بخشی از مقاله
چکیده:
با ظهور مبدلهای آنالوگ به دیجیتال، ابزارهای اندازهگیری هستهای نیز دستخوش تغییرات بسیاری شدهاند. انعطاف پذیری بالاتر، مدت زمان کوتاهتر برای رسیدن به حالت پایدار و کوچک شدن مدارات از جمله مزیتهای سیستمهای اندازه گیری دیجیتال نسبت به آنالوگ است. در این تحقیق با استفاده از یک اسیلوسکوپ DSO به عنوان دیجیتایزر و اتصال آن به یک رایانه و نگارش نرمافزار دادهبرداری، پالسهای خروجی آند یک آشکارساز سوسوزن مایع، بطور خودکار در رایانه بصورت دیجیتال ذخیره گردید. سپس با نگارش نرمافزار دادهپردازی، با سه روش مقایسه بار، تبعیض زمان صعود و آنالیز گرادیان فرکانس، جداسازی پالسهای نوترون-گاما انجام شد.
مقدمه :
تبعیض شکل پالس برای جداسازی ذرات مختلف، براساس ویژگیهای ذرات از قبیل انرژی، میزان یونش در واحد طول و ... و نحوه تاثیر آنها بر روی شکل پالس صورت میپذیرد.[2 ,1] در تبعیضگر دیجیتال شکل پالس، خروجی آشکارساز و یا پیش تقویت کننده پس از عبور از مبدل آنالوگ به دیجیتال، نمونه برداری شده و داده ها جهت استخراج ویژگیهای پالس، به حافظه میکروکنترلر منتقل می شوند. کاهش ابعاد سخت افزار، بهبود کارایی، انعطاف پذیری، تحلیل چندین پارامتر به طور همزمان و کاهش نویز از مزیتهای تبعیضگر شکل موج دیجیتال نسبت به نوع آنالوگ است.[7-2]
اسیلوسکوپهای دیجیتال با قابلیت ذخیره سازی - DSO - به دلیل داشتن امکاناتی از قبیل تریگر پیشرفته، ذخیره سازی سیگنال، ویژگیهای نمایشی و قابلیت اندازهگیری و تحلیل برخی از پارامترها، بسیار متداول تر از سایر نمونهها هستند. نمونه های رایج این گونه از اسیلوسکوپها بر پایه نمونه برداری فرکانس بالا تا 5GS/s داده برداری انجام میدهند. دیجیتایزرهایی از قبیل نمونه های ساخت شرکت CAEN نیز وجود دارد که بر خلاف اسیلوسکوپها دارای بافر بوده و امکان از دست دادن داده در آنها بسیار کم است.
فرایند جداسازی نوترون-گاما در سوسوزن مایع NE-213 و مدارات الکترونیک آنالوگ مورد نیاز آن کاملا شناخته شده است.[5] دامنه پالس و زمان صعود دو مؤلفه اساسی در جداسازی دیجیتال نوترون-گاما است که در حوزه زمان از آنها استفاده میشود. از معایب حوزه زمان، حساسیت بالا به نویز می باشد. در مقابل جداسازی در حوزه زمان، حوزه فرکانس قرار دارد که در آن شکل پالس با استفاده از تکنیکهایی مانند تبدیل فوریه سینوسی، تبدیل فوریه کسینوسی و یا تبدیل فوریه سریع، از حوزه زمان به فرکانس انتقال داده میشود. به این ترتیب پالسهایی که با یکدیگر همبسته هستند به متغیرهای ناهمبسته تبدیل میشوند و جهت جداسازی مورد استفاده قرار میگیرند.[10-8 ,2]
روش کار :
تولید پالس گاما و نوترون با استفاده از چشمه نوترون Am-Be با اکتیویته 100mCi و آشکارساز سوسوزن مایع NE-213 با ابعاد ø2"×2" انجام شد. خروجی آند آشکارساز مستقیما به یک اسیلوسکوپ DSO از شرکت Tektronix متصل گردید. این اسیلوسکوپ به کامپیوتر متصل شده و نرم افزاری بنام DDAS که در این تحقیق در محیط LabVIEW 2014 نگارش شد، ارسال داده ها از اسیلوسکوپ و ذخیره آنها در کامپیوتر را مدیریت میکند. سپس نرم افزار نگارش شده دیگری تحت LabVIEW بنام DPAS به پردازش پالسهای دریافتی و استخراج ویژگیها میپردازد.
جهت جداسازی نوترون-گاما با استفاده از پالس آند، اطلاعات نوع ذره در زمان خیزش پالس نهفته است - شکل. - 1 به این منظور بار الکتریکی در بازه »زمان خیزش پالس« جمع آوری و نسبت آن به مجموع بار الکتریکی پالس ورودی به عنوان مشخصه جداسازی مورد استفاده قرار میگیرد. شکل1 نحوه انتخاب پنجره زمانی »خیزش پالس« برای جمع آوری بار الکتریکی را نشان میدهد. با استفاده از معادله1 مشخصه جداسازی بدست میآید.
معادله - 1 -
روش دیگر در جداسازی، روش مقایسه بار میباشد. در این روش دو کانال متفاوت از QDC بکار رفته است. یک کانال QDC برای جمع آوری کل بار پالس آند و کانال دیگر برای جمع آوری قسمتی از آن با اختلاف زمانی خاصی استفاده میشود. برای ظاهر کردن اختلاف شکل پالس حاصل از برهم کنش نوترون و گاما باید یک خط جداکنندهی مناسب میان مولفههای کند و سریع پالس انتخاب شود تا در بخش جمع آوری بار، تفاوت محسوس باشد.[11] همان طور که در شکل2 نشان داده شده است پنجره Long Gate برای جمع آوری بار الکتریکی کل پالس آند آشکارساز سوسوزن لحاظ شده است. پنجره Short gate نیز به منظور جمع آوری بخش معینی از پالس مورد استفاده قرار میگیرد. با استفاده از معادله2 مشخصه جداسازی حاصل میشود.[2]
