JP3005803B2 - 放射線計測用ａｄ変換器 - Google Patents
放射線計測用ａｄ変換器Info
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- JP3005803B2 JP3005803B2 JP32569489A JP32569489A JP3005803B2 JP 3005803 B2 JP3005803 B2 JP 3005803B2 JP 32569489 A JP32569489 A JP 32569489A JP 32569489 A JP32569489 A JP 32569489A JP 3005803 B2 JP3005803 B2 JP 3005803B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射線計測においてパルス波高分布を測定す
るためのAD変換器に関する。
るためのAD変換器に関する。
本発明は放射線検出器とその増幅器から出力されるパ
ルスをAD変換して、放射線のエネルギースペクトルを測
定するためのAD変換器において、従来はパルス波高を検
出してその値をAD変換していたのに対して、高速AD変換
気を用いて全パルス波形のデジタル記憶した後、高速演
算回路により演算することによってSN比が良く、入射放
射線のエネルギーを反映させたデジタル値を出力するた
めの手段を提供する。
ルスをAD変換して、放射線のエネルギースペクトルを測
定するためのAD変換器において、従来はパルス波高を検
出してその値をAD変換していたのに対して、高速AD変換
気を用いて全パルス波形のデジタル記憶した後、高速演
算回路により演算することによってSN比が良く、入射放
射線のエネルギーを反映させたデジタル値を出力するた
めの手段を提供する。
従来の放射線検出用AD変換器は、前段の波形整形増幅
器から出力されたパルスの最大波高値を検出しその値を
デジタル化していた。デジタル化の方法には次の２方法
が多く用いられている。一つは、ウイルキンソン法と呼
ばれる方法で波高を検出した後、直線的に信号を減少さ
せ、信号値が０になるまでの時間を高速のクロックで計
数するものである。もう一つは波高を検出した後その値
を保持し、一般の逐次比較型A/D変換器を用いてデジタ
ル変換する。しかし、この場合は逐次比較型AD変換器の
微分直線性が悪いため、これを改善するための複雑な付
加回路が必要であった。
器から出力されたパルスの最大波高値を検出しその値を
デジタル化していた。デジタル化の方法には次の２方法
が多く用いられている。一つは、ウイルキンソン法と呼
ばれる方法で波高を検出した後、直線的に信号を減少さ
せ、信号値が０になるまでの時間を高速のクロックで計
数するものである。もう一つは波高を検出した後その値
を保持し、一般の逐次比較型A/D変換器を用いてデジタ
ル変換する。しかし、この場合は逐次比較型AD変換器の
微分直線性が悪いため、これを改善するための複雑な付
加回路が必要であった。
従来のAD変換器はアナログ回路を使用したピーク検出
回路を持ち、この方式には次にあげるような問題があっ
た。
回路を持ち、この方式には次にあげるような問題があっ
た。
（１） ピーク検出，保持回路の性能によって、直線性
やダイナミックレンジの性能が左右され、制限される。
やダイナミックレンジの性能が左右され、制限される。
（２） 絶対波高値をデジタル化しているため、前段増
幅器のベースライン（直流分）のゆらぎの影響を受け
る。
幅器のベースライン（直流分）のゆらぎの影響を受け
る。
（３） 検出器の種類によっては増幅器の波形整形時定
数が短いとパルス波高が必ずしも入射放射線のエネルギ
ーに比例しない場合がある。（例：大容量Ge検出器） （４） パルス波高検出後の増幅器のパルス信号持続時
間は無駄時間になる。
数が短いとパルス波高が必ずしも入射放射線のエネルギ
ーに比例しない場合がある。（例：大容量Ge検出器） （４） パルス波高検出後の増幅器のパルス信号持続時
間は無駄時間になる。
（５） 逐次変換型AD変換器を利用する場合は、微分直
線性を改善するための平均化付加回路が必要となる。
線性を改善するための平均化付加回路が必要となる。
放射線検出器およびその増幅器から出力されたアナロ
グパルスをパルス幅に比較し充分短い時間間隔でAD変換
する高速AD変換器と、該高速AD変換器の結果を順次記憶
する波形メモリと、該波形メモリの内容を演算する演算
器で構成され、該演算器の演算結果をもってAD変換結果
として出力することを特徴とする放射線計測用AD変換
器。
グパルスをパルス幅に比較し充分短い時間間隔でAD変換
する高速AD変換器と、該高速AD変換器の結果を順次記憶
する波形メモリと、該波形メモリの内容を演算する演算
器で構成され、該演算器の演算結果をもってAD変換結果
として出力することを特徴とする放射線計測用AD変換
器。
上記の構成により増幅器からのパルス信号の波形をパ
ルス持続時間に比較し短い間隔でサンプリングし、AD変
換し波形をデジタルで記憶した後、あるいは記憶しなが
ら演算、例えば積算することにより演算結果をデジタル
変換結果として出力するものである。
ルス持続時間に比較し短い間隔でサンプリングし、AD変
換し波形をデジタルで記憶した後、あるいは記憶しなが
ら演算、例えば積算することにより演算結果をデジタル
変換結果として出力するものである。
第１図に本発明の実施例のブロック図を示す。
波形整形増幅器８からの出力信号は、放射線が検出器
に入射したことを知らせるタイミング信号ａと放射線の
エネルギー情報を持っているアナログ信号ｂの２種類あ
る。タイミング信号はサンプリング信号発生器１にトリ
ガーをかけ、サンプリング信号発生器はCPU2によって指
示された時間間隔のサンプリングパルスを発生し高速AD
変換器３を起動する。アナログ信号ｂは遅延回路４によ
ってパルスの立ち上がり時間程度遅れてAD変換器に入力
され、デジタル化された波形は波形メモリ５に記憶され
る。CPUはサンプリング信号発生器に対して、アナログ
パルスが始まる前、すなわち遅延回路の遅延時間前から
パルスがベースラインに戻ってから、同じくアナログパ
ルスの立ち上がり時間程度後までサンプリングパルスを
出力するように指示するため、結果として波形メモリに
はアナログパルスの前後のベースラインの情報も含めて
波形が記憶される。記憶された波形は演算器６内のメモ
リに転送され、演算器はCPUによってプログラムされた
演算を高速に実行する。演算された結果は出力レジスタ
７に出力されAD変換は終了する。
に入射したことを知らせるタイミング信号ａと放射線の
エネルギー情報を持っているアナログ信号ｂの２種類あ
る。タイミング信号はサンプリング信号発生器１にトリ
ガーをかけ、サンプリング信号発生器はCPU2によって指
示された時間間隔のサンプリングパルスを発生し高速AD
変換器３を起動する。アナログ信号ｂは遅延回路４によ
ってパルスの立ち上がり時間程度遅れてAD変換器に入力
され、デジタル化された波形は波形メモリ５に記憶され
る。CPUはサンプリング信号発生器に対して、アナログ
パルスが始まる前、すなわち遅延回路の遅延時間前から
パルスがベースラインに戻ってから、同じくアナログパ
ルスの立ち上がり時間程度後までサンプリングパルスを
出力するように指示するため、結果として波形メモリに
はアナログパルスの前後のベースラインの情報も含めて
波形が記憶される。記憶された波形は演算器６内のメモ
リに転送され、演算器はCPUによってプログラムされた
演算を高速に実行する。演算された結果は出力レジスタ
７に出力されAD変換は終了する。
このようにAD変換器を構成することにより、ピーク検
出回路を省略することができ、問題点（１）は解決され
る。演算のプログラムを加算とし、アナログパルスの前
後をベースライン情報とし、パルスの部分を放射線の情
報とすると、パルスの面積が入射放射線のエネルギーと
比例するため、問題点（２），（３），（４）は解決さ
れる。また問題点について（５）も多くのAD変換値の加
算が最終AD変換値となるため、高速AD変換器の持つ微分
非直線性は平均化され改善されるため解決される。
出回路を省略することができ、問題点（１）は解決され
る。演算のプログラムを加算とし、アナログパルスの前
後をベースライン情報とし、パルスの部分を放射線の情
報とすると、パルスの面積が入射放射線のエネルギーと
比例するため、問題点（２），（３），（４）は解決さ
れる。また問題点について（５）も多くのAD変換値の加
算が最終AD変換値となるため、高速AD変換器の持つ微分
非直線性は平均化され改善されるため解決される。
次に本発明の実施例における演算方法を説明する。
（１）積分法 第２図に波形メモリに記憶された波形例に示す。ここ
では説明のためサンプリングの点数を実際より少なくし
て書いてある。・で示された点がサンプリングされAD変
換された値のプロットである。ここで領域をパルス前ベ
ースライン領域１とパルス領域２とパルス後ベースライ
ン領域３に分ける。演算を次のように行うとパルスの面
積（積分）ＢをAD変換結果として出力できる。面積ａを
領域１のサンプリングAD変換値の和、面積ｂを領域２で
の和，面積ｃを領域３での和として表せるので領域1,2,
3の時間をそれぞれΔT1,ΔT2,ΔT3とすると、 となり、ベースラインの変動の補正を含めて、面積Ｂが
出力できる。
では説明のためサンプリングの点数を実際より少なくし
て書いてある。・で示された点がサンプリングされAD変
換された値のプロットである。ここで領域をパルス前ベ
ースライン領域１とパルス領域２とパルス後ベースライ
ン領域３に分ける。演算を次のように行うとパルスの面
積（積分）ＢをAD変換結果として出力できる。面積ａを
領域１のサンプリングAD変換値の和、面積ｂを領域２で
の和，面積ｃを領域３での和として表せるので領域1,2,
3の時間をそれぞれΔT1,ΔT2,ΔT3とすると、 となり、ベースラインの変動の補正を含めて、面積Ｂが
出力できる。
（２）フィティング法 パルス波形がどのパルスについても同じで波高だけが
異なる場合には、基本パルス波形を用いて測定された波
形を演算によりフィティングをすることによって、その
パルスの波高または面積を出力する。第３図に概略を示
す。各点はAD変換された生データ、実線がフィティング
された結果である。波高Ｈまたは面積Ｓが出力される。
このようにパルス波形にノイズが含まれているような場
合には有効な方法となる。
異なる場合には、基本パルス波形を用いて測定された波
形を演算によりフィティングをすることによって、その
パルスの波高または面積を出力する。第３図に概略を示
す。各点はAD変換された生データ、実線がフィティング
された結果である。波高Ｈまたは面積Ｓが出力される。
このようにパルス波形にノイズが含まれているような場
合には有効な方法となる。
（３）パイルアップ分離法 上記（２）の変形で短い時間間隙の間の次のパルスが
入ってきた場合には、得られたパルス波形を２つのパル
スからなる合成としてフィティングすることにより、２
つのパルスの波高が別々に求まる。これは従来のピーク
検出の方法では、どちらのパルスからも誤った放射線の
エネルギー情報を持つものとして、データとしては捨て
られていたものである。第４図に概略を示す。実線がフ
ィティングされた結果、点線が分離された２つのパルス
H1,H2がそれぞれの波高S1,S2がそれぞれの面積となる。
入ってきた場合には、得られたパルス波形を２つのパル
スからなる合成としてフィティングすることにより、２
つのパルスの波高が別々に求まる。これは従来のピーク
検出の方法では、どちらのパルスからも誤った放射線の
エネルギー情報を持つものとして、データとしては捨て
られていたものである。第４図に概略を示す。実線がフ
ィティングされた結果、点線が分離された２つのパルス
H1,H2がそれぞれの波高S1,S2がそれぞれの面積となる。
本発明は、高速AD変換器を用いて全パルス波形をデジ
タル記憶した後、演算回路により演算するので、SN比が
良く、入射放射線のエネルギーを反映させたデジタル値
を得ることができる。
タル記憶した後、演算回路により演算するので、SN比が
良く、入射放射線のエネルギーを反映させたデジタル値
を得ることができる。
第１図は本特許により実現されるAD変換器のブロック図
である。第２図は本発明の実施例として演算に積算を用
いたときの説明図である。第３図は本発明の実施例とし
て演算にフィティング法を用いたときの説明図である。
第４図は本発明の実施例として演算にパイルアップ分離
のフィティング法を用いた時の説明図である。 １……サンプリング信号発生器 ２……CPU ３……高速AD変換器 ４……遅延回路 ５……波形メモリ ６……演算器 ７……出力レジスタ ８……波形整形増幅器 ａ……タイミング信号 ｂ……アナログ信号
である。第２図は本発明の実施例として演算に積算を用
いたときの説明図である。第３図は本発明の実施例とし
て演算にフィティング法を用いたときの説明図である。
第４図は本発明の実施例として演算にパイルアップ分離
のフィティング法を用いた時の説明図である。 １……サンプリング信号発生器 ２……CPU ３……高速AD変換器 ４……遅延回路 ５……波形メモリ ６……演算器 ７……出力レジスタ ８……波形整形増幅器 ａ……タイミング信号 ｂ……アナログ信号
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01T 1/17 G01T 1/36 G01R 19/25 G01D 1/04 H03M 1/12
Claims (1)
- 【請求項１】放射線検出器およびその増幅器から出力さ
れたアナログパルスをパルス幅に比較し充分短い時間間
隙でAD変換する高速AD変換器と、該高速AD変換器の結果
を順次記憶する波形メモリと、該波形メモリの内容を演
算する演算器で構成され、該演算器の演算結果をもって
AD変換結果として出力する放射線計測用AD変換器におい
て、該アナログパルス波形がどのパルスについても同じ
波高だけが異なり、かつ、パイルアップされたパルスが
入ってきた場合に、該得られたパルス波形を２つのパル
スからなる合成としてフィティングすることにより、該
２つのパルスの波高並びに面積を求めることを特徴とす
る放射線計測用AD変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32569489A JP3005803B2 (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 放射線計測用ａｄ変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32569489A JP3005803B2 (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 放射線計測用ａｄ変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185384A JPH03185384A (ja) | 1991-08-13 |
| JP3005803B2 true JP3005803B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=18179669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32569489A Expired - Fee Related JP3005803B2 (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 放射線計測用ａｄ変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005803B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4895161B2 (ja) * | 2005-10-31 | 2012-03-14 | 横河電機株式会社 | ピーク検出回路および放射線測定装置 |
| JP4787989B2 (ja) * | 2006-11-10 | 2011-10-05 | 横河電機株式会社 | ピーク検出回路、マルチチャネルアナライザおよび放射線測定システム |
-
1989
- 1989-12-14 JP JP32569489A patent/JP3005803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03185384A (ja) | 1991-08-13 |
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Legal Events
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