专利名称：X射线检测信号处理装置以及方法
技术领域：
本发明涉及一种X射线检测信号处理装置以及使用该X射线检测信号处理装置的X射线检测信号处理方法，该X射线检测信号处理装置用于输入由X射线检测器发出并经过前置放大器的信号，并输出与向上述X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号。
背景技术：
目前，例如在荧光X射线分析中，由X射线检测器发出的信号为了除去直流成分，通过反馈电阻型或脉冲复位型的前置放大器而微分，所以含有一个由于微分时间常数而衰减的成分。如果将这样的模拟信号直接转换为数字信号并送到脉冲幅度分析器中，由于增益和基准线发生变化，在模拟信号处理装置中，在进行了处理后转换为数字信号，而送至脉冲幅度分析器(参照非专利文献1、2)，该处理用于去除由于微分时间常数而衰减的成分造成的影响。此处，作为由于微分时间常数而衰减的成分造成的影响，会有下述两个影响，分别为由于微分时间常数而衰减的信号的收敛值的变化而导致的最终增益的变化；由于微分时间常数自身的变化而导致的最终基准线的变化。另外，也存在通过数字化基准而进行同样处理的数字信号处理装置(参照专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利第4083802号公报非专利文献非专利文献I :合志阳一、佐藤公隆编，日本分光学会测定法丛书18，“能量分散型X射线分析半导体检测器的使用方法”，初版，株式会社学会出版中心，1989年6月30日，P. 30_33非专利文献2 :赫尔穆特·斯皮勒(Helmuth Spieler)著，半导体科学技术丛书(SERIES ON SEMICONDUCTOR SCIENCE ANDTECHN0L0GY)12，“半导体检测系统(Semiconductor Detector Systems)”，(美国)，牛津大学出版株式会社(OxfordUniversity Press Inc.),2009 年，ρ· 175-179
发明内容
发明要解决的课题但是，上述模拟信号处理装置是一种需要数百个部件而有复杂构造的装置，并且也需要复杂的调整。另一方面，上述数字信号处理装置虽然其构造简单，但是无法充分地去除由于微分时间常数自身的变化而导致的最终基准线的变化。本发明是借鉴现有的问题后而完成的，目的在于提供一种构成简单、调整简单、SN比高、可将与向X射线检测器射入的X射线的能量正确地对应的脉冲幅度信号输出的X射线检测信号处理装置以及方法。用于解决课题的方法为了达到上述目的，本发明的第I构成的X射线检测信号处理装置是一种输入由X射线检测器发出并经过前置放大器的信号，并输出与向X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号的装置，该装置具有将上述前置放大器发出的信号进行高速AD转换的高速AD转换器；以及对该高速AD转换器发出的信号进行处理的数字信号处理部。而且，该数字信号处理部包括事件检测部、将上述事件检测部发出的信号依次存储的存储器、事件处理部，该事件检测部通过使用高速整形用滤波函数并经过规定的整形时间将上述高速AD转换器发出的信号平滑化，将该平滑化后的信号在超过规定的阈值而为最大值的时刻作为事件信息而检测出来，与此同时，将该事件信息附加于上述高速AD转换器发出的信号中。该事件处理部一旦接收到上述事件检测部发出的附加了事件信息的信号，便开始基于事件到达而产生的事件处理，将上述事件检测部发出的信号和从上述存储器的一部分依次回溯而读出的信号根据这两个信号的收敛值、衰减波形补偿系数和增加波形补偿系数，经过上述规定的整形时间进行平滑化，从平滑化后的上述事件检测部发出的信号减去平滑化后的从上述存储器的一部分依次回溯而读出的信号，作为相对于事件的信号而求出，结束基于上述事件到达而产生的事件处理，上述衰减波形补偿系数是用于上述事件检测部发出的信号抵消上述前置放大器由于微分时间常数而衰减的量，上述增加波形补偿系数是用于上述存储器发出的依次回溯而读出的信号抵消上述前置放大器由于微分时间常数而增加的量。进一步地，事件处理部如果结束基于上述事件到达而产生的事件处理，则在收到由上述事件检测部发送的下一个附加了事件信息的信号为止，继续基于上述事件到达而引起的与事件处理相同的处理。从相邻的平滑化后的上述事件检测部发出的信号和其差而得到斜率，根据该斜率，在求出上述两个信号的收敛值的同时，根据从平滑化后的上述事件检测部发出的信号减去平滑化后的上述存储器发出的依次回溯而读出的信号而得到的信号，求出零能量值，该零能量值是X射线不射入上述X射线检测器时的输出值，将该零能量值从相对于上述事件的信号中减去的信号，作为与向上述X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号而输出。第I构成的X射线检测信号处理装置中，将上述前置放大器发出的信号通过高速AD转换器进行高速AD转换后，在数字信号处理部中通过数字化基准进行处理，该处理用于去除由于微分时间常数而衰减的成分造成的影响。数字信号处理部由于可由现场可编程门阵列(FPGA)、固件或数字信号处理器(DSP)、程序而构成，所以第I构成的X射线检测信号处理装置结构简单、调整简单、SN比高、可输出与向X射线检测器射入的X射线的能量正确地对应的脉冲幅度信号。第I构成的X射线检测信号处理装置中具有输入调整部为优选，该输入调整部将上述前置放大器发出的信号电平按照纳入上述高速AD转换器的输入范围的方式进行调整。
本发明的第2构成的X射线检测信号处理方法是一种使用第I构成的X射线检测信号处理装置、处理由X射线检测器发出并经过前置放大器的信号、并输出与向上述X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号的X射线检测信号处理方法。通过第2构成的X射线检测信号处理方法也可得到与第I构成的X射线检测信号处理装置相同的效
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通过参考附图的下述合适的实施方式的说明，可清楚地理解本发明。但是实施方式和附图仅仅是用于图示和说明，并不是用于确定本发明的范围而使用的。本发明的范围由添付的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件号表示同一部分。图I为表示本发明的一个实施方式的X射线检测信号处理装置的示意图。
具体实施例方式下面，对于本发明的一个实施方式的X射线检测信号处理装置，按照附图进行说明。如图I所示，该装置是一种输入由X射线检测器发出并经过前置放大器的信号、并输出与向上述X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号的装置，该装置具有将上述前置放大器发出的信号进行高速AD转换的高速AD转换器I ;对该AD转换器I发出的信号进行处理的数字信号处理部2。此处，在该装置中，由于在高速AD转换器I之前设置了输入调整部6，所以前置放大器发出的信号经由输入调整部6输入到高速AD转换器1，该输入调整部6将前置放大器发出的信号电平按照纳入高速AD转换器I的输入范围的方式进行调整。输入调整部6的电平调整可以通过检测向高速AD转换器I的输入电压并反馈而进行，也可以通过检测AD转换后的值并反馈而进行。另外，高速AD转换器I以一定的速度，例如约40MHz重复进行AD转换而将数据送出，该一定的速度为后述的能检测事件到达而导致的步骤变化的速度。数字信号处理部2包括事件检测部3、存储器4、事件处理部5。事件检测部3将上述高速AD转换器I发出的信号通过高速整形用滤波函数并经过规定的整形时间而平滑化，将该平滑化后的信号在超过规定的阈值而为最大值的时刻作为事件信息而检测出来，与此同时，将该事件信息附加于上述高速AD转换器I发出的信号。存储器4将事件检出部3发出的信号依次记录。事件处理部5 —旦接收到事件检测部3发出的附加了事件信息的信号，便开始基于事件到达而产生的事件处理，将事件检测部3发出的信号和存储器4依次回溯而读出的信号基于该两个信号的收敛值、衰减波形补偿系数和增加波形补偿系数，经过上述规定的整形时间进行平滑化，从平滑化后的事件检测部3发出的信号减去平滑化后的存储器4依次回溯而读出的信号，将得到的信号作为相对于事件的信号而求出，结束上述事件到达而产生的事件处理，该衰减波形补偿系数用于事件检测部3发出的信号抵消前置放大器由于微分时间常数而衰减的量；该增加波形补偿系数用于存储器4依次回溯而读出的信号抵消前置放大器由于微分时间常数而增加的量。进一步地，事件处理部5如果结束由上述事件到达而产生的事件处理，则直到收到由事件检测部3发送的下一个附加了事件信息的信号为止，继续上述事件到达而引起的与事件处理相同的处理。从相邻的平滑化后的事件检测部3发出的信号和其差而得到斜率，根据该斜率，事件处理部5在求出上述两个信号的收敛值的同时，根据从平滑化后的事件检测部3发出的信号减去平滑化后的存储器4依次回溯而读出的信号而得到的信号，求出零能量值，该零能量值是X射线不射入上述X射线检测器时的输出值，将该零能量值从相对于上述事件的信号中减去的信号，作为与向X射线检测器射入的X射线的能量相对应的 脉冲幅度信号而输出。接着，关于这个装置的数字信号处理部2的动作，按照数学式进行说明。高速AD转换器I发出的信号经过多级的移位寄存器而从最终端输出信号Ui,该多单元的移位寄存器位于数字信号处理部2的事件检测部3。另一方面，关于移位寄存器的各单元发出的信号Ai,通过下式(I)进行平滑化处理，检测事件到达，即X射线检测信号的到来。数学式I
权利要求
1.一种X射线检测信号处理装置，该装置用于输入由X射线检测器发出并经过前置放大器的信号，并输出与向上述X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号，其特征在于， 上述X射线检测信号处理装置包括将上述前置放大器发出的信号进行高速AD转换的高速AD转换器；以及 对该高速AD转换器发出的信号进行处理的数字信号处理部， 该数字信号处理部包括 事件检测部，该事件检测部通过使用高速整形用滤波函数并经过规定的整形时间将上述高速AD转换器发出的信号平滑化，将该平滑化后的信号在超过规定的阈值而为最大值的时刻作为事件信息而检测出来，与此同时，将该事件信息附加于上述高速AD转换器发出的信号中； 存储器，该存储器将该事件检测部发出的信号依次存储；以及 事件处理部，该事件处理部一旦接收到上述事件检测部发出的附加了事件信息的信号，便开始基于事件到达而产生的事件处理，将上述事件检测部发出的信号和从上述存储器依次回溯而读出的信号根据这两个信号的收敛值、衰减波形补偿系数和增加波形补偿系数，经过上述规定的整形时间进行平滑化，从平滑化后的上述事件检测部发出的信号减去平滑化后的从上述存储器的一部分依次回溯而读出的信号，作为相对于事件的信号而求出，结束基于上述事件到达而产生的事件处理，上述衰减波形补偿系数是用于上述事件检测部发出的信号抵消上述前置放大器由于微分时间常数而衰减的量，上述增加波形补偿系数是用于上述存储器发出的依次回溯而读出的信号抵消上述前置放大器由于微分时间常数而增加的量， 该事件处理部如果结束基于上述事件到达而产生的事件处理，则在收到由上述事件检测部发送的下一个附加了事件信息的信号为止，继续基于上述事件到达而引起的与事件处理相同的处理，从相邻的平滑化后的上述事件检测部发出的信号和其差而得到斜率，根据该斜率，在求出上述两个信号的收敛值的同时，根据从平滑化后的上述事件检测部发出的信号减去平滑化后的上述存储器发出的依次回溯而读出的信号而得到的信号，求出零能量值，该零能量值是X射线不射入上述X射线检测器时的输出值， 将该零能量值从相对于上述事件的信号中减去的信号作为与向上述X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号而输出。
2.根据权利要求I所述的X射线检测信号处理装置，其中具有输入调整部，该输入调整部将上述前置放大器发出的信号电平按照纳入上述高速AD转换器的输入范围的方式进行调整。
3.—种X射线检测信号处理方法，其使用权利要求I所述的X射线检测信号处理装置，处理由X射线检测器发出并经过前置放大器的信号，并输出与向上述X射线检测器射入的X射线的能量相对应的脉冲幅度信号。
全文摘要
本发明涉及一种X射线检测信号处理装置以及方法。本发明的X射线检测信号处理装置将前置放大器发出的信号通过高速AD转换器(1)进行高速AD转换后，在数字信号处理部(2)中通过数字化基准进行处理，该处理用于去除前置放大器中由于微分时间常数而衰减的成分所造成的影响。数字信号处理部(2)内的事件检测部(3)通过使用高速整形用滤波函数并经过规定的整形时间将高速AD转换器(1)发出的信号平滑化，将该平滑化后的信号在超过规定的阈值而为最大值的时刻作为事件信息而检测出来，与此同时，将该事件信息附加于高速AD转换器(1)发出的信号。
文档编号G01T1/36GK102933982SQ20118002775
公开日2013年2月13日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年2月16日
发明者迫幸雄 申请人:株式会社理学