การพัฒนาอุปกรณ์แปลงผันสัญญาณพัลส์วิลคินสันแบบอาร์เรย์

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาอุปกรณ์แปลงผันสัญญาณพัลส์ชนิดวิลคินสัน ขนาด 4096 ช่องวิเคราะห์ ที่มีฐานความถี่ 100 MHz ให้สามารถรับอัตราวิเคราะห์พัลส์ (Throughput count rate) ได้สูงขึ้น โดยออกแบบให้ระบบทำงานแบบอาร์เรย์ 4 ชุด แต่ละชุดทำงานอิสระในลักษณะขนานกันเพื่อที่จะรับสัญญาณพัลส์ได้อย่างต่อเนื่อง มีผลใน้เวลาที่สูญเสียไปในการแปลงผันสัญญาณ (dead time) ลดลงมาก ซึ่งเวลาที่สูญเสียไปจะเกิดขึ้นเมื่อชุดแปลงผันสัญญาณทั้งหมดไม่มีช่วงเวลาว่างรับพัลส์ อุปกรณ์แปลงผันสัญญาณพัลส์ชนิดวิลคินสันแบบอาร์เรย์ที่พัฒนาขึ้นได้จัดช่องสัญญาณข้อมูลใน้สามารถเชื่อมโยงการทำงานกับระบบวิเคราะห์แบบหลายช่องของ CANBERRA รุ่น S-100. ผลการทดสอบสมรรถนะของอุปกรณ์แปลงผันสัญญาณพัลส์ชนิดวิลคินสันแบบอาร์เรย์ 4 ชุด ซึ่งทำงานบนระบบวิเคราะห์แบบหลายช่อง รุ่น S-100 โดยวิเคราะห์สเปกตรัมของรังสีแกมมาจาก Cs-137 ด้วยพัววัดโซเดียมไอโอไดด์ (ทัลเสียม) ขนาด 2 นิ้ว X 2 นิ้ว ผ่านอุปกรณ์ขยายสัญญาณพัลส์ CANBERRA รุ่น 2021 ปรับอัตราขยายพัลส์ของพีคพลังงานที่วิเคราะห์ให้อยู่ที่ช่องวิเคราะห์ 2048 เปรียบเทียบการทำงานกับอุปกรณ์แปลงผันสัญญาณพัลส์ชนิดวิลคินสันปกติที่มีฐานความถี่ 450 MHz พบว่าอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้น สามารถรับอัตราวิเคราะห์พัลส์สูงสุดที่ 77 kcps ซึ่งสูงกว่าอุปกรณ์ที่นำมาเปรียบเทียบ 41.5 % โดยความสามารถในการแจกแจงพลังงานที่วิเคราะห์ได้ไม่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังพบว่าการเพิ่มจำนวนชุด ADC ให้ทำงาน ผลของอัตราวิเคราะห์พัลส์จะเพิ่มขึ้นไม่เป็นสัดส่วนกับการเพิ่มจำนวนชุดของ ADC และเมื่อจัดอุปกรณ์แปลงผันสัญญาณแบบอาร์เรย์ที่ทำงานด้วยฐานความถี่ 100 MHz ให้ทำงานเพียง 2 ชุด จะสามารถรับอัตราวิเคราะห์พัลส์ ได้ทัดเทียมกับอุปกรณ์แปลงผันสัญญาณพัลส์ชนิดวิลคินสันปกติที่ใช้ฐานความถี่ 450 MHz