1. Implementation of an imaging spectrometer for localization and identification of radioactive sources
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Olivier Giarmana, Audrey Patoz, Daniel De Toro, Stephane Normand, Yves Menesguen, Philippe Talent, N. Menaa, Jean-Claude Angelique, Hermine Lemaire, Mehdi Gmar, Tebug Timi, Roger Abou Khalil, Florent Bonnet, Frederick Carrel, K. Amgarou, Vincent Schoepff, Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques (LCAE), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), 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 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)-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), CANBERRA France, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), 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, Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), 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)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département d'instrumentation Numérique (DIN (CEA-LIST))
- Subjects
Time over Threshold ,energy resolution ,Imaging spectrometer ,readout electronics ,nuclear industry ,homeland security applications ,impact size ,detection matrix ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,nuclear electronics ,030218 nuclear medicine & medical imaging ,law.invention ,Sensitivity ,pixel size tests ,0302 clinical medicine ,[INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing ,law ,GAMPIX technology ,energy sensitivity ,Instrumentation ,Gamma camera ,CALIBRATION ,Physics ,preamplifiers ,spectrometers ,radioactive sources ,Detector ,imaging spectrometer development ,PIXEL DETECTOR ,Detectors ,Dispersion ,Cameras ,Chip ,GAMPIX gamma camera ,TIME ,pulse time spent ,GAMMA-CAMERA ,user-specified threshold ,imaging spectrometer implementation ,national security ,Computer hardware ,system design ,Nuclear and High Energy Physics ,Medipix3 readout chip ,GAMPIX ,spectrometric information limitation ,Preamplifier ,energy calibration ,Gamma imaging ,radioactive materials identification ,[PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex] ,[PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph] ,03 medical and health sciences ,Software portability ,Timepix ,Nuclear electronics ,0103 physical sciences ,radioactive source localization ,Calibration ,ToT approach superiority ,[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,010306 general physics ,gamma-ray energy deposition ,pixelated Timepix readout chip ,Spectrometer ,Pixel ,010308 nuclear & particles physics ,business.industry ,ToT mode ,experimental tests ,time over threshold mode ,radioactive source identification ,radioactive sources spatial localization ,spectrometric methods ,charge preamplifiers ,RESOLUTION ,newly implemented imaging spectrometer improve performances ,CEA LIST ,business ,Energy (signal processing) - Abstract
Spatial localization of radioactive sources is currently a main issue interesting nuclear industry as well as homeland security applications and can be achieved using gamma cameras. For several years, CEA LIST has been designing a new system, called GAMPIX, with improved sensitivity, portability and ease of use. The main remaining limitation of this system is the lack of spectrometric information, preventing the identification of radioactive materials. This article describes the development of an imaging spectrometer based on the GAMPIX technology. Experimental tests have been carried out according to both spectrometric methods enabled by the pixelated Timepix chip used in the GAMPIX gamma camera. The first method is based on the size of the impacts produced by a gamma-ray energy deposition in the detection matrix. The second one uses the Time over Threshold (ToT) mode of the Timepix chip and deals with time spent by pulses generated by charge preamplifiers over a user-specified threshold. Both energy resolution and sensitivity studies demonstrated the superiority of the ToT approach which will consequently be further explored. Energy calibration, tests of different pixel sizes for the Timepix chip and use of the Medipix3 chip are future milestones to improve performances of the newly implemented imaging spectrometer.
- Published
- 2014
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