بخشی از مقاله
چکیده
تقرباًی در همه زمینههای مرتبط با صنعت هستهای، آشکارسازهایی با قابلیتهای عملکردی بالا مورد نیاز است.
امروزه استفاده از هوشمندسازی و روشهای نوین بر پایه کامپیوتر در حوزه تحلیل داده بسیار مقرون به صرفه میباشد. از طرفی، تکنیکهای مختلف برنامهنویسی با بکارگیری راه حلهای کاربردی قابل استفاده در سیستمهای پردازش سیگنال دیجیتال، به عنوان ابزارهای جدید در سیستمهای آشکارسازی هستهای بکار گرفته میشوند.
در این مقاله، کارت صوتی کامپیوتر برای دیجیتالسازی سیگنال خروجی آشکارساز NaI مورد استفاده قرار گرفته است و دادهها توسط نرافزار MATLAB جمعآوری شدهاند. همچنین، به منظور صاف کردن خط پایه سیگنال جمعآوری شده، از الگوریتم BEADS استفاده شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که الگوریتم BEADS را میتوان برای صاف کردن خط پایه سیگنال حاصل از آشکارساز NaI برای چشمه سزیم استفاده کرد.
مقدمه
روشهای نوین بر پایه کامپیوتر میتوانند در طراحی سیستمهای اندازهگیری، به منظور کنترل و بهبود عملکرد آنها مورد استفاده قرار گیرند. در این بین، پردازش سیگنال دیجیتال - DSP1 - در تمام زمینههای مهندسی از جمله آزمایشات فیزیک هستهای با اهداف جایگزینی برای سیستمهای متداول آنالوگ، بکارگیری سیستمهای اندازهگیری با پیکربندی سادهتر، رابط کاربر پسند و امکان انجام آزمایشهای پیشرفته استفاده میشود. کارکرد الکترونیک دیجیتالی برای برنامههای کاربردی فیزیک هستهای بر اساس ایجاد پالس توسط یک آشکارساز تابش - حاصل از بار الکتریکی تولید شده - است که در آن مقادیر مورد نظر، استخراج و به یک فرمت دیجیتالی تبدیل شده و پس از آن توسط کامپیوتر ذخیره و تجزیه و تحلیل میشوند.
به عنوان مثال، یک سیستم تجربی برای آشکارسازی تابش هستهای کامپیوتری توسعه داده شده است که در آن چیدمان پیچیدهای از دستگاه های مختلف ارائه شدهاند .[1] همچنین، سیستم دیجیتالساز VXI2 با کارایی بالا در اندازهگیری ذرات انرژی بالا و فیزیک هستهای در یک سیستم دیجیتالی زمانی استفاده شده است .[2] علاوه بر این، یک سیستم یکپارچهسازی دیجیتال بر پایه FPGA3 به منظور تشخیص و نمونهگیری مستقیم از پالسهای سریع حاصل از آشکارسازهای به کار است .
در کار دیگری، آزمایشات و اندازهگیریهای پیشرفته فیزیک هستهای بصورت آزمایشگاه مجازی همراه با شبیهسازی آزمایشهای فیزیکی ارائه شدهاند .در کاربردهای فیزیک هستهای، پالسهای تولید شده باید دارای شکل خاصی باشند تا امکان پردازش بر روی آنها فراهم شود .الگوریتمهای مختلفی برای تبدیل پالس نمایی به پالس مثلثی یا ذوزنقهای و همچنین شناسایی پالسهای انباشتگی سیگنال گسترش یافتهاند .[8-6] همچنین برای استخراج اطلاعات باید خط پایه سیگنال تا حد امکان صاف شود .
در این مقاله، به منظور آمادهسازی سیگنال حاصل از آشکارساز سوسوزن NaI برای اعمال روشهای فیلترسازی، از الگوریتم BEADS4 برای صاف کردن خط پایه و حذف نوفه از آن، استفاده شده است. ابتدا دادههای مربوطه با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال جمعآوری شده و سپس با استفاده از نرمافزار MATLAB مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتهاند.
روش کار:
روش ما برای جمعآوری دیجیتالی پالسهای حاصل از آشکارساز سوسوزن NaI که از داینود به پیشتقویتکننده متصل است، استفاده از کارت صدای کامپیوتر - به عنوان مبدل آنالوگ به دیجیتال - میباشد. نرخ نمونهبرداری توسط کارت صوتی حداکثر 96000 نمونه بر ثانیه است. شمایی از چیدمان تجربی برای جمعآوری دیجیتالی پالسها در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل :1 شمایی از چیدمان تجربی جمعآوری سیگنال دیجیتال
مقاومت R - چند ده کیلو اهم - به دلیل تنظیم ارتفاع تپهای ولتار در گستره قابل اندازهگیری در مبدل ADC - کارت صدا - به کار رفته است و به منظور جمعآوری داده از ابزار Data Acquisition نرمافزار متلب استفاده شده است.
خروجی آشکارسازهای سوسوزن دارای اطلاعات بهم پیچیدهای است که به منظور استخراج اطلاعات مورد نظر از آنها، الگوریتمهای تحلیل سیگنال گسترش یافتهاند. یکی از پدیدههایی که باعث ایجاد مشکل در جداسازی و تحلیل پالسهای آشکارساز سوسوزن میشود، وجود اثر شاتکی در سیگنال خروجی است که پیامد مستقیم آن ایجاد اعوجاج در خط پایه سیگنال میباشد.
شکل :2 نوفه آماری حاصل از تکثیر کننده نوری [11] - PM -
