По энергиям вот как получается:
В природе основной характеристический спектр сосредоточен до уровня 2..3 Мэв.
у кислорода есть сильные пики на 7 Мэв - и их надо тоже различать. В классической ГК спектрометрии формируют так называемые три группы :Ka U Th у тория самая большая энергия 2.3 Мэв у калия 1.4 Мэв у урана около 1 Мэв.
Думаю динамический диапазон надо брать с 200 кЭв до 7..10 Мэв
В любом случае 10..12 разрядов точности я думаю можно будет вытянуть.

А при таких временах 10 Мгц цифровать и в DSP не попроще будет ?

Пока не могу ответить на Ваш вопрос.

DS, вы, вероятно, никогда не работали с быстрыми ФЭУ и сцинтилляторами, потому так и говорите. Нам как-то пришлось решать подобную задачку для нейтронного томографа. Там тот же импульсный нейтронный генератор и те же проблемы, но посложнее - нужно было сделать именно томограф, т.е. не только определять вещество, но и обеспечивать пространственное разрешение порядка 10 см, а для этого нужно было еще и определять время поступления импульса с точностью порядка 2 нс. Вот тогда мы и посмотрели, что реально имеется на выходе ФЭУ от BGO сцинтиллятора. Небольшое и точно дозированное интегрирование сигнала заметно помогло и временное разрешение только улучшило. Амплитудное от этого почти не зависит, поскольку все равно идет суммирование по пику.


По поводу скорости - описанная задачка решалась на циклон-2 (400 МГц). Нормально получается обработка двух каналов (10 бит) с частотой оцифровки 100 МГц. Обработка - это выделение импульса, определение момента его прихода (лучше 2 нс), интеграл сигнала (точнее - определение максимума и суммирование в заданном интервале), защита от наложений (блокировка с учетом мертвого времени), спектры (амплитудный и временной) ну и еще всякие мелочи. По оценкам можно было-бы работать и с оцифровкой до 200 Мгц, но не потребовалось.

Да, там и разделение гамма-нейтроны тоже получалось, но обошлись без этого.


А вот с транформаторами связываться не стоит - сразу возникнет задача восстановления нулевой линии, а это противно.

Да как бы ФЭУ все быстрые - фотоэффек-то мгновенное дело. Они различаются, конечно, по скорости, но уже в нс/пс области.
У меня весь диапазон 3 нс обычно. 30 пс разрешения уже результат так себе ...

У NaI на гамма квант 1 МэВ вылетит более 40 000 фотонов. т.е. более 1000 фотонов в интервал 10 нс в начале экспоненты. Если, конечно, у Вас эффективность фотодетектора 0.1 -0.5%, то Вы увидите отдельные пички. В остальных случаях (при большей эффективности) будет зашумленная экспонента.

NNikolaev:

Подумайте о следующей конструкции - оцифровка 10 Мгц, фильтр первого порядка с тау 35 нс. Отдельно после ФЭУ диф. цепочка и компаратор - детектор фронта импульса - на прерывание DSP и таймер с разрешением 10 нс (в DSP или отдельно), считает интервал от фронта до строба АЦП (результат 0 - 10).

Расскажите больше о Вашем проекте - очень интересно - самое главное - для чего нужен такой тамограф?!
У вас входная цепь была на полностью дифференциальном усилителе или сначала вы ставили преобразователь ток -напряжение потом ПДУ на работу АЦП?! Сколько каналов у вас было ФЭУ - если 2 то у вас скан система еще была?! Если не военная тайна то как в кратце выделяли пик и блокировку на мертвое время ?!
Заранее спасибо!
Насчет трансформатора - так с ОУ тоже нулевая линия уходит - может ее как то оценивать между импульсами и компенсировать потом?! Я видел в аналоговой схеме компенсация нуля полюсом - ну это что бы средняя линия была более менее постоянна - но эта вещь как я понял зависит от загрузки. Как у Вас было?!


Скажите а ДСП само по себе будет эффективнее ПЛИС в данном случае - какие у него преимущества в логике кода - или скорости - что даст ДСП?! Будет ли это в дальнейшем сдерживать развитие проекта?!

Это делалось для обнаружения взрывчатки по хим. составу в багаже, под землей и т.п. Самое интересное, что реально работала .

Описание железа (несколько устаревшее) и последней программы есть тут, базовой программы - тут.


Входная цепь на полном диф. усилителе. Постоянное смещение оперов не плывет, поэтому достаточно измерить среднее значение до начала работы и скорректировать нулевую линию программно. Но даже это, как правило, не требуется - все стоит мертво.

В стандартном варианте - от 8 до 12 каналов.

В описании программы показано как определяются импульсы. На самом деле все несколько сложнее, есть несколько вариантов обработки (в частности учет уровня и наклона непосредственно перед импульсом), но реально этого не потребовалось.


Насчет компенсации нуля полюсом - это, в некотором роде, сказки для начинающих, полной компенсации, практически, не добиться. Лучше делать весь тракт по постоянке.

Стандартная загрузка - 200-300 кГц, реально смещения пиков нет до 500 кГц. Максимальная - до 3-5 Мгц, но уже начинается уширение и сдвиг пиков, приемлемое, но мешает при разборке спектров.

Да, забыл уточнить для DS. Аналоговое интегрирование до АЦП нужно еще и для того, чтобы убрать алиас. И еще, хоть они и дают полосу АЦП более 200 МГц, но, судя по всему, его УВХ не справляется при наличии быстрых перепадов. Небольшое интегрирование + цифровая фильтрация (сглаживание по 2-5 точкам) заметно улучшает временные параметры.

Да ВНИИА значит добили трубку с меченными нейтронами. спасибо rudy_b за информацию. Очень полезно. мы тоже управляемые генераторы делаем. но у нас специфика геофизика промысловая.

Этой разработке уже лет 7, примерно.

Да, не сразу сообразил про компенсацию полюса нулем. Если вы имели ввиду технологию укорачивания импульса компенсацией экспоненциального спада - то она не работает на ФЭУ, это только для ППД - там спад действительно экспоненциальный. Но и для ППД лучше не использовать, гораздо правильнее хорошо сформировать импульс.

У ДСП больше гибкости, когда есть запас по скорости, да и при одной стоимости чипа скорость вычислений больше на порядок. Для Вашего конкретного случая - умеренная скорость, импульсы точно в наложении друг на друга, думаю, что ДСП лучше. Если замените сцинтиллятор на другой, надо снова смотреть, что получится. В данной задаче ПЛИСина проиграет ДСП, потому что наверняка логика обработки не будет линейной, а вычислений здесь не так уж и много предвидится - экспоненты точно можно аппроксимировать табличкой из 256 значений.
А эффективность счета Вы свою знаете ? Т.е.какой процент фотонов доходит из сцинтиллятора до катода умножить на квантовый выход катода ФЭУ ?

ДСП просто не успеет - даже при 100 МГц оцифровки, только ПЛИС. В ней все операции проводятся по частям в конвейере - в результате все куски обработки производятся параллельно. Кусков много, поэтому реальная скорость обработки в ПЛИС раз в 10-20 больше ее тактовой частоты. ДСП даже с тактовой частотой 1 ГГц не успеет, прикидывали.

Но, если нельзя просто и тупо выбрасывать результат в какую-то шину, без ДСП или весьма быстрого проца тоже не обойтись - он держит все интерфейсы обмена. Мы использовали тандем - циклон + TMS320 - очень удобно получается.

А можно узнать текущее состояние дел?

Всем, кто читает эту тему, доброе время суток!
Сообщаю, что сделано на сегодня:
1. Электрическая схема блока в целом устоялась.
2. Блок практически разведен на двух платах 25х125 мм, на одной реализован тракт передачи и обработки информации, на другой блок питания, супервизор и интерфейс связи.
Одна плата 4-х слойная, другая наверно 2-х слойная, но посмотрим
3. Приобретена плата для отработки связи USB под Linux.

Дома интернета пока нет - так, что буду писать с работы.
Через неделю плату доведу до кондиции и будем паять.
Пока, вот на Ваш строгий взгляд:

Вопрос. Коллеги, как вы при оцифровке импульсов с ФЭУ боретесь с pipeline очередью АЦП? Или АЦП молотит постоянно? А то наблюдались интересные эффекты в связи с неопределенностью времени прихода импульса по отношению к моменту срабатывания УВХ АЦП. Очень напрашивается интегратор со сбросом перед АЦП. Как это выглядит на современной схемотехнике?

АЦП молотит постоянно, конечно. А с стальным имеются тонкости в зависимости от конкретной реализации. Но общая идея - да, интегратор со сбросом. Схемотехника примерно такая, как и в старые времена, но на новый лад.

Хотя это к чему прмиенять - если надо в среднем 100 КГц собирать - pipeline АЦП - расточительство. А вот если 40 МГц - тогда самый раз.

Тут молотит постоянно с тактовой частотой - передает код в паралель - типа паралельный АЦП. А импульсы уже на аппаратном уровне выделяют. Увх как такового нет тут - ну есть конечно конденсатор 3 пФ

Импульсы то идут с частотой 100 кгц или около, а вот с длиной импульса проблемы- перешли с ФЭУ на MCP умножители, у MCP импульсы короткие очень- сотни пикосекунд. Т.е за апертурное время АЦП успевает и начаться, и кончится. Что то конечно электроника видит, но вот что именно....Я понимаю, что решение задачи дурное получилось, просто шеф привез новые MCP детекторы и волевым решением сказал поставить на старую электронику. Думали, что удастся информацию из статистики вытащить, но тут похоже добавилась неопределенность фронта импульса относительно клока АЦП. Вот как с ней бороться? Электронику надо новую делать. Рассматривается два варианта-
Один вариант- ставить пачку hittite HMC660 (8 штук) со стробированием на частоте АЦП со сдвигом по фазе, ну и потом 8-канальная оцифровка. Второй вариант- интегратор быстрый, на фулл-дифф усилителе, оцифровка, если импульс к моменту оцифровки закончился (амплитуда следующего отсчета после импульса не выросла)- сброс интегратора и ожидание следующего импульса.
Как лучше делать?