R&D w dziedzinie rejestracji i cyfrowej obróbki sygnałów z szybkich detektorów promieniowania jądrowego

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "R&D w dziedzinie rejestracji i cyfrowej obróbki sygnałów z szybkich detektorów promieniowania jądrowego"

Antonina Matysiak
9 lat temu
Przeglądów:

1 R&D w dziedzinie rejestracji i cyfrowej obróbki sygnałów z szybkich detektorów promieniowania jądrowego dr inż. Marcin Jastrząb Zakład Struktury Jądra NZ22 Przegląd działalnosci naukowej Instytutu Fizyki Jądrowej, stycznia 2014

Marcin Jastrząb Zakład Struktury Jądra NZ22 Przegląd

Spis treści Detektory scyntylacyjne dla spektroskopii γ oraz dyskryminacji n-γ. Projekt PARIS (Photon Array for studies with Radioactive Ion and Stable beams).

2 Spis treści Detektory scyntylacyjne dla spektroskopii γ oraz dyskryminacji n-γ. Projekt PARIS (Photon Array for studies with Radioactive Ion and Stable beams). System Akwizycji nowej generacji NUMEXO2 projektowany w GANIL (Francja) przy współpracy IFJ. Karta przetwornika ADC 14-bit, 250Ms/s FADC Mezzanine. Projekt algorytmu dysktryminacji n-γ (Charge Comparison) dedykowany dla FPGA dla FADC Cyfrowe techniki pomiaru czasu (Time Of Flight) Detektory Diamentowe CVD w spektroskopii i precyzyjnych pomiarach TOF (~ps) White Rabbit: nowy standard synchronizacji dla rozproszonych systemów pomiarowych

System Akwizycji nowej generacji NUMEXO2 projektowany w GANIL (Francja) przy współpracy IFJ. Karta przetwornika ADC 14-bit, 250Ms/s FADC Mezzanine.

3 Detektory i materiały scyntylacyjne do detekcji promieniowania jądrowego Projekt PARIS Phoswich: elementy detekcyjne NaI i LaBr3 detekcja γ R. Casanovas et al. NIM A 675 (2012) Kryształy NaI i LaBr3 detekcja neutronów dyskryminacja n - γ (scyntylatory ciekłe) BC501A, BC501, BC519, BC537 Scyntylatory plastikowe w fazie R&D NaI wolny sygnał (~1us) LaBr3 szybkie narastanie (~10ns) LaBr3 NaI 1.17 MeV 1.33 MeV Projekt NEDA Separacja n- γ: PSA + dyskryminacja czasowa Separacja n- γ za pomocą analizy kształtu impulsu (PSA) metodą Charge Comparison P-A. Söderström

NIM A 675 (2012) 78-83 Kryształy NaI i LaBr3 detekcja neutronów dyskryminacja n - γ (scyntylatory ciekłe) BC501A, BC501, BC519, BC537

System Akwizycji nowej generacji NUMEXO2 projektowany w GANIL (Francja) przy współpracy IFJ Cluster detektora AGATA Advanced GAmma Tracking Array w laboratorium LNL, Legnaro Drzewo systemu GTS:

4 System Akwizycji nowej generacji NUMEXO2 projektowany w GANIL (Francja) przy współpracy IFJ Cluster detektora AGATA Advanced GAmma Tracking Array w laboratorium LNL, Legnaro Drzewo systemu GTS: synchronizacji i triggera. Standard zaprojektowany przez INFN Padova GTS IP core dla FPGA zaprojektowany przez A. Czermaka, B. Fent Cyfrowa Elektronika Front-End Karta Cyfryzatora FADC Mezzanine 14-bit, 250MHz dla projektów: NEDA,EXOGAM, PARIS

Standard zaprojektowany przez INFN Padova GTS IP core dla FPGA zaprojektowany przez A. Czermaka, B.

5 Projekt algorytmu dysktryminacji nγ (CC) dedykowany dla FPGA TRIGGER REQUEST to GTS RATIO Polarity Threshold Input data 8-bit Moving Average Slightlyfiltered version First threshold detector 32 samples n/gamma disc TOF n/gamma disc CC START COUTING DIVISION Fast gate length (alfa) Slow gate length (beta) Extra delay 8 samples Baseline samples and pre-trigger INT INT INT Pedestal subtraction and correction TIMING CONTROL Marcin Jastrząb i Xavi Egea Canet

disc CC START COUTING DIVISION Fast gate length (alfa) Slow gate length (beta) Extra delay 8 samples Baseline

Cyfrowe techniki pomiaru czasu (Time Of Flight) Dedykowane oprogramowanie do pomiarów TOF metodami cyfrowymi z wykorzystaniem karty FADC mezzanine (sygnał próbkowany co 5ns) dla detektorów BC501A.

6 Cyfrowe techniki pomiaru czasu (Time Of Flight) Dedykowane oprogramowanie do pomiarów TOF metodami cyfrowymi z wykorzystaniem karty FADC mezzanine (sygnał próbkowany co 5ns) dla detektorów BC501A. Cyfrowe Algorytmy CFD + Cubic spline pozwalają na osiągnięcie sub-nanosekundowej rozdzielczości czasowej. Algorytmy cyfrowe pozwalają na osiąganie większych rozdzielczości czasowych w połączeniu z szybkimi detektorami i dedykowana elektroniką. 200MS/s Sygnał analogowy nadpróbkowany Time resolution results

Cyfrowe Algorytmy CFD + Cubic spline pozwalają na osiągnięcie sub-nanosekundowej rozdzielczości czasowej.

7 Detektory Diamentowe w spektroskopii i precyzyjnych pomiarach czasu (~ps) Podstawowe parametry sygnału detektora diamentowego CVD: czas trwania impulsu <1ns rozdzielczość energetyczna na poziomie 20keV zakres dynamiczny ~150dB Pomiar profilu czasowego wiązki protonowej cyklotronu AIC-144 w IFJ detektorem diamentowym. Makroipmuls wiązki AIC144, ~600us Mikroimpulsy wiązki, odległość 40ns Plany wykorzystania det. diamentowych w IFJ: Pomiary spektroskopowe i czasowe - R&D dla detektora RFD Pomiar struktury czasowej wiązki cyklotronu Proteus-235 Profilometria przestrzenna wiązki oparta o pomiar pojedynczych cząstek Pomiary TOF metodami cyfrowymi Tomasz Nowak, Marcin Jastrząb

Makroipmuls wiązki AIC144, ~600us Mikroimpulsy wiązki, odległość 40ns Plany wykorzystania det.

8 Detektory Diamentowe w spektroskopii i precyzyjnych pomiarach czasu (~ps) Parametry detektorów diamentowych stawiają b. wysokie wymagania elektronice front-end pod względem poziomu szumów (~3mV RMS) przy dużych wzmocnieniach (>40dB) i szerokości pasma 2GHz (RF) szczególnie w kontekście pomiarów czasowych TOF. Wzmacniacz DBA IV, referencyjny wzmacniacz szerokopasmowy dla det. diamentowych (GSI) Niskoszumowy wzmacniacz impulsowy do zastosowań czasowych (prototyp) Charakteryzacja wzmacniacza dla pomiarów czasowych. Pomiar jittera sygnału wyjściowego o częstotliwości 2GHz (~1ps).

szczególnie w kontekście pomiarów czasowych TOF. Wzmacniacz DBA IV, referencyjny wzmacniacz szerokopasmowy dla det.

9 White Rabbit - Synchronizacja i Determinizm The White Rabbit (WR) project is a multi-laboratory and multi-company effort to bring together the best of the data transfer and timing worlds compatybilny ze standardem PTP (Precision Time Protocol) IEEE sub-ns dokładność precyzja na poziomie dziesiątek ps niewielkie maksymalne opóźnienie symulacja & testy strukturalne kodu wysoka niezawodność zakres odległości dziesiątki km systemy eksperymentalne z tysiącami węzłów General Machine Timing System FAIR task: trigger and synchronize equipment actions 1 μs precision in 98% of all cases few ns precision for dedicated tasks, e.g. kickers > 2000 devices connected to timing system < 2km distances Experiments (NUSTAR, CBM, Panda) require 1ns precision with clock jitter less than 50 ps Dedykowany switch dla White Rabbit Aplikacje White Rabbit: Deployed for time distribution: CERN Neutrinos to Gran Sasso Future applications: CERN and GSI (LHC & FAIR) HiSCORE: Gamma & Cosmic-Ray The Large High Altitude Air Shower Observatory (China) Potential applications: Cherenkov Telescope Array International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) European deep-sea research infrastructure (KM3NET)

zakres odległości dziesiątki km systemy eksperymentalne z tysiącami węzłów General Machine Timing System (GMT) @ FAIR task: trigger and synchronize equipment actions 1 μs precision in 98% of all

10 Dziękuje za uwagę!

Podobne dokumenty

mgr inż. Stefana Korolczuka

mgr inż. Stefana Korolczuka Politechnika Warszawska Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Warszawa, 23 maja 2017 r. D z i e k a n a t Uprzejmie informuję, że na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej