生物物理学 · 15.08
Pulse signalの処理
Processing of pulse signals
🧠 パルス信号処理pulse signal processing パルス信号処理(pulse signal processing)pulse signal processing(パルス信号処理) は、しきい値・エネルギーウィンドウenergy windowエネルギーウィンドウ(energy window)energy window(エネルギーウィンドウ)・時間窓time window 時間窓(time window)time window(時間窓) を使って、各検出事象から「数・エネルギー・同時性synchronous (occurring simultaneously, e.g. synchronous tumors)同時性(synchronous (occurring simultaneously, e.g. synchronous tumors))synchronous (occurring simultaneously, e.g. synchronous tumors)(同時性)」を取り出す。
パルスの整形
検出器パルスは前置増幅器 preamplifier 前置増幅器(preamplifier) preamplifier(前置増幅器) と波形整形増幅器 shaping amplifier 波形整形増幅器(shaping amplifier) shaping amplifier(波形整形増幅器) を通し、雑音を抑えながら高さ・時刻を測りやすい形にする。整形時間が短すぎると雑音が増え、長すぎると高計数 counting 計数(counting) counting(計数) 率でパルスのパイルアップ pile-up パイルアップ(pile-up) pile-up(パイルアップ) が増える1。
波高弁別
積分型波高弁別器integral discriminator 積分型波高弁別器(integral discriminator)integral discriminator(積分型波高弁別器) は一つのしきい値以上のパルスを通し、雑音を除く。微分型波高弁別器differential discriminator 微分型波高弁別器(differential discriminator)differential discriminator(微分型波高弁別器) または単一チャネル分析器 single-channel analyzer 単一チャネル分析器(single-channel analyzer) single-channel analyzer(単一チャネル分析器) は下限と上限の間だけを通し、特定エネルギーウィンドウ energy window エネルギーウィンドウ(energy window) energy window(エネルギーウィンドウ) を選ぶ。散乱光scattered light 散乱光(scattered light)scattered light(散乱光) 子除去に使われる。
数・エネルギー・時刻の抽出
| 処理 | 出力する情報 | 応用 |
|---|---|---|
| 計数counting計数(counting)counting(計数) | しきい値を超えた事象数 | 放射能activity放射能(activity)activity(放射能)・計数counting 計数(counting)counting(計数) 率 |
| 波高分析pulse-height analysis波高分析(pulse-height analysis)pulse-height analysis(波高分析) | パルス高分布 | エネルギースペクトル |
| 同時計数true coincidence同時計数(true coincidence)true coincidence(同時計数) | 複数チャネルの時間一致 | PET、背景低減 |
高計数率の誤差
不感時間dead time不感時間(dead time)dead time(不感時間)、パイルアップpile-upパイルアップ(pile-up)pile-up(パイルアップ)、基線移動baseline shift 基線移動(baseline shift)baseline shift(基線移動) により計数 counting 計数(counting) counting(計数) とエネルギーが歪む。特に不感時間 dead time 不感時間(dead time) dead time(不感時間) 損失は入力計数 counting 計数(counting) counting(計数) 率・到着時間間隔・装置モデルに応じて評価する2。装置の時間分解能 temporal resolution 時間分解能(temporal resolution) temporal resolution(時間分解能) に合う同時計数 true coincidence 同時計数(true coincidence) true coincidence(同時計数) ウィンドウを選び、偶発同時計数random coincidence 偶発同時計数(random coincidence)random coincidence(偶発同時計数) とのトレードオフ trade-off トレードオフ(trade-off) trade-off(トレードオフ) を管理する。
まとめ
- パルス整形は雑音とパイルアップ pile-up パイルアップ(pile-up) pile-up(パイルアップ) のバランスを取る。
- しきい値とウィンドウで雑音や目的外エネルギーを除く。
- 計数counting計数(counting)counting(計数)、波高分析pulse-height analysis波高分析(pulse-height analysis)pulse-height analysis(波高分析)、同時計数true coincidence 同時計数(true coincidence)true coincidence(同時計数) から事象数・エネルギー・時間関係を得る。
出典
- 1.Pile-up correction algorithm for high count rate gamma ray spectroscopy(Applied Radiation and Isotopes・2019)パイルアップは高計数率ガンマ線スペクトルを歪め補正対象となる閲覧 2026-08-20
- 2.High-rate dead-time corrections in a general purpose digital pulse processing system(Journal of Synchrotron Radiation・2015)高計数率のパルス処理では不感時間による計数損失を補正する閲覧 2026-08-20