AGATA (gamma-ray detector)
એ. જી. એ. ટી. એ., અદ્યતન ગામા ટ્રેકિંગ એરે માટે, એક ઉચ્ચ વિભાજિત ઉચ્ચ શુદ્ધતા જર્મેનિયમ (એચ. પી. જી. ઈ.) ડિટેક્ટર એરે છે. તે યુરોપના બાર દેશો દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ યુરોપિયન સહયોગ પ્રોજેક્ટ છે. આ પ્રોજેક્ટની દરખાસ્ત 2001માં કરવામાં આવી હતી અને 2002માં સહભાગી દેશો દ્વારા તેના પર હસ્તાક્ષર કરવામાં આવ્યા હતા. એ. જી. એ. ટી. એ. ઉચ્ચ ગણતરીના ઘટના દર માટે સક્ષમ છે અને તેને સહાયક ડિટેક્ટર્સ સાથે જોડી શકાય છે, જેમ કે મેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રોમીટર, ફાસ્ટ-ટાઈમિંગ ડિટેક્ટર્સ ચાર્જ કણો અથવા ન્યુટ્રોન ડિટેક્ટર્સ. ઉચ્ચ-ગણો ખંડીય ઉચ્ચ-શુદ્ધતા જીઇ ડિટેક્ટર્સ એજીએટીએ ડિટેક્ટર્સ એ જીઇ-ડિટેક્ટર્સ છે જે છ ગણો અઝીમુથલ અને છ ગણો સમાંતર વિભાજન સાથે 36 ગણો ખંડ છે. ડિટેક્ટર 10 સે. મી. લાંબુ છે અને પાછળના ભાગમાં ગોળાકાર છે, જેનો વ્યાસ 8 સે. મી. અને આગળના ભાગમાં ષટ્કોણ છે. એક સામાન્ય આંતરિક ઇલેક્ટ્રોડ અને 36 સેગમેન્ટ્સ વ્યક્તિગત પ્રિએમ્પ્લીફાયર્સ દ્વારા વાંચવામાં આવે છે. આ વિભાગોને પછી અલગ ડિટેક્ટર્સ તરીકે ગણી શકાય. ષટ્કોણ સ્ફટિકો માટેના પરિમાણો આ પ્રમાણે છેઃ મહત્તમ નળાકાર કદઃ 90 મીમી લંબાઈ, 40.00 મીમી ત્રિજ્યા. સમાક્ષીય છિદ્રનું કદઃ 10 મીમી વ્યાસ, આગળના ભાગથી 13.00 મીમી સુધી વિસ્તરણ. નિષ્ક્રિય ક્ષેત્રોઃ ડિટેક્ટરની પાછળ 1 મીમી, સમાક્ષીય છિદ્રની આસપાસ 0.6 મીમી. એન્કેપ્સ્યુલેશનઃ 4.0 મીમી સ્ફટિક-કેન અંતર સાથે 0.8 મીમી જાડાઈ-ક્રાયોસ્ટેટઃ 2.0 મીમી કેપ્સ્યૂલ-ક્રાયોસ્ટેટ અંતર સાથે 1.0 મીમી જાડાઈ. ડિટેક્ટર સિગ્નલમાં સમાવિષ્ટ અવકાશી માહિતીનો ઉપયોગ કરીને આપણે સેગમેન્ટ્સની ભૂમિતિ દ્વારા શક્ય હોય તેના કરતા γ-રે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને વધુ સચોટ રીતે સ્થાનબદ્ધ કરી શકીએ છીએ. ફોટોઇલેક્ટ્રોન અથવા કોમ્પટન ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો ઉત્પન્ન કરે છે જે સંકેત ઉત્પન્ન થાય ત્યારે ડિટેક્ટર ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર વિરુદ્ધ સંકેતોના ઇમેજ ચાર્જને પ્રેરિત કરે છે. ઇમેજ ચાર્જમાં ફેરફાર ઇલેક્ટ્રોડની અંદર અથવા બહાર પ્રવાહના પ્રવાહનું કારણ બને છે. પ્રેરિત ચાર્જ બહુ-સેગમેન્ટ ડિટેક્ટરમાં મોટા અંતર માટે ઘણા ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર વહેંચવામાં આવે છે. નજીકના અંતર માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સના પ્રેરિત ચાર્જમાં વધારો અને ઘટાડો ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી પ્રાથમિક ચાર્જ આખરે તેના ગંતવ્ય ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે અને છબીને તટસ્થ કરે છે. ડિટેક્ટર સેક્ટરને ઓળખવા માટે કે જ્યાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થઈ હતી, આપણે ફક્ત પ્રેરિત સંકેતની ધ્રુવીયતાનું નિરીક્ષણ કરીને ચાર્જ એકત્રિત કરતા ઇલેક્ટ્રોડ પર ચોખ્ખા ચાર્જનું નિરીક્ષણ કરવું પડશે. આ નાના અને મોટા ત્રિજ્યામાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચે તફાવત કરવાની મંજૂરી આપે છે. ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ડિટેક્ટર સંકેતોની અવકાશી માહિતી ડિજિટલ પલ્સ-આકાર વિશ્લેષણથી ઓળખાય છે. પૂર્વ-વિસ્તૃત ડિટેક્ટર સિગ્નલને 100 એમએસ/સેની ઝડપ સાથે 14-બીટ રિઝોલ્યુશન સાથે ડિજિટાઇઝ કરવામાં આવે છે. પૂર્વ-સંવર્ધક સંકેતો એનાલોગ-થી-ડિજિટલ કન્વર્ટર (ADC) સાથે ડિજિટાઇઝ કરવામાં આવે છે. γ-રે ટ્રેકિંગ સિસ્ટમ માટે ઉચ્ચ કમ્પ્યુટિંગ શક્તિ સાથે કોમ્પેક્ટ ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ ઇલેક્ટ્રોનિક્સની જરૂર હતી. સમગ્ર માહિતી માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દીઠ માત્ર પાંચ મૂલ્યો પૂરતા છેઃ ઊર્જા જમા, તેનો સમય અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બિંદુના ત્રણ અવકાશી કોઓર્ડિનેટ્સ. વિવિધ ડિટેક્ટર માહિતીના આધારે વિવિધ અલ્ગોરિધમ્સ વિકસાવવામાં આવ્યા છે. પલ્સ-આકારનું વિશ્લેષણ જીઇ-ડિટેક્ટર γ-રેની પલ્સ-આકાર નક્કી કરે છે જેમાં ડિટેક્ટરની અંદરની દરેક વ્યક્તિગત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ત્રિ-પરિમાણીય સ્થિતિ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં મુક્ત ઊર્જા વિશેની માહિતી હોય છે. ટ્રેકિંગ એરેની કાર્યક્ષમતા આ ડેટા પર આધારિત છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સ્થિતિને બહાર કાઢવા માટે આપણે પલ્સ-આકારોની સરખામણી ચાર્જ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ સંબંધિત આકારો સાથે કરવી જોઈએ. કોમ્પટન સ્કેટર્ડ સંયોગ માટે બાહ્ય કોલિમેટેડ ડિટેક્ટર સાથે ચુસ્ત રીતે કોલિમેટેડ γ-રે સ્રોતોનો ઉપયોગ કરીને આ પ્રાયોગિક રીતે કરવામાં આવે છે. જીઇ-ડિટેક્ટરની વાહકતા પ્રવાહ વેગની તીવ્રતા અને વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટર અને પ્રવાહ વેગ વચ્ચેના કોણને પ્રભાવિત કરે છે. પરિણામે સંકેતનો આકાર સીધો પ્રભાવ ધરાવે છે કારણ કે જીઈ સ્ફટિક સ્ફટિકીય અક્ષીય દિશાના સંદર્ભમાં અનિસોટ્રોપિક છે. γ-કિરણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ નક્કી કરવા માટે વ્યક્તિએ પ્રેરિત વાસ્તવિક અને દર્પણ સંકેતોના આકારોને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. જે સેગમેન્ટમાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે તેના ઇલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ વાસ્તવિક સંકેતોને માપવા માટે થાય છે જ્યારે મિરર સિગ્નલ્સ પડોશી સેગમેન્ટ્સ પર માપવામાં આવે છે જ્યાં કોઈ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થતી નથી. ગામા-રે ટ્રેકિંગ ઉચ્ચ વિભાજન અને ડિજિટલ રીડ આઉટનો ઉપયોગ પડોશી વિભાગોમાં પ્રેરિત મિરર ચાર્જને માપવા માટે થઈ શકે છે. સિગ્નલના પલ્સ આકારના વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને, ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બિંદુનો અંદાજ લગાવી શકાય છે. ટ્રેકિંગ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરીને ગામા-રેના માર્ગનું પુનઃનિર્માણ કરી શકાય છે. મલ્ટી જીઓમેટ્રી સિમ્યુલેશન એ વિશ્લેષણ માટે સૌથી વિકસિત પેકેજોમાંનું એક છે જે મલ્ટી સ્ટેપ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરે છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ગણતરીના દરેક તબક્કાના પરિણામો મેટ્રિસીસમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે જે પછીથી પલ્સ આકાર પ્રતિસાદ પેદા કરવા માટે યાદ કરવામાં આવે છે જે ભારિત ક્ષેત્ર દ્વારા ચાર્જ વાહકો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આપેલ ડિટેક્ટર માટે સ્ફટિકના કદને ઘન મેટ્રિક્સમાં વહેંચવામાં આવે છે. દરેક સ્થિતિ માટે વિદ્યુત સંભવિતતા, વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને ભારિત ક્ષેત્રના મૂલ્યોની ગણતરી કરવામાં આવે છે અને પ્રવાહ વેગ મેટ્રિક્સની ગણતરી વિદ્યુત ક્ષેત્ર મેટ્રિક્સમાંથી કરવામાં આવે છે. કોઈપણ મનસ્વી ડિટેક્ટર માટે પલ્સ આકારનું અનુકરણ આકૃતિ 8 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આપેલ ડિટેક્ટર માટે, સ્ફટિકનું કદ જાળીની સાઇટ્સના ઘન મેટ્રિક્સમાં વહેંચાયેલું છે. દરેક સ્થાન પર વિદ્યુત સંભવિતતા, વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને વજન ક્ષેત્ર માટેના મૂલ્યોની ગણતરી કરવામાં આવે છે. ડ્રિફ્ટ વેગ મેટ્રિક્સની ગણતરી વિદ્યુત ક્ષેત્ર મેટ્રિક્સમાંથી કરવામાં આવે છે. આપેલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સ્થળ માટે ડિટેક્ટર પ્રતિસાદની ગણતરી આકૃતિ 8 માં બતાવ્યા પ્રમાણે ભાર ક્ષેત્ર દ્વારા ચાર્જ વાહકોના માર્ગને ટ્રેક કરીને કરવામાં આવે છે. ડિટેક્ટર વોલ્યુમમાં આપેલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ માટે પલ્સ આકારના પ્રતિભાવની ગણતરી કરવા માટે જે પગલાં અનુસરવા જોઈએ તે છેઃ ડિટેક્ટર ભૂમિતિને સ્પષ્ટ કરો. પોઈસન સમીકરણના ઉકેલમાંથી વિદ્યુત સંભવિત સપાટીઓ અને વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓની ગણતરી કરો. સેમિકન્ડક્ટર માધ્યમમાં ચાર્જ વાહક પરિવહનનો અમલ કરો. મનસ્વી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સ્થિતિ માટે ચાર્જ વાહકોના માર્ગની ગણતરી કરો. સંપર્કો પર ચાર્જ પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે રામોની [11] પ્રમેય લાગુ કરો. સંભવિતનું વજન કરો અને ક્ષેત્રના રીઝોલ્યુશનનું વજન કરો. ગામા-રે પાથ રિકન્સ્ટ્રક્શન અલ્ગોરિધમ γ-રે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના માર્ગનું પુનઃનિર્માણ એ γ-રે ટ્રેકિંગની મુખ્ય સમસ્યાઓમાંની એક છે. γ-રેના માર્ગના નિર્માણ માટે ઘણી સૂચિત પદ્ધતિઓ છે અને તેમાંથી બે પ્રબળ છેઃ બેક ટ્રેકિંગ અલ્ગોરિધમ અને ક્લસ્ટરાઈઝેશન. આકૃતિ-ઓફ-મેરિટ માટેના સૂત્રની પસંદગીના આધારે ટ્રેકિંગ પ્રદર્શન ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે; તેથી વિવિધ આંકડા-ઓફ-મેરિટની વિગતવાર તપાસ કરવામાં આવી છે. પુનર્નિર્માણ પરિણામો પર કોમ્પટન સ્કેટરિંગની પ્રારંભિક ગતિની અસરની તપાસ કરવાની જરૂર છે. એ. જી. એ. ટી. એ. એ અત્યાર સુધીમાં વિકસાવવામાં આવેલ સૌથી કાર્યક્ષમ જી-રે ટ્રેકિંગ એરે છે અને સ્થિતિ સંવેદનશીલ જી-ડિટેક્ટર્સ આ માટેનો મુખ્ય ખ્યાલ છે. તે ઉલ્લેખનીય છે કે કોમ્પોઝિટ જીઈ ડિટેક્ટર્સ સૌપ્રથમ યુરોગેમ સ્પેક્ટ્રોમીટર માટે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા અને તેનો ઉપયોગ ઘણા પ્રમાણભૂત કાર્યક્રમો માટે કરવામાં આવ્યો છે. યુરોબલ સ્પેક્ટ્રોમીટર માટે એન્કેપ્સ્યુલેટેડ જીઈ ડિટેક્ટર્સ વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. સેગમેન્ટ તકનીકો તેમના સંયોજનમાં નવીનતમ છે અને એજીએટીએમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ડિટેક્ટર્સ