Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu đánh giá một số thông số kỹ thuật của hệ phổ kế gamma dùng detector HPGe GEM 15P4



Detector cần được cung cấp một cao thế hợp lý để có thể ghi nhận các tín hiệu được tạo ra
trong tinh thể của detector. Dưới tác dụng của cao thế này, các electron và lỗ trống sinh ra trong
khối bán dẫn sẽ dịch chuyển về hai điện cực và tạo nên tín hiệu điện. Cao thế phải được lựa chọn đủ
thấp để tránh hiện tượng “thác lũ” làm thay đổi tính chất và hư hỏng detector. Đồng thời, do số
lượng hạt mang điện về hai điện cực tỷ lệ thuận với độ lớn của cao thế, nên cao thế cũng phải được
chọn đủ lớn để tạo ra được trạng thái bão hòa số lượng các hạt mang điện đi về hai điện cực. Vùng
cao thế trong đó số lượng hạt mang điện về hai điện cực đạt giá trị ổn định chính là vùng plateau
của detector. Thông thường, giá trị cao thế được chọn để detector hoạt động ổn định là điểm nằm
giữa vùng này.


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-10-21-luan_van_nghien_cuu_danh_gia_mot_so_thong_so_ky_th.C5CFR97hBV.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-41404/
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:

6000 kênh), mỗi kênh là một cửa sổ năng lượng từ Ei đến Ei + E (i = 1, 2, ... n). Kết quả ta có
một hàm phân bố số đếm trong một cửa sổ E với mỗi giá trị năng lượng Ei, thường được gọi là
phổ năng lượng. Về nguyên tắc, máy phân tích biên độ đa kênh là một hệ nhiều máy phân tích biên
độ đơn kênh nối liên tiếp nhau, ngưỡng trên của khối ngưỡng vi phân này là ngưỡng dưới của khối
ngưỡng vi phân tiếp sau. Tuy nhiên máy phân tích biên độ đa kênh có cấu trúc như trên không thuận
tiện vì số khối điện tử tăng theo số kênh. Do đó người ta xây dựng máy phân tích biên độ đa kênh
dựa trên nguyên tắc biến đổi tương tự số ADC.
Các khối chức năng cơ bản của một MCA là ADC và bộ nhớ. Bộ nhớ được sắp xếp theo một
cột thẳng đứng có các vị trí ghi địa chỉ từ địa chỉ thứ nhất ứng với kênh thứ nhất đến địa chỉ trên
cùng tương ứng với kênh thứ n. Khi một xung được ADC chuyển từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu
số, các sơ đồ kiểm tra của bộ nhớ sẽ tìm vị trí trong thang địa chỉ tương ứng với tín hiệu số và thêm
một đơn vị vào vị trí đó. Như vậy một đơn vị được ghi vào ô địa chỉ ứng với biên độ xung vào. Sau
một thời gian đo đạc, ta có thể biểu diễn kết quả trên tọa độ hai chiều trong đó trục hoành là số kênh
và trục tung là số đếm của từng kênh, đó chính là phổ năng lượng của các bức xạ vào vì số kênh trên
trục hoành tỷ lệ với năng lượng bức xạ. Các khối khác trong MCA có vai trò hỗ trợ. Cổng lối vào
dùng để ngăn các xung vào ADC trong thời gian ADC bận số hóa tín hiệu trước đó. Mạch ADC cho
một xung đặt ở lối vào của cổng điều khiển cổng mở khi nó không xử lý số liệu. Do đó, có thể có
một số xung vào bị mất trong khoảng thời gian chết của MCA. Để xác định thời gian đo thực, nghĩa
là loại bỏ thời gian chết, trong MCA dùng đồng hồ thời gian sống phát tín hiệu qua cổng lối vào,
chịu sự điều khiển của xung khóa khi ADC bận, và ghi lại tại kênh 0 trong bộ nhớ. Thời gian ghi tại
kênh 0 là thời gian sống của MCA, do đó không cần hiệu chỉnh thời gian chết khi xử lý kết quả
đo. Nội dung của bộ nhớ sau khi đo được đưa vào máy tính để xử lý và hiện lên hình ảnh phổ năng
lượng.
1.4.2. Các đặc trưng kỹ thuật của detetor bán dẫn
1.4.2.1. Độ phân giải năng lượng
Độ phân giải năng lượng cho biết khả năng mà detector có thể phân biệt các đỉnh có năng
lượng gần nhau trong phổ. Đại lượng này được xác định bằng bề rộng ở 1/2 độ cao của đỉnh hấp thụ
toàn phần (FWHM). Độ phân giải năng lượng của detector bán dẫn HPGe còn tùy thuộc vào loại
detector, thể tích detector và năng lượng của tia gamma. Hiện nay detector HPGe có thể đạt độ phân
giải vào khoảng 1,8 keV ở đỉnh năng lượng 1332,5 keV của 60Co. Trong khi detector NaI chỉ đạt độ
phân giải vào khoảng 100 keV ở đỉnh 1332,5 keV.
Độ phân giải tốt không những giúp nhận biết các đỉnh kề nhau mà còn giúp ghi nhận được các
nguồn yếu có năng lượng riêng biệt khi nó nằm chồng lên miền liên tục. Các detector có hiệu suất
bằng nhau sẽ có kết quả là các diện tích đỉnh bằng nhau, nhưng những detector có độ phân giải năng
lượng tốt sẽ tạo nên các đỉnh năng lượng hẹp và cao, các đỉnh năng lượng này có thể nhô lên cao
hơn so với vùng nhiễu thống kê của miền liên tục.
1.4.2.2. Tỉ số đỉnh/Compton (P/C)
Tỷ số này cho phép đánh giá khả năng phân biệt được các đỉnh yếu có năng lượng thấp nằm
trên nền Compton của các đỉnh năng lượng cao của detector. Đó là tỷ số chiều cao của đỉnh hấp thụ
toàn phần với chiều cao của nền Compton tương ứng (thường lấy ở mép Compton). Tỷ số này càng
cao thì càng có lợi cho phép đo hoạt độ thấp và phổ gamma phức tạp. Tỷ số này phụ thuộc vào thể
tích của detector, các detector lớn có tỷ số P/C lớn vì phần đóng góp của tán xạ Compton vào đỉnh
hấp thụ toàn phần lớn. Tỷ số P/C theo quy định thường được tính bằng cách chia độ cao của đỉnh
1332,5 keV cho độ cao trung bình của nền Compton trong khoảng 1040 keV và 1096 keV. Đối với
detector HPGe, tỷ số P/C thông thường nằm trong khoảng 40:1 đến 60:1 ứng với đỉnh năng lượng
1332,5 keV.
1.4.2.3. Dạng của đỉnh
Dạng chi tiết của các đỉnh quan sát được trong phổ gamma là một thông số quan trọng nếu
diện tích đỉnh cần được đo một cách chính xác. Hầu hết sự làm khớp dạng đỉnh đều sử dụng dạng
sửa đổi của phân bố Gauss cho phép thể hiện phần đuôi ở phía năng lượng thấp của phân bố. Phần
đuôi có thể xuất hiện do nhiều hiệu ứng vật lý, bao gồm sự thu gom điện tích không hoàn toàn trong
một số vùng của detector hay do các electron thứ cấp và bức xạ hãm trong vùng thể tích hoạt động.
Để chỉ ra đặc trưng của phần đuôi, người ta thường sử dụng đại lượng 1/10 chiều cao (FWTM)
của đỉnh năng lượng toàn phần. Đối với các detector tốt, phần đuôi của đỉnh sẽ nhỏ, FWTM sẽ nhỏ
hơn hai lần FWHM (tỷ lệ FWTM/FWHM đối với đỉnh dạng Gauss là 1,823) [19].
1.4.2.4. Hiệu suất ghi đỉnh quang điện
a. Các loại hiệu suất
Ta có thể chia hiệu suất của detector thành hai loại: Hiệu suất tuyệt đối và hiệu suất thực.
+ Hiệu suất tuyệt đối abs (absolute efficiency) là tỷ số giữa số xung ghi nhận được và số các
lượng tử bức xạ phát ra bởi nguồn. Hiệu suất này phụ thuộc vào tính chất của detector và hình học
đo (chủ yếu phụ thuộc vào khoảng cách giữa detector và nguồn)
+ Hiệu suất thực int (intrinsic efficiency) là tỷ số giữa số xung ghi nhận được và số lượng
tử bức xạ đến detector.
Đối với nguồn đẳng hướng, hai hiệu suất này liên hệ với nhau theo công thức sau:



4
absint (1.22)
Trong đó:  là góc khối nhìn từ nguồn đến detector.
Ngoài ra, hiệu suất ghi còn có thể được phân loại theo việc ghi nhận sự kiện:
+ Hiệu suất toàn phần t (total efficiency) là xác suất để một photon phát ra từ nguồn để lại
bất kỳ năng lượng nào khác không trong thể tích nhạy của detector. Trong trường hợp này tất cả các
tương tác, không quan tâm đến năng lượng, đều xem như được ghi nhận. Trong thực tế, rất nhiều hệ
thống đo đạc luôn đặt ra một yêu cầu là các xung phải lớn hơn một ngưỡng xác định nào đó được
thiết lập để loại bỏ các xung rất nhỏ từ các nguồn nhiễu điện tử. Do vậy ta chỉ có thể tiến đến hiệu
suất toàn phần lý thuyết bằng cách làm thấp ngưỡng này đến mức có thể.
+ Hiệu suất đỉnh p (peak efficiency) là xác suất một photon phát ra từ nguồn để lại toàn bộ
năng lượng của nó trong thể tích nhạy của detector.
Hiệu suất toàn phần và hiệu suất đỉnh được liên hệ với nhau qua tỷ số đỉnh – toàn phần:
t
pr


 (1.23)
Trong thực nghiệm hiệu suất đỉnh thường được sử dụng vì nó sẽ loại bỏ được các hiện
tượng gây ra do các hiệu ứng nhiễu như tán xạ từ các vật thể xung quanh. Từ đó, giá trị của hiệu
suất đỉnh có thể được thu thập và ứng dụng cho các điều kiện khác nhau trong phòng thí nghiệm,
nơi mà hiệu suất toàn phần có thể bị ản...

---