放射線検出
半導体装置からの検出放射線データの補正のための方法及び装置が記載されている。その方法は、半導体装置で入射する放射線からの読み取りパルス・エネルギーを測定するステップと、信号をフィルタリングして、フィルタ処理信号が予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定するステップと、前記決定された時間が、少なくとも所定の最大値を含む予め定められたパラメータの範囲内である場合、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタに格納するステップと、前記決定された時間が所定の最大値を超えると、読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにディスカード・データ・レジスタのカウントをインクリメントするステップと、第１のデータ・レジスタにおいて所望のサイズの読み取りパルス・エネルギーのエネルギー・スペクトル・データセットを取得するために上記ステップを繰り返すステップと、ディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって前記読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するために、前記ディスカード・データ・レジスタを用いるステップと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の検出方法に関し、例えばＸ線及び／又はガンマ線、もしくは亜原子粒子放射線等の高エネルギー電磁放射線のための高エネルギー放射線用の検出器等、高エネルギー物理学アプリケーション用の半導体装置からの検出放射線データの処理の方法に関する。本発明はまた、その方法の原則を実施している検出器装置に関する。特に本発明は、例えば、バルク単結晶として形成される、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）又は同種のもの等のＩＩ−ＶＩ族半導体材料等、大きな直接バンド・ギャップ半導体材料を含む半導体検出器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テルル化カドミウム及び類似の半導体材料は、近年、例えば高エネルギー放射線検出等、様々な高エネルギー物理学アプリケーションの分野への有用性を発見した。特に、Ｘ線又はガンマ線のような高エネルギー電磁放射線を分光学的に分解するそれらの能力が利用された。これは特に材料がバルクスケール単結晶として製造される場合でもよく、それはＥＰ−Ｂ−１０１９５６８において開示されているようなバルク蒸着技術（例えば多管式物理的気相輸送法）の開発の結果としてより実際的な提案（課題）になった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば装置は、適切な高エネルギー源から直接、あるいは、例えば透過、散乱、後方散乱、吸収その他を含んで被検物体との相互作用の後、検出器での放射線の検出用に組み立てられる。ＣｄＴｅ及びＣＺＴ及びＣＭＴの高い量子効率は、高エネルギー分光学アプリケーション用にこれらの材料を最適にする。しかしながら、正孔（ホール）移動度が低いため、ホール信号からの不完全な読み出しは、スペクトル分解能を制限する可能性がある。これは、特に信号のシェイピングタイムが短い高計数率アプリケーションで観察可能である。また、高エネルギー・アプリケーションにおいて、装置の厚さは、電極間の距離を大きくしてしまう大きいものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様の本発明による放射線の検出の方法は、
例えば放射線ソースから直接に、又は、例えば透過、散乱、後方散乱、吸収などを含む物体との相互作用の後に、半導体検出器装置の表面に放射線を作用させるステップと、
前記検出器でエネルギーパルスを検出するステップと、
読み取りパルス・エネルギーを測定するステップと、
信号をフィルタリングして、フィルタ処理信号が予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定するステップと、
前記決定された時間が、少なくとも所定の最大値、及び好ましくは所定の最小値をも含む予め定められたパラメータの範囲内である場合、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタに格納するステップと、
前記決定された時間が所定の最大値を超えると、読み取りパルス・エネルギーをディスカード（破棄）するとともにディスカード・データ・レジスタのカウントをインクリメントするステップと、
第１のデータ・レジスタにおいて所望のサイズの読み取りパルス・エネルギーのエネルギー・スペクトル・データセットを取得するために上記ステップを繰り返すステップと、
そして、このような取得完了後、ディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって前記読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するために、前記ディスカード・データ・レジスタを用いるステップと、
を含む。
【０００５】
更なる態様の本発明によれば、半導体装置からの検出放射線データの処理の方法は、
半導体装置で入射する放射線からの読み取りパルス・エネルギーを測定すること、
パルスが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定すること、
前記決定された時間が、所定の最大値、及び好ましくは所定の最小値をも含む予め定められたパラメータの範囲内である場合、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタに格納すること、
前記決定された時間が所定の最大値を超えると、読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにディスカード・データ・レジスタのカウントをインクリメントすること、
第１のデータ・レジスタにおいて所望のサイズの読み取りパルス・エネルギーのデータセットを取得するために上記ステップを繰り返すこと、
ディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって前記読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するために、前記ディスカード・データ・レジスタを用いること、
を含む。
更なる態様の本発明によれば、放射線の検出のための装置は、方法の原則に動作可能に記載されている。
【０００６】
そこで、装置は、
半導体放射線検出器と、
例えば前記検出器の反応をサンプリングすることによって前記検出器でエネルギーパルスを検出するための手段と、
前記エネルギーパルスのエネルギーを測定するパルス・エネルギー読取機と、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定する時計手段と、
パルス・エネルギーが少なくとも所定の最大値、及び好ましくは所定の最小値をも含む予め定められた閾値エネルギーを上回る時間に対する予め定められたパラメータを格納しているパルス時間パラメータ・データ・レジスタと、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であるかどうか評価するための、かつ、前記時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であると、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタが格納するための、かつ、前記決定された時間が予め定められた最大値を超えると、ディスカード・データ・レジスタが読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにカウントをインクリメントするための、データ処理モジュールと、
前記ディスカード・データ・レジスタのアドレッシングによりディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するための、スペクトル補正モジュールと、
を含む。
【０００７】
このように、本発明の原則によれば、データは、普通の方法の適切なサンプリング・アルゴリズムを経て、例えば検出器で取得される。パルスは、読み取りパルス・エネルギーがいつ規定の閾値を超えるか決定することにより検出される。ピーク値は、決定され得る。一旦パルスが規定の閾値以下に戻ると、パルス・エネルギーがその閾値を越えた時には算出される。
【０００８】
各パルスは、予め定められた閾値パラメータに対して分析される。少なくとも、所定の最大の時間がセットされる。好ましくは、所定の最小の時間がセットされる。パルスが所定の最大値を超える閾値パルス波高を上回る時には、パルスはエネルギー・スペクトル・データ・レジスタに保存されないが、ディスカード・カウントはディスカード・レジスタに加えられる。所定の最小の時間がセットされ、パルスが閾値パルス波高を上回る時間が最小の時間未満の場合、パルスはエネルギー・スペクトル・データ・レジスタに保存されずに、仮定ノイズとして完全にディスカードされる。パルスが閾値パルス波高を上回る時間が予め定められたパラメータの範囲内である場合、パルスはパルス・エネルギー・データ・レジスタに保存される。
【０００９】
好ましくは、取得したエネルギー・データは、複数のエネルギー及び／又は複数のエネルギー・バンドにわたって、エネルギー選択的に分解される。好ましくは、パルス・エネルギー・データ・レジスタは、複数のエネルギー選択箱を含み、各パルスはパルスの高さに従ってこの種の箱のうちの１つに選択的に保存される。
【００１０】
特に、エネルギー・スペクトル・データセットとしてスペクトル的に分解された方法で代表的なかなりの複数のパルスがパルス・エネルギー・データ・レジスタで得られるまで、パルスを収集するか又はディスカードする過程は繰り返される。これで最初の取得段階を完了する。特に後続の追加データ補正ステージにおいてデータセットがディスカード・カウントに基づき補正によって追加されるという点で、本発明は区別される。ディスカードは、部分的に読み出すホール信号を伴う実在するパルスの検出を示すとみなされる。一旦取得が完了すると、ディスカードされたカウントはエネルギー補正され、このためより望ましい総カウント率を保存し、スペクトル分解能を維持するエネルギー・データ・レジスタ内に再加算される。
【００１１】
好適な更なるステージにおいて、エネルギー・スペクトル・データセットは、概念的な無限厚みの検出器に数値的に補正され得る。検出器が有限厚みであるとき、高エネルギー光子に対して感受性が低い。従って、生成されたスペクトルの比率のカウントの単純な再加算は、結果として低エネルギー光子を支持して優先して歪曲されているスペクトルをもたらす。検出器の減衰係数及び実際の厚さが公知である場合、これは補正され得、それによって、無限厚さの検出器から見えるのと同等のスペクトルを与え、したがって入射光量子束をより代表する。
【００１２】
結果として生じる補正エネルギー・スペクトル・データセットは、更なる処理のための他の装置に格納され得るか又は出力され得る。
【００１３】
装置を含む半導体材料は、例えば高エネルギー放射線のための検出器として作用することが可能な材料など、好ましくは高エネルギー物理学アプリケーションのために、そして、例えばＸ線又はガンマ線又は亜原子粒子放射線など、例えば高エネルギー電磁放射線のために適応する材料である。結果として生じる装置は、この種の材料の少なくとも一つの層を含み、このように高エネルギー物理学アプリケーションに適している装置、及び例えばＸ線又はガンマ線又は亜原子粒子放射線などの例えば高エネルギー放射線のための検出器である。
【００１４】
半導体装置は、好ましくは使用中に少なくとも放射線スペクトルの実質的な部分にわたって分光学的に多様な反応を示すように構成されている検出器装置である。特に、半導体材料は、直接材料特性、直接の可変的な電気、及び使用中に例えば放射線スペクトルの異なる部分への光電応答として本質的に示す。
【００１５】
好ましい実施例において、半導体材料は、バルク結晶として、そして、例えばバルク単結晶として形成される（この文脈におけるバルク結晶は少なくとも５００ｆＥｍの、そして、望ましくは少なくとも１ｍｍの厚さを示す）。
【００１６】
好ましい実施態様において半導体材料は、ＩＩ−ＶＩ族半導体から選択され得、好ましくは、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）及びそれらの合金から選ばれ、例えば、結晶構造のＣｄ１−（ａ＋ｂ）ＭｎａＺｎｂＴｅを含み、ここでａ＋ｂ＜１であり、ａ及び／又はｂはゼロであってもよい。
【００１７】
同様に、放射線ソースは、複数の帯域幅又は一つのエネルギーが識別され得る単一の広域スペクトル・ソースでもよい。あるいは又はさらにソースは、狭帯域幅を有するか、又はエネルギーの一部を本発明の方法に従う比較に提供するために一つ以上の別々のエネルギーで入射放射線を生成して設けられ得る。この場合、放射線ソースは、複数のエネルギー／エネルギー・バンドにわたる検出器によって分解能を許容するために広げられる必要な全体のスペクトルを出力する異なるエネルギーのソースの組合せを含む複数のソースである。例えば、複数のソースは、０から１６０ｋｅＶ又は別々の輝線（例えば１４ｋｅＶ、１２２ｋｅＶ及び３６ｋｅＶで輝線を持つ５７Ｃｏ）を有する放射性同位元素まで例えば連続制動放射線スペクトルを有するＸ線ソースを含む。
【００１８】
ソースは、好ましくは本発明の性能のために必要なスペクトル分解能を有効にするために、十分に広域の放射線のスペクトルを発生させることができる。好ましくは、ソースは、２０ｋｅＶ〜１ＭｅＶの範囲の少なくとも１以上の部分にわたって、そして、より好ましくは、例えば２０ｋｅＶ〜１６０ｋｅＶの範囲の少なくとも一部及び大部分にわたって放射線を発生させる。例えば、ソースは、所与の範囲の中で少なくとも２０ｋｅＶの少なくとも一つのバンド幅にわたって広がっている放射線を発生させる。例えば、スペクトルは、少なくとも３つの１０ｋｅＶのバンドがその範囲の中で分解され得るようなものである。
【００１９】
本発明の方法における数値的又は他のデータの処理ステップは、機械可読な命令又はコードの適切なセットによって行うことができることは、一般によく理解されている。これらの機械可読な命令は、特定のステップの実行手段を作り出すために、汎用コンピュータ、専用コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置上にロードされ得る。例えば、検出器及び関連電子機器からの信号は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）によって、エネルギー・スペクトルに変換され得る。
【００２０】
これらの機械可読な命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存される命令が本発明の方法における数値的ステップの一部又は全てを実行するための命令手段を含んでいる製品を生産するように、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置に特定の方法で機能するように指示することのできるコンピュータ可読媒体に保存され得る。コンピュータ・プログラム命令はまた、命令が本発明の方法におけるデータ処理ステップの一部又は全てを実行するためのステップを提供しているコンピュータ又は他のプログラム可能な装置上で実行されるように、コンピュータ実行済みの方法を実行可能とする機械を生産するためにコンピュータ又は他のプログラム可能な装置上にロードされ得る。専用のハードウェア及び／又はコンピュータ命令のあらゆる適切な組合せにより、ステップが実行され得、このようなステップを行う装置の手段が構成されることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明は、図１〜５を参照し、ほんの一例として説明される。
【図１】本発明に従って用いられる検出器装置の一例である。
【図２】本発明の方法の原則を具体化している実施例アルゴリズムである。
【図３】６０ｍＶの低レベル弁別回路閾値を有する６０ｍＶ〜１Ｖの様々な波高の３２のパルスを示しているグラフである。閾値を上回る時間は、パルス波高の関数として増加する。はめ込まれたグラフは、発生する参照テーブルのプロットを示す。
【図４】シェイパーが２００ＭＨｚで出力したオシロスコープ・サンプリングから出る出力を示す。イメージの左上のパルスは、ｂ−ａ＞ｖｍａｘとしてアルゴリズムによってディスカードされる。
【図５】実施の様々なステージのアルゴリズムの出力である。ここでは、平面ＣｄＴｅ検出器が、図１に示すように５７Ｃｏソースを使用して照射を受けた。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態の例によれば、平面ＣｄＴｅ／ＣｄＺｎＴｅ検出器から、優れたスペクトル分解能が実現されることを可能にするアルゴリズムが記述された。これは、高いカウント率及び高エネルギー・アプリケーションに適用でき、ホール信号が部分的に読み出されるだけであるイベントを取り除くことによって働く。これらのイベントは、その後、アルゴリズムによって補正されて、分解能及びカウント率の両方が保存されることを可能にしているスペクトル内に再加算されるエネルギーである。
【００２３】
アルゴリズムは、便宜上フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を用いて実行され、Ｘ線アプリケーションの典型の高い入力カウント率で、リアルタイム処理が可能である。平面ＣｄＴｅ検出器からの実験結果に加えてアルゴリズムの詳細が提示される。
【００２４】
（検出器システム）
図１に示される検出器システムは、Ｘ線又はガンマ線（ｈｖ）によって照射を受ける平面ＣｄＴｅ検出器（１１）を含む。検出器からの信号は、その後、プリアンプ（１３）によって読み出され、シェイピング・アンプ（１５）及び、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）によって、エネルギー・スペクトルに変換される。当然のことながら、各構成要素は、適切な検出器の固有の分解能が他の適切な構成要素によって個々に、又は、総合的に利用できるエネルギー・スペクトルに変換され得る適切な要素の一例にすぎない。
【００２５】
（アルゴリズム）
図２は、本発明を実行している適切なアルゴリズムを示す。実施例のアルゴリズムは、２００ＭＨｚのサンプルレートで、シェイピング・アンプからの出力のサンプルをとる。一旦それが『実際の』パルスを検出すると、それはピークを検出するために最も高い値のサンプルをとって、保持し続ける。一旦パルスが規定の閾値以下に戻ると、その後、パルスがその閾値を超えて費やした時間を算出する。
【００２６】
パルスが参照テーブルによってセットされるパラメータの範囲内である場合、パルスはパルスの高さに応じて３２の箱のうちの１つに加えられる。パルスが参照テーブルの基準に入らない場合、そのパルスは、（１）アルゴリズムによってノイズと考えられるので、完全にディスカードされるか、又は（２）ディスカード・カウンタが１つインクリメントされる。これは、部分的に読み出されたホール信号を有する実際のパルスが検出された点に注意する。
【００２７】
一旦取得が完了されると、ディスカードされたカウントはこのように総カウント率を保存していて、スペクトル分解能を維持し、補正され、かつスペクトル内に再加算されるエネルギーである。
【００２８】
（システム情報）
１． システムが５ナノ秒間隔で、又は、２００ＭＨｚのサンプリング・レートで受信データのサンプルをとる。
２． 受信パルスは、１ボルト以下のピーク振幅を有すると見られている。このアプリケーションでは、１６０ｋｅＶの光子によって発生するパルスに対応するよう１ボルトが規定されるが、これは、あらゆる必要なエネルギー範囲にも直ちに再調整され得る。
３． ＡからＤは、８ビットの分解能に制限され、このように、入力電圧を２５６ステップに分けた。各ステップ（１つのＬＳＢ）は、およそ０．６２５ｋｅＶに相当する。
４． 読み取りピーク電圧値は、３２の箱にソートされるので、各箱は８ステップ又は５ｋｅＶの間隔を表す。
５． 既存のシステムのため、ノイズは、大部分が１１ビット以下に見え、おおよそ７ｋｅＶに対応する。下部の２つの箱は、従って、大部分はノイズである。
６． 従ってノイズ区別フロアが１５ビットで又はおおよそ６０ｍＶでセットされる。
【００２９】
（パルス検出アルゴリズム）
１． １６ビットを下回るサンプル値は、区別レベル以下にあると判断され、ディスカードされる。
２． １６ビット以上（＞６０ｍＶ）のアナログ値のサンプルが検出されたとき、状態機械（ステート・マシン）は１にセットされる。この位置は、位置ａとして定義される。
３． 次のサンプルが以前のサンプルよりも少なくとも１ビット（４ｍＶ）大きい場合、状態機械は２にセットされる。そうでない場合には、それは、ゼロにリセットされる。
４． 次のサンプルが以前のサンプルよりも少なくとも１ビット大きい場合、状態機械は３にセットされる。そうでない場合には、それは、ゼロにリセットされる。
５． 状態機械が３にセットされるとき、パルス検出は正確な状態にセットされ、パルスは有効であるとみなされる。パルス・サンプル・レジスタは、ゼロにセットされる。
６． 次のサンプルにおいて、パルスのアナログ値がパルス値レジスタに書き込まれ、パルス・サンプル・レジスタは１インクリメントされる。
７． 次のサンプルにおいて、パルスのアナログ値は格納された値と比較され、新しい値がより大きい場合、格納された値は更新される。新しい値が格納された値以下である場合は何も実行されない。パルス・サンプル・レジスタは、もう一度インクリメントされる。
８． パルスが６０ｍＶ未満に戻るまで、システムは５ｎｓの間隔でアナログ値をサンプルし続ける。この位置は位置ｂとして定義され、パルス値レジスタにパルス波高ｈとして定義される値が保持される。
９． 閾値ｗを上回るパルスの時間は、ｂ−ａとして定義される。
１０． システムは、パルス波高ｈに基づいて、参照テーブルから閾値（それぞれｗｍａｘ及びｗｍｉｎ）を超える最大及び最小の許容時間を探索する。
１１． ｗ＞ｗｍｉｎ及びｗ＜ｗｍａｘの場合、パルスは、その高さに基づいて３２の箱のうちの１つに保存される。
１２． ｗ＜ｗｍｉｎの場合、パルスは、ディスカードされる。
１３． ｗ＞ｗｍａｘの場合、パルスはディスカードされ、ディスカードされたパルスカウンタは１つインクリメントされる。
【００３０】
（参照テーブル）
不完全なホール・チャージ収集を伴うパルスは、理想的なパルスのそれより広いベース幅を呈する。参照テーブルは、使用中のシェイピング・アンプからの出力を代表するモデル化されたＣＲ−ＲＣネットワークを利用して生成される。その後、６０ｍＶから１Ｖの範囲内のｈの関数としてｗを含んでいる３２項目参照テーブルが生成される。
【００３１】
図３は、パルス波高の関数としてのｗのプロットを示す。ここで、より大きいパルスは、拒否基準がまた、より大きい振幅パルスに、より広い受け入れウインドウを与えるパルス波高をも考慮しなければならないことを意味しているより広いベース幅を有することが分かる。その後、この参照テーブルからｗｍａｘの値が定義され得る。これはｗの各値と定数Ｃ（ここでＣ＞１）を乗算することによって与えられる。これは、図３に示される理想的なケースと実際の検出器との間の差に相当する。定数の値は、スペクトル分解能を最適化するために変更され得る。１に近いＣの値はアグレッシブ・フィルタリングを提供し、Ｃのより大きい値はより少ないアグレッシブ・フィルタリングを提供する。
【００３２】
各パルスは、ｗを測定し、それを参照テーブルの関連したｗｍａｘ値と比較することによって、遅いホール成分の証拠を検査される。ｗがｗｍａｘより大きい場合、パルスは受け入れられず、そしてディスカード・カウンタは１つインクリメントされる。
【００３３】
アルゴリズムは、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）プログラムを利用してシミュレーションされた。データは、ＦＰＧＡとして同一周波数でオシロスコープ・サンプリングを用いて得られた。その後、データはＭＡＴＬＡＢ（登録商標）アルゴリズムを利用して分析され、２つのイベントのための出力は図４に示される。
【００３４】
上記の閾値ノイズ・スパイクは、散発的に起こり得る。その形態は、それらがフィルタ・アルゴリズムの第１ステージによる実際のパルスとして通過することができるようなものの中で、時々ある。これは、第２の条件をアルゴリズム、ｗ＞ｗｍｉｎの拒否ステージに適用することによって回避される。これは、それらの振幅にかかわらず受け入れなくされる時間領域の狭いすべてのパルスを許容する。これらのパルスがノイズと見なされるとき、ディスカード・カウンタはこの場合インクリメントしない。
【００３５】
（削除されたカウントの再加算）
取得が完了された後、ディスカードされたカウンタの総カウントはスペクトル内へと戻し、再配布される。これは、最初のスペクトルのカウントの配布に、そして、各所与のエネルギーで検出器の質量減衰係数に、チャネル（すなわちエネルギー）ごとの再加算カウントの数を重み付けることによって行われる。
【００３６】
図５は、エネルギー補正アルゴリズムの実行の諸段階（ステージ）での平面検出器のスペクトル分解能の比較結果を示し、以下のとおりである。
【００３７】
ステージ１．パルス波高検出アルゴリズム（ディスカードなし）
不十分なホール・チャージ収集の量に関係なくすべてのパルスがスペクトルに含まれる場合、取得されるスペクトルを示す。
【００３８】
ステージ２．ディスカード・アルゴリズム
このステージは、不十分なホール・チャージ収集の証拠があるイベントをディスカードする効果を示す。ここで、チャネル２４のピークの分解能が改善されることが分かる。
【００３９】
ステージ３．ディスカードされたカウントの再加算
ここでは、ディスカードされたカウントは適用されるエネルギー補正を有するスペクトル内に再加算される。
【００４０】
ステージ４．無限厚みの補正
検出器が有限厚みにあるとき、それは高エネルギー光子に対して感受性が低い。従って、スペクトルは、より低い箱のそれらと関連してより高い箱のカウントを減らしている低エネルギー光子を支持して優先して歪曲される。検出器の減衰係数が公知であるように、これは補正され得、それによって、無限厚さの検出器から見えるのと同等のスペクトルを与え、したがって入射光量子束をより代表する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の検出方法に関し、例えばＸ線及び／又はガンマ線、もしくは亜原子粒子放射線等の高エネルギー電磁放射線のための高エネルギー放射線用の検出器等、高エネルギー物理学アプリケーション用の半導体装置からの検出放射線データの処理の方法に関する。本発明はまた、その方法の原則を実施している検出器装置に関する。特に本発明は、例えば、バルク単結晶として形成される、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）又は同種のもの等のＩＩ−ＶＩ族半導体材料等、大きな直接バンド・ギャップ半導体材料を含む半導体検出器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テルル化カドミウム及び類似の半導体材料は、近年、例えば高エネルギー放射線検出等、様々な高エネルギー物理学アプリケーションの分野への有用性を発見した。特に、Ｘ線又はガンマ線のような高エネルギー電磁放射線を分光学的に分解するそれらの能力が利用された。これは特に材料がバルクスケール単結晶として製造される場合でもよく、それはＥＰ−Ｂ−１０１９５６８において開示されているようなバルク蒸着技術（例えば多管式物理的気相輸送法）の開発の結果としてより実際的な提案（課題）になった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば装置は、適切な高エネルギー源から直接、あるいは、例えば透過、散乱、後方散乱、吸収その他を含んで被検物体との相互作用の後、検出器での放射線の検出用に組み立てられる。ＣｄＴｅ及びＣＺＴ及びＣＭＴの高い量子効率は、高エネルギー分光学アプリケーション用にこれらの材料を最適にする。しかしながら、正孔（ホール）移動度が低いため、ホール信号からの不完全な読み出しは、スペクトル分解能を制限する可能性がある。これは、特に信号のシェイピングタイムが短い高計数率アプリケーションで観察可能である。また、高エネルギー・アプリケーションにおいて、装置の厚さは、電極間の距離を大きくしてしまう大きいものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様の本発明による放射線の検出の方法は、
例えば放射線ソースから直接に、又は、例えば透過、散乱、後方散乱、吸収などを含む物体との相互作用の後に、半導体検出器装置の表面に放射線を作用させるステップと、
前記検出器でエネルギーパルスを検出するステップと、
読み取りパルス・エネルギーを測定するステップと、
信号をフィルタリングして、フィルタ処理信号が予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定するステップと、
前記決定された時間が、少なくとも所定の最大値、及び好ましくは所定の最小値をも含む予め定められたパラメータの範囲内である場合、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタに格納するステップと、
前記決定された時間が所定の最大値を超えると、読み取りパルス・エネルギーをディスカード（破棄）するとともにディスカード・データ・レジスタのカウントをインクリメントするステップと、
第１のデータ・レジスタにおいて所望のサイズの読み取りパルス・エネルギーのエネルギー・スペクトル・データセットを取得するために上記ステップを繰り返すステップと、
そして、このような取得完了後、ディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって前記読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するために、前記ディスカード・データ・レジスタを用いるステップと、
を含む。
【０００５】
更なる態様の本発明によれば、半導体装置からの検出放射線データの処理の方法は、
半導体装置で入射する放射線からの読み取りパルス・エネルギーを測定すること、
パルスが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定すること、
前記決定された時間が、所定の最大値、及び好ましくは所定の最小値をも含む予め定められたパラメータの範囲内である場合、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタに格納すること、
前記決定された時間が所定の最大値を超えると、読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにディスカード・データ・レジスタのカウントをインクリメントすること、
第１のデータ・レジスタにおいて所望のサイズの読み取りパルス・エネルギーのデータセットを取得するために上記ステップを繰り返すこと、
ディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって前記読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するために、前記ディスカード・データ・レジスタを用いること、
を含む。
更なる態様の本発明によれば、放射線の検出のための装置は、方法の原則に動作可能に記載されている。
【０００６】
そこで、装置は、
半導体放射線検出器と、
例えば前記検出器の反応をサンプリングすることによって前記検出器でエネルギーパルスを検出するための手段と、
前記エネルギーパルスのエネルギーを測定するパルス・エネルギー読取機と、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定する時計手段と、
パルス・エネルギーが少なくとも所定の最大値、及び好ましくは所定の最小値をも含む予め定められた閾値エネルギーを上回る時間に対する予め定められたパラメータを格納しているパルス時間パラメータ・データ・レジスタと、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であるかどうか評価するための、かつ、前記時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であると、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタが格納するための、かつ、前記決定された時間が予め定められた最大値を超えると、ディスカード・データ・レジスタが読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにカウントをインクリメントするための、データ処理モジュールと、
前記ディスカード・データ・レジスタのアドレッシングによりディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するための、スペクトル補正モジュールと、
を含む。
【０００７】
このように、本発明の原則によれば、データは、普通の方法の適切なサンプリング・アルゴリズムを経て、例えば検出器で取得される。パルスは、読み取りパルス・エネルギーがいつ規定の閾値を超えるか決定することにより検出される。ピーク値は、決定され得る。一旦パルスが規定の閾値以下に戻ると、パルス・エネルギーがその閾値を越えた時には算出される。
【０００８】
各パルスは、予め定められた閾値パラメータに対して分析される。少なくとも、所定の最大の時間がセットされる。好ましくは、所定の最小の時間がセットされる。パルスが所定の最大値を超える閾値パルス波高を上回る時には、パルスはエネルギー・スペクトル・データ・レジスタに保存されないが、ディスカード・カウントはディスカード・レジスタに加えられる。所定の最小の時間がセットされ、パルスが閾値パルス波高を上回る時間が最小の時間未満の場合、パルスはエネルギー・スペクトル・データ・レジスタに保存されずに、仮定ノイズとして完全にディスカードされる。パルスが閾値パルス波高を上回る時間が予め定められたパラメータの範囲内である場合、パルスはパルス・エネルギー・データ・レジスタに保存される。
【０００９】
好ましくは、取得したエネルギー・データは、複数のエネルギー及び／又は複数のエネルギー・バンドにわたって、エネルギー選択的に分解される。好ましくは、パルス・エネルギー・データ・レジスタは、複数のエネルギー選択箱を含み、各パルスはパルスの高さに従ってこの種の箱のうちの１つに選択的に保存される。
【００１０】
特に、エネルギー・スペクトル・データセットとしてスペクトル的に分解された方法で代表的なかなりの複数のパルスがパルス・エネルギー・データ・レジスタで得られるまで、パルスを収集するか又はディスカードする過程は繰り返される。これで最初の取得段階を完了する。特に後続の追加データ補正ステージにおいてデータセットがディスカード・カウントに基づき補正によって追加されるという点で、本発明は区別される。ディスカードは、部分的に読み出すホール信号を伴う実在するパルスの検出を示すとみなされる。一旦取得が完了すると、ディスカードされたカウントはエネルギー補正され、このためより望ましい総カウント率を保存し、スペクトル分解能を維持するエネルギー・データ・レジスタ内に再加算される。
【００１１】
好適な更なるステージにおいて、エネルギー・スペクトル・データセットは、概念的な無限厚みの検出器に数値的に補正され得る。検出器が有限厚みであるとき、高エネルギー光子に対して感受性が低い。従って、生成されたスペクトルの比率のカウントの単純な再加算は、結果として低エネルギー光子を支持して優先して歪曲されているスペクトルをもたらす。検出器の減衰係数及び実際の厚さが公知である場合、これは補正され得、それによって、無限厚さの検出器から見えるのと同等のスペクトルを与え、したがって入射光量子束をより代表する。
【００１２】
結果として生じる補正エネルギー・スペクトル・データセットは、更なる処理のための他の装置に格納され得るか又は出力され得る。
【００１３】
装置を含む半導体材料は、例えば高エネルギー放射線のための検出器として作用することが可能な材料など、好ましくは高エネルギー物理学アプリケーションのために、そして、例えばＸ線又はガンマ線又は亜原子粒子放射線など、例えば高エネルギー電磁放射線のために適応する材料である。結果として生じる装置は、この種の材料の少なくとも一つの層を含み、このように高エネルギー物理学アプリケーションに適している装置、及び例えばＸ線又はガンマ線又は亜原子粒子放射線などの例えば高エネルギー放射線のための検出器である。
【００１４】
半導体装置は、好ましくは使用中に少なくとも放射線スペクトルの実質的な部分にわたって分光学的に多様な反応を示すように構成されている検出器装置である。特に、半導体材料は、直接材料特性、直接の可変的な電気、及び使用中に例えば放射線スペクトルの異なる部分への光電応答として本質的に示す。
【００１５】
好ましい実施例において、半導体材料は、バルク結晶として、そして、例えばバルク単結晶として形成される（この文脈におけるバルク結晶は少なくとも５００ｆＥｍの、そして、望ましくは少なくとも１ｍｍの厚さを示す）。
【００１６】
好ましい実施態様において半導体材料は、ＩＩ−ＶＩ族半導体から選択され得、好ましくは、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）及びそれらの合金から選ばれ、例えば、結晶構造のＣｄ１−（ａ＋ｂ）ＭｎａＺｎｂＴｅを含み、ここでａ＋ｂ＜１であり、ａ及び／又はｂはゼロであってもよい。
【００１７】
同様に、放射線ソースは、複数の帯域幅又は一つのエネルギーが識別され得る単一の広域スペクトル・ソースでもよい。あるいは又はさらにソースは、狭帯域幅を有するか、又はエネルギーの一部を本発明の方法に従う比較に提供するために一つ以上の別々のエネルギーで入射放射線を生成して設けられ得る。この場合、放射線ソースは、複数のエネルギー／エネルギー・バンドにわたる検出器によって分解能を許容するために広げられる必要な全体のスペクトルを出力する異なるエネルギーのソースの組合せを含む複数のソースである。例えば、複数のソースは、０から１６０ｋｅＶ又は別々の輝線（例えば１４ｋｅＶ、１２２ｋｅＶ及び３６ｋｅＶで輝線を持つ５７Ｃｏ）を有する放射性同位元素まで例えば連続制動放射線スペクトルを有するＸ線ソースを含む。
【００１８】
ソースは、好ましくは本発明の性能のために必要なスペクトル分解能を有効にするために、十分に広域の放射線のスペクトルを発生させることができる。好ましくは、ソースは、２０ｋｅＶ〜１ＭｅＶの範囲の少なくとも１以上の部分にわたって、そして、より好ましくは、例えば２０ｋｅＶ〜１６０ｋｅＶの範囲の少なくとも一部及び大部分にわたって放射線を発生させる。例えば、ソースは、所与の範囲の中で少なくとも２０ｋｅＶの少なくとも一つのバンド幅にわたって広がっている放射線を発生させる。例えば、スペクトルは、少なくとも３つの１０ｋｅＶのバンドがその範囲の中で分解され得るようなものである。
【００１９】
本発明の方法における数値的又は他のデータの処理ステップは、機械可読な命令又はコードの適切なセットによって行うことができることは、一般によく理解されている。これらの機械可読な命令は、特定のステップの実行手段を作り出すために、汎用コンピュータ、専用コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置上にロードされ得る。例えば、検出器及び関連電子機器からの信号は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）によって、エネルギー・スペクトルに変換され得る。
【００２０】
これらの機械可読な命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存される命令が本発明の方法における数値的ステップの一部又は全てを実行するための命令手段を含んでいる製品を生産するように、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置に特定の方法で機能するように指示することのできるコンピュータ可読媒体に保存され得る。コンピュータ・プログラム命令はまた、命令が本発明の方法におけるデータ処理ステップの一部又は全てを実行するためのステップを提供しているコンピュータ又は他のプログラム可能な装置上で実行されるように、コンピュータ実行済みの方法を実行可能とする機械を生産するためにコンピュータ又は他のプログラム可能な装置上にロードされ得る。専用のハードウェア及び／又はコンピュータ命令のあらゆる適切な組合せにより、ステップが実行され得、このようなステップを行う装置の手段が構成されることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明は、図１〜５を参照し、ほんの一例として説明される。
【図１】本発明に従って用いられる検出器装置の一例である。
【図２】本発明の方法の原則を具体化している実施例アルゴリズムである。
【図３】６０ｍＶの低レベル弁別回路閾値を有する６０ｍＶ〜１Ｖの様々な波高の３２のパルスを示しているグラフである。閾値を上回る時間は、パルス波高の関数として増加する。はめ込まれたグラフは、発生する参照テーブルのプロットを示す。
【図４】シェイパーが２００ＭＨｚで出力したオシロスコープ・サンプリングから出る出力を示す。イメージの左上のパルスは、ｂ−ａ＞ｖｍａｘとしてアルゴリズムによってディスカードされる。
【図５】実施の様々なステージのアルゴリズムの出力である。ここでは、平面ＣｄＴｅ検出器が、図１に示すように５７Ｃｏソースを使用して照射を受けた。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態の例によれば、平面ＣｄＴｅ／ＣｄＺｎＴｅ検出器から、優れたスペクトル分解能が実現されることを可能にするアルゴリズムが記述された。これは、高いカウント率及び高エネルギー・アプリケーションに適用でき、ホール信号が部分的に読み出されるだけであるイベントを取り除くことによって働く。これらのイベントは、その後、アルゴリズムによって補正されて、分解能及びカウント率の両方が保存されることを可能にしているスペクトル内に再加算されるエネルギーである。
【００２３】
アルゴリズムは、便宜上フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を用いて実行され、Ｘ線アプリケーションの典型の高い入力カウント率で、リアルタイム処理が可能である。平面ＣｄＴｅ検出器からの実験結果に加えてアルゴリズムの詳細が提示される。
【００２４】
（検出器システム）
図１に示される検出器システムは、Ｘ線又はガンマ線（ｈｖ）によって照射を受ける平面ＣｄＴｅ検出器（１１）を含む。検出器からの信号は、その後、プリアンプ（１３）によって読み出され、シェイピング・アンプ（１５）及び、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）によって、エネルギー・スペクトルに変換される。当然のことながら、各構成要素は、適切な検出器の固有の分解能が他の適切な構成要素によって個々に、又は、総合的に利用できるエネルギー・スペクトルに変換され得る適切な要素の一例にすぎない。
【００２５】
（アルゴリズム）
図２は、本発明を実行している適切なアルゴリズムを示す。実施例のアルゴリズムは、２００ＭＨｚのサンプルレートで、シェイピング・アンプからの出力のサンプルをとる。一旦それが『実際の』パルスを検出すると、それはピークを検出するために最も高い値のサンプルをとって、保持し続ける。一旦パルスが規定の閾値以下に戻ると、その後、パルスがその閾値を超えて費やした時間を算出する。
【００２６】
パルスが参照テーブルによってセットされるパラメータの範囲内である場合、パルスはパルスの高さに応じて３２の箱のうちの１つに加えられる。パルスが参照テーブルの基準に入らない場合、そのパルスは、（１）アルゴリズムによってノイズと考えられるので、完全にディスカードされるか、又は（２）ディスカード・カウンタが１つインクリメントされる。これは、部分的に読み出されたホール信号を有する実際のパルスが検出された点に注意する。
【００２７】
一旦取得が完了されると、ディスカードされたカウントはこのように総カウント率を保存していて、スペクトル分解能を維持し、補正され、かつスペクトル内に再加算されるエネルギーである。
【００２８】
（システム情報）
１． システムが５ナノ秒間隔で、又は、２００ＭＨｚのサンプリング・レートで受信データのサンプルをとる。
２． 受信パルスは、１ボルト以下のピーク振幅を有すると見られている。このアプリケーションでは、１６０ｋｅＶの光子によって発生するパルスに対応するよう１ボルトが規定されるが、これは、あらゆる必要なエネルギー範囲にも直ちに再調整され得る。
３． ＡからＤは、８ビットの分解能に制限され、このように、入力電圧を２５６ステップに分けた。各ステップ（１つのＬＳＢ）は、およそ０．６２５ｋｅＶに相当する。
４． 読み取りピーク電圧値は、３２の箱にソートされるので、各箱は８ステップ又は５ｋｅＶの間隔を表す。
５． 既存のシステムのため、ノイズは、大部分が１１ビット以下に見え、おおよそ７ｋｅＶに対応する。下部の２つの箱は、従って、大部分はノイズである。
６． 従ってノイズ区別フロアが１５ビットで又はおおよそ６０ｍＶでセットされる。
【００２９】
（パルス検出アルゴリズム）
１． １６ビットを下回るサンプル値は、区別レベル以下にあると判断され、ディスカードされる。
２． １６ビット以上（＞６０ｍＶ）のアナログ値のサンプルが検出されたとき、状態機械（ステート・マシン）は１にセットされる。この位置は、位置ａとして定義される。
３． 次のサンプルが以前のサンプルよりも少なくとも１ビット（４ｍＶ）大きい場合、状態機械は２にセットされる。そうでない場合には、それは、ゼロにリセットされる。
４． 次のサンプルが以前のサンプルよりも少なくとも１ビット大きい場合、状態機械は３にセットされる。そうでない場合には、それは、ゼロにリセットされる。
５． 状態機械が３にセットされるとき、パルス検出は正確な状態にセットされ、パルスは有効であるとみなされる。パルス・サンプル・レジスタは、ゼロにセットされる。
６． 次のサンプルにおいて、パルスのアナログ値がパルス値レジスタに書き込まれ、パルス・サンプル・レジスタは１インクリメントされる。
７． 次のサンプルにおいて、パルスのアナログ値は格納された値と比較され、新しい値がより大きい場合、格納された値は更新される。新しい値が格納された値以下である場合は何も実行されない。パルス・サンプル・レジスタは、もう一度インクリメントされる。
８． パルスが６０ｍＶ未満に戻るまで、システムは５ｎｓの間隔でアナログ値をサンプルし続ける。この位置は位置ｂとして定義され、パルス値レジスタにパルス波高ｈとして定義される値が保持される。
９． 閾値ｗを上回るパルスの時間は、ｂ−ａとして定義される。
１０． システムは、パルス波高ｈに基づいて、参照テーブルから閾値（それぞれｗｍａｘ及びｗｍｉｎ）を超える最大及び最小の許容時間を探索する。
１１． ｗ＞ｗｍｉｎ及びｗ＜ｗｍａｘの場合、パルスは、その高さに基づいて３２の箱のうちの１つに保存される。
１２． ｗ＜ｗｍｉｎの場合、パルスは、ディスカードされる。
１３． ｗ＞ｗｍａｘの場合、パルスはディスカードされ、ディスカードされたパルスカウンタは１つインクリメントされる。
【００３０】
（参照テーブル）
不完全なホール・チャージ収集を伴うパルスは、理想的なパルスのそれより広いベース幅を呈する。参照テーブルは、使用中のシェイピング・アンプからの出力を代表するモデル化されたＣＲ−ＲＣネットワークを利用して生成される。その後、６０ｍＶから１Ｖの範囲内のｈの関数としてｗを含んでいる３２項目参照テーブルが生成される。
【００３１】
図３は、パルス波高の関数としてのｗのプロットを示す。ここで、より大きいパルスは、拒否基準がまた、より大きい振幅パルスに、より広い受け入れウインドウを与えるパルス波高をも考慮しなければならないことを意味しているより広いベース幅を有することが分かる。その後、この参照テーブルからｗｍａｘの値が定義され得る。これはｗの各値と定数Ｃ（ここでＣ＞１）を乗算することによって与えられる。これは、図３に示される理想的なケースと実際の検出器との間の差に相当する。定数の値は、スペクトル分解能を最適化するために変更され得る。１に近いＣの値はアグレッシブ・フィルタリングを提供し、Ｃのより大きい値はより少ないアグレッシブ・フィルタリングを提供する。
【００３２】
各パルスは、ｗを測定し、それを参照テーブルの関連したｗｍａｘ値と比較することによって、遅いホール成分の証拠を検査される。ｗがｗｍａｘより大きい場合、パルスは受け入れられず、そしてディスカード・カウンタは１つインクリメントされる。
【００３３】
アルゴリズムは、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）プログラムを利用してシミュレーションされた。データは、ＦＰＧＡとして同一周波数でオシロスコープ・サンプリングを用いて得られた。その後、データはＭＡＴＬＡＢ（登録商標）アルゴリズムを利用して分析され、２つのイベントのための出力は図４に示される。
【００３４】
上記の閾値ノイズ・スパイクは、散発的に起こり得る。その形態は、それらがフィルタ・アルゴリズムの第１ステージによる実際のパルスとして通過することができるようなものの中で、時々ある。これは、第２の条件をアルゴリズム、ｗ＞ｗｍｉｎの拒否ステージに適用することによって回避される。これは、それらの振幅にかかわらず受け入れなくされる時間領域の狭いすべてのパルスを許容する。これらのパルスがノイズと見なされるとき、ディスカード・カウンタはこの場合インクリメントしない。
【００３５】
（削除されたカウントの再加算）
取得が完了された後、ディスカードされたカウンタの総カウントはスペクトル内へと戻し、再配布される。これは、最初のスペクトルのカウントの配布に、そして、各所与のエネルギーで検出器の質量減衰係数に、チャネル（すなわちエネルギー）ごとの再加算カウントの数を重み付けることによって行われる。
【００３６】
図５は、エネルギー補正アルゴリズムの実行の諸段階（ステージ）での平面検出器のスペクトル分解能の比較結果を示し、以下のとおりである。
【００３７】
ステージ１．パルス波高検出アルゴリズム（ディスカードなし）
不十分なホール・チャージ収集の量に関係なくすべてのパルスがスペクトルに含まれる場合、取得されるスペクトルを示す。
【００３８】
ステージ２．ディスカード・アルゴリズム
このステージは、不十分なホール・チャージ収集の証拠があるイベントをディスカードする効果を示す。ここで、チャネル２４のピークの分解能が改善されることが分かる。
【００３９】
ステージ３．ディスカードされたカウントの再加算
ここでは、ディスカードされたカウントは適用されるエネルギー補正を有するスペクトル内に再加算される。
【００４０】
ステージ４．無限厚みの補正
検出器が有限厚みにあるとき、それは高エネルギー光子に対して感受性が低い。従って、スペクトルは、より低い箱のそれらと関連してより高い箱のカウントを減らしている低エネルギー光子を支持して優先して歪曲される。検出器の減衰係数が公知であるように、これは補正され得、それによって、無限厚さの検出器から見えるのと同等のスペクトルを与え、したがって入射光量子束をより代表する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置からの検出放射線データの処理の方法であって、
半導体装置で入射する放射線からの読み取りパルス・エネルギーを測定するステップと、
信号をフィルタリングして、フィルタ処理信号が予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定するステップと、
前記決定された時間が、少なくとも所定の最大値を含む予め定められたパラメータの範囲内である場合、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタに格納するステップと、
前記決定された時間が所定の最大値を超えると、読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにディスカード・データ・レジスタのカウントをインクリメントするステップと、
第１のデータ・レジスタにおいて所望のサイズの読み取りパルス・エネルギーのエネルギー・スペクトル・データセットを取得するために上記ステップを繰り返すステップと、
ディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって前記読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するために、前記ディスカード・データ・レジスタを用いるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記予め定められたパラメータは、さらに所定の最小の時間を含み、パルスが閾値パルス波高を上回る時間が最小の時間未満の場合、パルスはエネルギー・スペクトル・データ・レジスタに保存されずに、仮定ノイズとして完全にディスカードされる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
取得したエネルギー・データは、複数のエネルギー及び／又は複数のエネルギー・バンドにわたって、エネルギー選択的に分解される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記パルス・エネルギー・データレジスタは複数のエネルギー選択箱を含み、各パルスは、パルスの波高に従って、この種の箱のうちの１つに選択的に格納される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
更なるステージにおいて、前記エネルギー・スペクトル・データセットは、概念的な無限厚み検出器に数値的に補正される、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体装置は、高エネルギー放射線のための、及び例えばＸ線又はガンマ線又は亜原子粒子放射線のような例えば高エネルギー電磁放射のための検出器として作用することが可能な装置である、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体装置は、使用中に少なくとも放射線スペクトルの実質的な一部にわたって分光学的に多様な反応を示すために構成された検出器装置である、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項８】
前記半導体装置は、バルク単結晶として作られる材料を含む、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項９】
前記半導体装置は、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、及びそれらの合金から選択される材料を含む、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体装置は、結晶構造のＣｄ１−（ａ＋ｂ）ＭｎａＺｎｂＴｅを含み、ここでａ＋ｂ＜１であり、ａ及び／又はｂはゼロであってもよい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記放射線ソースは、複数の帯域幅又は単一のエネルギーが確認され得る、広域のスペクトル・ソースである、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１２】
放射線の検出の方法であって、
半導体検出器装置の表面に放射線を作用させるステップと、
前記いずれかの請求項に記載の方法で検出放射線を処理するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
放射線の検出のための装置であって、
半導体放射線検出器と、
例えば前記検出器の反応をサンプリングすることによって前記検出器でエネルギーパルスを検出するための手段と、
前記エネルギーパルスのエネルギーを測定するパルス・エネルギー読取機と、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定する時計手段と、
パルス・エネルギーが少なくとも所定の最大値を含む予め定められた閾値エネルギーを上回る時間に対する予め定められたパラメータを格納しているパルス時間パラメータ・データ・レジスタと、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であるかどうか評価するための、かつ、前記時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であると、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタが格納するための、かつ、前記決定された時間が予め定められた最大値を超えると、ディスカード・データ・レジスタが読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにカウントをインクリメントするための、データ処理モジュールと、
前記ディスカード・データ・レジスタのアドレッシングによりディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するための、スペクトル補正モジュールと、
を含む装置。
【請求項１４】
前記パルス時間パラメータ・データ・レジスタは、所定の最小の時間を保存し、前記データ処理モジュールは、読み取りパルス・エネルギーを仮定ノイズとして完全にディスカードするため、前記パルス・エネルギーが所定の閾値エネルギーを上回る時間がこの所定の最小の時間未満であるかどうか評価するように構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１】
半導体装置からの検出放射線データの処理の方法であって、
半導体装置で入射する放射線からの読み取りパルス・エネルギーを測定するステップと、
信号をフィルタリングして、フィルタ処理信号が予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定するステップと、
前記決定された時間が、少なくとも所定の最大値を含む予め定められたパラメータの範囲内である場合、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタに格納するステップと、
前記決定された時間が所定の最大値を超えると、読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにディスカード・データ・レジスタのカウントをインクリメントするステップと、
第１のデータ・レジスタにおいて所望のサイズの読み取りパルス・エネルギーのエネルギー・スペクトル・データセットを取得するために上記ステップを繰り返すステップと、
ディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって前記読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するために、前記ディスカード・データ・レジスタを用いるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記予め定められたパラメータは、さらに所定の最小の時間を含み、パルスが閾値パルス波高を上回る時間が最小の時間未満の場合、パルスはエネルギー・スペクトル・データ・レジスタに保存されずに、仮定ノイズとして完全にディスカードされる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
取得したエネルギー・データは、複数のエネルギー及び／又は複数のエネルギー・バンドにわたって、エネルギー選択的に分解される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記パルス・エネルギー・データレジスタは複数のエネルギー選択箱を含み、各パルスは、パルスの波高に従って、この種の箱のうちの１つに選択的に格納される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
更なるステージにおいて、前記エネルギー・スペクトル・データセットは、概念的な無限厚み検出器に数値的に補正される、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体装置は、高エネルギー放射線のための、及び例えばＸ線又はガンマ線又は亜原子粒子放射線のような例えば高エネルギー電磁放射のための検出器として作用することが可能な装置である、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体装置は、使用中に少なくとも放射線スペクトルの実質的な一部にわたって分光学的に多様な反応を示すために構成された検出器装置である、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項８】
前記半導体装置は、バルク単結晶として作られる材料を含む、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項９】
前記半導体装置は、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、及びそれらの合金から選択される材料を含む、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体装置は、結晶構造のＣｄ１−（ａ＋ｂ）ＭｎａＺｎｂＴｅを含み、ここでａ＋ｂ＜１であり、ａ及び／又はｂはゼロであってもよい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記放射線ソースは、複数の帯域幅又は単一のエネルギーが確認され得る、広域のスペクトル・ソースである、前記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１２】
放射線の検出の方法であって、
半導体検出器装置の表面に放射線を作用させるステップと、
前記いずれかの請求項に記載の方法で検出放射線を処理するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
放射線の検出のための装置であって、
半導体放射線検出器と、
例えば前記検出器の反応をサンプリングすることによって前記検出器でエネルギーパルスを検出するための手段と、
前記エネルギーパルスのエネルギーを測定するパルス・エネルギー読取機と、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間を決定する時計手段と、
パルス・エネルギーが少なくとも所定の最大値を含む予め定められた閾値エネルギーを上回る時間に対する予め定められたパラメータを格納しているパルス時間パラメータ・データ・レジスタと、
パルス・エネルギーが予め定められた閾値エネルギーを上回る時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であるかどうか評価するための、かつ、前記時間が前記予め定められたパラメータの範囲内であると、最初に読み取るパルス・エネルギーをパルス・エネルギー・データ・レジスタが格納するための、かつ、前記決定された時間が予め定められた最大値を超えると、ディスカード・データ・レジスタが読み取りパルス・エネルギーをディスカードするとともにカウントをインクリメントするための、データ処理モジュールと、
前記ディスカード・データ・レジスタのアドレッシングによりディスカードされたカウントを数値的に補正し、前記エネルギー・スペクトル・データセット内に再加算することによって読み取りパルス・エネルギーのデータセットを補完するための、スペクトル補正モジュールと、
を含む装置。
【請求項１４】
前記パルス時間パラメータ・データ・レジスタは、所定の最小の時間を保存し、前記データ処理モジュールは、読み取りパルス・エネルギーを仮定ノイズとして完全にディスカードするため、前記パルス・エネルギーが所定の閾値エネルギーを上回る時間がこの所定の最小の時間未満であるかどうか評価するように構成されている、請求項１３に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１２−５２７６０８（Ｐ２０１２−５２７６０８Ａ）
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１１３５１（Ｐ２０１２−５１１３５１）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／０５０８０６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３３８７１
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５０７２８２７８３）クロメック リミテッド (23)
【住所又は居所原語表記】ＮｅｔＰａｒｋ Ｉｎｃｕｂａｔｏｒ， Ｔｈｏｍａｓ Ｗｒｉｇｈｔ Ｗａｙ， Ｓｅｄｇｅｆｉｅｌｄ， Ｃｏｕｎｔｙ Ｄｕｒｈａｍ ＴＳ２１ ３ＦＤ （ＧＢ）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／０５０８０６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３３８７１
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５０７２８２７８３）クロメック リミテッド (23)
【住所又は居所原語表記】ＮｅｔＰａｒｋ Ｉｎｃｕｂａｔｏｒ， Ｔｈｏｍａｓ Ｗｒｉｇｈｔ Ｗａｙ， Ｓｅｄｇｅｆｉｅｌｄ， Ｃｏｕｎｔｙ Ｄｕｒｈａｍ ＴＳ２１ ３ＦＤ （ＧＢ）
【Ｆターム（参考）】
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