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Sistema multicanal de aquisição de dados com processamento digital de pulsos para detecção de radionuclídeos

Processo: 16/00933-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
Vigência: 01 de janeiro de 2017 - 30 de novembro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Nuclear - Aplicações de Radioisótopos
Pesquisador responsável:Luana Soares Jorge
Beneficiário:Luana Soares Jorge
Empresa:Soluções e Instrumentações Avançadas Ltda. - ME
Município: São Paulo
Pesq. associados: Daniel Alexandre Baptista Bonifácio
Auxílios(s) vinculado(s):17/13665-1 - Detector e instrumentação com processamento digital de pulsos para tomografia por emissão de pósitrons (PET) dedicada a estudos pré-clínicos, AP.PIPE
Bolsa(s) vinculada(s):17/16296-7 - Sistema multicanal de aquisição de dados com processamento digital de pulsos para detecção de radionuclídeos, BP.PIPE
16/21345-4 - Desenvolvimento de algoritmos para FPGA (Field Programmable Gate Array), BP.TT
16/24232-6 - Sistema multicanal de aquisição de dados com processamento digital de pulsos para detecção de radionuclídeos, BP.PIPE
16/21342-5 - Plataforma de aquisição e distribuição de dados - módulo DAQ, BP.TT
Assunto(s):Sistema de aquisição de dados  Circuitos FPGA  Detectores de radiação  Instrumentação nuclear  Radionuclídeo 

Resumo

Um dos maiores desafios das aplicações das radiações ionizantes, seja na medicina, indústria, segurança nuclear, entre outros, é o desenvolvimento de sistemas de aquisição de dados (DAQ) para detectar e processar o sinal da radiação de forma a quantificá-la em termos de uma grandeza adequada. Existem diversas pesquisas para o desenvolvimento de sistemas DAQ multicanal utilizando processamento digital de pulsos (PDP) com dispositivos de lógica programável, como o FPGA ("Field Programmable Gate Array"), em tecnologias como a tomografia por emissão de positrons (PET - "Positron Emission Tomography") e experimentos de física de partículas e plasma. Comparado com sistemas analógicos, um sistema DAQ com PDP fornece alto grau de confiabilidade e permite uma maior faixa dinâmica, ruído reduzido e tempo de resposta similar ou superior, aliando baixo consumo de energia e alta densidade de componentes. O objetivo desta proposta é projetar, construir e validar um sistema DAQ multicanal com PDP em tempo real que seja de baixo custo e performance otimizada para a detecção de radionuclídeos. Tal sistema será capaz de fazer a digitalização e o processamento de 16 canais analógicos, simultaneamente. Cada sinal analógico será condicionado por meio de um pré-amplificador e um filtro anti-aliasing e, a seguir, convertido em digital por meio de um conversor analógico-digital (ADC- "Analog to Digital Converter"). Os pulsos digitalizados serão processados em um FPGA e, posteriormente, transferidos para armazenamento e análise de dados em um computador. Os algoritmos em FPGA, a serem desenvolvidos nesta FASE 1, constituem outra possibilidade de inovação e permitirão o triggering, cálculo de energia e marcação de tempo de chegada de cada evento para, periodicamente, transferir os dados para um computador ou um módulo concentrador, de forma eficiente, para minimizar o tempo morto do sistema. O desempenho do sistema DAQ proposto será avaliado por meio de uma aquisição típica de dados a partir de uma fonte radioativa de calibração com um cristal cintilador acoplado a um fotodetector, em que as resoluções em tempo e energia deverão ser limitadas pelo detector em si e não pelo DAQ. Essa avaliação será realizada no Laboratório de Física Nuclear Aplicada (LFNA) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Os resultados dos testes e avaliações deste sistema determinarão a viabilidade técnica-científica deste projeto, a qual possibilitará a construção de um sistema PET para pequenas regiões, como o pré-clínico ou para diagnóstico de câncer de mama, com performance superior e/ou custo inferior aos atuais. Além disso, o sistema DAQ também poderia ser adquirido por empresas que queiram utilizá-los em seus equipamentos para aplicações específicas, pois sua modularidade e reconfigurabilidade o torna flexível e adaptável para diversas aplicações. (AU)

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