Design, verification and integration of a fast digitizer for nuclear structure experiments. Application to EXOGAM and NEDA detectors
NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Design, verification and integration of a fast digitizer for nuclear structure experiments. Application to EXOGAM and NEDA detectors

DSpace Repository

Design, verification and integration of a fast digitizer for nuclear structure experiments. Application to EXOGAM and NEDA detectors

Show simple item record

dc.contributor.advisor Gadea Raga, Andrés
dc.contributor.advisor González Millán, Vicente
dc.contributor.author Egea Canet, Francisco Javier
dc.contributor.other Departament d'Enginyeria Electrònica es_ES
dc.date.accessioned 2015-11-16T08:14:07Z
dc.date.available 2015-11-17T04:45:05Z
dc.date.issued 2015 es_ES
dc.date.submitted 18-09-2015 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10550/48192
dc.description.abstract Els experiments en estructura nuclear es porten a terme per poder entendre les propietats d’un sistema molt complex, el nucli atòmic. Els isòtops nuclears posseeixen propietats molt diferents, com ara puguen ser la estabilitat, deformació, secció eficaç de producció, modes de desintegració, etc. És evident que un enteniment complet d’aquestes propietats és necessari per poder satisfer les finalitats a les quals es pretén arribar, tant en el marc de la física teòrica nuclear, com en aquelles aplicacions que se’n deriven d’ella, com ara: radioteràpia, imatge mèdica, astrofísica, biologia, ciència dels materials, etc. Fins al moment, s’han predit un nombre de 6000 isòtops existents, encara que les propietats de tan sols uns 3000 s’han estudiat parcialment. La mesura de les propietats del nucli no és per res una tasca fàcil. Requereix d’un ampli coneixement sobre la interacció de la radiació amb la matèria, la instal·lació de complexos detectors amb centenars de canals, així com la electrònica associada i les granges d’ordinadors que s’utilitzen per al processat. L’eina més utilitzada pels físics avui en dia per a obtenir les propietats del nucli és la coneguda com espectroscòpia de rajos gamma, que utilitza l’espectre d’energies d’aquests rajos mitjançant la energia dels rajos que col·lisionen al detector. Per a dur aquesta tasca eficientment, sobretot a aquells nuclis anomenats “nuclis exòtics”, es necessita una complexa infraestructura, que per al cas de la anàlisi de la estructura nuclear, s’implementa amb espectròmetres de rajos gamma d’altra resolució, junt amb detectors complementaris com ara els detectors de neutrons i els detectors de partícules carregades. Pel que fa a la electrònica, es evident que moltes aplicacions s’encaren cada cop més a la electrònica digital, la qual fa més fàcil la implementació d’una electrònica més flexible, donada la versatilitat dels dispositius programables per a poder implementar algoritmes complexos, així com també de la seua integració. Tanmateix, algunes de les mesures que s’utilitzen per a la caracterització del nucli, com per exemple el temps de vol o la resolució en energia encara es fan actualment amb mètodes analògics, donada la gran dificultat per dur-los a terme mitjançant electrònica digital sense degradar la qualitat de la mesura. Aquesta tesi mostra el rendiment que se’n pot obtenir d’un sistema digital qual es fan mesures amb espectròmetres de rajos gamma d’altra resolució, on el desafiament és mantenir la qualitat dels sistemes analògics pel que fa a la resolució en energia, i amb la millora que aporten els sistemes digitals per a poder donar més flexibilitat, integració, millorar les comunicacions, així com també reduir els costs. Concretament, el text tracta sobre el disseny, proves i la integració d’un digitalitzador d’alta velocitat, que siga capaç de complir amb les especificacions que es requereixen per al espectròmetre d’alta resolució EXOGAM (EXOtic GAMma array), així com també del futur detector de neutrons NEDA (NEutron Detector Arrary), que serà utilitzat complementàriament amb EXOGAM i AGATA. Les Conclusions d’aquest text mostren l’èxit al integrar un sistema digital que fins al moment s’ha utilitzat mitjançant mètodes analògics. D’aquesta manera, amb la prova de que fer espectroscòpia de rajos gamma mitjançant sistemes digitals, aquest text estableix un marc de treball per a futures aplicacions al camp de la instrumentació i electrònica aplicada per al futur de la recerca en la estructura del nucli atòmic. es_ES
dc.format.extent 203 p. es_ES
dc.language.iso en es_ES
dc.title Design, verification and integration of a fast digitizer for nuclear structure experiments. Application to EXOGAM and NEDA detectors es_ES
dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis es_ES
dc.description.abstractenglish Nuclear structure experiments are carried out in order to understand the many properties of a very complex body: the nucleus. Different nuclear isotopes involve very different properties as for example stability, deformation, production cross-section, decay modes, etc. It is well known that a comprehensive understanding of these properties is compulsory in order to deal with the most recent challenges of nuclear fundamental physics, as well as in more applications such as: radiotherapy, medical imaging, astrophysics, biology, material sciences, nuclear energy, etc. Up to now, around 6000 different nuclear isotopes are predicted to exist, but until now the properties of only 3000 have been partially studied. Measuring nuclear properties mentioned above is not an obvious task. It requires a large knowledge about interaction of radiation with matter, complex detectors arrays with hundreds of channels, and therefore, complicated electronics to achieve such measurements. The most well-known and useful method used to observe the nuclear properties is the gamma-ray spectroscopy, which obtains the energy spectra based on the energy of the gamma rays impinging in the detector. In order to perform efficiently the gamma-ray spectra, and to be capable of observing the properties of exotic nuclei, it is required complex and expensive instrumentation, which, for the case of nuclear structure is being implemented by means of high-resolution gamma-ray spectrometers coupled with ancillary detectors, such as neutron detector or charged particle detectors. Regarding the electronics, it is obvious that most applications are heading towards the digital electronics, making possible and easier the implementation of more generic and flexible electronics, given the capability to implement more complex data analysis algorithms, faster communication protocols and reconfigurable firmware, among others. However, part of the measurements used to characterize the nucleus when performing high-resolution spectroscopy, such as the time of flight or the energy resolution, still, the performance obtained with analog electronics overcomes the capabilities of digital systems, entailing a big challenge when these measurements move to the digital world without a big performance drop. This text aims to introduce and show the capabilities which can be obtained with digital systems when performing measurements with high-resolution gamma spectrometers, keeping a good energy resolution while enhancing capabilities related to integration, economic, flexibility and communications. Concretely text deals with the design, verification and integration of a high-speed digitizer, capable to deal with the requirements of the HP-Ge high- resolution gamma-ray spectrometer EXOGAM (EXOtic GAMma array) and the future NEDA (Neutron Detector Array) fast neutron detector, used as an ancillary neutron detector for EXOGAM and AGATA. Finally, the conclusion shows the successful attempt to integrate a digital system in a task which has been implemented up to the date with analog electronics. Therefore, showing the evidence that high-resolution gamma-ray spectroscopy with digital systems is definitely possible, this text establishes an outline for future applications in the field of instrumentation applied for the nuclear structure research. es_ES
dc.embargo.terms 0 days es_ES

View       (8.384Mb)

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace

Advanced Search

Browse

Statistics