10.14489/td.2020.12.pp.044-048

2020, 12 декабрь (December)

DOI: 10.14489/td.2020.12.pp.044-048

Лелюхин А. С., Муслимов Д. А.
ПРИМЕНЕНИЕ ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ДЕТЕКТОРОВ ДЛЯ АНАЛИЗА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
(c. 44-48)

Аннотация. Рассмотрен способ восстановления спектральных распределений фотонного излучения по профилю полей вторичного излучения, регистрируемых позиционно-чувствительным детектором. Для поиска квазирешения, описывающего энергетический спектр первичного пучка излучения, предложено использовать метод максимизации математического ожидания максимального правдоподобия. Экспериментально показано, что поля вторичного излучения имеют градиентную структуру и могут применяться для анализа энергетических спектров порождающих их пучков излучения.

Ключевые слова: фотонное излучение, неклассические спектрометры излучений, метод максимизации математического ожидания максимального правдоподобия.

Lelyukhin A. S., Muslimov D. A.
APPLICATION OF POSITION-SENSITIVE DETECTORS FOR ANALYZING THE ENERGY SPECTRA OF PHOTON RADIATION
(pp. 44-48)

Abstract. Monitoring the spectral composition of photon radiation from generating sources and emitting objects is the most informative way to analyze the radiation fields created by them. However, it is impossible to study the radiation characteristics of radiation fields of ultra short duration and high intensity using direct measurement methods. This work considers a method for reconstructing the spectral distributions of photon radiation from the profile of the secondary radiation fields recorded by a position-sensitive detector. To implement a new method of measurement in the primary beam of radiation is an extended scattering body of homogeneous material. Outside the field of the primary beam, a position-sensitive detector is placed along the generatrix of the scattering body, which records the photons of the secondary radiation and the coordinates of their emission. The spectral composition of the primary radiation beam is restored from the shape of the spatial distribution obtained. To find a quasi-solution describing the energy spectrum of the primary radiation beam, it is proposed to use the maximum likelihood expectation maximization method. The possibility of switching to measurements in secondary radiation fields having a lower intensity is confirmed by the experimental results. To form secondary radiation fields, we used a composite phantom containing three scattering bodies in the form of rectangular parallelepipeds made of graphite, aluminum, and titanium. The secondary radiation fields were recorded by a radiographic sensor. Using an X-ray source operating in a pulsed mode, images were obtained and profiles of the secondary radiation fields were formed. It is experimentally shown that the secondary radiation fields have a gradient structure and can be used to analyze the energy spectra of the radiation beams generating them. The method for reconstructing spectral distributions proposed in this work allows one to measure the energy spectra of photons using position-sensitive detectors and can be used in solving problems of diagnostics of pulsed high-intensity radiation beams.

Keywords: photon radiation, non-classical radiation spectrometers, maximum likelihood expectation maximization method.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

A. S. Lelyukhin, D. A. Muslimov (Orenburg State University, Orenburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

А. С. Лелюхин, Д. А. Муслимов (Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Баловнев А. В., Визгалов И. В., Салахутдинов Г. Х. Диагностика аномальной электрон-электронной эмиссии в автоколебательном режиме пучково-плазменного разряда при помощи метода фильтров и термолюминесцентных детекторов // Прикладная физика. 2015. № 1. С. 40.
2. Cao J., Jiang C. Y., Zhao Y. F. et al. A novel X-ray tube spectra reconstruction method based on transmission measurements // Nuclear Science and Techniques. 2016. V. 27, No. 2. P. 45.
3. Cao J., Xiao R., Chen N. et al. Spectral reconstruction of the flash X-ray generated by Dragon-I LIA based on transmission measurements // Nuclear Science and Techniques. 2015. V. 26. P. 040403.
4. Колеватов Ю. И., Семенов В. П., Трыков Л. А. Спектрометрия нейтронов и гамма-излучения в радиационной физике. М.: Энергоатомиздат, 1991.
5. Gallardo S., Ródenas J., Verdú G. Unfolding X-ray spectra using a flat panel detector. Determination of the accuracy of the method with the Monte Carlo method // Radiation Physics and Chemistry. 2019. V. 155. P. 233 – 238.
6. Sidky E. Y., Yu L., Pan X. et al. A robust method of x-ray source spectrum estimation from transmission measurements: Demonstrated on computer simulated, scatter-free transmission data // Journal of applied physics. 2005. V. 97, No. 12. P. 124701.
7. Лелюхин А. С., Пискарева Т. И., Корнев Е. А. Неклассический рентгеновский спектрометр на основе линейного многоканального детектора // Прикладная физика. 2018. № 2. С. 90 – 96.
8. Mainardi R. T., Barrea R. A. X-ray spectral determination by successive modifications of the beam intensity // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1989. V. 280, No. 2-3. P. 387 – 391.
9. Endrizzi M., Delogu P., Oliva P. Application of an expectation maximization method to the reconstruction of X-ray-tube spectra from transmission data // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 2014. V. 102. P. 42 – 47.
10. Теребиж В. Ю. Введение в статистическую теорию обратных задач. М.: Физматлит, 2005. 376 с.
11. Тараско М. З. Метод минимума направленного расхождения в задачах поиска распределений. Препринт ФЭИ № 1446. Обнинск, 1983.

Eng

1. Balovnev A. V., Vizgalov I. V., Salahutdinov G. H. (2015). Diagnostics of anomalous electron-electron emission in the self-oscillating mode of a beam-plasma discharge using the method of filters and thermoluminescent detectors. Prikladnaya fizika, (1). [in Russian language]
2. Cao J., Jiang C. Y., Zhao Y. F. et al. (2016). A novel X-ray tube spectra reconstruction method based on transmission measurements. Nuclear Science and Techniques, Vol. 27, (2).
3. Cao J., Xiao R., Chen N. et al. (2015). Spectral reconstruction of the flash X-ray generated by Dragon-I LIA based on transmission measurements. Nuclear Science and Techniques, Vol. 26.
4. Kolevatov Yu. I., Semenov V. P., Trykov L. A. (1991). Spectrometry of neutrons and gamma radiation in radiation physics. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
5. Gallardo S., Ródenas J., Verdú G. (2019). Unfolding X-ray spectra using a flat panel detector. Determination of the accuracy of the method with the Monte Carlo method. Radiation Physics and Chemistry, Vol. 155, pp. 233 – 238.
6. Sidky E. Y., Yu L., Pan X. et al. (2005). A robust method of x-ray source spectrum estimation from transmission measurements: Demonstrated on computer simulated, scatter-free transmission data. Journal of applied physics, Vol. 97, (12).
7. Lelyuhin A. S., Piskareva T. I., Kornev E. A. (2018). Non-classical X-ray spectrometer based on a linear multichannel detector. Prikladnaya fizika, (2), pp. 90 – 96. [in Russian language]
8. Mainardi R. T., Barrea R. A. (1989). X-ray spectral determination by successive modifications of the beam intensity. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 280, (2-3), pp. 387 – 391.
9. Endrizzi M., Delogu P., Oliva P. (2014). Application of an expectation maximization method to the reconstruction of X-ray-tube spectra from transmission data. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Vol. 102, pp. 42 – 47.
10. Terebizh V. Yu. (2005). Introduction to the statistical theory of inverse problems. Moscow: Fizmatlit. [in Russian language]
11. Tarasko M. Z. (1983). Directional divergence minimum method in distribution search problems. Obninsk. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/td.2020.12.pp.044-048

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/td.2020.12.pp.044-048

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

Please specify the article DOI in the order comments.