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사다리꼴 필터를 이용한 효율적인 중첩펄스 처리 알고리즘 구현
Implementation of Efficient Pile-up Pulse Processing Algorithm Based on Trapezoidal Filter 원문보기

Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea = 전자공학회논문지, v.50 no.8, 2013년, pp.162 - 167  

박철암 (전북대학교 전자공학부) ,  정진균 (전북대학교 전자공학부)

초록
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X-선과, ${\gamma}$-선을 이용한 형광분석장치는 현재 널리 쓰이는 물질의 고유특성을 분석하는 장치이다. 하지만 여러 가지 원인으로 인해 장치사용 시 측정 신호에서 중첩 현상이 발생한다. 검출 신호의 높이는 측정 물질의 특성을 반영하며 측정 물질을 정확히 분석하기 위해서는 중첩된 신호를 제거하거나 복원을 해야 한다. 현재 trapezoidal 필터는 형광분석장치에 널리 사용되고 있으며 중첩펄스 검출에서도 좋은 결과를 보이고 있다. 본 논문에서는 측정 신호의 사다리꼴 변형에 기반 한 중첩펄스 처리방법을 제안한다. 제안방법은 사다리꼴 필터를 이용한 최대값 검출 알고리즘에 두 개의 카운터와 몇 개의 레지스터만을 추가하여 추가적인 중첩펄스 처리 알고리즘을 구현하기 때문에 기존 방법에 비해 하드웨어 복잡도가 훨씬 적으면서도 정확히 중첩펄스를 처리 할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

X-ray or ${\gamma}$-ray spectroscopy systems are widely used for analyzing material characteristics. Pile-up pulses are very often encountered for several reasons in XRF systems. Thus, it is necessary to reject or recover pile-up pulses to accurately analyze the material under test. In th...

주제어

#X-선 형광분석장치   #Trapezoidal 필터   #중첩(pile up)펄스   #데이터 처리율  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 기존의 최대값 검출 알고리즘[6]을 확장하여 정상적인 펄스뿐 아니라 중첩펄스의 경우에도 최대값을 적절히 결정할 수 있는 방법을 제시한다. 제안한 방법은 입력신호를 사다리꼴 펄스로 변형한 뒤 중첩 신호처리 방법을 적용하였으며 간단한 하드웨어 추가로 알고리즘을 쉽게 구현할 수 있다.

가설 설정

  • . 중첩펄스를 모두 제거하면 시스템의 구현은 단순화되지만 시스템의 데이터 처리율이 감소된다. 반면에 중첩된 펄스를 복원하는 방법을 사용할 경우 데이터 처리율은 증가하지만 시스템의 복잡도가 크게 증가하는 단점이 있다[2～4].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시스템 구현의 단순화를 위해 중첩펄스를 모두 제거하면 어떤 문제가 발생하는가? 현재 많은 시스템들은 시스템 구현의 단순화를 위해 중첩된 펄스를 모두 제거하는 방법을 이용한다[1]. 중첩펄스를 모두 제거하면 시스템의 구현은 단순화되지만 시스템의 데이터 처리율이 감소된다. 반면에 중첩된 펄스를 복원하는 방법을 사용할 경우 데이터 처리율은 증가하지만 시스템의 복잡도가 크게 증가하는 단점이 있다[2～4].
Trapezoidal(사다리꼴) 필터의 장점은 무엇인가? Trapezoidal(사다리꼴) 필터는 현재 형광분석장치에 많이 쓰이고 있는 데이터 처리 방법이다. 사다리꼴 필터를 사용하면 입력 exponential 신호를 사다리꼴로 변형하여 기존입력신호로부터 검출하기 어려운 최대값을 쉽게 찾을 수 있는 장점이 있다. 사다리꼴 필터는 정상신호뿐만 아니라 중첩신호 처리에도 많은 장점을 가지고 있음이 알려져 있다[5].
X-선을 이용한 형광분석장치의 단점은 무엇인가? X-선을 이용한 형광분석장치는 현재 널리 사용되고 있는 물질의 특성분석 장치중의 하나이다. XRF(X-ray Fluorescence)시스템의 디텍터에서 검출된 신호를 분석할 때 내부 측정 환경으로 인해 신호가 중첩되어 검출되는 경우가 발생한다. 정확한 분석결과를 얻기 위해서는 중첩신호를 처리해주는 것이 매우 중요하다.
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참고문헌 (6)

  1. Richard B. Mott, Ringoes, NJ, U. S. Patent 7,855,370 B2, 21.12.2010. 

  2. Robert H. Redus, Alan C. Huber, David J. Sperry, "Dead time correction in the DP5 digital pulse processor," IEEE Conference Publication, pp. 3416-3420, 2008. 

  3. M. Nakhostin, Zs. Podolyak, P. H. Regan, and P.M. Walker, "A digital method for separation and reconstruction of pile up events in germanium detectors," AIP Journals & Magazines, pp. 103507-10357-5, 2010. 

  4. M. D. Haselman, J. Pasko, S. Hauck, T. K. Lewellen and R. S. Miyaoka "FPGA-based pulse pile-up correction with energy and timing rcovery," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 6, no. 5, pp. 1823-1830, Oct., 2012. 

  5. Cosimo Imperiale, and Alessio Imperialb, "On nuclear spectrometry pulses digital shaping and processing," in Measurement, vol., 30, Issue 1, pp. 49-73, 2011. 

  6. 박철암, 정진균 "XRF시스템용 효율적인 Trapezoidal 필터 및 최대값 검출 회로 설계, " 전자공학회 논문지, vol. 50, no. 6, 2013(in press). 

    원문보기 상세보기 crossref

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