Numerical Processing of Spectrometric Data

RNDr. Filip Mravec

Disertační práce

Anotace:

Tato práce se zabývá numerickým zpracováním dat získaných ze spektrometrických detektorů neutronového záření. Soustřeďuje se především na organické scintilační detektory a proporcionální čítače. Oba tyto typy detektorů jsou nicméně citlivé i na záření gama. Cílem práce je algoritmus pro komplexní zpracování digitalizovaných dat z těchto detektorů, od identifikace typu částice, která je původcem signálu až po získání neutronového a potažmo fotonového energetického spektra metodou tzv. unfoldingu. Tento systém byl navržen tak, aby mohla být data zpracována okamžitě. Toto zpracování bylo původně vyvíjeno s komerčními digitizéry, posléze bylo uzpůsobeno a dále rozvíjeno na vlastním digitálním spektrometru. Součástí unfoldingu jsou tzv. funkce odezvy, které popisují chování detektoru. O jejich výpočtu pro několik druhů detektorů pomocí metody Monte Carlo pojednává část této práce. Popisuje vlastní kód, který simuluje transport záření detektorem. Celý tento systém byl intenzivně testován na nejrůznějších zdrojích záření a s použitím různých detektorů. Data z těchto měření byla vyhodnocena a byla spočtena neutronová a případně i fotonová spektra. Výsledky byly srovnány s očekávanými hodnotami získanými jinými metodami. Toto vyhodnocení sloužilo mimo jiné také jako potvrzení správnosti funkcí odezvy.

Abstract:

This thesis deals with the numerical processing of data acquired from various spectrometric detectors of neutron radiation. It specifically focuses on organic scintillation detectors and proportional counters. However, both these types of detectors are sensitive to the gamma rays as well. The aim of this work was the creation of algorithm for complex numerical processing of data and digitized signals from these detectors, from identification of incident particle that created the output signal to the calculation of the final energetic neutron (or photon) spectrum via the method known as unfolding. This system was designed in such a way as to allow for immediate and continuous data evaluation. This processing was initially developed using commercially available digitizers, later it was modified and further improved with our own digital spectrometer. One of the inputs of the unfolding calculation is the so-called response function that describes the behavior of the detector. A part of this thesis deals with the calculation of the function by means of the Monte Carlo method. It describes code specifically developed for the simulation of particle transport through the detector. This whole system has been intensively tested on various radiation sources and with various detector types. The data from these measurements were evaluated and neutron (and photon) spectra were calculated. These results were compared with expected values obtained via different means. At the same time, these evaluations served as evidence of the correctness of response function calculation.

Keywords

spectrometric system, neutron, scintillation, detector, Monte Carlo, response function

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 2. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 18. 6. 2018
• Vedoucí: prof. Ing. Václav Přenosil, CSc.
• Oponent: prof. Ing. Tomáš Čechák, CSc., prof. Ing. Petr Musílek, Ph.D.

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Doktorský studijní program / obor:
Informatika (čtyřleté) / Informatika