えば、第１パルス信号Ｓ１０の１つのピークが立ち上がってから、立ち下がるまでの時間に対応するように設定される。所与の時間Ｌ１は、例えば、第１微分フィルター部１０の時定数に応じて設定される。図示の例では、第１波高値検出部６０は、１つ目のイベント信号Ｓ４０−１に基づいて、パルスＰ１の波高値Ｐ１ｍａｘを検出し、２つ目のイベント信号Ｓ４０−２に基づいて、パルスＰ２３の波高値Ｐ２３ｍａｘを検出する。
【００８４】
第１波高値検出部６０は、パイルアップ信号Ｓ５０が入力されなかった場合に、検出した波高値の情報を含む検出信号Ｓ６０を出力する。また、第１波高値検出部６０は、パイルアップ信号Ｓ５０が入力された場合に、検出信号Ｓ６０を出力しない。図示の例では、第１波高値検出部６０は、イベント信号Ｓ４０−１に基づき検出した波高値Ｐ１ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０の出力の際には、パイルアップ信号Ｓ５０が入力されないため、波高値Ｐ１ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０を出力する。また、第１波高値検出部６０は、イベント信号Ｓ４０−２に基づき検出した波高値Ｐ２３ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０の出力の際には、パイルアップ信号Ｓ５０が入力されているため、波高値Ｐ２３ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０を出力しない。
【００８５】
スペクトル生成部６は、波高値の情報を含む検出信号Ｓ６０が入力されると、該波高値の値に応じて弁別してそれぞれ計数し、横軸が波高値、すなわち、Ｘ線のエネルギー、縦軸がカウント数となるＸ線スペクトル（エネルギースペクトル、波高分布図）を作成する処理を行う。
【００８６】
スペクトル生成部６の機能は、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）やハードウェア（専用回路）で実現することができる。
【００８７】
１．２．  放射線検出装置の動作
次に、第１実施形態に係る放射線検出装置１００の動作について説明する。図１３は、第１実施形態に係る放射線検出装置１００の信号処理部４における各信号の時間的な関係の一例を説明するための図である。
【００８８】
放射線検出部２に最初のＸ線が入射すると、図２に示すように、放射線検出部２の出力信号Ｓ２には、最初の段差（高さｈ１の段差）が現れる。
【００８９】
各微分フィルター部１０，２０，３０は、それぞれ出力信号Ｓ２を微分する。これにより、図１３に示すように、第１パルス信号Ｓ１０、第２パルス信号Ｓ２０、および第３パルス信号Ｓ３０には、それぞれ出力信号Ｓ２の最初の段差に対応するパルスＰ１、パルスα１、パルスβ１が現れる。
【００９０】
このとき、イベント検出部４０では、図６に示すように、パルスα１によって第２パルス信号Ｓ２０は閾値ＴＨ２以上となり、比較部４２の出力信号Ｓ４２が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４４は、出力信号Ｓ４２の立ち上がりを検出して、出力信号Ｓ４４−１を出力する。また、同様に、図７に示すように、パルスβ１によって第３パルス信号Ｓ３０が閾値ＴＨ３以上となり、比較部４６の出力信号Ｓ４６が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４８は、出力信号Ｓ４６の立ち上がりを検出して、出力信号Ｓ４８−１を出力する。
【００９１】
演算処理部４９は、立ち上がり検出部４４の出力信号Ｓ４４−１および立ち上がり検出部４８の出力信号Ｓ４８−１を受け付け、１つのイベント信号Ｓ４０−１として出力する。図１３に示すように、イベント信号Ｓ４０−１は、時刻ｔ１に、各波高値検出部５２，５４，６０に入力される。
【００９２】
パイルアップ検出部５０では、イベント信号Ｓ４０−１が波高値検出部５２，５４に入力されると、第２波高値検出部５２が第２パルス信号Ｓ２０の波高値の検出を開始し、第３波高値検出部５４が第３パルス信号Ｓ３０の波高値の検出を開始する。そして、第２波高値検出部５２は、検出されたパルスα１の波高値α１ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ５２を出力する。第３波高値検出部５４は、検出されたパルスβ１の波高値β１ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ５４を出力する。
【００９３】
除算処理部５６は、検出信号Ｓ５２，Ｓ５４を受け付け、第２波高値検出部５２で検出された波高値α１ｍａｘを、第３波高値検出部５４で検出された波高値β１ｍａｘで割って、波高値の比（α１ｍａｘ／β１ｍａｘ）を算出する。
【００９４】
比較部５８は、波高値の比（α１ｍａｘ／β１ｍａｘ）と閾値ＴＨ４を比較する。閾値ＴＨ４は、パイルアップが生じていない場合の波高値の比よりも小さい値に設定されているため、波高値の比（α１ｍａｘ／β１ｍａｘ）は、閾値ＴＨ４より大きい。そのため、比較部５８は、パイルアップ信号Ｓ５０を出力しない。
【００９５】
一方、第１波高値検出部６０は、イベント信号Ｓ４０−１が入力されると、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始する。第１波高値検出部６０は、時刻ｔ１に検出を開始してから所定の時間（例えば時間Ｌ１）の間に、パイルアップ信号Ｓ５０が入力されないため、検出したパルスＰ１の波高値Ｐ１ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０を出力する。これにより、スペクトル生成部６に、パルスＰ１の波高値Ｐ１ｍａｘの情報が送られる。
【００９６】
次に、放射線検出部２に２つのＸ線が短い間隔で入射すると、図２に示すように、放射線検出部２の出力信号Ｓ２には、２つ目の段差（高さｈ２の段差）および３つ目の段差（高さｈ３の段差）が現れる。
【００９７】
各微分フィルター部１０，２０，３０は、それぞれ出力信号Ｓ２を微分する。これにより、図１３に示すように、第１パルス信号Ｓ１０にはパルスＰ２とパルスＰ３とが干渉してパルスＰ２３が現れ、第２パルス信号Ｓ２０にはパルスα２とパルスα３とが干渉してパルスα２３が現れ、第３パルス信号Ｓ３０にはパルスβ２とパルスβ３とが干渉してパルスβ２３が現れる。
【００９８】
このとき、イベント検出部４０では、図６に示すように、パルスα２３によって第２パルス信号Ｓ２０は閾値ＴＨ２以上となり、比較部４２の出力信号Ｓ４２が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４４は、出力信号Ｓ４２の立ち上がりを検出して、出力信号Ｓ４４−２を出力する。また、同様に、図７に示すように、パルスβ２３によって第３パルス信号Ｓ３０が閾値ＴＨ３以上となり、比較部４６の出力信号Ｓ４６が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４８は、出力信号Ｓ４６の立ち上がりを検出して、出力信号Ｓ４８−２を出力する。
【００９９】
演算処理部４９は、立ち上がり検出部４４の出力信号Ｓ４４−２および立ち上がり検出部４８の出力信号Ｓ４８−２を受け付け、１つのイベント信号Ｓ４０−２として出力する。図１３に示すように、イベント信号Ｓ４０−２は、時刻ｔ２に、各波高値検出部５２，５４，６０に入力される。
【０１００】
パイルアップ検出部５０では、イベント信号Ｓ４０−２が波高値検出部５２，５４に入力されると、第２波高値検出部５２が第２パルス信号Ｓ２０の波高値の検出を開始し、第３波高値検出部５４が第３パルス信号Ｓ３０の波高値の検出を開始する。そして、第２波高値検出部５２は、検出されたパルスα２３の波高値α２３ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ５２を出力する。第３波高値検出部５４は、検出されたパルスβ２３の波高値β２３ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ５４を出力する。
【０１０１】
除算処理部５６は、検出信号Ｓ５２、Ｓ５４を受け付け、第２波高値検出部５２で検出された波高値α２３ｍａｘを、第３波高値検出部５４で検出された波高値β２３ｍａｘで割って、波高値の比（α２３ｍａｘ／β２３ｍａｘ）を算出する。
【０１０２】
比較部５８は、波高値の比（α２３ｍａｘ／β２３ｍａｘ）と閾値ＴＨ４を比較する。閾値ＴＨ４は、パイルアップが生じていない場合の波高値の比よりも小さい値に設定されているため、波高値の比（α２３ｍａｘ／β２３ｍａｘ）は、閾値ＴＨ４より小さい。そのため、比較部５８は、図１３に示すように、時刻ｔ３にパイルアップ信号Ｓ５０を出力する。
【０１０３】
一方、第１波高値検出部６０は、イベント信号Ｓ４０−２が入力されると、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始する。ここで、第１波高値検出部６０には、イベント信号Ｓ４０−２に基づく波高値の検出中（時刻ｔ３）に、パイルアップ信号Ｓ５０が入力される。これにより、第１波高値検出部６０は、検出したパルスＰ２３の波高値Ｐ２３ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０を出力しない。そのため、スペクトル生成部６には、パルスＰ２３の波高値Ｐ２３ｍａｘの情報が送られない。
【０１０４】
上述した処理を繰り返すことにより、スペクトル生成部６には、パイルアップが生じた場合にはＸ線のエネルギーに対応する波高値の情報は送られず、パイルアップが生じていない場合には当該波高値の情報が送られる。これにより、スペクトル生成部６は、サムピークの出現が抑制されたＸ線スペクトルを生成する。
【０１０５】
放射線検出装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１０６】
放射線検出装置１００は、放射線を検出する放射線検出部２と、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を微分して第１パルス信号Ｓ１０に変換する第１微分フィルター部１０と、第１微分フィルター部１０よりも小さい時定数を有し、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を微分して第２パルス信号Ｓ２０に変換する第２微分フィルター部２０と、第２微分フィルター
部２０よりも大きく第１微分フィルター部１０よりも小さい時定数を有し、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を微分して第３パルス信号Ｓ３０に変換する第３微分フィルター部３０と、第２パルス信号Ｓ２０および第３パルス信号Ｓ３０に基づいて、イベント信号Ｓ４０を出力するイベント検出部４０と、第２パルス信号Ｓ２０の波高値と第３パルス信号Ｓ３０の波高値の比に基づいて、パイルアップ信号Ｓ５０を出力するパイルアップ検出部５０と、イベント信号Ｓ４０に基づいて第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始し、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の情報を含む検出信号Ｓ６０を出力する波高値検出部６０と、を含み、波高値検出部６０は、パイルアップ信号Ｓ５０に基づいて、検出信号Ｓ６０の出力を停止する。このように放射線検出装置１００では、第２パルス信号Ｓ２０の波高値と第３パルス信号Ｓ３０の波高値の比に基づいてパイルアップ信号を出力するため、パイルアップの判定精度を高めることができる。そのため、放射線スペクトル（Ｘ線スペクトル）にサムピークが出現することを抑制することができる。例えば、イベントを検出するための微分フィルターで分離できないような短い間隔でＸ線が入射した場合、すなわち、イベントを検出するための微分フィルターにおいてパイルアップが生じた場合でも、放射線検出装置１００によれば、パイルアップを正確に判定することができ、サムピークの出現を抑制することができる。
【０１０７】
図１４は、放射線検出装置１００で得られたＸ線スペクトルＳｂの一例、および比較例に係る放射線検出装置で得られたＸ線スペクトルＳａの一例を示すグラフである。なお、比較例に係る放射線検出装置では、イベント信号間の時間差が波高値測定処理時間よりも短くなった場合に、パイルアップが生じたと判定している。なお、試料は、Ｍｎを含む試料を用いた。
【０１０８】
図１４に示すように、放射線検出装置１００では、サムピークの出現が抑制されていることがわかる。
【０１０９】
１．３．  変形例
次に、第１実施形態に係る放射線検出装置１００の変形例について図面を参照しながら説明する。なお、上述した放射線検出装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１１０】
上述した放射線検出装置１００では、第２微分フィルター部２０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を１次微分して、第２パルス信号Ｓ２０に変換していた。
【０１１１】
これに対して、本変形例では、第２微分フィルター部２０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を２次微分して、第２パルス信号Ｓ２０に変換する。
【０１１２】
図１５は、時定数が異なる微分フィルターで得られたパルス信号Ｓ，Ｓ´の一例を模式的に示す図である。パルス信号Ｓは、時定数が小さい微分フィルターで得られたパルス信号であり、パルス信号Ｓ´は、時定数が大きい微分フィルターで得られたパルス信号である。なお、時定数が小さい微分フィルターでは２次微分を行い、時定数が大きい微分フィルターでは１次微分を行っている。その他の条件は、上述した図８の例と同様である。
【０１１３】
２次微分で得られたパルス信号Ｓのパルス幅は、１次微分で得られたパルス信号Ｓ（図８参照）のパルス幅と比べて、小さくなる。そのため、２次微分でパルス信号Ｓを得る場合、１次微分でパルス信号Ｓを得る場合と比べて、比ａ／ａ´と比ｄ／ｄ´との差が大きくなる。したがって、パイルアップが生じている場合とパイルアップが生じていない場合との判定をより正確に行うことができる。
【０１１４】
本変形例によれば、第２微分フィルター部２０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を２
次微分して、第２パルス信号Ｓ２０に変換するため、パイルアップ検出部５０におけるパイルアップの判定精度をより高めることができる。
【０１１５】
なお、ここでは、第２微分フィルター部２０が、出力信号Ｓ２を２次微分して、第２パルス信号Ｓ２０に変換する場合について説明したが、第２微分フィルター部２０は、出力信号Ｓ２を３次微分して、第２パルス信号Ｓ２０に変換してもよい。これにより、出力信号Ｓ２を２次微分する場合と比べて、パルス幅をより小さくできるため、よりパイルアップ信号の判定精度を高めることができる。
【０１１６】
また、第２微分フィルター部２０では、２次微分および３次微分に限定されずに、出力信号Ｓ２をｎ次微分（ｎ≧２、ｎは整数）して、第２パルス信号Ｓ２０に変換してもよい。
【０１１７】
２．  第２実施形態
２．１．  放射検出装置の構成
次に、第２実施形態に係る放射検出装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１６は、第２実施形態に係る放射線検出装置２００の構成を示す図である。
【０１１８】
以下、第２実施形態に係る放射線検出装置２００において、上述した第１実施形態に係る放射線検出装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１９】
放射線検出装置２００は、図１６に示すように、放射線検出部２と、信号処理部４と、スペクトル生成部６と、を含んで構成されている。
【０１２０】
信号処理部４は、第１微分フィルター部１０と、第２微分フィルター部２０と、第３微分フィルター部３０と、イベント検出部４０と、パイルアップ検出部５０と、第１波高値検出部６０と、を含んで構成されている。
【０１２１】
第１微分フィルター部１０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２（図２参照）を１次微分して、第１パルス信号Ｓ１０に変換する。
【０１２２】
第２微分フィルター部２０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を２次微分して、第２パルス信号Ｓ２０に変換する。第２微分フィルター部２０の時定数は、第１微分フィルター部１０の時定数よりも小さい。
【０１２３】
第３微分フィルター部３０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を２次微分して、第３パルス信号Ｓ３０に変換する。第３微分フィルター部３０の時定数は、第１微分フィルター部１０の時定数よりも小さく、第２微分フィルター部２０の時定数よりも大きい。
【０１２４】
図１７は、階段波を１次微分して得られたパルス信号Ｓ１と２次微分して得られたパルス信号Ｓ２を比較するための図である。２次微分して得られたパルス信号Ｓ２では、１次微分して得られたパルス信号Ｓ１と比べて、パルス幅を小さくすることができる。そのため、図１７に示すように、１次微分して得られたパルス信号Ｓ１では分離できないような時間間隔で検出された放射線であっても、２次微分して得られたパルス信号Ｓ２では、分離することができる。したがって、イベント検出部４０では、正確にイベントを検出することができる。
【０１２５】
パイルアップ検出部５０は、イベント信号Ｓ４０に基づいて、パイルアップ信号を出力する。具体的には、パイルアップ検出部５０は、例えば、隣り合うイベント信号Ｓ４０間
の時間差（間隔）を計測し、イベント信号Ｓ４０間の時間差が所定の時間よりも短い場合にパイルアップ信号を出力する。また、パイルアップ検出部５０は、イベント信号Ｓ４０間の時間差が所定の時間以上の場合には、パイルアップ信号Ｓ５０を出力しない。当該所定の時間は、例えば、第１波高値検出部６０が第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を行う時間Ｌ１に対応している。このように、パイルアップ検出部５０は、イベント信号Ｓ４０間の時間差に基づいて、パイルアップが生じているか否かを判定している。
【０１２６】
２．２．  放射線検出装置の動作
次に、第２実施形態に係る放射線検出装置２００の動作について説明する。図１８は、第２実施形態に係る放射線検出装置１００の信号処理部４における各信号の時間的な関係の一例を説明するための図である。
【０１２７】
放射線検出部２に最初のＸ線が入射すると、図２に示すように、放射線検出部２の出力信号Ｓ２には、最初の段差（高さｈ１の段差）が現れる。
【０１２８】
第１微分フィルター部１０は、出力信号Ｓ２を１次微分する。これにより、図１８に示すように、第１パルス信号Ｓ１０には最初の段差に対応するパルスＰ１が現れる。また、第２微分フィルター部２０および第３微分フィルター部３０は、出力信号Ｓ２を２次微分する。これにより、第２パルス信号Ｓ２０および第３パルス信号Ｓ３０には、それぞれ最初の段差に対応するパルスα１、パルスβ１が現れる。
【０１２９】
このとき、イベント検出部４０では、パルスα１によって第２パルス信号Ｓ２０は閾値ＴＨ２以上となり、比較部４２の出力信号Ｓ４２が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４４は、出力信号Ｓ４２の立ち上がりを検出して、図１８に示すように、出力信号Ｓ４４−１を出力する。
【０１３０】
また、同様に、パルスβ１によって第３パルス信号Ｓ３０が閾値ＴＨ３以上となり、比較部４６の出力信号Ｓ４６が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４８は、出力信号Ｓ４６の立ち上がりを検出して、図１８に示すように、出力信号Ｓ４８−１を出力する。
【０１３１】
演算処理部４９は、立ち上がり検出部４４の出力信号Ｓ４４−１および立ち上がり検出部４８の出力信号Ｓ４８−１を受け付け、１つのイベント信号Ｓ４０−１として出力する。演算処理部４９は、イベント信号Ｓ４０−１を、時刻ｔ１に出力する。
【０１３２】
パイルアップ検出部５０では、イベント信号Ｓ４０−１が時刻ｔ１に入力されてから、所定の時間経過する前に、次のイベント信号Ｓ４０が入力されないため、パイルアップ信号Ｓ５０を出力しない。具体的には、図１８の例では、前記所定の時間は、例えば第１波高値検出部６０が第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を行う時間Ｌ１に設定されている。そのため、パイルアップ検出部５０では、イベント信号Ｓ４０−１が時刻ｔ１に入力されてから所定の時間Ｌ１が経過する前に、次のイベント信号Ｓ４０が入力されないため、パイルアップ信号Ｓ５０を出力しない。
【０１３３】
一方、第１波高値検出部６０は、イベント信号Ｓ４０−１が時刻ｔ１に入力されると、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始する。第１波高値検出部６０は、パイルアップ信号Ｓ５０が入力されないため、検出したパルスＰ１の波高値Ｐ１ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０を出力する。これにより、スペクトル生成部６に、パルスＰ１の波高値Ｐ１ｍａｘの情報が送られる。
【０１３４】
次に、放射線検出部２に２つのＸ線が短い間隔で入射すると、図２に示すように、放射
線検出部２の出力信号Ｓ２には、２つ目の段差（高さｈ２の段差）および３つ目の段差（高さｈ３の段差）が現れる。
【０１３５】
第１微分フィルター部１０は、出力信号Ｓ２を１次微分する。これにより、図１８に示すように、第１パルス信号Ｓ１０にはパルスＰ２とパルスＰ３とが干渉してパルスＰ２３が現れる。また、第２微分フィルター部２０および第３微分フィルター部３０は、出力信号Ｓ２を２次微分する。これにより、第２パルス信号Ｓ２０にはパルスα２とパルスα３とが現れ、第３パルス信号Ｓ３０にはパルスβ２とパルスβ３とが干渉してパルスβ２３が現れる。
【０１３６】
このとき、イベント検出部４０では、それぞれパルスα２とパルスα３によって第２パルス信号Ｓ２０は閾値ＴＨ２以上となり、比較部４２の出力信号Ｓ４２が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４４は、出力信号Ｓ４２の立ち上がりを検出して、出力信号Ｓ４４−２、Ｓ４４−３を出力する。
【０１３７】
また、同様に、パルスβ２３によって第３パルス信号Ｓ３０が閾値ＴＨ３以上となり、比較部４６の出力信号Ｓ４６が「Ｌｏｗ」レベルから「Ｈｉｇｈ」レベルに切り替わる。そして、立ち上がり検出部４８は、出力信号Ｓ４６の立ち上がりを検出して、出力信号Ｓ４８−２を出力する。
【０１３８】
演算処理部４９は、立ち上がり検出部４４の出力信号Ｓ４４−２および立ち上がり検出部４８の出力信号Ｓ４８−２を受け付け、１つのイベント信号Ｓ４０−２として出力する。また、演算処理部４９は、立ち上がり検出部４４の出力信号Ｓ４４−３を受け付け、イベント信号Ｓ４０−３を出力する。図１８に示すように、演算処理部４９は、イベント信号Ｓ４０−２を時刻ｔ２に出力し、イベント信号Ｓ４０−３を時刻ｔ３に出力する。
【０１３９】
パイルアップ検出部５０では、イベント信号Ｓ４０−２が入力されてから、所定の時間（時間Ｌ１）経過する前に、次のイベント信号Ｓ４０−３が入力されたため、パイルアップ信号Ｓ５０を出力する。
【０１４０】
一方、第１波高値検出部６０は、イベント信号Ｓ４０−２が時刻ｔ２に入力されると、第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始する。ここで、第１波高値検出部６０には、イベント信号Ｓ４０−２に基づく波高値の検出中（時刻ｔ３）に、パイルアップ信号Ｓ５０が入力される。これにより、第１波高値検出部６０は、検出したパルスＰ２３の波高値Ｐ２３ｍａｘの情報を含む検出信号Ｓ６０を出力しない。そのため、スペクトル生成部６には、パルスＰ２３の波高値Ｐ２３ｍａｘの情報が送られない。
【０１４１】
上述した処理を繰り返すことにより、スペクトル生成部６には、パイルアップが生じた場合にはＸ線のエネルギーに対応する波高値の情報は送られず、パイルアップが生じていない場合には当該波高値の情報が送られる。これにより、スペクトル生成部６は、サムピークの出現が抑制されたＸ線スペクトルを生成することができる。
【０１４２】
放射線検出装置２００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１４３】
放射線検出装置２００は、放射線を検出する放射線検出部２と、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を微分して、第１パルス信号Ｓ１０に変換する第１微分フィルター部１０と、第１微分フィルター部１０よりも小さい時定数を有し、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を２次微分して第２パルス信号Ｓ２０に変換する第２微分フィルター部２０と、第２パルス信号Ｓ２０に基づいて、イベント信号Ｓ４０を出力するイベント検出部４０と、イベント信号Ｓ４０に基づいて第１パルス信号Ｓ１０の波高値の検出を開始し、第１パルス信号Ｓ１
０の波高値の情報を含む検出信号Ｓ６０を出力する波高値検出部６０と、を含む。第２微分フィルター部２０では放射線検出部２の出力信号を２次微分して第２パルス信号に変換するため、第２パルス信号Ｓ２０のパルス幅を小さくすることができる。したがって、例えばパイルアップの判定精度を高めることができ、サムピークの出現を抑制することができる。
【０１４４】
また、放射線検出装置２００は、イベント信号Ｓ４０に基づいて、パイルアップ信号Ｓ５０を出力するパイルアップ検出部５０を含み、波高値検出部６０は、パイルアップ信号Ｓ５０に基づいて、検出信号Ｓ６０の出力を停止する。これにより、パイルアップの判定精度を高めることができ、サムピークの出現を抑制することができる。
【０１４５】
２．３．  変形例
次に、第２実施形態に係る放射線検出装置２００の変形例について図面を参照しながら説明する。なお、上述した放射線検出装置２００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１４６】
上述した放射線検出装置２００では、第２微分フィルター部２０および第３微分フィルター部３０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を２次微分して、パルス信号Ｓ２０，Ｓ３０に変換していた。
【０１４７】
これに対して、本変形例では、第２微分フィルター部２０および第３微分フィルター部３０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を３次微分して、パルス信号Ｓ２０，Ｓ３０に変換する。
【０１４８】
図１９は、階段波を２次微分して得られたパルス信号Ｓ２と３次微分して得られたパルス信号Ｓ３を比較するための図である。３次微分して得られたパルス信号Ｓ３では、２次微分して得られたパルス信号Ｓ２と比べて、パルス幅を小さくすることができる。そのため、例えば２次微分して得られたパルス信号Ｓ２では分離できないような時間間隔で検出された放射線であっても、３次微分して得られたパルス信号Ｓ３では、分離することができる場合がある。したがって、イベント検出部４０では、より正確にイベントを検出することができる。
【０１４９】
本変形例によれば、微分フィルター部２０，３０は、放射線検出部２の出力信号Ｓ２を３次微分して、パルス信号Ｓ２０，Ｓ３０に変換するため、パイルアップ検出部５０におけるパイルアップの判定精度を高めることができる。
【０１５０】
なお、ここでは、第２微分フィルター部２０および第３微分フィルター部３０が、出力信号Ｓ２を３次微分して、パルス信号Ｓ２０，Ｓ３０に変換する場合について説明したが、第２微分フィルター部２０および第３微分フィルター部３０は、２次微分および３次微分に限定されずに、出力信号Ｓ２をｎ次微分（ｎ≧２、ｎは整数）して、パルス信号Ｓ２０，Ｓ３０に変換してもよい。また、例えば、第２微分フィルター部２０では２次微分を行い、第３微分フィルター部３０では３次微分を行ってもよい。
【０１５１】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係る試料分析装置３００について、図面を参照しながら説明する。図２０は、第３実施形態に係る試料分析装置３００の構成を示す図である。
【０１５２】
試料分析装置３００は、図２０に示すように、本発明に係る放射線検出装置を含んで構成されている。ここでは、本発明に係る放射線検出装置として、放射線検出装置１００を含んで構成されている場合について説明する。
【０１５３】
試料分析装置３００は、Ｘ線照射部３１０と、放射線検出装置１００と、を含んで構成されている。試料分析装置３００は、Ｘ線照射部３１０で試料ｓに一次Ｘ線Ｐｘを照射し、一次Ｘ線Ｐｘを照射することにより試料ｓから発生した二次Ｘ線（蛍光Ｘ線）Ｓｘを、放射線検出装置１００で検出する。試料分析装置３００は、エネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置である。
【０１５４】
Ｘ線照射部３１０は、試料ｓに一次Ｘ線Ｐｘを照射する。Ｘ線照射部３１０は、例えば、Ｘ線管、および高圧電源を含んで構成されている。Ｘ線照射部３１０は、例えば、図示はしないが、フィラメントから発生した熱電子を高電圧で加速させ、金属ターゲットに衝突させて、一次Ｘ線Ｐｘを発生させる。
【０１５５】
Ｘ線照射部３１０で発生した一次Ｘ線Ｐｘは、試料ｓに照射される。一次Ｘ線Ｐｘを照射することにより試料ｓから発生した二次Ｘ線（蛍光Ｘ線）Ｓｘは、放射線検出装置１００で検出される。そして、放射線検出装置１００は、検出した二次Ｘ線Ｓｘに基づいて、Ｘ線スペクトルを作成する処理を行う。
【０１５６】
試料分析装置３００によれば、放射線検出装置１００を含んで構成されているため、サムピークの出現を抑制することができる。
【０１５７】
なお、ここでは、本発明に係る試料分析装置が、Ｘ線を照射して試料からＸ線を発生させ、発生したＸ線を検出する蛍光Ｘ線分析装置である場合について説明したが、本発明に係る試料分析装置は、電子線やイオンを照射して試料からＸ線を発生させ、発生したＸ線を検出する装置であってもよい。例えば、本発明に係る試料分析装置は、本発明に係る放射線検出装置を搭載した透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、および走査電子顕微鏡等の電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナライザー等であってもよい。
【０１５８】
なお、上述した実施形態および変形例は、一例であってこれらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１５９】
例えば、第１実施形態に係る放射線検出装置１００では、第２パルス信号Ｓ２０の波高値と第３パルス信号Ｓ３０の波高値の比に基づいて、パイルアップが生じているか否かを判定し、第２実施形態に係る放射線検出装置２００では、隣り合うイベント信号Ｓ４０間の時間差に基づいて、パイルアップが生じているか否かを判定していたが、例えば、これらの判定方法を組み合わせてもよい。
【０１６０】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１６１】
２…放射線検出部、４…信号処理部、６…スペクトル生成部、１０…第１微分フィルター部、２０…第２微分フィルター部、３０…第３微分フィルター部、４０…イベント検出部、４２…比較部、４４…立ち上がり検出部、４６…比較部、４８…立ち上がり検出部、４９…演算処理部、５０…パイルアップ検出部、５２…第２波高値検出部、５４…第３波高値検出部、５６…除算処理部、５８…比較部、６０…第１波高値検出部
１００，２００，３００…放射線検出装置、３１０…Ｘ線照射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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