• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권6호
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• pp.2023-2030
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• 2022

A novel pulse fitting analysis (PFA) method is presented for the acquisition of nuclear spectra. The charging process of the feedback capacitor in the resistive feedback charge-sensitive preamplifier is equivalent to the impulsive pulse, and its impulse response function (IRF) can be obtained by non-linear fitting of the falling edge of the nuclear pulse. The integral of the IRF excluding the baseline represents the energy deposition of the particles in the detector. In addition, since the non-linear fitting process in PFA method is difficult to achieve in the conventional architecture of spectroscopy system, a new multi-channel analyzer (MCA) based on Zynq SoC is proposed, which transmits all the data of nuclear pulses from the programmable logic (PL) to the processing system (PS) by high-speed AXI-Stream in order to implement PFA method with precision. The linearity of new MCA has been tested. The spectrum of ¹³⁷Cs was obtained using LaBr₃(Ce) scintillator detector, and was compared with commercial MCA by ORTEC. The results of tests indicate that the MCA based on PFA method has the same performance as the commercial MCA based on pulse height analysis (PHA) method and excellent linearity for γ-rays with different energies, which infers that PFA method is an effective and promising method for the acquisition of spectra. Furthermore, it provides a new solution for nuclear pulse processing algorithms involving regression and iterative processes.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권2호
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• pp.745-752
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• 2024

A method for gamma/neutron event classification based on frequency-domain analysis for mixed radiation environments is proposed. In contrast to the traditional charge comparison method for pulse-shape discrimination, which requires baseline removal and pulse alignment, our method does not need any preprocessing of the digitized data, apart from removing saturated traces in sporadic pile-up scenarios. It also features the identification of neutron events in the detector's full energy range with a single device, from thermal neutrons to fast neutrons, including low-energy pulses, and still provides a superior figure-of-merit for classification. The proposed frequency-domain analysis consists of computing the fast Fourier transform of a triggered trace and integrating it through a simplified version of the transform magnitude components that distinguish the neutron features from those of the gamma photons. Owing to this simplification, the proposed method may be easily ported to a real-time embedded deployment based on Field-Programmable Gate Arrays or Digital Signal Processors. We target an off-the-shelf detector based on a small CLYC (Cs2LiYCl6:Ce) crystal coupled to a silicon photomultiplier with an integrated bias and preamplifier, aiming at lightweight embedded mixed radiation monitors and dosimeter applications.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권3호
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• pp.251-260
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• 1998

홀터 심전계는 심장 이상으로 인한 급사 위험이 있는 환자를 위한 비관혈인 진단 장비이다. 본 연구에서는 일상생활 중에 심전도 데이터를 획득할 수 있도록 원칩 마이크로프로세서와 대용량메모리인 플레쉬 메모리(flash memory) 카드를 이용하여 2채널의 홀터 심전계를 설계하였다. 시스템 하드웨어는 크게 원칩 마이크로프로세서(68HC11E9)의 아날로그 심전도 처리회로, 플레쉬 메모리 카드로 구성하였다. 아날로그 심전도 처리회로는 250,500,1000의 이득을 갖는 증폭기와 0.05-100Hz의 대역폭을 갖는 대역통과 필터, 호흡으로 인한 기저선의 이동을 제거하기 위한 auto-balancing 회로와 포화-보정회로를 사용하였다. 심전도 신호는 240샘플/초 샘플링하여 A/D 변환하였다. 심전도는 필터링 및 전처리 과정을 통하여 특징점인 Q-R-T파를 검출하고, 이를 근거로 템플리트 생성, ST레벨, 심박수, QT간격 측정과 부정맥을 검출하였다. 또한 장시간동안의 심전도 데이터와 측정된 진단파라미터를 저장하기 위해 실시간 압축 알고리즘인 MFan과 delta modulation 방법을 이용하여 데이터를 압축, 저장하였다. 20M 바이트 용량의 플레쉬 메모리 카드에 기록된 데이터는 PC의 DOS나 Windows 환경의 ambulatory monitoring 분석시스템과 쉽게 인터페이스가 가능하도록 FFS(Flash File System)의 호환 가능한 SBF(Symetric Block format)포맷으로 저장하여 분석시스템에서 데이터 처리 및 관리할 수 있게 하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.1847-1855
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• 2012

클록 보정회로를 가진 1V 1.6-GS/s 6-비트 flash 아날로그-디지털 변환기 (ADC: analog-to-digital converter)가 제안된다. 1V의 저전압에서 고속 동작의 입력단을 위해 bootstrapped 아날로그 스위치를 사용하는 단일 track/hold 회로가 사용되며, 아날로그 노이즈의 감소와 고속의 동작을 위해 평균화 기법이 적용된 두 단의 프리앰프와 두 단의 비교기가 이용된다. 제안하는 flash ADC는 클록 보정회로에 의해 클록 duty cycle과 phase를 최적화함으로 flash ADC의 동적특성을 개선한다. 클록 보정 회로는 비교기를 위한 클록의 duty cycle을 제어하여 evaluation과 reset 시간을 최적화한다. 제안된 1.6-GS/s 6-비트 flash ADC는 1V 90nm의 1-poly 9-metal CMOS 공정에서 제작되었다. Nyquist sampling rate인 800 MHz의 아날로그 입력신호에 대해 측정된 SNDR은 32.8 dB이며, DNL과 INL은 각각 +0.38/-0.37 LSB, +0.64/-0.64 LSB이다. 구현된 flash ADC의 면적과 전력소모는 각각 $800{\times}500{\mu}m2$와 193.02 mW 이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.109-115
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• 2008

공학적 목적의 지반조사에 양질의 자료를 제공하기 위해서는 여러 가지 조사들이 동시에 수행되어야 하고 또한 통합적인 해석이 필요하다. 본 연구에서는 천해저에서 지층 경계에 대한 분해능이 뛰어나며 지층 형태 파악이 용이한 2개의 부머와 단일채널 스트리머를 이용한 탄성파탐사 반사법과 지층의 물리적 특성 가운데 중요한 성질인 탄성파 속도를 구할 수 있도록 한 개의 에어건과 4 m 간격의 24채널 해저면 수신케이블을 제작하여 이용한 굴절법을 동시에 수행함으로써 보다 정확한 지질정보 획득을 시도하였다. 단일채널 반사법 탐사자료는 통상적인 전산처리과정을 통하여 해상도 및 품질이 향상된 2차원 고해상 탄성파 단면도를 얻었고, OBC (Ocean Bottom Cable) type의 수진기를 이용하여 얻은 굴절법 탐사자료는 토모그래피 방법을 통하여 속도 단면도를 구하였다. 두 가지 탐사 결과에 대한 통합적인 해석 단계로서 반사법 탄성파 단면도는 굴절법에서 얻은 속도정보를 이용하여 심도 전환된 단면도를 얻었고, 이로부터 3차원 기반암 심도 단면도와 퇴적층 두께 분포도 등에 대한 정보를 도출할 수 있었다. 천해저 지반조사 분야에 본 연구에서 제시한 방법을 이용하면 보다 정확하고 신뢰성 높은 지질정보가 파악될 것으로 사료된다.

• 전자공학회논문지C
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• 제35C권10호
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• pp.1-11
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• 1998

본 논문은 핵자기 공명신호를 검출하기 위하여 자석상자 내에 한 개의 코일을 가진 펄스방식의 핵자기 공명장치에 대한 새로운 구현방법에 관한 것이다. 수소 원자핵의 Larmor 주파수가 5MHz가 되도록 설계된 자석상자에 5MHz 고주파 자기장을 인가하여 자석상자 내에 투입된 글리세린 시료로부터 수소 원자핵의 공명신호를 얻었다. 자석상자 내의 정자기장은 자기장의 세기가 1168 gauss인 영구자석을 사용하여 만들었으며, 고주파 자기장은 5MHz의 주파수를 가지며 전류의 크기가 8A인 고주파 신호를 5.73μH의 코일에 인가하여 발생시켰다. 고주파 자기장의 발생시간을 2.8μsec로 하였을 때 핵자기 공명신호는 최대 크기로 나타났으며, 반복 검출을 하기 위하여 고주파 자기장의 발생주기를 100msec로 설계하였다. 시료에서 발산되어 자석상자 내의 코일에 감지되는 핵자기 공명신호는 Larmor 주파수와 같은 주파수를 가지는 신호가 진폭변조된 형태로 나타났다. 코일에 감지된 신호를 송수신 분리회로와 전치증폭기 및 중간증폭기에서 각각 20.7dB, 36dB 및 40dB로 증폭하고 동기검파회로에서 검파하여 핵자기 공명신호를 얻었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권5호
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• pp.477-486
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• 1998

본 연구에서는 요분석용 스트립을 이용하여 요의 상태를 정량적·정성적으로 측정할 수 있는 요분석시스템을 구현하였다. 요분석시스템의 분석 알고리듬은 온도 변화, 전원 노이즈 통의 외란에 강인한 특성을 나타내기 위하여 퍼지 논리를 적용하였다. 강인하고 안정적인 요분석시스템을 설계하기 위하여 스트립 9가지 패드의 분강학적 특성을 검토하였다. 요분석시스템 하트웨어와 소프트웨어로 구성되었다. 요분석시스템의 하드웨어는 단일칩 마이크로프로세서를 사용하였고, 주변장치들로는 광하부, 트레이 제어, 전치증폭부, PC와의 통신, 열전사 프린터 및 동작 상태 표시기로 구성하였다. 요분석시스템의 소프트웨어는 시스템 프로그램과 분류 프로그램으로 구성하였다. 시스템 프로그램은 시스템 제어와 데이터 취득 및 분석을 수행하도록 하였다. 분규 프로그램은 퍼지추론부와 멤버쉽함수 발생기로 구성되었다 멤버쉽함수 발생기는 정도관리의 통계학적 방법을 이용하여 삼각형 멤버쉽함수를 생성하였다. 측정된 데이터는 PC로 전송되고, 전송된 데이터는 C++로 작성된 데이터 관리 및 취득 프로그램에 의해 저장된다. 요분석시스템의 정확도와 퍼지분류기의 안정성은 표준시료를 이용하여 평가하였다. 실험결과는 검사항목과 만족한 일치를 보였다.