Gamma MCA

Progressive web application for gamma spectroscopy (multi-channel analyzer/MCA) including file import/export of various formats and live plot support via the serial interface. Designed to be straightforward and easy to use.

(Click image for a short trailer video)

Built using Bootstrap, Plotly.js, Font Awesome, Z-Schema and some more.

Feature Overview

• No installation required - accessible through every modern browser
• Can be easily installed for stand-alone offline use
• Straightforward interface to get down to business, no hidden submenus
• Probably one of the most beautiful spectrum analyzers out there, includes dark and light modes
• File import of common data formats (e.g. CSV, TKA, XML, JSON)
• Export JSON and XML all-in-one files (includes sample info, calibration, multiple spectra)
• Live plotting via the serial interface, compatible with any serial device (e.g. Arduino) on desktop
• Compatible with serial (FTDI) chips on mobile
• Serial console to control your device
• Polynomial energy calibration (arbitrary n-th degree)
• Gaussian correlation filtering for auto peak detection (energy and isotope)
• Qualitative efficiency compensation for better high-energy peaks
• Customizable and comprehensive list of common isotopes and their gamma-ray energies
• Export interactive graphs of your spectrum to embed it into your website
• ... and much more!

Importing Spectra

There are essentially two types of files you can use - both being text files, e.g. CSV, XML or JSON:

1. Chronological streams where each new detected event gets printed to the file after the previous one. This includes raw streams from the Open Gamma Detector or any other serial device that has been set up to do so. Important: The whole file will be read and the individual events are confined using the delimiter. Whitespace or newlines do not matter. The delimiter can be changed in the settings.
2. Ready-to-use histograms. This includes common file types like TKA, CSV, TXT, JSON and also, e.g., RadiaCode-101/Becqmoni XML exports. This is the more common format for files. Important: If your CSV/TXT file has more than one element per line, the first one will be regarded as channel index/energy and the second as the number of counts. If there's one element only, it will be regarded as the number of counts instead.

Gamma MCA can import JSON files complying with the NPES JSON Schema.

Using Serial

Serial connections are designed to be very simple to use, so you don't need some crazy complicated or obscure format. Just send over the raw bin data in one of the two following forms and Gamma MCA will handle the rest.

Thanks to the WebSerial API and WebUSB you can use any serial device capable of doing gamma spectroscopy or processing the data to plot your spectra. The are two types of prints supported:

1. Chronological streams where each new detected event gets printed to the serial interface after the other. Important: Your device has to print a special character (default's a semicolon ;) after every single event to signalize the end of a data entry. Whitespace or newlines do not matter. The delimiter can be changed in the settings.

Example (4096 channels):

389;874;359;626;551;651;431;3123;466;214;662;1053;467;310;713;319;3001;294;340;493;437;1836;388;
570;354;318;330;688;1343;455;1627;359;252;652;449;602;
329;796;644;414;621;449;663;2311;0;538;224;394;421;444;362;885;406;437;796;994;579;319;456;404;442;922;441;973;
315;642;549;4095;588;774;361;329;1375;499;346;615;794;361;406;4095;457;1028;468;311;321;285;435;514;585;633;670;

2. Ready-to-use histograms. This data has been pre-processed and the finished histogram will be periodically transmitted. Important: Your device has to print a special character (default's a semicolon ;) after every single histogram channel/bin to signalize the end of a data entry and each new histogram needs to be on a new line (\n or e.g., Arduino's Serial.println(...))! The delimiter can be changed in the settings, as well as the correct number of ADC channels that is required for this to work.

Example (4096 channels):

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Both modes are currently supported by our Open Gamma Detector or any other serial device that has been set up to do so.

Requirements

Gamma MCA should work in any modern browser version that is no older than the first quarter of 2023 (roughly). If you're using an older browser version (it's highly recommended to update) there are some fallbacks to most of the important the functions. The OS of your device doesn't matter.

Some functions such as the Web Serial API and WebUSB are only supported in Chromium-based browsers (Google Chrome, MS Edge, Opera, ...) and not Safari or Firefox. Support on mobile devices can differ so YMMV.

Most of the progressive web app functionality (PWA) is supported by most browsers (Chrome, Firefox, Safari, ...). However, the full feature set is unfortunately only available in Google Chrome or MS Edge at the moment of writing (02/2024). This might change in the future.

Weaker systems might experience artifacting, a reduced count rate or even spiking in the count rate when switching tabs, plots or changing settings. Any reasonably powerful machine in 2023 and beyond should be more than capable to run Gamma MCA in any use case, though. Problems can occur for example on SBCs, mobile or special low-power mini-PCs. This mostly happens when a lot of data has been collected, i.e. for long live recordings. Most of the processing power actually goes to refreshing the plot, so increasing the Data Refresh Time can be helpful there!

tl;dr: Use the latest Chrome or Edge on a machine that is capable of playing 1080p60 videos on Youtube without you noticing any performance hits and you'll be fine.

Using Locally

You can use most if not all features of Gamma MCA locally on your machine if you don't want to or aren't able to access the internet. All it takes you to do is download this repository and install the latest version of Python 3.

You can then execute the run_locally.py script that will create a web server on your local machine and navigate to http://127.0.0.1 in a browser of your choice. This does not require any actual internet connection.

Keep in mind that Gamma MCA will not be able to automatically update itself anymore. Also, this will oviously only work inside the same network as the web server except if you do some port forwarding or stuff.

Nothing will be tested for this specific use case, so your mileage may vary.

Contributing

The PWA is written with TypeScript. To make changes to the code, please only commit to and make pull requests for the dev branch! main will only pull changes from dev once I approve a new version.

You can find all the relevant .ts and .(s)css files inside the source folder. The tsconfig.json as well as the package.json for installation of the node packages and compilation is in the root directory. index.html and print.html are the only HTML files worth editing and can also be found there.

To make changes to the service worker, have a look at service-worker.js in the root directory. It is written in vanilla JS, because it works and compiling it in TS is absolute pain and totally not worth it.

Branding

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