Transcript 3次元位置感応型ガンマ線検出器とそれに必要なデバイス

３次元位置感応型ガンマ線検出器と
それに必要なデバイス
立教大学 福地 知則
CNS、理研
RIKENワークショップ
11/May/2005
Gamma Ray detector Array with Position and
Energy sensitivity (GRAPE)
Planner Type
Φ60 x 20mm
x2 Crystals
18台のゲルマニウム検出器
クリスタル数３６（各電極が９分割）、シグナル数324
Efficiency 5%＠1.3 MeV
高速（β=0.1-0.3)て飛行する原子核から放出されるγ線の
ドップラーシフトを高精度で補正するためにプラナー型のGe
検出器をビームと垂直な向きに配置
ガンマ線検出器 ～現在と将来～
2π-Detector
Euroball, Gammaspher
4π-Detector
GRETA, AGATA
・Position sensitivity
・Tracking
 High Efficiency
Doppler Correction
・Anti-Compton Shields
Resolving Power の比較
Resolving Power
RP = exp
Ln(N0/N)
1 - ln(ε) / ln(R)
A
B
C
R = 0.76(SE/δE)(P/T)
ε : 検出効率
δE : Energy Resolution
P/T : Peak to Total Ratio
SE : Energy Spacing
N0 : Total event number
N : Peak counts
1.2
6.1
0.4
1.2
6.1
0.4
ε(%)
δE(keV)
P/T
5.0
3.0
0.2
5.0
8.0
0.2
7.0
3.0
0.3
7.0
6.0
0.3
22
2.5
0.62
54
2.5
0.9
9.0
3.95
0.46
9.0
12
0.46
22
6.0
0.62
54
5.0
0.9
A : High-spin : SE=60keV, 105cps 80hour
B : RIB1 : SE=200keV, 100cps 80hour
C : RIB2 : SE=200keV, 10cps 80hour
3次元位置導出の原理
Flash-ADCによるシグナルの測定
20cm
20cm
プリアンプからのシグナルの立ち
上り部分 1μs を105 MHzで測定
ガンマ線が入射したセグメントのシグナルとともに
周りのセグメントに誘起されたシグナルが現れる。
↓
セグメント内での３次元の位置導出が可能となる
Neural Network による位置導出
Difference (mm)
Output : 3次元の位置
j はそれぞれの位置に対応する
Start from random parameter
(A)
average pulse shape
Kohonen Algorithm
Input : 測定したパルスシェイプ
i = (Ch.数) ｘ (サンプリング時間）
dj = S（xi(t) – wij(t))2
i
 dj をminimum search
wij(t+1) = wij(t) + g(t) (xi(t)-wij(t))
 wij を Modify
(C) d=18 mm
Difference (mm)
(B) d=10mm
(A) d=10 mm
Difference (mm)
Event number
Start from average pulse (B)
shape parameter
Start form average pulse (C)
shape parameter
Event number
Online での位置導出
ＧＲＡＰＥ
Offline での位置導出
Data
前置処理
Time0
Normalization
波形分析
ANN
Detector
位置
360ch.
FADC
Energy
Timing
Position
DAQ
On-line Analysis
FADC
Raw Data
FPGA,DSP
(ANN Param.)
Calibration
Server
Online化するには （DSP)
・Flash ADC ― 各チャンネルにCFD
・前置処理 ― 波高のNormalization
・ANN ― パラメータのメモリー量
1ch －Input x V x 2byte
= 100 x 20x20x20x2
= 1.6 Mbyte
重ね合わせを考えると(1crystal-2hit)
1.6M x 4000 = 6.4Gbyte
(2hit以上はOffline?)
まとめ
・次世代ガンマ線検出器には、３次元位置感応性が不可欠
・Flash-ADCを用いてテストを開始
↓
Offline での位置導出
・Onlineオンラインでの位置導出のためには、
Segumented Ge Array (SeGA) @ MSU
○ 各チャンネルにトリガー用CFD
○ 波形のNormalizaition
・Flash-ADC各チャンネルにCDF
を持つボードを開発中
・Segment 1ch に 1PC