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

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1 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

2 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= )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　　　　　　

3 ガンマ線検出器 ～現在と将来～ 4π-Detector 2π-Detector GRETA, AGATA
ガンマ線検出器　～現在と将来～ GRETA, AGATA ・Position sensitivity ・Tracking 　 High Efficiency Doppler Correction 4π-Detector 2π-Detector Euroball, Gammaspher ・Anti-Compton Shields

4 Resolving Power の比較 Resolving Power Ln(N0/N) 1 - ln(ε) / ln(R)
RP = exp Ln(N0/N) 1 - ln(ε) / ln(R) 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 54 2.5 0.9 A B C ε(%) δE(keV) P/T 22 2.5 0.62 9.0 3.95 0.46 7.0 3.0 0.3 5.0 3.0 0.2 54 5.0 0.9 1.2 6.1 0.4 22 6.0 0.62 9.0 12 0.46 7.0 6.0 0.3 5.0 8.0 0.2 1.2 6.1 0.4 A : High-spin : SE=60keV, 105cps 80hour B : RIB1 : SE=200keV, 100cps 80hour C : RIB2 : SE=200keV, 10cps 80hour

5 3次元位置導出の原理 Flash-ADCによるシグナルの測定 ガンマ線が入射したセグメントのシグナルとともに
20cm 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 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

6 Neural Network による位置導出
Difference (mm) Event number (A) average pulse shape Kohonen Algorithm 　 Start from random parameter Output : 3次元の位置 j はそれぞれの位置に対応する Difference (mm) (B) Start from average pulse shape parameter (A) d=10 mm (B) d=10mm (C) d=18 mm Input : 測定したパルスシェイプ　 i = (Ch.数)　ｘ (サンプリング時間） Difference (mm) Event number (C) Start form average pulse shape parameter dj = S（xi(t) – wij(t))2  dj　をminimum search i wij(t+1) = wij(t) + g(t) (xi(t)-wij(t))  wij　を Modify

7 Online での位置導出 Data Offline での位置導出 ＧＲＡＰＥ 前置処理 Time0 波形分析 ANN 位置 DAQ
Normalization 波形分析 ANN 位置 Offline での位置導出 360ch. ＧＲＡＰＥ Detector DAQ On-line Analysis Energy Timing Position 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?) FADC FADC Raw Data FPGA,DSP (ANN Param.) Calibration Server

8 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
　　　　　　　　↓ 　 Offline での位置導出 ・Onlineオンラインでの位置導出のためには、 　　　○　各チャンネルにトリガー用CFD 　　　○　波形のNormalizaition Segumented Ge Array MSU ・Flash-ADC各チャンネルにCDF 　を持つボードを開発中 ・Segment 1ch に 1PC