Yb Và 153Sm Sử Dụng Hệ Phổ Kế Sacp Trên Lpưhnđl

trình chính sẽ trao quyền điều khiển cho chương trình con đến khi chương trình con kết thúc.

Chương trình có thể đọc và xuất số liệu dưới dạng văn bản hoặc nhị phân. Các loại đuôi của chương trình tạo ra gồm *.txt, *.dat, *.enr, *.dif, *.spe, *.2sp,

*.rpt và một số dạng khác.

Hình 2.21: Cửa sổ giao diện chính của chương trình Gacasd.

Các nút lệnh trên cửa sổ chính của chương trình gồm:

- Merge files: nối và chuyển đổi các tập tin số liệu đo,

- Reduce and Filter: lọc các cặp sự kiện trùng phùng theo các tham số giả định của hệ đo và chuyển đổi giữa các dải đo 4k, 8k hoặc 16k,

- Calib: tính các hệ số chuẩn năng lượng của từng kênh đo và chuẩn các cặp sự kiện trùng phùng,

- D_Spec: tạo phổ của từng kênh đo,

- S_Spec: tính phổ tổng,

- 3 Dim: tính phổ ba chiều,

- S_Diff: tách các phổ gamma nối tầng bậc hai không loại bỏ các thành phần phông,

- S_Diff*: tách các phổ gamma nối tầng bậc hai đồng thời loại bỏ các thành phần phông,

- Efdet: hiệu chỉnh hiệu suất ghi cho các phổ gamma nối tầng bậc hai,

- Display: hiển thị và xử lý các loại phổ,

- Second_T: xác định phổ các chuyển dời gamma sơ cấp ứng với một chuyển dời gamma thứ cấp được chọn trước,

- Ident: sắp xếp các chuyển dời gamma và sơ đồ mức kích thích,

- Er+, Er-: tính các sai số trong xác định các chuyển dời gamma và sơ đồ

mức.

Cách sử dụng chương trình để xử lý số liệu đã được hướng dẫn và biên soạn cụ thể tại Phòng thí nghiệm Vật lý và Điện tử hạt nhân, Viện Nghiên cứu hạt nhân.

Chương trình đã được kiểm tra đánh giá trên bộ số liệu chuẩn và các số liệu của 60Co và 36Cl cho thấy kết quả như sau:

- Các kết quả khớp (từ bậc 1 đến bậc 5) là phù hợp với quy luật và tương tự như kết quả khớp của các phần mềm như Origin 6.0, SigmaPlot.

- Để tận dụng các ưu điểm xử lý của các chương trình xử lý phổ thương mại, các phổ được tạo ra từ chương trình có thể gọi và xử lý trên các chương trình xử lý phổ chuẩn hiện nay.

- Các kết quả xác định phổ gamma nối tầng bậc hai và chuyển dời được so sánh với các kết quả của chương trình viết trên Fortran và chương trình của nhóm Sukhovoj A.M. - Viện Liên hợp Nghiên cứu hạt nhân Dubna.

- Tốc độ chuyển đổi dữ liệu cho 50 Mb chạy trên máy tính Packard Bell 2,4 GHz mất khoảng 1,2 phút.

- Chức năng hiệu chỉnh nhiều lần số liệu cho phép khắc phục hoàn toàn sự phi tuyến của hệ đo và cho phép xác định năng lượng chuyển dời chính xác đến 10-2 keV.

Các cải tiến của chương trình so với các chương trình trước đây mang lại sự thuận lợi trong xử lý các tập số liệu lớn và khắc phục được nhược điểm chiếm nhiều bộ nhớ của máy tính. Các kết quả xử lý của chương trình là phù hợp với kết quả xử lý của các chương trình khác, ví dụ như của nhóm Sukhovoj A.M.

- Dubna (viết bằng FORTRAN).

II.8. Kết luận

Chương này trình bày các kết quả trong xây dựng và phát triển phổ kế SACP trên Lò phản ứng hạt nhân bao gồm:

- Các kết quả đạt được về chùm nơtron, hệ che chắn bảo vệ bức xạ cho các

đetectơ bao gồm:

- Các kết quả trong lắp đặt, thử nghiệm với hai cấu hình của phổ kế SACP. Ngoài ra còn có các phương án để phát triển hệ phổ kế.

- Các kết quả về xây dựng chương trình xử lý số liệu Gacasd 1.0.

Chương III

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HẠT NHÂN

172Yb VÀ 153Sm SỬ DỤNG HỆ PHỔ KẾ SACP TRÊN LPƯHNĐL

III.1. Nghiên cứu phân rã gamma nối tầng của Sm và Yb

Các bia mẫu 152Sm và 171Yb là hợp chất giàu đồng vị của các nguyên tố này với ôxy và có xuất xứ từ Nga [70,71], mỗi mẫu có khối lượng 1g. Mẫu được đóng gói trong túi polyetylen hàn kín có kích thước 11,5 cm, khoảng cách từ mẫu đến mặt mỗi đetectơ là 4cm [4,8]. Thời gian tiến hành thực nghiệm với bia đồng vị 171Yb là 400 giờ đo và 152Sm là 600 giờ đo trong các đợt chạy lò từ tháng 7/2005 đến tháng 5/2008. Số liệu được thu nhận bằng hệ phổ cộng biên độ các xung trùng phùng dưới dạng mã biên độ, được lưu tích luỹ thành nhiều tập tin theo thời gian đo trên máy tính để tránh các hiệu ứng không ổn định của hệ đo trong quá trình đo làm ảnh hưởng đến kết quả đo. Một số kết quả nghiên cứu đã được công bố trong công trình [6].

Số liệu được xử lý theo các thuật toán và quy trình xử lý của phương pháp

được mô tả trong II.3.1, theo quy trình gồm các bước sau [4,7,8]:

- Chuẩn số liệu,

- Tạo và xử lý phổ tổng,

- Tìm các phổ nối tầng bậc hai tương ứng với các đỉnh tổng tìm được,

- Tính cường độ dịch chuyển gamma nối tầng và xây dựng sơ đồ mức,

- Tính mật độ mức thực nghiệm theo công thức (1.8) và xác suất dịch chuyển theo số đếm thu nhận được,

- Tìm và tính xác suất phân rã theo các kênh phân rã khác nhau của các trạng thái kích thích trung gian do các dịch chuyển sơ cấp mạnh tạo nên.

Các công thức chuẩn số liệu, tìm phổ tổng, phổ nối tầng, hiệu chỉnh hiệu suất được trình bày trong chương IV tài liệu [8].

Sai số trong quá trình xác định năng lượng của dịch chuyển gamma chủ yếu phụ thuộc vào:

- Độ chính xác của quá trình chuẩn năng lượng: Sai số do quá trình chuẩn phụ thuộc vào sai số của số liệu thư viện được sử dụng và quá trình làm khớp số liệu. Sai số này có thể giảm được bằng cách sử dụng các số liệu có độ tin cậy cao và sử dụng các hàm khớp một cách hợp lý, có thể sử dụng kết hợp thêm phương pháp phân đoạn hoặc hiệu chỉnh nhiều lần để chuẩn số liệu. Các đóng góp do sai số này có thể khống chế được ở mức 0,5 ÷ 2 keV.

- Sai số của quá trình xác định tâm đỉnh: Sai số này phụ thuộc vào số đếm thống kê tại kênh trung tâm, số đếm tại kênh trung tâm càng lớn thì sai số trong xác định vị trí của đỉnh càng bé. Sai số này chỉ có thể giảm được bằng cách tăng thời gian đo và sử dụng thiết bị có độ phân giải năng lượng tốt.

Sai số trong xác định cường độ dịch chuyển sẽ phụ thuộc chủ yếu vào:

- Sai số trong tính diện tích đỉnh: Sai số này phụ thuộc vào phương pháp tính diện tích hay làm khớp đỉnh và phụ thuộc vào số đếm thống kê của đỉnh. Sai số này có thể giảm được bằng cách tăng thời gian đo và tính diện tích đỉnh một cách hợp lý.

- Sai số do xác định hiệu suất ghi của các đetectơ: Sai số này thường lớn và sai khác rõ rệt ở các vùng năng lượng khác nhau do sự thay đổi mạnh của hiệu suất ghi theo năng lượng. Sai số này có thể giảm được bằng cách tăng thời gian đo để các đỉnh quan tâm có được độ chính xác thống kê cần thiết. Ngoài ra sử dụng nguồn chuẩn hoặc bia chuẩn có số liệu tin cậy cũng là yếu tố quan trọng để làm giảm sai số trong xác định cường độ dịch chuyển.

Ngoài các nguyên nhân sai số kể trên, các quá trình hiệu chuẩn thiết bị không chính xác cũng gây nên các sai số hệ thống, đóng góp vào số liệu đo. Để giảm các sai số này, cần kiểm tra hiệu chuẩn thiết bị thường xuyên trước khi đo và luôn tuân thủ đúng các qui trình đo và xử lý số liệu.

Số liệu sau khi xử lý xong sẽ được đánh giá thống kê theo các phương pháp khác nhau để tìm ra các quy luật chung nhằm mục đích đánh giá quy luật phân rã, sự phân bố của các trạng thái kích thích cũng như sự dịch chuyển của nucleon trong lớp vỏ của các hạt nhân này ở trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản. Sự ảnh hưởng của vấn đề cấu trúc lên tham số mật độ mức cũng được xem xét rút ra từ qui luật của số liệu thực nghiệm.

III.1.1. Phổ và số liệu của 172Yb và 153Sm

7002

1000

3500

152Sm(n,)153Sm

5000

5500

keV

6000

3000

171Yb(n,)172Yb

7427

7941

8020

5453

2500

Counts

2000

5773

5830

5858

1500

100

6500 7000 7500 8000

keV

Hình 3.1a: Một phần phổ tổng của phản

ứng 171Yb(n,)172Yb với nơtron nhiệt.

Hình 3.1b: Một phần phổ tổng của phản

ứng 152Sm(n,)153Sm với nơtron nhiệt.

100000

80000

E1+E2=771

25000

20000

E1+E2=1464

Counts

332

440

596

868

60000

15000

Counts

40000

260

512

10000

20000

5000

-20000

0 200 400 600

keV

400 600 800 1000 1200

keV

Hình 3.2a: Phổ gamma phân rã nối tầng bậc hai từ trạng thái Bn về mức cuối 5086 keV của 153Sm.

Hình 3.2b: Phổ gamma phân rã nối tầng bậc hai từ trạng thái Bn về mức cuối 6560 keV của 172Yb.

Khác với phổ của các hạt nhân trung bình như Cl, Ni, Ti,… mà nhóm nghiên cứu đã đo đạc trình bày trong [8], phổ của 153Sm có đỉnh tổng ứng với trạng thái Bn rất thấp so với các hạt nhân trung bình. Xuất hiện rất nhiều chuyển dời cường độ yếu và thường chỉ có một số ít chuyển dời sơ cấp mạnh về trạng thái trung gian. Hình 3.3b là phổ của các chuyển dời gamma sơ cấp sau chuyển dời gamma thứ cấp có năng lượng 5542 keV. Các chuyển dời này có hệ số rẽ nhánh khá lớn (>10) về các mức kích thích thấp hơn.

40 E1+E2=7946keV

1 628 1255 1882 2509 3136 3763 4390 5017 5644 6271 6898 7525

Hình 3.3a: Phổ hai dịch chuyển nối tầng 5542 keV và 2402 keV của 172Yb.

Hình 3.3b: Phổ các dịch chuyển gamma

từ mức 2482 2 keV về các mức thấp hơn.