데드 타임

입자 및 핵 탐지기와 같은 이산형 사건을 기록하는 탐지 시스템의 경우, 데드 타임은 시스템이 다른 사건을 기록할 수 없는 각 사건 이후의 시간이다.^[1]이러한 일상의 예는 플래시를 사용하여 사진을 찍을 때 일어나는 것이다. 플래시를 충전하는 데 몇 초가 필요하기 때문에 다른 사진은 바로 찍을 수 없다.데드 타임은 검출 효율을 낮추는 것 외에도 양자암호법에서 가능한 악용 가능성을 창출하는 것과 같은 다른 영향을 미칠 수 있다.^[2]null

개요

검출 시스템의 총 데드 타임은 일반적으로 검출기의 고유 데드 타임(예: 기체 이온화 검출기의 이온 드리프트 시간), 아날로그 프런트 엔드(예: 분광 증폭기의 형상화 시간) 및 데이터 수집(아날로그 대 디지털 대류 변환 시간)의 기여에 기인한다.리터, 판독값 및 저장 시간).null

검출기의 고유 데드 타임은 물리적 특성 때문에 발생하는 경우가 많다. 예를 들어, 플레이트 사이의 전위가 충분히 높은 값 이상으로 회복될 때까지 스파크 챔버가 "데드"된다.다른 경우, 첫 번째 사건 후 검출기가 여전히 "실시간"이고 연속적인 사건에 대한 신호를 발생시키지만, 그 신호는 검출기 판독이 이를 구별하고 분리할 수 없어 사건 손실이 발생하거나 예를 들어, (아마 부분적인) 축적된 에너지의 합이 다음과 같은 소위 "편리업" 사건에서 발생한다.대신 두 사건이 기록된다.어떤 경우에는 적절한 설계로 최소화할 수 있지만, 에너지 분해능과 같은 다른 특성만을 희생하여 최소화할 수 있다.null

아날로그 전자 장치도 데드 타임을 도입할 수 있다. 특히 쉐이핑 분광 증폭기는 가장 긴 시간(일반적으로 0.5 ~ 10마이크로초)에 걸쳐 빠른 상승, 느린 하강 신호를 통합하여 사용자가 이벤트 속도와 분해능 사이에서 절충점을 선택할 필요가 있다.null

트리거 로직은 또 다른 데드 타임의 가능한 원천이다; 신호 처리의 적절한 시간을 넘어서, 노이즈에 의해 야기된 가짜 트리거를 고려해야 한다.null

마지막으로, 특히 현대의 고에너지 물리학 실험에서 사용되는 것과 같은 채널 수가 많은 검출 시스템에서, 사건의 디지티션, 판독, 저장 또한 총 사망 시간에 기여한다.이 문제를 완화하기 위해 중·대형 실험에서는 정교한 파이프라이닝과 다중 레벨 트리거 로직을 사용하여 판독 속도를 줄인다.^[3]null

탐지 시스템이 실행 중인 총 시간부터 활성 시간을 얻으려면 데드 시간을 빼야 한다.null

마비성 및 비파라치성 행동

검출기(Detector) 또는 검출 시스템은 마비성 또는 비파라치성 행위로 특징지어질 수 있다.^[1]비파라치 검출기의 경우, 사망 시간 동안 발생하는 사건은 단순히 손실되므로 증가된 사건 발생률이 사망 시간의 역과 동일한 포화 속도에 도달할 것이다.마비성 검출기에서, 죽은 시간 동안 발생하는 이벤트는 놓칠 뿐만 아니라, 죽은 시간을 다시 시작하게 되어, 검출기가 증가하는 속도로는 어떤 사건도 기록할 수 없는 포화점에 도달하게 된다.반파라치형 검출기는 중간 행동을 보이며, 죽은 시간 동안 도착하는 사건이 이를 연장하지만 전량은 연장하지 않아 사건 발생률이 포화상태에 가까워지면 검출률이 감소한다.null

분석

사건이 평균 f 빈도로 무작위로 발생하고 있다고 가정할 것이다.즉, 그것들은 포아송 과정을 구성한다.최소 시간 간격 dt에서 사건이 발생할 확률은 fdt이다.t=0과 t 사이에 사건이 발생하지 않고 t에서 t+dt 사이에 사건이 발생할 확률 P(t)는 지수 분포에 의해 주어진다(Lucke 1974, Meeks 2008).null

P(t)dt=fe^{-ft}dt\,

이벤트 사이의 예상 시간은 다음과 같다.

\langle t\rangle =\int _{0}^{\put }t(t)t=1/f

비파라치 분석

분석 불가능한 경우, $\tau$ 시간이 for $\tau$ 인 경우 $\tau$ $t=0$ = $t=0$ $t=0$ 과 t $t=0$ $t=\tau$ = $t=\tau$ ${\displaystyt t=\tau }$ 사이의 사건 측정 확률은 0이다 $t=\tau$ .그렇지 않으면 측정 확률은 사건 확률과 동일하다.그런 다음 $\tau$ ${\displaystyle \tau$ $\tau$ 에 의해 이동된 지수 분포에 의해 시간 t에서 사건을 측정할 확률은 주어진다.

P_{m}(t)dt=0\,

t\leq \tau \,

m

P_{m}(t)dt=0\,

(

P_{m}(t)dt=0\,

)

P_{m}(t)dt=0\,

P_{m}(t)dt=0\,

= 0

{\

t

P_{m}(t)dt=0\,

t\leq \tau \,

{\

P_{m}(t)dt={\frac {fe^{-ft}dt}{\int _{\tau }^{\infty }fe^{-ft}dt}}=fe^{-f(t-\tau )}dt

for

t>\tau \,

측정 사이의 예상 시간은 다음과 같다.

\langle t_{m}\rangle =\int _{\tau }^{\\tP_{m}(t)dt=\langle t\rangle +\tau }

$N_{m}$ , $N_{m}$ 시간 간격 $T$ $T$ 동안 Nm ${\$ 카운트를 $N_{m}$ 기록하고 $T$ 데드 시간을 알면 다음과 같이 실제 사건 수(N)를 추정할 수 있다.

N\ 약 {\frac {N_{m}{1-N_{m}{\frac {\tau }}}

사망 시간을 알 수 없는 경우 통계 분석을 통해 정확한 카운트를 산출할 수 있다.예를 들어 (Meeks 2008) t $t_{i}$ ${\$ 가 측정 사이의 $t_{i}$ 간격 집합인 경우 $t_{i}$ $t_{i}$ ${\$ 는 이동된 지수 분포를 가지지만 $t_{i}$ , 각 구간에서 고정 값 D를 빼서 음수 값이 폐기되면 D가 g인 한 분포는 지수화된다.죽은 시간 $\tau$ {\ $displaystyle \tau }$ 보다 리터러시 $\tau$ 지수 분포의 경우 다음 관계가 유지된다.

{\frac {\langle t^{n}\angle }{\langle t^{n}}=n!

여기서 n은 정수다.위의 함수를 D의 다양한 값을 빼서(그리고 n의 다양한 값에 대해) 여러 측정된 간격에 대해 추정할 경우, D의 값이 특정 임계값을 초과하면 위의 방정식이 거의 참이며, 이러한 수정된 간격에서 도출된 카운트 레이트가 실제 카운트 레이트와 동일하다는 것을 알아내야 한다.null

카운트 시간

현대적인 마이크로프로세서 기반의 속도계에서는 회복 시간을 갖는 검출기(예: 가이거-뮐러 튜브)로 자기장 강도를 측정하는 한 가지 기법이 Time-to-Count이다.이 기법에서는 카운터가 시작되는 동시에 검출기가 무장을 한다.파업이 일어나면 카운터가 정지한다.특정 기간(예: 2초)에 여러 번 이런 일이 발생하면 스트라이크 간 평균 시간을 결정할 수 있고, 따라서 카운트 레이트를 결정할 수 있다.따라서 라이브 시간, 데드 시간 및 총 시간이 측정되지만 추정되지는 않는다.이 기법은 원자력 발전소에서 사용되는 방사선 감시 시스템에 매우 광범위하게 사용된다.null

참고 항목

참조

^ ^a ^b W. R. Leo (1994). Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer. pp. 122–127. ISBN 3-540-57280-5.
^ Weier, H.; et al. (2011). "Quantum eavesdropping without interception: an attack exploiting the dead time of single-photon detectors". New Journal of Physics. 13 (7): 073024. arXiv:1101.5289. Bibcode:2011NJPh...13g3024W. doi:10.1088/1367-2630/13/7/073024.
^ Carena, F.; et al. (December 2010). ALICE DAQ and ECS Manual (PDF) (ALICE Internal Note/DAQ ALICE-INT-2010-001).
^ Patil, Amol (2010). "Dead time and count loss determination for radiation detection systems in high count rate applications". Doctoral Dissertations.: 2148.

추가 읽기

Lucke, Robert L. (June 1976). "Counting Statistics for Nonnegligible Dead Time Corrections". Rev. Sci. Instrum. 47 (6): 766. Bibcode:1976RScI...47..766L. doi:10.1063/1.1134733.
Meeks, Craig; Siegel, P.B. (June 2008). "Dead time correction via the time series". Am. J. Phys. 76 (6): 589. Bibcode:2008AmJPh..76..589M. doi:10.1119/1.2870432.

모리스 S.L.와 S.A. 나프틸란, "수소 필터를 사용하여 광도계에 의한 사망 시간 결정", 우주비행사.천체.1994년 10월 71-75년 10월 107번 경

[Leo-1] W. R. Leo (1994). Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer. pp. 122–127. ISBN 3-540-57280-5.

[2] Weier, H.; et al. (2011). "Quantum eavesdropping without interception: an attack exploiting the dead time of single-photon detectors". New Journal of Physics. 13 (7): 073024. arXiv:1101.5289. Bibcode:2011NJPh...13g3024W. doi:10.1088/1367-2630/13/7/073024.

[3] Carena, F.; et al. (December 2010). ALICE DAQ and ECS Manual (PDF) (ALICE Internal Note/DAQ ALICE-INT-2010-001).

[4] Patil, Amol (2010). "Dead time and count loss determination for radiation detection systems in high count rate applications". Doctoral Dissertations.: 2148.

[1]

[2]

[3]

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