Prostorna kalibracija LYSO detektora osetljivog na poziciju

Prostorna kalibracija LYSO detektora osetljivog na poziciju Brankica Anđelić df.brankica.andjelic@student.pmf.uns.ac.rs Departman za fiziku, Univerzitet u Novom Sadu 3. oktobar 215. Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 1 / 21

Pregled 1 Motivacija Gama spektroskopija Princip skeniranja 2 Postavka Mehanička postavka Postavka elektronike 3 Podešavanje anoda 4 Određivanje pozicije 5 Zaključak Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 2 / 21

Gama spektroskopija visoke precizosti 4π detektori u gama spektroskopiji visoke preciznosti visoko segmentirani germanijumski detektori Pulse Shape Analysis (PSA) i gamma-ray tracking Kompletno 3D skeniranje detektora: oblik pulsa za svaku datu poziciju kombinacija Pulse Shape Comparison (PSC) i Positron Annihilation Correlation (PAC) Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 4 / 21

Princip skeniranja Prostorna kalibracija Precizna prostorna kalibracija PSD je od velikog značaja za određivanje mesta na kojem se odvila interakcija unutar PSD i prema tome pripisivanje odgovarajućeg oblika impulsa datoj poziciji u germanijumskom detektoru. Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 6 / 21

Mehanička postavka Anodes gain matching NaI(Tl) i LYSO su u koincidenciji zbog unutrašnje aktivnosti. NaI(Tl) je smešten ispred izvora 22 Na na takav način da u potpunosti pokriva njegov prostorni ugao. Prostorna kalibracija backscattering imaging technique detektori su u koincidenciji Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 8 / 21

Postavka elektronike Signal iz QDC se čita korišćenjem Multi Branch System MBS. Analiza i vizualizacija su vršene pomoću programskog paketa Go4. Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. / 21

Podešavanje anoda Podešavaje anoda, anodes gain matching, se odnosi na korekcije neophodne kako bi se kompenzovale razlike u odzivu pojedinih anoda. Counts 3 uklanjanje pedestals pomeranjem spektra u levo sužavanje ili proširivanje pojedinih spektara 2 1 5 15 2 25 3 35 4 Channel Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 12 / 21

Podešavanje anoda Podešavaje anoda, anodes gain matching, se odnosi na korekcije neophodne kako bi se kompenzovale razlike u odzivu pojedinih anoda. Counts 3 uklanjanje pedestals pomeranjem spektra u levo sužavanje ili proširivanje pojedinih spektara 2 Counts 4 3 1 5 15 2 25 3 35 4 Channel 2 1 5 15 2 25 3 35 Channel Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 12 / 21

Podešavanje anoda ChVsChChVsCh_4_5 Entries 85878 Mean x 446.8 Mean y 391.6 RMS x 512.9 RMS y 499.1 Integral 6.274e+4 Skewness x 2.38 Skewness y 2.261 8528 62739 3861 75 ChVsCh_4_5 Entries 782112 Mean x 5.2 Mean y 511.5 RMS x 537.5 RMS y 54.8 Integral 7.175e+5 Skewness x 1.842 Skewness y 1.979 22425 71753 Spektar 38473 3684 Poređenje susednih kanala: Ch4 6 5 22 2 18 4 3 2 16 14 12 8 6 4 2 2 3 4 5 6 Ch5 Ch4 6 5 4 3 2 2 3 4 5 6 Ch5 8 6 4 2 dobijen iz svih anoda nakon njihvog podešavanja. Rezolucija je 18.66%, što je znatno bolje u poređenju sa 27.54% pre podešavanja anoda. Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 13 / 21

Podešavanje anoda ChVsChChVsCh_4_5 Entries 85878 Mean x 446.8 Mean y 391.6 RMS x 512.9 RMS y 499.1 Integral 6.274e+4 Skewness x 2.38 Skewness y 2.261 8528 62739 3861 75 ChVsCh_4_5 Entries 782112 Mean x 5.2 Mean y 511.5 RMS x 537.5 RMS y 54.8 Integral 7.175e+5 Skewness x 1.842 Skewness y 1.979 22425 71753 38473 3684 Poređenje susednih kanala: Ch4 6 5 4 22 2 18 16 Counts 25 Entries Mean RMS Underflow Overflow Integral Skewness QDC1Sum 14 2 3 12 15 2 8 6 4 2 2 3 4 5 6 Ch5 5 Ch4 6 5 4 3 2 2 3 4 5 6 Ch5 8 6 4 2 5 15 2 25 3 Channel Spektar dobijen iz svih anoda nakon njihvog podešavanja. Rezolucija je 18.66%, što je znatno bolje u poređenju sa 27.54% pre podešavanja anoda. Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 13 / 21

YAnodes Entries 5352 Mean 2.948 RMS 1.962 Underflow Overflow Integral 5352 Skewness 1.268 XAnodes Entries 43 Mean.96 RMS 2.324 Underflow Overflow Integral 43 Skewness 1.41 Određivanje pozicije Prostorna kalibracija Cilj ove kalibracije je da se koriguju distorzije slike koje se javljaju zbog refleksije svetlosti na ivicama detektora. 8 6 4 2 12 8 6 4 2 4 6 8 12 14 16 Način čitanja signala sa fotomultiplikatorskih cevi igra značajnu ulogu u postizanju dobre prostorne rezolucije u scintilatorskom detektoru. 2 2 4 6 8 12 14 16 Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 15 / 21

Određivanje pozicije y y y 25 2 15 5 12 8 6 4 2 12 8 6 4 2 3 2 4 6 8 12 14 16 3 2 2 3 x 3 2 2 3 x x y y y 22 2 18 16 14 12 8 6 4 2 8 6 4 2 8 6 4 2 3 2 4 6 8 12 14 16 3 2 2 3 x 3 2 2 3 x x Algoritmi za dobijanje informacije o poziciji bazirani su na određivanju odgovarajućih vrednosti iz distribucija, i to: maksimuma srednje vrednosti fita x_max_gated Entries 173579 Mean 8.29 RMS 3.426 Underflow Overflow Integral 1.736e+6 Skewness.2126 y_max_gated Entries 173579 Mean 8.655 RMS 3.559 Underflow Overflow Integral 1.736e+6 Skewness.1137 x_mean_gated Entries 173579 Mean 2.367 RMS.63 Underflow Overflow 1 Integral 1.736e+6 Skewness.2634 y_mean_gated Entries 173579 Mean.967 RMS.94 Underflow 2 Overflow 1 Integral 1.736e+6 Skewness.1286 x_fit_gated Entries 173579 Mean 2.842 RMS Underflow 12.24 25 Overflow 15 Integral 1.736e+6 Skewness.246 y_fit_gated Entries 173579 Mean 1.223 RMS 12.63 Underflow Overflow 2 9 Integral 1.736e+6 Skewness.88 Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 16 / 21

Određivanje pozicije y y y 16 14 12 8 2D histogrami pokazuju rekonstruisani oblik NaI detektora dobijen korišćenjem tri različita pristupa. Gate za LYSO: 12 ch - 18 ch 136 ch - 158 ch 136 ch - 158 ch 6 4 2 2 4 6 8 12 14 16 x 3 2 2 3 3 2 2 3 x 3 2 2 3 3 2 2 3 x Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 17 / 21

Određivanje pozicije y xy_fit_gated Entries 296452 Mean Mean x y 1.899 1.95 RMS x 11.49 RMS y 11.86 Integral 2.964e+5 Skewness x.1523 Skewness y.12 2 4 296445 1 Slika mreže Korišćenjem gejta od kanala 136 do kanala 158 snimljena je slika mreže ali veoma fina struktura je ostala nevidljiva čak i primenom algoritma bazirang na fitu. 3 16 2 14 12 8 6 4 2 2 3 3 2 2 3 x Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 18 / 21

Zaključak Na kvalitet kalibracije utiče: podešavanje anoda određivanje pozicije Najbolji rezultati su dobijeni primenom algoritma baziranog na fitu i uz korišćenje gejta za LYSO detektor od kanala 136 do kanala 158. Da bi se snimila slika: rešiti problem visokg šuma dobiti spektar iz NaI detektora i podesiti anode podesiti odgovarajući gejt Da bi se izvršila postorna kalibracija: poređenje svih realnih koordinata (x r, y r ) na mreži sa merenim koordinatama (x m, y m ) na slici. Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 2 / 21

Hvala na pažnji! Brankica Anđelić Prostorna kalibracija 3. oktobar 215. 21 / 21