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Un analizador multicanal ( MCA ) es un instrumento utilizado en aplicaciones de laboratorio y de campo para analizar una señal de entrada que consiste en pulsos de voltaje. [ 1 ] Los MCA se utilizan ampliamente en la digitalización de diversas mediciones espectroscópicas, especialmente aquellas relacionadas con la física nuclear , incluyendo varios tipos de espectroscopia (espectroscopia alfa, beta y gamma ).
Operación
Un analizador multicanal utiliza un ADC rápido para registrar los pulsos entrantes y almacena información sobre los pulsos de una de dos maneras: [ 1 ]
Análisis de la altura del pulso
En el modo de análisis de amplitud de pulso (PHA), los pulsos entrantes se caracterizan según su amplitud (tensión pico). El espectro de salida es un histograma de estos pulsos, donde la amplitud de cada canal corresponde al número de pulsos contados dentro de un rango estrecho de amplitudes. La resolución del espectro de salida depende del número de canales del analizador multicanal (MCA), que suele ser del orden de unos pocos miles para los instrumentos típicos.
En la espectroscopia alfa, beta y gamma , el PHA se utiliza para medir la distribución de energía de las partículas emitidas en la desintegración nuclear . [ 2 ] Las partículas incidentes son absorbidas por un medio detector y excitan pulsos de voltaje cuyas amplitudes son proporcionales a su energía. Después de contar muchos pulsos, el espectro de salida muestra la distribución de energía de la radiación incidente en el detector.
Modo de escalado multicanal
En el modo de escalado multicanal (MCS), el MCA registra la frecuencia de conteo de pulsos a lo largo del tiempo. A diferencia del PHA, el MCS no distingue entre pulsos de diferentes amplitudes. En cambio, el MCA registra todos los conteos medidos en un canal durante un intervalo de tiempo determinado (denominado "tiempo de permanencia"), luego cambia al siguiente canal para registrar el intervalo de tiempo subsiguiente, y así sucesivamente.
La señal de voltaje de control interno que se usa para cambiar de canal cuando transcurre el tiempo de permanencia suele estar disponible para el experimentador y puede usarse para activar cambios en la configuración experimental. [ 1 ] En esta configuración, el MCA actúa como un registrador X-Y , observando cambios en la tasa de conteo en función del parámetro experimental controlado. Por ejemplo, un contador Geiger conectado a un MCA en modo MCS podría usarse para registrar la cantidad de radiación ionizante emitida por un generador de neutrones a diferentes voltajes.
Interfaz de salida
Una vez registrado el histograma, los datos se envían a un ordenador, se muestran en una pantalla del MCA o (en modelos más antiguos) se envían directamente a una impresora.
Los adaptadores MCA modernos suelen conectarse a un ordenador mediante USB o Ethernet , pero algunos modelos más antiguos o especializados utilizan RS-232 o PCI .
Tarjeta de sonido MCA
Una tarjeta de sonido USB puede funcionar como un convertidor analógico-digital (ADC) económico y de uso doméstico , una técnica pionera de Marek Dolleiser. Los datos se envían al ordenador como sonido normal y se almacenan en un archivo WAV . Un software especializado procesa el "sonido" para realizar un análisis de amplitud de pulso y un escalado multicanal, formando así un MCA completo. [ 3 ]
Las tarjetas de sonido tienen chips ADC de alta resolución pero baja velocidad (hasta 192 kHz), lo que permite un rendimiento razonable en espectroscopia gamma para una tasa de conteo baja a media. [ 4 ] El "espectrómetro de tarjeta de sonido" se ha perfeccionado aún más en círculos de aficionados y profesionales. [ 5 ] [ 6 ]
Véase también
Referencias
- ^ a b c "EL ANALIZADOR MULTICANAL" (PDF) . Western University . Consultado el 27 de marzo de 2016 .
- ^ "Espectroscopia gamma con detector de centelleo y analizador multicanal" (PDF) . Universidad Americana en Bulgaria . Consultado el 27 de marzo de 2016 .
- ^ "Descargas de software" . www.gammaspectacular.com .
Marek trabaja en la Universidad de Sídney con estudiantes de tercer año de física y desarrolló PRA como herramienta educativa para sus alumnos.
Motisan, Radu (29 de noviembre de 2010). "Sonda de centelleo NaI y espectroscopia gamma - PocketMagic" . www.pocketmagic.net .– Se cita por haber mencionado tempranamente el software PRA de Marek Dolleiser. - ^ Ibrahim, Maslina Mohd; Yussup, Nolida; Lombigit, Lojius; Rahman, Nur Aira Abdul; Jaafar, Zainudin (2014). Desarrollo de un analizador multicanal que utiliza un convertidor analógico-digital de tarjeta de sonido para un sistema de espectroscopia nuclear . Conferencia Internacional de Ciencia, Tecnología e Ingeniería Nuclear 2013 (iNuSTEC2013). pp. 50– 53. doi : 10.1063/1.4866103 .
- ^ Kasani, H.; Ashrafi, S.; Ghal-Eh, N. (julio de 2021). "Espectroscopia digital de rayos gamma de alta tasa de conteo utilizando un sistema digitalizador COTS de bajo costo". Radiation Physics and Chemistry . 184 109438. Bibcode : 2021RaPC..18409438K . doi : 10.1016/j.radphyschem.2021.109438 . S2CID 233696398 .
- ^ Kim, Sangrok; Kim, Taeyoon; Yang, Hyungjin (1 de junio de 2022). "Diseño de un espectrómetro de rayos gamma de baja resolución para el monitoreo de niveles radiactivos de aguas residuales" . Applied Sciences . 12 (11): 5613. doi : 10.3390/app12115613 .
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