(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子を検出した際に検出信号を出力する複数の検出器と、
出力された前記検出信号を分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が前記検出器ごとに異なる２つの遅延信号を発生させる伝送時間差発生部と、
発生された２つの前記遅延信号における発生時間の時間差を測定する時間差測定部と、
前記伝送時間差発生部で発生させる２つの前記遅延信号の前記遅延時間と前記遅延時間の遅延時間差とを前記検出器のそれぞれに対応させて予め保存する遅延時間情報保存部と、
測定された発生時間の時間差を保存された前記遅延時間差と照合し、合致する前記遅延時間差に対応する前記検出器を特定する検出器特定部と、
前記遅延信号の発生時間と特定された前記検出器に対応する前記遅延時間とに基づいて前記検出信号の発生時間を求める発生時間導出部と、を備え、
前記発生時間導出部は、前記遅延時間が小さい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第１の発生時間及び前記遅延時間が大きい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第２の発生時間をそれぞれ求めて、第１の発生時間に対する比重を大きく設定した補正係数を、第１の発生時間及び第２の発生時間のそれぞれに乗じて前記検出信号の発生時間を求めることを特徴とする荷電粒子測定装置。
【請求項２】
前記伝送時間差発生部は、コイルとコンデンサから成る遅延回路が多段に接続されて、前記検出器から出力される各検出信号は遅延回路間のそれぞれに入力されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子測定装置。
【請求項３】
前記検出器にドリフトチューブを用い、複数のドリフトチューブを配列させたドリフトチューブ層を多層に設けて、
前記検出信号の発生時間に基づいて前記ドリフトチューブ内における前記荷電粒子の通過位置を測定して、この通過位置から前記荷電粒子の飛行軌跡を求める荷電粒子軌跡計算部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷電粒子測定装置。
【請求項４】
前記伝送時間差発生部により発生された２つの前記遅延信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の荷電粒子測定装置。
【請求項５】
デジタル信号に変換された２つの前記遅延信号のうちいずれか一方に対して、前記検出器ごとに異なる前記遅延時間の前記遅延時間差のうちで最大の遅延時間差以上の時間を遅延させる付加遅延設定部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子測定装置。
【請求項６】
前記付加遅延設定部により遅延された前記遅延信号と遅延されていない前記遅延信号との論理和をとり、１つのデジタル信号にまとめて出力するＯＲ回路をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子測定装置。
【請求項７】
デジタル信号に変換された前記遅延信号に基づいて前記遅延信号の波高値を推定する波高推定部と、
前記遅延信号の波高値に応じて生じる前記遅延時間差の誤差を予め求めて、推定された波高値に対応する前記遅延時間差の誤差に基づき測定された時間差を補正する時間差補正部と、を備えることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の荷電粒子測定装置。
【請求項８】
前記検出器特定部で特定された前記検出器を検出器別に計数して、一定時間内に所定の回数以上が計数された前記検出器の異常を出力する異常計数判定部と、
各前記検出器と前記伝送時間差発生部との間に設けられて、前記伝送時間差発生部への前記検出信号の出力を遮断可能なスイッチと、を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の荷電粒子測定装置。
【請求項９】
荷電粒子を検出した際に検出信号を出力する複数の検出器を用いて、
出力された前記検出信号を分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が前記検出器ごとに異なる２つの遅延信号を伝送時間差発生部において発生させるステップと、
発生された２つの前記遅延信号における発生時間の時間差を測定するステップと、
前記伝送時間差発生部で発生させる２つの前記遅延信号の前記遅延時間と前記遅延時間の遅延時間差とを前記検出器のそれぞれに対応させて予め保存するステップと、
測定された発生時間の時間差を保存された前記遅延時間差と照合し、合致する前記遅延時間差に対応する前記検出器を特定するステップと、
前記遅延信号の発生時間と特定された前記検出器に対応する前記遅延時間とに基づいて前記検出信号の発生時間を求めるステップと、を含み、
前記検出信号の発生時間を求めるステップにて、前記遅延時間が小さい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第１の発生時間及び前記遅延時間が大きい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第２の発生時間をそれぞれ求めて、第１の発生時間に対する比重を大きく設定した補正係数を、第１の発生時間及び第２の発生時間のそれぞれに乗じて前記検出信号の発生時間を求めることを特徴とする荷電粒子測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ミュオンなどの荷電粒子を検出する荷電粒子測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物内部をイメージングする技術として、地表に到達する宇宙線ミュオンを観測して内部を透視する技術が知られている。
【０００３】
この技術は、例えば火山またはピラミッドなどの大型で内部への立ち入りが困難なものに対して好適に利用されてきた。ミュオンを用いて構造物の内部を透視する方法として、ミュオンの粒子束の減衰を測定する透過法やミュオンのクーロン多重散乱角を測定する散乱法が知られている。また、散乱法においては、クーロン多重散乱による軌跡の変位を測定する変位法も知られている。
【０００４】
ミュオンによる透視技術では、透視の対象となる構造物にミュオン軌跡検出器が外設される。そして、この検出器によりミュオンの飛行軌跡を検出して、軌跡を解析することで構造物内部のイメージングが行われる。
【０００５】
一般的なミュオン軌跡検出器は、ドリフトガスが封入されたドリフトチューブの配列が多層にして構成されている。
【０００６】
ドリフトチューブは、その中心に陽極ワイヤが張られており、ミュオンのような荷電粒子がドリフトチューブ内を通過すると内部に封入されているガスが電離されて電子が発生する。この発生した電子が、陽極ワイヤに到達することでミュオンの通過が検出される。
電子が陽極ワイヤに到達するまでのドリフト時間からドリフト半径（陽極ワイヤからの距離）を換算することが可能であるため、検出器の大きさ以下の精度でミュオンの通過位置を測定可能となる。そして、ミュオンが通過した各ドリフトチューブの通過位置に基づいてのミュオンの軌跡が導出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−５０１４５０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０９４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような、ドリフトチューブなどの検出器を複数用いてミュオン軌跡を測定する技術では、ドリフトチューブから出力される検出信号を処理する信号増幅器や検出回路などの信号処理回路はドリフトチューブごとに設置される。
【０００９】
このため、ミュオンの軌跡を精度良く算出するため複数層のドリフトチューブを用いて測定する場合、測定システム全体で必要な信号処理機器の数が増加するという問題があった。
【００１０】
また、ミュオン軌跡を測定する技術では、一定時間内に複数のドリフトチューブで同時に発生した信号を１つのイベントとして取得する必要がある。このため、信号処理回路間の時刻同期などの制御や回路の接続等の配線作業などの作業が、ドリフトチューブの設置数が増加するほど複雑になるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、検出器ごとに信号処理回路を設けること無く、簡易な構成により複数の検出器から出力された検出信号を測定できる荷電粒子測定技術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】
【００１２】
本発明の実施形態に係る荷電粒子測定装置は、荷電粒子を検出した際に検出信号を出力する複数の検出器と、出力された前記検出信号を分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が前記検出器ごとに異なる２つの遅延信号を発生させる伝送時間差発生部と、発生された２つの前記遅延信号における発生時間の時間差を測定する時間差測定部と、前記伝送時間差発生部で発生させる２つの前記遅延信号の前記遅延時間と前記遅延時間の遅延時間差とを前記検出器のそれぞれに対応させて予め保存する遅延時間情報保存部と、測定された発生時間の時間差を保存された前記遅延時間差と照合し、合致する前記遅延時間差に対応する前記検出器を特定する検出器特定部と、前記遅延信号の発生時間と特定された前記検出器に対応する前記遅延時間とに基づいて前記検出信号の発生時間を求める発生時間導出部と、を備え、前記発生時間導出部は、前記遅延時間が小さい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第１の発生時間及び前記遅延時間が大きい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第２の発生時間をそれぞれ求めて、第１の発生時間に対する比重を大きく設定した補正係数を、第１の発生時間及び第２の発生時間のそれぞれに乗じて前記検出信号の発生時間を求めることを特徴とする。
【００１３】
本発明の実施形態に係る荷電粒子測定方法は、荷電粒子を検出した際に検出信号を出力する複数の検出器を用いて、出力された前記検出信号を分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が前記検出器ごとに異なる２つの遅延信号を伝送時間差発生部において発生させるステップと、発生された２つの前記遅延信号における発生時間の時間差を測定するステップと、前記伝送時間差発生部で発生させる２つの前記遅延信号の前記遅延時間と前記遅延時間の遅延時間差とを前記検出器のそれぞれに対応させて予め保存するステップと、測定された発生時間の時間差を保存された前記遅延時間差と照合し、合致する前記遅延時間差に対応する前記検出器を特定するステップと、前記遅延信号の発生時間と特定された前記検出器に対応する前記遅延時間とに基づいて前記検出信号の発生時間を求めるステップと、を含み、前記検出信号の発生時間を求めるステップにて、前記遅延時間が小さい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第１の発生時間及び前記遅延時間が大きい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第２の発生時間をそれぞれ求めて、第１の発生時間に対する比重を大きく設定した補正係数を、第１の発生時間及び第２の発生時間のそれぞれに乗じて前記検出信号の発生時間を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態により、検出器ごとに信号処理回路を設けること無く、簡易な構成により複数の検出器から出力された検出信号を測定できる荷電粒子測定技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る荷電粒子測定装置の構成図。
【図２】本実施形態に適用されるドリフトチューブの断面図。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）本実施形態に適用されるドリフトチューブの配置例を示す図。
【図４】（Ａ）本実施形態に適用されるドリフトチューブの配置例を示す図、（Ｂ）ドリフトチューブとシンチレータとを組み合わせた場合の配置例を示す図。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）伝送時間差発生部において、２つの遅延信号が出力される状態を示す説明図。
【図６】２つの遅延信号における遅延時間の遅延時間差を検出器ごとに計算した計算例（第１実施形態）。
【図７】遅延時間情報保存部に保存される遅延時間情報の一例を示す図。
【図８】２つの遅延信号に基づいて検出信号の発生時間を導出する方法を説明する説明図。
【図９】第１実施形態に係る荷電粒子の測定手順を示すフローチャート。
【図１０】第２実施形態に係る荷電粒子測定装置の構成図。
【図１１】２つの遅延信号における遅延時間の遅延時間差を検出器ごとに計算した計算例（第２実施形態）。
【図１２】（Ａ）伝送時間差発生部から出力された２つの遅延信号を示す図、（Ｂ）２つの遅延信号がＡＤ変換されたパルス信号を示す図、（Ｃ）遅延信号の一方に付加遅延時間が設定された状態を示す図、（Ｄ）付加遅延時間が設定された遅延信号と設定されていない遅延信号との論理和を示す図。
【図１３】第２実施形態に係る荷電粒子の測定手順を示すフローチャート。
【図１４】第３実施形態に係る荷電粒子測定装置の構成図。
【図１５】波高値を変化させた場合の、２つの遅延信号における発生時間の時間差の測定分布。
【図１６】第３実施形態に係る荷電粒子の測定手順を示すフローチャート。
【図１７】第４実施形態に係る荷電粒子測定装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように第１実施形態に係る荷電粒子測定装置１０は、荷電粒子を検出した際に検出信号ｓを出力する複数の検出器１１（１１１，１１２，１１３，１１４，１１５）と、出力された検出信号ｓを分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が検出器１１ごとに異なる２つの遅延信号ｓａ、ｓｂを発生させる伝送時間差発生部１６と、発生された２つの遅延信号ｓａ、ｓｂにおける発生時間の時間差を測定する時間差測定部２５と、伝送時間差発生部１６で発生させる２つの遅延信号ｓａ、ｓｂの遅延時間と遅延時間の遅延時間差とを検出器１１のそれぞれに対応させて予め保存する遅延時間情報保存部２６と、測定された発生時間の時間差を保存された遅延時間差と照合し、合致する遅延時間差に対応する検出器１１を特定する検出器特定部２７と、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間と特定された検出器１１に対応する遅延時間とに基づいて検出信号ｓの発生時間を求める発生時間導出部２８と、を備える。なお、図１は、検出器１１２において荷電粒子を検出した場合の例を示している。
【００１７】
検出器１１は、ミュオンなどの荷電粒子の通過を検出して、検出信号ｓを出力する荷電粒子測定器であり、少なくとも３つ以上が配置される。各検出器１１には、検出器１１を相互に識別するための識別番号（チャンネルＩＤ）が付与されている。
【００１８】
荷電粒子の通過を検出した検出器１１から出力された検出信号ｓは、伝送時間差発生部１６に入力される。ドリフトチューブなどの高電圧で駆動する検出器１１を用いる場合には、小電圧で駆動する計算処理装置２３を保護するため、各検出器１１と伝送時間差発生部１６との接続間に耐圧コンデンサ１５を設けても良い。
【００１９】
検出器１１としては、電離ガスを内部に封入して、荷電粒子によってガスから電離された電子を検出して電気信号を出力するドリフトチューブや荷電粒子が通過した際に発光するシンチレータ材を長尺状にして、検出した光信号を電気信号に変換して出力するシンチレータ等が例示される。
【００２０】
図２は、ドリフトチューブ１２の断面図を示している。ドリフトチューブ１２は、アルミニウム製の円筒管であり、円筒管の中心に高電圧を印加した陽極ワイヤ１３が張られている。そして、ドリフトチューブ１２内には、希ガスを主成分とする電離ガスが封入されている。ミュオンが、ドリフトチューブ１２内を通過すると、電離ガスが電離されてイオンと電子に分離する。
【００２１】
分離した電子が、陽極ワイヤ１３に移動され陽極ワイヤ１３の近傍で電子雪崩を起こると、数ｐＣ〜数１００ｐＣの電荷を発生させる。このとき、ドリフトチューブ１２から検出信号ｓが出力されて、検出器１１におけるミュオンの通過が検出される。
【００２２】
電離ガスの電離により電子が発生する時間Ｔμと電子が陽極ワイヤ１３に到達する時間（検出信号ｓの発生時間Ｔ０）から陽極ワイヤ１３までの電子の移動時間が判明する。この移動時間に基づいて陽極ワイヤ１３までの電子の移動距離を求めることで、ドリフトチューブ１２内でのミュオンの通過位置が測定できる。
【００２３】
図３、図４は、本実施形態に適用されるドリフトチューブ１２の配置例を示す図である。図３（Ａ）の例では、複数のドリフトチューブ１２を平行に配列させた３層のドリフトチューブ層を、各ドリフトチューブ層が画成する平面の法線方向に積層させて構成されている。また、図３（Ｂ）の例では、中心位置をずらして近接させた２層のドリフトチューブ層を１組とし、３組のドリフトチューブ層を積層させて構成して、あわせて６層で配置されている。
【００２４】
ドリフトチューブ層を３層以上にしてミュオンの通過を検出することで、検出された各ドリフトチューブ１２の通過位置に基づいてミュオンの軌跡を導出できる。
【００２５】
また、図４（Ａ）の例では、ドリフトチューブ層を２層ずつ交互に直交させて積み重ねてあわせて１２層のドリフトチューブ層で配置している。このように、ドリフトチューブ１２の配列方向を直交させたドリフトチューブ層を積層することで、ミュオンの軌跡を３次元的に検出することが可能となる。図４（Ｂ）の例では、１２層のドリフトチューブ層の上部に板状のシンチレータ１４を平行に配列したシンチレータ層が配置されている。
【００２６】
伝送時間差発生部１６（図１）は、検出器１１から出力された検出信号ｓを分岐させ、分岐させた２つの信号をそれぞれ遅延させる。そして、２つの信号における遅延時間の遅延時間差が検出器１１ごとに異なる遅延信号ｓａ、ｓｂを出力する。
【００２７】
具体的には、伝送時間差発生部１６は、コイル１７とコンデンサ１８から成る遅延回路１９が多段に接続されている。そして、各検出器１１から出力される検出信号ｓは、遅延回路１９間のそれぞれに入力される。
【００２８】
伝送時間差発生部１６に入力された検出信号ｓは、２つの出力方向に分岐される。分岐された２つの信号は、遅延回路１９の段数に応じてそれぞれ遅延される。
【００２９】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、伝送時間差発生部１６において、検出器１１２から出力された検出信号ｓから２つの遅延信号ｓａ、ｓｂが出力される状態を示す図である。
【００３０】
伝送時間差発生部１６の一方の出力端からは、２段の遅延回路１９１、１９２を介して遅延された遅延信号ｓａが出力される（図５（Ａ））。そして、他方の出力端からは、４段の遅延回路１９２、１９３、１９４、１９５を介して遅延された遅延信号ｓｂが出力される（図５（Ｂ））。
【００３１】
遅延回路１９による遅延時間は、下記式（１）のように記載される。遅延時間は、遅延回路１９の段数ｎに比例して長くなる。したがって、検出信号ｓの入力位置が伝送時間差発生部１６の出力端に近くなるほど場合、一方の遅延信号における遅延時間は短くなり、他方の遅延信号における遅延時間は長くなる。
【００３２】
【数１】
0006591309.tif 000002
【００３３】
そして、検出器１１ごとに出力される検出信号ｓを伝送時間差発生部１６の異なる位置に入力することで、発生する２つの遅延信号ｓａ、ｓｂの遅延時間は検出器１１ごとに変化する。このため、遅延時間の遅延時間差は検出器１１ごとに異なるものとなる。
【００３４】
なお、ここでの“遅延時間の遅延時間差”とは、伝送時間差発生部１６から出力される遅延信号ｓａ、ｓｂのいずれか一方の発生時間を基準時間にし、この基準時間から他方の遅延信号の発生時間までの時間差（経過時間）により測定されるものを意味する。つまり、遅延信号ｓａの発生時間を基準とした場合に、遅延信号ｓａの発生時間より遅延信号ｓｂの発生時間が早い場合にはマイナスの時間差となる。
【００３５】
図６は、検出器１１を１０チャンネル設けて、２つの遅延信号ｓａ、ｓｂにおける遅延時間の遅延時間差を検出器１１ごとに計算した計算例である。なお、１段の遅延回路１９で約３６ｎ（ｓ）の遅延時間を発生するものとして計算している。図６に示されるように、相互に異なる遅延時間の遅延時間差が検出器１１ごとに発生する。
【００３６】
なお、発生させる遅延時間差を調整可能とするため、遅延回路１９を構成するコイル１７及びコンデンサ１８は、インダクタンス及び静電容量が可変なものが望ましい。また、伝送時間差発生部１６は、コイル１７とコンデンサ１８から成る遅延回路１９を用いた構成に限定されるものでは無く、入力信号を遅延可能なインバータなどの遅延回路を多段に構成することで実現しても良い。
【００３７】
図１に戻って説明を続ける。
伝送時間差発生部１６から出力された遅延信号ｓａ、ｓｂのそれぞれは、信号増幅器２２（２２ａ，２２ｂ）に伝送される。なお、伝送時間差発生部１６と信号増幅器２２との間には、抵抗２０（２０ａ，２０ｂ）と接地された抵抗２１（２１ａ，２１ｂ）とが設けられており、信号増幅器２２に入力される遅延信号ｓａ、ｓｂの電流値が調整される。
【００３８】
信号増幅器２２は、伝送時間差発生部１６から出力された遅延信号ｓａ、ｓｂを増幅する。なお、検出器１１にドリフトチューブ１２を用いた場合には、ドリフトチューブ１２で検出される最少数ｐＣの電荷を、計測可能なレベルまで増幅する増幅器が望ましい。なお、信号を増幅する方法は、チャージアンプ、カレントアンプ等の公知の手法を適用できる。
【００３９】
計算処理装置２３は、信号受付部２４と、時間差測定部２５と、遅延時間情報保存部２６と、検出器特定部２７と、発生時間導出部２８と、荷電粒子軌跡計算部２９と、を備える。
【００４０】
計算処理装置２３を構成する各ユニットの機能は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である記憶回路に保持された所定のプログラムコードを、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、PLD(programmable logic device)、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサなどの電子回路において実行することによって実現しても良く、このようなソフトウェア処理に限らず、例えば、ＡＳＩＣ等の電子回路を用いたハードウェア処理で実現しても良いし、ソフトウェア処理とハードウェア処理とを組み合わせて実現しても良い。
【００４１】
信号受付部２４は、信号増幅器２２で増幅された遅延信号ｓａ、ｓｂを受け付ける。
【００４２】
時間差測定部２５は、受け付けた遅延信号ｓａ、ｓｂのそれぞれについて、信号の発生時間を測定する。発生時間（信号の立ち上がり時間）は、例えば遅延信号ｓａ、ｓｂの電圧値が設定された共通の閾値を超えた時間を測定することで求められる。そして、時間差測定部２５は、求めた遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間に基づいて時間差を測定する。
【００４３】
なお、時間差は、遅延信号ｓａ、ｓｂのいずれか一方の発生時間を基準時間にし、この基準時間から他方の遅延信号の発生時間までの時間差（経過時間）により測定される。
【００４４】
遅延時間情報保存部２６は、伝送時間差発生部１６で発生させる遅延信号ｓａ、ｓｂの遅延時間と遅延時間の遅延時間差とを遅延時間情報として検出器１１のそれぞれに対応させて予め保存する。
【００４５】
遅延時間情報は、計算処理装置２３あるいは別の計算機上において、遅延回路１９の接続構成、コイル１７のインダクタンス、コンデンサ１８の静電容量などの伝送時間差発生部１６の詳細構成に基づいてシミュレーション計算により求められる。あるいは、検出信号ｓを模擬した模擬信号を伝送時間差発生部１６に入力して遅延時間情報を予め求めても良い。
【００４６】
図７は、１０チャンネルの検出器１１を設けた場合の、遅延時間情報保存部２６に保存される遅延時間情報の一例を示す図である。検出器１１のそれぞれに対応させて、遅延信号ｓａの遅延時間Ｔｄｅｌａｙ、遅延信号ｓｂの遅延時間Ｔｄｅｌａｙ’、及び遅延時間の遅延時間差Ｔｄが計算され保存される。
【００４７】
検出器特定部２７は、時間差測定部２５で測定された遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差を遅延時間情報の遅延時間差と照合する。そして、合致する遅延時間差に対応する検出器１１を、検出信号ｓが出力された検出器１１として特定する。なお、遅延時間情報の遅延時間差との照合は、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差において発生し得る誤差を加味しても良い。
【００４８】
発生時間導出部２８は、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間と特定された検出器１１に対応する遅延時間情報の遅延時間とに基づいて検出信号ｓの発生時間を求める。
【００４９】
具体的には、遅延信号ｓａの発生時間から、遅延時間情報として保存されている遅延信号ｓａの遅延時間を減算することで検出信号ｓの発生時間を求める。あるいは、遅延信号ｓｂの発生時間から、遅延時間情報として保存されている遅延信号ｓｂの遅延時間を減算することで検出信号ｓの発生時間を求める。
【００５０】
図８は、遅延信号ｓａ、ｓｂに基づいて検出信号ｓの発生時間Ｔ０を導出する方法を説明する図である（適宜、図１参照）。
【００５１】
１つの検出器１１から出力された検出信号ｓが伝送時間差発生部１６に入力されると、遅延信号ｓａ、ｓｂが発生する。遅延信号ｓａは、検出信号ｓを遅延時間Ｔｄｅｌａｙだけ遅延させた信号となり、遅延信号ｓｂは、検出信号ｓを遅延時間Ｔｄｅｌａｙ’だけ遅延させた信号となる。
【００５２】
時間差測定部２５は、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間Ｔｓａ、Ｔｓｂを測定して、測定された発生時間Ｔｓａ、Ｔｓｂから遅延時間差Ｔｄを測定する。遅延時間差Ｔｄは検出器１１ごとに異なるため、検出信号ｓがいずれの検出器１１から出力されたものかを特定できる。
【００５３】
そして、遅延信号ｓａの発生時間Ｔｓａから遅延時間Ｔｄｅｌａｙを減算する、または遅延信号ｓｂの発生時間Ｔｓｂから遅延時間Ｔｄｅｌａｙ’を減算することで検出信号ｓの発生時間Ｔ０が導出される。
【００５４】
なお、検出信号ｓの発生時間Ｔ０は、遅延信号ｓａの発生時間Ｔｓａに基づいて求めた発生時間Ｔ０と遅延信号ｓｂの発生時間Ｔｓｂに基づいて求めた発生時間Ｔ０との平均値により求めても良いし、遅延信号ｓａ、ｓｂの内で遅延時間が少ない遅延信号の発生時間に基づいて求めた発生時間Ｔ０を優先的に選択しても良い。
【００５５】
コイル１７及びコンデンサ１８から成る遅延回路１９を多段に接続して伝送時間差発生部１６の両端から出力される遅延信号ｓａ、ｓｂの出力波形は、完全に一致せず、波高値及び立ち上がり時間が異なる場合がある。
【００５６】
検出信号ｓの入力位置が伝送時間差発生部１６の両端から同程度の距離にある検出器１１については出力波形に大きな差は生じない。しかし、入力位置が伝送時間差発生部１６の出力端に近くなればなるほど場合、出力波形に差が生じて、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間に基づいて計算される発生時間Ｔ０には差が生じる。
【００５７】
このため、下記式（２）のように示すように、２つの遅延信号から導出された検出信号ｓの発生時間Ｔ０に対して補正係数を乗じて発生時間Ｔ０を求めて良い。
【００５８】
【数２】
0006591309.tif 000003
【００５９】
具体的には、発生時間導出部２８は、遅延時間が小さい方の遅延信号に基づく発生時間Ｔ０と、遅延時間が大きい方の遅延信号に基づく発生時間Ｔ０とをそれぞれ求める。そして、遅延時間が小さい方の遅延信号に基づく発生時間Ｔ０に対する比重を大きく設定した補正係数を、求めた２つの発生時間Ｔ０に乗じて検出信号ｓの発生時間Ｔ０を求める。ｆ（ｘ）は、遅延時間が小さい方の比重が大きくなるように設定される。
【００６０】
このように、２つの遅延信号から導出された検出信号ｓの発生時間Ｔ０を用いることで、発生時間Ｔ０の時間分解能を向上させることができる。なお、補正係数ｆ（ｘ）は、遅延信号を模擬した模擬信号を信号受付部２４に直接入力した場合に求めた発生時間Ｔ０と、伝送時間差発生部１６に検出信号ｓを模擬した模擬信号を挿入した場合に求めた発生時間Ｔ０とを比較し、２つの誤差が最も小さくなる値とすることで最適化される。
【００６１】
荷電粒子軌跡計算部２９（図１）は、各検出器１１の検出信号ｓの発生時間Ｔ０に基づいて検出器１１内における荷電粒子（ミュオン）の通過位置を測定する。そして、各検出器１１における荷電粒子の通過位置に基づいて荷電粒子の飛行軌跡を求める。なお、荷電粒子の飛行軌跡を求める場合は、検出器１１にドリフトチューブ１２を用い、複数のドリフトチューブ１２を配列させたドリフトチューブ層を多層に設ける。
【００６２】
ここで、ミュオンの軌跡を求める方法を具体的に説明する。
まず、検出器１１内のミュオンの通過位置を測定する上で、ミュオンの通過を検出したドリフトチューブ１２内で電離により電子が発生する時間Ｔμが必要となる。この時間Ｔμは、各検出器１１から出力された検出信号ｓの発生時間Ｔ０及びミュオンを検出したドリフトチューブ１２の位置情報などを用いて、ミュオンが検出器１１内を通過した場合に想定され得る時間を最小二乗法などのフィティングによるシミュレーション解析により求められる。なお、図４（Ｂ）で示したように、ドリフトチューブ１２と時間応答の速いシンチレータ１４と組み合わせて構成した場合には、シンチレータ１４における検出信号ｓの発生時間を時間Ｔμとしても良い。
【００６３】
電離時間Ｔμが求められると、検出信号ｓの発生時間Ｔ０と電離時間Ｔμとから陽極ワイヤ１３(図２参照)までの電子の移動時間が判明する。この移動時間は陽極ワイヤ１３までの電子の移動距離（ドリフト半径）に換算できるため、各ドリフトチューブ１２内でのミュオンの通過位置が測定される。そして、各ドリフトチューブ１２の通過位置の共通接線を求めることでミュオンの飛行軌跡が導出される。
【００６４】
図９は、第１実施形態に係る荷電粒子測定装置１０の測定手順を示すフローチャートである（適宜、図１参照）。
【００６５】
ミュオンなどの荷電粒子の通過を検出した検出器１１は、検出信号ｓを出力する（Ｓ１０）。伝送時間差発生部１６は、検出器１１から出力された検出信号ｓを分岐させ、分岐させた２つの信号をそれぞれ遅延させる。そして、２つの信号における遅延時間の遅延時間差が検出器１１ごとに異なる遅延信号ｓａ、ｓｂを出力する（Ｓ１１）。
【００６６】
時間差測定部２５は、受け付けた遅延信号ｓａ、ｓｂのそれぞれについて信号の発生時間を測定し、発生時間の時間差を測定する（Ｓ１２）。そして、検出器特定部２７は、時間差測定部２５で測定された遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差を遅延時間情報の遅延時間差と照合して、合致する遅延時間差に対応する検出器１１を特定する（Ｓ１３）。
【００６７】
発生時間導出部２８は、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間と特定された検出器１１に対応する遅延時間情報の遅延時間とに基づいて検出信号ｓの発生時間Ｔ０を導出する（Ｓ１４）。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、複数の検出器１１から出力される検出信号ｓを伝送時間差発生部１６にまとめて入力して、発生させた遅延信号ｓａ、ｓｂの遅延時間差に基づいて検出器１１を特定する。そして、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間に基づいて検出器１１の発生時間Ｔ０を求める。
【００６９】
これにより、計算処理装置２３に出力される信号数が２つに低減されるとともに、信号増幅器２２や信号処理を行う計算処理装置２３が１つに共通化される。このため、従来のように検出器１１ごとに信号処理回路を設ける必要は無く、簡易な構成により複数の検出器１１から出力された検出信号ｓを測定できる。さらに、ケーブル配線数やシステムの設置に係る作業数を大幅に低減できる。
【００７０】
（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る荷電粒子測定装置１０の構成図を示している。なお、図１０において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００７１】
第２実施形態に係る荷電粒子測定装置１０が第１実施形態と異なる点は、ＡＤ変換回路３０（３０ａ，３０ｂ）と、付加遅延設定部３１と、ＯＲ回路３２と、を備える点にある。
【００７２】
ＡＤ変換回路３０は、信号増幅器２２で増幅された２つの遅延信号ｓａ、ｓｂをデジタル信号に変換する。なお、ＡＤ変換回路３０は、ＡＤ変換後のパルス幅を計算処理装置２３の時間分解能に合わせて調整する機能や一定の時間内に信号入力がない場合に次に入力された信号をトリガーにしてＡＤ変換する機能などを備えても良い。
【００７３】
付加遅延設定部３１は、ＡＤ変換回路３０と計算処理装置２３との間に設けられて、デジタル信号に変換された２つの遅延信号ｓａ、ｓｂのうちいずれか一方を入力する。ここでは、遅延信号ｓｂを入力するものとする。
【００７４】
付加遅延設定部３１は、入力した遅延信号ｓｂに対して、検出器１１ごとに異なる遅延時間の遅延時間差のうちで、最大となる遅延時間差以上の時間を遅延させる。
【００７５】
付加遅延設定部３１は、メモリを保有したＦＰＧＡやＰＬＤ等のプロセッサで構成して、遅延信号ｓｂ（パルス信号）をＯＮ／ＯＦＦすることで必要な時間分を遅延させても良いし、遅延信号ｓｂを伝送するケーブル長を変えるなどして物理的に遅延させても良い。
【００７６】
なお、付加遅延設定部３１を用いて遅延信号ｓｂを遅延させる場合、遅延時間情報保存部２６に保存される遅延時間情報は、付加遅延設定部３１で遅延される遅延時間分を加味して保存される。
【００７７】
図１１は、付加遅延設定部３１において遅延信号ｓｂを遅延させた場合の、遅延時間の遅延時間差を検出器１１ごとに計算した計算例である。図６（第１実施形態）と同様に１０チャンネルの検出器１１を設けて、付加遅延設定部３１において遅延信号ｓｂに対して約４００ｎｓｅｃの時間を遅延させる。
【００７８】
図６の場合では、遅延時間差は約−３５０ｎ（ｓ）〜＋３５０ｎ（ｓ）となり、遅延信号ｓｂが遅延信号ｓａよりも先に計算処理装置２３に到達する場合、遅延信号ｓｂ、ｓａの時間差を測定する時間差測定部２５において時間を遡るマイナスの評価が必要であった。
【００７９】
一方、付加遅延設定部３１において、遅延時間差の最大値である３５０ｎ（ｓ）以上の時間を遅延させることで、遅延時間差は約５０ｎ（ｓ）〜＋７５０ｎ（ｓ）となる。このため、計算処理装置２３には遅延信号ｓａが遅延信号ｓｂよりも必ず先に到達するため、時間差測定部２５で時間を遡るマイナスの評価は必要無い。マイナスの評価が無くなることで、時間差測定部２５における測定処理が容易となる。
【００８０】
ＯＲ回路３２は、付加遅延設定部３１により遅延された遅延信号ｓｂと遅延されていない遅延信号ｓａとの論理和をとり、２つの遅延信号ｓａ、ｓｂを１つのデジタル信号にまとめて計算処理装置２３に出力する。ＯＲ回路３２を用いて遅延信号ｓａ、ｓｂを１つのデジタル信号にまとめることで、計算処理装置２３に入力される信号数を１つに集約できる。
【００８１】
なお、ＯＲ回路３２回路で遅延信号ｓａ、ｓｂを１つにまとめた場合、時間差測定部２５は、１つ目の信号の立ち上がり時間と、２つの信号の立ち上がり時間の時間差から遅延信号ｓａ、ｓｂにおける発生時間の時間差を測定する。
【００８２】
図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、付加遅延設定部３１を用いて遅延信号ｓｂを遅延させる方法を説明する図である（適宜、図１０参照）。
【００８３】
図１２（Ａ）は、伝送時間差発生部１６から出力された遅延信号ｓａ、ｓｂを示している。ＡＤ変換回路３０は、アナログ信号である遅延信号ｓａ、ｓｂをパルス信号に変換する（図１２（Ｂ））。
【００８４】
そして、付加遅延設定部３１は、遅延信号ｓｂに対して付加遅延時間Ｔａｄｄ分を遅延させる（図１２（Ｃ））。ＯＲ回路３２は、付加遅延設定部３１により遅延された遅延信号ｓｂと遅延されていない遅延信号ｓａとの論理和をとり、１つのデジタル信号にまとめて計算処理装置２３に出力する（図１２（Ｄ））。
【００８５】
図１３は、第２実施形態に係る荷電粒子測定装置１０の測定手順を示すフローチャートである（適宜、図１０参照）。なお、第１実施形態に係る荷電粒子測定装置１０の測定手順と同一の手順については記載を省略して説明する。
【００８６】
荷電粒子の通過を検出した検出器１１は、検出信号ｓを出力する（Ｓ２０）。そして、伝送時間差発生部１６は、検出信号ｓから遅延信号ｓａ、ｓｂを出力する（Ｓ２１）。
【００８７】
ＡＤ変換回路３０は、信号増幅器２２で増幅された遅延信号ｓａ、ｓｂをデジタル信号に変換する（Ｓ２２）。そして、付加遅延設定部３１は、遅延信号ｓｂに対して付加遅延させる（Ｓ２３）。
【００８８】
時間差測定部２５は、受け付けた遅延信号ｓａ、ｓｂのそれぞれについて信号の発生時間を測定し、発生時間の時間差を測定する（Ｓ２４）。そして、検出器特定部２７は、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差を遅延時間情報の遅延時間差と照合して、合致する遅延時間差に対応する検出器１１を特定する（Ｓ２５）。
【００８９】
発生時間導出部２８は、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間と特定された検出器１１に対応する遅延時間情報の遅延時間とに基づいて検出信号ｓの発生時間Ｔ０を導出する（Ｓ２６）。
【００９０】
このように、第２実施形態では、付加遅延設定部３１を備えることで、時間差測定部２５において時間を遡るマイナスの評価は必要無くなるため、測定処理が容易となる。また、ＯＲ回路３２を備えることで、計算処理装置２３に入力される信号数を１つに集約でき、装置の構成を簡素化できる。
【００９１】
（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態に係る荷電粒子測定装置１０の構成図を示している。なお、図１４において第１実施形態（図１）と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００９２】
第３実施形態における荷電粒子測定装置１０が第１実施形態と異なる点は、ＡＤ変換回路３０（３０ａ，３０ｂ）と、波高推定部３３と、時間差補正部３４と、を備える点にある。なお、第２実施形態で示した、付加遅延設定部３１と、ＯＲ回路３２と、を備えても良い。
【００９３】
ＡＤ変換回路３０は、信号増幅器２２で増幅された２つの遅延信号ｓａ、ｓｂをデジタル信号に変換する。なお、ＡＤ変換回路３０は、後段の波高推定部３３において遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値が推定可能となる方法、例えば多閾値を設定した変換方法などを用いてデジタル変換を行う。
【００９４】
波高推定部３３は、デジタル信号に変換された遅延信号ｓａ、ｓｂに基づいて遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値を推定する。
【００９５】
波高値を推定する方法は、ＡＤ変換回路３０において少なくとも３つ以上の閾値を設定してデジタル変換した場合に、それぞれの閾値を通過する時間を測定する。そして、複数の閾値を通過する時間情報を用いて最小二乗法等の波形フィティングを実行して波高値を推定する方法がある。
【００９６】
また、ＡＤ変換回路３０において２つの閾値を設定してデジタル変換した場合に、それぞれの閾値を通過する２つの時間を測定する。２つの測定時間の時間差と波高値には相関がある（時間差が大きくなる程、波高値は小さくなる）ため、これらの相関関係を予め求めておき、測定した時間差に基づいて波高値を推定する方法を用いても良い。
【００９７】
また、ＡＤ変換回路３０において１つの閾値を設定してデジタル変換した場合に、その閾値を超える時間を測定する。閾値を超える時間と波高値には相関がある（閾値を超える時間が大きくなる程、波高値は大きくなる）ため、これらの相関関係を予め求めておき、測定した閾値を超える時間に基づいて波高値を推定する方法を用いても良い。
【００９８】
ところで、パルス信号の発生時間を測定する場合、アナログ信号の波高値に依存して測定の読み取り誤差（タイムウォーク）が生じる場合がある。このため、伝送時間差発生部１６から出力される遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値が変化した場合、時間差測定部２５で測定される遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間の時間差に誤差が発生するおそれがある。
【００９９】
図１５は、遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値を４０ｍＶ〜１８０ｍＶに変化させた場合の、測定された遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差における測定分布を示している。なお、時間差の真値は約２００ｎｓｅｃであり、２つの遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値は同等のものとする。
【０１００】
図１５に示されるように、遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値が大きい場合、ＡＤ変換の閾値が２つの出力波形にたいして十分小さいためタイムウォークの影響が小さく、比較的良い時間分解能を得ることができる。一方、遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値が小さい場合には、ＡＤ変換の閾値が２つの出力波形の最大値が近くなるためタイムウォークの影響が大きくなり、時間分解能は劣化する。
【０１０１】
遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値と時間差のずれ（真値と測定分布の中心値とのずれ）には相関があるため、遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値を求めることで遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差における誤差を補正することができる。
【０１０２】
時間差補正部３４は、遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値に応じて生じる遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差における誤差について、波高値をパラメータとして、シミュレーション計算または遅延信号ｓａ、ｓｂを模擬した模擬信号を用いて予め求める。
【０１０３】
そして、時間差補正部３４は、波高推定部３３で推定された波高値に対応する遅延時間差の誤差に基づき、時間差測定部２５で測定された遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間の時間差を補正する。
【０１０４】
さらに、発生時間導出部２８は、遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値に応じて生じる遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間の誤差を、シミュレーション計算または遅延信号ｓａ、ｓｂを模擬した模擬信号を用いて予め求めておき、波高推定部３３で推定された波高値に対応する誤差に基づき遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間を補正しても良い。
【０１０５】
図１６は、第３実施形態に係る荷電粒子測定装置１０の測定手順の一例を示すフローチャートである（適宜、図１４参照）。なお、図１６において第１実施形態（図１）と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【０１０６】
荷電粒子の通過を検出した検出器１１は、検出信号ｓを出力する（Ｓ３０）。そして、伝送時間差発生部１６は、検出信号ｓから遅延信号ｓａ、ｓｂを出力する（Ｓ３１）。
【０１０７】
ＡＤ変換回路３０は、信号増幅器２２で増幅された２つの遅延信号ｓａ、ｓｂをデジタル信号に変換する（Ｓ３２）。そして、波高推定部３３は、ＡＤ変換回路３０でデジタル信号に変換された遅延信号に基づいて遅延信号の波高値を推定する（Ｓ３３）。
【０１０８】
時間差測定部２５は、受け付けた遅延信号ｓａ、ｓｂのそれぞれについて信号の発生時間を測定し、発生時間の時間差を測定する（Ｓ３４）。
【０１０９】
時間差補正部３４は、発生時間の時間差を推定された波高値に応じて補正する（Ｓ３５）。そして、検出器特定部２７は、補正された遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間差を遅延時間情報の遅延時間差と照合して、合致する遅延時間差に対応する検出器１１を特定する（Ｓ３６）。
【０１１０】
発生時間導出部２８は、遅延信号ｓａ、ｓｂの発生時間と特定された検出器１１に対応する遅延時間情報の遅延時間とに基づいて検出信号ｓの発生時間Ｔ０を導出する（Ｓ３７）。
【０１１１】
このように、第３実施形態では、測定された時間差を波高値に応じて補正することで、遅延信号ｓａ、ｓｂの波高値が変化した場合であっても、検出信号ｓの発生時間Ｔ０を正確に求めることができる。
【０１１２】
（第４実施形態）
図１７は、第４実施形態に係る荷電粒子測定装置１０の構成図を示している。なお、図１７において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【０１１３】
第４実施形態における荷電粒子測定装置１０が第１実施形態と異なる点は、異常計数判定部３５と、遮断スイッチ３６（３６１，３６２，３６３，３６４，３６５）と、スイッチ制御部３７と、をさらに備える点にある。
【０１１４】
検出器１１にドリフトチューブ１２を用いた場合、電離ガスのリークなどを起因としてで、検出器１１から出力される検出信号ｓが異常に増加する場合がある。特定の検出器１１で発生する信号が極度に増加すると、他の検出器１１で出力される検出信号ｓにより伝送時間差発生部１６で発生する遅延信号の間に増加した信号が重なるおそれがある。この場合、遅延時間差に基づいて検出器１１の特定が正確にできず、検出信号ｓの発生時間Ｔ０が誤って導出されるおそれがある。
【０１１５】
異常計数判定部３５は、検出器特定部２７で特定された検出器１１のチャネルＩＤを取得して、検出器別に計数を行う。そして、一定時間内に所定の回数（検出器１１の異常出力を判定するための回数）以上が計数された検出器１１の異常を出力する。
【０１１６】
遮断スイッチ３６は、各検出器１１と伝送時間差発生部１６との間に設けられて、伝送時間差発生部１６への検出信号ｓの出力を遮断（停止）可能なスイッチである。遮断スイッチ３６は、通常時は導通されており、検出器１１の異常が出力された場合に遮断される。
【０１１７】
スイッチ制御部３７は、異常計数判定部３５において異常が出力された場合、異常が出力された検出器１１に対応する遮断スイッチ３６に対して、遮断を指令する制御信号を送信する。これにより、異常と判定された検出器１１から伝送時間差発生部１６への検出信号ｓの出力は停止される。
【０１１８】
検出器１１から伝送時間差発生部１６への検出信号ｓの出力制御は、遮断スイッチ３６にリレー回路やＣＭＯＳスイッチ等を適用してスイッチ制御部３７による自動制御でも良いし、遮断スイッチ３６に、伝送時間差発生部１６とグランドとの切り替え可能なジャンパ等を適用して、検出器１１の異常が出力された場合に手動で切り替えても良い。
【０１１９】
このように、検出器１１で異常出力が発生した場合であっても、該当する検出器１１からの出力を停止させることで、他の検出器１１から出力される検出信号ｓの発生時間Ｔ０が誤って導出されることが防止される。
【０１２０】
以上述べた各実施形態の荷電粒子測定装置によれば、複数の検出信号を伝送時間差発生部にまとめて入力して、伝送時間差発生部１６で発生させた遅延信号に基づいて各検出信号の発生時間を求めることで、検出器ごとに信号処理回路を設けること無く、簡易な構成により複数の検出器から出力された検出信号を測定できる。
【０１２１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…荷電粒子測定装置、１１（１１１，１１２，１１３，１１４，１１５）…検出器、１２（１１）…ドリフトチューブ、１３…陽極ワイヤ、１４（１１）…シンチレータ、１５…耐圧コンデンサ、１６…伝送時間差発生部、１７…コイル、１８…コンデンサ、１９（１９１，１９２，１９３，１９４，１９５）…遅延回路、２０（２０ａ，２０ｂ）…抵抗、２１（２１ａ，２１ｂ）…抵抗、２２（２２ａ，２２ｂ）…信号増幅器、２３…計算処理装置、２４…信号受付部、２５…時間差測定部、２６…遅延時間情報保存部、２７…検出器特定部、２８…発生時間導出部、２９…荷電粒子軌跡計算部、３０（３０ａ，３０ｂ）…ＡＤ変換回路、３１…付加遅延設定部、３２…ＯＲ回路、３３…波高推定部、３４…時間差補正部、３５…異常計数判定部、３６（３６１，３６２，３６３，３６４，３６５）…遮断スイッチ、３７…スイッチ制御部。
【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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