กรรมวิธีสัญญาณเพื่อเพิ่มความสามารถในการแจกแจงพลังงานสเปกตรัมนิวเคลียร์

Signal processing to enhance the energy resolution innuclear spectroscopy

Name: หัสฤกษ์ เนียมอินทร์

ThaSH: Electronic noise

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาเทคนิคการประเมินหาเงื่อนไขที่เหมาะสมในการกรองสัญญาณรบกวนสำหรับเพิ่มขีดความสามารถในการแจกพลังงาน (Energy resolution) ของสเปกตรัมนิวเคลียร์ด้วยกรรมวิธีสัญญาณเชิงคำนวณเพื่อประยุกต์ใช้กับงานออกแบบและจัดระบบวัดนิวเคลียร์ระดับงานวิจัย โดยอาศัยการคัดเลือกรูปแบบของกระบวนการแต่งรูปสัญญาณและกำหนดค่าเวลาของการแต่งรูปสัญญาณภายในอุปกรณ์ขยายสัญญาณชนิดสเปกโตรสโคปีที่เหมาะสมในการขจัดสัญญาณรบกวนจากระบบวัดส่วนหน้าให้ได้อัตราสัญญาณต่อสิ่งรบกวนสูงที่สุด กรรมวิธีสัญญาณที่พัฒนาขึ้นใช้กระบวนการจำลองสัญญาณของระบบวัดส่วนหน้าด้วยการสุ่มสัญญาณรบกวนและสัญญาณพัลส์ตามคุณลักษณะของการวัดรังสี ในอัตราสุ่มสัญญาณ 5x10⁶ ครั้งต้อวินาที สำหรับนำมากำเนิดจำนวนแรนดอมตามเทคนิคการแปลงกลับฟังก์ชันของมอนเตคาโล (Monte Carlo) บนไมโครคอทพิวเตอร์ที่ทำงานกับโปรแกรมแมทแล็บ (MATLAB) เพื่อให้ได้สัญญาณจำลองเหมือนจริงเก็บไว้เป็นฐานข้อมูล พร้อมด้วยการจำลองฟังก์ชันตัวแต่งรูปสัญญาณในอุปกรณ์ขยายสัญญาณโดยเทคนิคการประเมินฟังก์ชันของผลตอบสนองความถี่และแปลงกลับเข้าสู่ฟังก์ชันในโดเมนเวลาด้วยเทคนิคการออกแบบตัวกรองฟิลเตอร์เคอร์เนล (filter kernel) ก่อนนำสัญญาณจำลองของระบบวัดส่วนหน้าและฟังก์ชันตัวกรองในการแต่งสัญญาณเข้ากระบวนวิธีคอนโวลูชัน (convolution) เพื่อวิเคราะห์ผลการกรองสัญญาณรบกวน จากการประเมินการกระจายของขนาดสัญญาณพัลส์ตามนิยามของความสามารถในการแจกแจงพลังงาน (FWHM) ณ ตำแหน่งพีคพลังงานและอัตรานับรังสีที่จำลองขึ้น เพื่อหาความสัมพันธ์ของค่าเวลาแต่งรูปสัญญาณที่แปรเปลี่ยนไปของตัวแต่งรูปสัญญาณที่เลือกใช้กับผลของความสามารถในการแจกแจงพลังงานที่ดีที่สุดของระบบวัดสเปกตรัมพลังงานของรังสี ผลทดสอบการใช้เทคนิคการหาเงื่อนไขที่เหมาะสมเปรียบเทียบกันระหว่างวิธีทางปฏิบัติและเทคนิคการจำลองสัญญาณที่พัฒนาขึ้นกับระบบวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงานของรังสีเอกซ์ ซึ่งใช้ระบบวัดส่วนหน้าที่มีหัววัดรังสีชนิด CdTe ของ Amptek รุ่น XTR100 และอุปกรณ์ขยายสัญญาณของ Canberra รุ่น 2022 พบว่าให้สอดคล้องกันอย่างมีนัยสำคัญและมีความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งค่าเวลาแต่งรูปสัญญาณที่เหมาะสม 11 %

Abstract: The aim of this research work is to develop an optimum noise filter evaluation technique using a signal processing method for enhancing the energy resolution in nuclear spectroscopy with application in the design and system setting-up. The technique is based on the wave shaper and its shaping time in a spectroscopy amplifier, in order to eliminate the front-end noise for obtaining the high S/N condition. The filter modeling and signal simulation are used in the developed technique. A pseudo noise integrated with nuclear pulse signal, as a data base, is simulated on a microcomputer under the MATLAB program by a random number generation using the Monte Carlo’s inverse method from the sampled signal of the front-end at a sampling rate of MS/s, while, a time domain wave shaper function of the amplifier is established by the frequency response converted function using the filter kernel designing technique. The convolution of simulated signal and modeled filter function is applied to analyze the noise filter results through pulse height distribution evaluation, according to the FWHM definition at simulated peak energy and counting rate. The relation of the shaping time variation of selected wave shaper with energy resolution results are plotted and displayed at the optimum point. The experiment for determination of optimum condition between the practical and developed evaluation techniques is based on the setup of the x-ray spectroscopy system consists of AMPTEK XTR100 CdTe in conjunction with the spectroscopy amplifier CANBERRA 2022. The test results obtained from these two methods agree significantly well with an error less than 11 %.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: วิรุฬห์ มังคละวิรัช

Role: ที่ปรึกษา

Name: สุวิทย์ ปุณณชัยยะ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2547

Modified: 2564-09-08

Issued: 2564-03-19

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/70670

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิศวกรรมนิวเคลียร์

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Hudsaleark_ne.pdf	7.47 MB

ใช้เวลา

0.025886 วินาที