AGATA (gammastrålningsdetektor)
AGATA , för avancerad gammaspårningsmatris, är en högsegmenterad högrenhetsgermanium (HPGe) -detektormatris . Det är ett europeiskt samarbetsprojekt finansierat av tolv länder i Europa . Projektet föreslogs 2001 och 2002 undertecknades det av de deltagande länderna. AGATA har förmåga att räkna händelsefrekvenser och kan kopplas till hjälpdetektorer, såsom magnetiska spektrometrar, laddade partiklar med snabba detektorer eller neutrondetektorer .
Högvikt segmenterade högren Ge-detektorer
AGATA-detektorerna är Ge-detektorer som är 36-faldiga segment med sexfaldig azimutal och sexfaldig longitudinell segmentering.
Detektorn är 10 cm lång och är cirkulär på baksidan med en diameter på 8 cm och sexkantig på framsidan. En gemensam inre elektrod och 36 segment läses ut via individuella förförstärkare. Segmenten kan då betraktas som separata detektorer.
Parametrarna för de hexagonala kristallerna är:
- Maximal cylinderstorlek: 90,0 mm längd, 40,00 mm radie.
- Koaxialhålstorlek: 10,0 mm diameter, förlängning till 13,00 mm från framsidan.
- Passiverade områden: 1,0 mm på baksidan av detektorn, 0,6 mm runt koaxialhålet.
- Inkapsling: 0,8 mm tjocklek med 4,0 mm kristallburkavstånd-
- Kryostat: 1,0 mm tjocklek med 2,0 mm kapsel-kryostatavstånd.
Genom att utnyttja den rumsliga informationen som finns i detektorsignalen kan vi mer exakt lokalisera γ-stråleinteraktionen än vad som är möjligt med segmentens geometri. En fotoelektron eller Compton-elektron genererar elektroner och hål som inducerar bildladdningar av motsatta tecken på detektorelektroderna när en signal produceras. Förändringen av bildladdningen orsakar ett flöde av strömmar in i eller ut ur elektroderna. Den inducerade laddningen fördelas över flera elektroder för det stora avståndet i en multisegmenterad detektor. För det närmare avståndet fortsätter en ökning och minskning av inducerade laddningar av elektroderna tills den primära laddningen slutligen når sina destinationselektroder och neutraliserar bilden. För att identifiera detektorsektorn där interaktionen ägde rum måste vi observera nettoladdningen på den laddningssamlande elektroden genom att helt enkelt observera polariteten hos den inducerade signalen. Detta gör det möjligt att skilja mellan interaktioner vid små och stora radier.
Digital signalbehandlingselektronik
Den rumsliga informationen för detektorsignalerna är känd från digital pulsformanalys. Den förförstärkta detektorsignalen digitaliseras med 14-bitars upplösning med en hastighet på 100 Ms/s. Förförstärkarsignalerna digitaliseras med analog-till-digital-omvandlaren ( ADC). γ-ray tracking-systemet krävde en kompakt digital signalbehandlingselektronik med hög beräkningskraft. Endast fem värden per interaktion räcker för hela informationen: energideposition, dess tid och tre rumsliga koordinater för interaktionspunkten. Olika algoritmer har utvecklats beroende på den olika detektorinformationen.
Pulsformanalys
Ge-detektorn bestämmer pulsformen på y-strålen som innehåller informationen om den tredimensionella positionen för varje enskild interaktion inom detektorn med den frigjorda energin i interaktionerna. Effektiviteten hos spårningsmatrisen beror på dessa data. Vi måste kunna jämföra pulsformerna med de respektive former som produceras av laddningar varje punkt för att extrahera läget för interaktionen. Detta görs experimentellt med hjälp av tätt kollimerade γ-strålkällor med en extern kollimerad detektor för Compton-utspridda slumpen. Ge-detektorns ledningsförmåga påverkar storleken på drifthastigheterna och vinkeln mellan den elektriska fältvektorn och drifthastigheten. Som ett resultat påverkas signalens form direkt eftersom Ge-kristallen är anisotrop med avseende på den kristallografiska axelns riktning. För att bestämma läget för interaktionen av y-strålen måste man överväga formerna på de inducerade reella signalerna och spegelsignalerna. Elektroderna i segmentet där en interaktion äger rum används för att mäta de verkliga signalerna medan spegelsignaler mäts på de närliggande segmenten där ingen interaktion äger rum.
Gammastrålningsspårning
Den höga segmenteringen och den digitala avläsningen kan användas för att mäta de spegelladdningar som induceras i de angränsande segmenten. Med hjälp av en pulsformsanalys av signalen kan interaktionspunkten uppskattas.
Gammastrålningens väg kan rekonstrueras med hjälp av en spårningsalgoritm.
Multi Geometry Simulation är ett av de mest utvecklade paketen för analys som använder flerstegsalgoritm. Såsom visas i figuren lagras resultaten från varje steg i beräkningen i matriser som senare återkallas för att generera pulsformsvaret som bestäms av laddningsbärarna genom det viktade fältet. Kristallvolymen är uppdelad i kubiska matriser för en given detektor. beräknas värdena för den elektriska potentialen, det elektriska fältet och det viktade fältet och drifthastighetsmatriserna beräknas från den elektriska fältmatrisen.
Simuleringen av pulsformen för valfri godtycklig detektor visas i figur 8. För en given detektor är kristallvolymen uppdelad i en kubisk matris av gitterplatser. Värden för den elektriska potentialen, det elektriska fältet och viktningsfältet beräknas vid varje position. Drifthastighetsmatriserna beräknas från den elektriska fältmatrisen. Detektorsvaret för en given interaktionsplats beräknas genom att spåra laddningsbärarnas bana genom viktningsfältet som visas i figur 8. Stegen som bör följa för att beräkna pulsformssvaret för en given interaktionsposition i detektorvolymen är:
- Ange detektorgeometrin.
- Beräkna de elektriska potentialytorna och elektriska fältlinjerna från lösningen av Poisson-ekvationen.
- Implementera laddningsbärartransporten i ett halvledarmedium .
- Beräkna banorna för laddningsbärarna för godtyckliga interaktionspositioner.
- Tillämpa Ramos [11] teorem för att återställa laddningen vid kontakterna.
- Väg potentialen och väg fältupplösningen.
Algoritm för rekonstruktion av gammastrålningsväg
Att rekonstruera vägen för γ-stråleinteraktionen är ett av huvudproblemen med γ-strålespårningen. Det finns flera föreslagna metoder för att konstruera vägen för γ-strålen och två av dem dominerar: backtracking-algoritmen och klusterisering. Spårningsprestandan är ganska känslig beroende på valet av formeln för meritvärdet så; olika meriter har undersökts i detalj. Inverkan av Compton-spridningens initiala momentum på rekonstruktionsresultaten måste undersökas.
AGATA är den mest effektiva γ-ray tracking array som någonsin utvecklats och positionskänsliga Ge-detektorer är huvudkonceptet för detta. Det kan nämnas att Composite Ge-detektorerna först utvecklades för EUROGAM-spektrometern och den har använts i många standardapplikationer. De Encapsulated Ge-detektorerna utvecklades för EUROBALL-spektrometern. De segmenterade teknikerna är den senaste av deras kombination och används i AGATA.
externa länkar
- [1]
- [2] Arkiverad 2012-03-24 på Wayback Machine