(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置と、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを出力するリセット回路と、
前記放射線検出装置の出力信号に基づいて、所定時間あたりに前記放射線検出装置に入射する放射線の数である入力計数率をカウントし、当該入力計数率のカウント値に基づいて、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させる入力計数率カウンターと、を含む、放射線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記入力計数率カウンターは、
前記入力計数率のカウント値が所定の閾値を超えた場合に、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させる、放射線分析装置。
【請求項３】
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置と、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを出力するリセット回路と、
所定時間あたりに前記放射線検出装置に出力される前記リセットパルスの数であるリセット計数率をカウントし、当該リセット計数率のカウント値に基づいて、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させるリセット計数率カウンターと、を含む、放射線分析装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記リセット計数率カウンターは、
前記リセット計数率のカウント値が所定の閾値を超えた場合に、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させる、放射線分析装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記放射線検出装置の出力信号に基づいて、所定時間あたりに前記放射線検出装置に入射する放射線の数である入力計数率をカウントし、当該入力計数率のカウント値に基づいて、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を再開させる入力計数率カウンターをさらに含む、放射線分析装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記入力計数率カウンターは、
前記リセット回路が前記リセットパルスの出力を停止する時の前記入力計数率のカウント値を基準値として、当該基準値に対する前記入力計数率のカウント値の比率が所定の閾値を下回った場合に、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を再開させる、放射線分析装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記リセット回路は、
前記リセットパルスの出力を停止する時は、前記放射線検出装置に定電圧を出力し、
前記放射線検出装置は、
前記定電圧が入力された時は、コンティニュアスリセット方式により、前記コンデンサーにチャージされた電荷をディスチャージする、放射線分析装置。
【請求項８】
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置のリセット方法であって、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを発生させるステップと、
前記放射線検出装置の出力信号に基づいて、所定時間あたりに前記放射線検出装置に入射する放射線の数である入力計数率をカウントし、当該入力計数率のカウント値に基づいて、前記リセットパルスの発生を停止させるステップと、を含む、放射線検出装置のリセット方法。
【請求項９】
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置のリセット方法であって、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを発生させるステップと、
所定時間あたりの前記リセットパルスの数であるリセット計数率をカウントし、当該リセット計数率のカウント値に基づいて、前記リセットパルスの発生を停止させるステップと、を含む、放射線検出装置のリセット方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線分析装置及び放射線検出装置のリセット方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線分析装置は、試料にＸ線を照射して発生するＸ線のエネルギー（波長）や強度を分析する装置であり、例えば、試料を構成する元素の種類や含有量を調べるのに用いられる。特に、半導体検出器を用いてＸ線を検出するＸ線検出装置が搭載されたＸ線分析装置が広く利用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
半導体検出器としては、シリコンドリフト型検出器（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｒｉｆｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、ＳＤＤ）が知られている（例えば特許文献２参照）。シリコンドリフト型検出器（ＳＤＤ）は、入射したＸ線によってＬｉを拡散させたＰ型Ｓｉから発生した電子を、同心円状の電位勾配を持った電極構造により効率よくアノードに導くようにした検出器である。ＳＤＤでは、Ｓｉの不純物コントロールによって、熱ノイズの減少が図られている。ＳＤＤは、分解能がＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と同程度で、計数率がＳＳＤに比較して１桁以上高いという利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８６３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６９６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、Ｘ線検出装置は入射するＸ線の量が増えると出力信号が飽和してしまうため、出力信号が飽和する前にＸ線検出装置をリセットする必要がある。図１１を用いて、従来のＸ線検出装置のリセット方法について説明する。図１１に示すように、高圧電源回路１０３により高圧の逆バイアスがかかった半導体検出器１０１にＸ線が入射すると、フィードバックコンデンサー１０２にチャージされた電流が、ＦＥＴ１０５とプリアンプ１０６により電気信号に変換される。フィードバックコンデンサー１０２にチャージされた電荷は、パルスハイトアナライザー１１０から出力されるリセットパルスによりリセットダイオード１０４を介してディスチャージされる。このリセット動作により、放射線検出装置１００は出力信号を飽和させずに放射線の検出動作を継続することができる。このリセット方式は、パルスリセット方式と呼ばれ、リセットによるＸ線検出装置のゲイン変動が小さく、高い分解能の分析結果が得られるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、パルスリセット方式では、半導体検出器に一定量以上のＸ線が入射されるとリセットパルスの発生頻度が増加し、リセットダイオードを流れる電流が増加する。そのため、リセットダイオードが破壊されるおそれがあり、その結果として、リセットダイオードの保護を目的としてＸ線の入射量に制限を設ける必要があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、大量の放射線が入射されてもリセットダイオードの破壊を防ぐことで、リセットダイオードの保護を目的としてＸ線の入射量に制限を設ける必要がない放射線分析装置及び放射線検出装置のリセット方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置と、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを出力するリセット回路と、
前記放射線検出装置の出力信号に基づいて、所定時間あたりに前記放射線検出装置に入射する放射線の数である入力計数率をカウントし、当該入力計数率のカウント値に基づいて、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させる入力計数率カウンターと、を含む、放射線分析装置である。
【０００９】
本発明によれば、放射線の入力計数率によって放射線検出装置へのリセットパルスの出力を制御することで、放射線検出装置に含まれるリセット用のダイオード（リセットダイオード）を流れる電流を制御することができる。従って、本発明によれば、大量の放射線が入射されても、リセットパルスを停止させることでリセットダイオードの破壊を回避することができ、結果として、リセットダイオードの保護を目的としてＸ線の入射量に制限を設ける必要がなくなる。
【００１０】
（２）この放射線分析装置において、
前記入力計数率カウンターは、
前記入力計数率のカウント値が所定の閾値を超えた場合に、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させるようにしてもよい。
【００１１】
このようにすれば、通常は放射線検出装置をパルスリセット方式でリセットすることで高い分解能の分析結果を得ることができ、放射線検出装置に入射する放射線量が許容量を超えた場合は、パルスリセット方式による放射線検出装置のリセットを停止することでリセットダイオードの保護を優先することができる。
【００１２】
（３）本発明は、
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置と、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを出力するリセット回路と、
所定時間あたりに前記放射線検出装置に出力される前記リセットパルスの数であるリセット計数率をカウントし、当該リセット計数率のカウント値に基づいて、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させるリセット計数率カウンターと、を含む、放射線分析装置である。
【００１３】
本発明によれば、リセットパルスの計数率によって放射線検出装置へのリセットパルスの出力を制御することで、放射線検出装置に含まれるリセット用のダイオード（リセットダイオード）を流れる電流を制御することができる。従って、本発明によれば、大量の放射線が入射されてリセットパルスの発生頻度が高くなると、リセットパルスを停止させることでリセットダイオードの破壊を回避することができ、結果として、リセットダイオードの保護を目的としてＸ線の入射量に制限を設ける必要がなくなる。
【００１４】
（４）この放射線分析装置において、
前記リセット計数率カウンターは、
前記リセット計数率のカウント値が所定の閾値を超えた場合に、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を停止させるようにしてもよい。
【００１５】
このようにすれば、通常は放射線検出装置をパルスリセット方式でリセットすることで高い分解能の分析結果を得ることができ、リセットパルスの発生頻度が許容量を超えた場合は、パルスリセット方式による放射線検出装置のリセットを停止することでリセットダイオードの保護を優先することができる。
【００１６】
（５）この放射線分析装置は、
前記放射線検出装置の出力信号に基づいて、所定時間あたりに前記放射線検出装置に入射する放射線の数である入力計数率をカウントし、当該入力計数率のカウント値に基づいて、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を再開させる入力計数率カウンターをさらに含むようにしてもよい。
【００１７】
このようにすれば、パルスリセット方式による放射線検出装置のリセットを停止した後、放射線の入力計数率に応じて再開することができる。
【００１８】
（６）この放射線分析装置において、
前記入力計数率カウンターは、
前記リセット回路が前記リセットパルスの出力を停止する時の前記入力計数率のカウント値を基準値として、当該基準値に対する前記入力計数率のカウント値の比率が所定の閾値を下回った場合に、前記リセット回路に前記リセットパルスの出力を再開させるようにしてもよい。
【００１９】
このようにすれば、パルスリセット方式による放射線検出装置のリセットを停止した時点での放射線の入力計数率を基準として、その後の入力計数率の低下具合に応じてパルスリセット方式による放射線検出装置のリセットを再開することができる。
【００２０】
（７）この放射線分析装置において、
前記リセット回路は、
前記リセットパルスの出力を停止する時は、前記放射線検出装置に定電圧を出力し、
前記放射線検出装置は、
前記定電圧が入力された時は、コンティニュアスリセット方式により、前記コンデンサーにチャージされた電荷をディスチャージするようにしてもよい。
【００２１】
（８）本発明は、
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置のリセット方法であって、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを発生させるステップと、
前記放射線検出装置の出力信号に基づいて、所定時間あたりに前記放射線検出装置に入射する放射線の数である入力計数率をカウントし、当該入力計数率のカウント値に基づいて、前記リセットパルスの発生を停止させるステップと、を含む、放射線検出装置のリセット方法である。
【００２２】
（９）本発明は、
入射した放射線に応じた電荷を発生させる検出器と、コンデンサーと、ダイオードと、を有し、前記検出器が発生させた電荷を前記コンデンサーにチャージすることにより、入射した放射線のエネルギーに応じた電圧レベルの信号を出力する放射線検出装置のリセット方法であって、
前記放射線検出装置の前記コンデンサーにチャージされた電荷を、前記ダイオードを介してディスチャージするためのリセットパルスを発生させるステップと、
所定時間あたりの前記リセットパルスの数であるリセット計数率をカウントし、当該リセット計数率のカウント値に基づいて、前記リセットパルスの発生を停止させるステップと、を含む、放射線検出装置のリセット方法である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態の放射線分析装置の構成例を示す図。
【図２】第１実施形態の放射線分析装置における放射線検出装置及びパルスハイトアナライザーの構成例を示す図。
【図３】第１実施形態の放射線分析装置における放射線検出装置のリセット方法を示すフローチャート図。
【図４】パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図。
【図５】コンティニュアスリセット方式からパルスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図。
【図６】第２実施形態の放射線分析装置における放射線検出装置及びパルスハイトアナライザーの構成例を示す図。
【図７】第２実施形態の放射線分析装置における放射線検出装置のリセット方法を示すフローチャート図。
【図８】パルスリセット方式が維持される場合の信号波形の概略図。
【図９】パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図。
【図１０】コンティニュアスリセット方式からパルスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図。
【図１１】従来のＸ線検出装置のリセット方法について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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の形態は、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。
【００２５】
以下では、本発明に係る放射線分析装置として、Ｘ線（放射線の一例）のエネルギーや強度を分析する装置（Ｘ線分析装置）を例に挙げて説明するが、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適用することができる。
【００２６】
１．第１実施形態
（１）放射線分析装置
図１は、本実施形態の放射線分析装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の放射線分析装置１は、Ｘ線管用高圧電源１０、Ｘ線管２０、放射線検出装置３０、パルスハイトアナライザー４０、データメモリー５０、コンピューター６０を含んで構成されている。なお、本実施形態の放射線分析装置１は、これらの構成要素の一部を省略したり、新たな構成要素を付加した構成としてもよい。
【００２７】
放射線分析装置１は、Ｘ線管用高圧電源１０からＸ線管２０を構成する金属ターゲットに電子を衝突させ、発生した１次Ｘ線を試料Ｓに照射する。このとき発生するＸ線のエネルギー分布は、ターゲットの材質に応じた特性Ｘ線が連続Ｘ線に重畳した分布となる。
【００２８】
ここで、試料Ｓからは、様々なＸ線が発生し、これを放射線検出装置３０で検出する。放射線検出装置３０の出力信号は、階段波状になり、階段の各段の高さがＸ線のエネルギー（波長）に対応している。
【００２９】
パルスハイトアナライザー４０は、放射線検出装置３０の出力に現れる階段波の各段の高さを表すデジタルデータを生成する。
【００３０】
データメモリー５０は、パルスハイトアナライザー４０から階段波の各段の高さを表すデジタルデータを受け取る毎に、当該デジタルデータに対応付けられるメモリアドレスのデータに１を加算する。その結果、横軸にＸ線のエネルギー、縦軸に各エネルギーの有するＸ線の量を表すスペクトラム波形が生成され、コンピューター６０でその内容を読み出すことにより定性分析、定量分析を行い表示する。
【００３１】
図２は、放射線検出装置３０及びパルスハイトアナライザー４０の構成例を示す図である。
【００３２】
放射線検出装置３０は、半導体検出器３１、フィードバックコンデンサー３２、高圧電源回路３３、リセットダイオード３４、ＦＥＴ３５、プリアンプ３６を含んで構成されている。なお、本実施形態の放射線検出装置３０は、これらの構成要素の一部を省略したり、新たな構成要素を付加した構成としてもよい。
【００３３】
半導体検出器３１は、Ｘ線を検出する検出器であり、例えば、試料に電子線やＸ線を照射することにより発生する特性Ｘ線（蛍光Ｘ線）等を検出する。
【００３４】
半導体検出器３１は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線検出器であり、シリコンドリフト型検出器（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｒｉｆｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、ＳＤＤ）であってもよい。シリコンドリフト型検出器（ＳＤＤ）は、例えば、入射したＸ線によってＬｉを拡散させたＰ型Ｓｉから発生した電子を、同心円状の電位勾配を持った電極構造により効率よくアノードに導くようにしたものである。ＳＤＤでは、Ｓｉの不純物コントロールによって、熱ノイズの減少が図られている。半導体検出器３１は、例えば、真空容器（図示しない）に収容され、真空容器に設けられたＸ線入射窓から入射したＸ線を検出する。
【００３５】
Ｘ線が半導体検出器３１に入射すると、半導体検出器３１にＸ線のエネルギーに応じた負の電荷が発生する。高圧電源回路３３により高圧の逆バイアスをかけることで、半導体検出器３１に発生した負の電荷が、ＦＥＴ３５のゲート側とプリアンプ３６の出力側との間に接続されたフィードバックコンデンサー３２にチャージされる。
【００３６】
フィードバックコンデンサー３２にチャージされた電荷は、ＦＥＴ３５とプリアンプ３６により電気信号に変換される。これにより、プリアンプ３６の出力には階段状の波形の信号が現れ、パルスハイトアナライザー４０に供給される。このプリアンプ３６の出力信号は、各段の高さが半導体検出器３１により検出されたＸ線のエネルギー値と線形な関係にある。
【００３７】
パルスハイトアナライザー４０は、Ａ／Ｄ変換回路４１、デジタルフィルター４２、波高値算出回路４３、イベント検出回路４４、入力計数率カウンター４５、リセット回路４６を含んで構成されている。なお、本実施形態のパルスハイトアナライザー４０は、これらの構成要素の一部を省略したり、新たな構成要素を付加した構成としてもよい。
【００３８】
放射線検出装置３０の出力信号（プリアンプ３６の出力信号）は、Ａ／Ｄ変換回路４１でディジタル信号に変換された後、デジタルフィルター４２で帯域外のノイズを低減させることでＳ／Ｎが改善される。
【００３９】
デジタルフィルター４２の出力信号は、波高値算出回路４３で、各段の高さに応じたディジタル値が順次算出される。この波高値算出回路４３により算出される各ディジタル値は、半導体検出器３１により順次検出されたＸ線のエネルギー値と線形な関係にあり、データメモリー５０で各ディジタル値に応じたアドレスのデータに１が加算される。こうして、データメモリー５０には、Ｘ線の種類毎に数のカウント値が保存される。
【００４０】
イベント検出回路４４は、プリアンプ３６の出力電圧の上昇を検出してパルスを発生させる。すなわち、イベント検出回路４４は、半導体検出器３１によりＸ線が検出される毎に１つのパルスを出力する。このイベント検出回路４４は、半導体検出器３１により検出される複数の近接したＸ線の各々について１つずつのパルスを出力可能とするために、高い時間分解能を持っていることが望ましい。
【００４１】
入力計数率カウンター４５は、所定時間（以下、「判定時間」という）あたりのイベント検出回路４４が出力するパルスの数をカウントする。すなわち、入力計数率カウンター４５は、判定時間あたりに半導体検出器３１により検出されるＸ線の入力頻度（以下、「入力計数率」という）をカウントする。そして、入力計数率カウンター４５は、入力計数率のカウント値をあらかじめ設定した閾値と比較し、閾値以上の入力計数率を観測したときにリセット回路４６にパルスリセット停止信号を出力する。なお、この閾値比較にヒステリシスを持たせてもよい。
【００４２】
リセット回路４６は、通常は、放射線検出装置３０の出力信号（プリアンプ３６の出力信号）の電圧が所定の閾値を超える毎に、放射線検出装置３０のリセットダイオード３４にリセットパルスを出力する。この閾値は、例えばＡ／Ｄ変換回路４１の最大入力電圧よりも少し低い電圧に設定される。このリセットパルスにより、リセットダイオード３４を介してフィードバックコンデンサー３２に電流が注入され、フィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされることで、放射線検出装置３０がリセットされる。
【００４３】
また、リセット回路４６は、パルスリセット停止信号を受け取ると、リセットダイオード３４へのリセットパルスの出力を停止し、定電圧を出力する。これにより、半導体検出器３１へのＸ線の入射によりＦＥＴ３５のゲート電位が上昇してもリセットダイオード３４に電流が流れ、当該ゲート電位が一定となるように働く。この動作により、リセットパルス無しにフィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされる。このリセット方式は、コンティニュアスリセット方式と呼ばれる。
【００４４】
入力計数率カウンター４５は、入力計数率のカウント値が閾値以下に低下するとパルスリセット停止信号の出力を止めるので、セット回路４６は、パルスリセットの出力を再開する。
【００４５】
このように、第１実施形態の放射線分析装置１は、半導体検出器３１へのＸ線の入力計数率によってリセット回路４６によるリセットパルスの出力を制御し、パルスリセット方式とコンティニュアスリセット方式の切り替えを行う。
【００４６】
（２）放射線検出装置のリセット方法
図３は、第１実施形態の放射線分析装置における放射線検出装置のリセット方法を示すフローチャート図である。
【００４７】
まず、放射線検出装置１のリセット方式としてパルスリセット方式を選択する（Ｓ１０）。
【００４８】
次に、入力計数率のカウント値を０にリセットし、判定時間あたりに放射線検出装置１が検出する放射線の数、すなわち入力計数率のカウントを開始する（Ｓ２０）。
【００４９】
そして、判定時間が経過するまで（Ｓ３０のＮ）入力計数率のカウントを継続し、判定時間が経過すると（Ｓ３０のＹ）入力計数率のカウント値を閾値と比較する（Ｓ４０）。
【００５０】
入力計数率のカウント値が閾値以上であれば（Ｓ４０のＹ）、放射線検出装置１のリセット方式としてコンティニュアスリセット方式を選択し（Ｓ５０）、ステップＳ２０以降の処理を再度行う。
【００５１】
一方、入力計数率のカウント値が閾値未満であれば（Ｓ４０のＮ）、放射線検出装置１のリセット方式としてパルスリセット方式を選択し（Ｓ６０）、ステップＳ２０以降の処理を再度行う。
【００５２】
図４は、パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図である。
【００５３】
図４の例では、判定期間Ｔ１において、入力計数率カウンター４５の出力信号はロー（Ｌ）レベルであり、パルスリセット方式が選択されている。そのため、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じた電荷がチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧は、所定の閾値電圧Ｖｒｓｔに達するまで階段状に上昇する。そして、プリアンプ３６の出力電圧がＶｒｓｔを超える毎に、リセット回路４６がリセットパルスを出力する。このリセットパルスによりフィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧が所定の電圧まで低下する。
【００５４】
イベント検出回路４４は、プリアンプ３６の出力電圧の上昇を検出してパルスを発生し、入力計数率カウンター４５は、判定期間Ｔ１におけるイベント検出回路４４の出力パルスの数を入力計数率としてカウントする。
【００５５】
図４の例では、判定期間Ｔ１における入力計数率のカウント値が所定の閾値以上になっており、判定期間Ｔ１の終了時に、入力計数率カウンター４５の出力信号がロー（Ｌ）レベルからでハイ（Ｈ）レベルに変化している。この入力計数率カウンター４５が出力するハイ（Ｈ）レベルの信号は、パルスリセット停止信号であり、判定期間Ｔ１の直後の判定期間Ｔ２では、リセット回路４６によるリセットパルスの出力が停止され、パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替わる。これにより、判定期間Ｔ２では、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じてチャージされた電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力にはこれを反映した信号が現れている。
【００５６】
図５は、コンティニュアスリセット方式からパルスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図である。
【００５７】
図５の例では、判定期間Ｔ１において、入力計数率カウンター４５の出力信号はハイ（Ｈ）レベルであり、コンティニュアスリセット方式が選択されている。そのため、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じてチャージされた電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力にはこれを反映した信号が現れている。
【００５８】
イベント検出回路４４は、プリアンプ３６の出力電圧の上昇を検出してパルスを発生し、入力計数率カウンター４５は、判定期間Ｔ１におけるイベント検出回路４４の出力パルスの数を入力計数率としてカウントする。
【００５９】
図５の例では、判定期間Ｔ１における入力計数率のカウント値が所定の閾値未満になっており、判定期間Ｔ１の終了時に、入力計数率カウンター４５の出力信号がハイ（Ｈ）レベルからでロー（Ｌ）レベルに変化している。この入力計数率カウンター４５が出力するロー（Ｌ）レベルの信号は、パルスリセット許可信号であり、判定期間Ｔ１の直後の判定期間Ｔ２では、最初にリセット回路４６がリセットパルスを出力してコンティニュアスリセット方式からパルスリセット方式に切り替わる。これにより、判定期間Ｔ２では、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じた電荷がチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧は、所定の閾値電圧Ｖｒｓｔに達するまで階段状に上昇する。そして、プリアンプ３６の出力電圧がＶｒｓｔを超える毎に、リセット回路４６がリセットパルスを出力する。このリセットパルスによりフィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧が所定の電圧まで低下する。
【００６０】
以上に説明した第１実施形態の放射線分析装置によれば、放射線検出装置３０に入射する放射線の計数率によってリセットパルスの出力を制御することで、リセットダイオード３４を流れる電流を制御することができる。通常は放射線検出装置３０をパルスリセット方式でリセットすることで高い分解能の分析結果を得ることができる。一方、放射線検出装置３０に入射する放射線量が許容量を超えた場合は、放射線検出装置３０をコンティニュアスリセット方式でリセットすることでリセットダイオードの保護を優先することができる。従って、大量の放射線が入射されてもリセットダイオード３４の破壊を回避することができ、結果として、リセットダイオード３４の保護を目的としてＸ線の入射量に制限を設ける必要がなくなる。
【００６１】
２．第２実施形態
（１）放射線分析装置
第２実施形態の放射線分析装置の全体構成は、図１と同じであるため、その図示及び説明を省略する。
【００６２】
図６は、第２実施形態の放射線分析装置における放射線検出装置３０及びパルスハイトアナライザー４０の構成例を示す図である。
【００６３】
第２実施形態における放射線検出装置３０の構成は、図２と同じであるため、その説明を省略する。
【００６４】
第２実施形態におけるパルスハイトアナライザー４０は、Ａ／Ｄ変換回路４１、デジタルフィルター４２、波高値算出回路４３、イベント検出回路４４、入力計数率カウンター４５、リセット回路４６に加えて、さらにリセット計数率カウンター４７とメモリー４８を含んで構成されている。Ａ／Ｄ変換回路４１、デジタルフィルター４２、波高値算出回路４３、イベント検出回路４４の動作は、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００６５】
リセット計数率カウンター４７は、判定時間あたりのリセット回路４６が出力するリセットパルスの数（以下、「リセット計数率」という）をカウントする。そして、リセット計数率カウンター４７は、リセット計数率のカウント値をあらかじめ設定した閾値と比較し、閾値以上のリセット計数率を観測したときにリセット回路４６にパルスリセット停止信号を出力する。なお、この閾値比較にヒステリシスを持たせてもよい。
【００６６】
入力計数率カウンター４５は、判定時間毎に入力計数率をカウントし、リセット回路４６がリセットパルスの出力を停止する時の入力計数率のカウント値を基準値としてメモリー４８（記憶部）に記憶する。そして、入力計数率カウンター４５は、リセット回路４６がリセットパルスの出力を停止している期間において、メモリー４８に記憶された基準値に対する入力計数率のカウント値の比率が所定の閾値を下回った場合に、リセット回路４６にリセットパルス再開信号を出力する。
【００６７】
リセット回路４６は、通常は、放射線検出装置３０の出力信号（プリアンプ３６の出力信号）の電圧が閾値を超える毎に、放射線検出装置３０のリセットダイオード３４にリセットパルスを出力する。すなわち、パルスリセット方式により、フィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされる。
【００６８】
また、リセット回路４６は、リセット計数率カウンター４７からパルスリセット停止信号を受け取ると、リセットダイオード３４へのリセットパルスの出力を停止し、定電圧を出力する。すなわち、コンティニュアスリセット方式により、リセットパルス無しにフィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされる。
【００６９】
さらに、リセット回路４６は、コンティニュアスリセット方式によるリセット期間中に、入力計数率カウンター４５からパルスリセット再開信号を受け取ると、コンティニュアスリセット方式によるリセット動作からパルスリセット方式によるリセット動作に切り替える。
【００７０】
このように、第２実施形態の放射線分析装置１は、リセットパルスの計数率と半導体検出器３１へのＸ線の入力計数率によってリセット回路４６によるリセットパルスの出力を制御し、パルスリセット方式とコンティニュアスリセット方式の切り替えを行う。
【００７１】
（２）放射線検出装置のリセット方法
図７は、第２実施形態の放射線分析装置における放射線検出装置のリセット方法を示すフローチャート図である。
【００７２】
まず、放射線検出装置１のリセット方式としてパルスリセット方式を選択する（Ｓ１１０）。
【００７３】
次に、リセット計数率のカウント値を０にリセットし、判定時間あたりのリセットパルスの数、すなわちリセット計数率のカウントを開始する（Ｓ１２０）。
【００７４】
次に、入力計数率のカウント値を０にリセットし、判定時間あたりに放射線検出装置１が検出する放射線の数、すなわち入力計数率のカウントを開始する（Ｓ１３０）。
【００７５】
そして、判定時間が経過するまで（Ｓ１４０のＮ）リセット計数率と入力計数率のカウントを継続し、判定時間が経過すると（Ｓ１４０のＹ）リセット計数率のカウント値を閾値と比較する（Ｓ１５０）。
【００７６】
リセット計数率のカウント値が閾値以上であれば（Ｓ１５０のＹ）、カウントした入力計数率を基準値（基準計数率）として記憶し（Ｓ１６０）、放射線検出装置１のリセット方式としてコンティニュアスリセット方式を選択する（Ｓ１７０）。
【００７７】
一方、入力計数率のカウント値が閾値未満であれば（Ｓ１５０のＮ）、放射線検出装置１のリセット方式としてパルスリセット方式を維持し、ステップＳ１２０以降の処理を再度行う。
【００７８】
放射線検出装置１のリセット方式としてコンティニュアスリセット方式が選択された場合（Ｓ１７０）、入力計数率のカウント値を０にリセットし、判定時間あたりに放射線検出装置１が検出する放射線の数、すなわち入力計数率のカウントを開始する（Ｓ１８０）。
【００７９】
そして、判定時間が経過するまで（Ｓ１９０のＮ）入力計数率のカウントを継続し、判定時間が経過すると（Ｓ１９０のＹ）入力計数率とステップＳ１６０で記憶された基準計数率との比（入力計数率／基準計数率）を閾値と比較する（Ｓ２００）。
【００８０】
入力計数率と基準計数率との比（入力計数率／基準計数率）が閾値以上であれば（Ｓ２００のＹ）、放射線検出装置１のリセット方式としてパルスリセット方式を選択し（Ｓ２１０）、ステップＳ１２０以降の処理を再度行う。
【００８１】
一方、入力計数率と基準計数率との比（入力計数率／基準計数率）が閾値未満であれば（Ｓ２００のＮ）、ステップＳ１８０以降の処理を再度行う。
【００８２】
図８は、パルスリセット方式が維持される場合の信号波形の概略図である。
【００８３】
図８の例では、判定期間Ｔ１において、パルスリセット方式が選択されている。そのため、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じた電荷がチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧は、所定の閾値電圧Ｖｒｓｔに達するまで階段状に上昇する。そして、プリアンプ３６の出力電圧がＶｒｓｔを超える毎に、リセット回路４６がリセットパルスを出力する。このリセットパルスによりフィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧が所定の電圧まで低下する。なお、判定期間Ｔ１におけるプリアンプ３６の出力波形は、図４の例と同じである。
【００８４】
リセット計数率カウンター４７は、判定期間Ｔ１においてリセット回路４６が出力するリセットパルスの数をリセット計数率としてカウントする。
【００８５】
図８の例では、判定期間Ｔ１におけるリセット計数率のカウント値が所定の閾値未満であり、リセット計数率カウンター４７の出力信号はロー（Ｌ）レベルのままである。このリセット計数率カウンター４７が出力するロー（Ｌ）レベルの信号は、パルスリセット許可信号であり、判定期間Ｔ１の直後の判定期間Ｔ２でも、リセット回路４６からリセットパルスが出力され、パルスリセット方式が維持されている。
【００８６】
なお、入力計数率カウンター４５は、判定期間Ｔ１において、イベント検出回路４４の出力パルスの数を入力計数率としてカウントしており、図８の例では、判定期間Ｔ１における入力計数率は図４の例と同じであるが、第１実施形態と異なり、判定期間Ｔ１の終了後の判定期間Ｔ２でもパルスリセット方式が維持されている。
【００８７】
図９は、パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図である。
【００８８】
図９の例では、判定期間Ｔ１において、パルスリセット方式が選択されている。そのため、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じた電荷がチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧は、所定の閾値電圧Ｖｒｓｔに達するまで階段状に上昇する。そして、プリアンプ３６の出力電圧がＶｒｓｔを超える毎に、リセット回路４６がリセットパルスを出力する。このリセットパルスによりフィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧が所定の電圧まで低下する。
【００８９】
リセット計数率カウンター４７は、判定期間Ｔ１においてリセット回路４６が出力するリセットパルスの数をリセット計数率としてカウントする。
【００９０】
図９の例では、判定期間Ｔ１におけるリセット計数率のカウント値が所定の閾値以上になっており、判定期間Ｔ１の終了時に、リセット計数率カウンター４７の出力信号がロー（Ｌ）レベルからでハイ（Ｈ）レベルに変化している。このリセット計数率カウンター４７が出力するハイ（Ｈ）レベルの信号は、パルスリセット停止信号であり、判定期間Ｔ１の直後の判定期間Ｔ２では、リセット回路４６によるリセットパルスの出力が停止され、パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替わる。これにより、判定期間Ｔ２では、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じてチャージされた電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力にはこれを反映した信号が現れている。
【００９１】
なお、入力計数率カウンター４５は、判定期間Ｔ１において、イベント検出回路４４の出力パルスの数を入力計数率としてカウントしており、この入力計数率のカウント値は基準値として記憶される。
【００９２】
図１０は、コンティニュアスリセット方式からパルスリセット方式に切り替わる場合の信号波形の概略図である。
【００９３】
図１０の例では、判定期間Ｔ１において、コンティニュアスリセット方式が選択されている。そのため、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じてチャージされた電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力にはこれを反映した信号が現れている。
【００９４】
イベント検出回路４４は、プリアンプ３６の出力電圧の上昇を検出してパルスを発生し、入力計数率カウンター４５は、判定期間Ｔ１におけるイベント検出回路４４の出力パルスの数を入力計数率としてカウントする。
【００９５】
図１０の例では、判定期間Ｔ１における入力計数率のカウント値と基準値との比が所定の閾値未満になっており、判定期間Ｔ１の終了時に、入力計数率カウンター４５の出力信号がロー（Ｌ）レベルからでハイ（Ｈ）レベルに変化している。この入力計数率カウンター４５が出力するハイ（Ｈ）レベルの信号は、パルスリセット再開信号であり、判定期間Ｔ１の直後の判定期間Ｔ２では、最初にリセット回路４６がリセットパルスを出力してコンティニュアスリセット方式からパルスリセット方式に切り替わる。これにより、判定期間Ｔ２では、半導体検出器３１にＸ線が入射する毎にフィードバックコンデンサー３２にＸ線のエネルギーに応じた電荷がチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧は、所定の閾値電圧Ｖｒｓｔに達するまで階段状に上昇する。そして、プリアンプ３６の出力電圧がＶｒｓｔを超える毎に、リセット回路４６がリセットパルスを出力する。このリセットパルスによりフィードバックコンデンサー３２の電荷がディスチャージされ、プリアンプ３６の出力電圧が所定の電圧まで低下する。
【００９６】
以上に説明した第２実施形態の放射線分析装置によれば、リセットパルスの計数率によって放射線検出装置３０へのリセットパルスの出力を制御することで、リセットダイオード３４を流れる電流を制御することができる。通常は放射線検出装置３０をパルスリセット方式でリセットすることで高い分解能の分析結果を得ることができる。一方、リセットパルスの発生頻度が許容量を超えた場合は、放射線検出装置３０をコンティニュアスリセット方式でリセットすることでリセットダイオードの保護を優先することができる。従って、大量の放射線が入射されてリセットパルスの発生頻度が高くなると、リセットパルスを停止させることでリセットダイオード３４の破壊を回避することができ、結果として、リセットダイオード３４の保護を目的としてＸ線の入射量に制限を設ける必要がなくなる。
【００９７】
また、第２実施形態の放射線分析装置によれば、パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替えた時点での放射線の入力計数率を基準として、その後の入力計数率の低下具合に応じてパルスリセット方式に復帰させることができる。
【００９８】
第１実施形態又は第２実施形態の放射線分析装置としては、例えば、試料に電子線を照射して、この電子線により試料から発生された特性Ｘ線を放射線検出装置で検出するエネルギー分散型Ｘ線分析装置などが挙げられる。
【００９９】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１００】
例えば、第２実施形態では、メモリー４８に記憶された基準値に対する入力計数率のカウント値の比率が所定の閾値を下回った場合に、パルスリセット方式からコンティニュアスリセット方式に切り替えているが、より単純に、入力計数率のカウント値が所定の閾値を下回った場合にこの切り替えを行うように変形してもよい。
【０１０１】
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、方法及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】
【０１０２】
１  放射線分析装置、１０  Ｘ線管用高圧電源、２０  Ｘ線管、３０  放射線検出装置、３１  半導体検出器、３２  フィードバックコンデンサー、３３  高圧電源回路、３４  リセットダイオード、３５  ＦＥＴ、３６  プリアンプ、４０  パルスハイトアナライザー、４１  Ａ／Ｄ変換回路、４２  デジタルフィルター、４３  波高値算出回路、４４  イベント検出回路、４５  入力計数率カウンター、４６  リセット回路、４７  リセット計数率カウンター、４８  メモリー、５０  データメモリー、６０  コンピューター、１００  放射線検出装置、１０１  半導体検出器、１０２  フィードバックコンデンサー、１０３  高圧電源回路、１０４  リセットダイオード、１０５  ＦＥＴ、１０６  プリアンプ、１１０  パルスハイトアナライザー
【図１】
0005764042.tif 000002
【図２】
0005764042.tif 000003
【図３】
0005764042.tif 000004
【図４】
0005764042.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005764042.tif 000007
【図７】
0005764042.tif 000008
【図８】
0005764042.tif 000009
【図９】
0005764042.tif 000010
【図１０】
0005764042.tif 000011
【図１１】
0005764042.tif 000012