Một Số Giá Trị Đặc Trưng Của Hệ Khi Đo Với Nguồn Đồng Vị.

- PC: Máy tính Pentium IV.

Nguyên tắc hoạt động của hệ theo cấu hình thứ hai như sau: Khác với trường hợp trong hình 2.8, ở sơ đồ trên hình 2.12 tín hiệu ở lối ra của hai khối phân biệt ngưỡng nhanh được đưa đến hai lối vào (START và STOP) của khối biến đổi thời gian thành biên độ. Đường tín hiệu đưa vào lối STOP của TAC được làm trễ nhằm nâng cao biên độ tín hiệu ở lối ra của TAC với các sự kiện xuất hiện đồng thời ở hai đetectơ. Khi khối giao diện nhận được tín hiệu Valid Convert từ TAC thì khối giao diện sẽ gửi tín hiệu đến Gate của các ADC để cho phép các ADC thu nhận và biến đổi các tín hiệu ở lối vào của các ADC thành các giá trị code biên độ ở lối ra. Sau khi các ADC biến đổi xong tín hiệu, thiết bị giao diện sẽ đọc các số liệu này và lưu trữ chúng vào bộ nhớ hoặc trong các tập tin trên đĩa cứng.

Sau khi máy tính ghi xong số liệu, các ADC trở về trạng thái chờ tín hiệu Valid Convert tiếp theo. Các ADC sẽ không làm việc khi chưa có tín hiệu tác động vào Gate cho dù có xung đến ở lối vào của các ADC. Trong tập tin số liệu, số liệu được ghi thành ba cột E1(n), E2(n) và E3(n) tương ứng với biên độ của các cặp xung trùng phùng và độ chênh thời gian giữa hai sự kiện. Các giá trị E1(n) và E2(n) lần lượt là các code biên độ của hai xung tới từ các đetectơ 1 và đetectơ 2 tương ứng, E3(n) là giá trị tương ứng với độ chênh thời gian giữa hai sự kiện, n là số thứ tự của các cặp sự kiện trùng phùng tính từ thời điểm bắt đầu đo. Số liệu được xử lý sau khi đo tương tự như trường hợp hệ đo sử dụng khối trùng phùng nhưng trong trường hợp này ta có thêm thông tin về độ chênh lệch thời điểm xuất hiện các xung ở lối ra của các đetectơ.

Trong cấu hình thứ hai, điểm khác nhau cơ bản so với cấu hình thứ nhất là khối trùng phùng được thay bằng khối TAC và bổ sung thêm một ADC để phân tích biên độ ứng với độ chênh thời gian giữa các sự kiện ở lối ra của TAC. Trong tập tin số liệu ngoài hai cột ghi code biên độ của các cặp sự kiện

trùng phùng còn có thêm cột thứ ba ghi độ chênh thời gian xuất hiện giữa các sự kiện đó. Như vậy trong cùng một phép đo, ta có thể thu được đồng thời vừa năng lượng và thời gian sống. Sử dụng TAC thay cho khối trùng phùng sẽ có thêm cơ sở để chọn lựa thông tin về mặt thời gian, cho phép người xử lý chọn các sự kiện theo các tương quan thời gian khác nhau từ cùng một tập số liệu đo.

Một số tham số của hệ đo và kết quả theo cấu hình thứ hai được trình bày trong bảng 2.2 và hình 2.13 là phổ thời gian của hệ khi đo với nguồn 60Co.

Bảng 2.2: Một số giá trị đặc trưng của hệ khi đo với nguồn đồng vị.

Stt

Kênh A		Kênh B		TAC (ns)	ADC	Td (giây)	Kết quả
FFA	CFD	FFA	CFD	TAC (ns)	ADC	Td (giây)	cps	FWHM	P/B
1	20Max 20500	50ns 1,0	2Max 20500	50ns 1,8	500	1k	500	19,4	21,4	170/4
2	20Max 20500	50ns 1,2	2Max 20500	50ns 2,4	500	1k	500	16,0	19,52	170/3
3	20Max 20500	20ns 0,7	2Max 20500	20ns 1,4	500	1k	500	13,7	17,08	150/2
4	20Max 20500	20ns 0,8	2Max 20500	20ns 1,6	500	1k	10000	9,3	17,08	2100/1 0
5	20Max 20200	22ns 0,6	2Max 20200	22ns 1,2	500	1k	600	12,2	18,0	160/2
6	20Max 20500	22ns 0,8	2Max 20500	22ns 1,6	500	1k	500	10,0	18,5	240/4
7	20Max 20500	20ns 0,7	2Max 20500	20ns 1,2	500	1k	1000	11,2	16,9	420/4
8	20Max 20500	20ns 1,0	2Max 20500	20ns 2,0	500	1k	500	19,7	13,6	600/2
9	20Max 20500	65ns 3,0	2Max 20500	65ns 6,0	500	1k	500	31,0	20,5	625/2
10	20Max 20500	20ns 1,0	2Max 20500	20ns 2,0	500	1k	1000	19,2	14,7	1150/5

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 118 trang tài liệu này.

Ghi chú: FFA: các tham số của khuếch đại lọc lựa thời gian nhanh; CFD: các tham số được chọn cho khối phân biệt ngưỡng nhanh; TAC: giá trị toàn dải của TAC; ADC: giá trị dải đo của ADC phân tích thời gian; Td: thời gian

đo; cps: tốc độ đếm; FWHM: độ phân giải; P/B: tỉ số giữa độ cao đỉnh và chân đỉnh.

Hình 2.13: Phổ thời gian của hệ khi đo với nguồn 60Co, FWHM =14,7 ns.

Sau khi sử dụng nguồn đồng vị để kiểm tra và thiết lập các tham số, hệ được đo với bia đồng vị 35Cl. So sánh hai đỉnh tổng ở năng lượng Bn của 36Cl khi xử lý trên cùng một dung lượng số liệu như nhau ứng với hai cấu hình đo thì tỉ số độ cao P/B trong cấu hình thứ hai hơn 1,57 lần so với cấu hình thứ nhất; tỉ số giữa diện tích đỉnh/phông trong cấu hình thứ hai cao hơn 1,29 lần so với cấu hình thứ nhất. Điều này chứng tỏ các tham số đã được lựa chọn tốt hơn do các phép đo được tiến hành thuận tiện hơn (quan sát được trực tiếp đường cong trùng phùng on-line).

Khi xử lý số liệu đo đồng thời nguồn 60Co và 137Cs với các độ chênh thời gian khác nhau đã thu được các phổ như trên hình 2.14. Các đỉnh của 60Co và 137Cs đã được tách riêng hoàn toàn khi xử lý theo các độ chênh thời gian khác nhau. Đỉnh trong phổ thời gian tương ứng với các cặp gamma phân rã nối tầng phát ra từ nguồn 60Co, vùng phông trong phổ tương ứng với trùng phùng ngẫu nhiên của các phân rã gamma không nối tầng từ nguồn 137Cs.

Hình 2.14: Phổ thời gian và các phổ năng lượng khi chọn với các độ chênh thời gian khác nhau.

Như vậy, số liệu của hệ đo sử dụng TAC cho phép chọn các sự kiện trùng phùng với các độ chênh thời gian khác nhau nên lượng thông tin thu được trong cùng một phép đo cao hơn hẳn so với cấu hình trong hình 2.8. Tuy

nhiên để giảm phông tán xạ compton ở phía dưới năng lượng liên kết của nơtron với hạt nhân khi các đỉnh tổng có năng lượng thấp cách xa Bn, theo [4] cần sử dụng thêm một đetectơ thứ 3.

II.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo

II.4.1. Sự phụ thuộc của phông và phương pháp xử lý

Giải quyết vấn đề đóng góp của phông compton trong phổ tổng là một vấn đề rất quan trọng. Nếu xác định sai phông sẽ làm xuất hiện các chuyển dời giả hoặc làm mất các chuyển dời nối tầng có cường độ bé trong phổ nối tầng. Trong hình 2.15 là phân bố cường độ nối tầng với năng lượng tổng Ec  8,57 MeV thu được trong khoảng độ rộng E  34 keV, tương ứng với hai trường hợp không loại trừ phông và có loại trừ phông.

1165

1961

1165

1961

180

Counts

200

160

140

6624

150

790

6624

790

120

2865

7412

2865

7412

100

5716

100 80

1602

3061

7791

1601

3060

7791

6978

50 40

0 0

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

keV

-20

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

keV

Hình 2.15: Phổ gamma nối tầng ứng với đỉnh tổng 8579 keV và độ rộng 34 keV, hình a là phổ chưa loại trừ đóng góp của phông, hình b là phổ đã loại trừ đóng góp của phông.

Sự phụ thuộc của diện tích đỉnh vào quá trình tạo phổ nối tầng bậc hai được đánh giá dựa trên các phổ nối tầng ứng với đỉnh tổng 8579 keV của 36Cl. Các phổ này được tính với các độ rộng khác nhau của chân đỉnh theo hai phương pháp loại trừ phông trước và loại trừ phông sau. Với các phổ đã được loại trừ

phông trước, diện tích đỉnh được tính theo cách lấy tổng các số đếm trong vùng đỉnh. Với các phổ chưa loại trừ phông, diện tích đỉnh được tính theo các phương pháp thông thường như loại trừ phông theo phương pháp hình thang hoặc làm khớp. Kết quả so sánh diện tích của các đỉnh theo các phương pháp và tham số của chân đỉnh được trình bày trong bảng 2.3.

Bảng 2.3: Sự phụ thuộc của diện tích đỉnh vào cách tạo và xử lý phổ nối tầng bậc hai.

Đỉnh năng lượng (keV)

Trường hợp 1	Trường hợp 2	Trường hợp 3	Trường hợp 4
1600	0,96	0,99	1,04	1,08
1957	0,99	0,97	1,15	1,13
2035	1,00	0,89	1,45	1,28
2155	1,15	0,82	0,93	0,67
2197	1,00	0,83	1,53	1,26
2310	0,99	0,87	1,17	1,03
2393	0,84	1,05	1,52	1,90
2467	1,13	0,95	1,04	0,87
2677	0,96	1,00	1,10	1,15
2845	0,85	0,98	0,35	0,41
2869	0,98	0,97	1,06	1,06
2975	0,95	1,01	1,48	1,58
2996	0,95	1,10	1,29	1,48
3062	1,00	1,01	1,07	1,09

Ghi chú: Trường hợp 1: tỉ số diện tích của các đỉnh giữa hai phổ nối tầng tính với độ rộng 36 và 44 kênh không trừ phông; Trường hợp 2: tỉ số diện tích của các đỉnh giữa hai phổ nối tầng tính với độ rộng 36 và 44 kênh theo phương pháp không trừ phông; Trường hợp 3: tỉ số diện tích của các đỉnh giữa hai phổ nối tầng tính với độ rộng 36 kênh theo hai phương pháp trừ phông/ không trừ phông; Trường hợp 4: tỉ số diện tích của các đỉnh giữa hai phổ nối tầng tính với độ rộng 44 kênh theo hai phương pháp trừ phông/ không trừ phông.

Kết quả trong bảng 2.3 cho thấy với các đỉnh có thống kê thấp, diện tích sẽ rất phụ thuộc vào phương pháp xử lý và cách tính phổ nối tầng bậc hai. Để giảm ảnh hưởng này, khi nghiên cứu các chuyển dời cường độ bé cần tăng thời gian đo. Trong phân tích phổ nối tầng thực nghiệm, các sự kiện có ích tương ứng

với năng lượng nối tầng Ec được chọn trong khoảng độ rộng E sao cho

E/Ec  0,005 [18,73,74]. Trong gần đúng bậc nhất, số đếm phông trong khoảng E và trong hai khoảng liền kề mỗi khoảng có độ rộng 0,5 E là như nhau, sự khác nhau của số đếm giữa các kênh tại vị trí đỉnh tổng có quy luật phân bố chuẩn thực nghiệm và độ phân tán xác định bằng thống kê số đếm trong khoảng Ec  (0,5 E) của phổ tổng nếu như đỉnh tổng được phân tích không bị chập với một đỉnh tổng khác. Hình 2.16 là phân bố tích luỹ tương ứng phần phông trong đỉnh tổng, mỗi khoảng 17 keV.

Counts

1166

1957

1 8

1 6

1 4

790

2864

6648

1 2

474

1602

5715

8073

1 0

2333

7422

-2

0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0

k e V

Hình 2.16: Phân bố của các thành phần phông do trùng phùng ngẫu nhiên

đóng góp vào đỉnh tổng 8579 keV ứng với độ rộng 34 keV.

Các phân tích thực nghiệm trên là cơ sở để chọn lựa thông tin có ích trong phân rã gamma nối tầng từ các đỉnh trong phổ tổng. Trong trường hợp ứng với đỉnh tổng 8579 keV của 36Cl và hình học đo được sử dụng trên kênh nơtron số 3, tỉ lệ này chiếm dưới 10% trong tổng số sự kiện nối tầng ghi được ứng với đỉnh tổng.

II.4.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến phông

Một số yếu tố đóng góp vào các thành phần của phông có thể liệt kê như sau:

- Đóng góp của việc bắt trực tiếp nơtron có năng lượng trên nhiệt: Trong trường hợp này năng lượng tổng của cặp gamma nối tầng thu được có giá trị lớn hơn năng lượng liên kết của nơtron trong hạt nhân được đo.

- Sự hấp thụ không hoàn toàn năng lượng của các lượng tử gamma nối tầng trong thể tích đetectơ. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong các thành phần phông phía dưới năng lượng liên kết của nơtron với hạt nhân, quá trình này làm giảm tỉ số diện tích đỉnh trên phông của các đỉnh tổng nằm phía dưới cách xa Bn.

- Phông còn do bức xạ gamma phát ra từ các vật liệu được sử dụng trong

các thiết bị che chắn dẫn dòng nơtron, từ thiết bị được sử dụng làm giá để mẫu và các vật liệu khác. Bức xạ gamma phát ra từ mẫu hoặc từ các kênh chiếu mẫu có thể tán xạ nhiều lần trên các vật liệu che chắn sau đó đi đến đetectơ. Nguồn phông này có thể giảm được bằng cách bố trí thí nghiệm và sử dụng vật liệu che chắn hợp lý cho các đetectơ. Trong thực tế, khi giá để mẫu có sử dụng một lớp băng keo mỏng để cố định mẫu, số đếm phông đã tăng từ 300 cps lên khoảng 1300 cps đồng thời xuất hiện các đỉnh của Ge trong phổ. Các hiệu ứng này đã được loại bỏ sau khi sử dụng giá để mẫu bằng Teflon và dây chỉ để cố định mẫu đồng thời sử dụng các vật liệu hấp thụ nơtron như B4C để che phía đối diện các đetectơ và mẫu. Để hỗ trợ cho đánh giá các hiệu ứng này, một số tính toán mô phỏng monte carlo kết hợp với đo thực nghiệm để đánh giá và nhận diện các thành phần của phông. Trong thực nghiệm này (có giá để mẫu nhưng không có mẫu), số đếm tích phân phông trong dải từ 0,2 ÷ 8 MeV ở mỗi kênh đo trong chế độ đo đơn đetectơ có giá trị từ 300 ÷ 400 cps. Số sự kiện trùng phùng ngẫu nhiên với cửa sổ trùng phùng khoảng 50 ns vào khoảng 2  50  400  400  10-9 = 0,18 cps. Nếu chọn cửa sổ thời gian trùng phùng là 30 ns thì tốc độ trùng phùng ngẫu nhiên sẽ vào khoảng 0,1 cps.

Quá trình bắt bức xạ của một số đồng vị không quan tâm khác trong giá để

mẫu hoặc bia mẫu cũng đóng góp vào phổ như một nguồn phông. Ngoài các

Xem toàn bộ nội dung bài viết ᛨ