Back to Search Start Over

Optimization of the Charge Comparison Method for Multiradiation Field Using Various Measurement Systems

Authors :
Clément Lynde
Z. El Bitar
Frederick Carrel
Giacomo Galli
Matthieu Hamel
Vincent Schoepff
Amélie Grabowski
Eva Montbarbon
Camille Frangville
G.H.V. Bertrand
Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques (LCAE)
Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I)
Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Service d’Orthopédie-Traumatologie CH Metropole Savoie
CentraleSupélec
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
European Organization for Nuclear Research (CERN)
Département Recherches Subatomiques (DRS-IPHC)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
IEEE Transactions on Nuclear Science, IEEE Transactions on Nuclear Science, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2020, 67 (4), pp.679-687. ⟨10.1109/TNS.2020.2966886⟩, IEEE Trans.Nucl.Sci., IEEE Trans.Nucl.Sci., 2020, 67 (4), pp.679-687. ⟨10.1109/TNS.2020.2966886⟩, IEEE Transactions on Nuclear Science, 2020, 67 (4), pp.679-687. ⟨10.1109/TNS.2020.2966886⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2020.

Abstract

International audience; This article presents a procedure for optimizing the charge comparison method (CCM) used for pulse shape discrimination (PSD). Without prior knowledge of the signals or the readout system, our procedure automatically optimizes the integration periods maximizing the discrimination ability of the radiation detector. This procedure is innovative in its adaptability and automation without being complicated to implement on a standard computer. Another advantage of this approach is the possibility to use it even if the operation of the readout system and the recording process of the signal is not fully known. Therefore, it enables all detection systems generating signals whose temporal evolution depends on the origin to optimize the integration periods of the CCM. Our procedure is based on verifying that two criteria are met in terms of the number of components and the correlation of Gaussian fits made on the distribution of the tail-to-total integral resulting from the CCM. We tested the procedure for different application cases. First, the optimization of the integration periods of the CCM was performed for the discrimination between fast neutrons and gamma rays with a plastic scintillator and a silicon photomultiplier (SiPM) in the energy range [250 keVee; 4.5 MeVee]. The integration periods, from the laboratory's experience with photomultiplier tubes (PMTs) and plastic scintillators, gave a Figure of Merit (FoM) of 0.58 corresponding to a rejection ratio (RR) of 8.6%. The procedure improved the FoM up to 0.88 corresponding to a RR of 1.9%. We also applied the procedure to the discrimination between beta and gamma rays with a PMT and a phoswich organic detector and to the discrimination between signals collected from neutrons or partial discharges within a fission chamber.

Details

ISSN :
15581578 and 00189499
Volume :
67
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Transactions on Nuclear Science
Accession number :
edsair.doi.dedup.....19360727fabb2d92c80d166668317c00