跳转到导航跳转以搜索录制离散事件(例如粒子和核检测器)的检测系统,死区时间是系统无法录制另一个事件的每次事件后的时间。 [1]日常生活例子是当有人使用闪光灯拍照时会发生什么 - 后来不能立即采取另一张照片,因为闪光灯需要几秒钟来充电。除了降低检测效率之外,死亡时间还可以具有其他效果,例如在量子密码术中创建可能的利用。 [2]
检测系统的总死区通常是由于模拟前端的检测器的固有死时间(例如在气态电离检测器中的离子漂移时间)的贡献(例如,光谱的成形时间放大器)和数据采集(模数转换器和读出和存储时间的转换时间)。
探测器的内在死区时间通常是由于其物理特性;例如,火花室是"死亡"直到板之间的电位恢复到足够高的值。在其他情况下,探测器在第一个事件之后,仍然是" Live"并且确实产生了连续事件的信号,但是信号使得检测器读数无法区分和分开它们,从而导致事件丢失或在所谓的&#34中;堆积"例如,记录来自两个事件的沉积能量的(可能部分)的(可能部分)的总和。在某些情况下,这可以通过适当的设计最小化,但通常仅以能量分辨率的其他性质为代价。
模拟电子产品也可以引入死区时间;特别地,塑料光谱放大器需要集成快速上升,在最长可能的时间内(通常为0.5高达10微秒)以获得最佳分辨率的快速上升,使得用户需要在事件速率之间选择折衷和解决方案。
触发逻辑是其他可能的死区来源;除了信号处理的适当时间之外,需要考虑由噪声引起的虚假触发。
最后,事件的数字化,读数和存储,尤其是在具有大量通道的检测系统中,如现代高能物理实验中使用的那些,也有助于总死亡时间。为了缓解问题,中型和大型实验使用复杂的流水线和多级触发逻辑来降低读出速率。 [3]
从检测系统运行的总时间,必须减去死区时间以获得实时时间。
探测器或检测系统可以通过瘫痪或不瘫痪的行为来表征。 [1]在一个不瘫痪的探测器中,在死区时间发生的事件只是丢失,因此随着越来越多的事件速率,检测器将达到等于死区时间的逆速率。在瘫痪的探测器中,在死者期间发生的事件不仅会错过,而且会重新开始死区时间,以便随着速度的增加,探测器将达到饱和点,可以达到任何事件。A半瘫痪的探测器展示中间行为,其中在死区时间期间到达的事件确实扩展,但不是全部量,导致在事件速率接近饱和时降低的检测率。
假设事件随机发生,平均频率f。也就是说,它们构成了泊松过程。然后,事件将在无限时间间隔dt中发生的概率是f dt。在指数分布(Lucke 1974,Meeks 2008)给出时,事件在时间t到T + DT发生的概率p(t)在时间t到t + dt的发生概率p(t)在t = 0和时间t之间发生的事件(Lucke 1974,Meeks 2008):
p(t)d t = f e-f t d t {\ displaystyle p(t)dt = fe ^ { - ft} dt \,}
⟨T⟩=∫0∞Tp(t)d t = 1 / f {\ displaystyle \ langle t \ rangle = int _ {0} ^ {\ infty} tp(t)dt = 1 / f}
对于未瘫痪的情况,具有τ{\ displaystyle \ tau}的死区段,测量t = 0 {\ displaystyle t = 0}之间的事件的概率是零。否则,测量的概率与事件概率相同。然后通过由τ{\ displaystyle \ tau}移动的指数分布给出了在时间t测量事件的概率,其指数分布:
p m(t)d t = 0 {\ displaystyle p_ {m}(t)dt = 0 \,}对于t≤τ{\ displaystyle t \ leq \ tauq \,}
p m(t)dt = fe - ftdt∫τ∞fe - ftdt = fe - f(t-t - τ)dt {\ displaystyle p_ {m}(t)dt = {\ frac {fe ^ { - ft} dt} {\ int _ {\ tau} ^ {\ infty} fe ^ { - ft} dt}} = fe ^ { - f(t- \ tau)} dt} for t> τ{\ displaystyle t> \ tau \,}
⟨TM⟩=∫τ∞∞∞t p m(t)dt =⟨t⟩+τ{\ displaystyle \ langle t_ {m} \ rangle = int _ {\ tau} ^ {\ infty} tp_ {m}(t )dt = \ langle t \ rangle + \ tau}
换句话说,如果在特定时间间隔t {\ displaystyle t}期间记录n m {\ displaystyle n_ {m}}并且已知死区时间,则可以估计实际的事件数(n)
如果未知死时间,统计分析可以产生正确的计数。例如,如果Ti {\ DisplayStyle T_ {i}}是测量之间的一组间隔,则Ti {\ DisplayStyle T_ {i}}将具有移位的指数分布,但如果固定值d从每个间隔中减去,丢弃负值,只要d大于死区时间τ{\ displaystyle \ tau},分布将是指数。对于指数分布,以下关系保持:
⟨t n⟩⟨t⟩n = n! {\ displaystyle {\ frac {\ langle t ^ {n} \ rangle} {\ langle t \ rangle ^ {n}}} = n!}
其中n是任何整数。如果以上述功能估计具有多种测量的单个测量的间隔,则应发现,对于上述某个阈值的D值,上述等式几乎是真实的,并且计数率源自这些修改的间隔将等于真正的计数率。
具有现代微处理器的大量测量计,一种用于测量具有探测器(例如Geiger-Müller管)的场强的技术,恢复时间是时间到计数。在这种技术中,检测器同时启动计数器。发生罢工时,计数器停止。如果这在一定时间内发生了多次(例如,两秒钟),则可以确定击球之间的平均时间,从而确定计数率。因此测量了实时时间,死区时间和总时间,估计。这种技术在核发电站使用的辐射监测系统中广泛使用。
^ a b w.r. leo(1994)。核和粒子物理实验的技术。 Springer。第122-127页。 ISBN 3-540-57280-5。
^ Weier,H ;; 等等。 (2011)。 " Quantum窃听没有拦截的:攻击利用单光子探测器的死区时间" 新的物理杂志。 13(7):073024。ARXIV:1101.5289。 Bibcode:2011NJPH ... 13G3024W。 DOI:10.1088 / 1367-2630 / 13/7/073024。 ^ Carena,F .; 等等。 (2010年12月)。 Alice DAQ和ECS手册(PDF)(Alice内部注/ DAQ Alice-Int-2010-001)。 Lucke,Robert L.(1976年6月)。 "计数非资格的死区时间校正统计数据" Rev. SCI。 仪器。 47(6):766.BIBCODE:1976RSCI ... 47..766L。 DOI:10.1063 / 1.1134733。 温柔,克雷格; Siegel,P.B. (2008年6月)。 "通过时间序列和#34死了时间校正; 是。 J. Phy。 76(6):589.BIBCODE:2008AMJPH..76..589M。 DOI:10.1119 / 1.2870432。 莫里斯,S.L. 和Naftilan,S.A.,"通过使用氢过滤器和#34; Astron确定光度死区时间。 astrophys。 提供。 Ser。 1994年10月107日,71-75