Studio sensore CMOS. Stefano Mantini

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1 Studio sensore CMOS Stefano Mantini

2 Distinzione elettroni/fotoni

3 Variabile significativa Cluster 3x3 Cluster signal 3x3.25 9Sr (>1 MeV) 6Co (~1 MeV).2 137Cs (~5 kev) Raggi x (<1 kev) Energy Cluster (ADC)

4 Identificazione nuova variabile Ricavando dai precedenti grafici le relative cumulative si calcola la probabilità data una misura di essere un tipo di ipotesi, con la formula di Bayes: P h # x = P(x h #) P(x h * ) * E = 15 ADC P x h # =, f # x dx Cluster signal 3x3 9Sr 137Cs 6Co Raggi x Prob > 1 MeV = 5.3 % Prob 1 MeV = 7.5 % Prob 5 kev = 15.5 % Prob < 1 kev = 71.7 % Energy Cluster (ADC)

5 Identificazione nuova variabile Prob<1keV Prob.<1keV Quindi si è fatta l analisi della distribuzione della probabilità per la singola sorgente, individuando degli andamenti di riferimento. Si è scelto di utilizzare come nuova variabile la probabilità di appartenere all istogramma relativo ai raggi x Sr 6Co 137Cs Raggi x Distinzione visiva maggiore e buona variabile per analisi multivariata per distinzione fondo segnale

6 Ricerca relazione tra la forma dello scan in posizione e le dimensioni della sorgente

7 Sensore MT9V11 Caratteristiche sensore: Matrice VGA (64x48 pixels) Dimensioni singolo pixel: 5.6 µm x 5.6 µm Area sensibile: 3.58 mm x 2.69 mm Sistema di conversione analogico digitale a 1 bit (range dinamico 124 ADC) Tempo di integrazione: 2 ms Filtro in resina 52 µm (densità 4 g/cm3)

8 Sensore MT9V15 Caratteristiche sensore: Matrice VGA (648x488 pixels) Dimensioni singolo pixel: 1.75 µm x 1.75 µm Area sensibile: 1.13 mm x.54 mm

9 Setup misure 9Sr sensore MT9V11 Sorgente utilizzata: Sorgente estesa di 9Sr (diametro di 25 mm) con A=37 kbq, collimato con lastre di Cu (spessore 1 mm) Distanza Cu-sensore: 8 mm Tempo singolo run: 6 s Passi dello scan: 1 mm Diametro fori Cu:.5, 1, 2, 3, 5, 7 mm

10 Filtro vs No Filtro Conteggi Foro 1 mm - intero sensore χ 2 / ndf / 15 Constant 169 ± Mean ±.329 Sigma 3.53 ±.31 Conteggi 25 Scan con foro 1 mm 2 χ / ndf / 11 Costant 2647 ± Mean 11.7 ±.3256 Sigma ± Posizione [mm] Posizione [mm] Si osserva che i conteggi al picco con il sensore senza filtro aumentano circa del 6%.

11 Scan in posizione (sensore senza filtro) Scan fori Conteggi 1.8 Foro 1 mm Foro 3 mm Foro 5 mm Foro 7 mm Posizione [mm]

12 Riassunto scan in posizione (t = 6 s) Diametro foro (mm) Conteggi al picco Conteggi / s Sigma (ADC) cps cps cps cps 9.7

13 Misure preliminare di flusso al picco Conteggi Flussi vs Diametro Si osservano 2 andamenti: quadratico fino ai punti con dimensioni minori e uguali a quelle del sensore) lineare per fori più grandi del sensore Diametro [mm]

14 Sigma vs Diametro Sigma Diametro [mm]

15 Simulazione Programma di simulazione: Geant Simulazione di singolo pixel Riproduzione processo di analisi à creazione file.root coerenti con l input di analisi (si effettua così la stessa procedura per misure e simulazione)

16 Simulazione scan Foro diametro 1 mm (senza filtro) Simulazione vs Misure: diametro 1 mm distanza 8 mm (senza filtro) Conteggi 1.8 Misure Simulazione Posizione [mm]

17 Misure su sorgenti di uso clinico

18 Setup misure dotatoc 9Y Sorgenti utilizzate: Sorgente piatta diluita 9Y/H2O =.1 (Fondo) Sorgente piatta diluita con spot di diametro 5 mm (Spot) A = 33.3 kbq/ml V = 1.8 ml Distanza: 2 mm

19 Dotatoc Fondo (1 frame) Conteggi χ / ndf 18.2 / 24 Constant ± Mean ±.1181 Sigma 9.16 ±.1198 Back Posizione [mm]

20 Dotatoc Fondo (simulazione) Simulazione vs Misure Conteggi 1 Misure.8 Simulazione Posizione [mm]

21 Spot & Fondo Conteggi Posizione [mm]

22 Spot con fondo sottratto Conteggi 4 Scan Dotatoc fondo sottratto χ 2 / ndf / 3 Constant 4 ± Mean ±.4172 Sigma ± Posizione [mm]

23 Modifiche dovute alla sottrazione del fondo Conteggi 7 6 Spot χ 2 / ndf / 4 Constant 6223 ± Mean ±.5948 Sigma 4.28 ±.1169 Conteggi 4 Scan Dotatoc fondo sottratto χ 2 / ndf / 3 Constant 4 ± Mean ±.4172 Sigma ± Posizione [mm] Posizione [mm]

24 Scan in posizione 9Sr Conteggi Scan con foro 5 mm a distanza 2 mm χ 2 / ndf / 7 Costant 4.3e+5 ± 53.5 Mean ±.692 Sigma ± Posizione [mm]

25 Conclusioni Nuova variabile utilizzabile per la distinzione di fondo e segnale per un eventuale analisi multivariata Esiste una relazione tra la forma dello scan e le dimensioni della sorgente Si misura il segnale aggiuntivo dovuto allo spot utilizzando sorgenti di uso clinico con presenza di fondo