本發(fā)明涉及用于檢測x射線并生成相應的響應電子信號的諸如x射線熒光(xrf)儀等的x射線測量系統(tǒng)，，并且更特別地涉及電荷靈敏前置放大器的使用，其中必須周期性地復位前置放大器的輸出電壓。

背景技術：

xrf儀通常包括x射線源、x射線檢測器和相關電子器件。x射線檢測器通常是能量色散的，其中每個入射的x射線產生電荷與該x射線的能量成比例的電子信號。檢測器電子器件被設計為放大每個信號，以使信號變得大到足以準確地測量與該x射線的能量相對應的電荷。放大后的信號后續(xù)被數字化，并且數字值用于構建x射線譜，其中x射線譜是x射線能量與所接收到的具有該能量的x射線的數量的標繪圖。這樣的譜在與所測量的樣本中的元素的特征x射線能量相對應的能量處呈現波峰。波峰的寬度是系統(tǒng)的能量分辨率的度量，而高分辨率是使得能夠識別樣本中的元素以及確定元素濃度的關鍵參數。

在x射線檢測系統(tǒng)中，來自檢測器的信號通常通過電荷靈敏前置放大器進行前置放大。電荷靈敏放大器具有這樣的特性：響應于來自入射x射線的電荷的輸入，電荷靈敏放大器的輸出電壓近似以階梯函數上升。響應于后續(xù)的x射線信號，輸出電壓持續(xù)上升至越來越高的電壓電平，其中每個電壓階梯的高度與相應的x射線的能量成比例。在現有技術的系統(tǒng)中，輸出電壓持續(xù)上升直到達到最高電壓閾值且施加外部復位信號以使輸出電壓恢復為0或最低電壓閾值。

為了確定每個x射線的能量，必須通過從緊鄰電壓階梯之后的電壓減去緊鄰電壓階梯之前的電壓來計算該電壓階梯的高度。如果電壓在階梯之前或之后近似恒定則該計算最為準確。

圖2a和圖2b是現有技術的典型系統(tǒng)的圖示。圖2a是現有技術的檢測電路的示意圖，該檢測電路包括檢測器4’、電荷靈敏前置放大器6’、模擬數字轉換器(adc)10’和譜生成器14’。檢測器4’響應于每個入射x射線而生成電信號。電荷靈敏前置放大器6’的輸出電壓s-6’隨著接收到每個x射線而上升，并且adc10’對輸出電壓s-6’進行數字化以生成adc輸出s-10’。譜生成器14’根據輸出s-10’中的數字化階梯高度來確定每個x射線的能量，并構建作為x射線能量與所接收到的具有該能量的x射線的數量的標繪圖的譜。比較器30’將輸出電壓s-6’與最高閾值電壓進行比較，該最高閾值電壓是adc10’的最高允許輸入電平。在輸出電壓s-6’達到最高閾值電壓的情況下，比較器30’向復位電路32’發(fā)送復位信號s-30’，該復位電路將輸出電壓s-6’復位為最低閾值電壓，該最低閾值電壓是adc10’的最低允許輸入電平。在典型的現有技術實現方式中，最高閾值電壓可以是+2v，最低閾值電壓可以是-2v。

圖2b示出了adc輸出s-10’與時間的曲線圖。最高adc電平35’是最高閾值電壓的數字等效值，且最低adc電平34’是最低閾值電壓的數字等效值。包括多個x射線信號的曲線的上升部分36’從最低adc電平34’開始，并隨著接收到x射線信號而上升，直到adc輸出達到最高adc電平35’為止。通常adc10’是16位adc，并且由于最低adc電平34’和最高adc電平35’之間的adc輸出s-10’表示了adc10’的整體范圍，因而在該adc范圍內會有2¹⁶＝65536個最低有效位(lsb)。在典型的現有技術系統(tǒng)中，前置放大器6’的增益被設置為使得針對入射x射線的平均階梯高度響應對應于約100～200個lsb，這意味著，通常約300-600個入射x射線將導致adc輸出從最低adc電平34’上升至最高adc電平35’。

應注意的是，來自通?？捎玫母咚?6位adc的均方根(rms)噪聲水平大約是3個lsb。由于入射x射線導致的adc輸出s-10’的平均階梯是100～200個lsb，因此該噪聲代表了信號的幾個百分點。這對于適于現有技術系統(tǒng)的能量分辨率有非常顯著的有害影響。

再次參見圖2b，可以看出在上升部分36’達到最高adc電平35’的情況下，復位信號s-30’使得輸出電壓s-6’下降，造成了adc輸出s-10’的相應的下降部分37’。如圖2b所示，下降部分37’的持續(xù)時間以及復位信號s-30’的相應持續(xù)時間是值近似為1微秒的復位時間tr’，這是adc輸出s-10’在其基本上整個范圍內下降所需要的相對長的時間。對于復位時間tr’的持續(xù)時間，輸出電壓s-6’和adc輸出s-10’對來自檢測器4’的信號不敏感，使得檢測不到在復位時間tr’期間入射的任何x射線。此外，在復位時間tr’結束時，輸出電壓s-6’持續(xù)下降到最低閾值電壓之下，由此產生持續(xù)了下沖(undershoot)時間39’的輸出電壓s-6’的下沖。對于下沖時間39’的持續(xù)時間，輸出電壓s-6’在adc10’的最低可接受輸入之下，因此adc輸出s-10’具有下沖值38’，該下沖值38’等于作為adc輸出s-10’的最低可能值的最低adc電平34’。在下沖時間39’期間，adc10’對來自檢測器4’的信號不敏感，使得檢測不到在下沖時間39’期間入射的任何x射線。應注意的是，在現有系統(tǒng)中，下沖時間39’可以是50-100微秒，在該時間期間，根據計數速率，多達5-10個x射線可能入射到檢測器卻檢測不到。

還應注意的是，在上升部分36’達到最高adc電平35’時，復位信號s-30’是在沒有考慮到在施加復位信號s-30’時來自入射x射線的信號是否正被處理的情況下而被施加的。例如，在入射x射線導致的adc輸出s-10’的階梯式增加期間，上升部分36’很可能穿過最高adc電平35’的閾值，在這種情況下，比較器30’在不知道該x射線的存在的情況下會施加復位信號s-30’，導致無法測量到該x射線的能量。

比較器30’也不知道第二個x射線在第一個x射線的波峰時間期間到來的事件。這種事件已知為“堆疊”(pile-up)事件，并且在現有技術系統(tǒng)中，通過采用脈沖整形技術(例如通過高通濾波器)將來自前置放大器的電壓階梯轉換為電壓脈沖來管理這種事件。這種電壓脈沖將會具有振幅等于原始階梯高度的高速上升時間，但是該脈沖將會根據濾波器的時間常數特征而衰減。為了確定該振幅，衰減部分必須延伸至0，而在存在第二堆疊x射線事件的情況下，該計算可能變得不正確。錯誤的振幅計算導致給x射線分配了錯誤的能量，這將會導致譜能量分辨率變得更差。

技術實現要素：

因此，本公開的一般目的在于通過更精確地復位前置放大器輸出電壓來改善具有電荷靈敏前置放大器的xrf分析器的分辨率。

本公開的進一步的目的在于通過提高前置放大器的放大率來改善x射線檢測系統(tǒng)的能量分辨率，從而將與每個x射線事件相對應的adc階梯高度中的lsb的數量提高至少10倍。

本公開的進一步目的在于通過確保adc始終保持在其靈敏工作范圍內來避免x射線計數的丟失。

本公開的進一步目的在于通過避免脈沖整形技術以及通過堆疊事件的正確處理來避免錯誤的能量測量。

以上目的通過包括檢測器、前置放大器、adc、脈沖指示器、微復位電路和微復位決定模塊的檢測器復位控制電路來實現。

根據本發(fā)明的一方面，提供一種用于x射線分析儀的x射線檢測器復位控制電路，所述x射線分析儀被配置為感應和分析感應到的x射線事件的序列，所述x射線檢測器復位控制電路包括：x射線檢測器，其被配置為檢測感應到的x射線事件，并發(fā)送表示所述x射線事件的檢測器模擬電壓響應信號；電荷靈敏前置放大器，其連接到所述x射線檢測器，并被配置為放大所述檢測器模擬電壓響應信號并產生放大信號；模擬數字轉換器即adc，用于對所述放大信號進行數字化，所述adc具有adc輸出電平并產生與所述x射線事件相對應的數字信號值的序列，所述數字信號值的序列導致所述adc輸出電平的階梯狀增高；以及微復位決定模塊和微復位單元，其中所述微復位決定模塊被配置為基于至少兩個復位邏輯標準中的一個復位邏輯標準來得到用以觸發(fā)復位的復位決定，并且所述微復位單元基于所述復位決定來進行所述復位，其中所述復位用于使所述adc輸出電平降低了電荷復位下降。

附圖說明

圖1是根據本公開的x射線檢測系統(tǒng)的檢測器復位控制電路的示意圖。

圖2a是現有技術的x射線檢測系統(tǒng)的示意圖。

圖2b是針對現有技術的x射線檢測系統(tǒng)的adc輸出與時間的曲線圖。

圖3a是針對根據本公開的x射線檢測系統(tǒng)的adc輸出與時間的曲線圖。

圖3b是針對根據本公開的x射線檢測系統(tǒng)的adc輸出與時間的替代實施例的曲線圖。

圖4是根據本公開的x射線檢測系統(tǒng)的檢測器復位控制電路的示意圖，其示出了微復位決定模塊的細節(jié)。

圖5是根據本公開的用于堆疊微復位的信號的曲線圖。

圖6是根據本公開的高電平復位邏輯的流程圖。

圖7是根據本公開的堆疊復位邏輯的流程圖。

圖8是根據本公開的備用復位邏輯的流程圖。

具體實施方式

應注意，在下文中，術語“電壓”用于指代模擬信號，而術語“值”用于指代數字量。還應注意，在本說明書和附圖中，沒有尖括號的符號用于指代模擬量，有尖括號的符號用于指代數字量。例如，電荷的模擬值是q，其數字等效值是<q>。此外，無撇的數字，例如6，指代與本公開相關的要素，而帶撇的數字，例如6’，指代現有技術的要素。前面帶“s”的數字，例如s-16，指代信號線。

參見圖1，示出了根據本公開的用于x射線檢測系統(tǒng)的檢測器復位控制電路的示意圖。檢測器復位控制電路優(yōu)選地包括檢測器4、電荷靈敏前置放大器6、adc10、高速脈沖指示器12、微復位決定模塊16以及微復位電路8。在操作中，前置放大器6將來自檢測器4的脈沖進行放大以產生輸出電壓s-6，adc10對輸出電壓s-6進行數字化，產生adc輸出s-10，譜生成器14根據adc輸出s-10來生成能量譜。脈沖指示器12產生指示x射線到達檢測器4的到達時間的高速脈沖定時信號s-12。微復位決定模塊16接收adc輸出s-10、輸出電壓s-6和定時信號s-12，并且基于下文所述的多個復位邏輯決定，產生使得微復位電路8復位輸出電壓s-6的復位信號s-16，同樣參見下文所述。

可選地，且圖1中未示出，檢測器復位控制電路可進一步包括或連接到第二前置放大器，第二前置放大器不是電荷靈敏前置放大器。該布置也在本公開的范圍之內。

現在參見圖3a，示出了adc輸出s-10與時間的曲線圖。最高adc電平43是最高閾值電壓的數字等效值，最高閾值電壓是作為adc10的輸入所允許的最高輸出電壓s-6。因此，最高adc電平43是adc輸出s-10的在16位adc的實施例中為65536個lsb的最高可能值。最低adc電平40是最低閾值電壓的數字等效值，最低閾值電壓是adc輸出s-10的所有adc位全部為0的最低可能值。包括多個x射線信號的曲線的上升部分44從高于最低adc電平40開始并隨著接收到x射線信號而上升。對于adc10是16位adc的實施例，最低adc電平40和最高adc電平43之間有65536個lsb。

應注意，現有技術中前置放大器6’的增益被設置為針對入射x射線的平均階梯高度響應對應于大約100～200個lsb，而與現有技術系統(tǒng)不同的是，本公開的新設計使得前置放大器6的增益被設置為至少10倍高，并且優(yōu)選地15～30倍高，以使得針對入射x射線的平均階梯高度響應對應于約1500～6000個lsb。然而，在現有系統(tǒng)中，通常300-600個入射x射線會導致adc輸出s-10’顯著上升從而需要復位，在本公開的系統(tǒng)中，平均僅10-100個入射x射線之后就會出現復位。

注意，與現有系統(tǒng)一樣，adc10的rms噪聲大約是3個lsb的rms(相當于約20個lsb的峰到峰噪聲)。然而，與現有系統(tǒng)中adc的rms噪聲為信號的幾個百分點相比，在本公開的系統(tǒng)中，rms噪聲通常僅代表信號的0.05％–0.2％，并且通常低于信號的1％。在現有技術中，來自前置放大器噪聲的貢獻通常遠小于來自adc噪聲的貢獻。在根據公開的系統(tǒng)中，可增大前置放大器增益直到前置放大器噪聲等于或略小于adc噪聲。

在xrf系統(tǒng)中，通常將鐵的具有約6.4kev能量的特征x射線發(fā)射用作校準標準。在本系統(tǒng)中，前置放大器6的增益可被設置為使得由入射鐵x射線引起的adc輸出s-10的階梯高度響應對應于至少1500個lsb，從而使得約3個lsb的adc10的rms噪聲通常對應于鐵x射線信號的0.2％以下，并且總是小于鐵x射線信號的1％。

增大前置放大器6的增益是本發(fā)明的重要且新穎的方面，這使得由于adc噪聲的相對重要性的降低而顯著改善能量分辨率。然而，增大前置放大器6的增益意味著需要更頻繁的復位，因此將不能接受以現有系統(tǒng)同樣的方式在每次復位時丟失x射線計數。通過本發(fā)明的進一步的新穎且重要的方面來避免x射線計數的丟失，即，使用提供被設計為避免x射線計數的不必要丟失的邏輯架構的微復位決定模塊。在本上下文中，“微復位”表示如下：不同于現有技術，復位可以僅在前置放大器6的整個電壓范圍中與adc10的整個位范圍的僅一部分相對應的一部分上出現。

再次參見圖3a，高adc電平42被定義為比最高adc電平43低了與最大x射線能量值的數字等效值近似相對應的量。在實施例中，高電平42可以比最高電平43低大約6000個lsb。微復位決定模塊16被配置為在上升部分44穿過高電平42時輸出復位信號s-16。在圖3a中，示出了穿過高電平42的信號45。然而，復位電路的另一重要的新穎方面是直到經過波峰時間tp才出現微復位。波峰時間tp是用于在信號45之后建立adc輸出s-10的電平所需的時間，以使得可以通過從信號45到來之后的能量減去信號45到來之前的能量來確定相應的x射線的能量。如果在經過了波峰時間tp之前出現微復位，則與信號45相對應的x射線計數將丟失。如果在經過了波峰時間tp之前另一x射線信號到來，則將會出現堆疊事件，且兩個x射線計數都會丟失。然而，在不存在堆疊事件的情況下，信號45將被計數并且信號45的能量將在微復位之前被測量，并且避免了像現有技術中出現的那樣在復位時x射線計數的丟失。還應注意，由于高adc電平42比最高adc電平43低了與最大x射線能量近似相對應的量，因此信號45幾乎不可能達到最高adc電平43。因此，在常規(guī)操作中，adc輸出s-10不會達到最高adc電平43，因此避免了由于adc輸出s-10在其最大值處的飽和而造成的x射線計數的丟失或錯誤的能量測量。

在等待了波峰時間tp之后，出現微復位，如曲線下降部分46所示，其中微復位持續(xù)了復位時間tr。復位時間tr的持續(xù)時間為20-100納秒，這是現有系統(tǒng)中的復位時間的10分之一～50分之一。復位時間tr的持續(xù)時間被調整為使得在每次微復位時，從前置放大器6移除預定的恒定電荷量q。圖3a示出了電荷量q的數字等效值，即電荷復位下降<q>。電荷復位下降<q>對應于小于adc10的最大lsb數量。在實施例中，在adc10是16位adc的情況下，電荷復位下降<q>可對應于30000到50000個lsb。為了保持電荷復位下降<q>恒定，通過復位時間調節(jié)單元9(參見圖4)連續(xù)不斷地調節(jié)復位時間tr，其中復位時間調節(jié)單元9監(jiān)測adc輸出s-10并在每次復位事件時測量電荷復位下降<q>。如果測量到的實際電荷復位下降小于期望的恒定電荷復位下降<q>，那么復位時間調節(jié)單元9增大復位時間tr的值，并將增大后的值發(fā)送到微復位電路8以用于下一復位事件。如果測量到的實際電荷復位下降大于期望的恒定電荷復位下降<q>，那么復位時間調節(jié)單元9減小復位時間tr的值，并將減小后的值發(fā)送給微復位電路8以用于下一復位事件。通過這種方式，無論在可能導致前置放大器6和/或adc10的增益變化的電子元件的任何漂移的情況下，電荷復位下降<q>都保持恒定。

注意，如圖3a所示，adc輸出s-10在與每個x射線的到來相對應的階梯增高之間不是保持恒定的。即便沒有x射線，由于檢測器4中的電荷泄露，adc輸出s-10仍然緩慢上升。因此，即便沒有x射線脈沖，上升部分也可能穿過高adc電平42。通過上升部分44a圖示了這種情況，其中信號45a在x射線脈沖期間沒有穿過高adc電平42，但是由于泄露而后續(xù)穿過了高adc電平42。在這種情況下，如上文，為了保證正確測量信號45a的能量，微復位決定模塊16進行等待直到從信號45a到來開始經過了波峰時間tp為止，然后觸發(fā)由下降部分46a所表示的微復位。

低adc電平41被定義為比最低adc電平40高了電荷復位下降<q>的量。下降部分46和46a導致adc輸出s-10低于低adc電平41，但是高于最低adc電平40。在本系統(tǒng)中，微復位從不允許adc輸出s-10下降至最低adc電平40，因此，在復位之后不會有因為前置放大器輸出電壓s-6超出范圍而引起的死區(qū)時間。此外，由于復位在前置放大器6的整個輸出范圍的一小部分上出現，因此下沖(undershoot)比現有系統(tǒng)要少的多，并且恢復時間要短的多。平均來說，下沖恢復在相當于波峰時間tp的一倍或兩倍的時間中出現，因此復位之后的總的死區(qū)時間非常小。

在本文中，微復位決定模塊16在adc輸出s-10超過高adc電平42時進行復位的復位情況被稱為“高電平復位”，并且以下將結合圖6來進一步說明相關邏輯。然而，還有微復位決定模塊16可以進行復位的另一種情況。作為本公開的另一新穎的方面，如果檢測到堆疊事件，只要該堆疊事件出現時adc輸出s-10高于低adc電平41，就可以出現復位。在本文中，這種復位被稱為“堆疊復位”，并且以下將結合圖5和圖7來進一步說明相關邏輯。

圖3a示出了堆疊事件，其中在第一信號47到來之后的小于波峰時間tp的時間內第二信號48到來。在這種情況下，來自第一信號47和第二信號48兩者的信息都會丟失，這是因為這兩個信號的階梯高度都無法測量到。因此，一旦檢測到第二信號48，就利用第二信號48到來之后的波峰時間tp來進行立即的堆疊復位是有利的。復位的結果是曲線的下降部分49，并且如上文，下降的幅度等于電荷復位下降<q>。注意，堆疊復位只有在adc輸出s-10高于低adc電平41的情況下才可能出現，這是因為如果在adc輸出s-10低于低adc電平41的情況下觸發(fā)復位，則該復位將試圖將adc輸出s-10驅動至低于最低adc電平40，這對應于前置放大器信號s-6低于其最低閾值電壓。這是不希望的情況，這種情況將導致死區(qū)時間增大并因此丟失x射線計數。

下降部分46、46a和49具有相同的持續(xù)時間，該持續(xù)時間為復位時間tr，并且下降部分46、46a和49中的每一個造成adc輸出s-10減小了量<q>。然而，如果與具有能量e的x射線相對應的x射線信號在復位時間tr期間到來，那么adc輸出s-10的減小將等于：

<qx>＝<q>-<e>(1)

其中，<qx>是x射線在復位期間到來的情況下測量到的adc輸出s-10的減小，且<e>是x射線能量e的數字表示。因此，由于因每個微復位引起的adc輸出s-10的減小是已知的并且等于<q>，因此復位時間期間到達的x射線沒有丟失。復位時間期間到達的x射線的能量可通過以下關系確定，并且這種x射線能量可以加到x射線譜中：

<e>＝<q>-<qx>(2)

如圖3a所示，電荷復位下降<q>被配置為對于諸如下降部分46、46a和49所描繪等的所有微復位是恒定的。然而，在本發(fā)明的進一步新穎的實施例中，如圖3b所示，根據微復位時adc輸出s-10的電平，電荷復位下降可能不同?；旧希cadc輸出s-10接近于其范圍的下限的情況相比，在adc輸出s-10接近于其范圍的上限的情況下，復位期間的電荷復位下降可能更大。本領域技術人員可以想到用于計算電荷復位下降對adc輸出s-10的依賴關系的很多不同算法，并且所有這些算法都在本公開的范圍之內。任何這種算法都要求在開始微復位時電荷復位下降應當是adc輸出s-10的已知的增函數。通過對比圖3a和圖3b可見，這種算法的優(yōu)點是增加了低adc電平41和高adc電平42之間可用的lsb的數量。

圖3b示出了如下電荷復位下降算法的特定實施例，其中低adc電平41比最低adc電平40高了電荷復位下降<q1>的量，并且低adc電平41和高adc電平42之間的adc輸出s-10的值被劃分成四個區(qū)域，即區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3和區(qū)域4，其中區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域3各自覆蓋三個最低層的四分之一中的一個，并且區(qū)域4包括最高層的四分之一以及高adc電平42和最高adc電平43之間的范圍。存在微復位期間的四個相應的電荷復位下降的值即<q1>、<q2>、<q3>和<q4>以及復位時間調節(jié)單元9(參見圖4)所實現的四個相應的復位時間tr1、tr2、tr3和tr4(只示出了tr4)。電荷復位下降算法的特定實施例對區(qū)域是線性依賴關系：

<qi>＝<q1>(1+k(i-1))(3)

其中，<qi>是adc輸出s-10在區(qū)域i中的情況下的電荷復位下降，且k是常數。

如圖3b所示，對于上升部分44穿過高adc電平42的高電平復位的情況，在微復位中應用最大電荷復位下降<q4>。對于由于區(qū)域2中出現的第一信號47和第二信號48之間的堆疊引起的堆疊復位的情況，應用更小的電荷復位下降<q2>。對于由于區(qū)域3中出現的第一信號47a和第二信號48a之間的堆疊引起的堆疊復位的情況，應用電荷復位下降<q3>。

應注意的是，如圖3b所示的劃分為四個區(qū)域只是代表性的實施例?？梢圆捎萌魏螖盗康膮^(qū)域，并且都在本公開的范圍之內。類似地，采用如公式(3)中的線性關系只是代表性的實施例?？梢圆捎秒姾蓮臀幌陆凳莂dc輸出s-10的增函數的任意關系，并且所有這些關系都在本公開的范圍之內。

現在參見圖4，示出了與圖1所示相同的檢測器復位控制電路，但是增加了復位時間調節(jié)單元9，并包括微復位決定模塊16的實施例的細節(jié)。應理解的是，圖4所示的微復位決定模塊16只是示例性的實施例，并且其它實施例都在本公開的范圍之內。如圖4所示，微復位決定模塊16包括高速邏輯單元22、可選的比較器20、and(與)門24和or(或)門26。如下文所述，高速邏輯單元22是能夠進行高速邏輯決定的電子器件。高速邏輯單元22可以是諸如現場可編程門陣列(fpga)等的可編程邏輯器件、諸如專用集成電路(asic)等的定制邏輯器件、或者任何其它類型的數字處理器。此外，應注意的是，高速邏輯單元22可物理地存在于應對xrf系統(tǒng)所需的其它通用邏輯處理任務的通用fpga或其它邏輯單元上?？商娲?，高速邏輯單元22可存在于單獨的處理器芯片上。應理解的是，所有這些變形都在本公開的范圍之內。

高速邏輯單元22接收來自adc輸出s-10和脈沖定時信號s-12的輸入，并產生1個以上的輸出信號，諸如圖中所示的高電平復位信號s-22a和堆疊復位使能信號s-22b這2個邏輯輸出信號等。與門24接收來自脈沖定時信號s-12和堆疊復位使能信號s-22b的輸入，并且只有在這兩個輸入信號都存在的情況下才產生堆疊復位信號s-24。或門26接收來自高電平復位信號s-22a和堆疊復位信號s-24的輸入，并且在這兩個輸入信號中的任意一個存在的情況下產生復位信號s-16。復位信號s-16指示微復位電路8復位輸出電壓s-6。

可選地，在高速邏輯單元22失效或以其它方式不可用(例如在檢測器4和前置放大器6的初始制造測試期間等)的情況下，如果需要的話，可利用比較器20進行復位。本文將這稱為“備用復位”，并且結合圖8來說明其使用的細節(jié)。比較器20接收來自輸出電壓s-6的輸入，并且在輸出電壓s-6達到最高閾值電壓(相當于adc輸出s-10達到最高adc電平43(參見圖3a))的情況下產生備用復位信號s-20。在可選的比較器20存在的情況下，或門26接收來自備用復位信號s-20、高電平復位信號s-22a和堆疊復位信號s-24的輸入，并在這三個輸入信號中的任意一個存在的情況下產生復位信號s-16。

圖4還示出可選的復位時間調節(jié)單元9，該復位時間調節(jié)單元9接收來自adc輸出s-10的輸入并產生復位時間tr，復位時間tr的值被輸入至微復位電路8。上文已經結合圖3a說明了復位時間調節(jié)單元9的功能和目的。

圖5示出了使得微復位決定模塊16快速檢測堆疊事件的信號的曲線圖。圖5應結合圖4來參看。在圖5中，曲線52描繪了輸出電壓s-6和adc輸出s-10與時間的曲線，曲線54描繪了脈沖定時信號s-12與時間的曲線，曲線56描繪了堆疊復位使能信號s-22b與時間的曲線，并且曲線58描繪了堆疊復位信號s-24與時間的曲線。曲線54中的脈沖定時信號s-12示出了第一脈沖54a在時刻t1到來，第二脈沖54b在時刻t2到來。在曲線52中，前置放大器信號s-6在非常短的時間內針對第一脈沖54a的到來做出響應，但是adc輸出s-10的響應較慢。脈沖定時信號s-12直接輸入到復位決定模塊16中的高速邏輯單元22。在檢測到第一脈沖54a的到來時，高速邏輯單元22輸出復位使能信號s-22b，如曲線56所示，復位使能信號s-22b在波峰時間tp期間保持為高(有效)。第二脈沖54b在第一脈沖54a到來之后經過波峰時間tp之前到來。因此，在脈沖54b到來時，脈沖定時信號s-12和復位使能信號s-22b兩者都為高，從而如曲線58所示，使得與門24(參見圖4)輸出堆疊復位信號s-24。堆疊復位信號s-24被或門26作為復位信號s-16發(fā)送，復位信號s-16使得微復位電路8復位前置放大器6。在曲線52中通過向下的箭頭53示出了前置放大器輸出電壓s-6的復位。

圖6是高速邏輯單元22執(zhí)行的高電平復位邏輯處理的流程圖。該流程圖應結合圖4和圖3a來參看。處理在步驟600開始，并且在步驟602，對adc輸出s-10進行測量。步驟604檢查adc輸出s-10是否高于高adc電平42，如果不是，處理跳轉回步驟602，并繼續(xù)測量adc輸出s-10。如果步驟604的檢查判斷為adc輸出s-10高于高adc電平42，處理繼續(xù)到步驟606，步驟606檢查在入射x射線引起的脈沖期間是否出現上述穿過。如果否，則步驟608檢查最近的脈沖是否在不到波峰時間tp前結束，如果否，則在步驟620，通過經由或門26向微復位電路8發(fā)送高電平復位信號s-22a來觸發(fā)微復位。在步驟620的微復位之后，處理跳轉回到在步驟602測量adc輸出s-10。

如果在步驟s606中判斷為在入射x射線引起的脈沖期間adc輸出s-10穿過高adc電平42，則為了正確地測量該脈沖的能量，需要進行等待直到經過波峰時間tp為止。等待在步驟610開始，并且在步驟614高速邏輯單元22檢查等待時間期間的脈沖定時信號s-12以判斷第二脈沖是否到來。如果否，并且如果在步驟616從最后的脈沖開始的等待時間已經達到了波峰時間tp，那么在步驟620通過經由或門26向微復位電路8發(fā)送高電平復位信號s-22a來觸發(fā)微復位。在步驟620的微復位之后，處理跳轉回到在步驟602測量adc輸出s-10。

類似地，如果在步驟608判斷為最近的脈沖在不到波峰時間tp前結束，則為了正確測量該脈沖的能量，需要進行等待直到經過波峰時間tp為止。如上文，等待在步驟610開始，并且在步驟614高速邏輯單元22檢查等待時間期間的脈沖定時信號s-12以判斷第二脈沖是否到來。如果否，并且如果在步驟616從最后的脈沖開始的等待時間已經達到了波峰時間tp，那么在步驟620，通過經由或門26向微復位電路8發(fā)送高電平復位信號s-22a來觸發(fā)微復位。在步驟620的微復位之后，處理跳轉回到在步驟602測量adc輸出s-10。

如果在步驟614判斷為第二脈沖在等待第一脈沖到來之后經過波峰時間tp之前到來，那么在高電平復位之前出現堆疊事件。由于在步驟612中因第一脈沖的到來堆疊復位使能信號s-22b將會為高(參見圖5)，并且一旦第二脈沖到來，則脈沖定時信號s-12將會為高，在步驟620，通過與門24經由或門26向微復位電路8發(fā)送堆疊復位信號s-24來觸發(fā)微復位。在步驟620的微復位之后，處理跳轉回到在步驟602測量adc輸出s-10。

應注意，圖6描述的并由微復位決定模塊16執(zhí)行的高電平復位邏輯是本公開的重要且新穎的方面。

圖7是高速邏輯單元22執(zhí)行的堆疊復位邏輯處理的流程圖。該流程圖應結合圖4和圖3a來參看。處理在步驟700開始，并且在步驟702測量脈沖定時信號s-12。步驟704判斷第一脈沖是否出現。如果否，處理返回在步驟702測量脈沖定時信號s-12。如果在步驟704檢測到脈沖，那么步驟706判斷adc輸出s-10是否高于低adc電平41。如果否，那么可能不會出現堆疊復位，處理返回在步驟702測量脈沖定時信號s-12。然而，如果adc輸出s-10高于低adc電平41，則在步驟708，高速邏輯單元22輸出堆疊復位使能信號s-22b?，F在，系統(tǒng)在步驟710進入等待狀態(tài)，并在步驟711開始測量脈沖定時信號s-12。步驟712表示與門24的功能，即如果脈沖定時信號s-12表示第二脈沖已經到來并且堆疊復位使能信號s-22有效，則在步驟720，通過與門24經由或門26向微復位電路8發(fā)送堆疊復位信號s-24來觸發(fā)微復位。在觸發(fā)微復位的同時，在步驟716，使堆疊使能信號s-22b失效，且處理返回在步驟702測量脈沖定時信號s-12。

在步驟712，如果脈沖定時信號s-12未表示第二脈沖已經到來，則在步驟714判斷從第一脈沖開始的等待時間是否達到了波峰時間tp。如果否，則在步驟710繼續(xù)等待。如果已經經過了波峰時間tp，則沒有出現堆疊事件，在步驟716，使堆疊使能信號s-22b失效，并且處理返回在步驟702測量脈沖定時信號s-12。

應注意，圖7描述的并由微復位決定模塊16執(zhí)行的堆疊復位邏輯是本公開的重要且新穎的方面。

圖8示出了高速邏輯單元22執(zhí)行的備用復位邏輯處理的流程圖。該流程圖應結合圖4和圖3a來參看。如前文所述，備用復位邏輯在高速邏輯單元22失效或以其它方式不可用(例如在檢測器4和前置放大器6的初始制造測試期間等)的情況下可用。處理在步驟800開始，在步驟802，比較器20對前置放大器輸出電壓s-6和前置放大器6的最高閾值電壓之間進行硬件比較。在步驟804，判斷輸出電壓s-6是否高于其最高閾值電壓。應理解，最高閾值電壓是輸入至adc10的最大可能電壓，并且與adc輸出s-6等于最高adc電平43的電壓相對應。如果輸出電壓s-6不高于其最高閾值，在步驟802繼續(xù)測量輸出電壓s-6。如果在步驟804判斷為輸出電壓s-6高于其最高閾值，則在步驟820通過比較器20經由或門26向微復位電路8發(fā)送備用復位信號s-20來觸發(fā)微復位。

盡管與特定實施例相關聯地說明了本發(fā)明，應理解的是，基于本公開的教導可以想到各種設計，并且這些設計全部在本公開的范圍之內。