マイクロチャネルプレート検出器の高速クロスストリップ読み出しのためのセントロイドアルゴリズム

引用

Vallerga, J., Tremsin, A., Raffanti, R., & Siegmund, O. (2011). マイクロチャネルプレート検出器の高速クロスストリップ読み出しのためのセントロイドアルゴリズム。 核物理学研究における計測機器と方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器、 633 、S255–S258。https ://doi.org/10.1016/j.nima.2010.06.181

キーワード

• マイクロチャネルプレート検出器
• 単一光子計数
• クロスストリップアノード
• 重心アルゴリズム

簡単な

クロスストリップ読み出しアノードを備えたイメージング マイクロチャネル プレート検出器には、FPGA を使用して各イベントの重心をリアルタイムで計算する重心計算アルゴリズムが必要です。

まとめ

クロスストリップ (XS) 読み出しアノードを備えたイメージング マイクロチャネル プレート (MCP) 検出器には、入射放射線から増幅された電荷クラウドの位置を決定するためのセントロイド アルゴリズムが必要です。著者らは、各ストリップに増幅器とアナログ/デジタル コンバーター (ADC) を使用し、フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) を使用して各イベントのセントロイドをリアルタイムで計算するシステムを開発しました。これにより、生データをコンピューターに転送する際の帯域幅の制限を回避し、入力イベント レートを大幅に高めることができます。このシステム用に開発されたファームウェアは、チャネル番号の再マッピング、DC オフセットの減算、イベントの検出、振幅の線形化、有限インパルス応答 (FIR) フィルターの適用、空間セントロイドの計算、歪みの補正、位置データの同期、およびイベントを下流のコンピューターに転送します。

重心決定の精度と正確さとイベント率の間にはトレードオフがあります。計算で使用するストリップの数が少ないほど精度が向上し、使用するストリップの数が多いほど正確性が向上します。この作業で使用されている「しきい値以上すべて」(AAT) アルゴリズムは、イベントの総電荷の一定の割合を超えるストリップ信号のみを使用します。この方法は、電荷クラウドの位置に基づいて、使用するストリップの数を調整します。補間畳み込み (IC) アルゴリズムは、電荷分布をバイポーラ カーネルで畳み込むことで、AAT アルゴリズムよりも優れた空間解像度と滑らかな歪みを実現します。

このシステムは、18mmと40mmのXS検出器でテストされ、空間分解能を達成しました。  1 光子あたり 900,000 e- のゲインで 1 ミクロンの電荷を生成できます。電荷分布のアンダーサンプリングによって生じる周期的な歪みは、FPGA のルックアップ テーブルを使用してリアルタイムで修正されました。著者らは、新しい ASIC によってイベント持続時間とアンプのノイズが減少するため、システムのパフォーマンスがさらに向上すると結論付けています。

出典: https://europepmc.org/backend/ptpmcrender.fcgi?accid=PMC3170860&blobtype=pdf