Improved Event Classification of Metascintillators : An Approach Using Time-over-Threshold Analysis
- 주제어 (키워드) Metascintillator , Energy sharing mechanism , Time-over-threshold (TOT) , Shared events , Event classification , Coincidence time resolution (CTR) , 메타신틸레이터 , 에너지 공유 메커니즘 , Time-over-Threshold(ToT) , 공유 이벤트 , 이벤트 분류 , 일치 시간 분해능(CTR)
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최용
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000079851
- UCI I804:11029-000000079851
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Improved Event Classification of Metascintillators: An Approach Using Time-over-Threshold Analysis Metascintillators are complex scintillating heterostructures, that enhance the energy sharing mechanism from recoil electron events, employed to improve both stopping power and timing resolution. However, the analysis for classifying shared events requires complicated processes. The purpose of this study was to develop a method utilizing Time-over-Threshold (ToT) information to effectively identify shared events. A 3 × 3 × 3 mm³ metascintillator comprising inorganic scintillator (BGO, 200 µm) and plastic scintillator plates (EJ-212, 50 µm) was designed. To discriminate shared events, the sum of dual-threshold ToT values was utilized to estimate deposited energy, enabling the identification of regions specific to 511 keV events. The difference between ToT values was used to calculate the ratio of rise to decay times of the pulses generated by BGO and plastic scintillator. By plotting these values and selecting events having similar ToT values with small ToT differences, it was possible to effectively distinguish shared events from those fully deposited in BGO. For all photopeak events, a coincidence time resolution (CTR) of 246 ps FWHM was achieved. Shared events comprising 8.6% of the total were identified, achieving a CTR of 154 ps. The classification results were similar to those based on the rise time of the timing signal used in the previous studies, while requiring only simple ToTs for the classification. It was expected that this approach which could be implemented by hardware circuit, could facilitate the classification process of metascintillators. Key words: Metascintillator, Energy sharing mechanism, Time-over-threshold (TOT), Shared events, Event classification, Coincidence time resolution (CTR).
more초록 (요약문)
메타신틸레이터는 복합 신틸레이팅 이종 구조로, 반동 전자 이벤트로부터 에너지 공유 메커니즘을 강화하여 저지력과 타이밍 분해능을 모두 개선하는 데 사용된다. 그러나 공유 이벤트를 분류하기 위한 분석에는 복잡한 프로세스가 필요하다. 이 연구의 목적은 Time-over-Threshold (ToT) 정보를 활용하여 공유 이벤트를 효과적으로 식별하는 방법을 개발하는 것이다. 무기 신틸레이터(BGO, 200µm)와 플라스틱 신틸레이터 층(EJ-212, 50µm)으로 구성된 3×3×3mm³ 메타신틸레이터를 설계하여 전체 광피크 이벤트에 대해 246 ps FWHM의 일치 시간 분해능(CTR)을 달성했다. 공유 이벤트를 구별하기 위해 이중 임계값 ToT 값의 합을 활용하여 축적된 에너지를 추정하여 511keV 이벤트에 특정한 영역을 식별할 수 있었다. ToT 값의 차이는 BGO와 플라스틱 신틸레이터가 생성한 펄스의 상승 시간 대 감쇠 시간의 비율을 계산하는 데 사용되었다. 이러한 값을 플로팅하고 ToT 차이가 작은 유사한 ToT 값을 갖는 이벤트를 선택함으로써 공유 이벤트와 BGO에 완전히 저장된 이벤트를 효과적으로 구별할 수 있었다. 전체의 8.6%를 차지하는 공유 이벤트가 식별되어 154 ps의 CTR을 달성했다. 분류 결과는 이전 연구에서 사용된 타이밍 신호의 상승 시간을 기반으로 한 결과와 유사했지만 분류에는 간단한 ToT 정보만 필요했다. 하드웨어 회로로 구현할 수 있는 이 접근 방식이 메타신틸레이터의 분류 프로세스를 용이하게 할 수 있을 것으로 예상되었다.
more목차
1. Introduction 1
2. Materials and Methods 4
2.1. Metascintillator 4
2.2. Readout circuit and measurement setup 6
2.3. ToT-Based Event Identification and Signal Analysis 8
2.4. Semi-supervised learning 10
2.5. Performance Evaluation 11
3. Results 12
3.1. ToT-Based Event Identification 12
3.2. Semi-supervised learning using ToT values 14
3.3. Coincidence time resolution (CTR) 19
4. Discussion 22
5. Conclusion 24
Bibliography 25