Digital signal processing for high rate gamma-ray spectroscopy

Drndarevic, Vujo; Ryge, P.; Gozani, T.

doi:10.1016/0168-9002(89)90786-9

Cited by 40 publications

(4 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…One other technique is known as the pulser method and uses pulses from an electronic pulse generator, with known frequency, to mix them with detector pulses [1,2,[8][9][10]. Additional procedures to deal with dead time problems involve the detection of pile-up pulses with electronic PUR circuits (Pile-Up Rejectors) [1,11,12], or their correction using digital-processing techniques [13].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Method for effective dead time measurement in counting systems

Vinagre

Conde

2001

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A:

View full text Add to dashboard Cite

The counting losses introduced by the dead time of a counting system are a limiting factor in counting measurements. The purpose of this work is to report an efficient method for the measurement of the effective dead time of a counting system and to characterize its dead time behavior, providing a way to investigate each experimental situation. The method, which we designate as Delayed and Mixed Pulses method, is based on the artificial piling-up of detector pulses with electronic pulses delayed by a specific time interval. It is applicable to the measurement of the effective dead time of a counting system, including both pileup effects and the dead time characteristics of the elements of the counting chain. With counting systems relying on gaseous radiation detectors, we achieved a standard uncertainty of about 5-10% in the dead times measured.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Method for effective dead time measurement in counting systems

Vinagre

Conde

2001

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A:

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The internal conversion electron decay with energy as low as 70 keV can be well identified. This digital data acquisition system has been successfully used in many experiments performed at the 近年来随着 Flash ADC 和相关数字信号处理技术的快速发展，对波形的实时采集成为了可能，数字化方法在实验核物理中得到了广泛的应用，显示出相对于模拟电子学系统的显著优势 [1][2][3][4][5] 。将辐射探测脉冲直接进行数字化处理的历史可以追溯到二十世纪八十年代 [6,7] ，当时人们使用数字示波器或瞬态记录仪进行了原理验证测量。到二十世纪九十年代初期，随着具备 20 MHz 采样频率及以上的快速 ADC 能以足够的精度记录核谱学探测器脉冲，市场上出现了第一个商用数字谱仪系统。其中最具代表性的是 XIA LLC 的 DXP-4C [1] 这套系统主要由 XIA LLC 提供的 16 通道数字脉冲处理器 Pixie-16 模块 [8] 和可编程逻辑模块 MicroZed-based trigger I/O (MZTIO) [9]…”

unclassified

A general-purpose data acquisition system and a waveform analysis algorithm based on digitization

Wu¹,

Li²,

Wu³

et al. 2021

Chin. Sci. Bull.

View full text Add to dashboard Cite

Given that the nuclei studied in the nuclear physics experiments are expanding away from the stable nuclear region, traditional analog electronics acquisition systems can not satisfy the requirements of experiments that involve short-lived, low-yield nucleus productions under high background. In recent years, digital data acquisition systems have shown significant advantages over the analog electronics system and have been widely used in nuclear physics research such as studies of short-lived charged particle emitters which involve overlapping ion-particle or particle-particle signals, and studies of sub-microsecond isomers observed in fragmentation reactions. A general-purpose digital data acquisition system and a dedicated waveform analysis algorithm recently developed by the Group of Experimental Nuclear Physics, Peking University are introduced in this paper. This digital data acquisition system which is composed of 16-channel Digital Pulse Processor Pixie-16 modules from XIA LLC is a versatile, flexible, and expandable data acquisition system designed for nuclear physics research. Although the triggerless mode, which records all live events without event selection, provides an attractive option for users because it has great flexibility for offline data analysis, it also generates significant data streams in the experiments with high counting rates, which may then exceed the digital data acquisition system' I/O capability. Therefore, a flexible trigger system based on field programmable gate array has been developed to accommodate different experimental needs. The trigger system is configured through the hardware description language (VDHL/verilog), which can set up and debug different experiment logics conveniently. Many offline analysis tools have been developed to help users quickly optimize parameters for various types of detectors without time-consuming tests and measurements. Comparison between this digital data acquisition system and the conventional analog data acquisition system has been made. At low count rate, both systems exhibit good and comparable energy resolution. At high count rate above 8.8 k/s, while the energy resolution obtained by the analog system deteriorates significantly, the energy resolution obtained by the digital data acquisition system remains

show abstract

“…Η τεχνική της free-running δειγματοληψίας (free-running sampling) χρησιμοποιήθηκε για πρωτη φορά το 1988, σε ένα σύστημα PET, όπου ψηφιακοί αλγόριθμοι υλοποιήθηκαν για την εξαγωγή της πληροφορίας της θέσης πρόσπτωσης των φωτονίων στους κρυστάλλους [79,80]. Από τότε, έχει χρησιμοποιηθεί από διάφορες ομάδες για τον καθορισμό του πλάτους των παλμών (pulse amplitude) [81,82], της μορφής των παλμών (shape analysis) [83,84], αλλά και για εξαγωγή της χρονικής πληροφορίας [85]. Σχήμα 4.5: Δειγματοληψία Free Running [10] Στη δειγματοληψία free running, το σήμα του ανιχνευτή πριν ψηφιοποιηθεί, ενισχύεται και φιλτράρεται από ένα βαθυπερατό φίλτρο.…”

Section: Free Running δειγματοληψίαunclassified

Ανάπτυξη συστήματος συλλογής δεδομένων βασισμένο σε προγραμματιζόμενα ηλεκτρονικά (FPGAs) για εφαρμογή σε συστήματα μοριακής απεικόνισης

Φυσικόπουλος¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι σύγχρονες εξελίξεις στη μοριακή βιολογία ανοίγουν το δρόμο για την έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία παθήσεων σε πολύ πρώιμο στάδιο. Η απεικόνιση μεταβολικών διεργασιών αποτελεί το διαρκώς αναπτυσσόμενο πεδίο της μοριακής απεικόνισης προσφέροντας ένα πολύτιμο εργαλείο στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων. Οι συμβατικές κλινικές μέθοδοι αποσκοπούν στην απεικόνιση οργάνων ή καρκινικών όγκων με στόχο τη λήψη ανατομικής (ακτίνες-Χ, υπέρηχοι) ή λειτουργικής (MRI, Πυρηνική Ιατρική) πληροφορίας. Σήμερα, η διεθνής έρευνα κατευθύνεται στην απεικόνιση πρωτεϊνών, βλαστοκυττάρων, νανοσωματιδίων κ.α. Η επιλογή της βέλτιστης απεικονιστικής μεθόδου καθορίζεται από 1) την προς απεικόνιση μεταβολική διεργασία και 2) τους διαθέσιμους ιχνηθέτες καθώς και το σήμα, που αυτοί μπορούν να εκπέμψουν. Οι νέες απεικονιστικές εφαρμογές απαιτούν την ύπαρξη εξειδικευμένων διατάξεων, οι οποίες παρέχουν υψηλή χωρική και ενεργειακή διακριτική ικανότητα και ευαισθησία. Ταυτόχρονα, υπάρχει η ανάγκη για την κατασκευή απεικονιστικών συστημάτων χαμηλού κόστους και μικρού μεγέθους. Η σχεδίαση συστημάτων απόκτησης δεδομένων από εξειδικευμένες απεικονιστικές διατάξεις αποτελεί μία από τις ερευνητικά δραστήριες περιοχές της οργανολογίας Πυρηνικής Ιατρικής. Η χρήση νέων τεχνολογιών έχει ως αποτέλεσμα την βελτίωση της απόδοσης των απεικονιστικών συστημάτων καλύπτοντας ταυτόχρονα τις απαιτήσεις κόστους και μεγέθους. Τα περισσότερα εξειδικευμένα συστήματα Πυρηνικής Ιατρικής απεικόνισης βασίζονται σε αναλογικά ηλεκτρονικά υποσυστήματα, υλοποιημένα με διακριτά αναλογικά κυκλώματα ή με ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικού σκοπού (ASICs). Καθώς τα ολοκληρωμένα κυκλώματα επαναπρογραμματιζόμενης λογικής εξελίσσονται σε επίπεδο διαστάσεων αλλά και ταχύτητας, πολλοί σχεδιαστές χρησιμοποιούν FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) εκεί που προηγουμένως χρησιμοποιούνταν ASICs. Έτσι μειώνεται ο χρόνος υλοποίησης και το συνολικό κόστος, ενώ το μέγεθος των ηλεκτρονικών παραμένει το ίδιο.Η κυρίαρχη τάση είναι η αντικατάσταση του μεγαλύτερου μέρους των αναλογικών ηλεκτρονικών του ανιχνευτή από ψηφιακά συστήματα βασισμένα σε γρήγορους αναλογικοψηφιακούς μετατροπείς και ψηφιακή επεξεργασία των σημάτων με αλγόριθμους υλοποιημένους σε FPGAs.Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται οι υλοποιήσεις, σε FPGA τριών εξ’ ολοκλήρου ψηφιακών συστημάτων απόκτησης δεδομένων, από εξειδικευμένες διατάξεις Πυρηνικής Ιατρικής. Σχεδιάστηκαν και αξιολογήθηκαν: ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για ένα ενδοχειρουργικό gamma probe, ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για μία κάμερα Υπολογιστικής Τομογραφίας Εκπομπής Μονού Φωτονίου (SPECT) και ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για μία κάμερα Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET) δύο κεφαλών. Τα 3 συστήματα αυτά έχουν διαφορετική αρχή, διαφορετικά ανιχνευτικά υλικά και απαιτούν διαφορετικό σχεδιασμό του συστήματος λήψης δεδομένων, ώστε να καταγράψουν και να ψηφιοποιήσουν τα λαμβανόμενα αναλογικά σήματα. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται οι ψηφιακοί αλγόριθμοι επεξεργασίας σήματος που υλοποιήθηκαν σε επαναπρογραμματιζόμενα κυκλώματα FPGA για τα τρία ψηφιακά συστήματα απόκτησης δεδομένων. Επί πλέον δίνεται η γενική περιγραφή των ενσωματωμένων συστημάτων, που υλοποιήθηκαν για τις τρεις εξειδικευμένες διατάξεις Πυρηνικής Ιατρικής.

show abstract

Digital signal processing for high rate gamma-ray spectroscopy

Cited by 40 publications

References 3 publications

Method for effective dead time measurement in counting systems

Method for effective dead time measurement in counting systems

A general-purpose data acquisition system and a waveform analysis algorithm based on digitization

Ανάπτυξη συστήματος συλλογής δεδομένων βασισμένο σε προγραμματιζόμενα ηλεκτρονικά (FPGAs) για εφαρμογή σε συστήματα μοριακής απεικόνισης

Contact Info

Product

Resources

About