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JP7624899B2 - Signal processing method, radiation detection device, and computer program - Google Patents
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JP7624899B2 - Signal processing method, radiation detection device, and computer program - Google Patents

Signal processing method, radiation detection device, and computer program Download PDF

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Description

本発明は、放射線の検出によって発生する信号を処理するための信号処理方法、放射線検出装置及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a signal processing method, a radiation detection device, and a computer program for processing signals generated by radiation detection.

X線等の放射線を検出する放射線検出器には、半導体を用いた放射線検出素子を備えたものがある。半導体を用いた放射線検出素子は、平板状の半導体部を備える。半導部体には、信号出力用の第1電極と、第1電極の裏側に配置された電圧印加用の第2電極とが設けられている。電圧が印加されることにより、第1電極と第2電極との間に電界が発生する。半導体部に放射線が入射した場合、放射線のエネルギーに応じた数の電子-正孔対が発生し、電子と正孔とは夫々に電界に従って移動し、電子が第1電極に集められ、電子の電荷量に応じた信号が第1電極から出力される。電荷量は放射線のエネルギーに対応しており、第1電極は放射線のエネルギーに応じた信号を出力する。特許文献1には、複数の第1電極及び第2電極を備えた放射線検出素子が開示されている。 Some radiation detectors for detecting radiation such as X-rays include a radiation detection element using a semiconductor. The radiation detection element using a semiconductor includes a flat semiconductor part. The semiconductor body is provided with a first electrode for signal output and a second electrode for voltage application arranged on the back side of the first electrode. When a voltage is applied, an electric field is generated between the first electrode and the second electrode. When radiation is incident on the semiconductor part, a number of electron-hole pairs corresponding to the energy of the radiation are generated, the electrons and holes move according to the electric field, the electrons are collected at the first electrode, and a signal corresponding to the charge of the electrons is output from the first electrode. The charge amount corresponds to the energy of the radiation, and the first electrode outputs a signal corresponding to the energy of the radiation. Patent Document 1 discloses a radiation detection element including a plurality of first and second electrodes.

単一の第1電極を備えた放射線検出素子では、半導体部には、電界強度が高い部分と低い部分とが存在する。例えば、第1電極は半導体部の一面の中央に設けられており、半導体部の外縁に近い部分は、第1電極から遠く、電界強度が低くなっている。電界強度が低い部分に放射線が入射した場合、発生した電子が広がり、電子が第1電極に集まるまでに時間がかかる。また、全ての電子が集まりきらず、電荷量が減少し、放射線のエネルギーが過小に検出されることがある。このため、放射線検出の精度が低下する。 In a radiation detection element with a single first electrode, the semiconductor portion has parts with high and low electric field strength. For example, the first electrode is provided in the center of one surface of the semiconductor portion, and the parts close to the outer edge of the semiconductor portion are far from the first electrode and have a low electric field strength. When radiation is incident on a part with low electric field strength, the generated electrons spread out and it takes time for the electrons to gather at the first electrode. Also, if not all the electrons are gathered, the charge amount decreases and the energy of the radiation may be detected as low. This reduces the accuracy of radiation detection.

従来、放射線検出器は、コリメータを備える。コリメータは、半導体部の電界強度が低い部分へ入射しようとする放射線を遮断し、半導体部の電界強度が高い部分へ入射する放射線を通過させる。コリメータによって、半導体部の電界強度が低い部分へ放射線が入射することが防止され、放射線検出の精度の低下が抑制される。 Conventionally, radiation detectors are equipped with a collimator. The collimator blocks radiation that is about to enter a portion of the semiconductor section where the electric field strength is low, and allows radiation that is about to enter a portion of the semiconductor section where the electric field strength is high to pass through. The collimator prevents radiation from entering a portion of the semiconductor section where the electric field strength is low, suppressing a decrease in the accuracy of radiation detection.

特許第6159133号公報Patent No. 6159133

高いエネルギーを有する放射線は、コリメータを透過することがある。コリメータを透過した放射線は、半導体部の電界強度が低い部分へ入射し、放射線検出の精度が低下する。このため、従来の放射線検出器では、放射線検出の精度の低下の抑制が不十分であった。 High-energy radiation can pass through the collimator. The radiation that passes through the collimator enters a portion of the semiconductor section where the electric field strength is low, reducing the accuracy of radiation detection. For this reason, conventional radiation detectors were insufficient in preventing the reduction in accuracy of radiation detection.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、放射線検出の精度の低下を十分に抑制することができる信号処理方法、放射線検出装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a signal processing method, a radiation detection device, and a computer program that can sufficiently suppress deterioration in the accuracy of radiation detection.

本発明に係る信号処理方法は、半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極と、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力する信号出力部とを用い、前記信号出力部が出力した信号を処理する方法において、前記半導体部は、前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域を有しており、前記階段波の形状に基づいて、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定し、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波をカウントしないことを特徴とする。 The signal processing method according to the present invention uses a semiconductor part, a single first electrode provided in the semiconductor part for collecting charges generated in the semiconductor part by radiation incident on the semiconductor part, a second electrode provided in the semiconductor part for generating an electric field for concentrating the charges in the semiconductor part on the first electrode by applying a voltage, and a signal output part for outputting a signal including a step wave having a wave height according to the amount of charge collected by the first electrode, and processes a signal output by the signal output part, the semiconductor part has a singular region where the intensity of the electric field is lower than in other regions, and based on the shape of the step wave, it is determined whether the step wave is caused by the charge generated in the singular region, and if the step wave is not caused by the charge generated in the singular region, the step wave is counted by wave height, and if the step wave is caused by the charge generated in the singular region, the step wave is not counted.

本発明の一形態においては、半導体部へ入射した放射線によって発生する電荷を単一の第1電極で収集し、第2電極に電圧を印加されることによって半導体部内に電界が発生し、電界によって電荷が第1電極に集中し、電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号が信号出力部から出力される。半導体部は、電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域を有している。階段波の形状に基づいて、階段波が特異領域で発生した電荷に起因するか否かが判定される。階段波が特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、階段波が波高別にカウントされ、階段波が特異領域で発生した電荷に起因する場合には、階段波はカウントされない。特異領域では、電界の強度が低いので、放射線によって発生した電荷は拡散し、第1電極が収集する電荷の量は減少する。電荷量は放射線のエネルギーに対応し、電荷量が減少することによって放射線のエネルギーが過小に検出される。特異領域で発生した電荷に起因する階段波をカウントしないことによって、放射線のエネルギーが過小に検出されることが防止される。 In one embodiment of the present invention, charges generated by radiation incident on the semiconductor part are collected by a single first electrode, and an electric field is generated in the semiconductor part by applying a voltage to the second electrode, and the electric field concentrates the charges at the first electrode, and a signal including a step wave having a wave height according to the amount of the charge is output from the signal output part. The semiconductor part has a peculiar region where the intensity of the electric field is lower than in other regions. Based on the shape of the step wave, it is determined whether or not the step wave is caused by the charge generated in the peculiar region. If the step wave is not caused by the charge generated in the peculiar region, the step wave is counted according to its wave height, and if the step wave is caused by the charge generated in the peculiar region, the step wave is not counted. In the peculiar region, the intensity of the electric field is low, so the charge generated by the radiation is diffused, and the amount of charge collected by the first electrode is reduced. The amount of charge corresponds to the energy of the radiation, and the radiation energy is underdetected by the reduction in the amount of charge. By not counting the step wave caused by the charge generated in the peculiar region, the radiation energy is prevented from being underdetected.

本発明に係る信号処理方法は、予め定められている閾値を境界として、前記特徴量に対応する時間の長さが長い場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定し、前記閾値は、前記階段波の波高の増加に対して、前記閾値に対応する時間の長さが単調に増加するように、波高別に定められていることを特徴とする。 The signal processing method according to the present invention is characterized in that, when the length of time corresponding to the feature is long, the step wave is determined to be caused by charges generated in the anomalous region, with a predetermined threshold as a boundary, and the threshold is set for each wave height such that the length of time corresponding to the threshold increases monotonically with an increase in the wave height of the step wave.

本発明の一形態においては、階段波が継続する時間の長さに対応する特徴量に基づいて、予め定められている閾値を境界として、特徴量に対応する時間の長さが長い場合に、階段波が特異領域で発生した電荷に起因すると判定される。階段波の波高の増加に対して、閾値に対応する時間の長さが単調に増加するように、閾値が波高別に定められている。階段波の波高は放射線のエネルギーに対応する。半導体部へ入射する放射線のエネルギーが大きいほど、電荷が広い領域に広がり易く、階段波が継続する時間はより長くなる。閾値が前述のように定められていることによって、階段波が特異領域で発生した電荷に起因するか否かの判定が正確に行われる。 In one embodiment of the present invention, based on a feature value corresponding to the length of time the step wave continues, a predetermined threshold is set as a boundary, and if the length of time corresponding to the feature value is long, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the anomalous region. The threshold value is set for each wave height so that the length of time corresponding to the threshold value increases monotonically with an increase in the wave height of the step wave. The wave height of the step wave corresponds to the energy of the radiation. The greater the energy of the radiation incident on the semiconductor part, the more likely the charge will spread over a wide area, and the longer the step wave will continue. By setting the threshold value as described above, it is possible to accurately determine whether the step wave is caused by charges generated in the anomalous region.

本発明に係る信号処理方法は、前記階段波が継続する時間の長さに対応する特徴量を計測し、前記階段波の波高の増加に対して、補正後の前記特徴量に対応する時間の長さが単調に減少するように、前記階段波の波高に応じて補正し、補正した前記特徴量に基づいて、予め定められている一定の閾値を境界として、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定することを特徴とする。 The signal processing method according to the present invention is characterized in that it measures a feature value corresponding to the length of time that the step wave continues, corrects the feature value according to the wave height of the step wave so that the length of time corresponding to the corrected feature value monotonically decreases as the wave height of the step wave increases, and determines that the step wave is caused by charges generated in the singular region based on the corrected feature value, with a predetermined threshold value as the boundary.

本発明の一形態においては、階段波が継続する時間の長さに対応する特徴量が計測され、階段波の波高に応じて特徴量が補正され、一定の閾値を境界として、補正後の特徴量に対応する時間の長さが長い場合に、階段波が特異領域で発生した電荷に起因すると判定される。特徴量は、階段波の波高の増加に対して、特徴量に対応する時間の長さが単調に減少するように、補正される。半導体部へ入射する放射線のエネルギーが大きいほど、階段波が継続する時間はより長くなるので、特徴量が前述のように補正されることによって、階段波が特異領域で発生した電荷に起因するか否かの判定が正確に行われる。 In one embodiment of the present invention, a feature value corresponding to the length of time that the step wave continues is measured, the feature value is corrected according to the wave height of the step wave, and if the length of time corresponding to the corrected feature value is long with a certain threshold as a boundary, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the anomalous region. The feature value is corrected so that the length of time corresponding to the feature value monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave. The greater the energy of the radiation incident on the semiconductor part, the longer the time that the step wave continues, so by correcting the feature value as described above, it is possible to accurately determine whether the step wave is caused by charges generated in the anomalous region.

本発明に係る信号処理方法は、前記特徴量は、前記階段波の時間幅であることを特徴とする。 The signal processing method according to the present invention is characterized in that the feature is the time width of the step wave.

本発明の一形態においては、階段波の特徴量は、階段波の時間幅である。時間幅は、階段波が継続する時間の長さに対応する。時間幅が長い場合に、階段波が特異領域で発生した電荷に起因すると判定される。 In one embodiment of the present invention, the characteristic quantity of the staircase wave is the time width of the staircase wave. The time width corresponds to the length of time that the staircase wave continues. If the time width is long, it is determined that the staircase wave is caused by charges generated in the anomalous region.

本発明に係る信号処理方法は、前記特徴量は、前記階段波の傾きの最大値であることを特徴とする。 The signal processing method according to the present invention is characterized in that the feature is the maximum value of the slope of the step wave.

本発明の一形態においては、階段波の特徴量は、階段波の傾きの最大値である。階段波の傾きの最大値は、階段波の時間幅が長いほど小さく、階段波の時間幅が短いほど大きい。このため、階段波の傾きの最大値は、階段波が継続する時間に対応する。階段波の傾きの最大値が小さい場合に、階段波が特異領域で発生した電荷に起因すると判定される。 In one embodiment of the present invention, the characteristic amount of the staircase wave is the maximum value of the slope of the staircase wave. The longer the time width of the staircase wave, the smaller the maximum value of the slope of the staircase wave, and the shorter the time width of the staircase wave, the larger the maximum value of the slope of the staircase wave. Therefore, the maximum value of the slope of the staircase wave corresponds to the time that the staircase wave continues. When the maximum value of the slope of the staircase wave is small, it is determined that the staircase wave is caused by charges generated in the singular region.

本発明に係る信号処理方法では、前記特徴量は、前記階段波の微分値が所定の基準値になる時点での前記階段波の二階微分の値であることを特徴とする。 In the signal processing method according to the present invention, the feature value is the value of the second derivative of the step wave at the time when the derivative value of the step wave becomes a predetermined reference value.

本発明の一形態においては、階段波の特徴量は、階段波の微分値が所定の基準値になる時点での二階微分の値である。放射線によって発生した電荷が第1電極へ流入するために必要な時間が長い場合は、階段波の微分波形は緩やかに立ち上がり、微分波形の立ち上がりの傾きは小さくなる。逆に、電荷が第1電極へ流入するために必要な時間が短い場合は、階段波の微分波形は急峻に立ち上がり、微分波形の立ち上がりの傾きは大きくなる。このため、階段波の微分波形の立ち上がりの傾きは、階段波が継続する時間に対応する。微分波形の立ち上がりの傾きは、階段波の微分値が所定の基準値となる時点での二階微分の値である。階段波の微分値が基準値となる時点での二階微分の値が小さい場合に、階段波が特異領域で発生した電荷に起因すると判定される。 In one embodiment of the present invention, the characteristic amount of the staircase wave is the value of the second derivative at the time when the derivative of the staircase wave becomes a predetermined reference value. If the time required for the charge generated by radiation to flow into the first electrode is long, the derivative waveform of the staircase wave rises gradually and the slope of the rise of the derivative waveform becomes small. Conversely, if the time required for the charge to flow into the first electrode is short, the derivative waveform of the staircase wave rises steeply and the slope of the rise of the derivative waveform becomes large. Therefore, the slope of the rise of the derivative waveform of the staircase wave corresponds to the time the staircase wave continues. The slope of the rise of the derivative waveform is the value of the second derivative at the time when the derivative of the staircase wave becomes a predetermined reference value. If the value of the second derivative at the time when the derivative of the staircase wave becomes the reference value is small, it is determined that the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region.

本発明に係る放射線検出装置は、放射線検出素子と、前記放射線検出素子へ入射した放射線に応じた信号を出力する信号出力部と、該信号出力部が出力した信号を処理する信号処理装置とを備える放射線検出装置において、前記放射線検出素子は、半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極とを有し、前記信号出力部は、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力し、前記半導体部は、前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域を有し、前記信号処理装置は、前記階段波の形状に基づいて、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定し、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波をカウントしないことを特徴とする。 The radiation detection device according to the present invention includes a radiation detection element, a signal output unit that outputs a signal corresponding to radiation incident on the radiation detection element, and a signal processing device that processes the signal output by the signal output unit. The radiation detection element includes a semiconductor portion, a single first electrode that is provided on the semiconductor portion and collects charges generated in the semiconductor portion due to radiation incident on the semiconductor portion, and a second electrode that is provided on the semiconductor portion and generates an electric field in the semiconductor portion to concentrate the charges on the first electrode by applying a voltage. The signal output unit outputs a signal including a step wave having a wave height corresponding to the amount of charge collected by the first electrode, and the semiconductor portion has a singular region where the intensity of the electric field is lower than in other regions. The signal processing device determines whether the step wave is caused by charges generated in the singular region based on the shape of the step wave, and counts the step wave by wave height when the step wave is not caused by charges generated in the singular region, and does not count the step wave when the step wave is caused by charges generated in the singular region.

本発明の一形態においては、放射線検出装置は、半導体部、単一の第1電極、及び第2電極を有する放射線検出素子と、信号出力部と、信号処理装置とを備える。信号処理装置は、階段波が特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定し、階段波が特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、階段波を波高別にカウントし、階段波が特異領域で発生した電荷に起因する場合に、階段波をカウントしない。このように、放射線検出装置は、エネルギーが過小に検出される放射線をカウントしないことにより、放射線のエネルギーを過小に検出することを防止する。 In one embodiment of the present invention, the radiation detection device includes a radiation detection element having a semiconductor portion, a single first electrode, and a second electrode, a signal output portion, and a signal processing device. The signal processing device determines whether or not the step wave is caused by charges generated in the unique region, and counts the step wave by wave height when the step wave is not caused by charges generated in the unique region, and does not count the step wave when the step wave is caused by charges generated in the unique region. In this way, the radiation detection device prevents underdetection of radiation energy by not counting radiation whose energy is detected as being underestimated.

本発明に係る放射線検出装置は、前記半導体部へ入射する放射線の一部を遮蔽するコリメータを備えていないことを特徴とする。 The radiation detection device according to the present invention is characterized in that it does not have a collimator that blocks a portion of the radiation incident on the semiconductor portion.

本発明の一形態においては、放射線検出装置は、コリメータを備えていない。コリメータを用いずとも、放射線のエネルギーが過小に検出されることが防止され、放射線検出の精度の低下が抑制される。 In one embodiment of the present invention, the radiation detection device does not include a collimator. Even without using a collimator, under-detection of radiation energy is prevented, and a decrease in the accuracy of radiation detection is suppressed.

本発明に係る放射線検出装置は、試料へ放射線を照射する照射部と、前記信号処理装置がカウントしたカウント数と波高との関係を表した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、前記スペクトル生成部が生成したスペクトルを表示する表示部とを更に備えることを特徴とする。 The radiation detection device according to the present invention is characterized by further comprising an irradiation unit that irradiates a sample with radiation, a spectrum generation unit that generates a spectrum of radiation that represents the relationship between the number of counts counted by the signal processing device and the pulse height, and a display unit that displays the spectrum generated by the spectrum generation unit.

本発明の一形態においては、放射線検出装置は、放射線のスペクトルを生成する。エネルギーがほぼ正確に検出された放射線のスペクトルが生成され、表示部に表示される。 In one embodiment of the present invention, the radiation detection device generates a spectrum of radiation. A spectrum of radiation whose energy is detected almost accurately is generated and displayed on the display unit.

本発明に係るコンピュータプログラムは、半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極と、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力する信号出力部とを用いて出力された信号を、コンピュータに処理させるコンピュータプログラムであって、前記階段波の形状に基づいて、前記階段波が、前記半導体部の中で前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域で発生した電荷に起因しないと判定されている場合に、前記階段波を波高別にカウントし、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定されている場合に、前記階段波を波高別にカウントせず、前記階段波をカウントしたカウント数と波高との関係を表した放射線のスペクトルを生成する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The computer program according to the present invention is a computer program that causes a computer to process a signal output using a semiconductor section, a single first electrode provided in the semiconductor section that collects charges generated in the semiconductor section due to radiation incident on the semiconductor section, a second electrode provided in the semiconductor section that generates an electric field in the semiconductor section to concentrate the charges on the first electrode by applying a voltage, and a signal output section that outputs a signal including a step wave having a height according to the amount of charge collected by the first electrode, and is characterized in that the computer executes a process of counting the step wave by height when it is determined based on the shape of the step wave that the step wave is not caused by charges generated in a unique region in the semiconductor section where the intensity of the electric field is lower than in other regions, and not counting the step wave by height when it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region, and generating a spectrum of radiation that represents the relationship between the number of counts of the step wave and the height.

本発明の一形態においては、コンピュータプログラムに従ったコンピュータによって、特異領域で発生した電荷に起因しない階段波を波高別にカウントし、特異領域で発生した電荷に起因する階段波をカウントせず、放射線のスペクトルを生成する。信号処理装置が階段波をカウントせず、コンピュータが階段波をカウントすることによっても、エネルギーがほぼ正確に検出された放射線のスペクトルが生成される。 In one embodiment of the present invention, a computer in accordance with a computer program counts step waves not caused by charges generated in the peculiar region by wave height, and does not count step waves caused by charges generated in the peculiar region, generating a spectrum of radiation. Even when the signal processing device does not count step waves, and the computer counts step waves, a spectrum of radiation is generated in which the energy is detected almost accurately.

本発明にあっては、放射線のエネルギーが過小に検出されることを防止することによって、放射線検出の精度の低下を十分に抑制することができる等、優れた効果を奏する。 The present invention has the excellent effect of preventing the radiation energy from being detected as being too low, thereby sufficiently suppressing the deterioration of the accuracy of radiation detection.

放射線検出装置の機能構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the radiation detection apparatus; 放射線検出素子の例を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a radiation detection element. 放射線検出器の構成例を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a radiation detector. 半導体部の内部の電界強度を模式的に示すグラフである。4 is a graph showing a schematic diagram of the electric field intensity inside a semiconductor portion. 放射線検出器及び実施形態1に係る信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the functional configuration of a radiation detector and a signal processing device according to a first embodiment. 階段波を含む信号の例を示す模式的グラフである。1 is a schematic graph showing an example of a signal including a step wave. 継続する時間が長い階段波の例を示す模式的グラフである。1 is a schematic graph showing an example of a step wave having a long duration. 特徴量を説明するための階段波及びその微分波形の例を示す模式的グラフである。11 is a schematic graph showing an example of a step wave and its differential waveform for explaining a feature amount. 分析装置の内部の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the internal configuration of an analysis device. 実施形態1に係る信号処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of a process executed by the signal processing device according to the first embodiment. 放射線検出器及び実施形態2に係る信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the functional configuration of a radiation detector and a signal processing device according to a second embodiment. 実施形態2に係る信号処理装置及び分析装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a procedure of a process executed by a signal processing device and an analysis device according to a second embodiment.

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
<実施形態1>
図1は、放射線検出装置10の機能構成例を示すブロック図である。放射線検出装置10は、例えば蛍光X線分析装置である。放射線検出装置10は、試料62に電子線又はX線等の放射線を照射する照射部54と、試料62が載置される試料台61と、放射線検出器2とを備えている。照射部54から試料62へ放射線が照射され、試料62では蛍光X線等の放射線が発生し、放射線検出器2は試料62から発生した放射線を検出する。図中には、放射線を矢印で示している。なお、放射線検出装置10は、試料台61に載置させる方法以外の方法で試料62を保持する形態であってもよい。
The present invention will now be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.
<Embodiment 1>
1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a radiation detection device 10. The radiation detection device 10 is, for example, an X-ray fluorescence analysis device. The radiation detection device 10 includes an irradiation unit 54 that irradiates a sample 62 with radiation such as an electron beam or X-rays, a sample stage 61 on which the sample 62 is placed, and a radiation detector 2. Radiation is irradiated from the irradiation unit 54 to the sample 62, radiation such as fluorescent X-rays is generated in the sample 62, and the radiation detector 2 detects the radiation generated from the sample 62. In the figure, radiation is indicated by arrows. Note that the radiation detection device 10 may be configured to hold the sample 62 by a method other than placing the sample 62 on the sample stage 61.

放射線検出器2には、放射線検出素子1及びプリアンプ21が含まれている。放射線検出器2には、信号処理装置3と、放射線検出素子1に放射線検出のために必要な電圧を印加する電圧印加部51とが接続されている。信号処理装置3には、分析装置4が接続されている。信号処理装置3、分析装置4、電圧印加部51及び照射部54は、制御部52に接続されている。制御部52は、信号処理装置3、分析装置4、電圧印加部51及び照射部54の動作を制御する。分析装置4には、液晶ディスプレイ又はELディスプレイ(Electroluminescent Display)等の表示部53が接続されている。制御部52は、使用者の操作を受け付け、受け付けた操作に応じて放射線検出装置10の各部を制御する構成であってもよい。 The radiation detector 2 includes a radiation detection element 1 and a preamplifier 21. The radiation detector 2 is connected to a signal processing device 3 and a voltage application unit 51 that applies a voltage required for radiation detection to the radiation detection element 1. The signal processing device 3 is connected to an analysis device 4. The signal processing device 3, the analysis device 4, the voltage application unit 51, and the irradiation unit 54 are connected to a control unit 52. The control unit 52 controls the operations of the signal processing device 3, the analysis device 4, the voltage application unit 51, and the irradiation unit 54. The analysis device 4 is connected to a display unit 53 such as a liquid crystal display or an EL display (Electroluminescent Display). The control unit 52 may be configured to receive operations from a user and control each part of the radiation detection device 10 in response to the received operations.

図2は、放射線検出素子1の例を示す模式的断面図である。放射線検出素子1は、シリコンドリフト型放射線検出素子である。放射線検出素子1は、全体的に平板状である。放射線検出素子1は、Si(シリコン)からなる円板状の半導体部11を備えている。半導体部11の成分はn型のSiである。半導体部11は、第1面111と、第1面111の裏側に位置する第2面112とを有する。第2面112は、検出対象の放射線が入射する入射側に位置する面である。 Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the radiation detection element 1. The radiation detection element 1 is a silicon drift type radiation detection element. The radiation detection element 1 is generally flat. The radiation detection element 1 has a disk-shaped semiconductor portion 11 made of Si (silicon). The component of the semiconductor portion 11 is n-type Si. The semiconductor portion 11 has a first surface 111 and a second surface 112 located on the back side of the first surface 111. The second surface 112 is a surface located on the incident side where the radiation to be detected is incident.

第1面111の中央には、放射線検出時に信号を出力する電極である第1電極12が設けられている。第1電極12の数は単一である。第1電極12の成分は、半導体部11と同じ型のSiである。例えば、第1電極12の成分は、リン等の特定のドーパントがSiにドープされたn+Siである。また、第1面111には、多重のリング状になった複数の曲線状電極14が設けられている。曲線状電極14の成分は、半導体部11とは異なる型の半導体であり、ホウ素等の特定のドーパントがSiにドープされたp型のSiである。例えば、曲線状電極14の成分は、p+Siである。リング状に配置された複数の曲線状電極14はほぼ同心であり、複数の曲線状電極14のほぼ中心に第1電極12が位置している。即ち、複数の曲線状電極14は第1電極12を囲んでおり、第1電極12と夫々の曲線状電極14との間の距離は異なる。 At the center of the first surface 111, a first electrode 12 is provided, which is an electrode that outputs a signal when radiation is detected. The number of first electrodes 12 is single. The component of the first electrode 12 is Si of the same type as that of the semiconductor portion 11. For example, the component of the first electrode 12 is n+Si in which a specific dopant such as phosphorus is doped into Si. In addition, a plurality of curved electrodes 14 in a multiple ring shape are provided on the first surface 111. The component of the curved electrode 14 is a semiconductor of a different type from that of the semiconductor portion 11, and is p-type Si in which a specific dopant such as boron is doped into Si. For example, the component of the curved electrode 14 is p+Si. The plurality of curved electrodes 14 arranged in a ring shape are almost concentric, and the first electrode 12 is located almost at the center of the plurality of curved electrodes 14. In other words, the plurality of curved electrodes 14 surround the first electrode 12, and the distance between the first electrode 12 and each curved electrode 14 is different.

図2には五つの曲線状電極14を示しているが、より多くの曲線状電極14が設けられていてもよい。なお、曲線状電極14の形状は円環が変形した形状であってもよく、多重の曲線状電極14は同心でなくともよい。また、第1電極12は、多重の曲線状電極14の中心以外の位置に配置されていてもよく、第1面111の中央以外の位置に配置されていてもよい。 Although five curved electrodes 14 are shown in FIG. 2, more curved electrodes 14 may be provided. The shape of the curved electrodes 14 may be a modified ring, and the multiple curved electrodes 14 do not have to be concentric. The first electrode 12 may be disposed at a position other than the center of the multiple curved electrodes 14, and may be disposed at a position other than the center of the first surface 111.

複数の曲線状電極14の外側には、環状の防護電極151が設けられており、防護電極151の外側には、環状の接地電極152が設けられている。接地電極152は、接地電位に接続される。防護電極151の電位は浮遊電位である。防護電極151は、曲線状電極14と接地電極152との間の絶縁破壊を防止する。図2には、単一の防護電極151を示しているが、実際には、多重の環状になった複数の防護電極151が設けられている。 A ring-shaped protective electrode 151 is provided on the outside of the multiple curved electrodes 14, and a ring-shaped ground electrode 152 is provided on the outside of the protective electrode 151. The ground electrode 152 is connected to a ground potential. The potential of the protective electrode 151 is a floating potential. The protective electrode 151 prevents dielectric breakdown between the curved electrode 14 and the ground electrode 152. Although a single protective electrode 151 is shown in FIG. 2, in reality, multiple ring-shaped protective electrodes 151 are provided.

第2面112には、電圧が印加される電極である第2電極13が形成されている。第2電極13は、Siを半導体部11の成分とは異なる型の半導体にするドーパントがドープされている。第2電極13の成分は、ホウ素等の特定のドーパントがSiにドープされたp型のSiであり、例えば、p+Siである。第2電極13は、第2面112の中央を含む第2面112の大半の領域に形成されている。 A second electrode 13, which is an electrode to which a voltage is applied, is formed on the second surface 112. The second electrode 13 is doped with a dopant that makes Si a semiconductor of a different type from the components of the semiconductor portion 11. The components of the second electrode 13 are p-type Si doped with a specific dopant such as boron, for example, p+Si. The second electrode 13 is formed over most of the area of the second surface 112, including the center of the second surface 112.

第2電極13の外側には、環状の防護電極16が設けられている。防護電極16の電位は浮遊電位である。図2には、単一の防護電極16を示しているが、実際には、多重の環状になった複数の防護電極16が設けられている。防護電極16は、半導体部11の縁と第2電極13との間の絶縁破壊を防止する。なお、放射線検出素子1は、第1面111側に接地電極152を備えておらず、第2面112側に接地電極を備える形態であってもよい。即ち、接地電極152が設けられておらず、防護電極16の外側に接地電極が設けられていてもよい。この形態では、防護電極16は、第2電極13と接地電極との間の絶縁破壊を防止する。放射線検出素子1は、第1面111側及び第2面112側の両方に接地電極を備える形態であってもよい。 A ring-shaped protective electrode 16 is provided on the outside of the second electrode 13. The potential of the protective electrode 16 is a floating potential. Although a single protective electrode 16 is shown in FIG. 2, in reality, a plurality of protective electrodes 16 are provided in a multiple ring shape. The protective electrode 16 prevents dielectric breakdown between the edge of the semiconductor portion 11 and the second electrode 13. The radiation detection element 1 may not have a ground electrode 152 on the first surface 111 side, and may have a ground electrode on the second surface 112 side. That is, the ground electrode 152 may not be provided, and a ground electrode may be provided outside the protective electrode 16. In this form, the protective electrode 16 prevents dielectric breakdown between the second electrode 13 and the ground electrode. The radiation detection element 1 may have a ground electrode on both the first surface 111 side and the second surface 112 side.

複数の曲線状電極14は、電圧印加部51に接続されている。電圧印加部51は、最も内側の曲線状電極14の電位が最も高く、最も外側の曲線状電極14の電位が最も低くなるように、曲線状電極14に電圧を印加する。また、放射線検出素子1は、第1電極12からの距離が互いに異なり隣接する曲線状電極14の間に、所定の電気抵抗が発生するように構成されている。例えば、隣接する曲線状電極14の間に位置する部分の成分を調整することで、二つの曲線状電極14が接続される電気抵抗チャネルが形成されている。即ち、複数の曲線状電極14は、電気抵抗を介して数珠つなぎに接続されている。電圧印加部51から電圧が印加されることによって、夫々の曲線状電極14は、外側の曲線状電極14から内側の曲線状電極14に向けて順々に単調に増加する電位を有する。即ち、曲線状電極14の電位は、第1電極12に遠い曲線状電極14から第1電極12に近い曲線状電極14へ向けて順々に増加する。なお、複数の曲線状電極14の中に、電位が同じ隣接する一対の曲線状電極14が含まれていてもよい。 The curved electrodes 14 are connected to a voltage application unit 51. The voltage application unit 51 applies a voltage to the curved electrodes 14 so that the potential of the innermost curved electrode 14 is the highest and the potential of the outermost curved electrode 14 is the lowest. The radiation detection element 1 is also configured so that a predetermined electrical resistance occurs between adjacent curved electrodes 14 that are different from each other in distance from the first electrode 12. For example, an electrical resistance channel that connects the two curved electrodes 14 is formed by adjusting the components of the portion located between the adjacent curved electrodes 14. That is, the curved electrodes 14 are connected in a daisy chain through electrical resistance. By applying a voltage from the voltage application unit 51, each curved electrode 14 has an electrical potential that monotonically increases in sequence from the outer curved electrode 14 to the inner curved electrode 14. That is, the electrical potential of the curved electrodes 14 increases in sequence from the curved electrode 14 farthest from the first electrode 12 to the curved electrode 14 closest to the first electrode 12. In addition, the multiple curved electrodes 14 may include a pair of adjacent curved electrodes 14 that have the same potential.

複数の曲線状電極14の電位によって、半導体部11内には、段階的に第1電極12に近いほど電位が高く第1電極12から遠いほど電位が低くなる電界(電位勾配)が生成される。また、第2電極13は、電圧印加部51に接続されている。電圧印加部51は、第2電極13の電位が最も内側の曲線状電極14と最も外側の曲線状電極14との間の電位になるように、第2電極13に電圧を印加する。このように、半導体部11の内部には、第1電極12に近づくほど電位が高くなる電界が生成される。 The potential of the multiple curved electrodes 14 generates an electric field (potential gradient) within the semiconductor portion 11 such that the potential is higher the closer to the first electrode 12 and lower the farther from the first electrode 12. The second electrode 13 is also connected to a voltage application unit 51. The voltage application unit 51 applies a voltage to the second electrode 13 so that the potential of the second electrode 13 becomes the potential between the innermost curved electrode 14 and the outermost curved electrode 14. In this way, an electric field is generated within the semiconductor portion 11 such that the potential is higher the closer to the first electrode 12.

X線、光子一般(UV及び可視光を含む)、電子線又は他の荷電粒子線等の放射線は、放射線検出素子1へ入射する。放射線は、主に第2面112の側から半導体部11内へ入射する。半導体部11内で吸収された放射線のエネルギーに応じた量の電荷が、半導体部11内に発生する。発生する電荷は電子及び正孔である。発生した電荷は、半導体部11の内部の電界によって移動し、一方の種類の電荷は、第1電極12へ集中して流入する。本実施形態では、放射線の入射によって発生した電子が移動し、第1電極12へ流入する。このようにして、第1電極12は、半導体部11へ入射した放射線によって半導体部11内に発生する電子を収集する。第1電極12へ流入した電子の電荷量に応じた電流信号が、第1電極12から出力される。 Radiation such as X-rays, photons in general (including UV and visible light), electron beams, or other charged particle beams is incident on the radiation detection element 1. The radiation is incident mainly from the second surface 112 side into the semiconductor portion 11. An amount of charge corresponding to the energy of the radiation absorbed in the semiconductor portion 11 is generated in the semiconductor portion 11. The generated charges are electrons and holes. The generated charges move due to the electric field inside the semiconductor portion 11, and one type of charge flows into the first electrode 12 in a concentrated manner. In this embodiment, electrons generated by the incidence of radiation move and flow into the first electrode 12. In this way, the first electrode 12 collects electrons generated in the semiconductor portion 11 by the radiation incident on the semiconductor portion 11. A current signal corresponding to the amount of charge of the electrons flowing into the first electrode 12 is output from the first electrode 12.

第1電極12には、プリアンプ21が接続されている。第1電極12が出力した信号はプリアンプ21へ入力される。プリアンプ21は、電流信号を電圧信号へ変換し、電圧信号を出力する。プリアンプ21が出力する信号は、第1電極12が収集した電子の電荷量に応じた強度を有する。放射線のエネルギーに応じた量の電子が発生し、第1電極12は発生した電子を収集するので、プリアンプ21は、放射線のエネルギーに応じた強度の信号を出力する。なお、プリアンプ21は、一部が放射線検出器2の内部に含まれており、他の部分が放射線検出器2の外部に配置されていてもよい。 The preamplifier 21 is connected to the first electrode 12. The signal output by the first electrode 12 is input to the preamplifier 21. The preamplifier 21 converts the current signal into a voltage signal and outputs the voltage signal. The signal output by the preamplifier 21 has an intensity according to the charge of the electrons collected by the first electrode 12. Since an amount of electrons according to the energy of the radiation is generated and the first electrode 12 collects the generated electrons, the preamplifier 21 outputs a signal with an intensity according to the energy of the radiation. Note that a part of the preamplifier 21 may be included inside the radiation detector 2, and the other part may be arranged outside the radiation detector 2.

図3は、放射線検出器2の構成例を示す模式的断面図である。放射線検出器2は、SDD(Silicon Drift Detector)である。放射線検出器2は、円筒の一端に切頭錐体が連結した形状のハウジング23を備えている。ハウジング23は、板状の底板部にキャップ状のカバーが被さって構成されている。ハウジング23の先端には、放射線を透過させる窓材でなる窓24が設けられている。ハウジング23の内側には、放射線検出素子1、基板22、冷却部25、及びコールドフィンガ26が配置されている。ハウジング23は、放射線検出素子1、基板22及び冷却部25を収容している。冷却部25は例えばペルチェ素子である。 Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the radiation detector 2. The radiation detector 2 is an SDD (Silicon Drift Detector). The radiation detector 2 has a housing 23 in the shape of a cylinder with a truncated cone connected to one end. The housing 23 is configured with a plate-shaped bottom plate covered with a cap-shaped cover. A window 24 made of a window material that transmits radiation is provided at the tip of the housing 23. The radiation detection element 1, the substrate 22, the cooling unit 25, and the cold finger 26 are arranged inside the housing 23. The housing 23 accommodates the radiation detection element 1, the substrate 22, and the cooling unit 25. The cooling unit 25 is, for example, a Peltier element.

放射線検出素子1は、基板22の表面に実装されており、窓24に対向する位置に配置されている。放射線検出素子1は、第1面111が基板22に対向し、第2面112が窓24に対向するように配置されている。基板22には、配線が形成され、プリアンプ21が実装されている。図3では、プリアンプ21を省略している。基板22は、直接に又は介在物を介して、冷却部25の吸熱部分に熱的に接触している。冷却部25の放熱部分はコールドフィンガ26に熱的に接触している。コールドフィンガ26は、冷却部25の放熱部分が熱的に接触する平板状の部分と、ハウジング23の底板部を貫通している部分とを有している。放射線検出素子1の熱は、基板22を通じて冷却部25に吸熱され、冷却部25からコールドフィンガ26へ伝わり、コールドフィンガ26を通じて放射線検出器2の外部へ放熱される。 The radiation detection element 1 is mounted on the surface of the substrate 22 and is disposed in a position facing the window 24. The radiation detection element 1 is disposed so that the first surface 111 faces the substrate 22 and the second surface 112 faces the window 24. Wiring is formed on the substrate 22, and the preamplifier 21 is mounted on the substrate 22. The preamplifier 21 is omitted in FIG. 3. The substrate 22 is in thermal contact with the heat absorption portion of the cooling portion 25 directly or through an intermediate material. The heat dissipation portion of the cooling portion 25 is in thermal contact with the cold finger 26. The cold finger 26 has a flat portion with which the heat dissipation portion of the cooling portion 25 is in thermal contact, and a portion that penetrates the bottom plate portion of the housing 23. The heat of the radiation detection element 1 is absorbed by the cooling portion 25 through the substrate 22, transferred from the cooling portion 25 to the cold finger 26, and dissipated to the outside of the radiation detector 2 through the cold finger 26.

なお、放射線検出器2は、コールドフィンガ26を備えていなくてもよく、冷却部25の放熱部分はハウジング23の底板部に熱的に接触していてもよい。放射線検出器2は、冷却部25を備えていない形態であってもよい。放射線検出器2は、窓材でなる窓24を有しておらず、ハウジング23の窓24に相当する部分が開口している形態であってもよい。或は、放射線検出器2は、ハウジング23を備えていない形態であってもよい。 The radiation detector 2 may not include a cold finger 26, and the heat dissipation portion of the cooling unit 25 may be in thermal contact with the bottom plate portion of the housing 23. The radiation detector 2 may be in a form that does not include a cooling unit 25. The radiation detector 2 may be in a form that does not include a window 24 made of a window material, and the portion of the housing 23 that corresponds to the window 24 is open. Alternatively, the radiation detector 2 may be in a form that does not include a housing 23.

放射線検出器2は、ハウジング23の底板部を貫通した複数のリードピン27を備えている。リードピン27は、ワイヤボンディング等の方法で基板22に接続されている。電圧印加部51による放射線検出素子1への電圧の印加と、プリアンプ21からの信号の出力とはリードピン27を通じて行われる。なお、放射線検出器2は、その他の構成物を更に備えていてもよい。 The radiation detector 2 has a plurality of lead pins 27 penetrating the bottom plate portion of the housing 23. The lead pins 27 are connected to the substrate 22 by a method such as wire bonding. The application of voltage to the radiation detection element 1 by the voltage application unit 51 and the output of a signal from the preamplifier 21 are performed through the lead pins 27. The radiation detector 2 may further include other components.

本実施形態では、放射線検出器2は、放射線検出素子1へ入射する放射線の一部を遮蔽するコリメータを備えていない。このため、放射線検出素子1が備える半導体部11の全体に放射線が入射し得る。 In this embodiment, the radiation detector 2 does not include a collimator that blocks a portion of the radiation incident on the radiation detection element 1. Therefore, radiation can be incident on the entire semiconductor portion 11 of the radiation detection element 1.

図2に示すように、半導体部11は、主領域113と、特異領域114とを含んでいる。主領域113は、半導体部11の中心を含む半導体部11の大半を占めており、第1面111及び第2面112の中央を含んでいる。また、主領域113は、第1電極12が設けられている部分と、第2電極13及び曲線状電極14が設けられた部分の大部分を少なくとも含んでいる。特異領域114は、主領域113の周囲に位置しており、半導体部11の外縁に近い部分である。例えば、主領域113は円柱状であり、特異領域114は円筒状である。第1電極12から特異領域114までの距離は、第1電極12から主領域113までの距離よりも長い。半導体部11内の特異領域114以外の部分は、主領域113である。 2, the semiconductor part 11 includes a main region 113 and a unique region 114. The main region 113 occupies most of the semiconductor part 11 including the center of the semiconductor part 11, and includes the centers of the first surface 111 and the second surface 112. The main region 113 also includes at least the portion where the first electrode 12 is provided and most of the portion where the second electrode 13 and the curved electrode 14 are provided. The unique region 114 is located around the main region 113 and is a portion close to the outer edge of the semiconductor part 11. For example, the main region 113 is columnar, and the unique region 114 is cylindrical. The distance from the first electrode 12 to the unique region 114 is longer than the distance from the first electrode 12 to the main region 113. The portion of the semiconductor part 11 other than the unique region 114 is the main region 113.

図4は、半導体部11の内部の電界強度を模式的に示すグラフである。図中の横軸は、第1面111に沿った方向の半導体部11の内部の位置を示す。図中に示した中央は、第1面111の中央と半導体部11の中心とを結んだ線上にある位置である。図中に示した外縁は、半導体部11の外縁の位置である。図中の縦軸は電界強度を示す。図4には、第1面111に平行で中央を通る半導体部11内の直線上での電界強度を示している。中央を含む領域が主領域113であり、外縁に近い領域が特異領域114である。 Figure 4 is a graph showing a schematic representation of the electric field strength inside the semiconductor portion 11. The horizontal axis in the figure indicates the position inside the semiconductor portion 11 in the direction along the first surface 111. The center shown in the figure is a position on the line connecting the center of the first surface 111 and the center of the semiconductor portion 11. The outer edge shown in the figure is the position of the outer edge of the semiconductor portion 11. The vertical axis in the figure indicates the electric field strength. Figure 4 shows the electric field strength on a straight line inside the semiconductor portion 11 that is parallel to the first surface 111 and passes through the center. The region including the center is the main region 113, and the region close to the outer edge is the unique region 114.

第1面111の中央は第1電極12が設けられている位置であり、中央に近いほど第1電極12に近い。中央に近い(第1電極12に近い)位置ほど、電界強度が高くなる。主領域113内では、電界強度は十分に高い。放射線の入射によって主領域113内で発生した電荷の中の電子(一方の種類の電荷)は、高い電界によって素早く第1電極12へ流入する。このため、第1電極12は発生した電子のほぼ全てを短時間で収集する。第1電極12が収集する電子の電荷量は放射線のエネルギーに対応しているので、主領域113へ入射した放射線のエネルギーは、ほぼ正確に検出される。 The center of the first surface 111 is where the first electrode 12 is provided, and the closer to the center, the closer to the first electrode 12. The closer to the center (the closer to the first electrode 12), the higher the electric field strength. In the main region 113, the electric field strength is sufficiently high. Electrons (one type of charge) among the charges generated in the main region 113 by the incidence of radiation flow quickly into the first electrode 12 due to the high electric field. For this reason, the first electrode 12 collects almost all of the generated electrons in a short time. Since the amount of charge of the electrons collected by the first electrode 12 corresponds to the energy of the radiation, the energy of the radiation incident on the main region 113 is detected almost accurately.

特異領域114内の各部分から中央までの距離は、主領域113内の各部分から中央までの距離よりも長い。このため、特異領域114では、主領域113に比べて、電界強度が低くなる。特異領域114では、電界強度が低いので、放射線の入射によって発生した電子が第1電極12へ流入するために必要な時間が長くなる。また、電子は、第1電極12へ流入する前にある程度拡散する。拡散した電子の一部は、第1電極12へ流入できないことがある。電界強度が低いほど、電子はより広く拡散し、第1電極12へ流入できない電子の割合は増加する。このため、特異領域114への放射線の入射によって第1電極12が得る電荷量は、主領域113への放射線の入射によって第1電極12が得る電荷量に比べて、減少する。電荷量が減少することによって、電荷量に対応する放射線のエネルギーが過小に検出されることになる。本実施形態では、放射線のエネルギーが過小に検出されることを防止するための処理を行う。 The distance from each part in the unique region 114 to the center is longer than the distance from each part in the main region 113 to the center. Therefore, the electric field strength is lower in the unique region 114 than in the main region 113. In the unique region 114, the electric field strength is low, so it takes longer for electrons generated by the incidence of radiation to flow into the first electrode 12. In addition, the electrons diffuse to a certain extent before flowing into the first electrode 12. Some of the diffused electrons may not be able to flow into the first electrode 12. The lower the electric field strength, the more widely the electrons diffuse, and the greater the proportion of electrons that cannot flow into the first electrode 12. Therefore, the amount of charge acquired by the first electrode 12 due to the incidence of radiation on the unique region 114 is reduced compared to the amount of charge acquired by the first electrode 12 due to the incidence of radiation on the main region 113. The reduction in the amount of charge results in the radiation energy corresponding to the amount of charge being underdetected. In this embodiment, processing is performed to prevent the radiation energy from being underdetected.

図5は、放射線検出器2及び実施形態1に係る信号処理装置3の機能構成を示すブロック図である。図5では、信号の流れを矢印で示している。放射線検出素子1は、入射した放射線のエネルギーに応じた量の電子を第1電極12で収集し、収集した電子の電荷量に応じた電流信号を第1電極12から出力する。プリアンプ21は、放射線検出素子1が出力した電流信号を電圧信号へ変換し、放射線検出時に一段のステップ状に信号値が上昇する階段波を生成する。放射線検出器2は、プリアンプ21が生成した階段波を含む信号を出力する。プリアンプ21は、信号出力部に対応する。 Fig. 5 is a block diagram showing the functional configuration of the radiation detector 2 and the signal processing device 3 according to the first embodiment. In Fig. 5, the flow of signals is indicated by arrows. The radiation detection element 1 collects an amount of electrons according to the energy of the incident radiation at the first electrode 12, and outputs a current signal according to the charge amount of the collected electrons from the first electrode 12. The preamplifier 21 converts the current signal output by the radiation detection element 1 into a voltage signal, and generates a staircase wave whose signal value rises in a step-like manner when radiation is detected. The radiation detector 2 outputs a signal including the staircase wave generated by the preamplifier 21. The preamplifier 21 corresponds to a signal output unit.

図6は、階段波を含む信号の例を示す模式的グラフである。図中の横軸は時間を示し、縦軸は信号値を示している。放射線検出素子1へ放射線が入射し、放射線検出素子1が放射線を検出するイベントが一つ発生する都度、放射線検出器2は、一段のステップ状に信号値が上昇する階段波を出力する。一つのイベントに応じて、信号値が一段のステップ状に上昇する一つの階段波が生成される。複数のイベントが発生した場合は、複数の階段波を含む信号が出力される。イベントが発生する都度、信号値は上昇していく。信号値が上昇するステップの高さを階段波の波高とする。階段波の波高は、一つのイベントによって第1電極12が収集した電子の電荷量に対応し、入射した放射線のエネルギーに対応する。放射線検出装置10は、階段波の波高に応じて放射線のエネルギーを決定する。 Figure 6 is a schematic graph showing an example of a signal including a step wave. The horizontal axis in the figure indicates time, and the vertical axis indicates the signal value. Each time radiation is incident on the radiation detection element 1 and an event occurs in which the radiation detection element 1 detects radiation, the radiation detector 2 outputs a step wave in which the signal value rises in one step. In response to one event, one step wave in which the signal value rises in one step is generated. When multiple events occur, a signal including multiple step waves is output. Each time an event occurs, the signal value rises. The height of the step in which the signal value rises is set to the wave height of the step wave. The wave height of the step wave corresponds to the amount of charge of the electrons collected by the first electrode 12 by one event, and corresponds to the energy of the incident radiation. The radiation detection device 10 determines the energy of the radiation according to the wave height of the step wave.

図7は、継続する時間が長い階段波の例を示す模式的グラフである。図中の横軸は時間を示し、縦軸は信号値を示している。図7には、図6に示す階段波よりも継続する時間が長い階段波を示す。放射線によって発生した電子が第1電極12へ流入するために必要な時間が長い場合は、信号値がステップ状に上昇する時間が長くなり、階段波が継続する時間が長くなる。半導体部11内での電界強度が低いほど、放射線によって発生した電子が第1電極12へ流入するために必要な時間が長くなるので、階段波が継続する時間が長くなる。このため、放射線の入射によって特異領域114で発生した電荷(電子)に起因する階段波が継続する時間は、主領域113で発生した電荷に起因する階段波が継続する時間よりも、長くなる。例えば、図6に示す階段波は、放射線の入射によって主領域113で発生した電荷に起因する階段波であり、図7に示す階段波は、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波である。 7 is a schematic graph showing an example of a step wave that continues for a long time. The horizontal axis in the figure shows time, and the vertical axis shows the signal value. FIG. 7 shows a step wave that continues for a longer time than the step wave shown in FIG. 6. If it takes a long time for electrons generated by radiation to flow into the first electrode 12, the time for the signal value to rise in steps becomes longer, and the step wave continues for a longer time. The lower the electric field intensity in the semiconductor part 11, the longer the time it takes for electrons generated by radiation to flow into the first electrode 12, so the step wave continues for a longer time. Therefore, the step wave caused by the charge (electrons) generated in the singular region 114 by the incidence of radiation continues for a longer time than the step wave caused by the charge generated in the main region 113. For example, the step wave shown in FIG. 6 is a step wave caused by the charge generated in the main region 113 by the incidence of radiation, and the step wave shown in FIG. 7 is a step wave caused by the charge generated in the singular region 114.

放射線検出器2が出力した信号は、信号処理装置3へ入力される。信号処理装置3は、信号処理方法を実行する。図5に示すように、信号処理装置3は、A/D(アナログ/デジタル)変換部31を備えている。A/D変換部31は、放射線検出器2から階段波を含む信号を入力され、階段波を含む信号をA/D変換する。A/D変換部31は、連続的な信号が入力され、信号をサンプリングし、サンプリングによって得られた値をA/D変換することにより、離散的な信号値を生成する。A/D変換部31が出力する信号は、離散的な複数の信号値からなる。 The signal output by the radiation detector 2 is input to the signal processing device 3. The signal processing device 3 executes a signal processing method. As shown in FIG. 5, the signal processing device 3 includes an A/D (analog/digital) conversion unit 31. The A/D conversion unit 31 receives a signal including a step wave from the radiation detector 2 and A/D converts the signal including the step wave. The A/D conversion unit 31 receives a continuous signal, samples the signal, and A/D converts the value obtained by sampling to generate discrete signal values. The signal output by the A/D conversion unit 31 consists of multiple discrete signal values.

A/D変換部31には、台形整形部321と、微分部331とが接続されている。台形整形部321及び微分部331は、A/D変換部31から信号を入力される。A/D変換部31と台形整形部321及び微分部331との間には、信号遅延による波形の歪みを相殺するように信号を返還する変換部と、信号のノイズを除去するノイズ除去部とが接続されていてもよい。 The A/D conversion unit 31 is connected to the trapezoid shaping unit 321 and the differentiation unit 331. The trapezoid shaping unit 321 and the differentiation unit 331 receive signals from the A/D conversion unit 31. A conversion unit that returns a signal so as to offset waveform distortion caused by signal delay, and a noise removal unit that removes noise from the signal may be connected between the A/D conversion unit 31 and the trapezoid shaping unit 321 and differentiation unit 331.

台形整形部321は、台形整形フィルタを用いて構成されている。台形整形部321は、入力された信号の波形を台形整形フィルタにより整形することにより、信号に含まれる階段波を台形波へ変換する。所定の信号基準から台形波の最大値までの高さを、台形波の波高とする。階段波を変換した台形波の波高は、階段波の波高に対応する。台形整形部321には、波高測定部322が接続されている。波高測定部322は、台形整形部321から信号を入力され、信号に含まれる台形波の波高を測定する。 The trapezoid shaping unit 321 is configured using a trapezoid shaping filter. The trapezoid shaping unit 321 converts the step wave contained in the signal into a trapezoid wave by shaping the waveform of the input signal using the trapezoid shaping filter. The height from a predetermined signal reference to the maximum value of the trapezoid wave is the wave height of the trapezoid wave. The wave height of the trapezoid wave converted from the step wave corresponds to the wave height of the step wave. The wave height measuring unit 322 is connected to the trapezoid shaping unit 321. The wave height measuring unit 322 receives a signal from the trapezoid shaping unit 321 and measures the wave height of the trapezoid wave contained in the signal.

微分部331は、微分回路を用いて構成されている。微分部331は、微分の演算を行うプロセッサを用いて構成されていてもよい。微分部331は、入力された信号に含まれる隣接する二つの信号値の差分を計算することにより、信号を微分する。このようにして、微分部331は、信号に含まれる階段波を微分する。 The differentiation unit 331 is configured using a differentiation circuit. The differentiation unit 331 may be configured using a processor that performs differentiation operations. The differentiation unit 331 differentiates the signal by calculating the difference between two adjacent signal values contained in the input signal. In this way, the differentiation unit 331 differentiates the step wave contained in the signal.

微分部331には、特徴量計測部332が接続されている。例えば、特徴量計測部332は、演算を行うプロセッサを用いて構成されている。特徴量計測部332は、階段波の微分から、階段波が継続する時間に対応する特徴量を計測する。特徴量計測部332は、階段波の特徴量として、階段波の時間幅、階段波の傾きの最大値、又は階段波の二階微分の値を計算する。 The feature amount measurement unit 332 is connected to the differentiation unit 331. For example, the feature amount measurement unit 332 is configured using a processor that performs calculations. The feature amount measurement unit 332 measures a feature amount corresponding to the time that the step wave continues from the derivative of the step wave. The feature amount measurement unit 332 calculates the time width of the step wave, the maximum value of the slope of the step wave, or the value of the second derivative of the step wave as the feature amount of the step wave.

図8は、特徴量を説明するための階段波及びその微分波形の例を示す模式的グラフである。上段に階段波からなる信号を示し、下段に微分信号を示す。図中の横軸は時間を示し、上段の縦軸は信号値を示し、下段の縦軸は微分値を示している。階段波の微分信号は、所定の信号基準から信号値がピーク値まで上昇し、その後信号基準まで下降する信号である。信号基準は例えばゼロである。微分信号の積分は階段波の波高になる。図8に示すように、階段波の微分値が所定の基準値となる二つの時点の間の時間の長さを、階段波の時間幅と定義する。基準値は、予め定められている。階段波の時間幅は、階段波が継続する時間に対応し、階段波の形状に関係する量である。時間幅は、階段波によって異なり、階段波を特徴づける。放射線によって発生した電荷が第1電極12へ流入するために必要な時間が長い場合は、階段波が継続する時間が長くなり、時間幅が長くなる。従って、放射線の入射によって主領域113で発生した電荷に起因する階段波では、時間幅が短くなり、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波では、時間幅が長くなる。 Figure 8 is a schematic graph showing an example of a step wave and its differential waveform to explain the characteristic amount. The upper part shows a signal consisting of a step wave, and the lower part shows a differential signal. The horizontal axis in the figure shows time, the vertical axis in the upper part shows the signal value, and the vertical axis in the lower part shows the differential value. The differential signal of the step wave is a signal whose signal value rises from a predetermined signal reference to a peak value and then falls to the signal reference. The signal reference is, for example, zero. The integral of the differential signal becomes the wave height of the step wave. As shown in Figure 8, the length of time between two points at which the differential value of the step wave becomes a predetermined reference value is defined as the time width of the step wave. The reference value is predetermined. The time width of the step wave corresponds to the time the step wave continues and is a quantity related to the shape of the step wave. The time width differs depending on the step wave and characterizes the step wave. If the time required for the charge generated by radiation to flow into the first electrode 12 is long, the time the step wave continues will be long and the time width will be long. Therefore, the step wave caused by the charge generated in the main region 113 by the incidence of radiation has a short time width, and the step wave caused by the charge generated in the unique region 114 has a long time width.

階段波の時間幅が長くなるほど、単位時間当たりの信号値の変化量が小さくなるので、階段波の傾きは小さくなる。逆に、階段波の時間幅が短くなるほど、階段波の傾きは大きくなる。特に、階段波の傾きの最大値は、階段波の時間幅が長いほど小さく、階段波の時間幅が短いほど大きい。このため、階段波の傾きの最大値は、階段波が継続する時間に対応し、階段波の形状に関係する量である。従って、階段波の傾きの最大値を特徴量として用いることができる。放射線の入射によって主領域113で発生した電荷に起因する階段波では、階段波の傾きの最大値が大きくなり、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波では、階段波の傾きの最大値が小さくなる。階段波の傾きの最大値は、階段波の微分の最大値を計測することにより、得ることができる。 The longer the time width of the staircase wave, the smaller the change in the signal value per unit time, and therefore the smaller the slope of the staircase wave. Conversely, the shorter the time width of the staircase wave, the larger the slope of the staircase wave. In particular, the longer the time width of the staircase wave, the smaller the maximum value of the slope of the staircase wave, and the shorter the time width of the staircase wave, the larger the maximum value of the slope of the staircase wave. Therefore, the maximum value of the slope of the staircase wave corresponds to the time that the staircase wave continues, and is a quantity related to the shape of the staircase wave. Therefore, the maximum value of the slope of the staircase wave can be used as a feature. In the staircase wave caused by the charge generated in the main region 113 by the incidence of radiation, the maximum value of the slope of the staircase wave is large, and in the staircase wave caused by the charge generated in the singular region 114, the maximum value of the slope of the staircase wave is small. The maximum value of the slope of the staircase wave can be obtained by measuring the maximum value of the derivative of the staircase wave.

放射線によって発生した電荷が第1電極12へ流入するために必要な時間が長い場合は、階段波の微分波形は緩やかに立ち上がり、階段波が継続する時間は長くなり、微分波形の立ち上がりの傾きは小さくなる。微分波形の傾きが小さくなる。逆に、電荷が第1電極12へ流入するために必要な時間が短い場合は、階段波の微分波形は急峻に立ち上がり、階段波が継続する時間は短くなり、微分波形の立ち上がりの傾きは大きくなる。このため、階段波の微分波形の立ち上がりの傾きは、階段波が継続する時間に対応し、階段波の形状に関係する量である。階段波の微分波形の立ち上がりの傾きは、階段波の微分値が所定の基準値となる時点での微分波形に対する接線の傾きであり、この時点での階段波の二階微分の値である。基準値は、階段波の微分波形の立ち上がりの一時点を指定するための値である。基準値は一定値であってもよい。基準値は、階段波の時間幅を定義するための基準値と同一であってもよく、異なっていてもよい。又は、基準値は、階段波の微分値の最大値の1/10の値等、階段波の微分値の最大値に対する所定割合の値であってもよい。階段波の微分値が所定の基準値となる時点での階段波の二階微分の値を、特徴量として用いることができる。放射線の入射によって主領域113で発生した電荷に起因する階段波では、微分値が基準値となる時点での二階微分の値は大きくなり、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波では、微分値が基準値となる時点での二階微分の値は小さくなる。 When the time required for the charge generated by radiation to flow into the first electrode 12 is long, the differential waveform of the staircase wave rises gradually, the time the staircase wave continues is long, and the slope of the rising edge of the differential waveform becomes smaller. The slope of the differential waveform becomes smaller. Conversely, when the time required for the charge to flow into the first electrode 12 is short, the differential waveform of the staircase wave rises steeply, the time the staircase wave continues is short, and the slope of the rising edge of the differential waveform becomes large. For this reason, the slope of the rising edge of the differential waveform of the staircase wave corresponds to the time the staircase wave continues and is a quantity related to the shape of the staircase wave. The slope of the rising edge of the differential waveform of the staircase wave is the slope of the tangent to the differential waveform at the point when the differential value of the staircase wave becomes a predetermined reference value, and is the value of the second derivative of the staircase wave at this point. The reference value is a value for specifying a point in time of the rising edge of the differential waveform of the staircase wave. The reference value may be a constant value. The reference value may be the same as the reference value for defining the time width of the staircase wave, or it may be different. Alternatively, the reference value may be a value that is a predetermined percentage of the maximum differential value of the step wave, such as 1/10 of the maximum differential value of the step wave. The value of the second differential of the step wave at the time when the differential value of the step wave becomes the predetermined reference value can be used as the feature amount. In the step wave caused by the charge generated in the main region 113 by the incidence of radiation, the value of the second differential at the time when the differential value becomes the reference value is large, and in the step wave caused by the charge generated in the singular region 114, the value of the second differential at the time when the differential value becomes the reference value is small.

特徴量計測部332は、微分部331から信号を入力され、信号に含まれる階段波の微分波形から、階段波の特徴量を計算する。例えば、特徴量計測部332は、微分値が所定の閾値となる二つの時点の間の時間の長さを計測することにより、特徴量として、階段波の時間幅を計算する。例えば、特徴量計測部332は、微分値の最大値を計測することにより、特徴量として、階段波の傾きの最大値を計算する。例えば、特徴量計測部332は、特徴量として、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値を計算する。 The feature amount measurement unit 332 receives a signal from the differentiation unit 331 and calculates the feature amount of the step wave from the differential waveform of the step wave contained in the signal. For example, the feature amount measurement unit 332 calculates the time width of the step wave as the feature amount by measuring the length of time between two points in time when the differential value becomes a predetermined threshold value. For example, the feature amount measurement unit 332 calculates the maximum value of the slope of the step wave as the feature amount by measuring the maximum value of the differential value. For example, the feature amount measurement unit 332 calculates the value of the second-order differential of the step wave at the point in time when the differential value of the step wave becomes a reference value as the feature amount.

波高測定部322及び特徴量計測部332には、処理部34が接続されている。処理部34は、演算を行う素子を用いて構成されている。例えば、処理部34は、FPGA(field-programmable gate array )を用いて構成されている。処理部34は、波高測定部322から波高を入力され、特徴量計測部332から階段波の特徴量を入力される。処理部34は、特徴量計測部332が計算した階段波の特徴量に基づいて、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。特徴量に基づいた判定により、階段波の形状に基づいた判定が行われる。 The processing unit 34 is connected to the wave-height measuring unit 322 and the feature amount measuring unit 332. The processing unit 34 is configured using elements that perform calculations. For example, the processing unit 34 is configured using an FPGA (field-programmable gate array). The processing unit 34 receives the wave height from the wave-height measuring unit 322 and the feature amount of the staircase wave from the feature amount measuring unit 332. The processing unit 34 judges whether the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114 based on the feature amount of the staircase wave calculated by the feature amount measuring unit 332. A judgment based on the feature amount is made based on the shape of the staircase wave.

例えば、処理部34は、階段波の時間幅が所定の閾値よりも大きい場合に、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因すると判定し、階段波の時間幅が所定の閾値以下である場合に、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しないと判定する。閾値は、主領域113で発生した電荷に起因する階段波の特徴量と、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波の特徴量との境界である。特異領域114で発生した電荷に起因しない階段波は、主領域113で発生した電荷に起因する階段波である。なお、処理部34は、階段波の時間幅が閾値以上である場合に階段波が特異領域114で発生した電荷に起因すると判定し、階段波の時間幅が閾値未満である場合に階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しないと判定してもよい。 For example, the processing unit 34 determines that the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114 when the time width of the staircase wave is greater than a predetermined threshold, and determines that the staircase wave is not caused by the charge generated in the singular region 114 when the time width of the staircase wave is equal to or less than the predetermined threshold. The threshold is the boundary between the feature amount of the staircase wave caused by the charge generated in the main region 113 and the feature amount of the staircase wave caused by the charge generated in the singular region 114. The staircase wave not caused by the charge generated in the singular region 114 is the staircase wave caused by the charge generated in the main region 113. The processing unit 34 may determine that the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114 when the time width of the staircase wave is equal to or greater than the threshold, and may determine that the staircase wave is not caused by the charge generated in the singular region 114 when the time width of the staircase wave is less than the threshold.

例えば、処理部34は、階段波の傾きの最大値が所定の閾値未満である場合に、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因すると判定し、階段波の傾きの最大値が閾値以上である場合に、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しないと判定する。処理部34は、階段波の傾きの最大値が閾値以下である場合に階段波が特異領域114で発生した電荷に起因すると判定し、階段波の傾きの最大値が閾値より大きい場合に階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しないと判定してもよい。 For example, the processing unit 34 determines that the staircase wave is caused by charges generated in the singular region 114 when the maximum value of the slope of the staircase wave is less than a predetermined threshold value, and determines that the staircase wave is not caused by charges generated in the singular region 114 when the maximum value of the slope of the staircase wave is equal to or greater than the threshold value. The processing unit 34 may determine that the staircase wave is caused by charges generated in the singular region 114 when the maximum value of the slope of the staircase wave is equal to or less than the threshold value, and may determine that the staircase wave is not caused by charges generated in the singular region 114 when the maximum value of the slope of the staircase wave is greater than the threshold value.

例えば、処理部34は、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値が所定の閾値未満である場合に、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因すると判定し、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値二階微分の最大値が閾値以上である場合に、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しないと判定する。処理部34は、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値が閾値以下である場合に階段波が特異領域114で発生した電荷に起因すると判定し、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値が閾値より大きい場合に階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しないと判定してもよい。 For example, the processing unit 34 determines that the staircase wave is caused by charges generated in the singular region 114 if the value of the second-order differential of the staircase wave at the time when the differential value of the staircase wave becomes the reference value is less than a predetermined threshold value, and determines that the staircase wave is not caused by charges generated in the singular region 114 if the maximum value of the second-order differential of the staircase wave at the time when the differential value of the staircase wave becomes the reference value is equal to or greater than the threshold value. The processing unit 34 may determine that the staircase wave is caused by charges generated in the singular region 114 if the value of the second-order differential of the staircase wave at the time when the differential value of the staircase wave becomes the reference value is equal to or less than the threshold value, and may determine that the staircase wave is not caused by charges generated in the singular region 114 if the value of the second-order differential of the staircase wave at the time when the differential value of the staircase wave becomes the reference value is greater than the threshold value.

特徴量の閾値は、波高別に予め定められている。半導体部11へ入射する放射線のエネルギーが大きいほど、発生する電荷が多く、電子が広い領域に広がり易い。このため、電子が第1電極12へ流入するために必要な時間がより長くなり、階段波が継続する時間はより長くなる。主領域113で発生した電荷に起因する階段波であっても、入射した放射線のエネルギーが大きいほど、階段波が継続する時間は長くなる。放射線のエネルギーが大きいほど、階段波の波高は大きくなり、階段波が継続する時間は長くなる。特徴量の閾値は、階段波の波高の増加に対して、閾値に対応する階段波の時間の長さが単調に増加するように、波高別に定められている。 The threshold of the characteristic quantity is determined in advance for each wave height. The greater the energy of the radiation incident on the semiconductor part 11, the more charge is generated and the easier it is for the electrons to spread over a wide area. This means that it takes longer for the electrons to flow into the first electrode 12, and the longer the staircase wave lasts. Even if the staircase wave is caused by charge generated in the main region 113, the greater the energy of the incident radiation, the longer the staircase wave lasts. The greater the energy of the radiation, the greater the height of the staircase wave and the longer the staircase wave lasts. The threshold of the characteristic quantity is determined for each wave height so that the length of time of the staircase wave corresponding to the threshold increases monotonically as the wave height of the staircase wave increases.

例えば、階段波の時間幅の閾値は、階段波の波高の増加に対して単調に増加するように、波高別に定められている。例えば、階段波の傾きの最大値の閾値は、階段波の波高の増加に対して単調に減少するように、波高別に定められている。例えば、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値についての閾値は、階段波の波高の増加に対して単調に減少するように、波高別に定められている。閾値がこのように定められているので、放射線のエネルギーが大きいときに、主領域113で発生した電荷に起因する階段波は、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波であると誤って判定されることが無い。このため、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かの判定が正確に行われる。 For example, the threshold for the time width of the step wave is set for each wave height so as to monotonically increase as the wave height of the step wave increases. For example, the threshold for the maximum value of the slope of the step wave is set for each wave height so as to monotonically decrease as the wave height of the step wave increases. For example, the threshold for the value of the second derivative of the step wave at the point where the derivative value of the step wave becomes the reference value is set for each wave height so as to monotonically decrease as the wave height of the step wave increases. Since the thresholds are set in this way, when the radiation energy is large, the step wave caused by the charge generated in the main region 113 is not erroneously determined to be the step wave caused by the charge generated in the unique region 114. Therefore, it is possible to accurately determine whether the step wave is caused by the charge generated in the unique region 114.

処理部34は、複数の波高の夫々に関連付けて、予め定められた特徴量の閾値を予め記憶している。処理部34は、波高測定部322が測定した波高に関連付けられた閾値を読み出し、読み出した閾値と特徴量計測部332が計算した階段波の特徴量とを比較して、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。 The processing unit 34 stores in advance a threshold value of a predetermined characteristic amount associated with each of a plurality of wave heights. The processing unit 34 reads out the threshold value associated with the wave height measured by the wave height measuring unit 322, and compares the read out threshold value with the characteristic amount of the step wave calculated by the characteristic amount measuring unit 332 to determine whether or not the step wave is caused by the charge generated in the singular region 114.

なお、処理部34は、特徴量の閾値を一定とし、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する際に、階段波の波高に応じて特徴量を補正する形態であってもよい。この形態では、処理部34は、階段波の波高の増加に対して、閾値に対応する階段波の時間の長さが単調に減少するように、特徴量を補正する。例えば、処理部34は、階段波の時間幅の閾値として定数を記憶しており、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する際に、階段波の波高の増加に対して単調に減少するように階段波の時間幅を補正する。処理部34は、閾値と補正後の時間幅とを比較することにより、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。 The processing unit 34 may have a constant threshold value for the feature amount, and may correct the feature amount according to the wave height of the step wave when determining whether the step wave is caused by the charge generated in the unique region 114. In this embodiment, the processing unit 34 corrects the feature amount so that the time length of the step wave corresponding to the threshold value monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave. For example, the processing unit 34 stores a constant as a threshold value for the time width of the step wave, and corrects the time width of the step wave so that it monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave when determining whether the step wave is caused by the charge generated in the unique region 114. The processing unit 34 compares the threshold value with the corrected time width to determine whether the step wave is caused by the charge generated in the unique region 114.

例えば、処理部34は、階段波の傾きの最大値の閾値として定数を記憶しており、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する際に、階段波の波高の増加に対して単調に増加するように階段波の傾きの最大値を補正する。処理部34は、閾値と補正後の傾きの最大値とを比較することにより、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。例えば、処理部34は、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値についての閾値として、定数を記憶しており、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する際に、階段波の波高の増加に対して単調に増加するように、階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値を補正する。処理部34は、閾値と補正後の二階微分の値とを比較することにより、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。 For example, the processing unit 34 stores a constant as a threshold value for the maximum value of the slope of the staircase wave, and when determining whether or not the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114, corrects the maximum value of the slope of the staircase wave so that it increases monotonically with respect to the increase in the wave height of the staircase wave. The processing unit 34 compares the threshold value with the maximum value of the slope after the correction to determine whether or not the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114. For example, the processing unit 34 stores a constant as a threshold value for the value of the second-order differential of the staircase wave at the time when the differential value of the staircase wave becomes a reference value, and when determining whether or not the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114, corrects the value of the second-order differential of the staircase wave at the time when the differential value of the staircase wave becomes a reference value so that it increases monotonically with respect to the increase in the wave height of the staircase wave. The processing unit 34 compares the threshold value with the corrected value of the second-order differential to determine whether or not the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114.

このように、閾値を一定とし、階段波の波高に応じて特徴量を補正する形態でも、放射線のエネルギーが大きいときに、主領域113で発生した電荷に起因する階段波は、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波であると誤って判定されることが無い。このため、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かの判定が正確に行われる。 In this way, even in a configuration in which the threshold value is fixed and the feature amount is corrected according to the wave height of the step wave, when the radiation energy is large, the step wave caused by the charge generated in the main region 113 is not erroneously determined to be a step wave caused by the charge generated in the unique region 114. Therefore, it is possible to accurately determine whether or not the step wave is caused by the charge generated in the unique region 114.

処理部34には、カウント部35が接続されている。カウント部35は、波高別に階段波をカウントする。例えば、カウント部35は、マルチチャネルアナライザである。カウント部35は、全ての波高についてパルス波をカウントする形態であってもよく、又は特定の波高についてのみパルス波をカウントする形態であってもよい。 The counting unit 35 is connected to the processing unit 34. The counting unit 35 counts step waves by wave height. For example, the counting unit 35 is a multi-channel analyzer. The counting unit 35 may be configured to count pulse waves for all wave heights, or may be configured to count pulse waves only for a specific wave height.

階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しない場合、即ち、階段波が主領域113で発生した電荷に起因する場合に、処理部34は、波高測定部322が測定した波高について+1のカウントを行うように、指示をカウント部35へ入力する。カウント部35は、入力された指示に従って、波高測定部322が測定した波高について、カウントを行う。このようにして、カウント部35は、特異領域114で発生した電荷に起因しない階段波をカウントする。階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合、処理部34は、カウントのための指示をカウント部35へ入力しない。これにより、カウント部35は、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波をカウントしない。 When the staircase wave is not caused by the charge generated in the singular region 114, i.e., when the staircase wave is caused by the charge generated in the main region 113, the processing unit 34 inputs an instruction to the counting unit 35 to count +1 for the wave height measured by the wave height measuring unit 322. The counting unit 35 counts the wave height measured by the wave height measuring unit 322 according to the input instruction. In this way, the counting unit 35 counts the staircase wave that is not caused by the charge generated in the singular region 114. When the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114, the processing unit 34 does not input an instruction for counting to the counting unit 35. As a result, the counting unit 35 does not count the staircase wave caused by the charge generated in the singular region 114.

信号処理装置3は、階段波の波高とカウント部35がカウントしたカウント数との関係を示すデータを出力する。カウント数は、階段波の波高に対応するエネルギーを有する放射線を放射線検出器2が検出した回数に対応する。 The signal processing device 3 outputs data indicating the relationship between the wave height of the step wave and the count number counted by the counting unit 35. The count number corresponds to the number of times that the radiation detector 2 detects radiation having energy corresponding to the wave height of the step wave.

図9は、分析装置4の内部の構成例を示すブロック図である。分析装置4は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータである。分析装置4は、演算部41と、メモリ42と、ドライブ部43と、記憶部44と、操作部45とを備えている。また、分析装置4は、表示部53及び信号処理装置3に接続されている。演算部41は、例えばCPU(Central Processing Unit )、GPU(Graphics Processing Unit)、又はマルチコアCPUを用いて構成されている。演算部41は、量子コンピュータを用いて構成されていてもよい。メモリ42は、演算に伴って発生する一時的なデータを記憶する。メモリ42は、例えばRAM(Random Access Memory)である。ドライブ部43は、光ディスク又は可搬型メモリ等の記録媒体40から情報を読み取る。 Figure 9 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the analysis device 4. The analysis device 4 is a computer such as a personal computer. The analysis device 4 includes a calculation unit 41, a memory 42, a drive unit 43, a storage unit 44, and an operation unit 45. The analysis device 4 is also connected to a display unit 53 and a signal processing device 3. The calculation unit 41 is configured using, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or a multi-core CPU. The calculation unit 41 may be configured using a quantum computer. The memory 42 stores temporary data generated in association with the calculation. The memory 42 is, for example, a RAM (Random Access Memory). The drive unit 43 reads information from a recording medium 40 such as an optical disk or a portable memory.

記憶部44は、不揮発性であり、例えばハードディスク又は不揮発性半導体メモリである。操作部45は、ユーザからの操作を受け付けることにより、テキスト等の情報の入力を受け付ける。操作部45は、例えばタッチパネル、キーボード又はポインティングデバイスである。 The storage unit 44 is non-volatile, and is, for example, a hard disk or a non-volatile semiconductor memory. The operation unit 45 accepts input of information such as text by accepting operations from the user. The operation unit 45 is, for example, a touch panel, a keyboard, or a pointing device.

演算部41は、記録媒体40に記録されたコンピュータプログラム441をドライブ部43に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム441を記憶部44に記憶させる。演算部41は、コンピュータプログラム441に従って、分析装置4に必要な処理を実行する。なお、コンピュータプログラム441は、分析装置4の外部からダウンロードされてもよい。又は、コンピュータプログラム441は、記憶部44に予め記憶されていてもよい。これらの場合は、分析装置4はドライブ部43を備えていなくてもよい。なお、分析装置4は、複数のコンピュータで構成されていてもよい。或は、制御部52及び分析装置4は同一のコンピュータで構成されていてもよい。 The calculation unit 41 causes the drive unit 43 to read the computer program 441 recorded on the recording medium 40, and stores the read computer program 441 in the memory unit 44. The calculation unit 41 executes the processing required for the analysis device 4 according to the computer program 441. The computer program 441 may be downloaded from outside the analysis device 4. Alternatively, the computer program 441 may be stored in advance in the memory unit 44. In these cases, the analysis device 4 may not have a drive unit 43. The analysis device 4 may be composed of multiple computers. Alternatively, the control unit 52 and the analysis device 4 may be composed of the same computer.

分析装置4は、信号処理装置3が出力したデータを入力される。分析装置4は、階段波の波高とカウント数との関係から、放射線検出器2が検出した放射線のスペクトルを生成する処理を行う。スペクトルは、波高に対応する放射線のエネルギーとカウント数とをの関係を表す。演算部41は、コンピュータプログラム441に従って、必要な処理を実行する。分析装置4は、更に、生成した放射線のスペクトルに基づいて、放射線源の元素分析等の更なる処理を行ってもよい。例えば、放射線検出器2は蛍光X線を検出し、分析装置4は、蛍光X線のスペクトルに基づいて、試料に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。表示部53は、分析装置4が生成したスペクトル、及び分析装置4による分析結果を表示する。なお、信号処理装置3は、放射線のスペクトルを生成する機能をも有していてもよい。 The analysis device 4 receives the data output by the signal processing device 3. The analysis device 4 performs processing to generate a spectrum of the radiation detected by the radiation detector 2 from the relationship between the wave height of the step wave and the count number. The spectrum represents the relationship between the energy of the radiation corresponding to the wave height and the count number. The calculation unit 41 executes necessary processing according to the computer program 441. The analysis device 4 may further perform further processing such as elemental analysis of the radiation source based on the generated spectrum of the radiation. For example, the radiation detector 2 detects fluorescent X-rays, and the analysis device 4 performs qualitative or quantitative analysis of the elements contained in the sample based on the spectrum of the fluorescent X-rays. The display unit 53 displays the spectrum generated by the analysis device 4 and the analysis results by the analysis device 4. The signal processing device 3 may also have a function of generating a spectrum of radiation.

放射線検出装置10が実行する処理の流れを説明する。図10は、実施形態1に係る信号処理装置3が実行する処理の手順を示すフローチャートである。以下、ステップをSと略す。放射線検出素子1へ放射線が入射した場合、放射線検出器2は、放射線のエネルギーに応じた波高を有する階段波を生成し、階段波を含む信号を出力する。信号処理装置3は、放射線検出器2から階段波を含む信号が入力される(S11)。A/D変換部31は、入力された信号をA/D変換する(S12)。 The flow of processing executed by the radiation detection device 10 will be described. FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of processing executed by the signal processing device 3 according to the first embodiment. Hereinafter, step is abbreviated as S. When radiation is incident on the radiation detection element 1, the radiation detector 2 generates a step wave having a wave height according to the energy of the radiation, and outputs a signal including the step wave. The signal processing device 3 receives the signal including the step wave from the radiation detector 2 (S11). The A/D conversion unit 31 A/D converts the input signal (S12).

A/D変換された信号に対して、波高測定及び特徴量計測が行われる(S13)。S13では、台形整形部321は、A/D変換された信号の波形を台形波へ変換し、波高測定部322は、台形波の波高を測定することにより、信号に含まれる階段波の波高を測定する。また、微分部331は、A/D変換された信号を微分し、特徴量計測部332は、信号に含まれる階段波の特徴量を計測する。例えば、特徴量計測部332は、階段波の特徴量として、階段波の時間幅、階段波の傾きの最大値、又は階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値を計算する。 The A/D converted signal is subjected to wave height measurement and feature measurement (S13). In S13, the trapezoid shaping unit 321 converts the waveform of the A/D converted signal into a trapezoidal wave, and the wave height measurement unit 322 measures the wave height of the trapezoidal wave to measure the wave height of the step wave contained in the signal. In addition, the differentiation unit 331 differentiates the A/D converted signal, and the feature measurement unit 332 measures the feature amount of the step wave contained in the signal. For example, the feature measurement unit 332 calculates, as the feature amount of the step wave, the time width of the step wave, the maximum value of the slope of the step wave, or the value of the second derivative of the step wave at the point when the differential value of the step wave becomes a reference value.

処理部34は、特徴量計測部332が計測した特徴量に基づいて、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する(S14)。階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しない場合は(S14:NO)、処理部34は、+1のカウントを行うように指示をカウント部35へ入力し、カウント部35は、波高測定部322が測定した波高について+1をカウントする(S15)。S15では、カウント部35は、それまでのカウント数に+1を加算する。S14及びS15の処理により、主領域113で発生した電荷に起因する階段波がカウントされる。S15の処理が終了した後は、信号処理装置3は処理を終了する。階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合は(S14:YES)、処理部34は、カウントの指示を行わずに、処理を終了する。即ち、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合は、信号処理装置3は、階段波をカウントしない。 The processing unit 34 determines whether the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114 based on the feature amount measured by the feature amount measurement unit 332 (S14). If the staircase wave is not caused by the charge generated in the singular region 114 (S14: NO), the processing unit 34 inputs an instruction to the counting unit 35 to count +1, and the counting unit 35 counts +1 for the wave height measured by the wave height measurement unit 322 (S15). In S15, the counting unit 35 adds +1 to the previous count number. The staircase wave caused by the charge generated in the main region 113 is counted by the processes of S14 and S15. After the process of S15 is completed, the signal processing device 3 ends the process. If the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114 (S14: YES), the processing unit 34 ends the process without issuing an instruction to count. In other words, if the staircase wave is caused by charges generated in the unique region 114, the signal processing device 3 does not count the staircase wave.

信号処理装置3は、S11~S15の処理を繰り返し実行する。特異領域114への放射線の入射によって第1電極12が得る電荷量は、主領域113への放射線の入射によって第1電極12が得る電荷量に比べて、減少する。このため、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合は、波高が対応するエネルギーは、特異領域114へ入射した放射線のエネルギーよりも小さい可能性がある。階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合に階段波をカウントしないことにより、放射線検出素子1へ入射した放射線のエネルギーが過小に検出されることが防止される。 The signal processing device 3 repeatedly executes the processes of S11 to S15. The amount of charge acquired by the first electrode 12 due to the incidence of radiation on the unique region 114 is smaller than the amount of charge acquired by the first electrode 12 due to the incidence of radiation on the main region 113. For this reason, if the step wave is caused by charges generated in the unique region 114, the energy corresponding to the wave height may be smaller than the energy of the radiation incident on the unique region 114. By not counting the step wave when the step wave is caused by charges generated in the unique region 114, it is possible to prevent the energy of the radiation incident on the radiation detection element 1 from being underdetected.

信号処理装置3は、階段波の波高とカウント部35がカウントしたカウント数との関係を示すデータを出力する。分析装置4は、信号処理装置3が出力したデータを入力される。分析装置4の演算部41は、入力されたデータに基づいて、放射線検出器2が検出した放射線のスペクトルを生成する。分析装置4は、スペクトル生成部に対応する。演算部41は、放射線のスペクトルを表示部53に表示させる。スペクトルの基となるカウント数には、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波の数は含まれておらず、主領域113で発生した電荷に起因する階段波の数が含まれている。スペクトルには、エネルギーが過小に検出された放射線の検出結果は含まれず、エネルギーがほぼ正確に検出された放射線の検出結果が含まれる。従って、放射線検出の精度の低下が十分に抑制される。 The signal processing device 3 outputs data indicating the relationship between the wave height of the step wave and the number of counts counted by the counting unit 35. The analysis device 4 receives the data output by the signal processing device 3. The calculation unit 41 of the analysis device 4 generates a spectrum of the radiation detected by the radiation detector 2 based on the input data. The analysis device 4 corresponds to a spectrum generation unit. The calculation unit 41 displays the spectrum of the radiation on the display unit 53. The count number on which the spectrum is based does not include the number of step waves caused by the charge generated in the unique region 114, but includes the number of step waves caused by the charge generated in the main region 113. The spectrum does not include detection results of radiation in which the energy is underdetected, but includes detection results of radiation in which the energy is detected almost accurately. Therefore, a decrease in the accuracy of radiation detection is sufficiently suppressed.

本実施形態では、放射線検出器2は、放射線検出素子1へ入射する放射線の一部を遮蔽するコリメータを備えていない。即ち、本実施形態では、コリメータを用いずとも、放射線検出の精度の低下を抑制することが可能となる。放射線検出器2がコリメータを備えていないので、放射線のスペクトルにコリメータを原因とするシステムピークが発生することはなく、放射線検出の精度が向上する。電界強度の高い主領域113へ入射する放射線をコリメータが遮蔽することが無いので、放射線検出の感度が向上する。また、コリメータを供えないことによって、放射線検出器2のコストが低減される。 In this embodiment, the radiation detector 2 does not include a collimator that blocks a portion of the radiation incident on the radiation detection element 1. That is, in this embodiment, it is possible to suppress a decrease in the accuracy of radiation detection without using a collimator. Because the radiation detector 2 does not include a collimator, a system peak caused by the collimator does not occur in the radiation spectrum, and the accuracy of radiation detection is improved. Because the collimator does not block the radiation incident on the main region 113, which has a high electric field strength, the sensitivity of radiation detection is improved. Furthermore, by not providing a collimator, the cost of the radiation detector 2 is reduced.

<実施形態2>
実施形態2では、放射線のカウントを分析装置4で行う形態を示す。放射線検出装置10の信号処理装置3以外の部分の構成は、実施形態1と同様である。図11は、放射線検出器2及び実施形態2に係る信号処理装置3の機能構成を示すブロック図である。放射線検出器2は、実施形態1と同様である。信号処理装置3が備えるA/D変換部31、台形整形部321、波高測定部322、微分部331、及び特徴量計測部332は、実施形態1と同様である。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, radiation is counted by an analysis device 4. The configuration of the radiation detection device 10 other than the signal processing device 3 is the same as in the first embodiment. Fig. 11 is a block diagram showing the functional configuration of a radiation detector 2 and a signal processing device 3 according to the second embodiment. The radiation detector 2 is the same as in the first embodiment. The A/D conversion unit 31, trapezoid shaping unit 321, wave-height measurement unit 322, differentiation unit 331, and feature measurement unit 332 provided in the signal processing device 3 are the same as in the first embodiment.

信号処理装置3は、カウント部を備えていない。処理部34は、波高測定部322から波高を入力され、特徴量計測部332から階段波の特徴量を入力される。処理部34は、特徴量計測部332が計算した階段波の特徴量に基づいて、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。 The signal processing device 3 does not include a counting unit. The processing unit 34 receives the wave height from the wave height measuring unit 322 and the feature amount of the staircase wave from the feature amount measuring unit 332. The processing unit 34 determines whether or not the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114 based on the feature amount of the staircase wave calculated by the feature amount measuring unit 332.

階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しない場合、即ち、階段波が主領域113で発生した電荷に起因する場合に、処理部34は、波高測定部322が測定した波高を含む情報を分析装置4へ入力する。分析装置4は、処理部34から入力された情報に応じて、階段波を波高別にカウントする。階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合、処理部34は、情報を分析装置4へ入力しない。これにより、分析装置4は、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波をカウントしない。 When the staircase wave is not caused by charges generated in the singular region 114, i.e., when the staircase wave is caused by charges generated in the main region 113, the processing unit 34 inputs information including the wave height measured by the wave height measurement unit 322 to the analysis device 4. The analysis device 4 counts the staircase waves by wave height according to the information input from the processing unit 34. When the staircase wave is caused by charges generated in the singular region 114, the processing unit 34 does not input information to the analysis device 4. As a result, the analysis device 4 does not count the staircase wave caused by charges generated in the singular region 114.

図12は、実施形態2に係る信号処理装置3及び分析装置4が実行する処理の手順を示すフローチャートである。信号処理装置3は、放射線検出器2から階段波を含む信号が入力され(S21)、A/D変換部31は、入力された信号をA/D変換する(S22)。A/D変換された信号に対して、波高測定及び特徴量計測が行われる(S23)。S23では、台形整形部321は、信号の波形を台形波へ変換し、波高測定部322は、階段波の波高を測定する。また、微分部331は、信号を微分し、特徴量計測部332は、階段波の特徴量を計算する。例えば、特徴量計測部332は、階段波の特徴量として、階段波の時間幅、階段波の傾きの最大値、又は階段波の微分値が基準値となる時点での階段波の二階微分の値を計算する。 Figure 12 is a flowchart showing the procedure of the process executed by the signal processing device 3 and the analysis device 4 according to the second embodiment. The signal processing device 3 receives a signal including a step wave from the radiation detector 2 (S21), and the A/D conversion unit 31 A/D converts the input signal (S22). The A/D converted signal is subjected to wave height measurement and feature measurement (S23). In S23, the trapezoid shaping unit 321 converts the signal waveform into a trapezoid wave, and the wave height measurement unit 322 measures the wave height of the step wave. In addition, the differentiation unit 331 differentiates the signal, and the feature measurement unit 332 calculates the feature amount of the step wave. For example, the feature measurement unit 332 calculates the time width of the step wave, the maximum value of the slope of the step wave, or the value of the second derivative of the step wave at the point when the differential value of the step wave becomes a reference value as the feature amount of the step wave.

処理部34は、特徴量計測部332が計測した特徴量に基づいて、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。(S24)。階段波が特異領域114で発生した電荷に起因しない場合は(S24:NO)、波高測定部322が測定した波高を含む情報を出力し、分析装置4へ入力する(S25)。分析装置4は、入力された情報を受け付け、記憶部44に記憶する。分析装置4は、波高に関連付けて階段波のカウント数を記憶部44に記憶している。 The processing unit 34 determines whether the staircase wave is caused by charges generated in the unique region 114 based on the features measured by the feature measurement unit 332 (S24). If the staircase wave is not caused by charges generated in the unique region 114 (S24: NO), the wave-height measurement unit 322 outputs information including the measured wave height and inputs it to the analysis device 4 (S25). The analysis device 4 accepts the input information and stores it in the memory unit 44. The analysis device 4 stores the count number of the staircase wave in association with the wave height in the memory unit 44.

分析装置4は、波高を含む情報を入力された場合に、情報に含まれる波高に応じて階段波をカウントする(S26)。S26では、演算部41は、入力された情報に含まれる波高に関連付けて記憶してあるカウント数に、+1を加算する。分析装置4が記憶部44に記憶する数は、階段波を波高別にカウントした数となる。S24~S26の処理により、主領域113で発生した電荷に起因する階段波が波高別にカウントされる。S26の処理が終了した後は、信号処理装置3及び分析装置4は処理を終了する。 When information including the wave height is input, the analysis device 4 counts the step waves according to the wave height included in the information (S26). In S26, the calculation unit 41 adds +1 to the count number stored in association with the wave height included in the input information. The number stored in the memory unit 44 by the analysis device 4 is the number of step waves counted by wave height. By the processing of S24 to S26, the step waves caused by the charge generated in the main region 113 are counted by wave height. After the processing of S26 is completed, the signal processing device 3 and the analysis device 4 end the processing.

階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合は(S24:YES)、処理部34は、そのまま処理を終了する。即ち、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合は、信号処理装置3は、階段波の波高を含む情報を分析装置4へ入力せず、分析装置4は、階段波をカウントしない。信号処理装置3及び分析装置4は、S21~S26の処理を繰り返し実行する。実施形態2においても、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因する場合に階段波をカウントしないことにより、放射線検出素子1へ入射した放射線のエネルギーが過小に検出されることが防止される。 If the staircase wave is caused by charges generated in the unique region 114 (S24: YES), the processing unit 34 ends the process as is. In other words, if the staircase wave is caused by charges generated in the unique region 114, the signal processing device 3 does not input information including the wave height of the staircase wave to the analysis device 4, and the analysis device 4 does not count the staircase wave. The signal processing device 3 and the analysis device 4 repeatedly execute the processes of S21 to S26. Also in the second embodiment, by not counting the staircase wave when the staircase wave is caused by charges generated in the unique region 114, it is possible to prevent the energy of the radiation incident on the radiation detection element 1 from being underdetected.

分析装置4の演算部41は、記憶部44に記憶された波高別のカウント数に基づいて、放射線検出器2が検出した放射線のスペクトルを生成する。演算部41は、放射線のスペクトルを表示部53に表示させる。実施形態2においても、スペクトルには、エネルギーが過小に検出された放射線の検出結果は含まれず、エネルギーがほぼ正確に検出された放射線の検出結果が含まれる。従って、放射線検出の精度の低下が十分に抑制される。なお、分析装置4は、処理部34での処理の一部又は全部をも実行する形態であってもよい。 The calculation unit 41 of the analysis device 4 generates a spectrum of the radiation detected by the radiation detector 2 based on the count numbers for each wave height stored in the memory unit 44. The calculation unit 41 displays the spectrum of the radiation on the display unit 53. In the second embodiment, the spectrum does not include detection results of radiation in which the energy is detected as being underestimated, but includes detection results of radiation in which the energy is detected almost accurately. Therefore, a decrease in the accuracy of radiation detection is sufficiently suppressed. The analysis device 4 may be configured to also execute part or all of the processing in the processing unit 34.

実施形態2においても、コリメータを用いずに、放射線検出の精度の低下が抑制される。実施形態1と同様に、放射線検出器2がコリメータを備えていないことによって、放射線検出の精度が向上し、放射線検出の感度が向上する。また、放射線検出器2のコストが低減される。 In the second embodiment, the decrease in the accuracy of radiation detection is suppressed without using a collimator. As in the first embodiment, the accuracy of radiation detection is improved and the sensitivity of radiation detection is improved by not including a collimator in the radiation detector 2. In addition, the cost of the radiation detector 2 is reduced.

実施形態1及び2においては、台形整形部321が生成した台形波を利用して階段波の波高を計算する形態を示したが、信号処理装置3は、微分部331が生成した微分波形を積分することによって階段波の波高を計算する形態であってもよい。実施形態1及び2においては、信号処理装置3の機能をハードウェアで実現する形態を示したが、信号処理装置3は、機能の一部又は全部をソフトウェアで実現する形態であってもよい。 In the first and second embodiments, the trapezoidal wave generated by the trapezoid shaping unit 321 is used to calculate the wave height of the staircase wave, but the signal processing device 3 may be configured to calculate the wave height of the staircase wave by integrating the differential waveform generated by the differentiation unit 331. In the first and second embodiments, the functions of the signal processing device 3 are realized by hardware, but the signal processing device 3 may be configured to realize some or all of its functions by software.

実施形態1及び2においては、階段波の特徴量に基づいて判定を行う形態を示したが、信号処理装置3は、学習モデルを利用して階段波の形状に基づいて判定を行う形態であってもよい。例えば、信号処理装置3は、階段波の波形又は階段波の微分波形を入力された場合に、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かの判定結果を出力する学習モデルを備えている。学習モデルは、主領域113で発生した電荷に起因する階段波の波形又は微分波形と特異領域114で発生した電荷に起因する階段波の波形又は微分波形とを含む訓練データを用いて、予め学習されている。この形態では、信号処理装置3は、階段波の波形又は微分波形を学習モデルへ入力し、学習モデルから出力された判定結果を取得することにより、階段波が特異領域114で発生した電荷に起因するか否かを判定する。 In the first and second embodiments, the determination is based on the feature amount of the staircase wave, but the signal processing device 3 may be configured to perform the determination based on the shape of the staircase wave using a learning model. For example, the signal processing device 3 is provided with a learning model that outputs a determination result as to whether or not the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114 when the waveform of the staircase wave or the differential waveform of the staircase wave is input. The learning model is pre-trained using training data including the waveform or differential waveform of the staircase wave caused by the charge generated in the main region 113 and the waveform or differential waveform of the staircase wave caused by the charge generated in the singular region 114. In this embodiment, the signal processing device 3 inputs the waveform or differential waveform of the staircase wave to the learning model and obtains the determination result output from the learning model to determine whether or not the staircase wave is caused by the charge generated in the singular region 114.

実施形態1及び2においては、放射線検出器2がコリメータを備えていない形態を示したが、放射線検出器2はコリメータを備えていてもよい。コリメータは、放射線検出素子1と窓24との間に配置される。放射線検出器2がコリメータを備えた形態では、コリメータが特異領域114へ入射しようとする放射線を遮断する。コリメータを放射線が透過し、特異領域114へ放射線が入射した場合であっても、特異領域114で発生した電荷に起因する階段波をカウントしないことにより、放射線のエネルギーが過小に検出されることが防止される。このため、コリメータが放射線検出の精度の低下を抑制する効果に加えて、放射線検出の精度の低下がより効果的に抑制される。 In the first and second embodiments, the radiation detector 2 does not include a collimator, but the radiation detector 2 may include a collimator. The collimator is disposed between the radiation detection element 1 and the window 24. In a form in which the radiation detector 2 includes a collimator, the collimator blocks radiation attempting to enter the peculiar region 114. Even if radiation passes through the collimator and enters the peculiar region 114, the step wave caused by the charge generated in the peculiar region 114 is not counted, thereby preventing the radiation energy from being underdetected. Therefore, in addition to the effect of the collimator suppressing a decrease in the accuracy of radiation detection, a decrease in the accuracy of radiation detection is more effectively suppressed.

実施形態1及び2においては、特異領域114が主領域113の周囲に配置されている形態を示したが、特異領域114はその他の形状を有していてもよい。特異領域114の配置は、第1電極12、第2電極13及び曲線状電極14等の電極の配置によって定まる。電極の配置によっては、特異領域114の形状は実施形態1及び2に示した形状とは異なる形状になることもある。特異領域114の形状が実施形態1及び2に示した形状と異なる形状であっても、放射線検出の精度の低下は十分に抑制される。 In the first and second embodiments, the unique region 114 is disposed around the main region 113, but the unique region 114 may have other shapes. The arrangement of the unique region 114 is determined by the arrangement of the electrodes, such as the first electrode 12, the second electrode 13, and the curved electrode 14. Depending on the arrangement of the electrodes, the shape of the unique region 114 may be different from the shapes shown in the first and second embodiments. Even if the shape of the unique region 114 is different from the shapes shown in the first and second embodiments, the decrease in the accuracy of radiation detection is sufficiently suppressed.

実施形態1及び2においては、放射線検出素子1を構成する半導体がSiである形態を示したが、放射線検出素子1はSi以外の半導体で構成された形態であってもよい。実施形態1及び2においては、半導体部11がn型の半導体からなり、第2電極13がp型の半導体からなる形態を示したが、放射線検出素子1は、半導体部11がp型の半導体からなり、第2電極13がn型の半導体からなる形態であってもよい。この形態では、電荷として正孔が第1電極12に収集される。実施形態1及び2においては、放射線検出素子1がシリコンドリフト型放射線検出素子である形態を示したが、放射線検出素子1は、半導体製の素子であれば、シリコンドリフト型放射線検出素子以外の素子であってもよい。このため、放射線検出器2は、SDD以外の放射線検出器であってもよい。 In the first and second embodiments, the semiconductor constituting the radiation detection element 1 is Si, but the radiation detection element 1 may be made of a semiconductor other than Si. In the first and second embodiments, the semiconductor portion 11 is made of an n-type semiconductor, and the second electrode 13 is made of a p-type semiconductor, but the radiation detection element 1 may be made of a p-type semiconductor, and the second electrode 13 is made of an n-type semiconductor. In this embodiment, holes are collected in the first electrode 12 as charges. In the first and second embodiments, the radiation detection element 1 is a silicon drift type radiation detection element, but the radiation detection element 1 may be an element other than a silicon drift type radiation detection element as long as it is a semiconductor element. Therefore, the radiation detector 2 may be a radiation detector other than an SDD.

実施形態1及び2においては、放射線を試料62へ照射し、試料62から発生した放射線を検出する形態を示したが、放射線検出装置10は、試料62を透過又は試料62で反射した放射線を検出する形態であってもよい。放射線検出装置10は、放射線の方向を変更することにより試料62を放射線で走査する形態であってもよい。放射線検出装置10は、移動する試料へ放射線を照射する形態であってもよい。放射線検出装置10は、照射部54、試料台61、又は表示部53を備えていない形態であってもよい。 In the first and second embodiments, radiation is irradiated to the sample 62 and radiation generated from the sample 62 is detected, but the radiation detection device 10 may be configured to detect radiation that is transmitted through or reflected by the sample 62. The radiation detection device 10 may be configured to scan the sample 62 with radiation by changing the direction of the radiation. The radiation detection device 10 may be configured to irradiate a moving sample with radiation. The radiation detection device 10 may be configured not to include the irradiation unit 54, the sample stage 61, or the display unit 53.

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the claims. In other words, embodiments obtained by combining technical means that are appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

10 放射線検出装置
1 放射線検出素子
11 半導体部
12 第1電極
13 第2電極
2 放射線検出器
21 プリアンプ
3 信号処理装置
332 特徴量計測部
34 処理部
35 カウント部
4 分析装置
40 記録媒体
441 コンピュータプログラム
REFERENCE SIGNS LIST 10 Radiation detection device 1 Radiation detection element 11 Semiconductor section 12 First electrode 13 Second electrode 2 Radiation detector 21 Preamplifier 3 Signal processing device 332 Feature amount measuring section 34 Processing section 35 Counting section 4 Analysis device 40 Recording medium 441 Computer program

Claims (8)

半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極と、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力する信号出力部とを用い、前記信号出力部が出力した信号を処理する方法において、
前記半導体部は、前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域を有しており、
前記階段波の特徴量に基づいて、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定する判定処理を行い
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波をカウントせず、
前記特徴量は、前記階段波の時間幅であり、
前記判定処理では、前記階段波の波高の増加に対して単調に増加するように波高別に予め定められている閾値よりも、前記特徴量が大きい場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定するか、又は、前記階段波の波高の増加に対して補正後の前記特徴量が単調に減少するように、前記階段波の波高に応じて前記特徴量を補正し、補正した前記特徴量が予め定められている一定の閾値よりも大きい場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定する
ことを特徴とする信号処理方法。
A method for processing a signal output by a signal output unit using a semiconductor unit, a single first electrode provided on the semiconductor unit and collecting charges generated in the semiconductor unit by radiation incident on the semiconductor unit, a second electrode provided on the semiconductor unit and generating an electric field in the semiconductor unit by application of a voltage to cause the charges to concentrate on the first electrode, and a signal output unit that outputs a signal including a step wave having a wave height according to an amount of charges collected by the first electrode, the method comprising:
the semiconductor portion has a unique region in which the intensity of the electric field is lower than that of other regions,
performing a determination process for determining whether or not the step wave is caused by charges generated in the unique region based on the feature amount of the step wave;
When the step wave is not caused by the charge generated in the specific region, the step wave is counted by wave height;
When the step wave is caused by an electric charge generated in the specific region, the step wave is not counted,
the feature value is a time width of the step wave,
In the determination process, when the feature amount is larger than a threshold value that is predetermined for each wave height so as to monotonically increase with an increase in the wave height of the step wave, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region, or the feature amount is corrected according to the wave height of the step wave so that the corrected feature amount monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave, and when the corrected feature amount is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region.
23. A signal processing method comprising:
半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極と、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力する信号出力部とを用い、前記信号出力部が出力した信号を処理する方法において、
前記半導体部は、前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域を有しており、
前記階段波の特徴量に基づいて、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定する判定処理を行い
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波をカウントせず、
前記特徴量は、前記階段波の傾きの最大値、又は前記階段波の微分値が所定の基準値になる時点での前記階段波の二階微分の値であり、
前記判定処理では、前記特徴量が、前記階段波の波高の増加に対して単調に減少するように波高別に予め定められている閾値未満である場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定するか、又は、前記階段波の波高の増加に対して補正後の前記特徴量が単調に増加するように、前記階段波の波高に応じて前記特徴量を補正し、補正した前記特徴量が予め定められている一定の閾値未満である場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定する
ことを特徴とする信号処理方法。
A method for processing a signal output by a signal output unit using a semiconductor unit, a single first electrode provided on the semiconductor unit and collecting charges generated in the semiconductor unit by radiation incident on the semiconductor unit, a second electrode provided on the semiconductor unit and generating an electric field in the semiconductor unit by application of a voltage to cause the charges to concentrate on the first electrode, and a signal output unit that outputs a signal including a step wave having a wave height according to an amount of charges collected by the first electrode, the method comprising:
the semiconductor portion has a unique region in which the intensity of the electric field is lower than that of other regions,
performing a determination process for determining whether or not the step wave is caused by charges generated in the unique region based on the feature amount of the step wave;
When the step wave is not caused by the charge generated in the specific region, the step wave is counted by wave height;
When the step wave is caused by an electric charge generated in the specific region, the step wave is not counted,
the characteristic amount is a maximum value of a slope of the step wave, or a value of a second-order differential of the step wave at a point in time when a differential value of the step wave becomes a predetermined reference value,
In the determination process, when the feature amount is less than a threshold value that is predetermined for each wave height so that the feature amount monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region, or the feature amount is corrected according to the wave height of the step wave so that the corrected feature amount monotonically increases with an increase in the wave height of the step wave, and when the corrected feature amount is less than a predetermined threshold, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region.
23. A signal processing method comprising:
放射線検出素子と、前記放射線検出素子へ入射した放射線に応じた信号を出力する信号出力部と、該信号出力部が出力した信号を処理する信号処理装置とを備える放射線検出装置において、
前記放射線検出素子は、半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極とを有し、
前記信号出力部は、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力し、
前記半導体部は、前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域を有し、
前記信号処理装置は、前記階段波の特徴量に基づいて、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定する判定処理を行い、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波をカウントせず、
前記特徴量は、前記階段波の時間幅であり、
前記信号処理装置は、前記判定処理では、前記階段波の波高の増加に対して単調に増加するように波高別に予め定められている閾値よりも、前記特徴量が大きい場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定するか、又は、前記階段波の波高の増加に対して補正後の前記特徴量が単調に減少するように、前記階段波の波高に応じて前記特徴量を補正し、補正した前記特徴量が予め定められている一定の閾値よりも大きい場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定する
ことを特徴とする放射線検出装置。
A radiation detection device comprising: a radiation detection element; a signal output unit that outputs a signal corresponding to radiation incident on the radiation detection element; and a signal processing device that processes the signal output by the signal output unit,
The radiation detection element includes a semiconductor portion, a single first electrode provided in the semiconductor portion for collecting charges generated in the semiconductor portion by radiation incident on the semiconductor portion, and a second electrode provided in the semiconductor portion for generating an electric field in the semiconductor portion by application of a voltage thereto for concentrating the charges at the first electrode,
the signal output unit outputs a signal including a step wave having a wave height corresponding to an amount of charge collected by the first electrode;
the semiconductor portion has a unique region in which the intensity of the electric field is lower than that of other regions,
The signal processing device performs a determination process to determine whether or not the step wave is caused by charges generated in the unique region based on the feature amount of the step wave, and counts the step wave by wave height when the step wave is not caused by charges generated in the unique region, and does not count the step wave when the step wave is caused by charges generated in the unique region,
the feature value is a time width of the step wave,
In the determination process, the signal processing device determines that the step wave is caused by charges generated in the unique region when the feature amount is larger than a threshold value that is predetermined for each wave height so that the feature amount increases monotonically with an increase in the wave height of the step wave, or corrects the feature amount according to the wave height of the step wave so that the corrected feature amount decreases monotonically with an increase in the wave height of the step wave, and determines that the step wave is caused by charges generated in the unique region when the corrected feature amount is larger than a predetermined threshold value.
A radiation detection device comprising:
放射線検出素子と、前記放射線検出素子へ入射した放射線に応じた信号を出力する信号出力部と、該信号出力部が出力した信号を処理する信号処理装置とを備える放射線検出装置において、
前記放射線検出素子は、半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極とを有し、
前記信号出力部は、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力し、
前記半導体部は、前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域を有し、
前記信号処理装置は、前記階段波の特徴量に基づいて、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定する判定処理を行い、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波をカウントせず、
前記特徴量は、前記階段波の傾きの最大値、又は前記階段波の微分値が所定の基準値になる時点での前記階段波の二階微分の値であり、
前記信号処理装置は、前記判定処理では、前記特徴量が、前記階段波の波高の増加に対して単調に減少するように波高別に予め定められている閾値未満である場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定するか、又は、前記階段波の波高の増加に対して補正後の前記特徴量が単調に増加するように、前記階段波の波高に応じて前記特徴量を補正し、補正した前記特徴量が予め定められている一定の閾値未満である場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定する
ことを特徴とする放射線検出装置。
A radiation detection device comprising: a radiation detection element; a signal output unit that outputs a signal corresponding to radiation incident on the radiation detection element; and a signal processing device that processes the signal output by the signal output unit,
The radiation detection element includes a semiconductor portion, a single first electrode provided in the semiconductor portion for collecting charges generated in the semiconductor portion by radiation incident on the semiconductor portion, and a second electrode provided in the semiconductor portion for generating an electric field in the semiconductor portion by application of a voltage thereto for concentrating the charges at the first electrode,
the signal output unit outputs a signal including a step wave having a wave height corresponding to an amount of charge collected by the first electrode;
the semiconductor portion has a unique region in which the intensity of the electric field is lower than that of other regions,
The signal processing device performs a determination process to determine whether or not the step wave is caused by charges generated in the unique region based on the feature amount of the step wave, and counts the step wave by wave height when the step wave is not caused by charges generated in the unique region, and does not count the step wave when the step wave is caused by charges generated in the unique region,
the characteristic amount is a maximum value of a slope of the step wave, or a value of a second-order differential of the step wave at a point in time when a differential value of the step wave becomes a predetermined reference value,
In the determination process, the signal processing device determines that the step wave is caused by charges generated in the unique region when the feature amount is less than a threshold value that is predetermined for each wave height so that the feature amount monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave, or corrects the feature amount according to the wave height of the step wave so that the corrected feature amount monotonically increases with an increase in the wave height of the step wave, and determines that the step wave is caused by charges generated in the unique region when the corrected feature amount is less than a predetermined threshold value.
A radiation detection device comprising:
前記半導体部へ入射する放射線の一部を遮蔽するコリメータを備えていない
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の放射線検出装置。
5. The radiation detection device according to claim 3, further comprising no collimator for blocking a portion of the radiation incident on the semiconductor portion.
試料へ放射線を照射する照射部と、
前記信号処理装置がカウントしたカウント数と波高との関係を表した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記スペクトル生成部が生成したスペクトルを表示する表示部と
を更に備えることを特徴とする請求項3乃至5の何れか一つに記載の放射線検出装置。
an irradiation unit that irradiates radiation onto the sample;
a spectrum generating unit that generates a spectrum of radiation representing a relationship between the number of counts counted by the signal processing device and a pulse height;
The radiation detection device according to claim 3 , further comprising: a display unit that displays the spectrum generated by the spectrum generating unit.
半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極と、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力する信号出力部とを用いて出力された信号を、コンピュータに処理させるコンピュータプログラムであって、
前記階段波の特徴量に基づいて、前記階段波が、前記半導体部の中で前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定する判定処理を行い、
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波を波高別にカウントせず、
前記階段波をカウントしたカウント数と波高との関係を表した放射線のスペクトルを生成し、
前記特徴量は、前記階段波の時間幅であり、
前記判定処理では、前記階段波の波高の増加に対して単調に増加するように波高別に予め定められている閾値よりも、前記特徴量が大きい場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定するか、又は、前記階段波の波高の増加に対して補正後の前記特徴量が単調に減少するように、前記階段波の波高に応じて前記特徴量を補正し、補正した前記特徴量が予め定められている一定の閾値よりも大きい場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to process signals outputted using a semiconductor section, a single first electrode provided on the semiconductor section and configured to collect charges generated within the semiconductor section by radiation incident on the semiconductor section, a second electrode provided on the semiconductor section and configured to generate an electric field within the semiconductor section by application of a voltage to cause the charges to concentrate on the first electrode, and a signal output section that outputs a signal including a step wave having a wave height according to an amount of charges collected by the first electrode,
performing a determination process for determining whether or not the step wave is caused by charges generated in a unique region in the semiconductor portion where the intensity of the electric field is lower than that in other regions, based on the feature amount of the step wave;
When the step wave is not caused by the charge generated in the specific region , the step wave is counted by wave height;
When the step wave is caused by an electric charge generated in the specific region, the step wave is not counted according to wave height,
generating a spectrum of radiation representing a relationship between the number of counts of the step wave and the wave height ;
the feature value is a time width of the step wave,
In the determination process, when the feature amount is larger than a threshold value that is predetermined for each wave height so as to monotonically increase with an increase in the wave height of the step wave, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region, or the feature amount is corrected according to the wave height of the step wave so that the corrected feature amount monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave, and when the corrected feature amount is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region.
A computer program that causes a computer to execute a process.
半導体部と、前記半導体部に設けてあり、前記半導体部へ入射した放射線によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する単一の第1電極と、前記半導体部に設けてあり、電圧を印加されることによって前記半導体部内に前記電荷を前記第1電極に集中させるための電界を発生させる第2電極と、前記第1電極が収集した電荷の量に応じた波高を有する階段波を含んだ信号を出力する信号出力部とを用いて出力された信号を、コンピュータに処理させるコンピュータプログラムであって、
前記階段波の特徴量に基づいて、前記階段波が、前記半導体部の中で前記電界の強度が他の領域よりも低くなる特異領域で発生した電荷に起因するか否かを判定する判定処理を行い、
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因しない場合に、前記階段波を波高別にカウントし、
前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因する場合に、前記階段波を波高別にカウントせず、
前記階段波をカウントしたカウント数と波高との関係を表した放射線のスペクトルを生成し、
前記特徴量は、前記階段波の傾きの最大値、又は前記階段波の微分値が所定の基準値になる時点での前記階段波の二階微分の値であり、
前記判定処理では、前記特徴量が、前記階段波の波高の増加に対して単調に減少するように波高別に予め定められている閾値未満である場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定するか、又は、前記階段波の波高の増加に対して補正後の前記特徴量が単調に増加するように、前記階段波の波高に応じて前記特徴量を補正し、補正した前記特徴量が予め定められている一定の閾値未満である場合に、前記階段波が前記特異領域で発生した電荷に起因すると判定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to process signals outputted using a semiconductor section, a single first electrode provided on the semiconductor section and configured to collect charges generated within the semiconductor section by radiation incident on the semiconductor section, a second electrode provided on the semiconductor section and configured to generate an electric field within the semiconductor section by application of a voltage to cause the charges to concentrate on the first electrode, and a signal output section that outputs a signal including a step wave having a wave height according to an amount of charges collected by the first electrode,
performing a determination process for determining whether or not the step wave is caused by charges generated in a unique region in the semiconductor portion where the intensity of the electric field is lower than that in other regions, based on the feature amount of the step wave;
When the step wave is not caused by the charge generated in the specific region , the step wave is counted by wave height;
When the step wave is caused by an electric charge generated in the specific region, the step wave is not counted according to wave height,
generating a spectrum of radiation representing a relationship between the number of counts of the step wave and the wave height ;
the characteristic amount is a maximum value of a slope of the step wave, or a value of a second-order differential of the step wave at a point in time when a differential value of the step wave becomes a predetermined reference value,
In the determination process, when the feature amount is less than a threshold value that is predetermined for each wave height so that the feature amount monotonically decreases with an increase in the wave height of the step wave, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region, or the feature amount is corrected according to the wave height of the step wave so that the corrected feature amount monotonically increases with an increase in the wave height of the step wave, and when the corrected feature amount is less than a predetermined threshold, it is determined that the step wave is caused by charges generated in the unique region.
A computer program that causes a computer to execute a process.
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