マルチチャンネルアナライザー

マルチチャンネルアナライザー（MCA）は、電圧パルスからなる入力信号を分析するために実験室や現場で使われる機器です。^{[1] MCAは、さまざまな分光測定、特に}原子物理学に関連する測定（アルファ分光法、ベータ分光法、ガンマ分光法）のデジタル化に広く使用されています。

手術

マルチチャンネルアナライザは高速ADCを使用して入力パルスを記録し、パルスに関する情報を次の2つの方法のいずれかで保存します。^[1]

パルス波高分析

パルス高さ分析 (PHA) モードでは、入力パルスは振幅 (ピーク電圧) に基づいて特性評価されます。出力スペクトルはこれらのパルスのヒストグラムであり、各チャネルの高さは狭い振幅範囲内でカウントされたパルスの数に対応します。出力スペクトルの解像度は MCA のチャネル数に依存し、一般的な機器では数千程度です。

アルファ、ベータ、ガンマ分光法では、PHAは原子核崩壊で放出される粒子のエネルギー分布を測定するために使用されます。^[2]入射粒子は検出器媒体に吸収され、そのエネルギーに比例する振幅の電圧パルスを励起します。^[要出典]多くのパルスがカウントされた後、出力スペクトルは検出器に入射する放射線のエネルギー分布を示します。

マルチチャンネルスケーリングモード

マルチチャンネルスケーリング (MCS) モードでは、MCA は時間の経過に伴うパルスカウントレートを記録します。PHA とは異なり、MCS は異なる振幅のパルスを区別しません。代わりに、MCA は、設定された時間間隔 (「滞留時間」と呼ばれる) にわたって 1 つのチャンネルで測定されたすべてのカウントを記録し、次に次のチャンネルに切り替えて次の時間間隔を記録します。

滞留時間が経過したときにチャンネルを切り替えるために使用される内部制御電圧信号は、多くの場合、実験者が利用でき、実験設定の変更をトリガーするために使用できます。^[1]この配置では、MCAはX-Yレコーダーとして機能し、制御された実験パラメータの関数としてカウントレートの変化を観察します。たとえば、 MCSモードのMCAに接続されたガイガーカウンターは、さまざまな電圧で中性子発生器から放出される電離放射線の量を記録するために使用できます。

出力インターフェース

ヒストグラムが記録されると、データはコンピューターに送信され、MCA の画面に表示されるか、(古いモデルでは) プリンターに直接送信されます。

最近の MCA は通常、 USBまたはEthernet を介してコンピューターとインターフェイスしますが、一部の古いモデルや特殊なモデルではRS-232またはPCI を使用します。

サウンドカード MCA

USBサウンドカードは、 Marek Dolleiser が開発した技術で、安価な市販のADCとして使用できます。データは通常のサウンドとしてコンピューターに送信され、WAV ファイルに保存されます。専用のソフトウェアが「サウンド」を処理してパルス高さ分析とマルチチャンネルスケーリングを実行し、完全な MCA を形成します。^[3]

サウンドカードには高速だが解像度が低い（最大192 kHz）ADCチップが搭載されており、低～中程度のカウントレートで妥当なガンマ分光性能を実現しています。^[4]「サウンドカード分光計」は、アマチュアやプロの分野でさらに改良されています。^[5]^[6]

参照

参考文献

^ abc 「THE MULTICHANNEL ANALYZER」（PDF）。ウェスタン大学。 2016年3月27日閲覧。
^ 「シンチレーション検出器とマルチチャンネルアナライザーによるガンマ分光法」（PDF）。ブルガリアのアメリカン大学。 2016年3月27日閲覧。
^ 「ソフトウェアのダウンロード」。www.gammaspectacular.com。Marekはシドニー大学で物理学の 3 年生を指導しており、学生向けの教育ツールとして PRA を開発しました。
モティサン、ラドゥ（2010年11月29日）。「NaI シンチレーションプローブとガンマ分光法 – PocketMagic」。www.pocketmagic.net。– Marek Dolleiser の PRA ソフトウェアを早期に言及したことで引用されました。
^ Ibrahim, Maslina Mohd; Yussup, Nolida; Lombigit, Lojius; Rahman, Nur Aira Abdul; Jaafar, Zainudin (2014).サウンドカードADCを使用した核分光システム用マルチチャンネルアナライザーの開発。国際原子力科学技術工学会議2013 (iNuSTEC2013)。pp. 50–53。doi :10.1063/1.4866103。
^ Kasani, H.; Ashrafi, S.; Ghal-Eh, N. (2021年7月). 「低コストのCOTSデジタイザーシステムを使用した高カウントレートデジタルガンマ線分光法」.放射線物理化学. 184 : 109438. Bibcode :2021RaPC..18409438K. doi :10.1016/j.radphyschem.2021.109438. S2CID 233696398.
^ Kim, Sangrok; Kim, Taeyoon; Yang, Hyungjin (2022年6月1日). 「廃水の放射能レベルを監視するための低解像度ガンマ線分光計の設計」.応用科学. 12 (11): 5613. doi : 10.3390/app12115613 .

[Astro-1] 「THE MULTICHANNEL ANALYZER」（PDF）。ウェスタン大学。 2016年3月27日閲覧。

[2] 「シンチレーション検出器とマルチチャンネルアナライザーによるガンマ分光法」（PDF）。ブルガリアのアメリカン大学。 2016年3月27日閲覧。

[sc-3] 「ソフトウェアのダウンロード」。www.gammaspectacular.com。Marekはシドニー大学で物理学の 3 年生を指導しており、学生向けの教育ツールとして PRA を開発しました。
モティサン、ラドゥ（2010年11月29日）。「NaI シンチレーションプローブとガンマ分光法 – PocketMagic」。www.pocketmagic.net。– Marek Dolleiser の PRA ソフトウェアを早期に言及したことで引用されました。

[4] Ibrahim, Maslina Mohd; Yussup, Nolida; Lombigit, Lojius; Rahman, Nur Aira Abdul; Jaafar, Zainudin (2014).サウンドカードADCを使用した核分光システム用マルチチャンネルアナライザーの開発。国際原子力科学技術工学会議2013 (iNuSTEC2013)。pp. 50–53。doi :10.1063/1.4866103。

[5] Kasani, H.; Ashrafi, S.; Ghal-Eh, N. (2021年7月). 「低コストのCOTSデジタイザーシステムを使用した高カウントレートデジタルガンマ線分光法」.放射線物理化学. 184 : 109438. Bibcode :2021RaPC..18409438K. doi :10.1016/j.radphyschem.2021.109438. S2CID 233696398.

[6] Kim, Sangrok; Kim, Taeyoon; Yang, Hyungjin (2022年6月1日). 「廃水の放射能レベルを監視するための低解像度ガンマ線分光計の設計」.応用科学. 12 (11): 5613. doi : 10.3390/app12115613 .