Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Prostorna kalibracija LYSO detektora osetljivogna poziciju
Brankica Anđelić[email protected]
Departman za fiziku,Univerzitet u Novom Sadu
30. oktobar 2015.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 1 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 2 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 3 / 21
Gama spektroskopija visoke precizosti
4π detektori u gamaspektroskopiji visokepreciznostivisoko segmentiranigermanijumski detektoriPulse Shape Analysis (PSA) igamma-ray tracking
Kompletno 3D skeniranjedetektora:
oblik pulsa za svaku datupozicijukombinacija Pulse ShapeComparison (PSC) i PositronAnnihilation Correlation(PAC)
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 4 / 21
Gama spektroskopija visoke precizosti
4π detektori u gamaspektroskopiji visokepreciznostivisoko segmentiranigermanijumski detektoriPulse Shape Analysis (PSA) igamma-ray tracking
Kompletno 3D skeniranjedetektora:
oblik pulsa za svaku datupozicijukombinacija Pulse ShapeComparison (PSC) i PositronAnnihilation Correlation(PAC)
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 4 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 5 / 21
Princip skeniranja
Prostorna kalibracijaPrecizna prostorna kalibracija PSD je od velikog značaja zaodređivanje mesta na kojem se odvila interakcija unutar PSD i prematome pripisivanje odgovarajućeg oblika impulsa datoj poziciji ugermanijumskom detektoru.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 6 / 21
Princip skeniranja
Prostorna kalibracijaPrecizna prostorna kalibracija PSD je od velikog značaja zaodređivanje mesta na kojem se odvila interakcija unutar PSD i prematome pripisivanje odgovarajućeg oblika impulsa datoj poziciji ugermanijumskom detektoru.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 6 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 7 / 21
Mehanička postavka
Anodes gain matchingNaI(Tl) i LYSO su ukoincidenciji zbogunutrašnje aktivnosti.NaI(Tl) je smešten ispredizvora 22Na na takav načinda u potpunosti pokrivanjegov prostorni ugao.
Prostorna kalibracijabackscattering imagingtechniquedetektori su u koincidenciji
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 8 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 9 / 21
Postavka elektronike
Signal iz QDC se čita korišćenjem Multi Branch System MBS.Analiza i vizualizacija su vršene pomoću programskog paketaGo4.Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 10 / 21
Postavka elektronike
Signal iz QDC se čita korišćenjem Multi Branch System MBS.Analiza i vizualizacija su vršene pomoću programskog paketaGo4.Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 10 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 11 / 21
Podešavanje anodaPodešavaje anoda, anodes gain matching, se odnosi na korekcijeneophodne kako bi se kompenzovale razlike u odzivu pojedinih anoda.
Channel0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Cou
nts
1
10
210
310
uklanjanje pedestalspomeranjem spektra u levosužavanje ili proširivanjepojedinih spektara
Channel500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Cou
nts
1
10
210
310
410
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 12 / 21
Podešavanje anodaPodešavaje anoda, anodes gain matching, se odnosi na korekcijeneophodne kako bi se kompenzovale razlike u odzivu pojedinih anoda.
Channel0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Cou
nts
1
10
210
310
uklanjanje pedestalspomeranjem spektra u levosužavanje ili proširivanjepojedinih spektara
Channel500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Cou
nts
1
10
210
310
410
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 12 / 21
Podešavanje anodaPoređenje susednih kanala:
Ch50 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Ch4
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
ChVsChChVsCh_4_5Entries 85878Mean x 446.8Mean y 391.6RMS x 512.9RMS y 499.1Integral 6.274e+04Skewness x 2.038Skewness y 2.261
0 0 0 8528 62739 0 3861 10750 0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220ChVsChChVsCh_4_5
Entries 85878Mean x 446.8Mean y 391.6RMS x 512.9RMS y 499.1Integral 6.274e+04Skewness x 2.038Skewness y 2.261
0 0 0 8528 62739 0 3861 10750 0
Ch50 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Ch4
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
ChVsCh_4_5Entries 782112Mean x 510.2Mean y 511.5RMS x 537.5RMS y 540.8Integral 7.175e+05Skewness x 1.842Skewness y 1.979
0 0 0 22425 717530 0 38473 3684 0
0
2000
4000
6000
8000
10000
ChVsCh_4_5Entries 782112Mean x 510.2Mean y 511.5RMS x 537.5RMS y 540.8Integral 7.175e+05Skewness x 1.842Skewness y 1.979
0 0 0 22425 717530 0 38473 3684 0
Channel0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Cou
nts
0
500
1000
1500
2000
2500
QDC1SumEntries 2501388Mean 1.036e+04RMS 5106Underflow 1044Overflow 3.374e+04Integral 2.467e+06Skewness 1.177
[t!]
Spektar dobijen iz svih anodanakon njihvog podešavanja.Rezolucija je 18.66%, što jeznatno bolje u poređenju sa27.54% pre podešavanja anoda.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 13 / 21
Podešavanje anodaPoređenje susednih kanala:
Ch50 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Ch4
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
ChVsChChVsCh_4_5Entries 85878Mean x 446.8Mean y 391.6RMS x 512.9RMS y 499.1Integral 6.274e+04Skewness x 2.038Skewness y 2.261
0 0 0 8528 62739 0 3861 10750 0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220ChVsChChVsCh_4_5
Entries 85878Mean x 446.8Mean y 391.6RMS x 512.9RMS y 499.1Integral 6.274e+04Skewness x 2.038Skewness y 2.261
0 0 0 8528 62739 0 3861 10750 0
Ch50 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Ch4
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
ChVsCh_4_5Entries 782112Mean x 510.2Mean y 511.5RMS x 537.5RMS y 540.8Integral 7.175e+05Skewness x 1.842Skewness y 1.979
0 0 0 22425 717530 0 38473 3684 0
0
2000
4000
6000
8000
10000
ChVsCh_4_5Entries 782112Mean x 510.2Mean y 511.5RMS x 537.5RMS y 540.8Integral 7.175e+05Skewness x 1.842Skewness y 1.979
0 0 0 22425 717530 0 38473 3684 0
Channel0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Cou
nts
0
500
1000
1500
2000
2500
QDC1SumEntries 2501388Mean 1.036e+04RMS 5106Underflow 1044Overflow 3.374e+04Integral 2.467e+06Skewness 1.177
[t!]Spektar dobijen iz svih anodanakon njihvog podešavanja.Rezolucija je 18.66%, što jeznatno bolje u poređenju sa27.54% pre podešavanja anoda.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 13 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 14 / 21
Određivanje pozicije
Prostorna kalibracijaCilj ove kalibracije je da se koriguju distorzije slike koje se javljajuzbog refleksije svetlosti na ivicama detektora.
0 2 4 6 8 10 12 14 160
200
400
600
800
1000
XAnodesEntries 4300
Mean 10.96
RMS 2.324
Underflow 0
Overflow 0
Integral 4300
Skewness 1.41−
0 2 4 6 8 10 12 14 160
200
400
600
800
1000
1200
YAnodesEntries 5352
Mean 2.948
RMS 1.962
Underflow 0
Overflow 0
Integral 5352
Skewness 1.268
Način čitanja signala safotomultiplikatorskih ceviigra značajnu ulogu upostizanju dobre prostornerezolucije u scintilatorskomdetektoru.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 15 / 21
Određivanje pozicijeAlgoritmi za dobijanje informacije o poziciji bazirani su naodređivanju odgovarajućih vrednosti iz distribucija, i to:
maksimumasrednje vrednostifita
x2 4 6 8 10 12 14 16
y
0
50
100
150
200
250
310×
x_max_gatedEntries 1735790
Mean 8.209
RMS 3.426
Underflow 0
Overflow 0
Integral 1.736e+06
Skewness 0.2126
x2 4 6 8 10 12 14 16
y
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
310×
y_max_gatedEntries 1735790Mean 8.655RMS 3.559Underflow 0Overflow 0Integral 1.736e+06Skewness 0.1137
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
x_mean_gatedEntries 1735790
Mean 2.367−
RMS 10.63
Underflow 0
Overflow 1
Integral 1.736e+06
Skewness 0.2634
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
0
2000
4000
6000
8000
10000y_mean_gated
Entries 1735790
Mean 0.967−
RMS 10.94
Underflow 2
Overflow 1
Integral 1.736e+06
Skewness 0.1286
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000x_fit_gated
Entries 1735790Mean 2.842− RMS 12.24Underflow 25Overflow 15Integral 1.736e+06Skewness 0.2046
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
0
2000
4000
6000
8000
10000
y_fit_gatedEntries 1735790Mean 1.223− RMS 12.63Underflow 2Overflow 9Integral 1.736e+06Skewness 0.1088
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 16 / 21
Određivanje pozicije
2D histogrami pokazujurekonstruisani oblik NaIdetektora dobijen korišćenjemtri različita pristupa.Gate za LYSO:12000 ch - 18000 ch13600 ch - 15800 ch13600 ch - 15800 ch
x2 4 6 8 10 12 14 16
y
2
4
6
8
10
12
14
16xy_max_gated
Entries 34934Mean x 8.827Mean y 10.47RMS x 2.059RMS y 2.561Integral 3.493e+04Skewness x 0.3832− Skewness y 0.2656−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
xy_max_gatedEntries 34934Mean x 8.827Mean y 10.47RMS x 2.059RMS y 2.561Integral 3.493e+04Skewness x 0.3832− Skewness y 0.2656−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
30−
20−
10−
0
10
20
30
xy_mean_gatedEntries 34934Mean x 0.3738− Mean y 4.956RMS x 6.527RMS y 8.363Integral 3.493e+04Skewness x 0.3001− Skewness y 0.346−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
xy_mean_gatedEntries 34934Mean x 0.3738− Mean y 4.956RMS x 6.527RMS y 8.363Integral 3.493e+04Skewness x 0.3001− Skewness y 0.346−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
30−
20−
10−
0
10
20
30
xy_fit_gatedEntries 34934Mean x 0.5887− Mean y 5.316RMS x 7.112RMS y 9.169Integral 3.493e+04Skewness x 0.3419− Skewness y 0.2631−
0 0 0 1 34933 0 0 0 0
xy_fit_gatedEntries 34934Mean x 0.5887− Mean y 5.316RMS x 7.112RMS y 9.169Integral 3.493e+04Skewness x 0.3419− Skewness y 0.2631−
0 0 0 1 34933 0 0 0 0
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 17 / 21
Određivanje pozicije
2D histogrami pokazujurekonstruisani oblik NaIdetektora dobijen korišćenjemtri različita pristupa.Gate za LYSO:12000 ch - 18000 ch13600 ch - 15800 ch13600 ch - 15800 ch
x2 4 6 8 10 12 14 16
y
2
4
6
8
10
12
14
16xy_max_gated
Entries 34934Mean x 8.827Mean y 10.47RMS x 2.059RMS y 2.561Integral 3.493e+04Skewness x 0.3832− Skewness y 0.2656−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
xy_max_gatedEntries 34934Mean x 8.827Mean y 10.47RMS x 2.059RMS y 2.561Integral 3.493e+04Skewness x 0.3832− Skewness y 0.2656−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
30−
20−
10−
0
10
20
30
xy_mean_gatedEntries 34934Mean x 0.3738− Mean y 4.956RMS x 6.527RMS y 8.363Integral 3.493e+04Skewness x 0.3001− Skewness y 0.346−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
xy_mean_gatedEntries 34934Mean x 0.3738− Mean y 4.956RMS x 6.527RMS y 8.363Integral 3.493e+04Skewness x 0.3001− Skewness y 0.346−
0 0 0 0 34934 0 0 0 0
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
30−
20−
10−
0
10
20
30
xy_fit_gatedEntries 34934Mean x 0.5887− Mean y 5.316RMS x 7.112RMS y 9.169Integral 3.493e+04Skewness x 0.3419− Skewness y 0.2631−
0 0 0 1 34933 0 0 0 0
xy_fit_gatedEntries 34934Mean x 0.5887− Mean y 5.316RMS x 7.112RMS y 9.169Integral 3.493e+04Skewness x 0.3419− Skewness y 0.2631−
0 0 0 1 34933 0 0 0 0
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 17 / 21
Određivanje pozicije
Slika mrežeKorišćenjem gejta od kanala 13600 do kanala 15800 snimljena je slikamreže ali veoma fina struktura je ostala nevidljiva čak i primenomalgoritma bazirang na fitu.
x30− 20− 10− 0 10 20 30
y
30−
20−
10−
0
10
20
30xy_fit_gated
Entries 296452Mean x 1.899− Mean y 1.095− RMS x 11.49RMS y 11.86Integral 2.964e+05Skewness x 0.1523Skewness y 0.1102
0 2 0
4 296445 1 0 0 0
0
2
4
6
8
10
12
14
16xy_fit_gated
Entries 296452Mean x 1.899− Mean y 1.095− RMS x 11.49RMS y 11.86Integral 2.964e+05Skewness x 0.1523Skewness y 0.1102
0 2 0
4 296445 1 0 0 0
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 18 / 21
Pregled
1 MotivacijaGama spektroskopijaPrincip skeniranja
2 PostavkaMehanička postavkaPostavka elektronike
3 Podešavanje anoda
4 Određivanje pozicije
5 Zaključak
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 19 / 21
ZaključakNa kvalitet kalibracije utiče:
podešavanje anodaodređivanje pozicije
Najbolji rezultati su dobijeni primenom algoritma baziranog na fitu iuz korišćenje gejta za LYSO detektor od kanala 13600 do kanala15800.Da bi se snimila slika:
rešiti problem visokg šumadobiti spektar iz NaI detektora i podesiti anodepodesiti odgovarajući gejt
Da bi se izvršila postorna kalibracija:poređenje svih realnih koordinata (xr, yr) na mreži sa merenimkoordinatama (xm, ym) na slici.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 20 / 21
ZaključakNa kvalitet kalibracije utiče:
podešavanje anodaodređivanje pozicije
Najbolji rezultati su dobijeni primenom algoritma baziranog na fitu iuz korišćenje gejta za LYSO detektor od kanala 13600 do kanala15800.Da bi se snimila slika:
rešiti problem visokg šumadobiti spektar iz NaI detektora i podesiti anodepodesiti odgovarajući gejt
Da bi se izvršila postorna kalibracija:poređenje svih realnih koordinata (xr, yr) na mreži sa merenimkoordinatama (xm, ym) na slici.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 20 / 21
ZaključakNa kvalitet kalibracije utiče:
podešavanje anodaodređivanje pozicije
Najbolji rezultati su dobijeni primenom algoritma baziranog na fitu iuz korišćenje gejta za LYSO detektor od kanala 13600 do kanala15800.Da bi se snimila slika:
rešiti problem visokg šumadobiti spektar iz NaI detektora i podesiti anodepodesiti odgovarajući gejt
Da bi se izvršila postorna kalibracija:poređenje svih realnih koordinata (xr, yr) na mreži sa merenimkoordinatama (xm, ym) na slici.
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 20 / 21
Hvala na pažnji!
Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 30. oktobar 2015. 21 / 21