Software at Mobile Spectrometer with CZT-Detector

Abstract

The technology is based on a semiconductor CdZnTe-portable (almost the size of a mobile phone) gamma-ray spectrometer with high resolution, which provides high efficiency of rapid identification of radionuclides and assessment of radiation dose from low to moderately high levels. The CdZnTe gamma-ray spectrometer is a highly efficient device based on the use of CdZnTe (CZT) semiconductor detectors operating at room temperature with very low power consumption, a digital multichannel analyzer, and a microcomputer. CdZnTe-portable spectrometer is a self-contained device and consists of three modules - a detector module, a multichannel analyzer, and a microcomputer. The detector module contains a high-quality CdZnTe detector, a preamplifier, and a high voltage power supply for the detector. There are detector modules with different volumes of the CZT detector from 5 mm3 to

1600 mm3 . It is possible to use a multi-detector system. The analyzer module contains an amplifier, a digital signal processor, a low voltage power supply, and a computer interface. The microcomputer software interacts with the multichannel analyzer, analyzes gamma spectra, and provides the accumulation of time profiles of the dose of gamma radiation, communication with other information systems. Spectrometric measurements in real-time make it possible to use "electronic collimation" technologies to build a map of the radiation field and localize sources of ionizing radiation, with the subsequent certification of identified sources, creation of an effective radiation monitoring system with the functions of certification of ionizing sources radiation. The corresponding software allows you to solve the following tasks – building a three-dimensional map of the fields of ionizing radiation of various degrees of spatial detailing, taking into account the radiation energy, localization, and certification of gamma radiation sources. The special laboratory kit is based on μSPEC microspectrometers. A LattePanda single board computer is used to control the operation of spectrometers, collect and analyze data. LattePanda – A Windows 10 Computer with integrated Arduino. This explains the choice of LattePanda. Windows 10 application allows you to use the WinSPEC software to control the multichannel analyzer operation supplied with the spectrometer. The built-in Arduino allows you to remote control the movement of the radiation source during laboratory experiment. Both the traditional problems of calibrating spectrometers (energy calibration and efficiency curves), including those for various source geometries, processing the measured spectra using standard programs, calculating the activity of sources, and the problem of creating a spectra processing program and a spectrometer control program are considered. The values of the minimum detectable activity are given.

Основу технологій складає напівпровідниковий CdZnTe-портативний (практично розміром з мобільній телефон)

спектрометр гамма-випромінювання з високою роздільною здатністю, який забезпечує високу ефективність експрес- ідентифікації радіонуклідів та оцінки дози випромінювання від низьких до помірних високих рівнів. CdZnTe спектрометр

гамма-випромінювання - це високоефективний пристрій, заснований на CdZnTe напівпровідниковому детекторі, якій працює при кімнатній температурі з дуже малим енергоспоживанням, цифровому багатоканальному аналізаторі та мікрокомп'ютері. CdZnTe-портативний спектрометр – самодостатній пристрій і складається з трьох модулів - детекторного модуля, багатоканального аналізатора та мікрокомп'ютера. Модуль детектора містить високоякісний детектор CdZnTe, попередній підсилювач і джерело живлення високої напруги детектора. Є детекторні модулі з різними об’ємами CZT детектора від 5 мм3 до 1600 мм3

. Можливо використання багатодетекторної системи. Модуль аналізатора містить підсилювач, цифровий процесор сигналів, джерело живлення низької напруги та комп'ютерний інтерфейс. Програмне забезпечення мікрокомп'ютера взаємодіє з багатоканальним аналізатором, аналізує гамма-спектри та забезпечує накопичення часових профілів дози гамма-випромінювання, зв'язок з іншими інформаційними системами. Спектрометричні вимірювання в реальному часі дозволяють використовувати технології «електронної колімації» для побудови карти радіаційного забруднення та локалізації ДІВ, з подальшою паспортизацією виявлених джерел, створення дієвої системи радіаційного контролю з функціями паспортизації ДІВ. Відповідне програмне забезпечення дозволяє вирішити наступні завдання – побудова тривимірної карти полів іонізуючого випромінювання різної міри просторової деталізації з врахуванням енергії випромінювання, локалізація і паспортизація джерел гамма-випромінювання. Основою спеціального лабораторного комплекту є мікроспектрометри μSPEC. Для управління роботою спектрометрів, збору і аналізу даних використовується одноплатний комп'ютер LattePanda. LattePanda – A Windows 10 Computer with integrated Arduino. Наявність вбудованого Arduino дозволяє реалізувати управління переміщенням джерела під час лабораторного експерименту. Розглянуто як традиційні завдання проведення калібрування і градирування спектрометрів, в тому числі і для різних геометрій джерел, обробки виміряних спектрів з використанням стандартних програм, розрахунку активності джерел, так і завдання створення програми обробки спектрів і програми управління спектрометром. Наведені значення мінімальної детектируемой активності.