Scaricare la presentazione
La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore
1
Strumentazione elettronica durata: 32 ore
Prof. Alberto Pullia – tel Dottorato di ricerca in Fisica Laurea in Fisica Università degli Studi di Milano
2
L’esame consiste in un colloquio
Sito web del corso : topserver.mi.infn.it/mies/labelet_iii Il materiale didattico utilizzato verrà reso disponibile sul sito web.
3
Argomenti trattati Segnale e rumore elettronico
Rivelatori a semiconduttore di radiazioni ionizzanti (X, gamma) Preamplificazione e amplificazione del segnale Ottimizzazione del rapporto segnale rumore Conversione analogico-numerica del segnale, filtraggio digitale
4
Rivelatore + criostato + strumentazione
5
INGRESSO I(t) impulsivo
Ingresso, uscita e ENC Fotone / particella ionizzante (energia E) S La formatura è data da questo tutt’uno ! Preamplificatore Amplificatore formatore E Q Area = Q elettroni INGRESSO I(t) impulsivo I t Rivelatore HPGe USCITA Vo(t) Ampiezza = H H Q H Vo t Dalla misura di H si ricavano a ritroso Q ed E. Segnale: ENC = Equivalent Noise Charge (Rumore della misura espresso in carica rms all’ingresso) Il rumore visto all’uscita dell’amplificatore formatore va anch’esso riferito all’ingresso dividendolo per il guadagno H/Q della catena elettronica S. ENC = Equivalent Noise Charge (Rumore della misura di H espresso in carica rms all’ingresso) Rumore:
6
Perchè “formare” (o filtrare) il segnale ?
Segnale del preamplificatore Stesso segnale dopo la formatura s2 s1 50 µs 50 µs Amplificatore formatore analogico quasi Gaussiano (spectroscopy amplifier ORTEC mod. 572) s2 << s1 : la formatura abbatte il rumore elettronico !
7
Tempo di formatura Esiste un tempo di for-matura ottimo dove il rumore è minimo. E’ il giusto compromesso per il rumore serie (formatura stretta) e il rumore parallelo (formatura larga). Per tempi di formatura crescenti Vo(t) si allarga ma non cambia di forma
8
L’amplificatore formatore modifica la forma del segnale del preamplificatore per ridurre il rumore elettronico.
9
Formatura ottima “a cuspide”
a) Cuspide infinita, ottimo assoluto (senza rum 1/f) b) Triangolare, ENC cresce solo dell’8% tC = noise corner time CT = capacità totale ingresso preamp. (dovuta al preamp stesso e al rivelatore) a,b = intensità rumori elettronici di tipo serie e parallelo Per ridurre il pileup, cioè la sovrapposizione di più segnali si può utilizzare una fz peso tempo limitata (ad es. triangolare).
10
Formature sub-ottime Rumore serie bianco Rumore par bianco Rum 1/f c c
1.10 Rum 1/f ( senza rumore 1/f )
11
Formatura a campionamento correlato
12
Esempi di formature a campionamento correlato
b) a) tp = 25 ns, b) tp = 150 ns, c) tp = 400 ns, d) tp = 800 ns, e) tp = 1200 ns
13
Classificazione eventi
Conteggi A canale A t MCA Gli eventi vanno classificati. Per fare ciò è necessario istogrammare l’informazione d’interesse (ampiezza, tempo di arrivo, o altro). Lo strumento che conta gli eventi in molti possibili “canali” (v. Figura) è detto MCA (Multi-Channel Analyzer). Fa uso di un convertitore analogico-digitale (ADC). SCA In alcuni casi può essere sufficiente selezionare solo alcuni eventi e contarli. In questo caso basta un analizzatore a singolo canale, SCA (Single-Channel Analyzer).
14
Esempio di segnali classificati: spettro energetico
15
Convertitori ADC veloci (flash)
I flash ADC sono molto veloci (tempo di conversione dell’ordine del ns). E’ possibile campionare l’intera forma d’onda del preampli-ficatore e formare il segnale tramite filtraggio numerico. preamp Filtro numerico Prefiltro Flash ADC (a) preamp Anti aliasing Flash ADC Filtro numerico (b) Tconv ns
16
Sintesi dei pesi {ai} del filtro numerico
Y = campioni un … u1 u2 × yk … y1 y2 pesaggio a1, a2, …, an Rif. Rib1 Questa sottomatrice opzionale consente di minimizzare il rumore di quantizzazione (QN). Più è grande P maggiore è la reiezione al QN. Tipici valori di P: da 0.01 a 1 Da risolvere ai minimi quadrati Questo sistema in matlab si risolve immediatamente, digitando: A=U\Y
17
Ci vediamo dopo Pasqua
Presentazioni simili
© 2024 SlidePlayer.it Inc.
All rights reserved.