Centroiding algorithms for high speed crossed strip readout of microchannel plate detectors

마이크로채널 플레이트 검출기의 고속 교차 스트립 판독을 위한 중심화 알고리즘

소환

Vallerga, J., Tremsin, A., Raffanti, R., & Siegmund, O. (2011). 마이크로채널 플레이트 검출기의 고속 교차 스트립 판독을 위한 중심화 알고리즘. 물리학 연구 섹션 A의 핵 장비 및 방법: 가속기, 분광계, 검출기 및 관련 장비 , 633 , S255–S258. https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.06.181

키워드

  • 마이크로채널 플레이트 검출기
  • 단일 광자 계산
  • 크로스 스트립 양극
  • 중심 알고리즘

짧은

크로스 스트립 판독 양극이 있는 이미징 마이크로채널 플레이트 검출기에는 FPGA를 사용하여 실시간으로 각 이벤트의 중심을 계산하기 위한 중심 알고리즘이 필요합니다.

요약

크로스 스트립(XS) 판독 양극이 있는 이미징 마이크로채널 플레이트(MCP) 검출기는 입사 방사선에서 증폭된 전하 구름의 위치를 ​​결정하기 위해 중심 알고리즘이 필요합니다. 저자는 각 스트립에 대해 증폭기와 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 사용하고 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA)를 사용하여 실시간으로 각 이벤트의 중심을 계산하는 시스템을 개발했습니다. 이를 통해 원시 데이터를 컴퓨터로 전송하는 데 따른 대역폭 제한을 피함으로써 훨씬 더 높은 입력 이벤트 비율을 허용합니다. 이 시스템용으로 개발된 펌웨어는 채널 번호를 다시 매핑하고, DC 오프셋을 빼고, 이벤트를 감지하고, 진폭을 선형화하고, 유한 임펄스 응답(FIR) 필터를 적용하고, 공간 중심을 계산하고, 왜곡을 수정하고, 위치 데이터를 동기화하고, 이벤트를 다운스트림 컴퓨터로 전송합니다.

중심 결정의 정밀도와 정확성, 그리고 사건 발생률 사이에는 상충 관계가 있습니다. 계산에 더 적은 수의 스트립을 사용하면 정밀도가 향상되고, 더 많은 스트립을 사용하면 정확도가 향상됩니다. 이 작업에 사용된 "모든 임계값 초과"(AAT) 알고리즘은 총 이벤트 요금의 특정 부분을 초과하는 스트립 신호만 사용합니다. 이 방법은 전하구름의 위치에 따라 사용되는 스트립 수를 조정합니다. IC(보간 컨볼루션) 알고리즘은 전하 분포를 양극성 커널로 컨벌루션하여 AAT 알고리즘보다 더 나은 공간 분해능과 더 부드러운 왜곡을 제공합니다.

18mm 및 40mm XS 감지기로 테스트한 이 시스템은  광자당 900,000e-의 이득으로 미크론. 전하 분포의 언더샘플링으로 인해 발생하는 주기적인 왜곡은 FPGA의 조회 테이블을 사용하여 실시간으로 수정되었습니다. 저자는 새로운 ASIC이 이벤트 기간과 증폭기 잡음을 줄여 시스템 성능을 더욱 향상시킬 수 있다고 결론지었습니다.

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

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