Applications of spline function to radiation digital signal processing

Abstract

The data smoothing method in numerical signal waveform processing has been studied. Applications of two different types of a smoothing spline function to the radiation signal waveform processing have been investigated. The first application was to use a smoothing spline function for the calculation of the rise time value of a pulse signal. The second one was to use smoothing spline function and its differential function to improve the energy spectrum of a planar semiconductor detector. An equation for the smoothed curve for measured data has been explained. A simulation to calculate the rise time value of smoothed test waveforms has been performed. The calculated rise-time value has been compared with the value smoothed by Savitzky-Golay method. It was found that the better suppression of noise components was obtained by using the smoothing spline method. Typical examples of signal waveform from a planar radiation detector were examined. The improvement of the energy spectrum of the CdTe semiconductor detector has been tested using three different methods, and their energy spectra were illustrated. The photo peak part of the calculated spectrum was found to become clearer than that of the raw spectrum.

数値信号波形処理におけるデータ平滑化法を研究した。放射線信号波形処理に対し異なる2種類の平滑化スプライン関数の適用を検討した。第1の適用として、パルス信号の立上がり時間値の計算に平滑化スプライン関数を用いた。第2は、平板型半導体検出器のエネルギースペクトルを向上するために平滑化スプライン関数およびその微分関数を用いた。測定データに対する平滑曲線の方程式を解説した。平滑試験波形の立上がり時間値を計算するシミュレーションを実施した。立上がり時間計算値をSavitzky-Golay法により平滑化した値と比較した。平滑化スプライン法を使うことにより良好なノイズ成分抑制が得られることが分かった。平板型放射線検出器からの信号波形の代表例について試験した。3種類の異なる方法を使ってCdTe半導体検出器のエネルギースペクトルの向上を試験し、そのエネルギースペクトルを図に示した。計算スペクトルの光電ピーク部分が未処理スペクトルのものよりも明確になることが分かった。