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Characterisation of Silicon Strip Detectors with a Binary Readout Chip for X-ray Imaging
No full textRX64DTH - A Fully Integrated 64-channel ASIC for a Digital X-ray Imaging System with Energy Window Selection
No full textMeasurements of Matching and High Count Rate Performance of Multichannel ASIC for Digital X-ray Imaging Systems
No full textA digital X-ray imaging system based on silicon strip detectors working in edge-on configuration
No full textWe present the energy resolution and imaging performance of a digital X-ray imaging system based on a 512-strip silicon strip detector (SSD) working in the edge-on configuration. The SSDs tested in the system are 300 mm thick with 1 or 2-cm-long strips and 100 mm pitch. To ensure a very small dead area of the SSD working in edge-on configuration, the detector is cut perpendicular to the strips at a distance of only 20 mm from the end of the strips. The 512-strip silicon detector is read out by eight 64-channel integrated circuits called DEDIX [Grybos et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-54 (2007) 1207]. The DEDIX IC operates in a single photon counting mode with two independent amplitude discriminators per
channel. The readout electronic channel connected to a detector with effective input capacitance of about 2 pF has an average equivalent noise charge (ENC) of about 163 el. rms and is able to count 1 Mcps of average rate of input pulses. The system consisting of 512 channels has an excellent channel-tochannel uniformity—the effective threshold spread calculated to the charge-sensitive amplifier inputs is 12 el. rms (at one sigma level). With this system a few test images of a phantom have been taken in the 10–30 keV energy range
Caractérisation et contribution de la fraction colloïdale dans la mobilité et la (bio)disponibilité du phosphore sédimentaire
No full textLe relargage de phosphore sédimentaire constitue une source interne de nutriments dans les eaux conduisant à l’eutrophisation des milieux aquatiques, en particulier des retenues. Les connaissances actuelles concernant le relargage du P sédimentaire ne tiennent pas compte de la fraction colloïdale, qui est pourtant considérée comme une importante phase porteuse de P, très mobile et potentiellement biodisponible. Cette thèse souligne le rôle majeur des colloïdes sédimentaires vis-à-vis de leur teneur en phosphore ainsi que leur fort potentiel à être mobilisé dans l’eau. Il a été démontré que les colloïdes sont une composante intrinsèque essentielle des sédiments au sein du barrage de Champsanglard (Creuse, France) et qu’ils peuvent être remobilisés à hauteur de 2.3 % de la masse totale du sédiment lors de la resuspension de ce dernier. Le phosphore colloïdal représentait jusqu’à 6 % du phosphore sédimentaire total et 80 % du phosphore total mobilisable. L’étude des différents protocoles d'extraction, de séparation et de conservation des sédiments a permis de proposer une méthodologie opérationnelle permettant la sélection du protocole le plus approprié. Il est ainsi recommandé de réaliser les extractions de colloïdes sur sédiment humides, par une méthode douce (agitation) et de réaliser la séparation des colloïdes extraits par filtration avec une étape de pré-séparation. Les centrifugations successives sont déconseillées car elles conduisent à une estimation biaisée de la quantité et de la qualité des colloïdes extraits. Au travers de l’étude de la retenue de Champsanglard, il a été mis en évidence une forte hétérogénéité de la répartition spatiale de la quantité et de la qualité des colloïdes sédimentaires et du P associé. La granulométrie des sédiments, l'hydrodynamique des écoulements, la présence d'affluents et le marnage apparaissent comme des facteurs clés. La plus importante quantité de colloïdes mobilisables et en particulier les colloïdes de plus grande taille (0.2 – 1 μm) concerne les sédiments lacustres des zones profondes, en amont de la confluence avec les tributaires. Les sédiments de berge régulièrement impactés par le marnage de l’eau relarguent du phosphore sous une forme biodisponible (forme dissoute et nano/petits colloïdes). En condition anoxique, les sédiments ont la capacité de libérer du phosphore colloïdal, dans des proportions largement supérieures au phosphore dissous. Jusqu’à 40 % du phosphore sédimentaire total a ainsi été remobilisé sous forme colloïdale. Lorsque les conditions redeviennent oxiques, une majeure partie du phosphore mobilisé persiste en solution et notamment sous la forme de colloïdes de tailles petites et intermédiaires (300 KDa - 0.45 μm). En conditions d’oxydo-réduction variables, les processus biogéochimiques impliquant le fer et la matière organique seraient les paramètres clés contrôlant la mobilité du P colloïdale. Ce travail met en évidence la nécessité de considérer la contribution des colloïdes pour l’évaluation de la mobilité et de la biodisponibilité du P, en particulier en contexte de retenue de barrage.The mobilization of phosphorus (P) from sediment is a persistent internal nutrient source sustaining eutrophication, especially in reservoir. Current knowledge about sedimentary P release does not consider colloidal form, although it is well-known for its efficiency as P-carrier, its high mobility and potentially bioavailability. This thesis provides new constraints to place sedimentary colloids and sedimentary colloidal P into light concerning their important stock and release potential in the reservoir. Colloids are shown to be an intrinsic component of reservoir sediment, and their recovery under sediment resuspension indicated the contribution of water mobilizable colloids up to 2.3 % of the sediment mass in Champsanglard dam reservoir (Creuse, France). The amount of P associated with colloids was up to 6 % of total sedimentary P and 80 % of water-mobilizable P. After the application of different protocols for colloid extraction, separation and for sediment storage, a framework for selecting appropriated method for colloid recovering from a sediment is proposed. The recommendation for colloid recovery is to work with wet sediment, avoid using high-power extraction protocol (i.e. sonication), using filtration with pre-separation step instead of successive centrifugation to avoid under or overestimation in quantity and quality of recovered colloids. The quantity and quality of sedimentary colloids and associated P varied spatially in the reservoir according to sediment size grain distribution and the influence of flow hydrodynamics, the presence of tributaries and fluctuations in the water-level. The highest content of water mobilizable colloids and especially large colloids (0.2 - 1 μm) were found in lacustrine bottom sediments, downstream of the tributary confluence. Bank sediments impacted by water-level fluctuations released P in bioavailable forms (dissolved P and small/nano P-colloids). Under anoxic condition, the potential of sediment to mobilize colloidal P was significantly higher than truly dissolved P and represented up to 40 % of total sedimentary P. When condition became oxic subsequently, major portion of released P remained in suspension under small/intermediate size (300 kDa - 0.45 μm). In redox changing conditions, the closely linked biogeochemical cycles of iron and organic matter could be the key parameters involved in mobility of colloidal P. This thesis highlights the need to consider colloids and their contribution in the P mobility at the boundary of sediment-water and associated bioavailability to aquatic plankton, particularly in dam reservoir context
Sedimentary phosphorus mobility in the context of hydroelectric dam reservoirs
No full textLa charge interne en phosphore (P) sédimentaire stockée dans les retenues de barrages retarde la restauration du processus d’eutrophisation. Ainsi, l’étude de la mobilité du P sédimentaire dans les retenues de barrage permet d’une part de comprendre son cycle géochimique dans ces systèmes, d’autre part de mieux appréhender les politiques de gestions de restauration des milieux. Cette étude met en évidence l’impact de trois barrages en cascade (Complexe de l’Age, Creuse, France) sur la distribution du P sédimentaire le long d’un continuum fluviatile. Dans les retenues étudiées, les teneurs en TP sont en moyenne de 1,59 ± 0,51 mgP/gsec et augmentent en direction des barrages. Ceci contraste avec les faibles teneurs observées dans les parties fluviatiles. Dans les réservoirs, le fractionnement chimique a montré que plus de 50% du P extrait était associé à la fraction ascorbate. L’association du P avec les oxy-hydroxydes de Fe amorphes dans les particules fines des sédiments accumulées près du barrage, s’avère être le facteur majeur expliquant les variations longitudinales des teneurs en TP. De plus, ces fortes teneurs associées à ces phases redox-sensibles et la mise en évidence d’un hypolimnion anoxique, révèle le fort potentiel de mobilisation de P sédimentaire dans ces retenues. En condition aérobie, un risque de mobilisation résultant d’un équilibre des concentrations en P entre soluté et fraction solide existe néanmoins. La détermination de valeur seuil EPC0 a souligné l’évolution du rôle de puits/source du sédiment vis-à-vis du P entre les retenues d’un même complexe. Enfin, l’étude de la mobilité du P sédimentaire en laboratoire, suite à deux cycles successifs aérobies et anaérobies montre que l’oscillation du potentiel d’oxydo-réduction, observé dans les retenues, favorise la mobilisation du P sédimentaire. La géochimie du Fe et la qualité de la matière organique dissoute semble être tous les deux impliqués dans la mobilité du P.Internal sedimentary phosphorus (P) load cause delay time in eutrophication recovery, especially in dam-reservoir systems where P stock are important. Then, the study of sedimentary P mobility in dam-reservoirs allow to better explain P geochemistry in this context and further to adapt management restauration policies. This study highlights the impact of three cascade dams (Age Complex, Creuse, France) on the distribution of sedimentary P along a fluvial continuum. In the impoundments studied, TP levels averaged 1.59 ± 0.51 mgP /g DW and increased towards dams. This contrast with the low and constant concentrations observed in the fluvial parts. In reservoirs, chemical fractionation showed that more than 50% of the extracted P was associated with the ascorbate fraction. The association of P to amorphous Fe oxi-hydroxides in the fine particles accumulated closed to the dam is the major factor explaining the longitudinal variations of the TP contents. In addition, the high levels of P associated with these redox-sensitive phases and the development of a hypoxic hypolimnion in studied reservoirs reveal the high potential for sediment P mobilization. Moreover, in aerobic conditions, a risk of mobilization resulting from an equilibrium concentration between solute and solid fraction exists. The determination of the EPC0 threshold value underlined the spatial evolution of the sink / source role of the sediment with respect to the P, between the reservoirs of the same complex. Finally, the study of sedimentary P mobility in the laboratory, following two successive aerobic and anaerobic cycles, showed that redox potential oscillation observed in the reservoirs, favors the mobilization of the sedimentary P. The geochemistry of iron and the quality of dissolved organic matter appear to be involved in the mobility of P
Pole-Zero Cancellation Circuit for Charge Sensitive Amplifier with Pile-up Pulses Tracking System
No full textFront-end electronics for multichannel semiconductor detector systems
No full textFront-end electronics for multichannel semiconductor detektor systems Volume 08, EuCARD Editorial Series on Accelerator Science and Technology The monograph is devoted to many different aspects related to front-end electronics for semiconductor detector systems, namely: − designing and testing silicon position sensitive detectors for HEP experiments and X-ray imaging applications, − designing and testing of multichannel readout electronics for semiconductor detectors used in X-ray imaging applications, especially for noise minimization, fast signal processing, crosstalk reduction and good matching performance, − optimization of semiconductor detection systems in respect to the effects of radiation damage. The monograph is the result mainly of the author's experience in the above-mentioned areas and it is an attempt of a comprehensive presentation of issues related to the position sensitive detection system working in a single photon counting mode and intended to X-ray imaging applications. The structure of this book is as follows: - semiconductor detectors: detector materials, signal generation, detector segmentation, detector models; - architecture of front end electronics: CSA, shaper, discriminator, noise optimizations, pulse shaping, fast signal processing; - important aspects of multichannel integrated circuits: noise modeling, short channel effects, digital to analog crosstalk, random matching; - radiation damage of integrated circuits: total dose effects, single event effects, radiation tolerant design; - examples of multichannel counting integrated circuits: chips for strip detectors, solutions for pad and pixel detectors
FSDR16 a low noise, fast silicon strip detector readout IC with a 5<sup>th</sup> order complex shaping amplifier in 180 nm CMOS
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