Luận văn Khảo sát phổ kế năng lượng - Thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe

hanh. Nh÷ng tÝn hiÖu nµy ®i qua c¸c khèi ph©n biÖt ng­ìng kh«ng ®æi 2126, khèi lµm chËm nano gi©y 2058 tíi lèi vµo khëi ph¸t vµ dõng t­¬ng øng cña khèi TAC 2143. KÕt qu¶ lµ mét xung lèi ra h×nh ch÷ nhËt víi ®é réng vµi micro gi©y vµ biªn ®é tû lÖ víi kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c xung khëi ph¸t vµ dõng. Khi qu¸ tr×nh biÕn ®æi vµ ®o ®­îc lÆp l¹i cho c¸c xung khëi ph¸t vµ dõng th× phæ thêi gian t¨ng lªn trong bé nhí cña khèi ph©n tÝch ®a kªnh. D¹ng phæ sÏ phô thuéc vµo t­¬ng quan thêi gian gi÷a c¸c xung khëi ph¸t vµ dõng. H×nh 1.28 tr×nh bµy phæ thêi gian thu ®­îc tõ nguån 60Co víi ®é ph©n gi¶i thêi gian lµ 1800 ps. NE 111 PREAMP 2107 CFD 2126 DELAY 2058 PREAMP 2111 CFD 2126 DELAY 2058 TIME – ANALYZER 2143 MCA START STOP 10% 1.78 KeV H×nh 1.28. Phæ thêi gian nhËn ®­îc cña nguån 60Co sö dông ®Çu dß plastic - b¸n dÉn. 1.5.2. HÖ phæ kÕ thêi gian sö dông ®Çu dß plastic vµ NaI [2] NaI 802-4 PREAMP 2007 CFD 2126 CFD 2126 DELAY 2058 TIME – ANALYZER 2143 MCA START STOP NE111 PREAMP 2107 H×nh 1.29. HÖ phæ kÕ thêi gian sö dông ®Çu dß plastic vµ NaI. Khi ®Æt nguån chuÈn 60Co vµo gi÷a hai ®Çu dß plastic vµ ®Çu dß nhÊp nh¸y NaI cña hÖ phæ kÕ trªn h×nh 1.29 th× tÝn hiÖu tõ hai ®Çu dß sÏ ®­îc xö lý qua c¸c khèi ®iÖn tö phÝa sau. KÕt qu¶ còng cho ra phæ thêi gian nh­ h×nh 1.30 víi ®é ph©n gi¶i tèt h¬n lµ 1000 ps. 102 104 C U O N T S CHANNEL 1800 psec FWTM 60Co 1000 psec FWHM C U O N T S H×nh 1.30. Phæ thêi gian cña 60Co sö dông ®Çu dß plastic - NaI. 1.5.3. HÖ phæ kÕ thêi gian sö dông hai ®Çu dß plastic [2] 102 104 C U O N T S CHANNEL 60Co 1800 psec FWHM C U O N T S CFD 2129 CFD 2129 DELAY 2058 TAC 2143 MCA START STOP PREAMP 2107 PREAMP 2107 DELAY 2058 COINC 2144 GATE Fast Plastic Scintilation Detectors and PMTs Fast Plastic Scintillation Detectors and PMTs: ®Çu dß nhÊp nh¸y plastic nhanh vµ c¸c èng nh©n quang ®iÖn. Coinc: khèi trïng phïng. MCA: khèi ph©n tÝch ®a kªnh. TAC: khèi biÕn ®æi thêi gian thµnh biªn ®é. H×nh 1.31. HÖ phæ kÕ thêi gian sö dông hai ®Çu dß plastic. Khi ®Æt nguån chuÈn 60Co vµo gi÷a ®Çu dß nhÊp nh¸y plastic nhanh vµ c¸c èng nh©n quang ®iÖn cña hÖ phæ kÕ trªn h×nh 1.31 th× tÝn hiÖu tõ hai ®Çu dß sÏ ®­îc xö lý qua c¸c khèi ®iÖn tö phÝa sau. KÕt qu¶ còng cho ra phæ thêi gian nh­ h×nh 1.32 víi ®é ph©n gi¶i tèt h¬n lµ 400 ps. 102 104 C U O N T S CHANNEL 400 psec FWTM 60Co 200 psec FWHM C U O N T S C U O N T S H×nh 1.32. Ph©n gi¶i thêi gian cña phæ kÕ thêi gian sö dông ®Çu dß plastic. Ch­¬ng 2: Kü thuËt trïng phïng vµ hÖ thèng xö lý xung thêi gian 2.1. Kü thuËt trïng phïng vµ ­u ®iÓm cña kü thuËt ®ã 2.1.1. Kü thuËt trïng phïng Cã nhiÒu øng dông trong lÜnh vùc nghiªn cøu h¹t nh©n ®ßi hái sù ®o l­êng c¸c sù kiÖn h¹t nh©n x¶y ra gÇn nh­ ®ång thêi (cã thÓ gäi lµ trïng phïng) trong hai ®Çu dß trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n nhÊt ®Þnh hoÆc x¸c ®Þnh thêi gian chªnh lÖch gi÷a hai sù kiÖn h¹t nh©n ®ã. Hai ph­¬ng ph¸p ®­îc sö dông trong viÖc ®o l­êng c¸c sù kiÖn trïng phïng gamma - gamma, nghiªn cøu s¬ ®å ph©n r· h¹t nh©n, nghiªn cøu thêi gian sèng cña pozitron, … lµ trïng phïng vµ ®o thêi gian. Mét hÖ thèng trïng phïng dïng x¸c ®Þnh hai sù kiÖn h¹t nh©n x¶y ra trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n nhÊt ®Þnh. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng thÓ ph©n tÝch c¸c sù kiÖn trïng phïng nµy víi ®é chÝnh x¸c 100% do tÝnh chÊt thèng kª vµ do c¸c khèi ®iÖn tö g©y ra c¸c sai sè do nhiÔu, t¹p ©m vµ sai sè b­íc. Mét m¹ch trïng phïng ®¬n gi¶n gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy lµ cæng AND hai lèi vµo. Nã ho¹t ®éng dùa trªn nguyªn t¾c phñ trong ®é réng cña xung vµo vµ x¸c ®Þnh trùc tiÕp thêi gian ph©n gi¶i cña m¹ch trïng phïng. H×nh 2.1 minh häa nguyªn t¾c c¬ b¶n cña m¹ch trïng phïng. [2] TÍN HIỆU VÀO A B C AND A B C TÍN HIỆU RA TÍN HIỆU VÀO TÍN HIỆU RA MỨC LOGIC 1 1 1 0 0 0 H×nh 2.1. Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña m¹ch trïng phïng. Nh­ trªn h×nh 2.1, cæng AND ph¸t lèi ra “logic 1” chØ khi c¸c xung “logic 1” cã mÆt trªn c¶ hai lèi vµo A vµ B. Thùc tÕ, lèi ra chØ sinh ra trong kho¶ng thêi gian xung A vµ B phñ nhau. Do ®ã, m¹ch nµy ®­îc gäi lµ trïng phïng phñ. HÇu hÕt c¸c khèi trïng phïng cung cÊp nhiÒu lèi vµo (th­êng lªn tíi bèn) cã thÓ ®­îc ®ãng ng¾t mét c¸ch ®éc lËp. Khi chØ mét lèi vµo ®­îc ®ãng, mäi tÝn hiÖu logic lèi vµo ®Òu ®­îc ®­a tíi lèi ra cña khèi trïng phïng. KiÓu lµm viÖc nµy cung cÊp mét c¸ch thuËn tiÖn ®Ó ghi tÇn sè ®¬n trong bÊt cø nh¸nh vµo nµo. Khi hai lèi vµo ®­îc ®ãng, khèi ho¹t ®éng nh­ mét khèi trïng phïng ®¬n gi¶n hai lèi vµo, ba lèi vµo chuyÓn m¹ch dÉn ®Õn trïng phïng ba lèi vµo, . . . 2.1.2. ¦u ®iÓm cña kü thuËt trïng phïng - §èi víi c¸c hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng kh«ng sö dông kü thuËt trïng phïng th× phæ n¨ng l­îng thu ®­îc sÏ cã ph«ng nÒn cao do t¸n x¹ Compton. Ngoµi ra, phæ thu ®­îc sÏ cã nh­îc ®iÓm lµ c¸c ®Ønh n¨ng l­îng thÊp, cã c­êng ®é nhá cã thÓ bÞ che khuÊt bëi c¸c ®Ønh n¨ng l­îng cao vµ c­êng ®é lín h¬n. ThËm chÝ c¸c ®Ønh n¨ng l­îng cßn bÞ nÒn Compton che khuÊt. KÕt qu¶, tû sè ®Ønh trªn Compton sÏ thÊp. Nguyªn nh©n chÝnh lµ do phæ kÕ nµy ghi nhËn tÊt c¶ c¸c sù kiÖn h¹t nh©n x¶y ra trong qu¸ tr×nh ghi nhËn. - VÊn ®Ò trªn sÏ ®­îc gi¶i quyÕt khi ¸p dông vµo hÖ phæ kÕ kü thuËt trïng phïng b»ng c¸ch dïng c¸c khèi ®iÖn tö h¹t nh©n nh­ khèi trïng phïng hay khèi biÕn ®æi thêi gian thµnh biªn ®é – TAC. Khi ¸p dông kü thuËt trïng phïng vµo viÖc ghi nhËn cña hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng hay hÖ phæ kÕ thêi gian th× phæ n¨ng l­îng thu ®­îc sÏ cã nÒn ph«ng thÊp v× ®· lo¹i bá c¸c sù kiÖn h¹t nh©n kh«ng trïng phïng nh­ c¸c t¸n x¹ Compton, c¸c sù kiÖn h¹t nh©n ngÉu nhiªn, . . . chØ ghi nhËn c¸c sù kiÖn h¹t nh©n ®­îc xem lµ trïng phïng (x¶y ra gÇn nh­ ®ång thêi). KÕt qu¶ lµ c¶i thiÖn ®­îc tû sè ®Ønh trªn Compton ®¸ng kÓ. Bªn c¹nh ®ã, sö dông kü thuËt trïng phïng ta cã thÓ x¸c ®Þnh kh¸ chÝnh x¸c thêi gian chªnh lÖch gi÷a c¸c sù kiÖn h¹t nh©n trïng phïng (chÝnh x¸c cì pico gi©y). Do ®ã, cã thÓ øng dông ®Ó nghiªn cøu thêi gian sèng cña pozitron, nghiªn cøu s¬ ®å ph©n r· h¹t nh©n, nghiªn cøu mËt ®é møc n¨ng l­îng,…. 2.2. Khèi khuÕch ®¹i nhanh läc thêi gian (Time Filter Amplifier - TFA) 2.2.1. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng c¬ b¶n cña khèi TFA [6] Khèi TFA cã nhiÖm vô t¹o d¹ng xung vµ khuÕch ®¹i c¸c tÝn hiÖu vµo ®Ó cho ra tÝn hiÖu phï hîp víi c¸c khèi ®iÖn tö phÝa sau. Trong ®ã, nhiÖm vô t¹o d¹ng xung ®ãng vai trß quan träng. VÒ c¬ b¶n, viÖc t¹o d¹ng xung dùa trªn c¸c m¹ch läc tÇn sè cao - CR (m¹ch läc cao tÇn) vµ m¹ch läc tÇn sè thÊp - RC (m¹ch läc h¹ tÇn). C¸c m¹ch läc nµy kÕt hîp víi c¸c linh kiÖn tÝch cùc nh­ khuÕch ®¹i thuËt to¸n t¹o thµnh m¹ch läc tÝch cùc. Tr­íc tiªn, tÝn hiÖu qua m¹ch läc tÇn sè cao nh»m lµm t¨ng tû sè tÝn hiÖu/nhiÔu. V× m¹ch nµy cã t¸c dông lo¹i bít c¸c tÝn hiÖu cã tÇn sè thÊp. C¸c tÝn hiÖu tÇn sè thÊp dÔ bÞ c¸c tÝn hiÖu tÇn sè kh¸c ¶nh h­ëng lªn nã vµ cã nhiÒu tÝn hiÖu nhá nªn th­êng chøa nhiÒu nhiÔu. Thêi h»ng cña xung ra ®­îc ®iÒu chØnh qua viÖc lùa chän h»ng sè vi ph©n d = CdRd, m¹ch nµy gäi lµ m¹ch vi ph©n. H×nh 2.2. M¹ch läc tÇn sè cao CR. Sau ®ã, tÝn hiÖu ®i qua m¹ch läc tÇn sè thÊp. Thêi gian t¨ng cña xung ra ®­îc ®iÒu chØnh b»ng h»ng sè tÝch ph©n i = CiRi , m¹ch nµy ®­îc gäi lµ m¹ch tÝch ph©n. M¹ch nµy cã t¸c dông lµm gi¶m c¸c nhiÔu tÇn sè cao nªn còng lµm t¨ng tû sè tÝn hiÖu/nhiÔu v× ë tÇn sè cao dÔ x¶y ra céng h­ëng lµm t¨ng hiÖn t­îng ph¶n x¹ sãng ë ®Çu c¸p. KÕt hîp hai m¹ch vi ph©n CR vµ m¹ch tÝch ph©n RC ta ®­îc m¹ch t¹o d¹ng xung ®¬n gi¶n. Rd Cd Ri Ci IN OUT H×nh 2.4. CÊu t¹o c¬ b¶n cña m¹ch t¹o dang xung CR-RC. 2.2.2. Khèi TFA 474 H×nh 2.5. MÆt tr­íc cña khèi TFA 474. Rd Cd Ri Ci ChuyÓn m¹ch chän hÖ sè khuÕch ®¹i ChuyÓn m¹ch chän thay ®æi thêi h»ng m¹ch tÝch ph©n ChuyÓn m¹ch chän thay ®æi thêi h»ng m¹ch vi ph©n Lèi vµo tõ tiÒn khuÕch ®¹i Lèi ra H×nh 2.3. M¹ch läc tÇn sè thÊp RC. Khèi TFA 474 do h·ng ORTEC s¶n xuÊt. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña TFA 474 vÒ c¬ b¶n gièng nh­ c¸c khèi TFA kh¸c. Tuy nhiªn, khi sö dông cÇn quan t©m nh÷ng th«ng sè sau: - Thay ®æi hÖ sè khuÕch ®¹i tÝn hiÖu (gåm hai nóm chØnh Gain vµ Fine Gain). - Thay ®æi thêi gian t¨ng cña xung ( nóm INT). - Thay ®æi thêi gian gi¶m cña xung (nóm DIFF). Hai chøc n¨ng chÝnh cña TFA 474 lµ khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng xung. Nh­ng bªn c¹nh ®ã, TFA 474 cßn cã c¸c chøc n¨ng nh­ ®iÒu chØnh pole-zero, ®iÒu chØnh cùc tÝnh cña xung ë lèi ra (chuyÓn m¹ch INVERT/NONINVERT: INVERT - ®¶o cùc tÝnh cña xung, NONINVERT - kh«ng ®¶o cùc tÝnh cña xung). Tõ kh¶o s¸t thùc nghiÖm cho thÊy h»ng sè tÝch ph©n trong khèi TFA th­êng ®­îc chän sao cho thêi gian t¨ng cña xung ë lèi ra ®Òu ®­îc lµm chËm h¬n thêi gian t¨ng cña xung ë lèi vµo. Xung tõ lèi ra cña khèi tiÒn khuÕch ®¹i thay ®æi trong kho¶ng thêi gian kh¸ réng (phô thuéc vµo kÝch th­íc tinh thÓ cña ®Çu dß vµ lo¹i tiÒn khuÕch ®¹i ®­îc sö dông). Xung lèi ra nµy cã mÆt t¨ng n»m trong kho¶ng vµi chôc ®Õn vµi tr¨m nano gi©y, thêi gian gi¶m cña xung n»m trong kho¶ng vµi chôc ®Õn vµi tr¨m micro gi©y. Do ®ã, chän lùa c¸c tham sè cña khèi TFA lµ rÊt quan träng. NÕu chän h»ng sè tÝch ph©n (mÆt t¨ng xung) lín qu¸ sÏ lµm cho ®é ph©n gi¶i thêi gian kÐm (xuÊt hiÖn trïng phïng ngÉu nhiªn) nh­ng hiÖu suÊt ghi t¨ng (sè xung thu ®­îc t¨ng lªn). ViÖc chän h»ng sè vi ph©n chÝnh lµ x¸c ®Þnh thêi gian xung ®Õn ®­êng c¬ b¶n vµ cho phÐp xung kÕ tiÕp ®­îc quan s¸t, nÕu dµi qu¸ sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh chång chËp xung. Xung lèi ra cña TFA 474 n»m trong kho¶ng 0 ®Õn ±5 V, nÕu xung lèi vµo n»m trong kho¶ng 0 ®Õn 1 V th× sÏ ®­îc khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh. 2.3. Khèi ph©n biÖt ng­ìng kh«ng ®æi (Constant Fraction Discriminator - CFD) 2.3.1. C¸c ®Æc tr­ng chung [6] Khèi CFD th­êng ®­îc chÕ t¹o ®Ó phôc vô cho hai øng dông kh¸c nhau: - Thø nhÊt: ®Õm c¸c xung nhá víi tèc ®é ®Õm cao. - Thø hai: x¸c ®Þnh thêi gian xung ®Õn víi ®é chÝnh x¸c cao. Trong kªnh thêi gian, khèi CFD cã vai trß x¸c ®Þnh thêi ®iÓm xung ®Õn, t¹o ra tÝn hiÖu ®Çu vµo ®­a ®Õn khèi trïng phïng. CFD lµm t¨ng ®é ph©n gi¶i thêi gian, lo¹i trõ nhiÔu vµ ¶nh h­ëng cña c¸c tia gamma mÒm. ViÖc chän gi¸ trÞ ng­ìng lµ rÊt quan träng, nÕu chän ng­ìng qu¸ thÊp th× sÏ xuÊt hiÖn trïng phïng víi c¸c gamma mÒm hoÆc gamma t¸n x¹ gi÷a hai ®Çu dß; cßn nÕu chän ng­ìng cao qu¸ sÏ mÊt c¸c chuyÓn dêi gamma cã n¨ng l­îng thÊp. Khèi CFD ho¹t ®éng theo ba chÕ ®é (mode) tïy thuéc vµo kiÓu ®Çu dß. - Constant - Fraction (CF): chÕ ®é CF dùa trªn tû sè cè ®Þnh. - Slow Rise Time Reject (SRT): chÕ ®é SRT chän lùa ®Ó lo¹i trõ c¸c xung t¨ng chËm. - Leading Edge (LE): chÕ ®é LE dùa trªn ph­¬ng ph¸p khëi ph¸t mÆt tr­íc. Trong chÕ ®é CF vµ SRT cÇn ®Õn thêi gian trÔ (CF dïng trÔ ng¾n kho¶ng 2 ns). Thêi gian trÔ ®­îc chän phï hîp víi tõng øng dông cô thÓ. Thêi gian trÔ tæng céng td ®­îc tÝnh b»ng tæng thêi gian trÔ bªn trong cña khèi CFD (ttr) víi thêi gian trÔ bªn ngoµi (tng) do khèi trÔ quyÕt ®Þnh. Thêi gian trÔ ngoµi lÊy tõ khèi trÔ hoÆc d©y trÔ. ChiÒu dµi cña d©y trÔ ®­îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc (2.1): ng d tr t t t l      (2.1) Trong ®ã, l lµ chiÒu dµi d©y trÔ,  lµ thêi gian trÔ cña tÝn hiÖu trªn 1m d©y trÔ. 2.3.2. Khèi CFD 584 H×nh 2.6. MÆt tr­íc cña khèi CFD 584. Khèi CFD 584 cho ®é ph©n gi¶i thêi gian tèt víi hÇu hÕt c¸c ®Çu dß th­êng dïng nh­ HPGe, NaI(Tl), ….Nã ho¹t ®éng nh­ mét thiÕt bÞ ph©n biÖt ng­ìng tÝch ph©n, chØ khi tÝn hiÖu vµo v­ît ng­ìng ®Æt tr­íc th× míi cho tÝn hiÖu lèi ra. Xung lèi vµo CFD 584 n»m trong kho¶ng - 5 ®Õn 0 V. CFD 584 cho bèn lèi ra: - Hai lèi ra xung logic ©m, ®é réng 5 ns. - Mét lèi ra xung logic d­¬ng, lèi nµy ®­îc nèi víi ®Çu vµo cña khèi trïng phïng. - Mét lèi ra Blocking ®Ó tinh chØnh. - Mét lèi ra time walk. Ng­ìng CFD 584 n»m trong d¶i - 5 mV tíi -1 mV, cßn ng­ìng ngoµi (®iÒu chØnh b»ng biÕn trë tinh chØnh ng­ìng - threshold) n»m trong d¶i 0 mV tíi 1 V. Khi ®iÒu chØnh biÕn trë Threshold ë 0 mV, ng­ìng c¾t thùc tÕ cña khèi CFD 584 lµ -1 mV. Khi dïng CFD, ®iÒu quan träng lµ chän ®­îc ng­ìng, thêi gian trÔ tèi ­u nhÊt øng víi tõng chÕ ®é vµ tõng øng dông cô thÓ. Ta ®i nghiªn cøu chi tiÕt tõng chÕ ®é: BiÕn trë ®iÒu chØnh ng­ìng ChuyÓn m¹ch chän c¸c chÕ ®é CF, SRT, LE Lèi vµo Lèi test chän walk vµ width thÝch hîp Lèi ra ph©n cùc d­¬ng Lèi ra thêi gian CF: th­êng ®­îc dïng víi c¸c ®Çu dß (nh­ ®Çu dß fast plastic) cã c¸c tÝn hiÖu lèi ra tháa m·n: thêi gian t¨ng ng¾n vµ ®é biÕn thiªn thêi gian t¨ng nhá. Víi CFD 584 cã hÖ sè suy gi¶m f = 0,2 (cã thÓ thay ®æi nÕu cÇn thiÕt). ChÕ ®é nµy ho¹t ®éng theo ph­¬ng ph¸p ARC (Amplitude and Risetime Compensation - kü thuËt ®iÒu chØnh biªn ®é vµ thêi gian t¨ng). Do ®ã, thêi gian trÔ ph¶i rÊt nhá. SRT: th­êng dïng c¸c xung ra tháa m·n ®iÒu kiÖn: ®é biÕn thiªn cña thêi gian t¨ng n»m trong d¶i réng. ChÕ ®é nµy phï hîp víi ®Çu dß b¸n dÉn Ge. Khi ho¹t ®éng ë chÕ ®é SRT th× ng­ìng CFD ph¶i thÊp. NÕu ®Æt ng­ìng cao qu¸ sÏ cã nhiÒu tÝn hiÖu lèi vµo bÞ lo¹i v× cã nhiÒu tÝn hiÖu c¾t ng­ìng sau thêi ®iÓm tcfd. ¦u ®iÓm cña chÕ ®é SRT lµ lµm t¨ng ®é ph©n gi¶i thêi gian nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ lµm gi¶m hiÖu suÊt ®Õm. LE: th­êng dïng víi ®Çu dß cho c¸c xung ra nhanh, cã biªn ®é hay thêi gian t¨ng biÕn thiªn nhá. Khi ë chÕ ®é nµy th× kh«ng dïng ph­¬ng ph¸p tû sè cè ®Þnh. TÝn hiÖu ra xuÊt hiÖn khi mÆt tr­íc cña xung vµo c¾t ng­ìng CFD. 2.4. Khèi biÕn ®æi thêi gian thµnh biªn ®é (Time to Amplitude Converter - TAC) 2.4.1. S¬ ®å chøc n¨ng cña TAC [2] A = 1 A = 1 v v Constant – current source I Stop Start Converter Capacitor Buffer Amplifier Linear Gate Output Amplifier Output (to MCA) Constant current source: nguån dßng kh«ng ®æi. Converter capacitor: tô cña bé biÕn ®æi. Buffer amplifier: bé khuÕch ®¹i ®Öm. Linear gate: cæng tuyÕn tÝnh. Output amplifier: khuÕch ®¹i ra. Output (to MCA): lèi ra ( tíi MCA). H×nh 2.7. S¬ ®å chøc n¨ng cña TAC. 2.4.2. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña TAC Cã hai lo¹i TAC: TAC sö dông ph­¬ng ph¸p phñ vµ TAC lo¹i “Start – Stop”. 2.4.2.1. TAC lo¹i sö dông ph­¬ng ph¸p phñ Ph­¬ng ph¸p phñ dùa trªn viÖc cung cÊp c¸c xung “start” vµ “stop” cã d¹ng vu«ng gãc chuÈn cho bé biÕn ®æi vµ ®o diÖn tÝch phñ gi÷a hai xung. NÕu hai xung lµ trïng phïng, chång nhau hoµn toµn, trong khi ®ã nÕu chóng ®­îc t¸ch biÖt nhau b»ng biªn ®é xung th× kh«ng chång nhau. Do ®ã, nÕu xung ra ®­îc ph¸t ra cã biªn ®é liªn quan víi diÖn tÝch chång nhau th× biÕn ®æi thêi gian thµnh biªn ®é ®­îc thùc hiÖn. VÒ c¬ b¶n s¬ ®å phñ lµ rÊt nhanh so víi c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c. Tuy nhiªn, TAC lo¹i nµy cã ®Æc tr­ng tuyÕn tÝnh vµ ®é chÝnh x¸c tåi. Do ®ã, TAC lo¹i nµy chØ ®­îc sö dông chñ yÕu trong c¸c øng dông ë ®ã tÇn sè ®Õm cùc ®¹i ®­îc quan t©m. 2.4.2.2. TAC lo¹i "Start - Stop" Xung “Start” b¾t ®Çu ho¹t ®éng m¹ch nh­ n¹p cho mét tô nhê mét nguån dßng kh«ng ®æi. T¸c ®éng nµy tiÕp tôc cho ®Õn khi bÞ dõng b»ng xung “stop”. Dßng kh«ng ®æi ph¸t ra mét thÕ r¨ng c­a, nã bÞ dõng l¹i t¹i mét biªn ®é trong kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c xung “start” vµ “stop”. TAC lo¹i nµy cã ®Æc tr­ng tuyÕn tÝnh tèt h¬n so víi lo¹i sö dông ph­¬ng ph¸p phñ. Do ®ã, TAC lo¹i nµy ®­îc sö dông phæ biÕn trong c¸c phÐp ®o thêi gian th«ng th­êng. H¬n thÕ n÷a, TAC lo¹i nµy cã thÓ ®¹t ®é chÝnh x¸c cao v× nã sö dông kü thuËt t­¬ng tù ®Ó biÕn c¸c kho¶ng thêi gian nhá thµnh biªn ®é xung. ChÝnh v× vËy, TAC nµy ®­îc sö dông trong øng dông thêi gian yªu cÇu ®é chÝnh x¸c pico gi©y. Ch­¬ng 3: Thùc nghiÖm 3.1. Kh¸i qu¸t ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng 7811R vµ ch­¬ng tr×nh xö lý phæ OriginPro 7.5 3.1.1. Ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng 7811R Ch­¬ng tr×nh ho¹t ®éng theo hai chÕ ®é ®o: - ChÕ ®é MCA - ChÕ ®é Event-Event §Ó chän chÕ ®é ®o, ta Click chuét vµo tab cña chÕ ®é ®ã. H×nh 3.1. Tab chän chÕ ®é MCA hay Event-Event. 3.1.1.1. ChÕ ®é MCA ChÕ ®é nµy cho phÐp ®o vµ hiÓn thÞ ®ång thêi nhiÒu phæ. §Ó ph©n biÖt c¸c phæ gi÷a c¸c kªnh kh¸c nhau, ta cã thÓ chän mµu cho tõng phæ qua c«ng cô chän mµu ë gãc trªn bªn ph¶i cña ch­¬ng tr×nh. H×nh 3.2. Giao diÖn cña ch­¬ng tr×nh trong chÕ ®é MCA. C¸c thµnh phÇn trªn giao diÖn cña ch­¬ng tr×nh trong chÕ ®é MCA - C¸c nót lÖnh ®Ó l­u vµ më phæ: Hép ®­êng dÉn vµ tªn phæ Nót l­u phæ Nót më phæ H×nh 3.3. C¸c nót l­u vµ më phæ. - C¸c nót chøc n¨ng ®Ó xãa phæ: H×nh 3.4. C¸c nót ®Ó xãa phæ. - C¸c nót chøc n¨ng ®Ó bËt t¾t chÕ ®é MCA vµ chän kªnh b¾t ®Çu ®o: H×nh 3.5. C¸c nót khëi ®éng ®o. - Hép ®Æt thêi gian ®o (®¬n vÞ lµ gi©y): H×nh3.6. Textbox ®Æt thêi gian ®o. - Hép hiÓn thÞ sù thay ®æi c¸c tham sè cña kªnh ADC1, ADC2 gåm dead time (thêi gian chÕt), count rate (tèc ®é ®Õm), live time (thêi gian thùc), total count (tæng sè ®Õm). H×nh 3.7. Textbox hiÓn thÞ sù thay ®æi c¸c tham sè. - C¸c nót lÖnh dïng ®Ó phãng to vµ thu nhá phæ, thay ®æi vïng hiÓn thÞ: Nót bËt / t¾t chÕ ®é MCA Nót b¾t ®Çu ®o cho tõng kªnh H×nh 3.8. C¸c nót chøc n¨ng phãng to vµ thu nhá phæ. - Vïng hiÓn thÞ cña phæ: H×nh 3.9. Vïng hiÓn thÞ phæ. 3.1.1.2. ChÕ ®é Event-Event H×nh 3.10. Cöa sæ ch­¬ng tr×nh trong chÕ ®é Event-Event. C¸c thµnh phÇn trªn giao diÖn cña ch­¬ng tr×nh trong chÕ ®é Event-Event - C¸c nót khëi ®éng vµ tho¸t chÕ ®é ®o: H×nh 3.11. C¸c nót ®iÒu khiÓn. - Hép textbox cho phÐp ghi thêi gian lµm chËm (Delay Time (μs)) vµ ®é réng xung (Pulse Width (ns)): H×nh 3.12. Hép textbox cho phÐp ®Æt thêi gian lµm chËm vµ ®é réng xung. - Hép textbox cho phÐp ®Æt thêi gian ®ång hå c¸c ADC: H×nh 3.13. Hép textbox cho phÐp ®Æt thêi gian ®ång hå c¸c ADC. - Hép tho¹i cho phÐp gâ ®­êng dÉn l­u sè liÖu vµ tªn file d÷ liÖu hiÖn hµnh: H×nh 3.14. Hép tho¹i l­u tr÷ d÷ liÖu. - Hép tho¹i hiÓn thÞ c¸c gi¸ trÞ cña ADC hiÖn hµnh trong qu¸ tr×nh ®o: H×nh 3.15. Hép hiÓn thÞ c¸c gi¸ trÞ ADC. - Hép hiÓn thÞ c¸c tÝn hiÖu, nÕu ®Ìn xanh s¸ng lªn ë d­íi TAC cho biÕt cã TAC, cßn ®Ìn xanh s¸ng lªn ë d­íi DATA lµ b¸o cho biÕt cã d÷ liÖu. H×nh 3.16. Hép tho¹i hiÓn thÞ tÝn hiÖu. - Vïng hiÓn thÞ phæ tæng: H×nh 3.17. §å thÞ hiÓn thÞ phæ tæng. 3.1.2. Ch­¬ng tr×nh xö lý phæ OriginPro 7.5 OriginPro 7.5 lµ ch­¬ng tr×nh cho phÐp thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc trong lÜnh vùc phæ häc, thiÕt kÕ vµ c¸c lÜnh vùc kh¸c. Trong ®ã, c«ng viÖc quan träng lµ vÏ phæ vµ ph©n tÝch c¸c ®Ønh cña phæ thu ®­îc. OriginPro 7.5 cung cÊp c¸c c«ng cô cÇn thiÕt ®Ó ph©n tÝch ®Ønh nh­: - Thèng kª sè liÖu vµ vÏ phæ. - ChuÈn n¨ng l­îng. - Läc sè liÖu. - Tù ®éng hay b»ng tay t×m ®­êng ph«ng hoÆc x¸c ®Þnh ®Ønh. - Khíp ®Ønh b»ng c¸c hµm khíp ®· thiÕt kÕ s½n. - XuÊt c¸c ®¹i l­îng ®Æc tr­ng nh­ ®é cao ®Ønh, diÖn tÝch ®Ønh, ®é ph©n gi¶i, . . . Cöa sæ lµm viÖc cña ch­¬ng tr×nh ®­îc chØ ra trªn h×nh 3.18. H×nh 3.18. Giao diÖn cña ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5. Thanh Menu cung cÊp c¸c lÖnh cho phÐp c¸c thao t¸c trong cöa sæ nh­ më hay l­u mét tËp tin, nhËp sè liÖu, thèng kª vµ vÏ ®å thÞ, v.v… H×nh 3.19. Thanh menu khi cöa sæ sè liÖu ®­îc chän. H×nh 3.20. Thanh menu khi cöa sæ ®å thÞ ®­îc chän. Thanh c«ng cô vµ c¸c chøc n¨ng cña mét sè c«ng cô c¬ b¶n ®­îc chØ ra trªn h×nh 3.21 H×nh 3.21. Thanh c«ng cô. §Ó xem c¸c ®Æc tr­ng cña phæ nh­ h×nh d¹ng, ®é cao, diÖn tÝch, … cña phæ hay ghi chó thÝch, vÏ c¸c c¸c h×nh häc c¬ b¶n th× OriginPro cung cÊp thªm thanh c«ng cô Tools nh­ h×nh 3.22. Phãng to phæ Thu nhá phæ §äc ®é cao ®Ønh phæ Chän vïng quan t©m cña phæ ®Ó khíp §¸nh v¨n b¶n VÏ ®­êng th¼ng VÏ mòi tªn H×nh 3.22. Thanh c«ng cô Tools. * C¸ch vÏ vµ xö lý mét phæ b»ng ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5 - B­íc mét: Më ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5 b»ng c¸ch click ®«i vµo biÓu t­îng ch­¬ng tr×nh sau khi ®· cµi ®Æt. - B­íc hai: NhËp sè liÖu thu ®­îc tõ ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng 7811R b»ng c¸ch click vµo c¸c nót c«ng cô nhËp sè liÖu (cô thÓ lµ nót Import ASCII ) råi chän tËp tin cÇn nhËp vµo. - B­íc ba: Thèng kª c¸c sè liÖu ®· nhËp tõ b¶ng sè liÖu DATA b»ng c¸ch click chän cét A(X) hay B(Y) råi vµo Statistics tõ thanh menu, chän Descriptive  Frequency Count… chän From Minimum: 0 vµ Step Size :1  OK. Ta sÏ ®­îc mét b¶ng thèng kª COUNT. Më mét project míi Më mét trang lµm viÖc míi Më mét trang excel míi VÏ ®å thÞ míi Më ma trËn míi C¸c nót më vµ l­u tËp tin C¸c nót nhËp sè liÖu Phãng to, thu nhá phæ - B­íc bèn: Chän cét BinCtr(X) vµ Count(Y) tõ b¶ng COUNT  Plot (hay click ph¶i vµ chän Plot)  chän c¸c kiÓu ®å thÞ muèn vÏ (Line: ®­êng, scatter: ®iÓm, …) Ta sÏ ®­îc mét ®å thÞ biÓu diÔn phæ. - B­íc n¨m: dïng c¸c c«ng cô trong thanh c«ng cô Tools ®Ó biÕt c¸c ®Æc tr­ng cña phæ (nÕu c¸c sè liÖu ®· chuÈn). + Dïng c«ng cô Zoom In ®Ó phãng to phÇn phæ cÇn quan s¸t råi click chän c«ng cô Screen Reader ®Ó xem ®é cao cña mét vÞ trÝ bÊt k× nµo ®ã. + Dïng c«ng cô Data Selector ®Ó chän mét vïng cña phæ (®Ønh phæ). Sau ®ã, khíp ®Ønh phæ ®Ó nhËn c¸c th«ng tin cña nã nh­ ®é cao cña ®Ønh phæ, diÖn tÝch ®Ønh, ®é ph©n gi¶i, … b»ng c¸ch chän ®Ønh phæ b»ng c«ng cô Data Selector  Analysis tõ thanh Menu  chän hµm cÇn ®Ó khíp (nÕu ®Ønh phæ cã d¹ng Gauss th× chän Fit Gaussian). Ta sÏ ®­îc mét ®å thÞ víi mét ®Ønh phæ ®· khíp l¹i víi c¸c th«ng sè nªu trªn. 3.2. S¬ ®å khèi vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña phæ kÕ thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe ®o bøc x¹ gamma cña nguån 60Co 3.2.1. S¬ ®å khèi GC 1518 HV 660 TFA 474 CFD 584 TAC 566 ADC 8713 I N T E R F A C E PC Inter Tech- nique 60Co TFA 474 Delay ADC 7072 CFD 584 ADC 7072 HV 660 AMP 572A AMP 572A H×nh 3.23. S¬ ®å phæ kÕ thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe 3.2.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng C¸c bøc x¹ gamma ph¸t ra tõ mÉu ®o ®Õn t­¬ng t¸c víi hai ®Çu dß ®­îc ®Æt ®èi diÖn nhau. KÕt qu¶, t¹i lèi ra cña hai ®Çu dß cho ra tÝn hiÖu. Hai tÝn hiÖu ë lèi ra T (Timing) sÏ ®­îc ®­a ®Õn khèi khuÕch ®¹i nhanh läc thêi gian TFA 474. Khèi ®iÖn tö nµy sÏ cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng xung cÇn thiÕt råi ®­a ®Õn lèi vµo khèi ph©n biÖt ng­ìng kh«ng ®æi CFD 584. Khèi CFD 584 cã nhiÖm vô lo¹i trõ nhiÔu, ¶nh h­ëng cña c¸c gamma mÒm vµ lùa chän thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña c¸c xung trïng phïng. Do ®ã, viÖc chän lùa gi¸ trÞ ng­ìng cña khèi CFD 584 lµ rÊt quan träng, v× nÕu thÊp qu¸ sÏ xuÊt hiÖn trïng phïng víi ph«ng gamma mÒm hoÆc gamma t¸n x¹ gi÷ hai ®Çu dß, nÕu cao qu¸ th× sÏ mÊt c¸c chuyÓn dêi cã n¨ng l­îng thÊp. §Ó cho tÝn hiÖu lèi ra ë hai khèi CFD 584 cã sù ®ång bé th× tÝn hiÖu trªn mét nh¸nh sÏ ®­îc lµm chËm b»ng khèi lµm chËm Delay víi thêi gian trÔ lµ 40 ns råi míi ®­a ®Õn khèi biÕn ®æi thêi gian thµnh biÕn ®é TAC 566. Thêi gian trÔ cña TAC ®­îc ®Æt ë thang 500 ns. Víi thang thêi gian nµy th× chØ cã c¸c sù kiÖn h¹t nh©n lÖch nhau trong kho¶ng nµy th× khèi TAC sÏ cho tÝn hiÖu ®Õn ADC 8713 vµ thùc hiÖn biÕn ®æi. Sau ®ã, tÝn hiÖu ®­îc l­u tr÷ vµo m¸y tÝnh c¸ nh©n qua card thu nhËn d÷ liÖu Interface (Interface-NI7811R). 3.2.3. ThÝ nghiÖm vµ kÕt qu¶ 3.2.3.1. M« t¶ thÝ nghiÖm - Bè trÝ vµ l¾p ®Æt hÖ phæ kÕ thêi gian nh­ h×nh 3.23. - Lªn cao ¸p cho ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518 vµ Inter - Technique (1750 V vµ 2500 V) vµ chuÈn hÖ ®o. - §Æt nguån 60Co ho¹t ®é 2,65 μCi gi÷a hai ®Çu dß. - Khëi ®éng ch­¬ng tr×nh ®o vµ thu nhËn sè liÖu. - ChuÈn n¨ng l­îng cho tõng kªnh ®o. - Xö lý: tÝnh to¸n, vÏ phæ thêi gian vµ c¸c tham sè thu ®­îc b»ng ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5. 3.2.3.2. KÕt qu¶ S è ® Õ m Thêi gian (ns) 45 nsS è ® Õ m 3.3. S¬ ®å khèi vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña phæ kÕ n¨ng l­îng sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe ®o bøc x¹ gamma cña nguån 60Co vµ 22Na 3.3.1. S¬ ®å khèi HPGe Detector HV 660 INTERFACE PC 60Co ADC 7072 AMP 572A H×nh 3.25. S¬ ®å hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng sö dông ®Çu dß HPGe. 3.3.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng TÝn hiÖu tõ ®Çu dß HPGe GC 1518 hay Inter - Technique ®­îc ®­a tíi khèi khuÕch ®¹i AMP 572A ®Ó khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng xung thÝch hîp cho c¸c khèi ®iÖn tö sau xö lý. TÝn hiÖu ra khái khèi khuÕch ®¹i AMP 572A ®­îc ®­a vµo khèi biÕn ®æi t­¬ng tù thµnh sè ADC 7072. ADC ®­îc nèi víi Card thu nhËn d÷ liÖu (Interface-NI7811R) ®Ó l­u tr÷ vµ hiÓn thÞ trªn m¸y tÝnh c¸ nh©n. 3.3.3. ThÝ nghiÖm vµ kÕt qu¶ 3.3.3.1. M« t¶ thÝ nghiÖm - Bè trÝ vµ l¾p ®Æt hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng nh­ h×nh 3.25. H×nh 3.24. Phæ thêi gian cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ thêi gian sö dông hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 113 phót, ®é ph©n gi¶i thêi gian 45 ns. - Lªn cao ¸p cho ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518 hay Inter - Technique (1750 V hay 2500 V) vµ chuÈn hÖ ®o. - §Æt nguån 60Co hay 22Na (ho¹t ®é 60Co 2,65 μCi hay 22Na 0,0056 μCi) tr­íc ®Çu dß b¸n dÉn. - Khëi ®éng ch­¬ng tr×nh ®o vµ thu nhËn sè liÖu. - ChuÈn n¨ng l­îng cho tõng kªnh ®o. - Xö lý: tÝnh to¸n, vÏ phæ n¨ng l­îng vµ c¸c tham sè thu ®­îc b»ng ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5. 3.3.3.2. KÕt qu¶  Nguån 60Co ho¹t ®é 2,65 μCi, thêi gian ®o lµ 27 phót 32 gi©y. 1173 1332 Năng lượng (keV) S ố đ ế m S ố đ ế m H×nh 3.26. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 27 phót 32 gi©y. 1173 Năng lượng (keV) S ố đ ế m S ố đ ế m 1332 Năng lượng (keV) S ố đ ế m S ố đ ế m H×nh 3.28. §Ønh quang 1332 keV cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 27 phót 32 gi©y. B¶ng 3.1. C¸c tham sè thu ®­îc tõ phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 27 phót 32 gi©y. N¨ng l­îng 1173 (keV) 1332(keV) DiÖn tÝch ®Ønh 667576 ± 7196 602491 ± 6944 H×nh 3.27. §Ønh quang 1173 keV cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 27 phót 32 gi©y. §é ph©n gi¶i FWHM 3,25 ± 0,01 3,25 ± 0,01 §é cao ®Ønh 125820 112900 Tû sè ®Ønh/Compton 13,5  Nguån 22Na ho¹t ®é 0,0056 μCi, thêi gian ®o lµ 52 phót 35 gi©y. 511 Năng lượng (keV) S ố đ ế m 1274 S ố đ ế m H×nh 3.29. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 52 phót 35 gi©y. 511 Năng lượng (keV) S ố đ ếm S ố đ ếm H×nh 3.30. §Ønh quang 511 keV cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 52 phót 35 gi©y. 1274 Năng lượng (keV) S ố đ ế m S ố đ ế m H×nh 3.31. §Ønh quang 1274 keV cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 52 phót 35 gi©y. B¶ng 3.2. C¸c tham sè thu ®­îc tõ phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe víi thêi gian ®o 52 phót 35 gi©y. N¨ng l­îng 511 (keV) 1274(keV) DiÖn tÝch ®Ønh 5742 ± 113 1866 ± 37 §é ph©n gi¶i FWHM 3,25 ± 0,03 3,25 ± 0,03 §é cao ®Ønh 960 311 3.4. S¬ ®å khèi vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe ®o bøc x¹ gamma cña nguån 60Co vµ 22Na 3.4.1. S¬ ®å khèi GC 1518 HV 660 TFA 474 CFD 584 TAC 566 ADC 8713 I N T E R F A C E PC Inter Tech- nique 60Co TFA 474 Delay ADC 7072 CFD 584 ADC 7072 HV 660 AMP 572A AMP 572A H×nh 3.32. S¬ ®å hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. 3.4.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng TÝn hiÖu tõ lèi ra n¨ng l­îng cña hai ®Çu dß b¸n dÉn GC1518 vµ Inter - Technique ®­îc truyÒn ®Õn lèi vµo cña hai khèi khuÕch ®¹i phæ AMP 572A. Cïng lóc ®ã, tÝn hiÖu tõ lèi ra thêi gian cña hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe ®­îc truyÒn ®Õn lèi vµo cña hai khèi khuÕch ®¹i thêi gian cã läc TFA 474. TÝn hiÖu sau khi ®­îc hai khèi khuÕch ®¹i TFA 474 khuÕch ®¹i sÏ ®­îc ®­a ®Õn lèi vµo cña hai khèi ph©n biÖt ng­ìng kh«ng ®æi CFD 584. TÝn hiÖu cña lèi ra cña hai khèi CFD 584 sÏ ®­a ®Õn hai lèi vµo cña khèi TAC 566 (cæng Start vµ cæng Stop). Tuy nhiªn, trong hai ®­êng tÝn hiÖu trªn th× cã mét ®­êng tÝn hiÖu ®­îc lµm chËm b»ng c¸ch cho qua khèi Delay (víi thêi gian lµm chËm lµ 40 ns) tr­íc khi vµo khèi TAC 566 ®Ó hai tÝn hiÖu lÖch nhau mét kho¶ng thêi gian (trong kho¶ng 500 ns). Trong khi ®ã, tÝn hiÖu ra tõ hai khèi khuÕch ®¹i phæ AMP 572A ®­îc dÉn ®Õn lèi vµo cña hai khèi ADC 7072. Cæng ra cña khèi TAC 566 ®­îc nèi víi khèi ADC 8713 ®Ó truyÒn tÝn hiÖu khi TAC ®· biÕn ®æi tÝn hiÖu thêi gian. Lèi ra cña ba ADC ®Òu ®­îc nèi víi card thu nhËn d÷ liÖu Interface. Lèi ra Valid ST ®­îc nèi víi card thu nhËn d÷ liÖu Interface (Interface-NI7811R) ®Ó t¸c ®éng vµo Gate cña ba ADC cho phÐp qu¸ tr×nh biÕn ®æi (khi h×nh thµnh xung d­¬ng TTL cã ®é réng thay ®æi tõ 5 ®Õn 20 μs); cho phÐp c¸c ADC thùc hiÖn phÐp biÕn ®æi míi nÕu cã xung vµo ADC (khi h×nh thµnh xung ©m TTL cã ®é réng 250 ns) vµ khëi ph¸t chu tr×nh ®äc ghi. Sau ®ã, c¸c tÝn hiÖu sÏ ®­îc truyÒn ®Õn m¸y tÝnh c¸ nh©n ®Ó l­u tr÷ th«ng qua khèi thu nhËn d÷ liÖu Interface. 3.4.3. ThÝ nghiÖm vµ kÕt qu¶ 3.4.3.1. M« t¶ thÝ nghiÖm - Bè trÝ vµ l¾p ®Æt hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian nh­ h×nh 3.32. - Lªn cao ¸p cho ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518 vµ Inter - Technique (1750 V vµ 2500 V) vµ chuÈn hÖ ®o. - §Æt nguån 60Co hay 22Na (ho¹t ®é 60Co 2,65 μCi hay 22Na 0,0056 μCi) gi÷a hai ®Çu dß b¸n dÉn. - Khëi ®éng ch­¬ng tr×nh ®o vµ thu nhËn sè liÖu. - ChuÈn n¨ng l­îng cho tõng kªnh ®o. - Xö lý: tÝnh to¸n, vÏ phæ n¨ng l­îng vµ c¸c tham sè thu ®­îc b»ng ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5. 3.4.3.2. KÕt qu¶ 3.4.3.2.1. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm ghi phæ n¨ng l­îng gamma cña nguån 60Co vµ 22Na b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß HPGe víi ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng  §èi víi 60Co ho¹t ®é lµ 2,65 μCi, thêi gian ®o 113 phót. S ố đ ế m Năng lượng (keV) 1173 1332 S ố đ ế m H×nh 3.33. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót. S ố đ ế m Năng lượng (keV) 1332 S ố đ ế m H×nh 3.35. §Ønh quang 1332 keV cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót. B¶ng3.3. C¸c tham sè thu ®­îc tõ phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót. S ố đ ế m Năng lượng (keV) 1173 S ố đ ế m H×nh 3.34. §Ønh quang 1173 keV cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter- Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót. N¨ng l­îng 1173 (keV) 1332 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 23492 ± 792 21040 ± 1305 §é ph©n gi¶i FWHM 2,84 ± 0,08 2,84 ± 0,02 §é cao ®Ønh 6914 5709 Tû sè ®Ønh/Compton 38,3  §èi víi 22Na ho¹t ®é 0,0056 μCi, thêi gian ®o 13 giê 28 phót. S ố đ ế m Năng lượng (KeV) 511 1274 S ố đ ế m Năng lượng (keV) 511 1274 S ố đ ế m S ố đ ế m S ố đ ế m H×nh 3.36. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 13 giê 28 phót. B¶ng 3.4. C¸c tham sè thu ®­îc tõ phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 13 giê 28 phót. N¨ng l­îng (keV) 511 (keV) 1274 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 12674± 231 329 ± 58 §é ph©n gi¶i FWHM 2,84 ± 0,07 2,84 ± 0,05 §é cao ®Ønh 2393 115 3.4.3.2.2. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm ghi phæ n¨ng l­îng gamma cña nguån 60Co vµ 22Na b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß HPGe víi ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng Víi cÊu h×nh ®o vµ thêi gian ®o nh­ nhau, b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng th× phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co vµ 22Na thu ®­îc cã nÒn Compton ®­îc h¹ xuèng rÊt thÊp. KÕt qu¶, tû sè ®Ønh/Compton ®¹t gi¸ trÞ rÊt cao.  §èi víi 60Co ho¹t ®é 2,65 μCi, thêi gian ®o 113 phót. S ố đ ế m Năng lượng (keV) 1173 1332 S ố đ ế m H×nh 3.39. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). S ố đ ế m Năng lượng (keV) 1173 S ố đ ế m H×nh 3.40. §Ønh quang 1173 keV cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). S ố đ ế m Năng lượng (keV) 1332 B¶ng 3.5. C¸c tham sè thu ®­îc tõ phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). N¨ng l­îng (keV) 1173 (keV) 1332 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 2300± 132 3626 ± 65 H×nh 3.41. §Ønh quang 1332 keV cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 113 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). §é ph©n gi¶i FWHM 2,84 ± 0,09 2,84 ± 0,05 §é cao ®Ønh 1562 804 Tû sè ®Ønh/Compton 4542  §èi víi 22Na ho¹t ®é 0,0056 μCi, thêi gian ®o 13 giê 28 phót . S ố đ ế m Năng lượng (keV) 511 1274 S ố đ ế m S ố đ ế m Năng lượng (keV) 511 H×nh 3.42. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter- Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 13 giê 28 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). H×nh 3.43. §Ønh quang 511 keV cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 13 giê 28 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). S ố đ ế m Năng lượng (keV) 1274 S ố đ ế m B¶ng 3.6. C¸c tham sè thu ®­îc tõ phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 13 giê 28 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). N¨ng l­îng (keV) 511 (keV) 1274 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 9374± 101 300 ± 13 §é ph©n gi¶i FWHM 2,84 ± 0,03 2,84 ± 0,09 §é cao ®Ønh 1882 101 3.5. So s¸nh phæ n¨ng l­îng tõ phæ kÕ n¨ng l­îng th­êng vµ phæ n¨ng l­îng tõ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe 3.5.1. So s¸nh phæ n¨ng l­îng tõ phæ kÕ n¨ng l­îng sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe vµ phæ n¨ng l­îng tõ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian (sö dông ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng) H×nh 3.44. §Ønh quang 1274 keV cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe GC 1518, Inter-Technique vµ khèi TAC 566 víi thêi gian ®o 13 giê 28 phót (dïng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng). 800 1000 1200 1400 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 S o de m Nang luong (keV) N¨ng l­îng ( keV) Sè ®Õ m 2 1 1173 1332 S o de m Sè ®Õ m Tõ h×nh 3.45, b¶ng 3.1 vµ b¶ng 3.3 ta nhËn thÊy víi phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian th× phæ n¨ng l­îng thu ®­îc cã nÒn Compton h¹ thÊp h¬n ®¸ng kÓ. Cô thÓ, tû sè ®Ønh trªn Compton ®èi víi phæ n¨ng l­îng thu ®­îc b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th­êng dïng mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lµ 13,5 cßn phæ n¨ng l­îng thu ®­îc b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian ®¹t 38,3. Tuy nhiªn, thêi gian ®o b»ng hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian l©u h¬n khi ®o b»ng hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng th«ng th­êng dïng mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe v× hÖ phæ kÕ nµy ®· lo¹i bá c¸c sù kiÖn kh«ng trïng phïng vµ sù kiÖn trïng phïng ngÉu nhiªn. 3.5.2. So s¸nh phæ n¨ng l­îng tõ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng vµ phæ n¨ng l­îng tõ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng H×nh 3.45. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng th­êng dïng mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe (1) vµ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ph­¬ng ph¸p trïng phïng th«ng th­êng (2). 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 N¨ng l­îng ( keV) Sè ®Õ m 2 3 1173 1332 Sè ®Õ m Tõ h×nh 3.46, b¶ng 3.3 vµ b¶ng 3.5 ta cã nhËn xÐt: khi ghi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co víi thêi gian ®o vµ cÊu h×nh hÖ ®o lµ nh­ nhau nh­ng sö dông hai ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau th× víi ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng cho phæ n¨ng l­îng cã nÒn Compton gÇn nh­ kh«ng cßn vµ c¸c ®Ønh quang ®­îc hiÖn ra rÊt râ trªn nÒn Compton rÊt thÊp. Do ®ã, tû sè ®Ønh trªn Compton ®¹t gi¸ trÞ rÊt lín. Cô thÓ, tû sè ®Ønh trªn Compton ®èi víi ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ®¹t 4542, trong khi ®ã víi ph­¬ng ph¸p trïng phïng th«ng th­êng chØ ®¹t 38,3. Nh­ vËy, tû sè ®Ønh trªn Compton khi ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng lín h¬n tû sè ®Ønh trªn Compton khi ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng lµ 118,6 lÇn. §iÒu ®ã cho thÊy ­u ®iÓm rÊt lín cña ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng khi ghi nhËn b»ng hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe vµ viÖc phæ biÕn hÖ phæ kÕ nµy lµ cÇn thiÕt. H×nh 3.46. Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 μCi) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian dïng hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe sö dông ph­¬ng ph¸p trïng phïng th«ng th­êng (2) vµ ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (3). KÕt luËn Qua qu¸ tr×nh kh¶o s¸t vµ tiÕn hµnh c¸c thÝ nghiÖm trªn hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe t¹i ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t, t¸c gi¶ ®· t×m hiÓu vµ n¾m ®­îc nh÷ng vÊn ®Ò sau: - N¾m ®­îc c¸c nguyªn t¾c c¬ b¶n vÒ an toµn bøc x¹ khi lµm viÖc víi c¸c nguån phãng x¹. - T×m hiÓu vµ biÕt ®­îc nguyªn t¾c ho¹t ®éng c¬ b¶n còng nh­ nh÷ng chøc n¨ng chÝnh cña c¸c khèi ®iÖn tö trong hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. - BiÕt ®­îc c¸ch kÕt nèi c¸c khèi ®iÖn tö trong hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. - BiÕt c¸ch lªn cao thÕ cho c¸c ®Çu dß b¸n dÉn, khëi ®éng còng nh­ chän c¸c th«ng sè thÝch hîp cho c¸c khèi ®iÖn tö. - T×m hiÓu vµ n¾m ®­îc c¸ch sö dông c¸c phÇn mÒm thu nhËn sè liÖu vµ phÇn mÒm xö lý sè liÖu ë ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t. - T×m hiÓu vµ n¾m ®­îc ph­¬ng ph¸p trïng phïng vµ ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ®Ó h¹ thÊp nÒn Compton trong phæ n¨ng l­îng ghi nhËn ®­îc. - Sù cÇn thiÕt cña viÖc kh¶o s¸t hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. V× hÖ phæ kÕ nµy cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: + Ghi phæ n¨ng l­îng cã tÝnh chän läc dùa vµo t­¬ng quan thêi gian gi÷a c¸c bøc x¹ gamma trïng phïng (chØ ghi nhËn c¸c bøc x¹ gamma trïng phïng). KÕt qu¶ lµ nÒn Compton ®­îc h¹ thÊp vµ lµm c¸c ®Ønh quang ®­îc hiÖn ra râ nÐt trªn nÒn Compton ®ã. + Víi sè liÖu ghi nhËn ®­îc b»ng hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe ®­îc xö lý b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng th× phæ n¨ng l­îng sÏ ®­îc c¶i thiÖn. Cô thÓ lµ nÒn Compton sÏ ®­îc h¹ thÊp rÊt nhiÒu so víi ph­¬ng ph¸p trïng phïng th«ng th­êng. + Ngoµi viÖc ghi nhËn phæ n¨ng l­îng, hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe cßn ghi nhËn ®­îc phæ thêi gian cña c¸c bøc x¹ gamma trïng phïng. Tuy nhiªn, ph©n gi¶i n¨ng l­îng cña phæ thêi gian lµ kh«ng tèt l¾m. V× ë ®©y t¸c gi¶ ®ang quan t©m ®Õn viÖc ghi nhËn n¨ng l­îng lµ chÝnh (tøc lµ ®ßi hái ph©n gi¶i n¨ng l­îng ph¶i tèt). Trong khi ®ã, gi÷a n¨ng l­îng vµ thêi gian cÇn cã sù tháa hiÖp nghÜa lµ nÕu ph©n gi¶i n¨ng l­îng tèt th× ph©n gi¶i thêi gian lµ tåi vµ ng­îc l¹i. Tõ ®ã, chóng ta thÊy ®­îc sù cÇn thiÕt cña viÖc kh¶o s¸t hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe v× viÖc kÕt nèi, vËn hµnh vµ chän c¸c th«ng sè cho hÖ ®o lµ rÊt quan träng. Qua luËn v¨n nµy, t¸c gi¶ hy väng cã thÓ ®ãng gãp mét phÇn vµo viÖc phæ biÕn c¸ch sö dông hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe cho nh÷ng ng­êi nghiªn cøu trong lÜnh vùc h¹t nh©n hay øng dông kü thuËt h¹t nh©n vµo c¸c lÜnh vùc kh¸c. Cuèi cïng, t¸c gi¶ ch©n thµnh c¶m ¬n PGS. TS §inh Sü HiÒn, c¸c c¸n bé cña phßng VËt Lý vµ §iÖn Tö H¹t Nh©n - ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t ®· gióp ®ì t¸c gi¶ hoµn thµnh luËn v¨n nµy. TµI LIÖU THAM KH¶O [1]. NguyÔn Xu©n H¶i vµ c¸c céng sù (12/2006), Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o card thu nhËn sè liÖu cho hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi khoa häc c«ng nghÖ cÊp c¬ së n¨m 2006, §µ L¹t. [2]. §inh Sü HiÒn (2005), §iÖn tö h¹t nh©n: §Çu dß b¸n dÉn vµ xö lý tÝn hiÖu, §¹i Häc Quèc Gia TP Hå ChÝ Minh, §¹i Häc Khoa Häc Tù Nhiªn Tp Hå ChÝ Minh. [3]. Ph¹m §×nh Khang vµ NguyÔn Xu©n H¶i (2007), H­íng dÉn cho ng­êi b¾t ®Çu xö lý sè liÖu víi Origin, §µ L¹t. [4]. NguyÔn Xu©n Kiªn (2006), Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu ph©n r· gamma nèi tÇng cña h¹t nh©n Cl36 b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, Hµ Néi. [5]. Tr­¬ng V¨n Minh (2008), Ph¶n øng 35Cl(n,2)36Cl vµ mét sè vÊn ®Ò liªn quan ®Õn mËt ®é møc cña 36Cl, §µ L¹t. [6]. NguyÔn Hoµng Xu©n Phóc (2009), Mét sè vÊn ®Ò vÒ hÖ thèng xö lý thêi gian cña hÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t, §µ L¹t. [7]. V­¬ng H÷u TÊn vµ c¸c céng sù (12/2009), Nghiªn cøu ph¸t triÓn hÖ thèng phæ kÕ h¹t nh©n ®o trªn chïm n¬tron phôc vô nghiªn cøu chuyÓn dêi gamma nèi tÇng, ®o ®¹c sè liÖu h¹t nh©n vµ c¸c øng dông liªn quan, B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi khoa häc c«ng nghÖ cÊp bé n¨m 2007 - 2009, §µ L¹t. [8]. V­¬ng H÷u TÊn vµ c¸c céng sù (12/2006), Nghiªn cøu c­êng ®é chuyÓn dêi gamma nèi tÇng vµ s¬ ®å møc kÝch thÝch vïng n¨ng l­îng trung gian cña c¸c h¹t nh©n 135Sm, 182Ta, 59Ni vµ 239U b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi khoa häc c«ng nghÖ cÊp bé n¨m 2005 - 2006, §µ L¹t. [9]. Canberra (2006), Timing and Coincidence Counting Systems. [10]. EG & Ortec Catalog (1995), Modular Pulse Processing Electrics and Semiconductor radiation detectors, USA. [11]. Ortec (2002), Constant-Fraction Discriminator operating and service manual - 584, USA. PHô LôC 1. S¬ ®å kÕt nèi c¸c khèi ®iÖn tö cña hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe S¬ ®å kÕt nèi c¸c khèi ®iÖn tö (mÆt sau). Chó ý: C¸c khèi ®iÖn tö ®Òu ®­îc cung cÊp nguån nu«i riªng. 1 2 3 4 5 Detector 1 2 3 4 5 DetectorInterface PC Delay box In Out 1 2 3 4 5 Detector C ¸ p C ¸ p Nguån Interface 1 2 3 4 5 Detector 2. C¸c th«ng sè setup cña hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t Cao thÕ cho hai ®Çu dß b¸n dÉn GC 1518 vµ Inter-Technique lµ 1750V vµ 2500 V. Khèi TFA 474 (thø nhÊt) Khèi TFA 474 (thø hai) + Coarse Gain: x1 x6 + Fine Gain : 12,5 ns 6,25 ns + Intergrate : Out Out + Diff : 200 ns 200 ns + Input : Inv Non - Inv Khèi CFD 584 (thø nhÊt) Khèi CFD 584 (thø hai) + Threshold: 0,6 0,6 + Mode : SRT SRT + CF Delay : 40 ns 40 ns + Timing Output : nèi víi Start cña TAC nèi víi Stop cña TAC Khèi TAC 566 + Range : 50 ns + Multiplier: 10 + Mode : Int + TAC Output: nèi víi ADC 8713 Khèi ADC 8713 : Gain/Range 1K - 4K , Deadtime = 0. Khèi Amp 572A (thø nhÊt) Khèi Amp 572A (thø hai) + Gain : 12.26 3.75 + Coarse Gain : 20 100 + Shaping Time: 3 μs 3 μs + Input : POS NEG +UNI : nèi víi ADC 7072 nèi víi ADC 7072 3. Sè liÖu thu ®­îc tõ hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe (ghi phæ n¨ng l­îng gamma trïng phïng vµ phæ thêi gian cña 60Co) C¸c khèi ®iÖn tö vµ kÕt nèi cña hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng - thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe ë lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t. 4. Ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng Ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng lµ biÕn t­íng cña ph­¬ng ph¸p trïng phïng gamma – gamma. Ph­¬ng ph¸p trïng phïng gamma – gamma ®Ó nghiªn cøu ph©n r· gamma nèi tÇng ban ®Çu ®­îc sö dông víi c¸c ®Çu dß nhÊp nh¸y, sau ®ã c¸c ®Çu dß nhÊp nh¸y ®­îc thay thÕ bëi ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. Ph­¬ng ph¸p trïng phïng céng biªn ®é hiÖn nay ®· ®­îc c¶i tiÕn vµ cã sù kh¸c biÖt lµ d÷ liÖu ®­îc l­u tr÷, xö lý b»ng m¸y tÝnh, ph­¬ng ph¸p cho phÐp lµm tèt ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng cña phæ kÕ lªn ®Õn 2 lÇn mµ kh«ng lµm gi¶m hiÖu suÊt ghi trïng phïng. C¬ së cña ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng lµ ë chç ®Çu dß b¸n dÉn HPGe biÕn ®æi tuyÕn tÝnh n¨ng l­îng bøc x¹ gamma thµnh biªn ®é tÝn hiÖu ®o. Tæng n¨ng l­îng E1 vµ E2 cña hai dÞch chuyÓn gamma liªn tiÕp E1 + E2 = Ei – Ef ®­îc x¸c ®Þnh chØ bëi c¸c n¨ng l­îng Ei vµ Ef cña møc ph©n r· (i) vµ møc t¹o thµnh sau dÞch chuyÓn nèi tÇng hai gamma (f), nã kh«ng phô thuéc vµo n¨ng l­îng cña tr¹ng th¸i kÝch thÝch trung gian. Khi ®ã, c¸c tr­êng hîp ghi dÞch chuyÓn nèi tÇng mµ x¶y ra sù hÊp thô ®ång thêi toµn bé n¨ng l­îng hai tia gamma ë c¶ hai ®Çu dß sÏ dÉn ®Õn xuÊt hiÖn c¸c ®Ønh tæng biªn ®é c¸c xung trïng phïng. Sù hÊp thô kh«ng hoµn toµn n¨ng l­îng dï lµ cña mét trong c¸c l­îng tö gamma sÏ lµm dÞch chuyÓn ®Ønh tæng biªn ®é vÒ miÒn n¨ng l­îng thÊp h¬n vµ t¹o nªn ph©n bè liªn tôc N¨ng l­îng 1 N¨ng l­îng 2 Thêi gian N¨ng l­îng 1 N¨ng l­îng 2 Thêi gian N¨ng l­îng 1 N¨ng l­îng 2 Thêi gian 1154 843 0 1196 1098 0 1307 764 172 1313 578 0 550 1109 0 839 1019 173 928 490 0 985 1018 0 445 1315 0 881 1167 0 934 1133 0 1022 399 0 1153 965 0 1115 1153 0 795 338 0 615 1050 0 1148 611 0 804 1313 0 1102 688 0 927 912 0 891 1017 0 1275 951 0 1183 1152 0 1151 540 0 866 1155 0 816 982 178 1151 611 0 1155 1029 214 977 971 0 1079 949 0 925 724 0 436 1150 0 877 422 0 865 1129 0 1152 1107 171 1196 1153 167 827 1154 0 1143 1153 0 1313 550 0 1021 523 0 725 1104 0 944 331 0 838 1314 0 1146 1157 183 1583 693 0 869 485 0 567 1310 0 1314 679 0 577 1005 217 663 956 0 914 956 0 933 724 0 1315 1153 157 1006 900 0 657 863 0 875 983 0 750 313 426 1506 448 0 941 1155 0 1152 1021 0 1156 810 0 1151 631 0 996 1153 0 1152 1310 0 651 852 0 1100 1136 0 1008 1312 0 947 561 0 ….. ….. ….. t­¬ng øng. V× vËy, ta cã thÓ dÔ dµng t¸ch ra tõ tËp hîp c¸c trïng phïng gamma – gamma chØ nh÷ng tr­êng hîp khi mµ toµn bé n¨ng l­îng cña dÞch chuyÓn nèi tÇng bÞ hÊp thô hoµn toµn trong hai ®Çu dß. VÒ c¬ b¶n, ph­¬ng ph¸p trïng phïng céng biªn ®é vÉn dùa trªn ph­¬ng ph¸p trïng phïng gamma – gamma lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p kinh ®iÓn cña vËt lý h¹t nh©n thùc nghiÖm. HÖ ghi chØ ghi nhËn th«ng tin khi c¶ hai ®Çu dß cã xung ra ®ång thêi (chÝnh x¸c lµ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña hai xung lÖch nhau mét kho¶ng thêi gian nhá h¬n kho¶ng thêi gian ®Þnh tr­íc cña hÖ ®o - ®­îc gäi lµ cöa sæ thêi gian cña hÖ trïng phïng). Nguyªn lý cña ph­¬ng ph¸p nµy nh­ sau : Gi¶ sö tån t¹i s¬ ®å ph©n r· nh­ h×nh bªn. Trong nghiªn cøu thùc nghiÖm râ rµng lµ cã kh¶ n¨ng tån t¹i trïng phïng gi÷a A vµ B, cßn kh¶ n¨ng trïng phïng gi÷a A vµ C hoÆc gi÷a B vµ C lµ rÊt khã cã thÓ x¶y ra. Nh÷ng h¹n chÕ cña ph­¬ng ph¸p trïng phïng nh­ trªn : - HiÖu suÊt ghi trïng phïng thÊp. - Kh«ng cã kh¶ n¨ng x¸c ®Þnh thø bËc chuyÓn dêi. - Do qu¸ tr×nh t¸n x¹, huû cÆp cña nh÷ng chuyÓn dêi cã n¨ng l­îng lín vµ tû sè diÖn tÝch ®Ønh trªn diÖn tÝch ph«ng nhá, nªn ®é tin cËy gi¶m ®i. 5. C¸ch dïng Origin Pro 7.5 ®Ó chuÈn sè liÖu, t¹o phæ tæng vµ phæ vi ph©n nèi tÇng bËc hai B­íc 1 : FileImportSimple Single ASCII Chän tËp sè liÖu cÇn më ®Ó nhËp sè liÖu vµo b¶ng. B­íc 2 : Chän cét sè liÖu thø nhÊt chän StatisticsDescriptive StatisticsFrequency count ®Ó më hép tho¹i Count. A B C 1 2 3 2 1 0 γ1 γ1 γ2 γ3 B­íc 3 : Trong hép tho¹i Count gâ Step size 2 sau ®ã bÊm OK. B­íc 4 : Chän Cét Count(Y vµ vÏ ®å thÞ b»ng c¸ch chän Plot->Line. B­íc 5 : Chän Tools PickPeaks ®Ó më hép tho¹i Pick Peak thay ®æi c¸c tham sè trong hép tho¹i ®Ó t×m c¸c ®Ønh trong phæ. B­íc 6 : Më cöa sæ Peak võa t×m ®­îc vµ chän cét PkType gâ c¸c gi¸ trÞ n¨ng l­îng chuÈn vµo c¸c vÞ trÝ t­¬ng øng víi c¸c ®Ønh trong b¶ng. B­íc 7 : Chän cét PkType(YChän ColumnSet as Y. B­íc 8 : Chän cét Pkx(XChän ColumnSet as X. B­íc 9 : VÏ ®å thÞ hai cét trªn b»ng c¸ch chän hai cét PlotScatter. B­íc 10 : Chän AnalysisFit Polynominal ®Ó khíp vµ xem hµm khíp. B­íc 11 : Sö dông hµm chuÈn võa t×m ®­îc cho kªnh thø nhÊt vµ hiÖu chØnh l¹i c¸c gi¸ trÞ code trong cét thø nhÊt (gi¸ trÞ ®Ó vµo cét thø 3. B­íc 12 : LÆp l¹i c¸c b­íc trªn cho cét thø hai. B­íc 13 : Sau khi ®· cã hai cét sè liÖu hiÖu chØnh, céng c¸c cÆp sè liÖu trong hai cét ®· hiÖu chØnh sau ®ã dïng c«ng cô thèng kª ®Ó vÏ phæ tæng. B­íc 14 : Tõ phæ tæng ta lÊy gi¸ trÞ Et t¹i ®Ønh tæng vµ ΔE chÝnh lµ gi¸ trÞ n÷a ®é cao cña ®Ønh tæng b»ng c«ng cô Green reader. B­íc 15 : Läc c¸c gi¸ trÞ E1i vµ E2i víi E1i + E2i = Et ± ΔE trong hai cét ®· hiÖu chØnh vµ ghÐp c¸c gi¸ trÞ E1i vµ E2i ®· läc thµnh mét cét. B­íc 16 : Thèng kª c¸c gi¸ trÞ ®· läc vµ vÏ phæ vi ph©n nèi tÇng bËc hai.