Sistemas de tempo real para processamento digital de impulsos em espectroscopia da radiação

Abstract

Este trabalho demonstra as vantagens da utilização de sistemas de processamento digital de impulsos em espectroscopia da radiação, analisa as suas componentes fundamentais e propõe, implementa e valida algumas arquitecturas dedicadas em que um espectrómetro digital se pode basear. Estudam-se em detalhe os problemas inerentes à obtenção de um espectro de energia da radiação, desde o ruído presente até às questões intrínsecas à natureza do próprio fenómeno de emissão e detecção da radiação. O bloco de digitalização é analisado sendo demonstrado que uma arquitectura baseada em digitalizadores intercalados possui vantagens em termos de linearidade muito importantes em aplicações de espectroscopia da radiação. São também analisados os procedimentos tradicionalmente utilizados para o teste de digitalizadores e é demonstrado um método original, denominado método das amplitudes, com o qual é possível determinar o número efectivo de bits de um digitalizador sem necessidade de recorrer a uma fonte de sinal com precisão superior ao sistema em teste. Identificam-se os pontos críticos das arquitecturas de processamento digital de impulsos, estabelecem-se os requisitos fundamentais a que uma arquitectura com estes objectivos deve obedecer e apresenta-se uma arquitectura de multiprocessamento com processadores digitais de sinal. O seu desempenho é estudado nomeadamente em termos da taxa de contagem de impulsos e da possibilidade de se configurar um sistema com um tempo morto praticamente nulo. Uma análise do ponto de vista dos sistemas de tempo real é igualmente efectuada, focando-se as suas características bem como as técnicas utilizadas para assegurar o seu funcionamento contínuo e fiável como sistema autónomo. Finalmente, o trabalho conclui-se com a apresentação de um método original desenvolvido para a correcção do efeito da recolha incompleta de carga em detectores de CdZnTe, denominado método do deslizamento linear.