گذار از الکترونیک هسته‌ای آنالوگ به دیجیتال در طیف سنجی دقیق تابش گاما: مزایا و محدودیت‌ها

نویسندگان

پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

چکیده

در این مقاله، سیستم پردازش دیجیتال سیگنال برای انجام طیف­ سنجی دقیق تابش گاما ارائه شده ­است. اساس این سیستم، یک دیجیتایزر 14 بیتی است که به صورت مستقیم از سیگنال خروجی از پیش­ تقویت­ کننده نمونه­­ برداری می­ کند. مزایا و محدودیت­های استفاده از این سیستم­ در مقایسه با سیستم طیف­سنجی آنالوگ، از دیدگاه طیف­ سنجی تابش گاما به صورت کیفی و کمی مورد آزمایش و تحلیل قرارگرفته­ است. نتایج نشان می­دهد که پردازش دیجیتال در مقایسه با آنالوگ، قدرت تفکیک انرژی بهتر، پایداری طولانی­تر، نسبت قله به کامپتون زیادتر، تقارن قله بهتر، بازدهی شمارش بیشتر و حذف موثر اثر کسر بالستیک را در اختیار قرار می­دهد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Transition from analogue-to-digital nuclear electronics for precise gamma radiation spectroscopy: advantages and limitations

نویسندگان [English]

  • Ali Biganeh
  • Omidreza Kakuee
  • Hossein Rafi-Kheiri
  • Mohammad Lamehi-Rashti
چکیده [English]

In this paper, digital signal processing for precise gamma ray spectroscopy is presented. The basis of this system is a 14bit waveform digitizer which samples the output of pre-amplifier signals directly. The advantages and limitations of the digital spectrometer compared with analog spectrometer has been tested and analyzed from precise gamma ray spectroscopy point of view. The results shows that the digital pulse processing provides better energy resolution, longer stability in time, better peak to Compton ratio, higher throughput and effective elimination of ballistic deficit.

کلیدواژه‌ها [English]

  • detector
  • Nuclear electronics
  • Digital Signal Processing
  • Spectroscopy
  • Gamma radiation
[1] Warburton, W. K., et al. "Digital pulse processing: new possibilities in nuclear spectroscopy." Applied Radiation and Isotopes 53.4-5 (2000): 913-920. [2] Geraci, Angelo, et al. "Adaptive digital spectroscopy in programmable logic." IEEE Transactions on nuclear science 47.6 (2000): 2765-2772. [3] Jordanov, Valentin T., and Glenn F. Knoll. "Digital synthesis of pulse shapes in real time for high resolution radiation spectroscopy." Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 345.2 (1994): 337-345. [4] CAEN Electronic Instrumentation "Mc2 analyzer software for digital multi-channel analyzer" user manual, January 11th, 2017. [5] Nakamura, Michiuuki, and R. L. La Pierre. "A digital gain stabilizer for a multiparameter pulse-height-recording system." Nuclear Instruments and Methods 32.2 (1965): 277-282. [6] Fairstein, E., and S. Wagner. "IEEE standard test procedures for germanium gamma-ray detectors." IEEE STD (1996): 325-1996. [7] CAEN digital pulse analyzer a digital approach to Radiation Spectroscopy. CAEN Application Note AN2508, CAEN SpA, Viareggio, Italy, 2010. [8] Heikinheimo, J., J. Ala-Heikkilä, and F. Tuomisto. "Detector resolution in positron annihilation Doppler broadening experiments." Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 867 (2017): 215-221.