Hướng Dẫn Thực Tập Vật Lý Hạt Nhân

Hư ng Dẫ Thự Tậ Vậ Lý Hạ Nhân.<br /> ớ g ẫ<br /> n<br /> n<br /> ự Tậ<br /> c<br /> p<br /> p<br /> t<br /> t Nh ân.<br /> <br /> Môû Ñaàu<br /> höïc taäp Vaät lyù Haït nhaân laø hoïc phaàn thöïc taäp nhaèm giuùp cho sinh vieân<br /> böôùc ñaàu laøm quen vôùi caùc thieát bò vaø duïng cuï duøng trong vaät lyù haït<br /> nhaân döïa treân caùc baøi thöïc taäp chuyeân ñeà vaät lyù haït nhaân sau khi ñaõ hoïc qua<br /> caùc giaùo trình Vaät lyù Haït nhaân vaø Phöông phaùp Thöïc Nghieäm Vaät lyù Haït<br /> nhaân.<br /> Qua hoïc phaàn thöïc taäp vaät lyù haït nhaân, sinh vieân coù theå naém ñöôïc nhöõng<br /> kieán thöùc cô baûn veà thöïc nghieäm trong vaät lyù haït nhaân nhö: ño phoå vi phaân, ño<br /> phoå tích phaân, chuaån naêng löôïng, xöû lyù phoå thu ñöôïc cuõng nhö coù theå naém baét<br /> vaø vaän haønh moät soá thieát bò thöïc taäp vaät lyù haït nhaân cô baûn nhö caùc maùy phaân<br /> tích ñôn keânh, ña keânh, caùc phaà n meàm hoã trôï trong vieäc xöû lyù phoå thu ñöôïc …<br /> Treân cô sôû caùc thieát bò vaø duïng cuï hieän coù taïi phoøng thí nghieäm Vaät lyù Haït<br /> nhaân cuûa khoa Vaät lyù – tröôøng Ñaïi hoïc Ñaø Laït, taøi lieäu höôùng daãn bao goàm 9<br /> baøi thöïc taäp ñöôïc xaây döïng vaø toång hôïp döïa treân caùc baøi thöïc taäp vaø caùc taøi<br /> lieäu veà thöïc taäp Vaät lyù Haït nhaân ñaõ giaûng daïy cho sinh vieân taïi khoa Vaät lyù –<br /> tröôøng Ñaïi hoïc Ñaø Laït.<br /> Noäi dung cuûa taøi lieäu goàm 3 phaàn cuï theå nhö sau:<br /> 1. Phaàn 1: Moät soá kieán thöùc caàn bieát trong thöïc taäp vaät lyù haït nhaân<br /> 2. Phaàn 2: Caùc baøi thöïc taäp vaät lyù haït nhaân<br /> 3. Phaàn phuï luïc: Maãu baùo caùo thöïc taäp<br /> Qua taøi lieäu höôùng daãn naøy taùc giaû mong muoán sinh vieân böôùc ñaàu laøm quen<br /> vôùi phöông phaùp nghieân cöùu vaø caùc thao taùc thöïc nghieäm trong vaät lyù haït<br /> nhaân (trình baøy keát quûa nghieân cöùu, xöû lyù soá lieäu thu ñöôïc , phaân tích vaø ñaùnh<br /> giaù keát quaû thöïc nghieäm, …). Ñoàng thôøi reøn luyeän taùc phong vaø nhöõng ñöùc tính<br /> caàn thieát cuûa ngöôøi laøm coâng taùc khoa hoïc thöïc nghieäm: nghieâm tuùc, thaän<br /> troïng, tæ mæ, kieân trì, khaùch quan vaø trung thöïc.<br /> Ñaø Laït, 03/ 2007<br /> Hoaøng Syõ Minh Tuaán<br /> <br /> Tra ng 1<br /> <br /> Hư ng Dẫ Thự Tậ Vậ Lý Hạ Nhân.<br /> ớ g ẫ<br /> n<br /> n<br /> ự Tậ<br /> c<br /> p<br /> p<br /> t<br /> t Nh ân.<br /> <br /> Phaàn I: MOÄT SOÁ KIEÁN THÖÙC CAÀN BIEÁT TRONG THÖÏC<br /> TAÄP VAÄT LYÙ HAÏT NHAÂN<br /> ______________________________<br /> 1.1 MOÄT SOÁ KIEÁN THÖÙC DUØNG TRONG THÖÏC TAÄP VAÄT LYÙ HAÏT<br /> NHAÂN.<br /> 1.1.1.1 Thieát bò vaø moät soá nguyeân taét söû duïng thieát bò haït nhaân<br /> taïi phoøng thí nghieäm vaät lyù haït nhaân:<br /> Phoøng thí nghieäm vaät lyù haït nhaân hieän taïi ñöôïc trang bò goàm 5 maùy phaân<br /> tích bieân ñoä ña keânh (2 maùy 1K, 2 maùy 4K vaø 1 maùy 8K) vaø 8 maùy phaân tích<br /> bieân ñoä ñôn keânh. Caùc maùy phaân tích bieân ñoä ñöôïc saûn suaát taïi Myõ, Ñöùc vaø<br /> taïi vieän Nghieân cöùu Haït nhaân Ñaø Laït. Caùc detector söû duïng taïi phoøng thí<br /> nghieäm laø detector nhaáp nhaùy do Myõ vaø Ñöùc saûn xuaát. Boä nguoàn chuaån<br /> gamma do IAEA cung caáp.<br /> Khi baét ñaàu tieán haønh khaûo saùt baát kyø heä phoå keá naøo, sinh vieân caàn phaûi<br /> ñoïc kyõ höôùng daãn söû duïng cuûa töøng heä phoå keá cuï theå. Tröôùc khi môû nguoàn cuûa<br /> maùy, caàn chænh bieán trôû thay ñoåi cao theá veà taän cuøng beân traùi. Muoán taêng cao<br /> theá phaûi xoay bieán trôû töø töø theo chieàu töø traùi sang phaûi ñoàng thôøi quan saùt cao<br /> theá baèng chæ thò cuûa ñeøn LED 7 ñoaïn taïi khoái cao theá. Khi keát thuùc thöïc taäp,<br /> sinh vieân phaûi haï cao theá veà 0 baèng caùch chænh bieán trôû cuûa cao theá veà taän<br /> cuøng beân traùi, sau ñoù môùi taét nguoàn vaø taét caùc thieát bò gheùp noái.<br /> 1.1.1.2 Ñieàu kieän ñeå heä phoå keá thu nhaän phoå toát:<br /> Moät heä phoå keá duøng trong phaân tích, ño ñaïc muoán hoaït ñoäng toát caàn hoäi tuï<br /> caùc yeáu toá sau ñaây:<br /> Ñieän theá hoaït ñoäng oån ñònh. Nghóa laø cao theá cung caáp cho detector vaø<br /> nguoàn theá thaáp duøng ñeå cung caáp cho caùc maïch ñieän töû trong maùy phaûi<br /> oån ñònh, khoâng thay ñoåi theo thôøi gian hoaëc theo ñieän löôùi. Ñoàng thôøi<br /> ñieåm noái mass taïi phoøng thí nghieäm phaûi thaáp (döôùi 8V).<br /> Detector laø thieát bò ghi nhaän böùc xaï töø ngoaøi vaøo, thieá t bò naøy laøm vieäc<br /> ôû ñieän theá cao (töø vaøi traêm ñeán vaøi ngaøn Volt), caàn ñöôïc hoaït ñoäng toát<br /> vaø cheá ñoä phaân giaûi cao. Vôùi detector nhaáp nhaùy ñoøi hoûi oáng nhaân<br /> quang cuûa detector troøn ñeàu, phaàn tieàn khuyeách ñaïi phaûi hoaït ñoä ng<br /> tuyeán tính vôùi tín hieäu loái vaøo. ÖÙng vôùi moãi loaïi detector coù moät<br /> khoaûng naêng löôïng böùc xaï cho pheùp naøo ñoù cuûa böùc xaï ñi vaøo thì ñoä<br /> phaân giaûi cao, coøn neáu ngoaøi khoaûng naêng löôïng cho pheùp thì detector<br /> seõ cho tín hieäu coù ñoä phaân giaûi thaáp .<br /> <br /> Tra ng 2<br /> <br /> Hư ng Dẫ Thự Tậ Vậ Lý Hạ Nhân.<br /> ớ g ẫ<br /> n<br /> n<br /> ự Tậ<br /> c<br /> p<br /> p<br /> t<br /> t Nh ân.<br /> <br /> Khoái khueách ñaïi phoå keá laøm vieäc ôû ñieän theá thaáp (khoaûng 24V trôû<br /> xuoáng). Ñaây laø boä khueách ñaïi tín hieäu töông töï, caàn ñöôïc hoaït ñoäng oån<br /> ñònh vaø khueách ñaïi tuyeán tính ôû caùc daûi naêng löôïng phoå thu nhaän töø<br /> detector. Moät vaøi khueách ñaïi phoå coù ñoä phaân giaûi thaáp daãn ñeán möùc ñoä<br /> khueách ñaïi khoâng ñoàng ñeàu ôû caùc daûi naêng löôïng, ñieàu naøy laøm cho<br /> phoå thu ñöôïc coù theå giaõn ra hoaëc thu laïi ôû moät khoaûng naêng löôïng böùc<br /> xaï naøo ñoù tuøy vaøo söï thieát keá maïch vaø linh kieän treân maïch khueách ñaïi.<br /> ADC laø boä phaän laøm nhieäm vuï chuyeån ñoåi töø tín hieäu töông töï sang tín<br /> hieäu soá, boä phaän naøy laøm vieäc ôû ñieän theá thaáp (khoaûng 24V trôû<br /> xuoáng). ADC cuû a maùy phaân tích caàn hoaït ñoäng oån ñònh, ADC cung caáp<br /> tín hieäu soá ôû loái ra nhôø boä chuyeån ñoåi vaø heä thoáng ñieàu khieån ñöôïc goïi<br /> laø “boä ñònh tröôùc” (ñònh tröôùc thôøi gian, ñònh tröôùc ngöôõng).<br /> Khoái Counter laøm vieäc ôû ñieän theá thaáp (khoaûng 24V trôû xuoáng).<br /> Chöùc naêng chính cuûa khoái naøy laø ñeám vaø hieån thò soá ñeám.<br /> Khoái MCS vaø giao dieän keát noái (ñoái vôùi caùc maùy phaân tích bieân ñoä ña<br /> keânh) laøm nhieäm vò gaàn gioáng khoái Counter cuûa maùy ñôn keânh nhöng<br /> thay vì hieån thò tröïc tieáp baèng ñeøn LED 7 ñoaïn thì noù ñöôïc xöû lyù vaø<br /> hieån thò nhôø chöông trình naïp saün vaøo vi xöû lyù hoaëc phaàn meàm chaïy<br /> treân maùy tính keát noái vôùi noù.<br /> 1.2 GIÔÙI THIEÄU CAÙC THIEÁT BÒ VAØ DUÏNG CUÏ HIEÄN COÙ TAÏI PHOØNG<br /> THÍ NGHIEÄM VAÄT LYÙ HAÏT NHAÂN – TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC ÑAØ LAÏT.<br /> Caùc chöùc naêng vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caùc thieát bò taïi phoøng thí<br /> nghieäm vaät lyù haït nhaân :<br /> 1.2.1 Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh 4K chuaån NIM:<br /> Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh 4K chuaån NIM trang bò taïi phoøng thí nghieäm<br /> coù daïng sau:<br /> <br /> Hình 1.1: Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh 4K chuaån NIM.<br /> Tra ng 3<br /> <br /> Hư ng Dẫ Thự Tậ Vậ Lý Hạ Nhân.<br /> ớ g ẫ<br /> n<br /> n<br /> ự Tậ<br /> c<br /> p<br /> p<br /> t<br /> t Nh ân.<br /> <br /> Caùc trình töï thöïc hieän thao taùc treân maùy:<br /> Kieåm tra laïi toaøn boä thieát bò gaén vôùi maùy, neáu thaáy trôû ngaïi haõy nhôø<br /> giaùo vieân höôùng daãn.<br /> Chænh bieán trôû cuûa cao theá veà taän cuøng beân traùi (ñieän trôû ôû <br /> ).<br /> Baät coâng taét nguoàn chính (coâng taét nguoàn chính naèm ôû boä phaän nguoàn<br /> thaáp).<br /> Baät coâng taét cao theá. Nhaán nuùt Start cuûa cao theá (hai nuùt naøy naèm ôû<br /> khoái cao theá). Caàn chuù yù tröôùc khi thöïc hieän böôùc naøy phaûi chaéc chaén<br /> raèng bieán trôû cuûa cao theá (nuùm chænh cao theá) ôû vò trí taän cuøng beân traùi.<br /> Thay ñoåi cao theá baèng caùch xoay bieán trôû töø töø taêng daàn töø traùi sang<br /> phaûi, ñoàng thôøi quan saùt ñeøn LED 7 ñoaïn cuûa cao theá. Chuù yù: detector<br /> gaén vôùi maùy naøy laø detector phaân cöïc döông, hoaït ñoäng toát ôû ñieän theá<br /> töø 650 V ñeán 950 V (ñeøn LED hieån thò cho ta bieát ñieän theá cung caáp<br /> cho detector, ví duï ñeøn LED hieån thò 0.65 nghóa laø cao theá cung caáp<br /> cho detector luùc naøy laø 650 V).<br /> Khi thay ñoåi heä soá khueách ñaïi, maùy hoaït ñoäng toát ôû caùc thoâng soá sau:<br /> COARSE GAIN: 30.<br /> FINE GAIN: 0  10 (coù theå thay ñoåi FINE GAIN ñeå tìm heä soá<br /> khueách ñaïi toái öu).<br /> Hai nuùm COARSE GAIN vaø FINE naèm ôû khoái khueách ñaïi phoå keá.<br /> Coâng taét chuyeá n cheá ñoä phaân cöïc xung (POS hoaëc NEG) naèm ôû khoái<br /> khueách ñaïi, duøng ñeå choïn baùn kyø xung tín hieäu ñi ra töø detector.<br /> Phaàn meàm xöû lyù phoå keát hôïp vôùi maùy laø phaàn meàm: MCA Application<br /> Multichannel Analyzer coù bieåu töôïng<br /> treân maøn hình desktop maùy<br /> tính.<br /> 1.2.2 Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh 4K chuaån EURO CARD:<br /> Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh 4K chuaån EURO CARD trang bò taïi phoøng<br /> thí nghieäm coù hình 1.2:<br /> <br /> Hình 1.2: Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh 4K chuaån EURO CARD.<br /> Tra ng 4<br /> <br /> Hư ng Dẫ Thự Tậ Vậ Lý Hạ Nhân.<br /> ớ g ẫ<br /> n<br /> n<br /> ự Tậ<br /> c<br /> p<br /> p<br /> t<br /> t Nh ân.<br /> <br /> Caùc trình töï thöïc hieän thao taùc treân maùy:<br /> Kieåm tra laïi toaøn boä thieát bò gaén vôùi maùy, neáu thaáy trôû ngaïi haõy nhôø<br /> giaùo vieân höôùng daãn.<br /> Chænh bieán trôû cuûa cao theá veà taän cuøng beân traùi (ñieän trôû ôû <br /> ).<br /> Baät coâng taét nguoàn chính (coâng taét nguoàn chính naèm ôû boä phaän nguoàn<br /> thaáp).<br /> Baät coâng taét cao theá. Nhaán nuùt Start cuûa cao theá (hai nuùt naøy naèm ôû<br /> khoái cao theá). Caàn chuù yù tröôùc khi thöïc hieän böôùc naøy phaûi chaéc chaén<br /> raèng bieán trôû cuûa cao theá (nuùm chænh cao theá) ôû vò trí taän cuøng beân traùi.<br /> Thay ñoåi cao theá baèng caùch xoay bieán trôû töø töø taêng daàn töø traùi sang<br /> phaûi, ñoàng thôøi quan saùt ñeøn LED 7 ñoaïn cuûa cao theá. Chuù yù detector<br /> gaén vôùi maùy naøy laø detector phaân cöïc aâm, hoaït ñoäng toát ôû ñieän theá töø<br /> 650 V ñeán 950 V (ñeøn LED hieån thò cho ta bieát ñieän theá cung caáp cho<br /> detector, ví duï ñeøn LED hieån thò 0.65 nghóa laø cao theá cung caáp cho<br /> detector luùc naøy laø 650 V).<br /> Khi thay ñoåi heä soá khueách ñaïi, maùy hoaït ñoäng toát ôû caùc thoâng soá sau:<br /> COARSE GAIN: 30.<br /> FINE GAIN: 0  10 (coù theå thay ñoåi FINE GAIN ñeå tìm heä soá<br /> khueách ñaïi toái öu).<br /> Hai nuùm COARSE GAIN vaø FINE naèm ôû khoái khueách ñaïi phoå<br /> keá.<br /> Coâng taét chuyeán cheá ñoä phaân cöïc xung (POS hoaëc NEG) cuõng naèm ôû<br /> khoái khueách ñaïi, duøng ñeå choïn baùn kyø xung tín hieäu ñi ra töø detector.<br /> Phaàn meàm xöû lyù phoå keát hôïp vôùi maùy laø phaàn meàm: MCA Application<br /> Multichannel Analyzer coù coù bieåu töôïng<br /> treân maøn hình desktop<br /> maùy tính.<br /> 1.2.3 Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh MCA (MultiChannel Analyzer):<br /> Maùy phaân tích bieân ñoä ña keânh MCA ñöôïc thieát keá vaø laép ñaët bôûi phoøng<br /> ñieän töû haït nhaân thuoäc vieän nghieân cöùu haït nhaân Ñaø Laït coù dung löôïng 8K.<br /> MCA goàm coù: khoái khueách ñaïi phoå keá, khoái MCD (Analog Digital<br /> Converter), khoái MCD (Mutilchannel Data Processing), nguoàn nuoâi cao theá<br /> vaø nguoàn nuoâi theá thaáp. MCA ñöôïc lieân keát vôùi moät detector nhaáp nhaùy qua<br /> boä tieàn khueác h ñaïi, ñoàng thôøi cuõng lieân keát vôùi maùy tính PC ñeå hieån thò phoå<br /> thu ñöôïc leân maøn hình thoâng qua boä ñeäm ñöôïc gaén vaøo slot ISA treân<br /> mainboard cuûa maùy tính. MCA coù hình daïng nhö hình 1.3:<br /> <br /> Tra ng 5<br /> <br />