DİJİTAL SİNYAL İŞLEME VE DİJİTAL SPEKTROSKOPİ

SEMİNER

EMİN YELTEPE

Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL

GİRİŞ

04.01.2019 2

• Radyasyonun ölçümünde dedektörlerde üretilen oldukça küçük yükleri, gerilimleri veya akımları

(puls ya da sinyal) işlemek için nükleer elektronik sinyal işleme birimlerine ihtiyaç vardır.

• 1930’lardan 2000’lerin başına kadar analog elektronik birimlerin kullanıldığı nükleer ölçüm

sistemlerinin yerini hızla dijital elektronik birimler almaya başlamıştır.

ANALOG NÜKLEER ELEKTRONİK SİSTEMLER

04.01.2019 3

DİJİTAL SİSTEM

04.01.2019 4

DİJİTAL SİSTEMLERİN ANALOG SISTEMLERE GÖRE AVANTAJLARI

• Daha iyi enerji çözünürlüğü

• Ölü zaman etkilerinin minimize edilebilmesi

• Kararlılık

• Esneklik

• Daha az bileşen (daha ucuz ve daha kolay kurulum)

• Yüksek sayım hızlarında daha doğru sonuçlar (daha hızlı işleme)

• Dedektörde oluşan sinyalin zaman bilgisinin bilinmesi

• Dedektör içerisinde enerjinin depolandığı konumun belirlenebilmesi

• Sinyal şekline göre ayrım yapabilme

04.01.2019 5

DİJİTAL NÜKLEER ELEKTRONİK UYGULAMALARı

• Puls yükseklik analizi (Gama spektrometri, Alfa spektrometri, Sıvı sintilasyon

spektrometri vb.)

• Puls şekil analizi (nötron-gama ayrımı, alfa-beta ayrımı)

• Konum bilgisi gerektiren uygulamalar (gama kamera, yüksek enerji fiziği

uygulamaları)

• Zaman bilgisi gerektiren uygulamalar (çakışma sistemleri, yüksek enerji fiziği

deneyleri)

04.01.2019 6

PULS YÜKSEKLİK ANALİZİ

• Dijital sistemler daha kısa zaman aralıklarında sinyal işleyebilmelerinden

dolayı yüksek sayım hızlarında çözünürlüğün kötüleşmesi analog sistemlere

nazaran daha azdır.

04.01.2019 7

Trapezoid puls şekillendirme Puls dijitizasyonu

PULS YÜKSEKLİK ANALİZİ

04.01.2019 8

NaI(Tl) dedektörü için enerjiye göre dijital ve analog

sistemlerdeki çözünürlüğünün karşılaştırılması

PULS ŞEKİL ANALİZİ

• Aynı dedektör farklı radyasyon tipleri için farklı şekilde sinyaller üretebilir.

(Şekil: nötron gama ayrımı)

04.01.2019 9

PULS ŞEKİL ANALİZİ

• Alfa-beta ayrımı

04.01.2019 10

KONUM BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

• COMPTON Görüntüleme

04.01.2019 11

KONUM BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

• Gama kamera

04.01.2019 12

KONUM BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

• Yüksek enerji fiziği deneyleri

HPGe yonca dedektör düzeni

04.01.2019 13

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

• Uçuş zamanı dedektörleri (Time-of-flight dedectors (TOF)), kütle spektrometreleri

04.01.2019 14

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

• Çakışma sistemleri (beta-gama, alfa-gamma vb.)

• TAEK Radyasyon ve Hızlandırıcı Teknolojileri Daire Başkanlığında (eski

SANAEM) dijital elektronik sistemlerle bir beta-gama çakışma sistemi

kurulmaktadır.

• Amaç, aktivitenin birincil seviyede (başka bir ölçümü referans almaksızın)

ölçülmesi ve bu teknikle çok düşük belirsizliklere sahip aktivite standartları

üretimidir.

04.01.2019 15

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

Geleneksel bir beta gama çakışma sistemi

04.01.2019 16

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

Kurulan dijital beta gama çakışma sistemi

04.01.2019 17

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

04.01.2019 18

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

04.01.2019 19

İlk ölçümler

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

04.01.2019 20

İki dedektörde üretilen sinyallerin zaman bilgilerinin MATLAB yazılımı ile işlenmesi sonucunda iki dedektör

arasındaki gecikme spektrumu ve yapay ölü zaman uygulanmış sinyallerin zaman spektrumları

ZAMAN BİLGİSİ GEREKTİREN UYGULAMALAR

04.01.2019 21

Sinyallerin işlenmesi işlemlerinden sonra aynı anda beta ve gama yayan bir

radyonüklitin aktivitesi aşağıdaki eşitliklere göre herhangi bir referans standarda

bağlı kalmaksızın 0.5%’den düşük bağıl belirsizliklerle ölçülebilecektir.

KAYNAKLAR

• Mirion Technologies Canberra Industries LYNX Application Note,

http://www.canberra.com/literature/gamma_spectroscopy/application_notes/Lynx-

AppNote-C36663.pdf

• CAEN mc2 Analyzer User Manual, https://www.caensys.com/mc2_analyzer/

• CAEN Compass User Manual, https://www.caen.it/products/compass/

• CAEN DT5730B User Manual, https://www.caen.it/products/dt5730/

• Ren Cooper, Presentation, Joint ICTP-IAEA Workshop on Advances in Digital

Spectroscopy May 7th 2013

• Carlo Tintori, A Full digital Approach in Physics Applications, Presentation, March

2015, USA

04.01.2019 22

TEŞEKKÜRLER

04.01.2019 23