Luận văn Khảo sát phổ kế trùng phùng gamma sử dụng đầu dò bán dẫn hpge

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH ------------------------- Huỳnh Minh Hiền KHẢO SÁT PHỔ KẾ TRÙNG PHÙNG GAMMA SỬ DỤNG ĐẦU DÒ BÁN DẪN HPGe Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao Mã số: 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. ĐINH SỸ HIỀN Thành phố Hồ Chí Minh – 2010 Lêi c¶m ¬n Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n quý thÇy c« Khoa VËt LÝ, c¸n bé phßng Sau §¹i Häc - Tr­êng §¹i Häc S­ Ph¹m TP Hå ChÝ Minh ®· tËn t×nh gi¶ng d¹y vµ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho em trong suèt thêi gian häc tËp t¹i tr­êng. Xin göi lêi c¶m ¬n s©u s¾c nhÊt ®Õn PGS. TS §inh Sü HiÒn, ng­êi ®· trùc tiÕp chØ b¶o em trong suèt qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n nµy. Sù gióp ®ì tËn t×nh cña thÇy chÝnh lµ ®éng lùc vµ nÒn t¶ng ®Ó em hoµn thµnh ®­îc luËn v¨n nµy. Em xin tr©n träng göi tíi ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t lêi c¶m ¬n ch©n thµnh v× sù gióp ®ì vµ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho em ®­îc lµm thùc nghiÖm t¹i ViÖn. Xin tr©n träng c¶m ¬n c¸n bé Phßng VËt LÝ §iÖn Tö H¹t Nh©n, ®Æc biÖt lµ anh NguyÔn Xu©n H¶i, anh Hå H÷u Th¾ng ®· gióp ®ì tËn t×nh, h­íng dÉn chi tiÕt vµ cã nh÷ng ®ãng gãp quý b¸u cho em. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n Ban Gi¸m HiÖu vµ Tæ VËt LÝ - KTC tr­êng THPT Nam Hµ - Biªn Hßa - §ång Nai ®· t¹o mäi ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó em hoµn thµnh khãa häc t¹i Tr­êng §¹i Häc S­ Ph¹m TP Hå ChÝ Minh. TP. Hå ChÝ Minh, th¸ng 8 n¨m 2010 Huúnh Minh HiÒn Më §ÇU Phæ n¨ng l­îng bøc x¹ gamma lµ phæ gi¸n ®o¹n, cã n¨ng l­îng hoµn toµn x¸c ®Þnh ®Æc tr­ng cho mçi nguyªn tè, c­êng ®é bøc x¹ gamma ®Æc tr­ng cña mçi nguyªn tè phãng x¹ tØ lÖ thuËn víi hµm l­îng cña nguyªn tè ®ã. ChÝnh v× vËy, viÖc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c phæ gamma cña mçi nguyªn tè cã ý nghÜa rÊt quan träng trong c¸c bµi to¸n ph©n tÝch x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn nguyªn tè, ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch kÝch ho¹t h¹t nh©n,…Tuy nhiªn, phæ gamma ®o ®­îc trong c¸c phÐp ph©n tÝch th­êng kh¸ phøc t¹p. HiÖn nay, viÖc ghi nhËn phæ gamma b»ng ®Çu dß b¸n dÉn th­êng cã nÒn Compton cao cho nªn mét sè ®Ønh n¨ng l­îng cã c­êng ®é thÊp hiÖn lªn kh«ng râ nÐt, cã khi bÞ nÒn Compton che lÊp. Do ®ã viÖc x¸c ®Þnh c¸c ®Ønh nµy th­êng ph¹m sai sè lín lµm ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o. MÆt kh¸c, ®é nh¹y ph©n tÝch chØ cã thÓ c¶i thiÖn trong ®iÒu kiÖn tØ sè diÖn tÝch ®Ønh phæ trªn nÒn Compton lµ lín. V× vËy, vÊn ®Ò ®Æt ra lµ lµm sao h¹ ®­îc nÒn Compton cµng thÊp cµng tèt, tõ ®ã míi cã kh¶ n¨ng lµm lé râ ®­îc c¸c ®Ønh n¨ng l­îng thÊp. Nh­ ta ®· biÕt, kho¶ng thêi gian ph¸t c¸c tia gamma nèi tÇng hoÆc c¸c tia gamma sinh ra trong qu¸ tr×nh hñy cÆp electron - pozitron vµo kho¶ng vµi tr¨m pic« gi©y nªn ta cã thÓ coi nh­ chóng ph¸t ra ®ång thêi, ®ã lµ c¸c tia gamma trïng phïng. TÝn hiÖu trïng phïng ®Æc tr­ng c¶ vÒ n¨ng l­îng vµ t­¬ng quan thêi gian cña hai bøc x¹ ph¸t ra tõ mét h¹t nh©n nªn nã cã tÝnh chän läc cao. V× vËy, ta cã thÓ lîi dông sù t­¬ng quan vÒ thêi gian cña c¸c tia gamma trïng phïng ®Ó ghi nhËn chän läc c¸c bøc x¹ gamma ®Æc tr­ng cña mçi h¹t nh©n phãng x¹, nghÜa lµ ta dïng th«ng sè thêi gian ®Ó ®iÒu khiÓn viÖc ghi nhËn n¨ng l­îng phæ bøc x¹ gamma. Nhê ®ã, ta cã thÓ gi¶m ¶nh h­ëng cña c¸c tia gamma t¸n x¹ Compton vµ c¸c dÞch chuyÓn gamma kh«ng t­¬ng quan vÒ thêi gian gióp gi¶m ®¸ng kÓ nÒn Compton, n©ng cao chÊt l­îng cña phÐp ®o. Trong tr­êng hîp nµy, th«ng tin chÝnh x¸c vÒ thêi gian tíi cña l­îng tö bøc x¹ trong ®Çu dß lµ ®Æc biÖt quan träng. Sù chÝnh x¸c vÒ thêi gian cã thÓ ®­îc thùc hiÖn phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña ®Çu dß ®­îc sö dông ®Ó xö lý tÝn hiÖu. §Æc tr­ng thêi gian tèt nhÊt nhËn ®­îc ®èi víi c¸c ®Çu dß trong ®ã ®iÖn tÝch ®­îc thu gãp nhanh nhÊt. §Çu dß b¸n dÉn siªu tinh khiÕt HPGe lµ lo¹i dÇu dß cã kh¶ n¨ng thu gãp ®iÖn tÝch nhanh vµ cung cÊp kh¶ n¨ng ph©n gi¶i n¨ng l­îng tèt nhÊt trong tÊt c¶ c¸c lo¹i ®Çu dß th«ng dông cho nªn nã rÊt thÝch hîp khi sö dông trong c¸c s¬ ®å ghi nhËn bøc x¹ gamma sö dông kü thuËt trïng phïng. Môc ®Ých cña luËn v¨n lµ nh»m t×m hiÓu vÒ c¸c khèi ®iÖn tö cïng nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe, t×m hiÓu ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng vµ ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (cßn gäi lµ trïng phïng sù kiÖn - sù kiÖn) ®Ó ghi nhËn phæ n¨ng l­îng cña bøc x¹ gamma, sö dông hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma thu phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co, 22Na nh»m kh¶o s¸t kh¶ n¨ng gi¶m ph«ng cña hÖ phæ kÕ trïng phïng so víi hÖ phæ kÕ b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ. CÊu tróc cña luËn v¨n bao gåm c¸c phÇn chÝnh sau : Ch­¬ng 1 : Tæng quan vÒ c¸c hÖ phæ kÕ gamma Ch­¬ng 2 : T×m hiÓu hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe Ch­¬ng 3 : Thùc nghiÖm ghi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co, 22Na b»ng hÖ phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ vµ hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma, sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe Do thêi gian thùc hiÖn vµ kiÕn thøc cßn h¹n chÕ nªn ch¾c ch¾n trong phÇn néi dung cña luËn v¨n sÏ cã nhiÒu thiÕu sãt, kÝnh mong nhËn ®­îc sù gãp ý cña quý thÇy c« cïng c¸c ®ång nghiÖp ®Ó t¸c gi¶ ngµy cµng hoµn thiÖn h¬n vÒ kiÕn thøc. CH¦¥NG 1 : TæNG QUAN VÒ C¸C HÖ PHæ KÕ Gamma 1.1 T­¬ng t¸c cña bøc x¹ gamma víi vËt chÊt vµ sù h×nh thµnh phæ gamma Bøc x¹ gamma lµ c¸c l­îng tö cña sãng ®iÖn tõ (c¸c photon). N¨ng l­îng cña photon E tØ lÖ víi tÇn sè sãng : E = h , xung l­îng cña photon ®­îc tÝnh theo c«ng thøc h p c   . Bøc x¹ gamma t­¬ng t¸c víi vËt chÊt th«ng qua 3 qu¸ tr×nh c¬ b¶n sau ®©y : 1.1.1 HiÖu øng quang ®iÖn Khi l­îng tö gama va ch¹m víi electron quü ®¹o cña nguyªn tö, gamma biÕn mÊt vµ n¨ng l­îng gamma ®­îc truyÒn toµn bé cho electron quü ®¹o ®Ó nã bay ra khái nguyªn tö. Electron nµy ®­îc gäi lµ quang electron. Quang electron nhËn ®­îc ®éng n¨ng Ee, b»ng hiÖu sè gi÷a n¨ng l­îng gamma vµo E vµ n¨ng l­îng liªn kÕt lk cña electron trªn líp vá. Ee = E - lk (1.1) Trong ®ã, lk = K ®èi víi electron líp K, lk = L ®èi víi electron líp L, lk = M ®èi víi electron líp M vµ K > L > M . '  Theo c«ng thøc (1.1), n¨ng l­îng gamma vµo Ýt nhÊt ph¶i b»ng n¨ng l­îng liªn kÕt cña electron th× hiÖu øng quang ®iÖn míi x¶y ra. NÕu E < K th× hiÖu øng quang ®iÖn chØ x¶y ra víi c¸c líp L, M, … NÕu E < L th× hiÖu øng quang ®iÖn chØ x¶y ra víi c¸c líp M, … HiÖu øng quang ®iÖn kh«ng thÓ x¶y ra víi c¸c electron tù do v× kh«ng b¶o ®¶m ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l­îng vµ ®éng l­îng. Nh­ vËy, muèn cã hiÖu øng quang ®iÖn th× electron ph¶i liªn kÕt trong nguyªn tö. TiÕt diÖn hÊp thô cña hiÖu øng quang ®iÖn phô thuéc vµo n¨ng l­îng gamma vµ lo¹i nguyªn tö. Cô thÓ lµ tiÕt diÖn hÊp thô tØ lÖ víi Z5 (Z lµ sè nguyªn tö), nghÜa lµ nã t¨ng rÊt nhanh víi c¸c nguyªn tö nÆng. 1.1.2 HiÖu øng Compton Trong qu¸ tr×nh nµy, ph«ton tíi nh­êng mét phÇn n¨ng l­îng cña m×nh cho mét electron cña nguyªn tö. Electron nµy sÏ b¾n ra khái nguyªn tö cßn ph«ton sÏ bÞ t¸n x¹. Ph«ton t¸n x¹ cã n¨ng l­îng nhá h¬n n¨ng l­îng cña ph«ton tíi ( 'h h  ). '    lk eh h E (1.2) Trong ®ã Ee lµ ®éng n¨ng cña electron b¾n ra,  lk lµ n¨ng l­îng liªn kÕt cña electron trªn líp vá. H×nh 1.1 : Giản đồ biểu diễn t¸n xạ Compton. Liªn hÖ gi÷a ®éng n¨ng cña ph«ton t¸n x¹ vµ gãc t¸n x¹ cho bëi hÖ thøc 2 0 ' 1 (1 cos ) h h hv m c       (1.3) Trong ®ã : m0c 2 lµ khèi l­îng nghØ cña electron (m0c 2 = 0,511 MeV). HiÖu øng Compton lµ qu¸ tr×nh t­¬ng t¸c ph«ton - vËt chÊt chñ yÕu trong kho¶ng n¨ng l­îng mét vµi tr¨m keV ®Õn vµi MeV. HiÖu øng Compton cã thÓ x¶y ra ®èi víi electron tù do (liªn kÕt yÕu víi nguyªn tö) hay víi electron liªn kÕt chÆt víi nguyªn tö v× ë ®©y nhê cã ph«ton t¸n x¹ mµ cã thÓ tháa m·n ®ång thêi c¶ hai ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l­îng vµ xung l­îng. 1.1.3 HiÖu øng t¹o cÆp electron - pozitron Trong qu¸ tr×nh nµy, ph«ton biÕn thµnh mét cÆp electron - pozitron. Theo ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l­îng vµ xung l­îng th× n¨ng l­îng cña ph«ton ph¶i lín h¬n tæng n¨ng l­îng nghØ cña cÆp e - - e+ ( 1,022h  MeV). Së dÜ ph¶i lín h¬n v× theo ®Þnh luËt b¶o toµn xung l­îng, cÆp e - - e+ ph¶i cã mét ®éng n¨ng nµo ®ã. Theo ®Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch th× tæng ®iÖn tÝch c¸c h¹t t¹o thµnh ph¶i b»ng 0 v× photon kh«ng cã ®iÖn tÝch. Qu¸ tr×nh t¹o cÆp e - - e+ x¶y ra chñ yÕu gÇn ®iÖn tr­êng cña h¹t nh©n, h¹t nh©n nµy còng hÊp thô mét phÇn xung l­îng cña ph«ton ban ®Çu. TiÕt diÖn hiÖu dông tØ lÖ víi Z2, nghÜa lµ hiÖu øng x¶y ra chñ yÕu ®èi víi c¸c nguyªn tè nÆng (Z lín). C¸c pozitron ®­îc t¹o ra cuèi cïng còng sÏ l¹i biÕn mÊt do bÞ hñy cÆp víi electron cña nguyªn tö : 2e e    Qu¸ tr×nh t¹o cÆp ®ãng vai trß quan träng ®èi víi c¸c ph«ton cã n¨ng l­îng lín h¬n 1,022 MeV. Víi mét nguyªn tè cho tr­íc, ®ãng gãp cña mçi qu¸ tr×nh t­¬ng t¸c nãi trªn cã thÓ ®­îc h×nh dung qua ®å thÞ biÓu diÔn c¸c tiÕt diÖn cña tõng qu¸ tr×nh riªng lÎ vµ tiÕt diÖn tæng céng theo n¨ng l­îng tíi cña ph«ton tíi. C¸c qu¸ tr×nh t­¬ng t¸c nãi trªn dÉn tíi sù h×nh thµnh c¸c ®Æc tr­ng cña phæ gamma nh­ sau : + HiÖu øng quang ®iÖn dÉn ®Õn sù hÊp thô hoµn toµn n¨ng l­îng cña ph«ton tíi  E h trªn ®Çu dß, do ®ã trong phæ gamma xuÊt hiÖn ®Ønh hÊp thô toµn phÇn víi n¨ng l­îng E . + Trong qu¸ tr×nh t¸n x¹ Compton, ph«ton tíi chØ mÊt mét phÇn n¨ng l­îng, phÇn cßn l¹i chuyÓn thµnh n¨ng l­îng ph«ton t¸n x¹. Sù ph©n bè gi÷a hai phÇn nµy tïy thuéc vµo gãc t¸n x¹. Do ®ã trªn phæ gamma xuÊt hiÖn nÒn liªn tôc (nÒn Compton) tr¶i dµi tõ gi¸ trÞ E trë xuèng. Tia gamma sau khi t¸n x¹ lÇn ®Çu cã thÓ tiÕp tôc t¸n x¹ nhiÒu lÇn, cuèi cïng bÞ hÊp thô hoµn toµn trong ®Çu dß do hiÖu øng quang ®iÖn. Qu¸ tr×nh t¸n x¹ nhiÒu lÇn nµy còng ®ãng gãp vµo ®Ønh hÊp thô toµn phÇn, møc ®ãng gãp tïy thuéc vµo thÓ tÝch ®Çu dß. + HiÖu øng t¹o cÆp dÉn ®Õn sù h×nh thµnh hai l­îng tö gamma cã n¨ng l­îng 0,511 MeV. Tïy theo tr­êng hîp c¶ hai l­îng tö nµy bÞ hÊp thô hoÆc mét hoÆc c¶ hai l­îng tö bay ra khái ®Çu dß mµ ta thÊy xuÊt hiÖn c¸c ®Ønh sau ®©y : - C¶ hai l­îng tö gamma hñy cÆp ®Òu bÞ hÊp thô hoµn toµn trong thÓ tÝch nh¹y cña ®Çu dß : ta ®­îc ®Ønh hÊp thô toµn phÇn E . - Mét trong hai l­îng tö gamma hñy cÆp tho¸t khái vïng nh¹y cña ®Çu dß : ta ®­îc ®Ønh tho¸t ®¬n 0,511E  MeV. - C¶ hai l­îng tö gamma hñy cÆp tho¸t khái ®Çu dß : ta ®­îc ®Ønh tho¸t ®«i øng víi n¨ng l­îng 1,022E  MeV. 1.2 C¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña mét hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng, thêi gian sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe 1.2.1 §Çu dß b¸n dÉn HPGe 1.2.1.1 CÊu tróc cña ®Çu dß b¸n dÉn §Ó ghi phæ gamma, hiÖn nay ng­êi ta th­êng dïng hai lo¹i ®Çu dß : ®Çu dß nhÊp nh¸y víi tinh thÓ NaI (Tl), ®Çu dß b¸n dÉn Germani siªu tinh khiÕt (HPGe). Gi÷a hai lo¹i nµy th× ®Çu dß HPGe cã kh¶ n¨ng ghi phæ gamma víi chÊt l­îng phæ tèt h¬n. V× vËy, néi dung cña ®Ò tµi chñ yÕu lµ t×m hiÓu vÒ ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. Ta cã thÓ ph©n biÖt hai lo¹i ®Çu dß Ge tuú theo xuÊt ph¸t ®iÓm ban ®Çu lµ chÊt b¸n dÉn lo¹i p hay n. Ngoµi ra, vÒ mÆt h×nh häc cßn cã thÓ chia ra c¸c lo¹i : lo¹i ®ång trôc, lo¹i h×nh giÕng hay lo¹i ph¼ng (planar). Th«ng th­êng ta cã c¸c lo¹i sau. §Çu dß HPGe lo¹i p kiÓu ®ång trôc : vÒ c¬ b¶n, chÊt b¸n dÉn xuÊt ph¸t lµ lo¹i p, ®ã lµ tinh thÓ Ge h×nh trô víi líp tiÕp xóc lo¹i n trªn bÒ mÆt ngoµi vµ líp tiÕp xóc lo¹i p trªn mÆt trong. CÊu tróc ®Çu dß ®ång trôc ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1.2. Germani cã møc t¹p chÊt cì 1010 nguyªn tö /cm3 sao cho khi cã ®iÖn ¸p ng­îc thÝch hîp ®Æt vµo hai cùc th× thÓ tÝch gi÷a hai ®iÖn cùc ®­îc lµm nghÌo vµ ®iÖn tr­êng më réng qua vïng nµy. Ng­êi ta t¹o ra mét líp tiÕp xóc n+ dµy kho¶ng 0,5 mm b»ng ph­¬ng ph¸p khuÕch t¸n Li, líp tiÕp xóc p+ phÝa trong cã ®é dµy cì 0,3 mm b»ng ph­¬ng ph¸p cÊy ion B. Khi sö dông ph¶i ®Æt cao thÕ d­¬ng kho¶ng 2 - 5 kV ®Ó kÐo c¸c cÆp electron - lç trèng t¹o ra. Lo¹i nµy cã hiÖu suÊt gi¶m nhiÒu ë n¨ng l­îng tia gamma thÊp (d­íi 100 keV) v× sù hÊp thô trªn líp chÕt n+. H×nh 1.2 : CÊu tróc đầu dß Ge đồng trục. V× Ge cã ®é réng vïng cÊm thÊp nªn khi sö dông lo¹i ®Çu dß nµy cÇn ph¶i lµm l¹nh ®Ó gi¶m viÖc sinh ra phÇn tö mang ®iÖn do nhiÖt nªn gi¶m ®­îc dßng rß. NÕu kh«ng, t¹p ©m do dßng rß g©y ra sÏ lµm tåi kh¶ n¨ng ph©n gi¶i n¨ng l­îng cña ®Çu dß. Ng­êi ta th­êng dïng Nit¬ láng cã nhiÖt ®é 77 K lµm m«i tr­êng lµm l¹nh cho c¸c ®Çu dß lo¹i nµy. §Çu dß ®­îc l¾p trong mét buång ch©n kh«ng ®­îc g¾n hoÆc ®­a vµo Dewar chøa Nit¬ láng. Do ®ã bÒ mÆt nh¹y cña ®Çu dß ®­îc chèng Èm vµ kh«ng ng­ng chÊt bÈn. CÊu h×nh chuÈn cña ®Çu dß bao gåm : èng lµm l¹nh (cryostat) th¼ng ®øng víi Dewar 30 lÝt vµ tiÒn khuÕch ®¹i 2002C (®èi víi h·ng Canberra). CÊu t¹o cña cryostat b»ng Nit¬ láng ®­îc giíi thiÖu trong h×nh 1.3. D¶i n¨ng l­îng sö dông cña ®Çu dß Ge ®ång trôc lµ 50 keV ®Õn 10 MeV. Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i, d¹ng ®Ønh lµ rÊt tèt. §­êng cong hiÖu suÊt cña ®Çu dß Ge ®ång trôc ®iÓn h×nh ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1.4. H×nh 1.3 : Cấu tạo của cryostat cần đứng mẫu 7500SL. H×nh 1.4 : Đường cong hiệu suất tuyệt đối điển h×nh đối với đầu dß Ge đồng trục (khoảng c¸ch đầu dß tới nguồn là 2,5 cm). C¸c mÉu ®Çu dß Ge ®ång trôc th­êng gÆp ®­îc liÖt kª trong b¶ng 1.1 B¶ng 1.1 : C¸c mÉu ®Çu dß Ge ®ång trôc.[2] Sè mÉu CANBERR A HiÖu suÊt t­¬ng ®èi Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i TØ sè P/C FWHM (122 keV) FWHM (1332 keV) FWTM (1332 keV) GC1018 10 0,9 1,8 3,4 38 GC1019 10 1,0 1,9 3,7 36 GC10021 100 1,2 2,1 4,0 80 GC10023 100 1,3 2,3 4,6 74 §Çu dß HPGe lo¹i n kiÓu ®ång trôc : chÊt b¸n dÉn xuÊt ph¸t lµ lµ lo¹i n. Ng­êi ta t¹o ra mét líp p+ dµy kho¶ng 0,3 m b»ng ph­¬ng ph¸p cÊy ion B. Khi sö dông, cÇn ®Æt ®iÖn ¸p ©m. So víi lo¹i trªn th× lo¹i nµy cã hiÖu suÊt Ýt bÞ gi¶m h¬n ë n¨ng l­îng thÊp v× líp chÕt p+ máng h¬n. §Çu dß HPGe h×nh giÕng (h×nh 1.5) : lo¹i nµy cã hiÖu suÊt h×nh häc cao h¬n nªn thÝch hîp cho c¸c phÐp ®o ho¹t ®é nhá. §é ph©n gi¶i n¨ng l­îng cã kÐm ®«i chót do ®Æc ®iÓm cÊu t¹o. H×nh 1.5 : CÊu tróc ®Çu dß HPGe h×nh giÕng. §Çu dß ph¼ng (planar) : cã ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng tèt nh­ng hiÖu suÊt gi¶m nhanh ë n¨ng l­îng cao nªn chØ thÝch hîp ®Ó ®o ë vïng n¨ng l­îng thÊp. 1.2.1.2 Nguyªn lý lµm viÖc Nguyªn lý chung cña c¸c lo¹i ®Çu dß b¸n dÉn nh­ sau : chÊt b¸n dÉn th­êng dïng hiÖn nay lµ Si hoÆc Ge (®Ó ghi c¸c l­îng tö gamma ng­êi ta th­êng dïng ®Çu dß b¸n dÉn Ge). Khi l­îng tö gamma bay vµo chÊt b¸n dÉn, nã sÏ t¹o nªn electron tù do th«ng qua ba hiÖu øng chñ yÕu víi tinh thÓ b¸n dÉn. Electron tù do di chuyÓn víi ®éng n¨ng lín sÏ lµm kÝch thÝch c¸c electron chuyÓn lªn vïng dÉn vµ ®Ó l¹i lç trèng. Nh­ vËy th«ng qua c¸c hiÖu øng t­¬ng t¸c, bøc x¹ gamma ®· t¹o nªn mét lo¹t c¸c electron vµ lç trèng trong tinh thÓ b¸n dÉn. C¸c cÆp electron - lç trèng ®­îc t¹o ra trong vïng nghÌo däc theo quü ®¹o cña bøc x¹ tíi, chóng sÏ ®­îc kÐo vÒ hai ®iÖn cùc bëi ®iÖn tr­êng do hiÖu ®iÖn thÕ ng­îc ¸p vµo ®Çu dß : c¸c electron sÏ chuyÓn ®éng ®Õn cùc d­¬ng, c¸c lç trèng sÏ chuyÓn ®éng vÒ phÝa cùc ©m, kÕt qu¶ lµ ta cã mét xung dßng ®iÖn ë lèi ra. Khi ®ã, ë m¹ch ngoµi ®Çu dß xuÊt hiÖn mét tÝn hiÖu thÕ, xung thÕ nµy ®­îc ghi ë lèi ra bëi hÖ ®iÖn tö tiÕp sau. §o vµ kh¶o s¸t tÝn hiÖu xung ra tõ ®Çu dß ta cã thÓ biÕt ®­îc nh÷ng th«ng tin vÒ bøc x¹ ®· ghi nhËn. N¨ng l­îng cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra ®­îc mét cÆp electron - lç trèng trong Si lµ 3,61 eV, cßn trong Ge lµ 2,98 eV. NÕu n¨ng l­îng cña tia gamma lµ E th× sè cÆp electron lç trèng mµ nã t¹o ra ®­îc trong Ge lµ E  , víi  = 2,98 eV. 1.2.1.3 C¸c ®Æc tr­ng kü thuËt ®Çu dß b¸n dÉn  §é ph©n gi¶i n¨ng l­îng §é ph©n gi¶i n¨ng l­îng cho biÕt kh¶ n¨ng mµ ®Çu dß cã thÓ ph©n biÖt c¸c ®Ønh cã n¨ng l­îng gÇn nhau trong phæ. §¹i l­îng nµy x¸c ®Þnh b»ng ®é réng ë 1 2 ®é cao cña ®Ønh hÊp thô toµn phÇn (FWHM) hoÆc ®«i khi ë 1 10 ®é cao cña ®Ønh hÊp thô toµn phÇn (FWTM). §é ph©n gi¶i cña ®Çu dß b¸n dÉn HPGe cßn tuú thuéc vµo lo¹i ®Çu dß, thÓ tÝch ®Çu dß vµ n¨ng l­îng tia gamma. Nãi chung, hiÖn nay cã thÓ ®¹t vµo kho¶ng 1,8 keV (FWHM) ë ®Ønh 1332 keV cña 60Co. Víi ®Çu dß NaI th­êng chØ ®¹t ®é ph©n gi¶i cì 7 - 8 % ë ®Ønh 1332 keV cña 60Co, nghÜa lµ FWHM vµo kho¶ng 100 keV. Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i lµ mét ­u ®iÓm næi bËt cña ®Çu dß Ge so víi ®Çu dß nhÊp nh¸y NaI khiÕn nã ®­îc sö dông phæ biÕn hiÖn nay trong c¸c phÐp ®o phæ n¨ng l­îng gamma khi yªu cÇu vÒ ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng cÇn ®­îc ®Æt lªn hµng ®Çu.  HiÖu suÊt ghi ®Ønh quang ®iÖn HiÖu suÊt ghi ®Ønh quang ®iÖn còng lµ mét chØ tiªu quan träng cña ®Çu dß, ®Æc biÖt cÇn chó ý ®Õn trong c¸c phÐp ®o ho¹t ®é nhá. HiÖu suÊt ghi nµy phô thuéc vµo lo¹i ®Çu dß, thÓ tÝch ®Çu dß vµ n¨ng l­îng tia gamma. HiÖu suÊt ghi ®Ønh quang ®iÖn cña mét ®Çu dß th­êng ®­îc x¸c ®Þnh víi ®Ønh 1332 keV cña nguån 60Co ®Æt c¸ch ®Çu dß 25 cm (theo tiªu chuÈn ANSI/IEEE 325- 1971). HiÖu suÊt tuyÖt ®èi ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch lÊy sè ®Õm tæng céng trong ®Ønh 1332 keV chia cho tæng sè l­îng tö gamma ph¸t ra tõ nguån trong cïng kho¶ng thêi gian.  TØ sè Peak/Compton (P/C) TØ sè nµy cho ta ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng cña ®Çu dß cã thÓ ph©n biÖt ®­îc c¸c ®Ønh yÕu, n¨ng l­îng thÊp n»m trªn nÒn Compton cña c¸c ®Ønh n¨ng l­îng cao. §ã lµ tØ sè gi÷a chiÒu cao cña ®Ønh hÊp thô toµn phÇn víi chiÒu cao cña nÒn Compton t­¬ng øng (th­êng lÊy ë r×a Compton). TØ sè nµy cµng cao th× cµng cã lîi cho phÐp ®o ho¹t ®é thÊp vµ phæ gamma phøc t¹p. TØ sè nµy phô thuéc vµo thÓ tÝch cña ®Çu dß : c¸c ®Çu dß lín cã tØ sè P/C lín v× ®ãng gãp cña t¸n x¹ Compton nhiÒu lÇn vµo ®Ønh hÊp thô toµn phÇn lín. TØ sè P/C theo quy ®Þnh th­êng ®­îc tÝnh b»ng c¸ch chia ®é cao cña ®Ønh 1332 keV cho ®é cao trung b×nh cña nÒn Compton trong kho¶ng 1040 keV vµ 1096 keV. [8] Soá ñeám taïi ñænh 1332 keV P/C = Soá ñeám trung bình cuûa keânh 1040 keV vaø 1096 keV (1.4) 1.2.2 Khèi tiÒn khuÕch ®¹i (Preamplifier) Khèi tiÒn khuÕch ®¹i ®­îc nèi trùc tiÕp ngay sau ®Çu dß. NhiÖm vô cña nã lµ khuÕch ®¹i s¬ bé tÝn hiÖu rÊt nhá tõ ®Çu dß mµ vÉn ®¶m b¶o møc t¹p ©m kh¶ dÜ lµ nhá nhÊt (ta th­êng nãi lµ ®¶m b¶o tØ sè tÝn hiÖu/t¹p ©m (S /N) tèi ®a) . Khèi tiÒn khuÕch ®¹i cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi chÊt l­îng cña phæ kÕ, sau ®Çu dß, nã quyÕt ®Þnh ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng cña phæ kÕ. Tuú lo¹i ®Çu dß mµ ng­êi ta sö dông mét trong lo¹i tiÒn khuÕch ®¹i sau ®©y : + TiÒn khuÕch ®¹i nh¹y dßng. + TiÒn khuÕch ®¹i nh¹y thÕ. + TiÒn khuÕch ®¹i nh¹y ®iÖn tÝch. H×nh 1.6 : Sơ đồ của một tiền khuếch đại nh¹y thế (a) vµ tiÒn khuÕch ®¹i nh¹y ®iÖn tÝch (b). Bé tiÒn khuÕch ®¹i nh¹y dßng th­êng ®­îc sö dông víi c¸c dông cô cã trë kh¸ng thÊp, do ®ã nã rÊt Ýt th«ng dông víi c¸c ®Çu dß bøc x¹ v× chóng th­êng lµ dông cô trë kh¸ng cao. TiÒn khuÕch ®¹i ®iÖn nh¹y thÕ lµ tiÒn khuÕch ®¹i kh¸ th«ng dông. Nã khuÕch ®¹i bÊt k× ®iÖn thÕ nµo xuÊt hiÖn t¹i lèi vµo cña nã : v× c¸c ®Çu dß bøc x¹ chñ yÕu lµ c¸c dông cô t¹o nªn ®iÖn tÝch cho nªn ®iÖn thÕ nµy xuÊt hiÖn qua tô thuÇn céng víi c¸c tô ký sinh kh¸c cã thÓ cã mÆt t¹i lèi vµo, tøc lµ : tot Q V C  (1.5) Do ®ã, ®Ó V æn ®Þnh th× cÇn gi÷ cho tô ®Çu dß æn ®Þnh trong kho¶ng thêi gian ho¹t ®éng. §èi víi c¸c ®Çu dß b¸n dÉn, th­êng xuÊt hiÖn sù thay ®æi riªng cña tô ®Çu dß khi xuÊt hiÖn sù thay ®æi nhiÖt ®é. Sù thay ®æi nµy lµ do dßng rß trong ®ièt b¸n dÉn phô thuéc vµo nhiÖt ®é. V× vËy, tiÒn khuÕch ®¹i nh¹y ®iÖn thÕ kh«ng thÝch hîp sö dông víi c¸c ®Çu dß b¸n dÉn. Víi ®Çu dß b¸n dÉn HPGe dïng cho môc ®Ých ®o phæ gamma, ta th­êng dïng lo¹i khuÕch ®¹i nh¹y ®iÖn tÝch nªn sau ®©y ta chØ nãi vÒ lo¹i nµy. §Æc ®iÓm quan träng cña khèi tiÒn khuÕch ®¹i lµ nã kh«ng nh¹y ®èi víi sù biÕn ®æi ®iÖn dung cña ®Çu dß nhê sù tÝch ph©n ®iÖn tÝch trªn mét tô ph¶n håi Cf . §iÖn ¸p ë lèi ra V0 tØ lÖ víi ®iÖn tÝch t¹o ra trªn ®Çu dß Q : 0V f Q C  (1.6) Xung ®iÖn ¸p ë lèi ra cã thêi gian t¨ng gÇn b»ng ®é réng cña xung dßng ®iÖn trªn ®Çu dß vµ cã h»ng sè thêi gian ph©n r· cho bëi :  = Cf Rf (1.7) Trong ®ã : Rf lµ ®iÖn trë ph¶n håi, Cf cã gi¸ trÞ cì 0,1 pF ®Õn vµi pF. §iÖn tÝch Q t¹o ra trªn ®Çu dß cho bëi : 6. .10E e Q   (1.8) Trong ®ã : E lµ n¨ng l­îng ph«ton tíi, cã ®¬n vÞ lµ MeV. e lµ ®é lín ®iÖn tÝch cña electron (e = 1,6.10-19 C).  lµ n¨ng l­îng cÇn thiÕt (®¬n vÞ ®o lµ eV) ®Ó t¹o ra mét cÆp electron - lç trèng trong ®Çu dß. Gi¸ trÞ  ë 77 K ®èi víi Si vµ Ge lÇn l­ît lµ 3,61 eV vµ 2,98 eV. HÖ sè 106 lµ hÖ sè ®Ó chuyÓn ®æi ®¬n vÞ MeV ra eV. Tõ ph­¬ng tr×nh (1.6) vµ (1.8), ta tÝnh ®­îc ®iÖn ¸p ra g©y bëi ph«ton cã n¨ng l­îng E (MeV) lµ : 6 19 0 .10 .1,6.10 f E V C    (1.9) §é nh¹y ®iÖn ¸p (®iÖn ¸p ra øng víi 1 MeV n¨ng l­îng gamma mÊt trªn ®Çu dß) cho bëi : 6 19 0 10 .1,6.10 f V E C    (1.10) Møc t¹p ©m trong tiÒn khuÕch ®¹i ®iÖn tÝch phô thuéc vµo 3 yÕu tè : tranzito tr­êng (FET) lèi vµo, ®iÖn dung lèi vµo (bao gåm Cf , ®iÖn dung ®Çu dß, ®iÖn dung lèi vµo) vµ ®iÖn trë lèi vµo. §iÖn dung lèi vµo lµ nh©n tè c¬ b¶n, ®ßi hái ®Çu dß cÇn ®­îc lùa chän mét c¸ch cÈn thËn ®Ó phï hîp víi tõng øng dông. Sù phô thuéc cña t¹p ©m tiÒn khuÕch ®¹i vµo ®iÖn dung lèi vµo ®­îc thÓ hiÖn ë b¶ng 1.2. B¶ng 1.2 : Sù phô thuéc cña t¹p ©m tiÒn khuÕch ®¹i vµo ®iÖn dung lèi vµo.[2] §iÖn dung lèi vµo (pF) T¹p ©m Q (C) FWHM cña ®Çu dß Ge 0 3,06.10-17 570 10 3,92.10-17 730 30 5,69.10-17 1060 50 7,24.10-17 1350 100 1,18.10-16 2200 §iÖn dung vµo kh«ng nh÷ng ¶nh h­ëng lªn kh¶ n¨ng ph©n gi¶i n¨ng l­îng cña hÖ phæ kÕ b»ng c¸ch bæ sung thªm t¹p ©m mµ nã cßn ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng ph©n gi¶i thêi gian cña hÖ thèng. Nèi tiÒn khuÕch ®¹i víi ®Çu dß còng bæ sung thªm ®iÖn dung vµo. Do ®ã, tiÒn khuÕch ®¹i cã thÓ ®­îc l¾p trùc tiÕp víi ®Çu dß. §Ó ®¶m b¶o møc t¹p ©m lèi vµo nhá, ng­êi ta th­êng dïng tranzito tr­êng (FET) lµm phÇn tö lèi vµo cho tiÒn khuÕch ®¹i. Tranzito tr­êng lµ linh kiÖn t¹p ©m thÊp, cã thÓ ®­îc tèi ­u nhê thiÕt kÕ m¹ch. §Ó ®¶m b¶o møc t¹p ©m cùc thÊp, ng­êi ta lµm l¹nh tranzito tr­êng ë lèi vµo b»ng c¸ch ®Æt nã ngay trong èng lµm l¹nh (cryostat), g¾n trùc tiÕp vµo ®Çu dß. Biªn ®é cña xung ®iÖn ¸p ra gi¶m theo hµm mò : 0 t V V e    (1.11) H×nh d¹ng xung ra tõ tiÒn khuÕch ®¹i ®­îc minh ho¹ trong h×nh 1.7. H×nh 1.7: Xung ra tõ mét tiÒn khuÕch ®¹i. Nh­ vËy, ®iÖn tÝch vµo ®­îc tÝch ph©n trong khèi khuÕch ®¹i nh¹y ®iÖn tÝch ®Ó thu ®­îc hai ®¹i l­îng : ®iÖn tÝch tæng céng vµo vµ thêi gian thu ®iÖn tÝch nªn tÝn hiÖu ®­îc t¸ch ra thµnh lèi ra n¨ng l­îng E vµ thêi gian T. V× vËy, khèi tiÒn khuÕch ®¹i lµ rÊt h÷u Ých cho c¶ phæ kÕ thêi gian vµ n¨ng l­îng. 1.2.3 Khèi khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh (Amplifier - AMP) Khèi nµy cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i tiÕp xung ra tõ tiÒn khuÕch ®¹i (th«ng th­êng nhá h¬n 1 V) lªn ®Õn kho¶ng gi¸ trÞ thÝch hîp ®Ó cã thÓ xö lý tiÕp mét c¸ch dÔ dµng vµ chÝnh x¸c. Ngoµi ra trong khèi nµy cßn cã t¸c dông t¹o d¹ng xung nh»m c¶i thiÖn tØ sè tÝn hiÖu/t¹p ©m (S/N) vµ ng¨n ngõa sù chång chËp xung. Hai yªu cÇu nµy th­êng m©u thuÉn nhau cho nªn trong thiÕt kÕ thÝ nghiÖm cÇn cã sù tháa hiÖp nhÊt ®Þnh. - NÕu yÕu tè ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng lµ quan träng h¬n th× cÇn gi÷ tèc ®é ®Õm ë gi¸ trÞ thÊp hîp lý. - NÕu thùc nghiÖm ®ßi hái ph¶i lµm viÖc víi tèc ®é ®Õm cao th× ®Ó ®¶m b¶o ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng kh«ng bÞ tåi ®i nhiÒu th× cÇn lùa chän c¸c m¹ch t¹o d¹ng xung thÝch hîp víi h»ng sè thêi gian thÝch hîp. Trong c¸c lo¹i m¹ch t¹o d¹ng xung th× m¹ch CR - RC (vi ph©n - tÝch ph©n) th­êng ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt. M¹ch vi ph©n CR cã t¸c dông ®èi víi phÇn ®u«i cña xung vµ cã thÓ coi nh­ mét bé läc cho qua tÇn sè cao vµ lµm gi¶m thµnh phÇn tÇn sè thÊp. M¹ch tÝch ph©n RC cã t¸c dông lªn phÇn ®Çu (phÇn t¨ng) cña xung vµ cã thÓ xem nh­ mét bé läc cho tÇn sè thÊp vµ lµm gi¶m thµnh phÇn tÇn sè cao. Mét m¹ch CR - RC ®iÓn h×nh ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1.8. H×nh 1.8 : Mạch hình thành xung CR – RC. Trªn h×nh 1.8 mét bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n víi hÖ sè khuÕch ®¹i ®¬n vÞ lý t­ëng (víi trë kh¸ng vµo v« h¹n vµ trë kh¸ng ra 0) t¸ch riªng hai m¹ch sao cho hai m¹ch kh«ng ¶nh h­ëng nhau. Trong c¸c bé khuÕch ®¹i xung h¹t nh©n, h×nh thµnh xung CR - RC th­êng ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c h»ng sè vi ph©n 1 vµ tÝch ph©n 2 b»ng nhau. ViÖc chän chÝnh x¸c h»ng sè thêi gian cña m¹ch h×nh thµnh xung phô thuéc c¬ b¶n vµo thêi gian thu ®iÖn tÝch trong ®Çu dß ®­îc sö dông. NÕu quan t©m vÒ gi¶m chång chËp, ta cÇn gi÷ h»ng sè thêi gian ng¾n sao cho d¹ng xung h×nh thµnh cã thÓ trë vÒ ®­êng c¬ b¶n cµng nhanh cµng tèt. Mét gi¶i ph¸p cho vÊn ®Ò dÞch ®­êng 0 t¹i tÇn sè cao lµ sö dông c¸c xung hai ph©n cùc. Nh÷ng xung nµy cã thÓ t¹o ®­îc h×nh thµnh b»ng c¸ch bæ sung mét tÇng CR vµo tÇng CR - RC ®Ó t¹o nªn m¹ch vi ph©n kÐp. H×nh 1.9 : Mạch vi phân xung kép hình thành xung CR – RC – RC. H×nh 1.9 minh häa xung ra hai ph©n cùc víi tÝch b»ng nhau, nã rÊt h÷u Ých trong viÖc gi¶m thiÓu sù dÞch ®­êng 0 víi tÇn sè ®Õm thay ®æi. Nã còng thuËn tiÖn víi nh÷ng øng dông thêi gian c¾t zªr«. Nh­îc ®iÓm cña m¹ch vi ph©n kÐp so víi m¹ch CR - RC lµ xung dµi h¬n vµ tØ sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tåi h¬n. D¹ng xung mµ ta cã ®­îc sau bé läc CR - RC trªn thùc tÕ cã mét phÇn lät xuèng phÝa d­íi ®­êng c¬ b¶n (undershoot). NÕu cã mét xung thø hai ®Õn ®óng vµo vÞ trÝ undershoot th× nã sÏ ®­îc ®o kh«ng ®óng vµ nÕu undershoot kh«ng ®­îc ®iÒu chØnh thÝch hîp sÏ g©y ra sù dÞch chuyÓn ®­êng c¬ b¶n khiÕn cho phÐp ®o biªn ®é kh«ng cßn chÝnh x¸c n÷a. Lý do g©y ra undershoot lµ m¹ch liªn kÕt CR (t¹o ra thªm mét lÇn vi ph©n míi). §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng nµy, ta ®­a vµo m¹ch liªn kÕt tÇng thªm mét ®iÖn trë Rpz vµ ta ®­îc m¹ch theo kiÓu bï trõ cùc ®iÓm bëi ®iÓm 0 (pole zero cancellation - PZC). H×nh 1.10 minh häa m¹ch bï trõ cùc zªr« vµ hiÖu øng cña nã. TÝn hiÖu khuÕch ®¹i ®­îc ¸p tíi lèi vµo cña m¹ch vi ph©n CR trong bé khuÕch ®¹i, xung lèi ra tõ bé vi ph©n th­êng cã bøu ©m kh«ng nh­ mong muèn. §iÖn trë Rpz ®­îc m¾c song song víi tô C1 vµ ®­îc hiÖu chØnh ®Ó c¾t b­íu ©m. KÕt qu¶ lµ xung ra cã d¹ng hµm mò ®¬n gi¶n, gÇn víi ®­êng c¬ b¶n víi h»ng sè thêi gian vi ph©n thÝch hîp. Thùc tÕ, tÊt c¶ c¸c bé khuÕch ®¹i phæ kÕ ®Òu cã ®Æc tr­ng nµy víi hiÖu chØnh bï trõ cùc zªr« ë mÆt tr­íc. HiÖu chØnh chÝnh x¸c cùc zªr« sÏ cho phæ tèt vµ tin cËy. Mét sè bé khuÕch ®¹i phøc t¹p h¬n sÏ ®¬n gi¶n hãa nhiÖm vô nµy b»ng m¹ch hiÖu chØnh cùc zªr« tù ®éng. . H×nh 1.10 : Mạch bù trừ zªr« (a) vµ hiÖu øng cña m¹ch bï trõ zªr« (b, c, d). Trong c¸c hÖ thèng ®o phæ gamma lµm viÖc ë tèc ®é ®Õm cao, ®iÒu quan träng lµ ph¶i ®iÒu chØnh thËt chÝnh x¸c m¹ch bï trõ cùc zªr« v× ®iÒu chØnh kh«ng ®ñ hoÆc ®iÒu chØnh qu¸ møc (undershoot hoÆc overshoot) ®Òu khiÕn cho phÐp ®o kh«ng chÝnh x¸c. H×nh 1.11 cho thÊy t¸c dông cña viÖc ®iÒu chØnh cùc ®iÓm bëi ®iÓm kh«ng nh»m phôc håi ®­êng c¬ b¶n : h×nh 1.11a t­¬ng øng víi ®iÒu chØnh tèt, h×nh 1.11b øng víi ®iÒu chØnh ch­a hÕt (undershoot) vµ 1.11c lµ ®iÒu chØnh qu¸ møc (overshoot). 11 a 11 b 11 c H×nh 1.11 : T¸c dụng của mạch bï trừ zªr«. §èi víi mét phæ t¹p ©m cho tr­íc, th­êng tån t¹i mét d¹ng xung tèi ­u trong ®ã tÝn hiÖu bÞ nhiÔm Ýt nhÊt do t¹p ©m, ®ã lµ c¸c xung cã d¹ng Gauss hoÆc d¹ng tam gi¸c. KÕt hîp c¶ hai m¹ch CR vµ RC, ta cã thÓ thu ®­îc ë lèi ra mét xung cã d¹ng gÇn Gauss vµ cã tØ sè S/N tèi ­u. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, ®Ó h×nh thµnh xung chuÈn Gauss ng­êi ta thay bé tÝch ph©n RC ®¬n gi¶n b»ng mét m¹ch tÝch ph©n ho¹t ®éng phøc t¹p h¬n th× tØ sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m cña bé khuÕch ®¹i h×nh thµnh xung cã thÓ ®­îc lµm tèt lªn tõ 17% ®Õn 19%. H×nh 1.12 : Mạch h×nh thành xung trong bộ khuếch đại chuẩn Gauss. C¸c bé khuÕch ®¹i cã nh÷ng bé läc phøc t¹p h¬n ®­îc gäi lµ nh÷ng bé khuÕch ®¹i h×nh thµnh xung chuÈn Gauss (h×nh 1.12) v× d¹ng xung ra cña nã gÇn víi d¹ng cña mét ®­êng cong Gauss. Mét ­u ®iÓm kh¸c cña h×nh thµnh xung chuÈn Gauss lµ gi¶m ®é réng xung ra t¹i 0,1% cña biªn ®é xung. T¹i mét h»ng sè thêi gian, d¹ng xung Gauss cã thÓ gi¶m ®é réng xung tõ 22% ®Õn 52% so víi bé läc CR - RC. D¹ng xung ra cña bé h×nh thµnh xung chuÈn Gauss ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1.13. H×nh 1.13 : Dạng xung ra của hình thành xung chuẩn Gauss với hằng số thời gian 2 s . §Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng khèi khuÕch ®¹i khi lµm viÖc ë tèc ®é cao, ng­êi ta cßn ®­a vµo c¸c m¹ch phôc håi ®­êng c¬ b¶n (baseline restorer) vµ lo¹i trõ chång chÊt xung (pile up rejector) cho phÐp c¶i thiÖn ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng ë tèc ®é ®Õm cao. M¹ch khö chång chËp xung cã nhiÖm vô t¹o ra sau mçi xung tíi mét giai ®o¹n kiÓm tra kÐo dµi trong kho¶ng thêi gian bËn cña lèi ra. NÕu cã mét sù kiÖn nµo xuÊt hiÖn trong kho¶ng thêi gian bËn nµy th× sÏ cã mét tÝn hiÖu cÊm ®­îc t¹o ra ®Ó ®ãng cæng m¸y ph©n tÝch biªn ®é l¹i, nhê vËy mµ phæ thu ®­îc kh«ng bÞ mÐo. D¹ng xung ra sau khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh ®­îc minh häa nh­ h×nh 1.14. H×nh 1.14 : Dạng xung ra sau khuếch đại tuyến tính. 1.2.4 Bé biÕn ®æi t­¬ng tù thµnh sè (Analog to Digital Converter - ADC) TÝn hiÖu t­¬ng tù tõ khèi khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh cã biªn ®é V0 sÏ ®­îc ®­a vµo khèi biÕn ®æi t­¬ng tù thµnh sè ADC. Khèi nµy ®o biªn ®é cùc ®¹i cña mét xung t­¬ng tù vµ biÕn ®æi gi¸ trÞ ®ã thµnh m· sè. M· sè tØ lÖ víi biªn ®é t­¬ng tù t¹i lèi vµo ADC. §èi víi c¸c xung tíi liªn tiÕp, m· sè tõ ADC ®­îc dÉn tíi bé nhí dµnh riªng hoÆc m¸y tÝnh vµ ®­îc ph©n lo¹i b»ng biÓu ®å. BiÓu ®å nµy biÓu diÔn phæ cña biªn ®é xung vµo. Cã nhiÒu kiÓu biÕn ®æi, sau ®©y ta chØ xÐt kiÓu biÕn ®æi Wilkinson lµ kiÓu biÕn ®æi phæ biÕn nhÊt. Ho¹t ®éng cña ADC Wilkinson ®­îc minh ho¹ trªn h×nh 1.15. Bé ®Õm ®Þa chØĐång hå ®Þa chØ Cæng tuyÕn tÝnh a) Tô n¹p ®iÖn Bé ®Õm ®Þa chØĐång hå ®Þa chØ Cæng tuyÕn tÝnh b) Tô phãng ®iÖn I Bé ®Õm ®Þa chØ NcĐång hå ®Þa chØ Cæng tuyÕn tÝnh c) Chu trình nhí H×nh 1.15 : Sơ đồ hoạt động của ADC Wilkinson. Bé ph©n biÖt møc thÊp ®­îc dïng ®Ó ghi nhËn xung tíi tõ bé khuÕch ®¹i. Th«ng th­êng ng­ìng cña bé ph©n biÖt møc thÊp ®­îc ®Æt trªn møc t¹p ©m ®Ó ng¨n ngõa ADC kh«ng mÊt thêi gian ph©n tÝch t¹p ©m. Khi xung vµo cao h¬n møc ng­ìng ph©n biÖt thÊp, cæng tuyÕn tÝnh vµo më vµ tô n¹p ®­îc nèi víi lèi vµo. Khi biªn ®é xung vµo ®¹t tíi cùc ®¹i vµ b¾t ®Çu gi¶m xuèng th× cæng tuyÕn tÝnh bÞ ®ãng vµ tô bÞ ng¾t khái lèi vµo. T¹i ®iÓm nµy, thÕ trªn tô b»ng biªn ®é cùc ®¹i cña xung vµo. Theo sau sù ph¸t hiÖn biªn ®é ®Ønh, mét nguån dßng kh«ng ®æi ®­îc nèi víi tô ®Ó t¹o nªn sù phãng ®iÖn tuyÕn tÝnh cña thÕ trªn tô. §ång thêi ®ång hå ®Þa chØ ®­îc nèi víi bé ®Õm ®Þa chØ vµ xung ®ång hå ®­îc ®Õm trong kho¶ng thêi gian phãng ®iÖn cña tô ®iÖn. Khi thÕ trªn tô vÒ zªr« th× viÖc ®Õm xung ®ång hå còng dõng l¹i. V× thêi gian phãng ®iÖn tuyÕn tÝnh cña tô tØ lÖ víi biªn ®é xung gèc cho nªn sè ®Õm Nc ghi ®­îc trong bé ®Õm ®Þa chØ còng tØ lÖ víi biªn ®é xung. Trong kho¶ng thêi gian chu tr×nh nhí, ®Þa chØ Nc ®­îc ®Þnh vÞ trong bé nhí biÓu ®å vµ mét sè ®Õm ®­îc céng vµo néi dung cña vÞ trÝ ®ã. Gi¸ trÞ Nc th­êng t­¬ng øng víi sè kªnh. ADC th­êng cã sè kªnh thÊp lµ 256 cho nh÷ng øng dông ph©n gi¶i thÊp vµ cã 16384 kªnh cho nh÷ng yªu cÇu kh¶ n¨ng ph©n gi¶i cao. ¦u ®iÓm cña ADC Wilkinson lµ ®é phi tuyÕn vi ph©n thÊp (®iÓn h×nh < 1%). Nh­îc ®iÓm lµ thêi gian biÕn ®æi dµi vµ phô thuéc vµo biªn ®é xung. Nh­ vËy, tr×nh tù biÕn ®æi trong ADC Wilkinson nh­ sau : - Biªn ®é tÝn hiÖu vµo V0 ®­îc so s¸nh víi mét ®iÖn ¸p tuyÕn tÝnh Vr . - Khi nµo Vr ®¹t tíi V0 th× xuÊt hiÖn mét xung më cæng. §é réng cña xung nµy b»ng thêi gian cÇn thiÕt ®Ó Vr ®¹t gi¸ trÞ V0 . - Trong thêi gian cæng më, c¸c xung ®ång hå tÇn sè cao ®­îc ®i qua cæng vµ ®­îc ®Õm bëi m¸y ®Õm ®Þa chØ. - Sè xung ®Õm Nc tØ lÖ víi biªn ®é tÝn hiÖu V0 vµ x¸c ®Þnh ®Þa chØ cña tÝn hiÖu : t¹i ®Þa chØ nµy trong bé nhí, sè ®Õm sÏ t¨ng thªm mét ®¬n vÞ. Víi nhiÒu l­îng tö gamma lÇn l­ît ®­îc biÕn ®æi nh­ vËy, ta ®­îc mét h×nh ¶nh ph©n bè sè xung theo biªn ®é xung, tøc lµ mét phÇn phæ gamma theo n¨ng l­îng mµ ®Çu dß hÊp thô ®­îc. B¶ng 1.3 : §Æc tr­ng cña mét sè lo¹i ADC th­¬ng m¹i sö dông cho phæ kÕ h¹t nh©n. [2] H·ng Lo¹i biÕn ®æi HÖ sè biÕn ®æi §é phi tuyÕn tÝch ph©n §é phi tuyÕn vi ph©n CANBERRA ADC 8701 ADC 100 MHz Wilkinson 256; 512; 1K; 2K; 4K; 8K 0,025%  0,7%  CANBERRA ADC 8713 ADC 100 MHz Wilkinson (thêi gian chÕt 6 s ) 256; 512; 1K; 2K; 4K; 8K; 16K 0,025%  0,7%  CANBERRA ADC 8715 ADC Wilkinson (thêi gian chÕt cè ®Þnh 800 ns) 256; 512; 1K; 2K; 4K; 8K 0,025%  0,9%  ORTEC ADC 114 ADC gÇn ®óng liªn tiÕp (thêi gian biÕn ®æi 5 s ) 16 K 0,025%  1%  ORTEC ADC 413A ADC gÇn ®óng liªn tiÕp (thêi gian biÕn ®æi 6 s ) 8 K 0,025%  1%  1.2.5 M¸y ph©n tÝch biªn ®é nhiÒu kªnh (Multi Channel Analyzer - MCA) M¸y tÝnh TÝn hiÖu tõ khèi khuÕch ®¹i H×nh 1.16 : Sơ đồ khối của hệ thống ph©n tÝch ®a kªnh. M¸y ph©n tÝch biªn ®é nhiÒu kªnh bao gåm ADC, mét bé nhí biÓu ®å, bé chØ thÞ biÓu ®å ®­îc ghi trong bé nhí. NÕu c¸c xung vµo tíi tõ bé khuÕch ®¹i phæ n¨ng l­îng th× biÓu ®å t­¬ng øng víi phæ n¨ng l­îng ®­îc quan s¸t b»ng ®Çu dß kÌm theo. Khi lèi ra cña bé biÕn ®æi thêi gian thµnh biªn ®é ®­îc nèi víi lèi vµo ADC th× biÓu ®å biÓu diÔn phæ thêi gian ®o ®­îc b»ng bé biÕn ®æi thêi gian thµnh biªn ®é. KÕt hîp ADC, bé nhí biÓu ®å vµ chØ thÞ biÓu ®å t¹o nªn m¸y ph©n tÝch ®a kªnh MCA. NÕu m¸y tÝnh ®­îc sö dông ®Ó chØ thÞ phæ, khi ®ã sù kÕt hîp cña ADC vµ bé nhí biÓu ®å gäi lµ bé ®Öm ®a kªnh MCB. S¬ ®å khèi cña MCA chØ ra trªn h×nh 1.16. Chøc n¨ng chñ yÕu cña MCA ®­îc chia lµm hai phÇn : - Thu nhËn vµ tån tr÷ sè liÖu ®­îc thùc hiÖn b»ng phÇn cøng gäi lµ MCB. - Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ chØ thÞ ®­îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒm ch¹y trªn m¸y tÝnh giao tiÕp víi MCB. PhÇn mÒm cña MCA cã kh¶ n¨ng : + ChuÈn n¨ng l­îng (chuÈn bËc nhÊt hoÆc bËc hai theo ®¬n vÞ n¨ng l­îng) (eV, keV, MeV hoÆc tÝnh theo ®¬n vÞ thêi gian: s , ms, s) + T×m ®Ønh (tÝnh to¸n vÞ trÝ t©m ®Ønh cho phÐp ph©n tÝch tù ®éng phæ ch­a biÕt). + TÝnh diÖn tÝch thùc cña ®Ønh (sè ®Õm t¹i ®Ønh trõ ph«ng) + ChuÈn hãa n¨ng l­îng (t¨ng hoÆc gi¶m phæ b»ng mét h»ng sè) + Lµm tr¬n phæ (lµm tr¬n nhiÒu ®iÓm ®èi víi toµn phæ hoÆc mét phÇn phæ) + X¸c ®Þnh lo¹i ®ång vÞ (so s¸nh c¸c ®Ønh trong phæ víi th­ viÖn ®ång vÞ) + Thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh tù ®éng (x¸c lËp hÖ thèng b»ng mét lÖnh ®¬n) + PhÇn mÒm øng dông (phÇn mÒm chuyªn dông ®­îc thiÕt kÕ cho phæ alpha, gamma, huúnh quang tia X, kÝch ho¹t n¬tron, ®Õm toµn th©n, th¶i phãng x¹, ph©n tÝch c¸c nguyªn tè siªu uran vµ c¸c øng dông kh¸c) Víi c¸c phæ kÕ t­¬ng tù truyÒn thèng, tÝn hiÖu ®Çu dß ®­îc xö lý, h×nh thµnh vµ läc b»ng bé khuÕch ®¹i h×nh thµnh xung vµ ®­îc sè hãa b»ng ADC t¹i cuèi d·y xö lý. Trong nhiÒu n¨m c¶i tiÕn c«ng nghÖ t­¬ng tù nµy, ng­êi ta nhËn thÊy cã hai h¹n chÕ c¬ b¶n: thø nhÊt, cã nh÷ng h¹n chÕ trong viÖc më réng c¸c chøc n¨ng läc tÝn hiÖu ; thø hai, linh kiÖn t­¬ng tù dÔ c¶m nhËn ®èi víi t¹p ©m vµ hiÖn t­îng tr«i cã thÓ ¶nh h­ëng tíi chÊt l­îng tÝn hiÖu vµ cuèi cïng ¶nh h­ëng tíi phæ thu nhËn. C¸c lo¹i MCA th«ng dông ®­îc giíi thiÖu trong b¶ng 1.4. B¶ng 1.4 : Mét sè MCA th«ng dông cña h·ng Canberra.[2] H·ng chÕ t¹o MÉu PhÇn cøng PhÇn mÒm Sè kªnh CANBERRA 35 Plus Chuyªn dông Chuyªn dông 2K, 4K, 8K CANBERRA Accuspec Add on Card Genie 2000 BSS 2K, 4K, 8K CANBERRA System 100 Add on Card Ch­¬ng tr×nh MCA S100 trong Windows 16K 1.2.6 C¸c thiÕt bÞ ®Ó ®o thêi gian 1.2.6.1 Bé khuÕch ®¹i nhanh Khi yªu cÇu th«ng tin thêi gian cao h¬n th× lèi ra ®Çu dß th­êng ®­îc chän lµ xung tuyÕn tÝnh nhanh cã thêi gian ng¾n. Lo¹i xung nµy th­êng cung cÊp cho bé khëi ph¸t xung mÆt tr­íc ®Ó t¹o tÝn hiÖu thêi gian nhanh. NÕu biªn ®é cña xung tuyÕn tÝnh nhanh lµ kh«ng ®ñ ®Ó ®¹t tíi mét møc khëi ph¸t thuËn tiÖn trong bé khëi ph¸t thêi gian th× cÇn ph¶i cung cÊp mét sù khuÕch ®¹i nµo ®ã tr­íc. C¸c bé khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh sÏ kh«ng thÓ dïng cho øng dông nµy v× m¹ch h×nh thµnh xung ®­îc thiÕt kÕ ®Ó h¹n chÕ thµnh phÇn tÇn sè cao trong tÝn hiÖu ®Ó cho kh¶ n¨ng ph©n gi¶i tèi ­u. §Ó b¶o toµn d¹ng xung tuyÕn tÝnh nhanh, mét bé khuÕch ®¹i cã ®¸p øng tuyÕn tÝnh víi tÇn sè cµng cao cµng tèt, cã thÓ më réng ®¸p øng tÇn sè tíi 0. Nh÷ng bé khuÕch ®¹i nh­ thÕ ®­îc gäi lµ nh÷ng bé khuÕch ®¹i d¶i réng v× chóng kh«ng läc c¶ tÇn sè cao lÉn tÇn sè thÊp nªn chóng kh«ng h×nh thµnh xung lèi vµo. Khi ¸p dông cho xö lý xung h¹t nh©n, chóng th­êng ®­îc gäi lµ c¸c bé khuÕch ®¹i nhanh. NhiÖm vô cña chóng lµ t¹o nªn mét xung lý t­ëng, lµ b¶n sao trung thùc cña xung vµo nh­ng ®­îc khuÕch ®¹i. Bé khuÕch ®¹i nhanh ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cã thêi gian t¨ng lèi ra trong d¶i ns. Khi ®¹t thêi gian t¨ng nhanh th­êng ph¶i tháa hiÖp ®é tuyÕn tÝnh vµ æn ®Þnh nhiÖt ®é. Cã 2 lo¹i khuÕch ®¹i nhanh: + Bé khuÕch ®¹i d¶i réng : lo¹i nµy øng dông vÒ kh¶ n¨ng ph©n gi¶i thêi gian tèt khi thêi gian t¨ng nhanh nhÊt ®­îc yªu cÇu, kh«ng cã ®iÒu khiÓn vÒ thêi gian t¨ng hay thêi gian gi¶m cña tÝn hiÖu, chóng ®­îc sö dông ®iÓn h×nh trong èng quang ®iÖn vµ ®Çu dß h¹t tÝch ®iÖn silic cho nh÷ng øng dông vÒ kh¶ n¨ng ph©n gi¶i thêi gian cao. + Bé khuÕch ®¹i läc thêi gian (Timming Filter Amplifier - TFA) : ®­îc cung cÊp c¸c bé vi ph©n CR vµ bé tÝch ph©n RC ®Ó ®iÒu khiÓn d¹ng xung. Thêi gian t¨ng cña bé khuÕch ®¹i qu¸ nhanh nªn tr¸nh v× chóng dÉn ®Õn t¹p ©m nhiÒu h¬n vµ kh«ng c¶i thiÖn thêi gian t¨ng tÝn hiÖu. Ta nªn ®Æt tÝn hiÖu ®ñ dµi ®Ó tr¸nh mÊt biªn ®é cña tÝn hiÖu. 1.2.6.2 Bé lµm chËm Trong nhiÒu øng dông thêi gian, ta cÇn ph¶i lµm chËm t¹i mét hoÆc mét sè ®iÓm trong chuçi tÝn hiÖu cho môc ®Ých hiÖu chØnh hoÆc chuÈn thêi gian. Trong thang nan« gi©y, ®é dµi c¸p ®ång trôc ®­îc sö dông ®Ó kÕt nèi c¸c khèi víi nhau, cã kh¶ n¨ng thay ®æi ®­îc ®Ó cho thêi gian truyÒn kh¸c nhau. Ngoµi 100 nan« gi©y, ®é dµi c¸p trë sÏ nªn qu¸ dµi (trªn 30 m) ®èi víi sö dông th«ng th­êng. ViÖc sö dông c¸c ®­êng lµm chËm víi c¸c chÊt dÉn ®iÖn quÊn h×nh lß xo cã thÓ gi¶m nhiÒu ®é dµi vËt lý cña c¸p ®èi víi thêi gian truyÒn cho tr­íc nh­ng chóng cã ®Æc tr­ng truyÒn tÇn sè cao t­¬ng ®èi nghÌo vµ sÏ lµm mÐo c¸c xung nhanh. Khi sö dông víi h×nh thµnh xung tuyÕn tÝnh cã c¸c bé läc tÇn sè cao, sù mÐo lµ kh«ng nghiªm träng vµ ®­êng lµm chËm thô ®éng cña c¸c thiÕt kÕ kh¸c nhau cã thÓ cung cÊp ®­êng lµm chËm ®iÒu khiÓn ®­îc lªn tíi  s . Nh÷ng bé khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh th­êng kÕt hîp mét sè ®­êng lµm chËm ®Ó cung cÊp mét lèi ra thuËn tiÖn trong viÖc x¸c lËp nh÷ng hÖ thèng xung thêi gian. Trªn thùc tÕ, mét sè h·ng ®· chÕ t¹o c¸c hép lµm chËm cung cÊp thêi gian lµm chËm cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc phÐp kÐo dµi hoÆc rót ng¾n ®­êng dÉn ®iÖn trong c¸c m¹ch trïng phïng. C¸c hép lµm chËm nãi chung bao gåm nh÷ng ®é dµi c¸p thay ®æi ®­îc trong chuÈn NIM cho phÐp lµm chËm trong kho¶ng 0 ®Õn 64 ns. Mét sè hép cã thÓ ®­îc nèi tiÕp víi nhau ®Ó cho lµm chËm lªn tíi 100 ns. ThÝ dô h·ng canberra chÕ t¹o hép lµm chËm trong chuÈn NIM 2058 cho phÐp lµm chËm c¸c xung tuyÕn tÝnh vµ l«gic trong c¸c b­íc 0,5 ns trong d¶i lªn tíi 64 ns theo c¸c b­íc sau : 0,5 ; 1 ; 2 ; 4 ; 8 ; 16 hoÆc 32. Khèi lµm chËm 2055 trong chuÈn NIM cña Canberra cã d¶i lµm chËm cã thÓ ®iÒu khiÓn liªn tôc tõ 0,1 ®Õn 110 s. B¶ng 1.5 tr×nh bµy c¸c bé phËn lµm chËm vµ ®Æc tr­ng c¬ b¶n cña chóng. B¶ng 1.5 : §Æc tr­ng cña mét sè bé lµm chËm.[2] H·ng chÕ t¹o MÉu D¶i lµm chËm B­íc lµm chËm (ns) Lµm chËm cùc tiÓu (ns) CANBERRA 2058 0,5 - 64 ns 0,5; 1; 2; 4; 8; 16; 32 2 CANBERRA 2055 0,1 - 110 s Liªn tôc - ORTEC 425A 1 - 64 ns 1; 2; 4; 8; 16; 32 2 1.2.6.3 Bé ph©n biÖt ng­ìng kh«ng ®æi (Constant Fraction Discriminator - CFD) Khèi CFD th­êng ®­îc chÕ t¹o ®Ó phôc vô cho hai øng dông kh¸c nhau : - Mét lµ : ®Õm c¸c xung nhá víi tèc ®é ®Õm cao. - Hai lµ : 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 thÊp qu¸ sÏ xuÊt hiÖn trïng phïng víi gamma mÒm hoÆc gamma t¸n x¹ gi÷a hai ®Çu dß, nÕu chän ng­ìng cao qu¸ sÏ mÊt c¸c chuyÓn dêi gamma cã n¨ng l­îng thÊp. [5, tr.24] TÊt c¶ c¸c khèi CFD ®Òu cã chuyÓn m¹ch thay ®æi ng­ìng. Ng­ìng ®­îc chän sao cho ®ñ cao ®Ó lo¹i ®­îc nhiÔu. Trong mét sè øng dông ng­ìng ®­îc ®Æt cao ®Ó c¾t c¸c xung biªn ®é bÐ n»m trong vïng n¨ng l­îng thÊp cã nhiÒu nhiÔu. Khèi CFD ho¹t ®éng theo ba chÕ ®é (mode) tïy thuéc vµo kiÓu ®Çu dß : - Constant-Fraction (CF) : chÕ ®é CF dùa trªn tØ 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 s­ên lªn. Víi thùc nghiÖm ph¶i chän lùa ®­îc mode phï hîp víi hÖ ®o. 1.2.6.4 Bé trïng phïng NhiÒu khèi trïng phïng th­¬ng m¹i ho¹t ®éng dùa trªn nguyªn t¾c phñ trong ®é réng cña xung vµo x¸c ®Þnh trùc tiÕp thêi gian ph©n gi¶i cña m¹ch trïng phïng. H×nh 1.17 : Nguyªn tắc cơ bản của mạch trïng phïng. H×nh 1.17 minh häa nguyªn t¾c c¬ b¶n cña m¹ch trïng phïng. M¹ch trïng phïng ®¬n gi¶n lµ cæng AND hai lèi vµo. Nh­ ®­îc chØ ra b»ng d¹ng sãng trong h×nh 1.17, cæng AND ph¸t ra l«gic 1 chØ khi c¸c xung l«gic 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. V× lý do nµy mµ m¹ch ®­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 th× mäi tÝn hiÖu l«gic 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 trïng phïng ®¬n gi¶n hai lèi vµo, ba lèi vµo chuyÓn m¹ch dÉn ®Õn trïng phïng ba lèi vµo, … Khèi trïng phïng th­êng cung cÊp Ýt nhÊt mét lèi vµo ph¶n trïng phïng. Nh÷ng xung cung cÊp ®èi víi lèi vµo nµy trong thêi gian x¸c ®Þnh cho tr­íc sÏ cã t¸c ®éng cÊm lèi ra cña khèi trïng phïng. §Æc tÝnh cña mét sè bé trïng phïng th­¬ng m¹i ®­îc giíi thiÖu trong b¶ng 1.6. B¶ng 1.6 : §Æc tr­ng c¬ b¶n cña nh÷ng bé trïng phïng th­¬ng m¹i. [2] H·ng chÕ t¹o MÉu Sè lèi vµo trïng phïng Lèi vµo ®èi trïng Thêi gian ph©n gi¶i ORTEC 414A 3 1 10 ns - 110 ns ORTEC 418A 4 4 100 ns - 2  s CANBERRA 1446 5 5 100 ns - 2  s CANBERRA 2024 3 1 10 ns -1  s 1.3 Tæng quan vÒ t×nh h×nh nghiªn cøu c¸c hÖ phæ kÕ n¨ng l­îng, thêi gian HiÖn nay, ë c¸c phßng thÝ nghiÖm vÒ h¹t nh©n trong n­íc, c¸c hÖ phæ kÕ ®­îc sö dông phæ biÕn lµ hÖ phæ kÕ gamma ®¬n tinh thÓ víi ®Çu dß HPGe, th­êng ®­îc dïng ®Ó ®o mÉu m«i tr­êng, hÖ phæ kÕ thêi gian nhanh sö dông hai ®Çu dß NaI ®­îc sö dông réng r·i trong thÝ nghiÖm ®o thêi gian sèng cña pozitron. §Çu dß b¸n dÉn siªu tinh khiÕt HPGe cã nh÷ng ­u ®iÓm râ rÖt lµ kh«ng ph¶i b¶o qu¶n liªn tôc trong Nit¬ láng, ®ång thêi ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng, hiÖu suÊt ghi còng h¬n h¼n c¸c ®Çu dß kh¸c. ViÖc sö dông ®Çu dß b¸n dÉn trong hÖ phæ kÕ gamma rÊt ®¬n gi¶n. CÊu h×nh chñ yÕu cña hÖ ®o ®­îc minh häa trªn h×nh 1.18. HPGe KhuÕch ®¹i phæ ADC Interface M¸y tÝnh H×nh 1.18 : S¬ ®å khèi cña phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ. §Çu dß b¸n dÉn HPGe ®­îc ghÐp nèi víi khuÕch ®¹i phæ AMP. TÝn hiÖu ë lèi ra cña ®Çu dß b¸n dÉn ®­îc AMP khuÕch ®¹i vÒ biªn ®é vµ t¹o d¹ng thÝch hîp cho ADC ph©n tÝch biªn ®é ®Ønh xung. Card thu nhËn d÷ liÖu Interface sÏ thu nhËn d÷ liÖu sau khi ADC biÕn ®æi xong vµ xÕp vµo « nhí. D÷ liÖu nµy ®­îc truyÒn vµo m¸y tÝnh PC ®Ó xö lý vµ ®­îc l­u l¹i thµnh c¸c file sè liÖu. H×nh 1.19 : HÖ phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ t¹i phßng thÝ nghiÖm h¹t nh©n, khoa VËt lÝ, Tr­êng §¹i Häc S­ Ph¹m TP.HCM. HiÖn nay, t¹i Trung T©m H¹t Nh©n TP.HCM vµ mét sè phßng thÝ nghiÖm h¹t nh©n cña mét sè tr­êng ®¹i häc, ng­êi ta ®· vµ ®ang dïng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ ®Ó ®o c¸c mÉu m«i tr­êng, dïng phæ kÕ thêi gian nhanh sö dông hai ®Çu dß NaI ®Ó nghiªn cøu cÊu tróc cña vËt liÖu. Phæ gamma th­êng rÊt phøc t¹p, mét sè ®Ønh phæ n¨ng l­îng thÊp l¹i n»m trªn ph«ng phãng x¹ vµ nÒn compton cña c¸c tia gamma cã n¨ng l­îng cao. Do ®ã viÖc x¸c ®Þnh diÖn tÝch c¸c ®Ønh phæ cã thèng kª thÊp trªn nÒn ph«ng cao th­êng ph¹m sai sè lín. MÆt kh¸c ®é nh¹y ph©n tÝch chØ cã thÓ ®­îc c¶i thiÖn trong ®iÒu kiÖn tØ sè diÖn tÝch ®Ønh phæ trªn ph«ng lín. Do ®ã, nh»m n©ng cao chÊt l­îng ®o, trong nhiÒu tr­êng hîp ng­êi ta ®· sö dông kü thuËt trïng phïng. Cã hai ph­¬ng ph¸p trïng phïng chÝnh : trïng phïng kinh ®iÓn vÒ thêi gian vµ trïng phïng céng biªn ®é. N¨m 1958, Hoogenboom A.M ®· ®­a ra nh÷ng ph¸c th¶o ®Çu tiªn vÒ hÖ phæ kÕ céng c¸c biªn ®é c¸c xung trïng phïng b»ng c¸c ®Çu dß nhÊp nh¸y. HÖ céng biªn ®é xung tõ hai ®Çu dß ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c khèi ®iÖn tö céng t­¬ng tù ®Ó céng biªn ®é xung. C¸c thiÕt bÞ ph©n tÝch biªn ®é vµo thêi ®iÓm ®ã lµ c¸c m¸y ph©n tÝch biªn ®é 256 kªnh. N¨m 1981, t¹i ViÖn Liªn Hîp Nghiªn Cøu H¹t Nh©n Dubna ®· ®­a ra vÊn ®Ò ghi nhËn, l­u tr÷ vµ xö lý sè trªn m¸y tÝnh c¸c th«ng tin thu ®­îc tõ hÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng. Ph­¬ng ph¸p nµy kh¸c xa h¼n nh÷ng nguyªn t¾c ban ®Çu do Hoogenboom A.M ®­a ra. Nã cho phÐp tiÕt kiÖm thêi gian thùc hiÖn mét nghiªn cøu nhiÒu lÇn, ®é chÝnh x¸c cao h¬n h¼n, lo¹i trõ ®­îc ¶nh h­ëng chªnh lÖch vÒ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn c¸c xung tõ ®Çu dß t­¬ng øng víi cÆp chuyÓn dêi nèi tÇng. Ph­¬ng ph¸p do ViÖn Liªn Hîp Nghiªn Cøu H¹t Nh©n Dubna ®­a ra cã cÊu h×nh nh­ hÖ phæ kÕ trïng phïng nhanh chËm hiÖn ®¹i cã l­u tr÷ vµ céng b»ng sè. [6, tr.14] N¨m 2005, ViÖn N¨ng L­îng Nguyªn Tö ViÖt Nam vµ Tr­êng §¹i Häc Khoa Häc Tù Nhiªn thuéc §¹i Häc Quèc Gia Hµ Néi ®· x©y dùng thµnh c«ng hÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, l¾p ®Æt t¹i ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t. So víi hÖ ®o t¹i ViÖn Liªn Hîp Nghiªn Cøu H¹t Nh©n Dubna vµo nh÷ng n¨m tr­íc th× hÖ ®o t¹i §µ L¹t cã nh÷ng ­u ®iÓm v­ît tréi h¬n nh­ : hiÖu suÊt ghi cao h¬n, tèc ®é lµm viÖc cña hÖ ®iÖn tö nhanh gÊp nhiÒu lÇn, kh«ng ph¶i sö dông c¸c ®­êng d©y trÔ tËp trung hoÆc c¸c khèi khuÕch ®¹i trÔ, ®é tuyÕn tÝnh vµ ®é æn ®Þnh ®Òu tèt h¬n rÊt nhiÒu. HiÖn nay, c¸c nghiªn cøu ph¸t triÓn hÖ ®o vÉn ®ang tiÕp tôc : chÊt l­îng chïm bøc x¹ n¬tron trªn kªnh sè 3 vµ ph«ng ngµy cµng ®­îc c¶i thiÖn, bæ sung thiÕt bÞ ®Ó thu thËp vµ khai th¸c triÖt ®Ó th«ng tin tõ c¸c thÝ nghiÖm, thiÕt lËp tham sè ®Ó tèi ­u trïng phïng vÒ thêi gian. §©y lµ c¬ së ®Ó kh¼ng ®Þnh c¸c thÝ nghiÖm nghiªn cøu cÊu tróc h¹t nh©n trªn hÖ ®o t¹i §µ L¹t hoµn toµn ®¹t tíi tr×nh ®é quèc tÕ. HÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng vµ mét lo¹t c¸c vÊn ®Ò liªn quan nh­ chïm n¬tron trªn kªnh sè 3, hÖ che ch¾n gi¶m ph«ng, hÖ thèng ch­¬ng tr×nh xö lý sè liÖu ®· ®­îc hoµn thiÖn. HiÖn nay, t¹i mét sè trung t©m nghiªn cøu h¹t nh©n trong n­íc, mÆc dï c¸c thiÕt bÞ cÇn thiÕt cho mét hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma t­¬ng ®èi ®Çy ®ñ nh­ng do kh«ng gi¶i quyÕt ®­îc vÇn ®Ò ghÐp nèi gi÷a c¸c khèi thiÕt bÞ, gi÷a toµn hÖ víi m¸y tÝnh, lùa chän thuËt to¸n ®iÒu khiÓn, còng nh­ ch­a t×m ra ®­îc bé tham sè thÝch hîp cho c¸c khèi ®iÖn tö nªn vÉn ch­a x©y dùng ®­îc hÖ trïng phïng sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. V× vËy, hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t lµ hÖ ®o duy nhÊt cã trong n­íc tÝnh tíi thêi ®iÓm nµy. CH¦¥NG 2 : T×m hiÓu HÖ PHæ KÕ TRïNG PHïNG GAMMA Sö DôNG §ÇU Dß B¸N DÉN HPGe Do luËn v¨n ®­îc thùc hiÖn t¹i ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t nªn hÖ phæ kÕ phæ kÕ trïng phïng sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe mµ t¸c gi¶ ®­îc kh¶o s¸t lµ hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, ®Æt t¹i kªnh sè 3 cña lß ph¶n øng h¹t nh©n. Ch­¬ng 2 sÏ giíi thiÖu vÒ c¸c khèi ®iÖn tö chÝnh cña hÖ, s¬ ®å khèi, s¬ ®å kÕt nèi c¸c khèi, nguyªn t¾c ho¹t ®éng cïng víi c¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn hÖ phæ kÕ trïng phïng. 2.1 S¬ ®å khèi H×nh 2.1 : HÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lo¹i GC1518 vµ Inter Technique ®Æt t¹i kªnh sè 3 cña lß ph¶n øng h¹t nh©n, ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t. H×nh 2.2 : S¬ ®å khèi cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lo¹i GC1518 vµ Inter Technique (trïng phïng b»ng khèi 414A). HÖ thèng phæ kÕ trïng phïng trªn h×nh 2.2 ®­îc chia lµm 2 kªnh : kªnh A (phÝa d­íi) vµ kªnh B (phÝa trªn) bao gåm c¸c thiÕt bÞ nh­ sau : - Hai ®Çu dß b¸n dÉn Ge siªu tinh khiÕt (HPGe) lo¹i GC1518 cña h·ng Canberra vµ Inter - Technique. - Hai khuÕch ®¹i phæ 572A cña h·ng Ortec. - Hai bé biÕn ®æi t­¬ng tù thµnh sè ADC 7072 cña h·ng Fast Comtec. - Hai khuÕch ®¹i läc thêi gian TFA 474 cña h·ng Ortec. - Hai khèi ph©n biÖt ng­ìng nhanh CFD 584 cña h·ng Ortec. - Ba khèi d©y trÔ (Delay). - Khèi cao thÕ HV 660 cña h·ng Ortec. - Khèi trïng phïng nhanh 414A cña h·ng Ortec. - Nguån nu«i Model 4002D cña h·ng Ortec. - Card thu d÷ liÖu Interface NI7811R - M¸y tÝnh PC. 2.2 KÕt nèi c¸c khèi ®iÖn tö cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma 12 3 4 5 GC1518 1 2 3 4 5 Inter Technique Inter Face NI7811R C¸c khèi B C¸c khèi A C¸c khèi A C¸c khèi B H×nh 2.3: S¬ ®å kÕt nèi c¸c khèi ®iÖn tö cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma (mÆt tr­íc). 12 3 4 5 Inter Technique 1 2 3 4 5 GC1518 Inter Face NI7811R AMP (B) HVÑÇu dß HPGe (B)ADCAMP (A)ÑÇu dß HPGe (A) Interface PC H×nh 2.4 : S¬ ®å kÕt nèi c¸c khèi ®iÖn tö cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma (mÆt sau). C¸c khèi ®iÖn tö, hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe vµ m¸y tÝnh ®­îc kÕt nèi víi nhau ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 2.3 vµ h×nh 2.4.  §Çu dß HPGe : gåm cã 5 d©y ra (cã kÌm theo tªn, ghi trªn c¸p c¾m) : d©y nguån 1 dïng cho tiÒn khuÕch ®¹i trong ®Çu dß, d©y tÝn hiÖu lèi ra n¨ng l­îng 2 (Energy), d©y tÝn hiÖu lèi ra thêi gian 3 (Timming), cao ¸p HV 4, d©y cÊm cao ¸p 5 (Inhibit). - D©y nguån 1 nèi víi phÝa sau cña khuÕch ®¹i phæ AMP 572. - D©y Energy 2 cã thÓ nèi víi phÝa tr­íc cæng “input” hoÆc phÝa sau cæng “in” cña khèi khuÕch ®¹i AMP 572. - D©y Timming 3 nèi vµo “input” ë mÆt tr­íc hoÆc mÆt tr­íc cña TFA 474. - D©y cao ¸p HV 4 nèi vµo “0 5 kV” ë mÆt sau cao ¸p. - D©y Inhibit 5 nèi vµo BIAS SHUTDOW.  KhuÕch ®¹i phæ AMP 572 - Lèi ra UNI cña AMP 572 nèi víi “ADC in”. - Cæng inhibit nhËn d©y nèi tõ interface.  ADC 7072 - D©y tÝn hiÖu trïng phïng tõ interface nèi vµo “Gate in” ë mÆt tr­íc cña ADC. - MÆt sau, nèi 2 cæng “data” cña ADC víi 2 cæng “data” cña interface.  KhuÕch ®¹i nhanh TFA 474 Cæng “output” cña TFA 474 nèi víi lèi vµo cæng “input” cña khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD 584.  Khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD 584 - Hai cæng CF Delay ®­îc nèi víi 2 lèi vµo cña khèi lµm trÔ. - Cæng “output” cña CFD 584 A nèi víi lèi vµo cæng “coinc A” cña khèi trïng phïng nhanh 414A. - Cæng “output” cña CFD 584 B nèi víi lèi víi 1 cæng cña khèi lµm trÔ, cæng cßn l¹i cña khèi lµm trÔ nèi vµo cæng “coinc B” cña khèi trïng phïng nhanh 414A.  Khèi trïng phïng nhanh 414A Cæng “output” cña khèi trïng phïng nhanh 414A nèi tíi Interface.  Card thu nhËn sè liÖu Interface NI7811R C¾m trªn khe PCI cña m¸y tÝnh vµ nèi víi c¸c ADC qua hép connector. 2.3 C¸c tham sè cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe  Cao thÕ ®«i HV 660 - Kªnh A : 1750 V. - Kªnh B : 2500 V.  KhuÕch ®¹i phæ AMP 572A B¶ng 2.1 : C¸c tham sè cña khèi AMP 572A Khèi A B Gain 3,75 12,23 Coarse Gain 100 20 Shapping time 3 s 3 s Input NEG POS Output UNI UNI  ADC 7072 - DEADTIME/LEVEL: 0 /200 - RANGE/MODE: 8k/COIN - ANALOG SIGNAL: PHA  KhuÕch ®¹i nhanh TFA 474 B¶ng 2.2 : C¸c tham sè cña khèi TFA 474. Khèi A B Coarse Gain 6 1 Fine Gain 3,5 12,5 Integrate(ns) 200 OUT diff(ns) 200 200 Input INV Non - inV  Khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD 584 B¶ng 2.3 : C¸c tham sè cña khèi CFD 584 Khèi A B thresHold 0,28 0,1 mode SRT SRT output positive positive Cf delay (ns) 40 40  Khèi trïng phïng nhanh 414A - RESOLVING TIME : 60 ns - INPUT CONTROLS : + A, B : IN + C, D : OUT 2.4 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe Do t­¬ng quan cña hai tia gamma nèi tÇng ®a phÇn lµ 1800 ®Ó b¶o toµn xung l­îng nªn hai ®Çu dß ®­îc bè trÝ ®èi diÖn nhau. MÉu ®o ®­îc ®Æt sao cho c¸c gamma ph¸t ra ®i ®Õn hai ®Çu dß mét c¸ch ®èi xøng. §èi víi kªnh n¨ng l­îng, tÝn hiÖu lèi ra E (Energy) cña hai ®Çu dß ®­îc c¸c khèi khuÕch ®¹i phæ 572A khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng cÇn thiÕt ®Ó ®­a vµo hai lèi vµo cña ADC 7072. §èi víi kªnh thêi gian, hai tÝn hiÖu ë lèi ra T (Timming) cña ®Çu dß ®­îc ®­a vµo hai khèi khuÕch ®¹i nhanh TFA 474 ®Ó khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng cÇn thiÕt. TÝn hiÖu ra cña hai khèi khuÕch ®¹i nhanh tiÕp tôc ®­îc ®­a vµo hai khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD 584. Khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD 584 ®­îc sö dông ®Ó lo¹i bá nhiÔu, ¶nh h­ëng cña tia  mÒm vµ x¸c ®Þnh thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña xung. ViÖc lùa chän gi¸ trÞ ng­ìng cña khèi CFD 584 lµ rÊt quan träng, v× nÕu thÊp qu¸ sÏ xuÊt hiÖn trïng phïng víi ph«ng  mÒm, nÕu qu¸ cao th× sÏ mÊt d÷ liÖu cã Ých. TÝn hiÖu ë lèi ra cña hai khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD 584 sÏ ®­îc ®­a ®Õn hai lèi vµo cña khèi trïng phïng nhanh 414A. Khèi trïng phïng nhanh cã ®é réng cöa sæ thêi gian tèi thiÓu lµ 10 ns vµ x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn trïng phïng theo mÆt t¨ng cña xung. Lèi ra cña khèi trïng phïng sÏ lµ xung d­¬ng vµ xung nµy ®­îc sö dông ®Ó më cæng Gate cña hai ADC. Nh­ vËy, nÕu cã ph©n r·  nèi tÇng ®­îc ghi bëi c¶ hai ®Çu dß th× sÏ cã mét xung d­¬ng ë lèi ra cña khèi trïng phïng nhanh 414A cho phÐp hai ADC biÕn ®æi tÝn hiÖu tõ hai khèi khuÕch ®¹i phæ 572A vµ ®­a vµo m¸y tÝnh nhê card Interface NI7811R. HÖ ghi chØ thu nhËn th«ng tin khi c¶ hai ®Çu dß cã xung ra ®ång thêi (chÝnh x¸c h¬n 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). TÝn hiÖu ë lèi ra cña c¸c khèi khuÕch ®¹i phæ trÔ h¬n so víi tÝn hiÖu lèi vµo mét l­îng thêi gian tïy theo thêi gian h×nh thµnh xung cña bé khuÕch ®¹i (cì s ), trong khi tÝn hiÖu ë lèi ra cña khèi trïng phïng nhanh 414A trÔ h¬n so víi tÝn hiÖu ë lèi ra T cña ®Çu dß chØ cì vµi ns. Nh­ vËy, ®Ó cã sù ®ång bé, tÝn hiÖu ë lèi ra cña khèi trïng phïng ph¶i ®­îc lµm trÔ ®i mét l­îng tïy theo thêi gian h×nh thµnh xung cña bé khuÕch ®¹i phæ. Sau khi m¸y tÝnh ghi xong sè liÖu, hai ADC trë vÒ tr¹ng th¸i chê xung trïng phïng tiÕp theo. Hai ADC sÏ kh«ng lµm viÖc khi ch­a cã xung trïng phïng t¸c ®éng vµo cöa Gate cho dï cã xung t¸c ®éng lèi vµo ph©n tÝch. Sè liÖu thu ®­îc viÕt thµnh hai cét E1(n) vµ E2(n) t­¬ng øng víi biªn ®é cña c¸c cÆp xung trïng phïng. Trong ®ã, c¸c gi¸ trÞ E1(n) vµ E2(n) lÇn l­ît lµ c¸c code biªn ®é cña hai xung tíi tõ c¸c ®Çu dß 1 vµ ®Çu dß 2 t­¬ng øng, n lµ sè thø tù cña c¸c cÆp sù kiÖn trïng phïng tÝnh tõ thêi ®iÓm b¾t ®Çu ®o. Tõ c¸c sè liÖu (code biªn ®é) thu ®­îc, sau khi sö dông c¸c ch­¬ng tr×nh xö lý sè liÖu ta sÏ thu ®­îc nh÷ng th«ng tin cÇn thiÕt vÒ n¨ng l­îng, c­êng ®é chuyÓn dêi vµ s¬ ®å ph©n r· cña h¹t nh©n ®­îc nghiªn cøu. [1, tr.10] 2.5 Kh¸i qu¸t vÒ ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng 7811R PhÇn mÒm ®Ó ®iÒu khiÓn hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ®ang kh¶o s¸t lµ ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu do nhãm nghiªn cøu t¹i ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t viÕt cho card PCI7811R, nã ®­îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn hÖ ®o vµ thu nhËn sè liÖu. Ch­¬ng tr×nh gåm hai chÕ ®é : MCA vµ Event - Event, chän chÕ ®é b»ng c¸ch Click chuét vµo Tab cña chÕ ®é cÇn ®o. 2.5.1 ChÕ ®é MCA Hép textbox ®Æt thêi gian ®o Nót ®Æt ®­êng dÉn, l­u vµmë phæHép hiÓn thÞ tªn phæ vµ ®­êng dÉn hiÖn hµnh Nót bËt t¾t chÕ ®é MCA C¸c nót khëi ®éng ®o C¸c hép textbox hiÓn thÞ gi¸ trÞ cña tham sè c c¸ kªnh ®o Hép c«ng cô phãng to, thu nhá phæ Hép chän kiÓu hiÓn thÞ phæ C¸c nót xãa phæ Hép lùa chän kiÓu trôc Vïng hiÓn thÞ phæ Nót tho¸t khái ch­¬ng trình H×nh 2.5 : Giao diÖn trong chÕ ®é MCA. H×nh 2.5 lµ giao diÖn trong chÕ ®é MCA, cã thÓ chän ®o vµ hiÓn thÞ phæ tõ 1 ®Õn 3 kªnh ®ång thêi. §Ó ph©n biÖt phæ gi÷a c¸c kªnh kh¸c nhau, cã thÓ chän mµu cho tõng phæ qua c«ng cô chän mµu ë gãc trªn, bªn ph¶i cña ch­¬ng tr×nh. C¸c thµnh phÇn trªn giao diÖn cña ch­¬ng tr×nh : - Hép textbox PRESET TIME (s) : dïng ®Ó ®Æt thêi gian ®o víi ®¬n vÞ lµ gi©y. - C¸c nót lÖnh l­u vµ më phæ. - Hép ®Æt ®­êng dÉn vµ tªn phæ. - Nót ON/OFF MCA MODE : khi nót nµy ®­îc bËt (cã mµu xanh l¸ c©y) th× chÕ ®é MCA ®­îc cho phÐp ho¹t ®éng (cho phÐp ho¹t ®éng cña khèi phÇn cøng MCA trªn FPGA). - C¸c nót b¾t ®Çu ®o tõng kªnh, ®©y lµ c¸c nót hai tr¹ng th¸i, nÕu kªnh nµo ®­îc chän th× nót nhÊn cã mµu xanh l¸ c©y. - C¸c textbox hiÓn thÞ sù thay ®æi cña c¸c tham sè cña kªnh ADC 1 vµ ADC 2 gåm dead time, count rate, live time, total count. - Vïng vÏ ®å thÞ hiÓn thÞ phæ cña c¸c kªnh ®o. - C¸c nót lÖnh dïng ®Ó phãng to, thu nhá, thay ®æi hiÓn thÞ phæ. - Thay ®æi kiÓu hiÓn thÞ phæ b»ng c¸ch chän trùc tiÕp vµo hép chän kiÓu hiÓn thÞ phæ. Sau khi chän, hép héi tho¹i c¸c lùa chän cho phæ xuÊt hiÖn. - HiÓn thÞ tªn cña c¸c trôc täa ®é, cho phÐp hoÆc kh«ng cho phÐp thay ®æi hiÓn thÞ cña phæ khi ®o ®Ó quan s¸t mét vïng phæ, thay ®æi thang hiÓn thÞ. - Xãa phæ, chän nót Clear 1, Clear 2, Clear 3 ®Ó xãa phæ cña tõng kªnh t­¬ng øng. 2.5.2 ChÕ ®é Event - Event Hép textbox cho phÐp ®Æt thêi gian Delay vµ Pulse Width Nót chän chÕ ®é Event - Event vµ nót tho¸t ch­¬ng trình Hép textbox cho phÐp ®Æt thêi gian ®ång bé c c¸ ADC Hép textbox cho phÐp gâ ®­êng dÉn l­u sè liÖu ®o vµ tªn file l­u hiÖn hµnh Hép hiÓn thÞ c c¸ gi¸ trÞ cña ADC Hép hiÓn thÞ c¸c tÝn hiÖu c¶nh b¸o Vïng hiÓn thÞ phæ tæng Hép hiÓn thÞ gi¸ trÞ kªnh t¹i vÞ trÝ cursor Nót xãa phæ Hép lùa chän kiÓu trôc Hép c«ng cô phãng to, thu nhá phæ H×nh 2.6 : Giao diÖn trong chÕ ®é Event - Event. - Nót START/STOP cho phÐp vµ kh«ng cho phÐp chÕ ®é Event - Event ho¹t ®éng (khi cho phÐp, nót cã mµu xanh l¸ c©y). - Hép textbox cho phÐp ®Æt thêi gian Delay Time ( s ) vµ Pulse With (ns). - Hép textbox cho phÐp ®Æt thêi gian ®ång bé c¸c ADC. - Hép tho¹i cho phÐp gâ ®­êng dÉn l­u sè liÖu ®o ®­îc. V× l­îng sè liÖu lµ rÊt lín nªn l­u thµnh nhiÒu file kh¸c nhau, ë mçi thêi ®iÓm tªn file l­u hiÖn hµnh ®­îc hiÓn thÞ. - Hép tho¹i hiÓn thÞ c¸c gi¸ trÞ ADC hiÖn hµnh trong qu¸ tr×nh ®o. - C¸c tÝn hiÖu chØ b¸o, TAC khi cã mµu xanh l¸ c©y b¸o cã tÝn hiÖu TAC (hoÆc trïng phïng), DATA khi mµu xanh l¸ c©y b¸o cã d÷ liÖu. - Vïng hiÓn thÞ phæ tæng còng gièng nh­ trong MCA, còng cã c¸c tïy chän cho phÐp hiÖu chØnh thÓ hiÖn cña phæ. - Trong vïng hiÓn thÞ cã hép textbox hiÓn thÞ gi¸ trÞ kªnh t¹i vÞ trÝ cursor. - Nót Clear cho phÐp xãa phæ. 2.6 §Æc ®iÓm vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña mét sè khèi ®iÖn tö quan träng trong hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng Trong hÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, kªnh thêi gian ®ãng vai trß v« cïng quan träng, nã cung cÊp tÝn hiÖu thêi gian cho khèi trïng phïng hoÆc khèi biÕn ®æi thêi gian thµnh biªn ®é (TAC) ®Ó x¸c lËp ®iÒu kiÖn cho hÖ ®o ghi c¸c cÆp sù kiÖn trïng phïng. V× vËy, nÕu c¸c tham sè cña kªnh thêi gian chän lùa kh«ng chÝnh x¸c sÏ g©y ra trïng phïng gi¶ hoÆc lµm mÊt c¸c sù kiÖn trïng phïng thËt. Xung lèi ra cña ®Çu dß HPGe thÓ tÝch lín cã biªn ®é n»m trong d¶i réng vµ cã thêi gian t¨ng kh¸c nhau nhiÒu (biªn ®é tõ 0  3 V, mÆt t¨ng tõ 80  250 ns) nªn cÇn cã khèi TFA t¹o d¹ng vµ khuÕch ®¹i tÝn hiÖu tõ ®Çu dß tr­íc khi vµo khèi CFD. §Ó thu ®­îc ®é ph©n gi¶i thêi gian tèt nhÊt, ®iÒu quan träng lµ t×m ®­îc c¸c th«ng sè tèi ­u nhÊt cho c¸c khèi TFA vµ CFD. [5, tr.12] Kªnh thêi gian cña hÖ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng gåm c¸c khèi khuÕch ®¹i läc lùa thêi gian TFA vµ khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD. 2.6.1 §Æc ®iÓm cña khèi khuÕch ®¹i läc thêi gian TFA 474 Khèi TFA 474 do h·ng ORTEC s¶n xuÊt, vÒ nguyªn t¾c ho¹t ®éng gièng nh­ c¸c khèi TFA kh¸c. Khi dïng TFA 474 c¸c th«ng sè cÇn quan t©m lµ : - 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) ChuyÓn m¹ch chän hÖ sè khuÕch ®¹i cña TFA. 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 cña TFA H×nh 2.7 : MÆt tr­íc cña khèi TFA 474. Hai chøc n¨ng chÝnh cña TFA 474 lµ khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng xung. Bªn c¹nh ®ã cßn cã chøc n¨ng kh¸c nh­ ®iÒu chØnh Pole - zero, ®iÒu chØnh cùc tÝnh cña lèi ra (chuyÓn m¹ch INVERT/NONINVERT, INVERT: ®¶o cùc tÝnh, NON - INVERT: kh«ng ®¶o cùc tÝnh xung). VÒ thùc nghiÖm kh¶o s¸t, h»ng sè tÝch ph©n trong khèi TFA th­êng ®­îc chän sao cho thêi gian t¨ng cña c¸c xung ë lèi ra ®Òu ®­îc lµm chËm h¬n thêi gian t¨ng cña xung lèi vµo. Xung tõ lèi ra cña tiÒn khuÕch ®¹i cña c¸c ®Çu dß b¸n dÉn thay ®æi trong kho¶ng thêi gian kh¸ réng (phô thuéc vµo kÝch th­íc cña tinh thÓ vµ lo¹i tiÒn khuÕch ®¹i ®­îc sö dông). Xung lèi ra cã mÆt t¨ng n»m trong kho¶ng tõ vµi chôc ®Õn vµi tr¨m ns, thêi gian gi¶m cña xung n»m trong kho¶ng vµi chôc ®Õn vµi tr¨m s . V× vËy, chän lùa c¸c tham sè cña khèi TFA lµ rÊt quan träng. ViÖc chän lùa h»ng sè tÝch ph©n (mÆt t¨ng cña xung) lín qu¸ sÏ lµm cho ®é ph©n gi¶i thêi gian kÐm (trïng phïng ngÉu nhiªn t¨ng) nh­ng hiÖu suÊt ghi t¨ng (sè xung thu ®­îc). ViÖc lùa chän h»ng sè vi ph©n chÝnh lµ x¸c ®Þnh kho¶ng 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 tõ 0 ®Õn  5 V, nÕu lèi vµo n»m trong kho¶ng tõ 0 ®Õn 1 V th× sÏ ®­îc khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh. Lèi ra n»m trong kho¶ng tõ 0 ®Õn  5 V, cùc tÝnh cña tÝn hiÖu ra phô thuéc vµo chän chÕ ®é INVERT hay NON-INVERT. 2.6.2 §Æc ®iÓm cña khèi ph©n biÖt ng­ìng CFD 584 Khèi CFD 584 cho ®é ph©n gi¶i thêi gian tèt ®èi 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 V tíi 0. CFD 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. H×nh 2.8 : MÆt tr­íc cña khèi CFD 584. 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 - 1mV. NÕu lèi vµo cña CFD 584 lÊy tõ ®Çu dß Ge thÓ tÝch lín th× cÇn qua TFA ®Ó khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng cÇn thiÕt. Dïng CFD, ®iÒu quan träng lµ chän ng­ìng, thêi gian trÔ tèi ­u nhÊt øng víi tõng mode vµ tõng øng dông cô thÓ. Ta ®i nghiªn cøu chi tiÕt tõng mode : - CF : th­êng ®­îc dïng víi c¸c ®Çu dß 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). Mode nµy ho¹t ®éng theo ph­¬ng ph¸p ARC, v× vËy thêi gian trÔ lµ rÊt nhá. - SRT : th­êng dïng víi ®Çu dß cã xung ra tháa m·n ®iÒu kiÖn : ®é biÕn thiªn cña thêi gian t¨ng trong d¶i réng. Mode nµy phï hîp víi ®Çu dß b¸n dÉn Ge. Khi ho¹t ®éng ë mode SRT th× ng­ìng CFD ph¶i thÊp v× nÕu ®Æt qu¸ cao sÏ cã nhiÒu tÝn hiÖu lèi vµo bÞ lo¹i. ¦u ®iÓm cña 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 mode nµy th× kh«ng dïng tØ sè cè ®Þnh. TÝn hiÖu ra xuÊt hiÖn khi s­ên lªn cña xung vµo c¾t ng­ìng CFD. Trong ba mode trªn, mode LE vµ CF chØ c¾t c¸c tÝn hiÖu vÒ mÆt n¨ng l­îng, cßn mode SRT c¾t c¶ vÒ mÆt thêi gian. 2.6.3 §Æc ®iÓm cña khèi trïng phïng nhanh 414A Khèi trïng phïng nhanh 414A cã thÓ cho phÐp trïng phïng nhanh gi÷a hai hay ba xung vµo bÊt k×. Ngoµi ra, khèi cßn cã mét lèi vµo ph¶n trïng phïng. C¸c xung cung cÊp ®èi víi lèi vµo nµy trong thêi gian x¸c ®Þnh tr­íc sÏ cã t¸c ®éng xãa lèi ra b×nh th­êng cña khèi trïng phïng. Lèi ra trïng phïng cã thÓ bÞ cÊm bëi mét ®iÖn ¸p mét chiÒu hoÆc mét xung phñ lªn chu k× trïng phïng cña c¸c xung trïng phïng. Thêi gian ph©n gi¶i cña khèi trïng phïng nhanh (  ) cã thÓ thay ®æi tõ 10 ns ®Õn 110 ns b»ng c¸ch ®iÒu chØnh biÕn trë ë mÆt tr­íc cña khèi ®Ó chän thêi gian ph©n gi¶i chÝnh x¸c. TÊt c¶ bèn lèi vµo cña khèi 414A ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸c c«ng t¾c bËt t¾t (In/Out). VÒ c¬ b¶n, khèi 414A lµ mét bé gåm ba m¹ch AND. Víi mçi lèi vµo ®Õn m¹ch AND, xung cÇn ph¶i ®­îc phôc håi, t¹o l¹i d¹ng vµ chuÈn ho¸ tr­íc khi ®­îc kÕt nèi tíi m¹ch trïng phïng thùc. ý nghÜa chung cña tõ “nhanh” th­êng lµ ¸m chØ tíi tèc ®é hay kho¶ng thêi gian ng¾n nh­ng trong tr­êng hîp cña khèi trïng phïng nhanh 414A, tõ “nhanh” cã ý chØ b¶n chÊt thùc cña m¹ch trïng phïng, nghÜa lµ c¸c xung vµo ®­îc t¹o d¹ng vµ sù x¸c ®Þnh trïng phïng thùc ®­îc dùa trªn s­ên lªn hoÆc mét phÇn lªn cña c¸c xung vµo. [9] BiÕn trë ®iÒu chØnh thêi gian ph©n gi¶i cña hÖ ®o. Lèi vµo trïng phïng A Lèi vµo trïng phïng B Lèi vµo trïng phïng C Lèi vµo ph¶n trïng phïng D Lèi ra Lèi ra H×nh 2.9 : MÆt tr­íc cña khèi 414A. Khèi 414A cã ba ngâ vµo trïng phïng gièng hÖt nhau nh­ng ph©n ra thµnh c¸c m¹ch riªng biÖt. Mçi m¹ch cã mét bé h¹n chÕ ®iÖn ¸p cho phÐp khèi ho¹t ®éng ®­îc víi mét d¶i biÕn ®éng lín cña biªn ®é xung vµo. Ngâ ra cña bé h¹n chÕ cung cÊp tÝn hiÖu cho m¹ch t¹o xung, ®©y lµ n¬i mét xung chuÈn ®­îc ph¸t ra khi cã mét xung vµo, kh«ng lÖ thuéc vµo d¹ng thùc cña xung vµo. Sau ®ã, xung chuÈn nµy ®­îc cung cÊp ®Õn hÖ thèng ph©n gi¶i thêi gian, ®©y lµ n¬i mµ xung chuÈn ®­îc t¹o l¹i d¹ng sao cho phï hîp víi thêi gian ph©n gi¶i  ®­îc chän ë chøc n¨ng Resolving Time n»m ë mÆt tr­íc. Ngâ ra cña ba hÖ thèng ph©n gi¶i thêi gian ®­îc kÕt nèi vµo hÖ thèng trïng phïng “phñ”, ®ã lµ hÖ thèng c¸c cæng AND. Khi mét phÇn cña c¸c xung t¸i t¹o trïng phñ lÉn nhau th× m¹ch AND nhËn ra sù kiÖn trïng phïng x¶y ra trong kho¶ng thêi gian ph©n gi¶i ®­îc ®Æt ë chøc n¨ng Resolving Time vµ ph¸t ra mét xung. Lèi ra trïng phïng tõ m¹ch AND cã thÓ bÞ cÊm bëi mét tÝn hiÖu tõ lèi vµo ph¶n trïng phïng. TÝn hiÖu cÊm nµy cã thÓ lµ mét xung hoÆc mét ®iÖn ¸p mét chiÒu khi m¹ch ph¶n trïng phïng ®­îc kÕt nèi mét chiÒu. Chu k× cÊm ®­îc x¸c bëi bÒ réng cña xung vµo. NÕu lèi ra cña m¹ch AND kh«ng bÞ khãa bëi m¹ch ph¶n trïng phïng th× nã sÏ ph¸t ra mét xung chuÈn ®Ó chØ thÞ lµ ®ang cã sù kiÖn trïng phïng ®­îc ph¸t hiÖn. C¸c lèi vµo trïng phïng ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸c c«ng t¾c bËt t¾t ë mÆt tr­íc cña khèi 414A, c¸c c«ng t¾c nµy cho phÐp chän mét, hai hoÆc ba lèi vµo trïng phïng. Ngoµi ra cßn cã mét c«ng t¾c cung cÊp cho lèi vµo ph¶n trïng phïng. C¸c c«ng t¾c nµy cho phÐp mçi lèi vµo dõng chøc n¨ng, c¾t kÕt nèi víi c¸p ®ång trôc khi kh«ng cÇn dïng lèi vµo ®ã. Xung vµo c¸c lèi vµo A, B, C lµ c¸c xung ph©n cùc d­¬ng, ng­ìng lµ 2 V, bÒ réng xung nhá nhÊt lµ 20 ns, biªn ®é cao nhÊt lµ 50 V, trë kh¸ng trªn 3000  . Khèi 414A cã hai lèi ra trïng phïng n»m ë mÆt tr­íc, kÕt nèi víi c¸c khèi ®iÖn tö phÝa sau nhê c¸p ®ång trôc. Xung ra lµ xung d­¬ng cã bÒ réng 500 ns, biªn ®é tèi ®a lµ 5 V, ®­îc kÕt nèi mét chiÒu víi trë kh¸ng nhá h¬n 10  . 2.6.4 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña ADC 7072 A D C Data Ready Dead Time Enable Data Data Accept out in outin in out I N T E R F A C E H×nh 2.10 : S¬ ®å ho¹t ®éng cña ADC vµ Interface. TÝn hiÖu lèi ra khuÕch ®¹i phæ ®­îc ®­a vµo lèi vµo cña ADC, nÕu tÝn hiÖu n»m trong kho¶ng ng­ìng cña ADC th× sÏ ®­îc ADC biÕn ®æi. Sau khi biÕn ®æi xong tÝn hiÖu t­¬ng tù thµnh tÝn hiÖu sè, ADC sÏ göi tÝn hiÖu Data Ready tíi Card thu nhËn d÷ liÖu Interface, b¸o cho Interface biÕt s½n sµng ®äc d÷ liÖu. Khi nhËn Data Ready, Interface sÏ göi tÝn hiÖu Enable Data cho phÐp d÷ liÖu ®­îc chuyÓn tõ ADC sang Interface. Sau khi ®äc xong d÷ liÖu, Interface göi tÝn hiÖu Data Accepted tíi ADC ®Ó cho phÐp b¾t ®Çu qu¸ tr×nh biÕn ®æi míi vµ d÷ liÖu cña phÐp biÕn ®æi míi nµy sÏ thay thÕ d÷ liÖu cña phÐp biÕn ®æi tr­íc ®ã. [4, tr.24] Trong qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña ADC, d÷ liÖu lèi vµo cã thÓ lµ Valid hoÆc Invalid. Valid lµ c¸c d÷ liÖu ®­îc ®äc vµ ghi cßn Invalid lµ c¸c d÷ liÖu cña c¸c xung vµo ADC ®­îc MCA ®äc nh­ng kh«ng ghi. ¦u ®iÓm cña ADC 7072 lµ tèc ®é biÕn ®æi tÝn hiÖu nhanh. 2.6.5 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña Interface Interface cña hÖ ®o t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t cã sö dông vi ®iÒu khiÓn, cã bé nhí ngoµi ®Ó truyÒn d÷ liÖu vµo æ cøng cña m¸y tÝnh. ThuËt to¸n ho¹t ®éng cña Interface nh­ sau : - Khi c¶ hai ADC ®Òu biÕn ®æi : xung lèi vµo cã biªn ®é n»m trong cöa sæ cña ADC. C¶ hai ADC ®Òu cã tÝn hiÖu Data Ready vµ chóng c¸ch nhau mét kho¶ng thêi gian kh«ng qu¸ 1 s th× Interface sÏ göi tÝn hiÖu Enable Data ®Ó ®äc vµ ghi d÷ liÖu cña xung lèi vµo tõ ADC, sau khi ghi xong Interface sÏ göi tÝn hiÖu Data Accept tíi ADC vµ cho phÐp ADC reset l¹i ®Ó thùc hiÖn phÐp biÕn ®æi tiÕp theo. - Khi chØ cã mét trong hai ADC biÕn ®æi : khi cã mét trong hai ADC cã tÝn hiÖu Data Ready göi tíi lèi vµo cña Interface, trong tr­êng hîp nµy Interface chØ ®äc mµ kh«ng ghi d÷ liÖu, nã göi tÝn hiÖu tíi cho phÐp hai ADC reset l¹i ®Ó thùc hiÖn c¸c phÐp biÕn ®æi tiÕp theo. - Khi c¶ hai ADC ®Òu kh«ng biÕn ®æi : trong tr­êng hîp nµy c¶ hai ADC ®Òu kh«ng cã tÝn hiÖu Data Ready göi tíi Interface nªn nã sÏ kh«ng ph¶n øng. CH¦¥NG 3 : thùc NghiÖm Ghi phæ N¨ng l­îng cña nguån 60Co, 22Na b»ng hÖ PHæ KÕ gamma B¸N DÉN §¥N TINH THÓ Vµ hÖ PHæ KÕ TRïNG PHïNG GAMMA Sö DôNG §ÇU Dß B¸N DÉN HPGe §Ó thuËn tiÖn cho viÖc kh¶o s¸t t¸c dông h¹ thÊp nÒn Compton, lµm t¨ng tØ sè ®Ønh trªn Compton cña mét hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma th× c¸c nguån 60Co vµ 22Na ®· ®­îc sö dông trong c¸c thÝ nghiÖm ®­îc tr×nh bµy trong ch­¬ng 3 nµy. 3.1 §Æc ®iÓm cña ®ång vÞ phãng x¹ 60Co vµ 22Na H¹t nh©n 60Co cã chu k× b¸n r· 5,272 n¨m. 60Co h¹t nh©n ph©n r·   , t¹o thµnh 60Ni ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch, h¹t nh©n nµy ph¸t ra bøc x¹ gamma 1173 keV vµ 1332 keV ®Ó trë vÒ tr¹ng th¸i c¬ b¶n. Nh­ vËy, trong phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co sÏ cã hai ®Ønh 1173 keV vµ 1332 keV. S¬ ®å ph©n r· cña h¹t nh©n 60Co ®­îc giíi thiÖu trªn h×nh 3.1. H×nh 3.1 : S¬ ®å ph©n r· cña 60Co. H¹t nh©n 22Na cã chu k× b¸n r· lµ 2,605 n¨m. 22Na lµ h¹t nh©n ph©n r·   , t¹o thµnh 22Ne ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch, h¹t nh©n nµy ph¸t ra bøc x¹ gamma 1274 keV ®Ó trë vÒ tr¹ng th¸i c¬ b¶n. Pozitron ph¸t ra tõ 22Na bÞ hñy ngay trong nguån vµ t¹o ra hai l­îng tö gamma 511 keV. Nh­ vËy, trong phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na sÏ cã hai ®Ønh 1274 keV vµ 511 keV. S¬ ®å ph©n r· cña h¹t nh©n 22Na ®­îc giíi thiÖu trªn h×nh 3.2. H×nh 3.2: S¬ ®å ph©n r· cña 22Na. 3.2 ThÝ nghiÖm 1: Ghi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co, 22Na b»ng hÖ phæ kÕ b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ 3.2.1 Môc ®Ých thÝ nghiÖm - Ghi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co vµ nguån 22Na, t×m c¸c tham sè ®Æc tr­ng cña phæ. - TÝnh tØ sè P/C ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co. 3.2.2 Bè trÝ thÝ nghiÖm - S¬ ®å hÖ ®o GC1518 AMP 572 ADC 7072 INTERFACE NI7811R PC H×nh 3.3 : S¬ ®å khèi hÖ phæ kÕ gamma sö dông mét ®Çu dß HPGe, lo¹i GC1518. - Nguyªn t¾c ho¹t ®éng §Çu dß b¸n dÉn lo¹i GC1518 ®­îc ghÐp nèi víi khuÕch ®¹i phæ AMP 572. TÝn hiÖu ë lèi ra cña ®Çu dß b¸n dÉn ®­îc khèi khuÕch ®¹i phæ AMP 572 khuÕch ®¹i vÒ biªn ®é vµ t¹o d¹ng thÝch hîp cho ADC 7072 ph©n tÝch biªn ®é ®Ønh xung. Card thu nhËn d÷ liÖu Interface - NI7811R sÏ thu nhËn d÷ liÖu sau khi ADC biÕn ®æi xong vµ xÕp vµo « nhí. D÷ liÖu nµy ®­îc truyÒn vµo m¸y tÝnh PC ®Ó xö lý vµ ®­îc l­u l¹i thµnh c¸c file sè liÖu. Sè l­îng xung cã cïng gi¸ trÞ biªn ®é t­¬ng øng víi sè l­îng gi¸ trÞ n¨ng l­îng cña l­îng tö gamma mµ ®Çu dß hÊp thô ®­îc. - C¸c tham sè cña hÖ phæ kÕ gamma  Cao thÕ ®«i HV 660 Kªnh A : 1750 V.  KhuÕch ®¹i phæ AMP 572A - Gain : 3,75 - Coarse Gain : 100 - Shapping time : 3 s - Input : NEG - Output : UNI  ADC 7072 - DEADTIME/LEVEL : 0 /200 - RANGE/MODE : 8k/COIN - ANALOG SIGNAL : PHA 3.2.3 ThÝ nghiÖm vµ kÕt qu¶ - Bố trÝ vµ lắp đặt hệ phổ kế gamma như h×nh 3.3. - Lªn cao thÕ (1750V) và chuẩn hệ đo. - LÇn l­ît ®ặt nguồn 60Co ( ho¹t ®é 2,65 Ci ) vµ 22Na ( ho¹t ®é 0,0056 Ci ) vµo vÞ trÝ ®Æt mÉu. - Khởi động chương tr×nh đo (ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng PCI7811R) và thu nhận số liệu. - Xö lý : tÝnh to¸n, vÏ phæ vµ t×m c¸c tham sè b»ng ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5. - KÕt qu¶  Víi nguån 60Co + H×nh ¶nh phæ n¨ng l­îng. H×nh 3.4 : Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co ( ho¹t ®é 2,65 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ víi thêi gian ®o 27 phót 32 gi©y. + C¸c tham sè thu ®­îc gåm : diÖn tÝch ®Ønh, ®é ph©n gi¶i, ®é cao ®Ønh, tØ sè P/C ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.1. B¶ng 3.1 : C¸c tham sè thu ®­îc ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ víi thêi gian ®o 27 phót 32 gi©y. N¨ng l­îng 1173 (keV) 1332 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 677297± 6425 622980 ± 4537 §é ph©n gi¶i (FWHM) 3,251 ± 0,011 3,251 ± 0,013 §é cao ®Ønh 130541 114509 TØ sè ®Ønh/Compton (P/C) 13,793  Nguån 22Na + H×nh ¶nh phæ n¨ng l­îng. H×nh 3.5 : Phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na ( ho¹t ®é 0,0056 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ víi thêi gian ®o 52 phót 35 gi©y. + C¸c tham sè thu ®­îc gåm : diÖn tÝch ®Ønh, ®é ph©n gi¶i, ®é cao ®Ønh, tØ sè P/C ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.2. B¶ng 3.2 : C¸c tham sè thu ®­îc ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na ( ho¹t ®é 0,0056 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ víi thêi gian ®o 52 phót 35 gi©y. N¨ng l­îng 511 (keV) 1274 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 7779 ± 130 2483 ± 51 §é ph©n gi¶i (FWHM) 3,251 ± 0,035 3,251 ± 0,033 §é cao ®Ønh 1306,3 444,7 3.3 ThÝ nghiÖm 2 : Ghi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co, 22Na b»ng hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe (Trïng phïng b»ng khèi 414A) Víi thÝ nghiÖm 2, c¸c bøc x¹ gamma ®­îc ghi nhËn lµ c¸c bøc x¹ gamma ®i vµo hai ®Çu dß lÖch nhau mét kho¶ng thêi gian nhá h¬n kho¶ng thêi gian ®Þnh tr­íc cña hÖ ®o (gäi lµ cöa sæ thêi gian cña hÖ trïng phïng). Ph­¬ng ph¸p trïng phïng nµy cßn ®­îc gäi lµ trïng phïng th­êng. 3.3.1 Môc ®Ých thÝ nghiÖm - Ghi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co vµ nguån 22Na, t×m c¸c tham sè ®Æc tr­ng cña phæ. - TÝnh tØ sè P/C ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co. 3.3.2 Bè trÝ thÝ nghiÖm - S¬ ®å hÖ ®o H×nh 3.6 : S¬ ®å khèi cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông hai ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lo¹i GC1518 vµ Inter Technique (Trïng phïng b»ng khèi 414A). - Nguyªn t¾c ho¹t ®éng : xem môc 2.4 - C¸c tham sè cña hÖ ®­îc cµi ®Æt nh­ môc 2.3. Chó ý r»ng : trong thÝ nghiÖm nµy, thêi gian trÔ ®Æt trªn khèi Delay (thêi gian trÔ ngoµi) (n»m gi÷a khèi CFD 584 vµ khèi COIN 414A) lµ 40 ns vµ thêi gian ph©n gi¶i  cña hÖ (thêi gian trÔ trong) ®Æt trªn khèi COIN 414A lµ 60 ns. 3.3.3 ThÝ nghiÖm vµ kÕt qu¶ - Bố trÝ lắp đặt hệ phổ kế trïng phïng gamma như h×nh 3.6. - Lªn cao thÕ ( 1750 V và 2500 V) và chuẩn hệ đo. - LÇn l­ît ®ặt nguồn 60Co ( ho¹t ®é 2,65 Ci ) vµ 22Na ( ho¹t ®é 0,0056 Ci ) vµo vÞ trÝ ®Æt mÉu. - Khởi động chương tr×nh đo (ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng 7811R) và thu nhận số liệu. - Chuẩn năng lượng cho từng kªnh đo. - Xö lý : tÝnh to¸n, vÏ phæ vµ t×m c¸c tham sè b»ng ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5 - KÕt qu¶  Nguån 60Co + H×nh ¶nh phæ n¨ng l­îng. H×nh 3.7 : Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ trïng phïng gamma, sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lo¹i GC1518 vµ Inter Technique víi thêi gian ®o 58 phót. + C¸c tham sè thu ®­îc gåm : diÖn tÝch ®Ønh, ®é ph©n gi¶i, ®é cao ®Ønh, tØ sè P/C ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.3. B¶ng 3.3 : C¸c tham sè thu ®­îc ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ trïng phïng gamma, sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lo¹i GC1518 vµ Inter Technique víi thêi gian ®o 58 phót. N¨ng l­îng 1173 (keV) 1332 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 12485 ± 1025 9743 ± 777 §é ph©n gi¶i 2,321 ± 0,132 2,322 ± 0,151 §é cao ®Ønh 5455 4687 TØ sè ®Ønh/Compton 40,06  Nguån 22Na + H×nh ¶nh phæ n¨ng l­îng. H×nh 3.8 : Phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lo¹i GC1518 vµ Inter Technique víi thêi gian ®o 21 giê 17 phót. + C¸c tham sè thu ®­îc gåm : diÖn tÝch ®Ønh, ®é ph©n gi¶i, ®é cao ®Ønh, tØ sè P/C ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.4. B¶ng 3.4 : C¸c tham sè thu ®­îc ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na (ho¹t ®é 0,0056 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ trïng phïng gamma, sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lo¹i GC1518 víi thêi gian ®o 21 giê 17 phót. N¨ng l­îng 511 (keV) 1274 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 11628 ± 149 398 ± 15 §é ph©n gi¶i FWHM 2,323 ± 0,112 2,323 ± 0,135 §é cao ®Ønh 2557,5 92,712 3.4 ThÝ nghiÖm 3 : Ghi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co b»ng hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma, sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe kÕt hîp víi ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng VÒ c¬ b¶n, s¬ ®å hÖ ®o, nguån ®o, thêi gian ®o vµ c¸c thao t¸c tiÕn hµnh gièng nh­ thÝ nghiÖm 2 nh­ng trong qu¸ tr×nh xö lý sè liÖu, ta cã kÕt hîp thªm víi ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng nh»m môc ®Ých chØ gi÷ l¹i c¸c xung trïng phïng, ®ã lµ c¸c xung võa lµ xung cã thêi gian lÖch nhau ph¶i n»m trong cöa sæ thêi gian cña hÖ trïng phïng, võa lµ xung cã tæng biªn ®é cña chóng cã gi¸ trÞ n»m trong ®Ønh tæng. V× vËy, ta cã thÓ lo¹i bá tÊt c¶ c¸c xung cßn l¹i nªn nÒn ph«ng gÇn nh­ ®­îc lo¹i bá hoµn toµn (Nãi c¸ch kh¸c lµ cho phÐp lo¹i gÇn nh­ hoµn toµn c¸c xung øng víi hiÖn t­îng t¸n x¹ Compton ë trong c¸c ®Çu dß). Ph­¬ng ph¸p trïng phïng nµy cßn ®­îc gäi lµ trïng phïng sù kiÖn - sù kiÖn vµ xö lý d­íi d¹ng sè theo ph­¬ng ph¸p tæng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, th­êng ®­îc sö dông ®Ó ghi phæ n¨ng l­îng cña c¸c gamma nèi tÇng. 3.4.1 Giíi thiÖu vÒ ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (SACP - Summation of the Amplitudes of Coinciding Pulse) C¬ së cña ph­¬ng ph¸p SACP lµ ë chç ®Çu 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 trong phæ 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 t­¬ng øng. V× vËy ta cã thÓ dÔ dµng t¸ch ra tõ tËp hîp c¸c trïng phïng  -  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. MÆc dï c­êng ®é bøc x¹ cña nh÷ng tr­êng hîp trïng phïng nh­ vËy lµ nhá (th­êng chØ x¶y ra kh«ng lín h¬n 10 sù kiÖn trong 106 ph©n r·) nh­ng bï l¹i, ta cã thÓ lo¹i trõ ph«ng liªn quan víi sù hÊp thô kh«ng hoµn toµn n¨ng l­îng bøc x¹ gamma. Ngoµi viÖc nghiªn cøu c¸c ®Æc tr­ng trung b×nh, ph­¬ng ph¸p SACP cßn cho phÐp t¸ch ra tõ tËp hîp c¸c trïng phïng  -  mét sè lín c¸c dÞch chuyÓn nèi tÇng hai gamma m¹nh nhÊt, x¸c ®Þnh ®­îc c­êng ®é vµ n¨ng l­îng cña c¸c dÞch chuyÓn nèi tÇng. H¬n n÷a ph­¬ng ph¸p cã ­u viÖt lµ chØ ghi c¸c dÞch chuyÓn nèi tÇng hai gamma liªn tiÕp, kh«ng phô thuéc vµo n¨ng l­îng cña møc trung gian vµ ph­¬ng ph¸p còng cho phÐp lo¹i ®i mét sè rÊt lín c¸c sù kiÖn ph«ng bao gåm c¶ tr­êng hîp hÊp thô kh«ng hoµn toµn c¸c tia gamma ë hai ®Çu dß. Nguyªn lý cña ph­¬ng ph¸p nµy nh­ sau : gi¶ sö tån t¹i s¬ ®å ph©n r· nh­ h×nh 3.9. 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. H×nh 3.9 : VÝ dô minh häa vÒ s¬ ®å ph©n r· gamma. VÒ c¬ b¶n, ph­¬ng ph¸p SACP vÉn dùa trªn ph­¬ng ph¸p trïng phïng  -  lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p kinh ®iÓn cña vËt lý h¹t nh©n thùc nghiÖm. HÖ ghi chØ thu nhËn th«ng tin khi c¶ hai ®Çu dß cã xung ra ®ång thêi (chÝnh x¸c h¬n 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). Ph­¬ng ph¸p SACP chØ kh¸c ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng ë c¸ch ghi sè liÖu vµ xö lý sè liÖu. Sè liÖu thu ®­îc lµ c¸c code biªn ®é cña hai xung tíi tõ c¸c ®Çu dß 1 vµ ®Çu dß 2 t­¬ng øng viÕt thµnh hai cét E1(n) vµ E2(n) (víi n lµ sè thø tù cña c¸c cÆp sù kiÖn trïng phïng tÝnh tõ thêi ®iÓm b¾t ®Çu ®o). Qu¸ tr×nh xö lý sè liÖu cña ph­¬ng ph¸p SACP sÏ ®­îc tr×nh bµy ë môc 3.4.2. 3.4.2 Xö lý sè liÖu vµ vÏ phæ C¸c gi¸ trÞ cña biªn ®é xung trïng phïng ghi nhËn ®­îc ë kªnh A C¸c gi¸ trÞ cña biªn ®é xung trïng phïng ghi nhËn ®­îc ë kªnh B H×nh 3.10 : Th«ng tin thu ®­îc trong mét file text cña ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng 7811R. Sè liÖu thu ®­îc tõ ch­¬ng tr×nh thu nhËn sè liÖu dïng 7811R cña hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma lµ c¸c file text. Sè liÖu thu ®­îc trong mét file text gåm cã hai cét E1(n) vµ E2(n) t­¬ng øng víi biªn ®é cña c¸c cÆp xung trïng phïng. Trong ®ã, c¸c gi¸ trÞ E1(n) vµ E2(n) lÇn l­ît lµ c¸c code biªn ®é cña hai 2 1 0 A B C 3 1 2 xung tíi tõ c¸c ®Çu dß 1 vµ ®Çu dß 2 t­¬ng øng, n lµ sè thø tù cña c¸c cÆp sù kiÖn trïng phïng tÝnh tõ thêi ®iÓm b¾t ®Çu ®o. Tr­íc khi xö lý sè liÖu, ta ph¶i tiÕn hµnh nèi c¸c file text nµy l¹i, ta cã thÓ dïng ch­¬ng tr×nh Gacasd 2.0 do nhãm nghiªn cøu t¹i ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t thiÕt kÕ. H×nh 3.11 : Cöa sæ giao diÖn chÝnh cña ch­¬ng tr×nh Gacasd 2.0. BÊm nót Merge files, hép héi tho¹i Input file type to merge sÏ xuÊt hiÖn. Më th­ môc chøa c¸c file sè liÖu cÇn nèi vµ chän tªn kiÓu file cÇn nèi, xãa bá phÇn sè vµ chØ gi÷ l¹i phÇn tªn nh­ h×nh vÏ, sau ®ã bÊm nót Open. H×nh 3.12 : Hép héi tho¹i chän tªn file vµ kiÓu file ®Ó nèi. Hép héi tho¹i Input parameters sÏ xuÊt hiÖn, trong « From gâ thø tù cña file b¾t ®Çu nèi, trong « To gâ thø tù cña file kÕt thóc. Sau khi bÊm OK, ch­¬ng tr×nh sÏ nèi d÷ liÖu trong c¸c file l¹i víi nhau. H×nh 3.13 : Hép héi tho¹i nhËp kho¶ng c¸c file nèi. Sau khi nèi xong, hép héi tho¹i Input name of new file sÏ xuÊt hiÖn. Trong « File name, gâ tªn cña file chøa d÷ liÖu sau khi nèi (kiÓu *.dat (data code)). H×nh 3.14 : Hép héi tho¹i nhËp tªn file chøa c¸c code sau khi nèi. Sau khi t¹o file kÕt nèi xong, ta tiÕn hµnh chuÈn sè liÖu, t¹o phæ tæng, t¹o ®Ønh tæng cña nguån 60Co vµ tiÕn hµnh läc c¸c sù kiÖn trïng phïng theo ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng b»ng ch­¬ng tr×nh Gacasd 2.0 hoÆc OriginPro 7.5. Trong phÇn néi dung cña ®Ò tµi, t¸c gi¶ ®· sö dông ch­¬ng tr×nh OrginPro 7.5 ®Ó lµm c«ng cô ®Ó xö lý sè liÖu, vÏ phæ tæng,…  Giíi thiÖu c¸ch dïng ch­¬ng tr×nh OriginPro 7.5 ®Ó chuÈn sè liÖu, t¹o phæ tæng vµ phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng - B­íc 1 : §­a code biªn ®é cña c¸c xung trïng phïng thu ®­îc tõ nguån 60Co vµo ch­¬ng tr×nh b»ng c¸ch më file ®· kÕt nèi theo ®­êng dÉn sau : File -> Import| -> Simple Single ASCII -> Chän file ®· kÕt nèi ë phÇn trªn. H×nh 3.15 : Cöa sæ data hiÓn thÞ c¸c sè liÖu tõ file ®· kÕt nèi. - B­íc 2 : Chän cét sè liÖu thø nhÊt -> chän Statistics -> Descriptive Statistics -> Frequency count ®Ó më hép héi tho¹i Count. - B­íc 3 : Trong hép héi tho¹i Count, chän Step size nh­ h×nh 3.16 sau ®ã bÊm OK. H×nh 3.16 : Hép tho¹i Count. - 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 héi tho¹i Pick Peak thay ®æi c¸c tham sè trong hép héi tho¹i ®Ó t×m c¸c ®Ønh trong phæ. H×nh 3.17 : Cöa sæ hiÓn thÞ ®å thÞ vµ hép tho¹i Pick Peaks. - B­íc 6 : Më cöa sæ Peak võa t×m ®­îc vµ chän cét PkType gâ c¸c gi¸ trÞ n¨ng l­îng chuÈn (1173 keV vµ 1332 keV) vµo c¸c vÞ trÝ t­¬ng øng víi c¸c ®Ønh trong b¶ng. H×nh 3.18 : Cöa sæ hiÓn thÞ vÞ trÝ cña c¸c Peak. - 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 chuÈn vµ xem hµm chuÈn. H×nh 3.19 : Cöa sæ hiÓn thÞ ®­êng chuÈn n¨ng l­îng vµ hµm chuÈn. - 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 (c¸c gi¸ trÞ hiÖu chØnh xong cña cét thø nhÊt nªn ghi vµo cét thø ba. - 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. H×nh 3.20 : Cöa sæ chØnh söa l¹i c¸c gi¸ trÞ code trong cét thø nhÊt, cét thø 2 råi céng hai cét l¹i víi nhau. - B­íc 14 : Sau ®ã dïng c«ng cô thèng kª ®Ó vÏ phæ ®Ønh tæng (thùc hiÖn l¹i tõ b­íc 2 ®Õn b­íc 4). H×nh 3.21 : Cöa sæ hiÓn thÞ phæ tæng cña nguån 60Co. - B­íc 15 : Tõ phæ tæng, ta x¸c ®Þnh kho¶ng gi¸ trÞ n¨ng l­îng n»m trong ®Ønh tæng b»ng nót ®äc d÷ liÖu Data Reader trªn thanh c«ng cô Tools.(2492,5 keV ®Õn 2516,5 keV) H×nh 3.22 : Cöa sæ hiÓn thÞ x¸c ®Þnh vÞ trÝ ch©n bªn tr¸i cña ®Ønh tæng b»ng nót Data Reader. H×nh 3.23 : Cöa sæ hiÓn thÞ x¸c ®Þnh vÞ trÝ ch©n bªn ph¶i cña ®Ønh tæng b»ng nót Data Reader. - B­íc 16 : Quay l¹i b¶ng sè liÖu chøa c¸c cét tæng : chän cét tæng -> Analysis -> Sort Worksheet -> Acsending ®Ó s¾p xÕp c¸c gi¸ trÞ n¨ng l­îng råi läc tÊt c¶ c¸c cÆp sù kiÖn trïng phïng cã tæng n¨ng l­îng n»m trong ®Ønh tæng. (2492,5 keV ®Õn 2516,5 keV). H×nh 3.24 : Cöa sæ hiÓn thÞ c¸c code cã gi¸ trÞ n»m trong ®Ønh tæng. - B­íc 17 : Víi b¶ng sè liÖu ®· läc nµy, ta lÆp l¹i c¸c thao t¸c tõ b­íc 2 ®Õn b­íc 4 ®Ó vÏ phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co . H×nh 3.25 : Cöa sæ hiÓn thÞ phæ n¨ng l­îng cña 60Co sau khi ®· läc. 3.4.3 KÕt qu¶ + H×nh ¶nh phæ n¨ng l­îng. H×nh 3.26 : Phæ n¨ng l­îng trïng phïng gamma cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci , thêi gian ®o 58 phót) sau khi xö lý b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (phæ nèi tÇng). + C¸c tham sè thu ®­îc gåm : diÖn tÝch ®Ønh, ®é ph©n gi¶i, ®é cao ®Ønh, tØ sè P/C ®­îc tr×nh bµy ë b¶ng 3.5. B¶ng 3.5 : C¸c tham sè thu ®­îc ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci , thêi gian ®o 58 phót) sau khi xö lý b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng. N¨ng l­îng 1173 (keV) 1332 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 2443 ± 133 2409 ± 148 §é ph©n gi¶i (FWHM) 2,321 ± 0,132 2,322 ± 0,151 §é cao ®Ønh 906 850 TØ sè ®Ønh/Compton (P/C)  3.5 So s¸nh kÕt qu¶ c¸c thÝ nghiÖm 3.5.1 So s¸nh phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co, 22Na ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ vµ phæ kÕ trïng phïng gamma, sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe §Ó dÔ so s¸nh c¸c phæ n¨ng l­îng thu ®­îc tõ thÝ nghiÖm 1 vµ thÝ nghiÖm 2, ta biÓu diÔn phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co, 22Na thu ®­îc tõ hÖ phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ vµ hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma trªn cïng mét hÖ trôc nh­ h×nh 3.27, h×nh 3.28. H×nh 3.27 : So s¸nh phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ vµ phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co ghi b»ng phæ kÕ trïng phïng gamma. Nh×n vµo h×nh 3.27, ta dÔ dµng nhËn thÊy ®­îc mét sù kh¸c biÖt rÊt lín gi÷a hai phæ n¨ng l­îng thu ®­îc : nÒn ph«ng cña phæ trïng phïng rÊt thÊp so víi nÒn ph«ng cña phæ gamma ®¬n tinh thÓ. NÕu kh¶o s¸t kü, ta xÐt tØ sè ®Ønh trªn Compton (P/C) cña mçi phæ. C¨n cø vµo kÕt qu¶ thu ®­îc ë b¶ng 3.1 vµ b¶ng 3.3, mÆc dï ®é cao cña ®Ønh 1332 keV trong phæ gamma ®¬n tinh thÓ cao gÊp kho¶ng 24 lÇn so víi ®Ønh 1332 keV trong phæ trïng phïng (114509 : 4687) nh­ng tØ sè P/C cña phæ trïng phïng lín h¬n tØ P/C cña phæ gamma ®¬n tinh thÓ kho¶ng 3 lÇn (40,06 : 13,793). §iÒu nµy cho thÊy, ®é nh¹y cña phÐp ®o trïng phïng gamma gÊp 3 lÇn so víi phÐp ®o phæ gamma ®¬n tinh thÓ, cho phÐp nã cã thÓ ph¸t hiÖn ®­îc c¸c ®Ønh yÕu, n¨ng l­îng thÊp n»m trªn nÒn Compton cña c¸c ®Ønh n¨ng l­îng cao. H×nh 3.28 : So s¸nh phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ vµ phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na ghi b»ng phæ kÕ gamma trïng phïng. §èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 22Na, ta còng dÔ dµng nhËn thÊy nÒn ph«ng cña phæ trïng phïng rÊt thÊp so víi nÒn ph«ng cña phæ n¨ng l­îng ghi b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ. 3.5.2 So s¸nh phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co thu ®­îc b»ng ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng vµ ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng Ta biÓu diÔn phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co thu b»ng ph­¬ng ph¸p trïng phïng th­êng vµ ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng trªn cïng mét hÖ trôc nh­ h×nh 3.29. H×nh 3.29 : So s¸nh phæ n¨ng l­îng trïng phïng th­êng vµ phæ n¨ng l­îng trïng phïng sù kiÖn - sù kiÖn cña nguån 60Co. Nh×n vµo h×nh 3.29, ta nhËn ra r»ng : nÒn ph«ng cña phæ trïng phïng céng biªn ®é ®· bÞ triÖt tiªu hoµn toµn. C¨n cø vµo kÕt qu¶ thu ®­îc ë b¶ng 3.3 vµ b¶ng 3.5, ta thÊy : mÆc dï ®é cao cña ®Ønh 1332 keV trong phæ trïng phïng th­êng cao gÊp kho¶ng 4 lÇn (9743 : 2409) so víi ®Ønh 1332 keV trong phæ trïng phïng céng biªn ®é nh­ng do nÒn ph«ng cña phæ trïng phïng céng biªn ®é hoµn toµn bÞ lo¹i bá nªn tØ sè P/C cùc lín. V× vËy, trong phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co chØ xuÊt hiÖn 2 ®Ønh ®Æc tr­ng mµ th«i. Nh­ vËy, víi hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma kÕt hîp víi ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ta thu ®­îc mét phæ rÊt lý t­ëng víi nÒn ph«ng bÞ triÖt tiªu. 3.6 Më réng : kh¶o s¸t sù ¶nh h­ëng ®Õn phæ kÕ trïng phïng gamma khi thay ®æi thêi gian ph©n gi¶i  trªn khèi trïng phïng 414A, thêi gian lµm chËm cña khèi Delay NÕu trong thÝ nghiÖm 2 (môc 3.3), thêi gian trÔ ®Æt trªn khèi Delay (thêi gian trÔ ngoµi) lµ 0 ns vµ thêi gian ph©n gi¶i  cña hÖ (thêi gian trÔ trong) ®Æt trªn khèi 414A lµ 100 ns, c¸c tham sè cßn l¹i gi÷ nguyªn th× kÕt qu¶ thu ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 3.30 vµ b¶ng 3.6. H×nh 3.30 : Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ trïng phïng gamma víi thêi gian ph©n gi¶i cña khèi 414A lµ 100 ns. B¶ng 3.6. C¸c tham sè thu ®­îc ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci ) khi thêi gian ph©n gi¶i cña khèi 414A lµ 100 ns. N¨ng l­îng 1173 (keV) 1332 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 11102 ± 93 10146 ± 111 §é ph©n gi¶i 2,412 ± 0,014 2,411 ± 0,011 §é cao ®Ønh 2385 2142 TØ sè ®Ønh/Compton 24,2 NÕu thêi gian trÔ ®Æt trªn khèi Delay vÉn lµ 0 ns vµ thêi gian ph©n gi¶i  cña hÖ (thêi gian trÔ trong) ®Æt trªn khèi 414A lµ 110 ns, c¸c tham sè cßn l¹i gi÷ nguyªn th× kÕt qu¶ thu ®­îc thÓ hiÖn nh­ h×nh 3.31 vµ b¶ng 3.7. H×nh 3.31 : Phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci ) ®­îc ghi b»ng phæ kÕ trïng phïng gamma víi thêi gian ph©n gi¶i cña khèi 414A lµ 110 ns. B¶ng 3.7 : C¸c tham sè thu ®­îc ®èi víi phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co (ho¹t ®é 2,65 Ci ) khi thêi gian ph©n gi¶i cña khèi 414A lµ 110 ns. N¨ng l­îng 1173 (keV) 1332 (keV) DiÖn tÝch ®Ønh 46345 ± 324 42397 ± 340 §é ph©n gi¶i 2,437 ± 0,017 2,437 ± 0,023 §é cao ®Ønh 10453 9164 TØ sè ®Ønh/Compton 12,1  NhËn xÐt Nh­ vËy, viÖc thay ®æi thêi gian ph©n gi¶i  ®· ¶nh h­ëng ®Õn tØ sè P/C : thêi gian  cña khèi 414A cµng cao th× tØ sè P/C cµng gi¶m. KÕt hîp b¶ng 3.3, 3.6 vµ 3.7, ta t×m ®­îc b¶ng 3.8 ®Ó thÊy râ sù ¶nh h­ëng cña thêi gian ph©n gi¶i  vµ thêi gian lµm chËm ®Õn tØ sè P/C. B¶ng 3.8 : Sù ¶nh h­ëng cña thêi gian ph©n gi¶i  , thêi gian lµm chËm ®Õn tØ sè P/C. Thêi gian ph©n gi¶i  cña khèi 414A 60 ns 100 ns 110 ns Thêi gian lµm chËm trªn khèi Delay 40 ns 0 0 TØ sè ®Ønh/Compton 40,1 24,2 12,1 Sù thay ®æi nµy cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau : ta biÕt r»ng nÒn ph«ng cµng cao th× tØ sè P/C cµng gi¶m. Sù ®ãng gãp vµo nÒn ph«ng cã nhiÒu nguyªn nh©n, trong ®ã cã sù ®ãng gãp cña trïng phïng ngÉu nhiªn. Nh­ ta ®· biÕt, tèc ®é trïng phïng ngÉu nhiªn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc (3.1) : Nacc = 2N1N2 (3.1) Trong ®ã : N1 lµ tèc ®é ®Õm ë ®Çu dß 1 N2 lµ tèc ®é ®Õm ë ®Çu dß 2  lµ thêi gian ph©n gi¶i cña khèi trïng phïng C¨n cø vµo c«ng thøc (3.1), ta thÊy tèc ®é trïng phïng ngÉu nhiªn tØ lÖ víi thêi gian ph©n gi¶i khèi trïng phïng (cßn gäi lµ cöa sæ trïng phïng  ). Do ®ã c¸ch tèt nhÊt ®Ó gi¶m trïng phïng ngÉu nhiªn lµ gi¶m cöa sæ trïng phïng  cµng nhá cµng tèt. Tuy nhiªn cöa sæ trïng phïng  kh«ng thÓ gi¶m thÊp h¬n mét gi¸ trÞ tèi thiÓu nµo ®ã. Cöa sæ trïng phïng tèi thiÓu phô thuéc vµo ®Æc tr­ng cña khèi trïng phïng vµ phô thuéc vµo møc ®é t­¬ng ®ång cña c¸c kªnh trïng phïng vÒ mÆt thêi gian, nÕu hai kªnh kh«ng t­¬ng ®ång th× khi gi¶m cöa sæ sÏ mÊt sù kiÖn trïng phïng thËt. Cô thÓ, ®èi víi hÖ phæ kÕ trïng phïng céng biªn ®é t¹i ViÖn H¹t Nh©n §µ L¹t, do thêi gian trÔ gi÷a hai kªnh lµ 40 ns vµ hÖ kh«ng sö dông d©y trÔ ®Ó ®ång bé gi÷a hai kªnh nªn cöa sæ trïng phïng ®­îc ®Æt lµ 60 ns. Khi tiÕn hµnh ghi phæ th× bé tham sè nµy lµ thÝch hîp nhÊt. NÕu hai kªnh ®­îc ®ång bé th× cöa sè trïng phïng cã thÓ ®­îc gi¶m xuèng thÊp h¬n 60 ns. 3.7 §¸nh gi¸ vÒ hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma Qua c¸c kÕt qu¶ thu ®­îc, ta cã thÓ rót ra ­u ®iÓm næi bËt cña hÖ phæ kÕ gamma trïng phïng so víi hÖ phæ kÕ b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ nh­ sau : phæ thu ®­îc cã nÒn ph«ng gi¶m ®i rÊt râ rÖt nªn tØ sè P/C t¨ng lªn ®¸ng kÓ. §Æc biÖt, khi sö dông ph­¬ng ph¸p trïng phïng céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, ta cã thÓ lo¹i bá hoµn toµn ®­îc nÒn ph«ng. Khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm, ®Ó thu nhËn ®­îc kÕt qu¶ tèi ­u nhÊt th× cÇn ph¶i cµi ®Æt c¸c tham sè cña c¸c khèi ®iÖn tö theo c¸c bé tham sè ®· ®Þnh chuÈn. Tuy nhiªn, khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm, ®é ph©n gi¶i n¨ng l­îng t¹i ®Ønh 1332 keV kh«ng ®¹t ®­îc b»ng 1,8 keV (theo danh ®Þnh ®èi víi ®Çu dß HPGe). Nguyªn nh©n lµ do ®Çu dß HPGe ®· sö dông trong thêi gian dµi, do d©y ®Êt kÐm vµ do hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma ®­îc ®Æt t¹i kªnh sè 3 cña lß ph¶n øng h¹t nh©n, cïng víi c¸ch bè trÝ kªnh nªn bÞ ¶nh h­ëng bëi c¸c nguån nhiÔu kh¸c kh«ng thÓ lo¹i bá ®­îc. Ngoµi ra, ta còng dÔ dµng nhËn thÊy r»ng : ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng cã hiÖu suÊt ghi trïng phïng thÊp. Do cÊu h×nh kh¸ phøc t¹p, chi phÝ mua s¾m c¸c thiÕt bÞ t­¬ng ®èi cao nªn hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma chØ nªn dïng trong c¸c thÝ nghiÖm cã yªu cÇu ®Æc biÖt vÒ vÊn ®Ò gi¶m ph«ng (bµi to¸n x¸c ®Þnh ho¹t ®é cña mét nguån cã ho¹t ®é thÊp, 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 153Sm, 182Ta, 59Ni, 239U, 36Cl, …) cßn víi c¸c phÐp ®o phæ n¨ng l­îng th«ng th­êng (®o mÉu m«i tr­êng, mÉu ph©n tÝch kÝch ho¹t, …) th× ta chØ cÇn dïng phæ kÕ gamm sö dông mét ®Çu dß b¸n dÉn HPGe lµ ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®Æt ra. KÕT LUËN  Qua qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n, t¸c gi¶ ®· thu ®­îc mét sè kÕt qu¶ sau : - T×m hiÓu vÒ chøc n¨ng cña c¸c khèi ®iÖn tö, nguyªn t¾c ho¹t ®éng vµ viÖc cµi ®Æt c¸c tham sè cña hÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i kªnh sè 3 cña lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t. - N¾m ®­îc c¸c b­íc khi tiÕn hµnh ghi nhËn phæ n¨ng l­îng cña mét nguån phãng x¹ b»ng ph­¬ng ph¸p trïng phïng : ®Æt nguån, lªn cao thÕ cho hai ®Çu dß HPGe, ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè trªn c¸c khèi ®iÖn tö, sö dông ch­¬ng tr×nh 7811R ®Ó thu nhËn sè liÖu. - BiÕt c¸ch xö lý sè liÖu b»ng c¸c phÇn mÒm kh¸c nhau nh­ : OriginPro 7.5, Gacasd 2.0, Excel,… - So s¸nh ®­îc tØ sè P/C cña phæ n¨ng l­îng cña nguån 60Co ghi nhËn b»ng phæ kÕ gamma b¸n dÉn ®¬n kªnh vµ phæ kÕ trïng phïng gamma sö dông ®Çu dß b¸n dÉn HPGe. Tõ ®ã rót ra ®­îc ­u ®iÓm næi bËt cña hÖ phæ kÕ trïng phïng.  Mét sè dù kiÕn ph¸t triÓn cña ®Ò tµi : - SÏ tiÕp tôc t×m hiÓu ¶nh h­ëng cña kªnh thêi gian (khèi TFA vµ CFD) ®Õn hÖ phæ kÕ trïng phïng. - Nghiªn cøu nh÷ng thay ®æi cña c¸c tham sè cña phæ (tØ sè P/C, ®é ph©n gi¶i,…) khi thay ®æi thêi gian ph©n gi¶i cña khèi trïng phïng 414A vµ thay ®æi thêi gian lµm chËm cña khèi Delay. - SÏ tiÕp tôc nghiªn cøu n©ng cao ®é ph©n gi¶i thêi gian cña hÖ phæ kÕ vµ sö dông hÖ trong nghiªn cøu cÊu tróc h¹t nh©n. Qua qu¸ tr×nh lµm luËn v¨n, t¸c gi¶ ®· trang bÞ thªm cho m×nh nhiÒu kiÕn thøc quan träng. Hy väng luËn v¨n sÏ lµ tµi liÖu tham kh¶o bæ Ých cho b¶n th©n t¸c gi¶ cïng nh÷ng ai quan t©m ®Õn hÖ phæ kÕ trïng phïng gamma trong nghiªn cøu cÊu tróc h¹t nh©n. TµI LIÖU THAM KH¶O TiÕng ViÖt [1] NguyÔn Xu©n H¶i (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 cÊp c¬ së, ViÖn nghiªn cøu h¹t nh©n §µ L¹t, §µ L¹t. [2] PGS -TS §inh Sü HiÒn (2005), §iÖn tö h¹t nh©n : ®Çu dß vµ xö lý tÝn hiÖu, Nhµ xuÊt b¶n §¹i häc quèc gia TP Hå ChÝ Minh, TP Hå ChÝ Minh. [3] PGS -TS Ng« Quang Huy (2006), C¬ së vËt lý h¹t nh©n, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt, TP Hå ChÝ Minh. [4] NguyÔn Xu©n Kiªn (2006), Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu ph©n r· gamma nèi tÇng cña h¹t nh©n 36Cl b»ng ph­¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng, LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc, Tr­êng §¹i häc khoa häc tù nhiªn Hµ Néi, Hµ Néi. [5] 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, LuËn v¨n th¹c sÜ vËt lý kü thuËt, Tr­êng §¹i häc §µ L¹t, §µ L¹t. [6] V­¬ng H÷u TÊn (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 153Sm, 182Ta, 59Ni, 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 cÊp bé n¨m 2005-2006, ViÖn nghiªn cøu h¹t nh©n §µ L¹t, §µ L¹t. [7] V­¬ng H÷u TÊn (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 cÊp bé n¨m 2007-2009, ViÖn nghiªn cøu h¹t nh©n §µ L¹t, §µ L¹t. [8] ViÖn n¨ng l­îng nguyªn tö ViÖt Nam (2008), Gi¸o tr×nh thùc hµnh phæ kÕ gamma, §µ L¹t. TiÕng Anh [9] Ortec (2002), Fast coincidence operating and service manual - 414A, USA [10] Ortec (2003), Timming filter amplifier operating and service manual - 474, USA