Разработка стенда для проверки детектирующих модулей

1. Разработка стенда для проверки детектирующих модулей.

Защита дипломной работы.
Ромахин А.С. Группа ФТ-41.

2. Рентгенологические исследования

В ИЯФе проводятся рентгенологические исследования
на основе тяжёлых неорганических сцинтилляторов
Bi4Ge3O12(BGO).
Для этих целей разрабатываются детектирующие
модули, состоящие из этих кристаллов.
Производственный цикл включает в себя сборку
компонентов модулей.
Необходимо проводить проверку качества сборки
модулей.
Было решено разработать стенд для проверки
модулей после сборки.

3. Цели дипломной работы:

Разработка стенда для оперативной проверки
качества сборки детектирующих модулей.
Разработка удобного и функционального ПО для
работы со стендом.
Определение параметров стенда и его рабочие
характеристики.

4. Стенд для проверки модулей

В основе стенда находится импульсная рентгеновская
трубка(ИРТ), которая имеет необходимые параметры
для проверки модулей.
Программное обеспечение, которое позволяет
считывать данные с электроники и калибровать
модули.
В результате большого разброса энергий от импульса
к импульсу ИРТ , необходимо было использовать
нормировочный датчик.

5. Импульсная рентгеновская трубка

Характеристики
Единицы измерения
Значение
Выходное напряжение
кВ
≤350
Длительность импульса
напряжения
нс
≤200
Энергия в конденсаторе
последнего звена
Дж
≥2,5
Частота следования импульсов
Гц
От 0,01 до 100
Доза в прямом пучке излучения на
расстоянии 1 м
мкЗв/импульс
1

6. Интерфейс стенда

Интерфейс решает следующие задачи:
- Работа с оборудованием
- Обработка сигнала
- Калибровка модулей
- Автоматизация процессов

7. Обработка

Для работы с полученными данными необходимо их
обрабатывать и подгонять функцией.
Каналы АЦП
Время, нс

8. Сравнение обработок двух программ

Различные начальные параметры, а также влияние
использования различных алгоритмов обработки,
могут давать значительное различие для двух
программ.
3000000,00
700000
600000
2500000,00
500000
2000000,00
400000
1500000,00
300000
1000000,00
200000
500000,00
100000
0,00
0
0
50
100
150
200
250
300
0
50
100
150
200
250
300

9. Сравнение обработок двух программ

Различие между каналами составило в среднем 3,93, а
среднее квадратичное отклонение = 0,3%, что
является несущественным.
3,98
3,96
3,94
3,92
3,9
3,88
3,86
0
50
100
150
200
250
300
350

10. Определение угла рассеяния и оптимального расстояния для работы стенда с модулями.

ИРТ обладает расходимостью пучка рентгеновского
излучения, производитель указал 10 градусов.
Если близко приблизить модуль, то сигнал,
попадающий на разные каналы модуля оказываются
слишком различными, и для нормированного модуля
это приведёт к формированию структур,
обусловленной расположением каналов.
Нормировка производилась на расстоянии 53 см.

11. 74 и 65 см

11,5
19
11
18
10,5
17
10
9,5
16
9
15
8,5
14
8
13
7,5
7
12
0
50
100
150
200
250
300
0
50
100
150
200
250
300

12. 43 и 33 см

170
380
360
165
340
160
320
300
155
280
150
260
240
145
220
140
200
0
50
100
150
200
250
300
0
50
100
150
200
250
300

13. 23 и 16 см

700
2700
2500
650
2300
600
2100
550
1900
500
1700
450
1500
0
50
100
150
200
250
300
0
50
100
150
200
250
300

14. 10 см

6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
0
50
100
150
200
250
300

15. Результаты эксперимента:

Ближе 40 см работать с модулями не желательно.
40 см соответствует примерно 10 градусам угла
рассеяния, что соответствует заявленному параметру.
График нелинейности в зависимости от расстояния
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
5
10
15
20
25
30
35

16. Определение шкалы АЦП электроники модулей

Было выбрано 2 способа определения шкалы АЦП:
- При помощи генератора импульсов
- При помощи Америция-241
Получили две оценки:
Для генератора: 0,64 фотоэлектрона/единицу
площади.
Для Америция-241: 1 фотоэлектрон/единицу
площади.
Калибровка Америцияем считаем более корректной,
т.к. при калибровки генератором не учитывались
паразитные ёмкости, которые и дают это различие в
калибровках.

17. Результаты дипломной работы:

Разработан стенд для проверки детектирующих модулей
на качество сборки.
Разработан интерфейс для работы со стендом, который
включает все необходимые функции, является
портативным, и обладает интуитивно-понятным
интерфейсом.
Сравнены две программы и сделан вывод о возможности
их параллельного использования.
Определены параметры стенда:
- Угол рассеяния=10 градусов.
- Минимально-допустимое расстояния для работы с
модулями=40 см.
- Определена шкала АЦП равная 1 фотоэлектрон/единицу
площади.