LCLS上硅漂移探测器的最优脉冲处理、堆积分解及应用
仪器与探测器
2019-03-21 v2 数据分析、统计与概率
摘要
硅漂移探测器（SDDs）在从地质学到牙科学等众多领域的波谱学中引发了革命性变化。对于超快 X 射线自由电子激光（FELs）上的一部分实验，SDDs 能够做出重大贡献。通常，未知的波谱携带科学数据而具有研究价值，或者背景测量有助于识别意外信号。许多测量仅涉及几种已知的离散光子能量，从而允许对堆积进行单事件分解和波谱光子计数。我们设计了一个脉冲函数，并证明通过拟合可以获得每个脉冲的信号幅度和上升时间，从而无需进行脉冲成形。通过避免脉冲成形，几十纳秒的上升时间减少了脉冲堆积，并允许在光子间隔时间低至几百纳秒时对剩余的脉冲堆积进行分解，同时提供精度为 10 纳秒的到达时间信息。波形拟合同时产生了高能量分辨率和高计数率（比当前数字脉冲处理器高两个数量级）。我们表明，堆积波谱拟合相对简单且优于堆积波谱反卷积。我们为恒定强度源开发了一个光子堆积统计模型，将其扩展到可变强度源（FELs的典型情况），并用它来拟合复杂的堆积波谱。随后，我们开发了一种贝叶斯堆积分解方法，该方法允许从 6 条单色线中分解出最多包含 6 个光子的单事件堆积，准确率达到 99%。SDDs 的实用性将延续至 X 射线 FEL 科学时代。其继任者，即 ePixS 混合像素探测器，已经提供了数百个像素，每个像素的性能与 SDD 相似，且封装紧凑、坚固且经济。
引用
@article{arxiv.1706.01211,
title = {Optimal pulse processing, pile-up decomposition and applications of silicon drift detectors at LCLS},
author = {G. Blaj and C. J. Kenney and A. Dragone and G. Carini and S. Herrmann and P. Hart and A. Tomada and J. Koglin and G. Haller and S. Boutet and M. Messerschmidt and G. Williams and M. Chollet and G. Dakovski and S. Nelson and J. Pines and S. Song and J. Thayer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.01211},
year = {2019}
}
备注
16 pages, 11 figures, 4 tables