Download miễn phí Luận văn Khảo sát phổ kế năng lượng - Thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe
Có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu hạt nhân đòi hỏi sự đo lường các sự kiện hạt nhân
xảy ra gần như đồng thời (có thể gọi là trùng phùng) trong hai đầu dò trong một khoảng thời gian ngắn nhất định hay xác định thời gian chênh lệch giữa hai sự kiện hạt nhân đó. Hai phương pháp được sử dụng trong việc đo lường các sự kiện trùng phùng gamma - gamma, nghiên cứu sơ đồ phân rã hạt nhân, nghiên cứu thời gian sống của pozitron, là trùng phùng và đo thời gian.
Một hệ thống trùng phùng dùng xác định hai sự kiện hạt nhân xảy ra trong một khoảng thời gian
ngắn nhất định. Tuy nhiên, trong thực tế phương pháp này không thể phân tích các sự kiện trùng phùng này với độ chính xác 100% do tính chất thống kê và do các khối điện tử gây ra các sai số do nhiễu, tạp âm và sai số bước. Một mạch trùng phùng đơn giản giải quyết vấn đề này là cổng AND hai lối vào. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc phủ trong độ rộng của xung vào và xác định trực tiếp thời gian phân giải của mạch trùng phùng.
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-10-21-luan_van_khao_sat_pho_ke_nang_luong_thoi_gian_su.YY98efZ9wX.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-41403/Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Tóm tắt nội dung:
ổ (làm trơn nhiều điểm đối với toàn phổ hay một phần phổ).
- Xác định loại đồng vị (so sánh các đỉnh trong phổ với thư viện đồng vị).
- Thực hiện chương trình tự động (xác lập hệ thống bằng một lệnh đơn).
1.3.5. Card thu nhận dữ liệu - Interface
1.3.5.1. Sơ đồ nguyên lý của card thu nhận dữ liệu - Interface
Hình 1.23. Sơ đồ nguyên lý của card thu nhận dữ liệu – Interface.
1.3.5.2. Nguyên tắc hoạt động của card thu nhận dữ liệu - Interface [1]
Card thu nhận dữ liệu - Interface hoạt động theo hai nguyên tắc sau:
* Theo nguyên tắc trùng phùng
Khi có tín hiệu trùng phùng, card thu nhận sẽ phát tín hiệu điều khiển để cho phép các ADC
thu nhận tín hiệu ở lối vào và bắt đầu biến đổi. Khi đó, một trong ba khả năng sau sẽ xảy ra:
- Một hay cả hai tín hiệu lối vào không vượt ngưỡng của ADC, khi đó một hay cả hai ADC
sẽ không có tín hiệu Data Ready gửi đến Interface nên nó sẽ không phản ứng.
- Một hay cả hai tín hiệu lối vào vượt ngưỡng của ADC, khi đó một hay cả hai ADC có tín
hiệu Data Ready gửi đến Interface. Trong trường hợp này, Interface chỉ đọc mà không ghi dữ liệu. Tín
hiệu cho phép hai ADC reset lại để thực hiện các phép biến đổi tiếp theo.
- Khi cả hai tín hiệu nằm trong dải phân tích [LLD, ULD] của các ADC , cả hai ADC gửi tín
hiệu Data Ready tới Interface. Tín hiệu này cách nhau một khoảng thời gian không quá 1 μs thì
Interface sẽ gửi tín hiệu Enable Data để đọc và ghi dữ liệu của xung lối vào từ ADC. Sau khi ghi xong
Interface sẽ gửi tín hiệu Data Accept tới ADC và cho phép ADC reset lại để thực hiện phép biến đổi tiếp
theo.
Các ADC hoạt động ở chế độ non - overlap. Trong trường hợp thứ ba, số liệu lối ra của ADC
sẽ được ghi dưới dạng event - event; còn các trường hợp còn lại thì số liệu sẽ không được ghi nhận. Số
liệu trùng phùng thu được sẽ gồm ba cột.
- Cột I : ghi code năng lượng của tia gamma đến đầu dò thứ nhất.
- Cột II : ghi code năng lượng của tia gamma đến đầu dò thứ hai.
- Cột III : ghi giá trị tương ứng với độ chênh lệch thời gian xuất hiện của hai sự kiện ở hai đầu
dò.
* Theo chế độ MCA
Trong chế độ MCA, khi ADC nào có tín hiệu Data Ready và tín hiệu được biến đổi nằm trong
dải phân tích thì card thu nhận dữ liệu sẽ đọc số liệu từ ADC đó, nội dung của kênh tương ứng trong bộ
nhớ sẽ tăng lên 1. Khi kết thúc thời gian đo, số liệu thu được sẽ lưu dưới dạng tập tin có phần mở rộng
*.spe để xử lý.
1.4. Hệ phổ kế năng lượng
Trong lĩnh vực nghiên cứu hạt nhân và ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào các lĩnh vực khác nhau
trong sản xuất cũng như đời sống thì việc xác định các đồng vị phóng xạ, năng lượng, cường độ các
lượng tử phát ra từ các nguồn phóng xạ là rất quan trọng. Do đó cần có hệ thống điện tử hạt nhân
để xác định phổ năng lượng của các nguồn phóng xạ và đồng vị phóng xạ. Hệ thống đó được gọi là hệ
thống phổ kế năng lượng. Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu và điều kiện thiết bị mà người ta có thể
thiết lập hệ thống phổ kế năng lượng có cấu hình khác nhau. Dưới đây là một số hệ phổ kế năng lượng
đã được xây dựng và sử dụng để ghi nhận phổ năng lượng của các nguồn phóng xạ với các cấu hình
khác nhau.
1.4.1. Hệ phổ kế năng lượng sử dụng một đầu dò bán dẫn
Để ghi nhận các bức xạ phát ra từ các nguồn đồng vị phóng xạ, chúng ta có thể dùng các hệ phổ
kế đơn giản sử dụng một đầu dò bán dẫn như được trình bày trên hình 1.24 và hình 1.25.
Ge or Si(Li) PC
Source
Bias
Supply
Preamp Amplifer MCB
Unipolar
Busy
Pur
Unipolar: đơn cực. Busy: bận.
Preamp: khối tiền khuếch đại. Amplifier: khối khuếch đại phổ.
Bias supply: nguồn cao thế. MCB: bộ đệm đa kênh.
PC: máy tính cá nhân.
Hình 1.24. Phổ kế năng lượng với đầu dò Ge cho bức xạ gamma hay đầu dò Si (Li) cho tia X. [2]
HPGe
Detector
High
Voltage
MCA PC
Source
ADCAmp
HPGe Detector: Đầu dò bán dẫn tinh khiết Ge .
High Voltage: Cao thế.
Amp: Khối khuếch đại (Amplifier).
ADC: Khối biến đổi tương tự thành số (Analog to Digital Converter).
MCA: Khối phân tích đa kênh (Multi Channel Analyzer)
PC: Máy tính cá nhân (Person Computer).
Hình 1.25. Phổ kế năng lượng sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe.
Khi đặt nguồn phóng xạ trước đầu dò bán dẫn thì trên lối ra của tiền khuếch đại sẽ xuất hiện các
tín hiệu. Các tín hiệu này sẽ được xử lý bởi các khối điện tử tiếp theo sau như khối khuếch đại, khối
biến đổi tương tự thành số và khối phân tích đa kênh. Tín hiệu sau khi đã được các khối điện tử xử lý sẽ
được lưu trữ trên máy tính và cho ra phổ nhờ các phần mềm chuyên dụng.
1.4.2. Hệ phổ kế năng lượng sử dụng hai đầu dò bán dẫn
Để ghi nhận phổ năng lượng của các lượng tử gamma phát ra gần như đồng thời (trùng phùng)
từ các nguồn phóng xạ, các nhà khoa học đã xây dựng nên hệ thống phổ kế gamma - gamma như hình
1.26. Ưu điểm của hệ thống phổ kế này là phổ năng lượng thu được sẽ có nền Compton thấp hơn các
phổ năng lượng do hai hệ phổ kế trên thu được. Kết quả là tỷ số đỉnh trên Compton sẽ cao hơn, các đỉnh
phổ hiện rõ trên nền Compton được hạ thấp. Nguyên nhân chính là hệ phổ kế này sử dụng khối trùng
phùng có tác dụng chỉ cho ghi nhận các sự kiện hạt nhân xảy ra trong hai đầu dò trong khoảng thời gian
rất ngắn (được xem là đồng thời hay gọi là trùng phùng) và không ghi các sự kiện hạt nhân xảy ra
chênh lệch thời gian nhiều như tán xạ Compton, …
HPGE
Detector
A
Pre Amp
HPGE
Detector
A
Pre Amp
DELAY
AMPLIFIER
Detector
Bias Supply
PULSER
AMPLIFIER
Detector
Bias Supply
TIMING
SCA
TIMING
SCA
MCB PC
AMPLIFIER
COINCIDENCE
HPGe detector: đầu dò bán dẫn Ge siêu tinh khiết.
Detector Bias Supply: nguồn cao thế cung cấp cho đầu dò.
Pulser: máy tạo xung .
Preamp: khối tiền khuếch đại.
Amplifier: khối khuếch đại.
Coincidence: khối trùng phùng.
Timing SCA: máy phân tích đơn kênh loại thời gian.
MCB: khối đệm đa kênh.
PC: máy tính cá nhân.
Hình 1.26. Hệ thống phổ kế trùng phùng gamma - gamma đối với phổ năng lượng được thực hiện trên
hai đầu dò HPGe. [2]
1.5. Hệ phổ kế thời gian
Để xác định các đặc trưng thời gian của các bức xạ gamma nối tầng phát ra từ các nguồn phóng xạ
phục vụ cho việc nghiên cứu thời gian sống của các pozitron, thời gian sống của các trạng thái kích
thích hay nghiên cứu sơ đồ phân rã hạt nhân, … đòi hỏi phải có hệ thống điện tử làm việc ổn định và độ
chính xác cao. Để đo các đặc trưng thời gian của các lượng tử phát ra từ các nguồn phóng xạ, người ta
đã tiến hành xây dựng các hệ phổ kế thời gian có cấu hình khác nhau. Sau đây là một số cấu hình phổ
kế thời gian thường dùng nhất được thực hiện trên các đầu dò khác nhau và phổ thời gian thu được từ
các hệ phổ kế đó.
1.5.1. Hệ phổ kế thời gian sử dụng đầu dò plastic và bán dẫn [2]
Preamp: khối tiền khuếch đại; CFD: khối phân biệt ngưỡng không đổi.
Delay: khối làm chậm. Time analyzer: khối phân tích thời gian.
Multi Channel Analyzer: khối phân tích đa kênh.
Hình 1.27. Hệ phổ kế th
