Khóa luận tốt nghiệp Đại học: Khảo sát hiệu ứng trùng phùng tổng trong đo phổ Gamam

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP.HCM

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN TP. HCM

KHOA VAÄT LYÙ

BOÄ MOÂN VAÄT LYÙ HAÏT NHAÂN



KHOAÙ LUAÄN TOÁT NGHIEÄP ÑAÏI HOÏC

Ñeà taøi:

Giaùo vieân huôùng daãn: ThS. Traàn Thieän Thanh

CN. Ñaëng Nguyeân Phöông

Giaùo vieân phaûn bieän: ThS. Tröông Thò Hoàng Loan

Sinh vieân thöïc hieän: Löông Tieán Phaùt

– TPHCM 2008 –

Lôøi caûm ôn

Ñaàu tieân con xin gôûi lôøi bieát ôn chaân thaønh nhaát ñeán cha meï, ngöôøi ñaõ sinh

thaønh vaø döôõng duïc con khoân lôùn ñeán ngaøy hoâm nay.

Keá ñeán em xin chaân thaønh caûm ôn ñeán taát caû caùc quí thaày coâ ñaõ töøng giaûng

daïy vaø huôùng daãn em trong suoát nhöõng naêm qua. Em xin caûm ôn toaøn theå caùc thaày

coâ trong khoa Vaät Lyù ñaõ truyeàn thuï kieán thöùc cho em trong suoát thôøi gian hoïc taäp,

ñaëc bieät caùc thaày coâ trong Boä Moân Vaät Lyù Haït Nhaân. Chính nhôø söï dìu daét taän tình

cuûa caùc thaày coâ ñaõ giuùp em ñaït ñöôïc nhöõng thaønh quaû nhö ngaøy hoâm nay.

Em xin toû loøng bieát ôn ñeán coâ Tröông Thò Hoàng Loan ngöôøi ñaõ taän tình

höôùng daãn chæ baûo ñeå em coù theå hoaøn thaønh khoaù luaän naøy moät caùch toát nhaát.

Nhaân ñaây em xin ñöôïc caûm ôn ñeán anh Traàn Thieän Thanh ñaõ daønh thôøi gian

ñoïc luaän vaên naøy vaø cuõng ñaõ giuùp ñôõ raát nhieàu trong thôøi gian em thöïc hieän khoaù

luaän.

Xin caûm ôn ñeán caùc thaønh vieân trong nhoùm NMTP cuûa Boä moân Vaät lyù haït

nhaân, ñaëc bieät laø anh Ñaëng Nguyeân Phöông ñaõ luoân taän tình hoã trôï, giuùp ñôõ vaø cuøng

giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà khoù khaên trong suoát thôøi gian qua.

Cuoái cuøng xin caûm ôn ñeán gia ñình, baïn beø luoân uûng hoä, ñoäng vieân, saùt caùch

beân em treân suoát quaõng ñöôøng daøi tìm kieám tri thöùc.

Xin chaân thaønh caûm ôn!

MUÏC LUÏC

Trang

Ñeà muïc

Lôøi caûm ôn ......................................................................................................... 2

Danh muïc caùc kyù hieäu, caùc chöõ vieát taét ............................................................ 6

Danh saùch caùc baûng bieåu ................................................................................... 8

Danh muïc caùc hình veõ vaø ñoà thò ........................................................................ 9

Môû ñaàu ............................................................................................................. 10

Chöông 1: Toång quan veà heä phoå keá gamma taïi Boä moân Vaät lyù haït nhaân 12

1.1 Cô cheá hoaït ñoäng cuûa caùc detector ñeå ghi nhaän phoå gamma...........

1.2 Moâ taû heä phoå keá taïi boä moân VLHN .................................................

1.2.1 Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa ñaàu doø HPGe .................................

1.2.2 Caáu taïo cuûa ñaàu doø HPGe .....................................................

1.2.3 Buoàng chì .................................................................................

1.2.4 Bình laøm laïnh ...........................................................................

Chöông 2: Toång quan heä hieäu suaát, ñöôøng cong hieäu suaát vaø caùch tính hieäu

suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn ................................................................

2.1. Hieäu suaát vaø caùc ñaïi löôïng aûnh höôûng ñeán hieäu suaát .....................

2.1.1 Khaùi nieäm veà hieäu suaát ............................................................

2.1.2. Chuaån hieäu suaát ghi ................................................................

2.1.3 Caùc loaïi hieäu suaát ....................................................................

2.1.4 Hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn (FEPE) .........................

2.1.5 Hieäu suaát toång ..........................................................................

2.1.6 Tæ soá P/T ...................................................................................

2.2 Nhöõng aûnh höôûng leân hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn (FEPE) ...

2.2.1 AÛnh höôûng do khoaûng caùch cuûa nguoàn vaø ñaàu doø ........................

2.2.2 AÛnh höôûng cuûa söï khaùc bieät hình hoïc nguoàn ............................

2.2.3 AÛnh höôûmg cuûa maät ñoä nguoàn leân hieäu suaát. ..........................

2.2.4 AÛnh höôûng cuûa truøng phuøng ngaãu nhieân. .................................

2.2.5 Hieäu chænh phaân raõ phoùng xa ................................................... ï

2.2.6 AÛnh höôûng cuûa truøng phuøng thöïc .............................................

2.3.Ñöôøng cong hieäu suaát ...................................................................

2.3.1. Ñöôøng cong hieäu suaát keùp.......................................................

2.3.2 Xaùc ñònh ñöôøng cong hieäu suaát tuyeán tính ...............................

2.3.3 Xaùc ñònh ñöôøng cong hieäu suaát theo kinh nghieäm ...................

2.3.4 Xaùc ñònh ñöôøng cong hieäu suaát trung bình ...............................

2.4 Toång keát ...........................................................................................

Chöông 3: Hieäu öùng truøng phuøng vaø caùc phöông phaùp hieäu chænh truøng

phuøng

3.1 Hieäu öùng truøng phuøng laø gì? .............................................................

3.2 Vì sao phaûi hieäu chình truøng phuøng? ................................................

3.2.1 Heä ñieän töû.................................................................................

3.2.2 Söï töï haáp thuï ............................................................................

3.3 Caùc loaïi truøng phuøng ........................................................................

3.3.1 Truøng phuøng ñöôïc chia thaønh 2 loaïi ........................................

3.3.2 Truøng phuøng thöïc .....................................................................

3.4 Moät soá phöông phaùp hieäu chænh truøng phuøng thöïc ...........................

3.4.1 Phöông phaùp thöïc nghieäm ........................................................

3.4.2 Phöông phaùp baùn thöïc nghieäm .................................................

B. Phaàn thöïc nghieäm

Chöông 4: Chuaån hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn

4.1 Nguoàn chuaån

4.2 Heä phoå keá

4.3.Tính hieäu suaát cuûa ñaàu doø vaø sai soá cuûa noù

4.3.1 Hieäu suaát thöïc nghieäm tuyeät ñoái

4.3. 2 Sai soá tuyeät ñoái

4.4. Boá trí thí nghieäm vaø caùc chöông trình tính toaùn

4.4.1 Caùch boá trí thí nghieäm

4.4.2 Caùc chöông trình xöû lyù vaø tính toaùn phoå

a) Chöông trình Genie-2K

b) Chöông trình Origin 5.0

4.5 Hieäu chænh truøng phuøng toång baèng phöông phaùp thöïc nghieäm

Chöông 5: Keát quaû vaø nhaân xeùt

5.1 Xaùc ñònh hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn duøng nguoàn 152Eu

5.2 Hieäu chænh truøng phuøng

5.3 Nhaän xeùt

DANH MUÏC CAÙC KYÙ HIEÄU VAØ CAÙC CHÖÕ VIEÁT TAÉT

 Caùc kyù kieäu:

: hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn

y : xaùc suaát phaùt gamma(%)

: hieäu suaát toång

t : thôøi gian ño

S : dieän tích ñænh

soá bieán hoaùn trong

: dieän tích toång

: tæ soá nhaùnh

A : hoaït ñoä cuûa nguoàn taïi thôøi ñieåm ño (Bq)

: heä soá phaân raõ

: dòch chuyeån gamma

Rt : toác ñoä phaân raõ taïi thôøi ñieåm t

R0 : toác ñoä phaân raõ taïi thôøi gian luùc ñaàu

E : ñænh naêng löôïng cuûa gamma

:goùc khoái cuûa maùy doø ñöôïc nhìn töø nguoàn

tw : thôøi gian phaân raõ cuûa nguoàn

: hieäu suaát tuyeät ñoái

: hieäu suaát noäi

T1/2 : chu kyø baùn raõ

 : heä soá suy giaûm tuyeán tính

S : ñoä leäch chuaån cuûa soá ñeám dieän tích ñænh.

 : maät ñoä cuûa maãu ño

 : phöông sai hay ñoä leäch chuaån cuûa hieäu suaát.

A : ñoä leäch chuaån cuûa hoaït ñoä nguoàn

 Caùc chöõ vieát taét:

P/T: tæ soá hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn treân hieäu suaát toång (Peak to

total)

ETZ: ngoaïi suy veà khoâng (extranpolation to zero)

AvgCETZ: soá ñeám trung bình

FEPE: hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn (Full Energy Peak Efficiency)

HPGe: Germanium sieâu tinh khieát (Hyper pure Germanium)

ADC: boä ñeám ñoåi töông töï – soá (Analog-to-digital converter)

MCA: maùy phaân tích ña keânh (Multi channel analyzer)

FWHM: moät nöûa beà roäng cuûa ñænh naêng löôïng cöïc ñaïi (Full Width an Half

Maximum)

MCNP: Monte – Carlo N Particle

ETNA:Efficiency Transfer for Nuclide Activity

DANH MUÏC CAÙC BAÛNG BIEÅU

Baûng 4.1: Caùc thoâng soá cuûa nguoàn 152Eu vaø 137Cs.

Baûng 4.2 : Khoaûng caùch töø vò trí nguoàn ñeán beà maët cuûa ñaàu doø

Baûng 5.1: Caùc soá lieäu veà nguoàn chuaån.

Baûng 5.2: Hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn theo khoaûng caùch khi chöa hieäu

chænh truøng phuøng toång

Baûng5.3: Caùc giaù trò Rn, Rf taïi caùc khoaûng caùch

Baûng 5.4 : Heä soá truøng phuøng theo khoaûng caùch

Baûng 5.5 : Hieäu suaát sau khi ñaõ hieäu chænh truøng phuøng toång.

DANH MUÏC CAÙC HÌNH VEÕ VAØ ÑOÀ THÒ

nh 1.1: Phaân boá ñoä cao xung cuûa gamma theo naêng löôïng cuûa nguoàn 152Eu

Hình1.2 : Heä ño gamma taïi Phoøng thí nghieäm Boä moân Vaät lyù haït nhaân

Hình1.3 : Caáu truùc cuûa detector Ge sieâu tinh khieát

Hình1.4 : Sô ñoà caét doïc cuûa heä ñaàu doø – buoàng chì –nguoàn,kích thöôùc ñöôïc

tính baèng cm

Hình 1.5 : Bình laøm laïnh.

Hình2.1 : Söï phaân boá ñoä cao xung vi phaân

Hình 2.2: Nguoàn phoùng xaï thöôøng duøng trong vieäc xaây döïng ñöôøng cong hieäu

suaát

Hình 2.3: Tæ soá cuûa hieäu suaát ñænh theo naêng löông ñöôc ño ôû caùc khoaûng caùch

khaùc nhau.

Hình2.4 : Ñöôøng cong hieäu suaát ñieån hình ôû caùc detector Ge.

Hình 3.1: Phoå naêng löôïng cuûa 60Co.

Hình 3.2: Söï hình thaønh ñænh toång phoå gamma cuûa Co-60.

Hình 4.1: Sô ñoà phaân raõ cuûa 152Eu.

Hình 4.2a: Maët caét doïc cuûa nguoàn 152Eu

Hình 4.2b: Maët caét ngang cuûa nguoàn 152Eu

Hình 4.3a : Maët caét doïc cuûa nguoàn 137Cs

Hình 4.3b: Maët caét ngang cuûa nguoàn 137Cs

nh 4.4 :Sô ñoà heä phoå keá gamma

Hình 4.5 : Giao dieän cuûa chöông trình Genie-2K

Hình 4.6: Giao dieän cuûa chöông trình Origin 5.0

Hình 4.7: Tæ soá hieäu suaát ñænh taïi caùc khoaûng caùch khaùc nhau cuûa nguoàn 152Eu

Hình4.8 : Ñöôøng cong hieäu suaát cuûa 152Eu chöa hieäu chænh truøng phuøng

Hình 4.9: Ñöôøng cong hieäu suaát cuûa 152Eu sau khi hieäu chænh truøng phuøng.

MÔÛ ÑAÀU

Phöông phaùp phaân tích, ño ñaïc vaø xöû lyù maãu (maãu moâi tröôøng …) baèng heä

phoå keá gamma (söû duïng detector Germanium sieâu tinh khieát) ñöôïc öùng duïng

roäng raõi nhôø vaøo öu ñieåm cuûa noù nhö khaû naêng phaân tích ña nguyeân toá, vieäc söû

lyù maãu khoâng quaù phöùc taïp nhö khi ño alpha vaø beta. Söï phaùt trieån cuûa kó thuaät

cheá taïo tinh theå cuõng nhö coâng ngheä ñieän töû ngaøy caøng phaùt trieån cuõng ñaõ goùp

phaàn laøm cho vieäc öùng duïng phoå keá gamma ngaøy caøng roäng raõi. Khi söû duïng

heä phoå keá naøy thì chuùng ta caàn khaûo saùt caùc thoâng soá cô baûn cuûa heä phoå keá

chaúng haïn nhö hieäu suaát cuûa detector, khaû naêng che chaén cuûa buoàng chì, . . ñeå

thuaän tieän trong vieäc söû duïng heä phoå keá trong coâng taùc ño ñaïc vaø phaân tích.

Beân caïnh ñoù ñeå tieát kieäm thôøi gian tieán haønh thöïc nghieäm, caùc phoøng thí

nghieäm thöôøng ño ôû gaàn ñaàu doø ñaëc bieät laø maãu phoùng xaï coù hoaït ñoä thaáp côõ

ppm (maãu moâi tröôøng).

Ñeå thöïc hieän coâng vieäc khaûo saùt naøy, chuùng ta coù theå söû duïng nhieàu

phöông phaùp khaùc nhau. Phöông phaùp thöïc nghieäm thoâng thöôøng ñöôïc söû duïng

laø duøng moät soá nguoàn phaùt gamma ñôn naêng ñeå tính toaùn hieäu suaát ñænh naêng

löôïng toaøn phaàn theo naêng löôïng. Tuy nhieân caùc nguoàn naøy thöôøng coù chu kyø

baùn raõ ngaén neân sau moät thôøi gian chuùng ta phaûi mua laïi, ñaây laø moät vaán ñeà

khoù khaên ñoái vôùi caùc phoøng thí nghieäm. Moät caùch khaùc laø söû duïng nhöõng ñoàng

vò coù thôøi gian soáng daøi chaúng haïn nhö 152Eu, 226Ra, ...ñeå tính toaùn hieäu suaát,

khi aáy chuùng ta phaûi chuù yù tôùi hieän töôïng gamma noái taàng[7] gaây ra söï maát soá

ñeám ôû ñænh naêng löôïng toaøn phaàn khi tieán haønh thöïc nghieäm ôû khoaûng caùch

gaàn ñaàu doø (hieäu öùng truøng phuøng toång). Coù hai loaïi truøng phuøng caàn phaûi

phaân bieät.:

 Truøng phuøng ngaãu nhieân hay chaäp xung xaûy ra khi gamma taïo ra töø

hôn moät phaân raõ. Noù phuï thuoäc vaøo hoaït ñoä nguoàn vaø coù theå laøm

giaûm bôùt baèng caùch söû duïng nguoàn coù hoaït ñoä thaáp ngay caû vôùi

hieäu suaát ghi nhaän cao.

 Truøng phuøng thöïc xaûy ra khi gamma taïo ra töø cuøng moät haït nhaân

phaân raõ. Noù khoâng phuï thuoäc vaøo hoaït ñoä nguoàn vaø khoâng theå

traùnh baèng caùch duøng nguoàn coù hoaït ñoä thaáp.

Vaán ñeà hieäu chænh truøng phuøng trong phoå gamma laø moät chuû ñeà nghieân

cöùu raát quan troïng cuûa caùc baøi toaùn töø nhöõng naêm 70 cuûa thaäp kæ tröôùc vaø ñöôïc

raát nhieàu nhaø khoa hoïc nghieân cöùu tôùi[11,15].

Sau khi loaïi boû ñöôïc truøng phuøng ngaãu nhieân baèng caùch duøng caùc nguoàn

coù hoaït ñoä thaáp thì truøng phuøng thöïc laø moät vaán ñeà ñaùng löu taâm khi ta ño phoå

gamma ôû khoaûng caùch gaàn detector. Vì vaäy muoán xaây döïng ñöôøng cong hieäu

suaát moät caùch chính xaùc thì ta caàn phaûi hieäu chænh truøng phuøng thöïc.

Vôùi muïc ñích nhö treân, trong luaän vaên naøy seõ trình baøy phuông phaùp tính

toaùn heä soá truøng phuøng vaø thieát laäp ñöôøng cong hieäu suaát cho detector HPGe

moät caùch ñuùng ñaén nhaát baèng caùch söû duïng nguoàn ña naêng 152Eu.

Noäi dung cuûa luaän vaên naøy goàm 4 chöông:

 Chöông 1: Khaûo saùt caùch hình thaønh phoå gamma cuûa moät detector,

toång quan veà heä phoå keá gamma taïi Boä moân Vaät lyù haït nhaân

 Chöông 2: Toång quan veà hieäu suaát, ñònh nghóa caùc loaïi hieäu suaát,

hieäu suaát naêng löôïng toaøn phaàn, hieäu suaát toång, ñöôøng cong hieäu suaát vaø caùch

tính hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn

 Chöông 3: Hieäu öùng truøng phuøng vaø caùc phöông phaùp hieäu chænh

truøng phuøng

 Chöông 4: Thöïc nghieäm kieåm chöùng phöông phaùp hieäu chænh

truøng phuøng thöïc trong phoå gamma cuûa Kafala (phöông phaùp thöïc nghieäm),

tính toaùn hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn coù hieäu chænh truøng phuøng.

CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ PHOÅ KEÁ GAMMA TAÏI BOÄ MOÂN

VAÄT LYÙ HAÏT NHAÂN

1.1 Cô cheá hoaït ñoäng cuûa caùc detector ñeå ghi nhaän phoå gamma [7]:

Bôûi vì löôïng töû gamma khoâng mang ñieän tích vaø cuõng khoâng gaây ion hoaù

hoaëc kích thích vaät chaát. Cho neân ñeå ghi nhaän phoå gamma thì detector ñöôïc

chia laøm hai phaàn:

- Thöù nhaát, noù hoaït ñoäng nhö moät boä phaän chuyeån ñoåi trung bình maø taïi

ñoù caùc löôïng töû gamma coù xaùc suaát töông taùc trung bình sinh ra moät hay nhieàu

electron nhanh.

- Thöù hai, noù hoaït ñoäng nhö thieát bò ghi nhaän chuyeån ñoåi electron nhanh

thaønh nhöõng tín hieäu ñieän.

Baát kyø töông taùc naøo ñöôïc gaây ra treân detector maø taïo ra xung ñieän ñeàu

coù bieân ñoä tæ leä thuaän vôùi naêng löôïng töông öùng vôùi töông taùc ñoù. Nhöõng xung

naøy ñöôïc taäp hôïp vaø löu tröõ cho söï theå hieän sau ñoù. Con ñöôøng thoâng thöôøng

nhaát ñeå trình baøy thoâng tin cuûa xung laø phaân boá ñoä cao xung vi phaân. Heä truïc

Descartes bao goàm truïc hoaønh laø vi phaân bieân ñoä dH, truïc tung ñöôïc bieåu thò

bôûi vi phaân cuûa soá ñeám xung dN quan saùt ñöôïc vôùi bieân ñoä trong khoaûng vi

phaân dH töông öùng, kyù hieäu dN/dH. Truïc hoaønh coù ñôn vò laø bieân ñoä xung, truïc

tung coù ñôn vò laø nghòch ñaûo cuûa bieân ñoä xung. Soá xung maø bieân ñoä cuûa chuùng

naèm trong khoaûng hai giaù trò ñaëc bieät H1 vaø H2 coù theå nhaän ñöôïc baèng caùch laáy

tích phaân cuûa dieän tích döôùi phaân boá ñöôïc giôùi haïn giöõa chuùng.

(1.1)

Söï tæ leä giöõa bieân ñoä xung vaø naêng löôïng cho pheùp ñoåi ñôn vò cuûa truïc

hoaønh töø ñôn vò cuûa bieân ñoä thaønh ñôn vò cuûa naênh löôïng (thöôøng duøng laø keV

hoaëc MeV), ñôn vò cuûa truïc tung thaønh ñôn vò cuûa nghòch ñaûo naêng löôïng,

phöông trình (1.1) ñöôïc vieát laïi nhö sau:

(1.2)

Noù theå hieän soá photon töông taùc vôùi naêng löôïng giöõa E1 vaø E2. Phoå ñoä cao

xung luùc naøy ñöïôc goïi laø phoå naêng löôïng gamma.

152Eu.

nh 1.1: Phaân boá ñoä cao xung cuûa gamma theo naêng löôïng cuûa nguoàn

1.2 Moâ taû heä phoå keá taïi boä moân:

Naêm 2004 Boä moân Vaät lyù haït nhaân coù laép raùp moät heä phoå keá gamma söû

duïng detector Germanium sieâu tinh khieát (HPGe). Ñoù laø loaïi detector coù caáu

hình ñoàng truïc cuûa haõng Canberra.

1.2.1 Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa detector HPGe:

- Detector model : GC 2018

- Cryostat Model : 7500SL.

- Detector S/N : 07047811

- Dewar 30 lít.

- Boä tieàn khueách ñaïi 2002 C.

- Hieäu suaát ghi 20 % so vôùi ñaàu doø nhaáp nhaùy NaI(Ti) kích

-

thöôùc 7.62cm x 7.62cm.

Ñoä phaân giaûi naêng löôïng 1,8 KeV taïi vaïch naêng löôïng 1332 KeV

.

cuûa Co60

- Tæ soá cuûa ñænh / Comton 50:1.

1.2.2 Caáu taïo cuûa ñaàu doø HPGe:

- Tinh theå Ge ñöôøng kính ngoaøi 52 mm.

- Chieàu cao 49,5 mm.

- Hoác hình truï ñöôøng kính 7 mm.

- Ñoä saâu cuûa hoác 35 mm.

- Maët ngoaøi laø lôùp tieáp xuùc loaïi n noái vôùi ñieän cöïc döông.

- Maët trong laø lôùp tieáp xuùc loaïi p noái vôùi ñieän cöïc aâm.

- Maët ngoaøi hình truï coù lôùp Lithium vôùi beà daøy töông ñöông 0,86

mm Ge.

- Maët trong hoác laø lôùp Bo vôùi beà daøy töông ñöông 3.10-3 mm Ge.

- Maët treân coù lôùp cheát vôùi beà daøy töông ñöông 0,86 mm Ge.

- Ñöïng trong hoäp kín nhoâm vôùi beà daøy 1,5 mm.

- Caùc ñieän cöïc caùch ñieän baèng Teflon.

- Vaät lieäu laøm cöûa soå IR coù 1/3 mil metalized mylar + 4 mil

Kapton.

- Vaät lieäu chöùa tinh theå baèng nhoâm beà daøy 0,76 mm.

- Vaät lieäu cuûa lôùp endcap baèng nhoâm beà daøy 1,5 mm.

- Lôùp nhoâm beân ngoaøi coù beà daøy 1,5 mm.

- Khoaûng caùch giöõa maët treân cuûa tinh theå vôùi lôùp nhoâm laø 5 mm.

Hình1.2: Heä ño gamma taïi Phoøng thí nghieäm boä moân Vaät Lyù Haït Nhaân

Hình1.3: Caáu truùc cuûa detector Ge sieâu tinh khieát

1.2.3 Buoàng chì:

Chì laø vaät lieäu duøng ñeå che chaén detector bôûi phoâng phoùng xaï töø moâi

tröôøng xung quanh. Detector GC2018 ñöôïc ñaët trong moät buoàng chì hình truï

cao 53,1cm, ñöôøng kính ngoaøi 50,8cm, ñöôøng kính trong 28,2cm. Caáu truùc

buoàng chì ñöôïc bieåu dieãn trong hình 1.4. Töông taùc cuûa tia gamma vôùi Pb cuõng

taïo ra caùc tia X coù naêng löôïng trong khoaûng 75-80 keV. Caùc tia X naøy cuûa Pb

coù theå ñöïoc ghi nhaän bôûi detector vaø laøm cho phoå gamma bò nhieãu. Vì vaäy neân

ngoaøi lôùp chì daøy khoaûng 11 cm maët trong buoàng chì coù phuû lôùp ñoàng(Cu) daøy

1,6 mm, döôùi lôùp ñoàng laø lôùp thieác(Sn) daøy 1,0 mm. Hai lôùp naøy duøng ñeå giaûm

(haáp thuï) tia X phaùt ra töø chì.

Ñoàng Thieác

Chì

Detector ì

Hình1.4: Sô ñoà caét doïc cuûa heä detector – buoàng chì –nguoàn kích thöôùc

ñöôïc tính baèng cm.

1.2.4 Bình laøm laïnh:

Coù taùc duïng laøm giaûm nhieät töø ñetector, thieát keá ñaëc bieät ñeå choáng taïp

aâm cuõng nhö traùnh söï suy giaûm photon coù naêng löôïng thaáp.

Bình ñieàu laïnh bao goàm bình chaân khoâng trong ñoù ñaët detector vaø bình

Dewar. Buoàng detector vaø bình Dewar ñöôïc noái coá ñònh vôùi nhau.Detector

ñöôïc ñaët trong bôûi moät vaät giöõ, vaät naøy ñöôïc caùch ly khoûi nhieät vaø noái vôùi

thanh laøm laïnh baèng ñoàng. Thanh laøm laïnh naøy coù taùc duïng truyeàn nhieät töø heä

detector ñeán bình chöùa Nitô loûng. Vaät giöõ detector ñöôïc giöõ yeân bôûi moät chaát

oån ñònh choáng taïp aâm. Vaät giöõ naøy cuõng nhö laø voû chaân khoâng beân ngoaøi hoaêc

naép chuïp thì moûng ñeå traùnh söï suy giaûm cuûa caùc photon naêng löôïng thaáp. Vaät

giöõ naøy ñöôïc laøm baèng nhoâm vaø beà daøy 1mm.

Beà maët heä detector ñöôïc ñaët caùch naép chuïp 5mm. Vì vaäy thaät caån thaän ñeå

traùnh vieäc ñaäy naép chuïp ngöôïc vaøo heä detector.

Hình 1.5: Bình laøm laïnh.

.CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ HIEÄU SUAÁT, ÑÖÔØNG CONG HIEÄU

SUAÁT VAØ CAÙCH TÍNH ÑÖÔØNG CONG HIEÄU SUAÁT

2.1 Hieäu suaát vaø caùc ñaïi löôïng aûnh höôûng ñeán hieäu suaát:

2.1.1 Khaùi nieäm veà hieäu suaát:

Khi photon tôùi detector, töông taùc vôùi vaät lieäu cuûa detector xaûy ra theo moät

trong caùc caùch sau : hieäu öùng quang ñieän, taùn xaï Compton, taùn xaï Thomson, hieäu

öùng taïo caëp. Trong ñoù hieäu öùng quang ñieän seõ chuyeån toaøn boä naêng löôïng toaøn

phaàn cuûa photon cho detector coøn caùc hieäu öùng khaùc chæ chuyeån moät phaàn naêng

löôïng cuûa photon cho detector.

Trong thöïc teá ñieàu maø chuùng ta caàn bieát chính laø caùc ñaëc tröng cuûa tia

gamma cuõng nhö caùc ñaëc tröng cuûa nguoàn maø ta quan taâm. Caùc ñaëc tröng naøy coù

theå laø naêng löôïng cuûa tia gamma hay hoaït ñoä cuûa nguoàn trong khi ñoù caùi maø

chuùng ta thu ñöôïc chæ laø caùc soá ñeám ghi nhaän ñöôïc töø detector. Ñeå coù theå suy

ngöôïc töø caùc soá ñeám naøy ra hoaït ñoä nguoàn ta phaûi bieát hieäu suaát cuûa detector.

2.1.2 Caùc loaïi hieäu suaát:

Tia gamma phaûi traûi qua nhöõng töông taùc ñaùng keå trong detector tröôùc khi

ghi nhaän hoaït ñoäng. Bôûi vì tia böùc xaï naøyï coù theå ñi ñöôïc quaõng daøi giöõa nhöõng

laàn töông taùc vaø nhö theá chuùng coù theå thoaùt ra khoûi vuøng laøm vieäc cuûa detector,

vì vaäy hieäu suaát cuûa detector nhoû hôn 100%. Khi ñoù hieäu suaát cuûa detector thaät

söï caàn thieát ñeå lieân heä soá xung ñeám ñöôïc vôùi soá photon tôùi detector. Ngöôøi ta

chia hieäu suaát ghi cuûa detector laøm 2 loaïi: hieäu suaát tuyeät ñoái (absolute

efficiency) vaø hieäu suaát thöïc (intrinsic efficiency).

Hieâu suaát tuyeät ñoái ( ) ñöôïc ñònh nghóa laø tæ soá giöõa soá xung ghi nhaän

ñöôïc vaø caùc soá löôïng töû böùc xaï phaùt ra bôûi nguoàn.

Soá xung ghi nhaän ñöôïc

(2.1) Hieäu suaát tuyeät ñoái (abs) =

Soá haït phaùt ra röø nguoàn

Hieäu suaát naøy khoâng chæ phuï thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa detector maø coøn phuï

thuoäc vaøo boá trí hình hoïc (chuû yeáu vaøo khoaûng caùch töø nguoàn ñeán detector).

Hieäu suaát thöïc ( ) (hay hieäu suaát noäi) ñöôïc ñònh nghóa laø tæ soá giöõa soá caùc

xung ghi nhaän ñöôïc vaø caùc löôïng töû böùc xaï ñeán detector.

Soá xung ghi nhaän ñöôïc (2.2) Hieäu suaát thöïc (int) =

Soá haït ñeán detector

Ñoái vôùi nguoàn ñaúng höôùng thì söï lieân heä giöõa 2 hieäu suaát naøy laø:

(2.3) int = abs

Vôùi:  laø goùc khoái cuûa detector ñöôïc nhìn töø nguoàn.

Hieäu suaát thöïc phuï thuoäc chuû yeáu vaøo chaát lieäu cuûa detector, naêng löôïng

böùc xaï, beà daøy cuûa detector theo höôùng cuûa tia böùc xaï tôùi.

Hieäu suaát thöïc tieän lôïi hôn nhieàu so vôùi hieäu suaát tuyeät ñoái, bôûi vì hieäu suaát

thöïc gaàn nhö khoâng phuï thuoäc vaøo yeáu toá hình hoïc giöõa detector vaø nguoàn, noù

chæ phuï thuoäc vaøo vaät lieäu detector, naêng löôïng böùc xaï tôùi vaø beà daøy vaät lyù cuûa

detector theo chieàu böùc xaï tôùi. Vaãn coù söï phuï thuoäc yeáu cuûa hieäu suaát thöïc vaøo

khoaûng caùch giöõa nguoàn vôùi detector bôûi vì quaõng ñöôøng trung bình cuûa böùc xaï

taïi detector coù theå bò thay ñoåi moät ít vôùi khoaûng caùch naøy.

Ñeå giaûi quyeát moät soá nhöõng khoù khaên trong vieäc trình baøy hieäu suaát cuûa

detector, raát nhieàu nhaø saûn xuaát detector ñaõ moâ taû hieäu suaát ñænh töông ñoái (r)

tính theo phaàn traêm. Ñoù laø tyû soá giöõa giaù trò hieäu suaát tuyeät ñoái cuûa detector

HPGe ñang khaûo saùt so vôùi giaù trò NaI = 1.2  103. Giaù trò naøy chính laø hieäu suaát

tuyeät ñoái cuûa detector nhaáp nhaùy NaI(Tl) ñöôøng kính 7.62 cm  7.62 cm taïi vaïch

1332 keV cuûa nguoàn ñieåm 60Co khi ñaët caùch maët detector 25 cm:

(2.4)

N laø soá ñeám taïi ñænh naêng löôïng 1332 keV thu ñöôïc töø nguoàn 60Co coù hoaït

ñoä A trong thôøi gian T.

Moät quy luaät xaáp xæ (khoâng chính thöùc) cho detector Germanium ñoàng truïc

laø tæ leä hieäu suaát döôùi daïng phaàn traêm ñöôïc tính baèng caùch laáy theå tích cuûa

detector (cm3) chia cho heä soá 5[].

2.1.3 Hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn (FEPE).[]

Hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn ( ) ñöôïc ñònh nghóa laø xaùc xuaát cuûa

moät photon phaùt ra töø nguoàn maát toaøn boä naêng löôïng cuûa noù trong theå tích hoaït

ñoäng cuûa detector. Trong tröôøng hôïp söï sai khaùc phaân boá ñoä cao cuûa xung coù

tính giaû thuyeát nhö hình 2.1 beân döôùi thì toaøn dieän tích beân döôùi bieåu thò toång soá

xung ghi nhaän ñöôïc baát chaáp ñoä lôùn cuûa chuùng nhö theá naøo. Ngöôøi ta ñöa ra hieäu

suaát ñænh bôûi vì phaàn lôùn naêng luôïng cuûa böùc xaï tôùi ñaëc tröng bôûi moät ñænh xuaát

hieän ôû vò trí cao nhaát vaø ôû cuoái cuûa quang phoå. Caùc hieän töôïng maø chæ maát moät

phaàn naêng löôïng cuûa böùc xaï tôùi seõ xuaát hieän xa hôn veà phía traùi phoå. Do ñoù ñeå

ñôn giaûn ngöôøi ta tính naêng löôïng toaøn phaàn baèng caùch laáy tích phaân toaøn vuøng

döôùi ñænh (phaàn ñöôïc toâ ñen trong hình 2.1).

Loaïi naøy töông öùng khi xeùt caùc töông taùc cuûa böùc xaï gamma maø coù theå

chuyeån ñoåi toaøn boä naêng löôïng cuûa noù trong detector.

Hieäu suaát ñænh toaøn phaàn ñöôïc ñònh nghóa bôûi:

(2.5)

Vôùi n(E) laø toác ñoä ñeám (soá ñeám ôû ñænh chia cho thôøi gian ño) cuûa ñænh

töông öùng vôùi naêng löôïng E, R(E) laø toác ñoä phaùt photon coù naêng löôïng E töø

nguoàn.

Hieäu suaát ñænh khoâng deã thay ñoåi bôûi caùc hieäu öùng nhö taùn xaï bôûi caùc vaät

caûn moâi tröôøng xung quanh hoaëc caùc tín hieäu nhieãu cuûa heä ñieän töû. Phöông phaùp

thöïc nghieäm thoâng thöôøng ñöôïc söû duïng laø duøng moät soá nguoàn phaùt gamma ñôn

naêng ñeå tính toaùn hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn theo naêng löôïng.

Hình2.1 : Söï phaân boá ñoä cao xung vi phaân.

Tuy nhieân, naêng löôïng cuûa gamma coøn phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch cho neân

öùng vôùi moät khoaûng caùch chuùng ta caàn coù moät ñöôøng cong hieäu suaát. Ñieàu naøy laø

raát maát thôøi gian vaø toán keùm trong quaù trình ño ñaïc thöïc nghieäm.

Hình 2.2 cho chuùng ta caùc giaù trò naêng löôïng cuûa caùc nguoàn thöôøng ñöôïc

duøng trong xaây döïng ñöôøng cong hieäu suaát thöïc nghieäm.

Hình 2.2: Nguoàn phoùng xaï thöôøng duøng trong vieäc xaây döïng ñöôøng cong

hieäu suaát.

Trong thöïc nghieäm hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn ñöôïc xaùc ñònh bôûi:

(2.6)

Vôùi :

p(E) : hieäu suaát ôû möùc naêng löôïng E,

: soá ñeám dieän tích ñænh thöïc cuûa ñænh laáy maåu,

t : thôøi gian ño (s),

: hieäu suaát phaùt cuûa nguoàn,

A : ñoä phoùng xaï cuûa nguoàn taïi thôøi ñieåm ño.

Töø hoaït ñoä ban ñaàu cuûa nguoàn luùc saûn xuaát A0 ñöôïc cho bôûi nhaø saûn xuaát ta

coù theå tính ñöôïc hoaït ñoä A cuûa nguoàn luùc ño bôûi coâng thöùc:

(2.7)

Vôùi :

tW : laø thôøi gian phaân raõ cuûa nguoàn laáy maãu(töø luùc saûn xuaát ñeán

luùc baét ñaàu ño),

T1/2 : chu kyø baùn raõ cuûa haït nhaân laáy maãu.

Ngaøy nay vôùi söï hoã trôï cuûa maùy tính chuùng ta coù theå döï ñoaùn ñöôïc ñöôøng

cong hieäu suaát taïi caùc khoaûng caùch baèng caùc phöông phaùp thöïc nghieäm hoaëc moâ

phoûng.[]

ÔÛ cheá ñoä laøm vieäc cuûa cöûa soå phaân tích phoå gamma thì dieän tích ñænh ñöôïc

xaùc ñònh moät caùch töï ñoäng baèng vieäc duøng caùc phöông phaùp tính dieän tích ñænh

vaø haøm lieân tuïc nhö hieän nay.

Trong suoát quaù trình phaân tích ñònh löôïng ñeå xaùc ñònh hieäu suaát, ta neân

duøng cuøng moät thuaät toaùn ñeå tính dieän tích ñænh. Coù nhöõng söï khaùc nhau coù tính

heä thoáng giöõa nhöõng cheá ñoä tính toaùn dieän tích khaùc nhau vaø caùch duy nhaát ñeå

ñaûm baûo tính kieân ñònh cuûa nhöõng keát quaû giöõa söï chuaån hoaù vaø phaân tích laø söû

duïng cuøng moät thuaät toaùn.

2.1.4 Sai soá tuyeät ñoái cuûa hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn

a) Sai soá tuyeät ñoái cuûa hieäu suaát thöïc nghieäm tuyeät ñoái

Sai soá cuûa hieäu suaát thöïc nghieäm tuyeät ñoái ñöôïc tính töø coâng thöùc (2.6). Vôùi

sai soá töông ñoái cuûa A ñöôïc nhaø saûn xuaát ñöa ra. Giaû söû t, T1/2,tw khoâng coù sai soá,

suy ra sai soá töông ñoái cuûa cuûa A cuõng baèng sai soá danh ñònh cuûa nhaø saûn xuaát.

Coâng thöùc tính sai soá:

(ôû ñaây boû qua soá haïng covariance )

Suy ra: (2.8)

Vôùi , sai soá danh ñònh * .

b) Sai soá tuyeät ñoái cuûa hieäu suaát thöïc nghieäm töông ñoái

Hieäu suaát töông ñoái ñöôïc tính töø hieäu suaát tuyeät ñoái chia cho 0.0012 (hieäu

suaát cuûa detector NaI(Tl) ñoái vôùi vaïch 1.33KeV ôû khoaûng caùch 25cm).

2.1.5 Hieäu suaát toång:

Hieäu suaát toång ( ) ñöôïc ñònh nghóa nhö laø xaùc suaát cuûa moät photon phaùt ra

töø nguoàn maát maùt baát kì naêng löôïng khaùc 0 cuûa noù trong theå tích hoaït ñoäng cuûa

ñaàu doø. Loaïi naøy töông öùng khi xeùt toaøn boä caùc töông taùc cuûa photon, baát chaáp

naêng löôïng cuûa noù coù ñöôïc chuyeån ñoåi toaøn boä hay khoâng. Trong phaân boá ñoä cao

xung vi phaân, toaøn boä dieän tích döôùi phoå cuûa taát caû caùc xung khoâng quan taâm

ñeán bieân ñoä ñöôïc ghi nhaän ñeå xaùc ñònh hieäu suaát toång. Trong thöïc teá raát nhieàu

heä thoáng ño ñaïc luoân luoân ñaët ra moät yeâu caàu raèng caùc xung phaûi lôùn hôn moät

ngöôõng xaùc ñònh naøo ñoù ñöôïc thieát laäp ñeå phaân bieät choáng laïi caùc xung raát nhoû

töø caùc nguoàn nhieãu ñieän töû. Do vaäy, chuùng ta coù theå tieán tieäm caän ñeán hieäu suaát

toång lyù thuyeát baèng caùch laøm thaáp ngöôõng naøy heát möùc coù theå. Trong thöïc teá ñeå

xaùc ñònh hieäu suaát toång chuùng ta caàn thöïc hieän caùc böôùc sau:

 Tröø phoâng.

 Ngoaïi suy phoå ñeán naêng löôïng zero, kyù hieäu ETZ (ETZ ñöôïc ngoaïi

suy thoâ baèng caùch laáy trung bình 4 keânh töø traùi sang phaûi cuûa ETZ).

 Laáy toång soá ñeám toaøn phaàn theo coâng thöùc :

(2.9)

ÔÛ ñaây R laø soá keânh töông öùng vôùi bieân phaûi cuûa ñænh toaøn phaàn, Ci laø soá

ñeám taïi keânh thöù i, AvgCETZ laø soá ñeám trung bình taïi keânh ETZ.

Ñoái vôùi heä ño ñang söû duïng vôùi phaàn meàn Genie-2K, thì soá keânh naêng

löôïng giôùi haïn laø 6keV. Khi ñoù hieäu suaát toång ñöôïc tính baèng coâng thöùc:

(2.10)

Vôùi , , A, , t laàn löôït laø hieäu suaát toång, dieän tích toång, hoaït ñoä taïi

thôøi ñieåm ño (Bq), xaùc suaát phaùt gamma, thôøi gian ño(s) töông öùng cuûa naêng

löôïng quan taâm.

Trong tính toaùn heä soá truøng phuøng thì hieäu suaát toång laø moät nhaân toá raát quan

troïng cho neân chuùng ta seõ tính toaùn toaøn boä caùc ñænh gamma quan taâm. Keát quaû

ñöôïc trình baøy trong caùc baûng ôû phaàn thöïc nghieäm. Keát quaû ñöôïc trình baøy trong

caùc baûng ôû phaàn thöïc nghieäm.

2.1.5 Tæ soá P/T

Hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn vaø hieäu suaát toång coù moái quan heä vôùi

nhau bôûi tæ soá P/T. Trong moät soá taøi lieäu thì duøng tæ soá toång treân ñænh (T/P)[]

(2.11)

Trong thöïc nghieäm, tröø nhöõng tröôøng hôïp ñaëc bieät, ngöôøi ta thöôøng söû duïng

hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn (full-energy peak efficiency). Thænh thoaûng

hieäu suaát cuûa ñænh thoaùt ñôn (single escape peak) vaø thoaùt ñoâi (double escape

peak) cuõng ñoùng moät vai troø quan troïng trong vieäc ño ñaïc ôû naêng löôïng cao.[]

Bôûi vì xaùc suaát cuûa moãi cô cheá töông taùc phuï thuoäc vaøo naêng löôïng cuûa

photon tôùi vì theá caàn phaûi tính toaùn caû hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn vaø tæ

soá ñænh naêng löôïng toaøn phaàn treân toång. Tæ soá naøy phuï thuoäc yeáu vaøo khoaûng

caùch töø nguoàn tôùi detector vì theá caùc taùc giaû coi nhö khoâng phuï thuoäc vaøo

khoaûng caùch töø nguoàn vaø detector[].

Hình 2.3: Tæ soá cuûa hieäu suaát ñænh theo naêng löôïng ñöôc ño ôû caùc khoaûng

caùch khaùc nhau.

Trong hình 2.3 ta thaáy tæ soá P/T theo naêng löôïng ôû caùc khoaûng caùch khaùc

nhau haàu nhö khoâng thay ñoåi khi naêng löôïng lôùn. Khi naêng löôïng E nhoû thì nhö

hình 2.3 thì tæ leä naøy khoâng baèng nhau nöõa. Theo Kafala ñoù laø do hieäu öùng caïnh

(edge effect), vaán ñeà naøy seõ ñöôïc noùi roõ hôn ôû chöông sau.

Trong thöïc nghieäm con ñöôøng thoâng thöôøng nhaát laø chuùng ta phaûi söû duïng

moät soá nguoàn phaùt naêng löôïng ñôn naêng thöôøng duøng nhö Am241, Cd109, Cr51,

Hg203, Cs137, Mn54, Zn65, . . . Tuy nhieân caùc nguoàn naøy thöôøng coù chu kyø baùn raõ

ngaén neân sau moät thôøi gian chuøng ta caàn phaûi mua laïi, ñaây laø moät vaán ñeà khoâng

phaûi ñôn giaûn cuûa caùc phoøng thí nghieäm. Tuy nhieân M.Blaauw[] ñaõ chöùng minh

vieäc laøm khôùp ñöôøng cong P/T seõ chæ thaát baïi neáu khoâng coù ñieåm thöïc nghieäm

naøo. Trong luaän vaên naøy söû duïng nguoàn ñôn naêng Cs137 ñeå tính toaùn.

2.2 Nhöõng aûnh höôûng leân hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn (FEPE).

2.2.1 AÛnh höôûng do khoaûng caùch cuûa nguoàn vaø detector.

Noùi chung cöôøng ñoä tia gamma phaùt ra töø moät nguoàn seõ giaûm theo khoaûng

caùch töông öùng vôùi quy luaät nghòch ñaûo bình phöông. Ñieàu naøy coù theå aùp duïng

moät caùch chaéc chaén cho caùc nguoàn ñieåm. Moät vaán ñeà deã nhaän thaáy nhaát laø

chuùng ta khoâng theå ño tröïc tieáp khoaûng caùch thöïc söï cuûa detector. Bôûi vì söï haáp

thuï toaøn phaàn cuûa caùc tia gamma thöôøng bao goàm caû taùn xaï nhieàu laàn beân trong

ñaàu doø, ñieåm töông öùng khoaûng caùch zero phaûi ôû ñaâu ñoù beân trong tinh theå

detector. Neáu chuùng ta giaû söû raèng quy luaät nghòch ñaûo bình phöông coù taùc duïng

thì toác ñoä ñeám R phaûi thay ñoåi theo coâng thöùc:

(2.12)

Baây giôø khoaûng caùch d laø toång cuûa khoaûng caùch ñaõ bieát töø nguoàn ñeán lôùp

voû ngoaøi cuûa detector D vaø khoaûng caùch chöa bieát töø ñieåm töông öùng khoaûng

caùch zero beân trong detector ñeán lôùp voû ngoaøi detector d0.

(2.13)

Baèng caùch keát hôïp caû hai phöông trình vaø saép xeáp laïi ta nhaän ñöôïc:

(2.14)

Vôùi k laø haèng soá.

Vaäy neáu nhö hoaït ñoä cuûa moät nguoàn ñöôïc ño ôû caùc khoaûng caùch D khaùc

nhau vaø ñöôïc veõ theo khoaûng caùch, ñieåm giao vôùi truïc x seõ laø d0, R coù theå laø

toác ñoä ñeám toaøn phaàn hay toác ñoä ñeám ôû moät ñænh rieâng bieät ñöôïc xaùc ñònh baèng

dieän tích ñænh phoå. Noùi chung vieäc söû duïng nhöõng hieäu chænh loaïi naøy toát nhaát laø

neân traùnh. Toát hôn laø ta neân chuaån hoaù moät soá nhoû caùc vò trí ño vaø ño caùc thöøa soá

hieäu chænh baèng thöïc nghieäm lieân quan giöõa chuùng. Moät söï hieäu chænh chính xaùc

phaûi ñöôïc thöïc hieän cho moãi tia gamma cuûa moãi ñoàng vò.

2.2.2 AÛnh höôûng cuûa söï khaùc bieät hình hoïc nguoàn.

Taïi moãi khoaûng caùch töø nguoàn ñeán ñaàu doø coá ñònh, söï phaân boá vaät lieäu

phoùng xaï beân trong moät theå tích khaùc vôùi vieäc taäp trung noù trong moät nguoàn

ñieåm laøm giaûm cöôøng ñoä tia gamma ñeán ñaàu doø. Vôùi moät nguoàn ñieåm vieäc tính

toaùn goùc khoái tôùi ñaàu doø giuùp xaùc ñònh cöôøng ñoä tia gamma laø deã daøng. Ñoái vôùi

caùc nguoàn phaân boá, söï tính toaùn goùc khoái hieäu duïng laø phöùc taïp vì moãi ñieåm beân

trong nguoàn ñeàu coù moät aûnh höôûng khaùc nhau ñoái vôùi ñaàu doø vaø do vaäy seõ ñoùng

goùp vaøo cöôøng ñoä tia gamma toaøn phaàn vôùi caùc möùc ñoä khaùc nhau.

Ñoái vôùi nguoàn ñóa moûng phöông trình xaáp xæ ñaõ ñöôïc ñöa ra vaø baûng cuûa

caùc heä soá ñaõ ñöôïc xuaát baûn maø coù theå ñöôïc duøng ñeå hieäu chænh ñoä phoùng xaï cuûa

moät nguoàn phaân boá vôùi nguoàn ñieåm töông ñöông (ví duï Faires vaø Boswell(1981)

vaø Debertin vaø Helmer(1988))[]. Ñoái vôùi nguoàn theå tích caùc phaân tích phöùc taïp

hôn vaø khoâng theå daãn ra ñöôïc moät bieåu thöùc ñôn giaûn ñeå tính toaùn heä soá hieäu

chænh hình hoïc. Thöïc teá haàu heát laø caùc phoøng thí nghieäm chæ laøm vieäc vôùi moät soá

nhoû caùc hình hoïc maãu chuaån (hình truï, hình hoc Marinelli,…) vaø chuùng ta seõ giaû

söû raèng caùch ñôn giaûn nhaát ñeå thieát laäp moái quan heä cuûa caùc maãu coù hình hoïc

khaùc nhau laø baèng phöông phaùp xaùc ñònh heä soá thoâng qua vieäc ño ñaïc thöïc söï.

Ñoái vôùi nhöõng ñoái töôïng khoâng thoâng thöôøng söï öôùc löôïng cuûa caùc heä soá

hieäu chænh hình hoïc coøn raéc roái hôn. Söï tính toaùn ngay caû vôùi söï hoã trôï cuûa maùy

tính laø raát khoù khaên vaø vieäc so saùnh thöïc nghieäm vôùi caùc hình hoïc khaùc nhau coù

theå khoù thöïc hieän bôûi vieäc khoâng tìm thaáy caùc nguoàn chuaån thích hôïp.

2.2.3 AÛnh höôûmg cuûa maät ñoä nguoàn leân hieäu suaát.

Ñoái vôùi nguoàn phaân boá, caàn ñeå yù ñeán hieäu öùng töï haáp thuï gamma trong

chính baûn thaân vaät lieäu nguoàn. Khi ñoù aûnh höôûng chaát neàn trong nguoàn phaân boá

vaø do ñoù maät ñoä cuûa noù cuõng phaûi ñöôïc hieäu chænh khi tính toaùn hieäu suaát cuûa heä

phoå keá.

Ñeå hieäu chænh töï haáp thuï cho toác ñoä ñeám cuûa ñænh phoå gamma chuùng ta coù

theå söû duïng phöông trình ñôn giaûn:

(2.15)

Vôùi t laø beà daøy cuûa maãu vaø µ laø heä soá suy giaûm tuyeán tính ôû naêng löôïng

thích hôïp cuûa vaät lieäu maãu. Neáu maãu khoâng phaûi laø moät hôïp chaát ñôn giaûn thì

haàu nhö µ khoâng theå bieát ñöôïc. Nhöng chuùng ta coù theå tính ñöôïc heä soá haáp thuï

khoái (µ/cho hôïp chaát töø caùc heä soá cuûa thaønh phaàn (µ/ khi hôïp chaát maãu

ñöôïc thieát laäp hôïp lyù theo caùch döôùi ñaây:

(2.16)

Vôùi fi laø tæ soá cuûa moãi thaønh phaàn rieâng bieät vaø laø maät ñoä töông öùng.

Vieäc hieäu chænh maät ñoä laø caàn thieát khi ta phaân tích maãu goàm coù nhöõng hôïp

chaát maø ta khoâng bieát (ví duï nhö ño 210Pb trong maãu buïi coù haøm löôïng Pb cao,

khi ñoù coù söï hieän dieän cuûa Pb naêng löôïng thaáp (tia gamma 45keV)).

2.2.4 AÛnh höôûng cuûa truøng phuøng ngaãu nhieân.

Trong quaù trình xöû lyù tín hieäu cuûa detector, khi nguoàn coù hoaït ñoä cao thì seõ

coù hieän töôïng truøng phuøng ngaãu nhieân xaûy ra. Moät xung seõ bò tính trong moät toång

baát cöù khi naøo noù khoâng ñi tröôùc hay theo sau moät xung khaùc theo moät thôøi gian

coá ñònh. Khoaûng thôøi gian naøy  laø thôøi gian phaân giaûi cuûa heä ñieän töû.

Söû duïng phaân boá poisson chuùng ta coù theå deã daøng xaùc ñònh raèng xaùc suaát

cuûa moät truøng ngaãu nhieân pC trong khoaûng thôøi gian laø :

(2.17)

Vôùi R laø toác ñoä ñeám trung bình. Chuùng ta coù theå thaáy xaùc suaát naøy cho

phaàn bò maát trong dieän tích ñænh trong phoå cuûa chuùng ta. Do vaäy, neáu A laø dieän

tích ñænh ñöôïc ño vaø AT laø dieän tích ñænh thöïc thì:

(2.18)

Neáu chuùng ta taùi saép xeáp phöông trình naøy chuùng ta coù theå daãn ra moät

phöông trình ñôn giaûn ñeå hieäu chænh caùc dieän tích ñænh cho toång ngaãu nhieân:

(2.19)

Bôûi vì truøng phuøng laø ngaãu nhieân neân söï hieäu chænh naøy laø coù theå aùp duïng

cho taát caû caùc ñænh trong phoå.

Neáu chuùng ta laáy log cuûa phöông trình (2.19 ) vaø saép xeáp laïi chuùng ta thaáy

raèng:

(2.20)

Thöøa soá maø ta caàn 2laø ñoä doác cuûa ñoà thò tuyeán tính cuûa lnA theo toác ñoä

ñeám R. Ñeå xaùc ñònh R, ngöôøi ta laáy toång soá ñeám trong phoå chia cho thôøi gian

soáng. Caùch öôùc löôïng R naøy khoâng tuyeät ñoái chính xaùc bôûi vì caùc xung tín hieäu ôû

döôùi ngöôõng ADC vaø caùc xung ôû ngoaøi cöûa soå seõ khoâng ñöôïc tính.

2.2.5 Hieäu chænh phaân raõ phoùng xaï.

Taát caû hoaït ñoä ñöôïc ño phaûi lieân heä vôùi moät thôøi ñieåm khi ñöa ra soá lieäu

chuaån hoaù duø cho chuùng ñöôïc söû duïng ôû nhöõng ñieåm chuaån hoaù rieâng bieät hay

ñoùng goùp vaøo moät ñöôøng cong. Hoaït ñoä cuûa caùc nguoàn chuaån phaûi ñöôïc hieäu

chænh phaân raõ veà cuøng moät thôøi gian thoâng qua phöông trình phaân raõ thoâng

thöôøng:

(2.21)

Vôùi Rt vaø R0 laø toác ñoä phaân raõ taïi thôøi ñieåm t vaø taïi thôøi gian tham chieáu

(khi maãu ñöôïc chuaån bò hay cuoái quaù trình chieáu xaï. v.v. . .) vaø T1/2 laø chu kì baùn

raõ cuûa haït nhaân. Caàn thaän troïng khi hieäu chænh phaân raõ vôùi töøng tröôøng hôïp rieâng

bieät.

Ñeå hieäu chænh söï maát trong thôøi gian ño thì Rt phaûi ñöôïc tính nhö sau:

(2.22)

Truøng phuøng thöïc laø vaán ñeà quan troïng trong vieäc chuaån hieäu suaát neân noù

ñöôïc trình baøy chi tieát trong chöông 3.

2.3 Ñöôøng cong hieäu suaát

Khi hieäu suaát cuûa ñaàu doø ñöôïc ño ôû nhieàu naêng löôïng baèng caùch söû duïng

nguoàn chuaån, ngöôøi ta nhaän thaáy caàn phaûi laøm khôùp noù thaønh moät ñöôøng cong töø

caùc ñieåm naøy ñeå coù theå moâ taû hieäu suaát toaøn vuøng naêng löôïng maø ta quan taâm.

Moät soá coâng thöùc thöïc nghieäm ñaõ ñöôïc moâ taû trong caùc taøi lieäu [] vaø cuõng ñaõ

ñöôïc ñöa vaøo trong caùc goùi phaàm meàm söû duïng cho vieäc phaân tích phoå gamma.

Noùi chung, ñoái vôùi moãi loaïi caáu hình cuûa ñaàu doø chuùng ta laïi coù nhöõng daïng

ñöôøng cong hieäu suaát khaùc nhau.

Hình2.4 : Ñöôøng cong hieäu suaát ñieån hình ôû caùc detector Ge.

Ñoái vôùi detector ñoàng truïc, coù nhieàu haøm laøm khôùp ñöôïc ñeà nghò trong

khoaûng naêng löôïng töø 50keV ñeán 2MeV. Trong moät vaøi tröôøng hôïp, caùc

khoaûng naêng löôïng ñöôïc chia laøm hai hay nhieàu phaàn vaø ngöôøi ta laøm khôùp theo

töøng khoaûng naêng löôïng rieâng bieät naøy. Ñeå bao quaùt caùc khoaûng naêng löôïng

roäng lôùn, ngöôøi ta thöôøng söû duïng moät coâng thöùc tuyeán tính theå hieän moái töông

quan giöõa logarit cuûa hieäu suaát vaø logarit cuûa naêng löôïng.

Trong chöông trình Genie-2K thöôøng söû duïng moät trong caùc loaïi ñöôøng

cong sau ñaây:

2.3.1. Ñöôøng cong hieäu suaát keùp:

Sau khi hieäu suaát phaùt hieän ñænh ñöôïc thieát laäp cho moãi ñænh laáy maãu, hieäu

suaát phaùt hieän ñænh naøy nhö laø moät haøm theo naêng löôïng coù theå ñöôïc trình baøy

trong nhieàu caùch khaùc nhau.

Trong cöûa soå phaân tích phoå gamma, moät trong soá caùc daïng ñöôïc choïn löïa

trong phaàm meàm cuûa haõng Canberra moâ taû bôûi moät haøm ña thöùc coù daïng:

(2.23)

ÔÛ ñaây :

bi laø heä soá ñöôïc xaùc ñònh bôûi tính toaùn,

 laø hieäu suaát ñænh ôû naêng löôïng E,

E laø naêng löôïng ñænh.

Cheá ñoä naøy ñöôïc goïi laø haøm keùp bôûi vì toàn taïi hai ñöôøng cong – moät cho

vuøng naêng löôïng thaáp vaø moät cho vuøng naêng löôïng cao. Sau khi hieäu suaát phaùt

hieän ñænh ñaõ ñöôïc xaùc ñònh cho moãi ñænh chuaån hoùa, moät söï laøm khôùp baèng

phöông phaùp bình phöông toái thieåu coù troïng soá ñöôïc thöïc hieän vôùi bieåu thöùc

(2.23).

Baäc cuûa ña thöùc , n, phuï thuoäc vaøo soá caëp döõ lieäu (E,) nhö sau:

+ Ñoái vôùi E nhoû hôn hoaëc baèng naêng luôïng crossover :

n=5 khi soá caëp döõ lieäu  10

n=4 khi soá caëp döõ lieäu baèng 8 hoaëc 9.

n=3 khi soá caëp döõ lieäu baèng 6 hoaëc 7.

n=2 khi soá caëp döõ lieäu baèng 3 hoaëc 5.

+ Ñoái vôùi E lôùn hôn hoaëc baèng naêng luôïng crossover :

n=5 khi soá caëp döõ lieäu  10

n=4 khi soá caëp döõ lieäu baèng 8 hoaëc 9

n=3 khi soá caëp döõ lieäu baèng 6 hoaëc 7

n=2 khi soá caëp döõ lieäu baèng 3 hoaëc 5

Baäc cuûa ñöôøng cong naêng löôïng thaáp coù theå leân ñeán n=5 vaø ñöôøng cong

naêng löôïng baäc cao leân ñeán 9 neáu caëp döõ lieäu ñaày ñuû.

Baäc cho pheùp cöïc ñaïi cuûa ñöôøng cong chuaån hoaù laø n-1, ôû ñaây n laø soá caëp

döõ lieäu trong vuøng ñöôïc quan taâm laø 2.

Vì vaäy, ñoái vôùi maãu hai ñöôøng cong ñoøi hoûi laø ít nhaát laø 5 ñieåm chuaån hoaù:

2 ñieåm döôùi vuøng naêng löôïng crossover, 1 ñieåm ôû ñænh naêng löôïng crossover vaø

2 ñieåm ôû treân vuøng naêng löôïng crossover.

Ñoái vôùi maãu ñöôøng cong ñôn ít nhaát phaûi coù 3 caëp ñieåm. Caùc heä soá cho 2

(hoaëc 1) ñöôøng cong chuaån hoaù hieäu suaát thì ñöôïc xaùc ñònh baèng vieäc duøng

phöông phaùp bình phöông toái thieåu tuyeán tính töø phöông trình:

(2.24)

ÔÛ ñaây :

(2.25)

Vaø:

(2.26)

ÔÛ ñaây: Wi laø troïng soá cuûa ñieåm chuaån hoaù thöù i, laø nghòch ñaûo cuûa phöông sai

cuûa ln(), maø ñöôïc taïo thaønh töø hai thaønh phaàn:

 Sai soá trong dieän tích ñænh xaùc ñònh hieäu suaát .

 Sai soá trong hoaït ñoä nguoàn chuaån hoaù.

(2.27)

S laø soá ñeám dieän tích ñænh thöïc cuûa ñænh laáy maãu ñang khaûo saùt,

S laø ñoä leäch chuaån cuûa soá ñeám dieän tích ñænh,

A laø hoaït ñoä ñaõ bieát cuûa haït nhaân chuaån hoaù ñang khaûo saùt,

A laø ñoä leäch chuaån cuûa hoaït ñoä nguoàn maø bao goàm caû sai soá cuûa xaùc suaát

phaùt tia.

Sai soá cuûa ln() thì cho bôûi phöông trình:

(2.28)

Vaø vì leû ñoù thöøa soá khoái löôïng Wi laø:

(2.29)

Phöông trình ma traän thì ñöôïc giaûi tröïc tieáp töø ma traän b baèng caùch nghòch

ñaûo ma traän M, vaø söï thay ñoåi cuûa ma traän b ñaït ñöôïc töø ma traän nghòch ñaûo.

Vieäc söû duïng cuûa thuaät toaùn naøy cho hieäu suaát ñem laïi keát quaû trong moät moái

töông quan giöõa ma traän b.

Vì leõ ñoù, hieäp phöông sai ñöôïc moâ taû nhö sau :

(2.30) Covar(bj,bk)=(M-1)j,k,kj

Cuõng nhö caùc ñieàu kieän cheùo thì ñöôïc tích luyõ thaønh nhöõng keát quaû chuaån

hoaù hieäu suaát ñeå sau ñoù ñöôïc söû duïng cho caùc söï phaân tích, nhö khi ñöôøng cong

hieäu suaát keùp ñöôïc söû duïng. Phöông sai vaø tính hieäp bieán ñöôïc löu tröõ trong caùc

bieán coù ñoä chính xaùc gaáp keùp ñeå loaïi tröø baát kyø sai soá laøm troøn naøo.

Hieäu suaát töø ñöôøng cong chuaån hoaù hieäu suaát keùp thì ñöôïc tính toaùn nhö

sau:

(2.31)

Vôùi: b laø caùc thoâng soá ñöôïc xaùc ñònh töø ñöôøng cong ôû thôøi ñieåm chuaån hoaù

hieäu suaát.

Söï bieán thieân cuûa hieäu suaát thì ñöôïc tính toaùn nhö sau:

(2.32)

Maø cuõng coù theå ñöôïc trình baøy nhö sau:

;nm. (2.33)

Vaø: (M-1)n,m laø ma traän nghòch ñaûo ñöôïc xaùc ñònh töø heä soá chuaån hoaù hieäu

suaát bn baèng phöông phaùp bình phöông toái thieåu.

2.3.2 Xaùc ñònh ñöôøng cong hieäu suaát tuyeán tính:

Sau khi hieäu suaát phaùt hieän ñænh ñaõ ñöôïc thieât laäp cho moãi ñænh chuaån hoùa

trong cöûa soå phaân tích phoå gamma, hieäu suaát tìm thaáy haït nhö laø moät haøm cuûa

naêng löôïng cuõng coù theå ñöôïc trình baøy vôùi vieäc söû duïng haøm sau:

(2.34)

ÔÛ ñaây:

Ai laø heä soá ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp bình phöông toái thieåu,

laø hieäu suaát ñænh ôû naêng löôïng E,

E laø naêng löôïng ñænh.

Sau khi hieäu suaát tìm thaáy haït ôû ñænh ñaõ ñöôïc xaùc ñònh , vieäc laøm khôùp bình

phöông toái thieåu coù troïng soá ñöôïc thöïc hieän vôùi moät ña thöùc (2.34)

Baäc cuûa ña thöùc naøy, n phuï thuoäc vaøo soá caëp döõ lieäu coù giaù trò nhö sau:

n=5 khi soá caëp döõ lieäu  10

n=4 khi soá caëp döõ lieäu baèng 8 hoaëc 9

n=3 khi soá caëp döõ lieäu baèng 6 hoaëc 7

n=2 khi soá caëp döõ lieäu baèng 3 hoaëc 5

Baäc cuûa ñöôøng cong naêng löôïng cao coù theå leân ñeán n=9 neáu caùc caëp soá lieäu

naøy ñuû. Baäc cho pheùp toái ña cuûa ñöôøng cong chuaån hoùa laø n-1, ôû ñaây n laø soá caëp

döõ lieäu trong vuøng naêng löôïng ñöôïc söû duïng. Baäc cho pheùp thaáp nhaát cuûa ñöôøng

cong naøy laø n=2.

Ñöôøng cong hieäu suaát ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp bình phöông toái

thieåu tuyeán tính theo daïng:

(2.35)

ÔÛ ñaây:

(2.36)

Vôùi: Wi laø troïng soá cuûa caëp döõ lieäu thöù i, vaø baèng nghòch ñaûo cuûa phöông

sai cuûa log(), maø ñöôïc taïo thaønh töø hai thaønh phaàn:

 Sai soá trong soá ñeám cuûa dieän tích ñænh duøng ñeå xaùc ñònh hieäu suaát .

2 ñoä leäch chuaån cuûa )

 Sai soá trong hoaït ñoä nguoàn chuaån hoaù

2 (ôû ñaây 

Phöông sai trong hieäu suaát, ñöôïc chæ roõ bôûi 

ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình:

(2.37)

ÔÛ ñaây:

S laø soá ñeám dieän tích ñænh thöïc cuûa ñænh chuaån hoaù ñang khaûo saùt,

S laø ñoä leäch chuaån cuûa soá ñeám dieän tích ñænh.

A laø hoaït ñoä cuûa haït nhaân ñang khaûo saùt, vaø A laø ñoä leäch chuaån cuûa

hoaït ñoä nguoàn.

Phöông sai cuûa log() thì ñöôc cho bôûi:

(2.38)

Vaäy troïng soá Wi laø:

(2.39)

Phöông sai cuûa caùc tham soá ñöôc xaùc ñònh bôûi coâng thöùc sau :

(2.40)

Hieäu suaát töø ñöôøng cong chuaån hoaù hieäu suaát thì ñöôïc vieát nhö sau:

(2.41)

ÔÛ ñaây caùc giaù trò cuûa a thì ñöôïc xaùc ñònh ôû ñöôøng cong luùc chuaån hoaù hieäu

suaát. Phöông sai cuûa hieäu suaát thì ñöôïc tính toaùn nhö sau:

(2.42)

Maø cuõng coù theå ñöôïc trình baøy döôùi daïng sau:

;n  m (2.43)

ÔÛ ñaây:

, n  m (2.44)

Vaø (M-1)n,m laø ma traän nghòch ñaûo maø ñöôïc xaùc ñònh töø heä soá chuaån hoaù

hieäu suaát an.

2.3.3 Xaùc ñònh ñöôøng cong hieäu suaát theo kinh nghieäm:

Sau khi hieäu suaát phaùt hieän ñænh ñöôïc xaùc ñònh ôû moãi ñænh chuaån hoaù trong

cöûa soå phaân tích phoå gamma, hieäu suaát phaùt hieän naøy nhö laø moät haøm cuûa naêng

löôïng döôùi daïng sau:

(2.45)

Ci laø heä soá ñöôïc xaùc ñònh bôûi phöông phaùp bình phöông toái thieåu tuyeán tính,

 laø hieäu suaát quang ñænh ôû naêng löôïng E,

E laø naêng löôïng quang ñænh,

, Ca laø heä soá vaø ñöôïc tính laø

E2 laø naêng löôïng chuaån hoaù lôùn nhaát vaø E1 laø naêng löôïng chuaån hoaù nhoû

nhaát.

Sau khi hieäu suaát phaùt hieän ñænh ñöôïc xaùc ñònh cho moãi ñænh chuaån hoaù, aùp

duïng phöông phaùp bình phöông phaùp bình phöông toái thieåu cho ña thöùc daïng

(2.45). Baäc cuûa ña thöùc naøy, n phuï thuoäc vaøo soá caëp döõ lieäu (E,) coù giaù trò nhö

sau:

n=5 khi soá caëp döõ lieäu  10

n=4 khi soá caëp döõ lieäu baèng 8 hoaëc 9

n=3 khi soá caëp döõ lieäu baèng 6 hoaëc 7

n=2 khi soá caëp döõ lieäu baèng 3 hoaëc 5

Baäc cuûa ña thöùc coù theå leân ñeán n=5, neáu caùc caëp soá lieäu ñaày ñuû. Baäc cho

pheùp toái ña cuûa ñöôøng cong chuaån hoaù laø n-1(leân ñeán 5), ôû ñaây n laø soá caëp döõ

lieäu trong vuøng naêng quan taâm. Vì vaäy, ít nhaát phaûi coù 3 caëp döõ lieäu.

Caùc heä soá chuaån hoùa cho ñöôøng cong chuaån hoaù hieäu suaát thì ñöôïc xaùc ñònh

baèng vieäc duøng phöông phaùp bình phöông toái thieåu tuyeán tính töø phöông trình:

(2.46)

ÔÛ ñaây:

(2.47)

Vaø:

(2.48)

Vôùi: Wi laø troïng soá cuûa ñieåm chuaån hoaù thöù i, vaø baèng nghòch ñaûo phöông

sai cuûa ln(), maø ñöôïc taïo thaønh töø hai thaønh phaàn:

 Sai soá trong soá ñeám cuûa dieän tích ñænh duøng ñeå xaùc ñònh hieäu suaát .

2 ñoä leäch chuaån cuûa ) ñöôïc xaùc ñònh töø

 Sai soá trong hoaït ñoä nguoàn chuaån hoaù.

2 (ôû ñaây 

Phöông sai hieäu suaát 

phöông trình:

(2.49)

ÔÛ ñaây:

S laø soá ñeám dieän tích ñænh thöïc cuûa ñænh chuaån hoaù ñang khaûo saùt,

S laø ñoä leäch chuaån cuûa soá ñeám dieän tích ñænh,

A laø hoaït ñoä cuûa haït nhaân ñang khaûo saùt, vaø A laø ñoä leäch chuaån cuûa

hoaït ñoä nguoàn.

Phöông sai cuûa log() thì ñöôc cho bôûi:

(2.50)

Vaäy troïng soá Wi laø:

(2.51)

Phöông trình ma traän thì ñöôïc giaûi tröïc tieáp töø ma traän c baèng vieäc nghòch

ñaûo ma traän M[]. Trong maãu naøy quan heä hieäp bieán thì khoâng ñöôïc thieát laäp cho

sai soá truyeàn. Thay vaøo laø söï khaùc nhau giöõa hieäu suaát ño vaø hieäu suaát tính toaùn

(töø ñöôøng cong ñöôïc fit) vaø sai soá cuûa ñieåm chuaån hoùa (moät söï keát hôïp cuûa hoaït

ñoä nguoàn vaø sai soá cuûa soá ñeám ñænh) thì ñöôïc coäng cuøng nhau ñeå hình thaønh moät

giaù trò sai soá noäi suy.

Nhöõng giaù trò sai soá noäi suy naøy thì ñöôïc tích luyõ vaøo trong caùc keát quaû

chuaån hoaù hieäu suaát cho moãi naêng löôïng chuaån hoaù cho söï söû duïng tieáp theo.

Hieäu suaát töø ñöôøng cong chuaån hoùa hieäu suaát theo kinh nghieäm thì ñöôïc

tính toaùn nhö sau:

(2.52)

ÔÛ ñaây: c laø caùc tham soá ñöôïc xaùc ñònh töø ñöôøng cong khi chuaån hoaù hieäu

suaát.

Ñoä leäch chuaån cuûa hieäu suaát ñöôïc tính nhö sau:

(2.53)

ÔÛ ñaây :

E laø naêng löôïng maø ôû ñoù hieäu suaát ñöôïc tính,

E1 laø ñieåm chuaån hoaù naêng luôïng gaàn nhaát beân döôùi naêng löôïng E,

E2 laø ñieåm chuaån hoaù naêng luôïng gaàn nhaát beân treân naêng löôïng E,

laø sai soá noäi suy ôû naêng löôïng E1,

laø sai soá noäi suy ôû naêng löôïng E2.

Ñoái vôùi caùc naêng löôïng nhôû hôn naêng löôïng E1 vaø lôùn hôn E2 , thì ñoä leäch

vaø

chuaån ñöôïc gaùn laø moät caùch töông öùng.

2.3.4 Xaùc ñònh ñöôøng cong hieäu suaát trung bình:

Trong cöûa soå phaân tích phoå gamma, hieäu suaát ñöôïc tính toaùn nhö trung bình

cuûa nhöõng giaù trò hieäu suaát rieâng bieät theo khoái löôïng hôn laø moät ñöôøng cong,

hieäu suaát trung bình thì ñöôïc tính toaùn nhö sau:

(2.54)

Vôùi:

Av hieäu suaát trung bình coù troïng soá,

n laø soá ñieåm chuaån hoaù,

i laø hieäu suaát cuûa ñænh chuaån hoaù thöù i,

laø ñoä leäch chuaån cuûa i.

Vaø sai soá cuûa noù laø :

(2.55)

Trong cöûa soå phaân tích phoå gamma, taát caû caùc ñænh coù cuøng hieäu suaát

ñeám, söï hieäu chænh hieäu suaát ôû cheá ñoä tính toaùn ñôn giaûn laø laáy hieäu suaát trung

bình cuûa taát caû caùc ñænh.

2..4 Toång keát:

Trong chöông 2 chuùng ta ñaõ trình baøy moät caùch khaùi quaùt veà hieäu suaát, caùc

coâng thöùc ñeå tính hieäu suaát cuõng nhö caùc nhaân toá coù theå aûnh höôûng ñeán vieäc

chuaån hieäu suaát. Coù nhieàu heä soá maø coù theå ñoùng goùp vaøo sai soá cuûa vieäc chuaån

hoaù hieäu suaát. Moät vaøi aûnh höôûng trong soá chuùng coù theå ñöôïc loaïi tröø baèng thöïc

nghieäm, söï khaùc bieät veà ñoä cao maãu, maät ñoä nguoàn, chaäp xung, truøng phuøng

ngaãu nhieân,. . .caàn ñöôïc ñaùnh giaù xem xeùt baèng caùch so saùnh hôn laø döïa vaøo

ñöôøng cong hieäu suaát. Truøng phuøng thöïc ñoùng goùp raát quan troïng ñeán sai soá khi

chuaån hieäu suaát, khi ta ño maãu ôû khoaûng caùch gaàn ñaàu doø. Trong chöông tieáp

theo seõ trình baøy chi tieát hôn veà loaïi truøng phuøng naøy vaø caùc caùch hieäu chænh noù

khi xöû lyù phoå gamma.

CHÖÔNG 3: HIEÄU ÖÙNG TRUØNG PHUØNG VAØ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP HIEÄU

CHÆNH TRUØNG PHUØNG.

3.1 Hieäu öùng truøng phuøng laø gì:

Hieäu öùng truøng phuøng (coincidence effect): laø söï ghi nhaän hai hay nhieàu

gamma moät caùch ñoàng thôøi.

Hieäu öùng truøng phuøng ñoùng moät vai troø quan troïng trong phoå cuûa detector

HPGe khi khoaûng caùch giöõa nguoàn vaø ñaàu doø ngaén (thöôøng gaëp khi do maãu moâi

tröôøng). Maëc duø ñoái vôùi maãu moâi tröôøng vieäc hieäu chænh truøng phuøng thì khoâng

quan troïng (nhoû hôn 5%), nhöng chuùng raát quan troïng trong vieäc xaùc ñònh hieäu

suaát vôùi moät nguoàn ña gamma (multi-gamma-ray) khi chuùng ñöôïc ño trong cuøng

moät daïng hình hoïc.

3.2 Vì sao phaûi hieäu chình truøng phuøng?:[]

3.2.1 Heä ñieän töû:

Hai yeáu toá chính cuûa heä ñieän töû thöôøng hay aûnh höôûng ñeán hieäu suaát cuûa

detector laø thôøi gian cheát vaø pile-up.

Thôøi gian cheát (dead time) laø khoaûng thôøi gian nhoû nhaát maø phaûi ñöôïc

chia ra giöõa hai söï kieän ñeå ñaûm baûo raèng chuùng ñöôïc ghi nhaän nhö hai xung

rieâng bieät.

Pile-up (hay toång ngaãu nhieân) laø hieän töôïng maø xung khueách ñaïi cuûa hai söï

kieän lieân tuïc coù theå bò choàng leân nhau vaø taïo ra moät xung duy nhaát ôû ngoõ ra.

Hai hieäu öùng naøy daãn ñeán hieän töôïng maát soá ñeám ôû ñænh naêng löôïng toaøn

phaàn. Ñoä lôùn cuûa nhöõng maát maùt naøy taêng cuøng vôùi söï taêng cuûa toác ñoä ñeám

nhöng khoâng phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch nguoàn ñeán detector hay sô ñoà phaân raõ.

Ñoái vôùi vieäc ño ñònh löôïng toác ñoä phaùt cuûa photon thì caàn thieát phaûi xaùc ñònh

xem nhöõng maát maùt ñoù coù theå boû qua ñöôïc hay khoâng vaø neáu khoâng thì phaûi

hieäu chænh chuùng moät caùch thích hôïp.

3.2.2 Söï töï haáp thuï:

Ñoái vôùi nguoàn theå tích hay maãu ño moâi tröôøng thì moät soá tia gamma phaùt ra

bò maát moät phaàn hay toaøn boä naêng löôïng cuûa chuùng trong nguoàn (maãu) tröôùc khi

rôøi khoûi nguoàn (hoäp ñöïng maãu). Keát quaû naøy laøm giaûm bôùt soá tia gamma ñöôïc ghi

nhaän bôûi detector. AÛnh höôûng naøy goïi laø söï töï suy giaûm hay söï töï haáp thuï.

Hieän töôïng söï töï haáp thuï xaûy ra khi tia gamma bò haáp thuï trong theå tích cuûa

maãu. Möùc ñoä töï haáp thuï phuï thuoäc hình hoïc (beà daøy, theå tích maãu) vaø chaát neàn

cuûa maãu. Neáu caùc nguoàn ñöôïc söû duïng ñeå chuaån hoaù vaø caùc nguoàn caàn khaûo saùt

coù söï khaùc nhau veà tính chaát töï suy giaûm cuûa photon (thoâng thöôøng laø khaùc nhau

veà chaát neàn hay maät ñoä) thì moät söï hieäu chænh phaûi ñöôïc ñöa vaøo.

3.3 Caùc loaïi truøng phuøng:

3.3.1 Truøng phuøng ñöôïc chia thaønh 2 loai:

1. Truøng phuøng thöïc (True-coincidence summing): truøng phuøng bôûi caùc tia

gamma cuûa cuøng moät haït nhaân vaø noù khoâng phuï thuoäc vaøo hoaït ñoä nguoàn. Xaûy

ra ñoái vôùi haït nhaân phaân raõ hai hay nhieàu photon trong khoaûng thôøi gian phaân

giaûi cuûa detector. Heä soá hieäu chænh loaïi truøng phuøng naøy phuï thuoäc vaøo töøng loaïi

detector, yeáu toá hình hoïc vaø chuoãi phaân raõ cuûa töøng haït nhaân. Ñeå hieäu chænh loaïi

truøng naøy baèng caùch: gamma-gamma hoaëc gamma-tia X(K,L).[]

2. Truøng phuøng ngaãu nhieân (Ramdom summing): truøng phuøng bôûi caùc tia

gamma khoâng phaùt cuøng moät haït nhaân. Loaïi truøng phuøng naøy phuï thuoäc vaøo hoaït

ñoä cuûa nguoàn vaø caùch duy nhaát ñeå hieäu chænh noù laø giaûm toác ñoä ñeám.

Ôû ñaây ta chæ xeùt ñeán truøng phuøng thöïc.

3.3.2 Truøng phuøng thöïc:

Truøng phuøng thöïc goàm 2 loaïi:

 Truøng phuøng theâm (summing in): laø hieän töôïng truøng phuøng laøm

taêng soá ñeám ôû ñænh.

 Truøng phuøng maát (summing out): laø hieän töôïng truøng phuøng laøm maát

soá ñeám ôû ñænh.

Hình 3.1: Phoå naêng löôïng cuûa 60Co.

Đỉnh tổng

2505

1332

1173

 ~ s

Hình 3.2: Söï hình thaønh ñænh toång phoå gamma cuûa Co-60.

Ñeå xaùc ñònh söï kieän truøng phuøng toång (bao goàm truøng phuøng maát vaø truøng

phuøng coäng theâm chuùng ta caàn nghieân cöùu sô ñoà phaân raõ phoùng xaï ñeå bieát moái

töông quan giöõa taát caû caùc tia gamma toàn taïi, xaùc suaát phaùt cuûa chuùng, caùc möùc

beân cuõng nhö söï phaùt positron. Ngoaøi ra treân cô sôû naêng löôïng cuûa caùc tia

gamma, hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn, hieäu suaát toång seõ aûnh höôûng ñeán

söï ghi nhaän soá ñeám.

3.4 Moät soá phöông phaùp hieäu chænh truøng phuøng thöïc:

Coù raát nhieàu caùch ñeå hieäu chænh truøng phuøng nhö: ñöôøng cong P/T, ma traän

dòch chuyeån, tæ soá khoaûng caùch (phöông phaùp thöïc nghieäm),. . .

Ôû ñaây ta chæ xem xeùt ñeán hai caùch hieäu chænh truøng phuøng thöôøng gaëp laø :

phöông phaùp thöïc nghieäm vaø phöông phaùp baùn thöïc nghieäm.

3.4.1 Phöông phaùp thöïc nghieäm:

Theo Kafala(1994)[]: tæ soá hieäu suaát ñænh ñöôïc ño ôû caùc khoaûng caùch khaùc

nhau thì khoâng ñoåi theo naêng löôïng.

Ñeå hieäu chænh truøng phuøng trong thöïc nghieäm ngöôøi ta thöôøng laøm nhö sau:

duøng moät moät nguoàn chuaån keát hôïp vôùi nguoàn caàn hieäu chænh truøng phuøng vaø ño

2 nguoàn naøy ôû caùc khoaûng caùch xa vaø gaàn ñoái vôùi detector. Xeùt Ni laø toác ñoä ñeám

cuûa gamma taïi ñænh sau khi hieäu chænh thôøi gian cheát vaø söï phaân raõ trong quaù

trình ño vôùi chæ soá döôùi laø cho nguoàn chuaån(r) khoâng truøng phuøng vaø nguoàn

ño(s).

(3.1)

Vôùi: C laø dieän tích ñænh

thôøi gian ño

thôøi gian phaân raõ

haèng soá phaân raõ

Sau khi tính ñöôïc toác ñoä ñeám ñoái vôùi nguoàn chuaån vaø nguoàn ño, laäp tæ soá ôû

caùc khoaûng caùch gaàn vaø xa detector suy ra ñöôïc coâng thöùc nhö sau:

(3.2)

Khi ñoù chuùng ta xaùc ñònh ñöôïc hai heä soá:

; (3.3)

Vôùi N : soá ñeám taïi ñænh caàn hieäu chænh truøng phuøng,

n : ño ôû vò trí gaàn detector,

f : ño ôû vò trí xa detector nôi maø hieäu öùng truøng phuøng xem nhö

khoâng xaûy ra (thöôøng laø caùch detector 25cm),

r : nguoàn chuaån,

s : nguoàn caàn hieäu chænh truøng phuøng.

Vôùi nguoàn coù truøng phuøng xaûy ra, toác ñoä ñeám taïi vò trí gaàn detector seõ chòu

aûnh höôûng cuûa truøng phuøng do ñoù seõ thaáp hôn toác ñoä ñeám taïi vò trí xa. Neáu

nguoàn chuaån laø nguoàn khoâng truøng phuøng thì khoâng coù söï maát maùt soá ñeám do

truøng phuøng. Theá thì chuùng ta coù Rn seõ lôùn hôn Rf bôûi heä soá Cf. Khi ñoù heä soá

truøng phuøng ñöôïc ñònh nghóa nhö laø tæ soá Rn treân Rf ñoái vôùi caáu hình töông töï

nhau

(3.4)

Rn, Rf laàn löôït laø tæ soá cuûa toác ñoä ño taïi vò trí gaàn detector, tæ soá cuûa toác ñoä

taïi vò trí xa detector.

 khi truøng phuøng toång ñaùng keå.

 khi truøng phuøng toång khoâng ñaùng keå.

Sai soá cuûa chuû yeáu phuï thuoäc vaøo sai soá cuûa toác ñoä ñeám ñoái vôùi hai

daïng loaïi nguoàn vaø hai daïng hình hoïc (gaàn vaø xa detector)

(3.5)

Ñoái vôùi nguoàn coù caáu hình khaùc nhau thì phaûi hieäu chænh heä soá hình hoïc

(3.6)

Khi ñoù heä soá truøng phuøng ñöôïc hieäu chænh theâm bôûi coâng thöùc sau:

(3.7)

Ñoái vôùi nguoàn ñieåm ñaët taïi khoaûng caùch xa thì xaùc xuaát ghi nhaän hai

gamma phaùt ra gaây truøng phuøng coù theå boû qua khi ñoù coâng thöùc CG(Ei) laø :

(3.8)

Vôùi laø haøm hieäu suaát ñænh cho gamma phaùt ra töø nguoàn vôùi theå

tích V, khoái löôïng m; laø haøm hieäu suaát ñænh cuûa gamma phaùt ra röø

nguoàn ñieåm taïi khoaûng caùch d töø nguoàn vôùi detector. Töø ñoù thieát laäp ñöôøng cong

CG(E) cho moãi thí nghieäm. Noäi suy giaù trò giaù trò CG(E) ñeå tính toaùn heä soá truøng

phuøng Ci töông öùng vôùi gamma phaùt ra. Moät ñeà nghò cho vieäc ngoaïi suy giaù trò

CG(E) coù daïng sau:

(3.9)

Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø: deã söû duïng, khoâng caàn ñeán thoâng tin veà

chuoãi phaân raõ cuûa nguoàn vaø dieän tích ñænh, coù theå giaûm sai soá xuoáng öùc thaáp

nhaát, moïi nguoàn chuaån ñôn naêng coù naêng löôïng lôùn hôn 300keV (ñeå hieäu öùng

caïnh haáp thuï laø nhoû nhaát) laø coù theå söû duïng ñöôïc, cuøng moät luùc coù theå hieäu chænh

ñöôïc hieäu öùng caïnh haáp thuï.

3.4.2 Phöông phaùp baùn thöïc nghieäm:

Phöông phaùp hieäu chænh truøng baùn thöïc nghieäm ñöôïc xaùc ñònh theo hai

böôùc maø khoâng yeâu caàu baát kì ñöôøng cong hieäu suaát chuaån naøo cho vò trí ñoù.

Böôùc 1: Xaùc ñònh hieäu suaát ñænh kyù hieäu , trong ñoù E laø

naêng löôïng cuûa 137Cs, d laø khoaûng caùch töø detector tôùi nguoàn. Keát hôïp vôùi heä soá

chuyeån ñoåi taïi moãi vò trí goïi laø T(662,d) vaø T(E,d). Chuùng ta ñònh nghóa heä soá An

taïi vò trí d ñöôïc tính theo coâng thöùc sau:

(3.10) 

Böôùc 2: Xaùc ñònh hieäu suaát ñænh kí hieäu: p(E,f); p(662,f)

Vôùi f: laø vò trí xa detector, do ñoù xem nhö boû qua truøng phuøng (thöôøng

khoaûng caùch laø 25cm tính töø detector).

Keát hôïp vôùi heä soá chuyeån ñoåi taïi vò trí naøy laø : T(662,f); T(E,f). Heä soá Af

ñöôïc tính töông töï nhö heä soá An:

(3.11) 

Töø hai heä soá An vaø Af ta suy ra heä soá truøng phuøng:

(3.12)

Caùc heä soá chuyeån ñoåi T(662,d); T(E,d); T(662,f); T(E,f) ñöôïc tính töø

chöông trình ETNA (Efficiency Transfer for Nuclide Activity measurements).

3.5 Keát luaän:

Chuùng ta vöøa khaùi quaùt xong caùc khaùi nieäm veà truøng phuøng, phaân bieät caùc

loaïi truøng phuøng vaø caùc phöông phaùp ñeå hieäu chænh truøng phuøng trong ño ñaïc vaø

söû lyù phoå gamma. Trong caùc loaïi truøng phuøng thì truøng phuøng toång laø khoâng theå

traùnh khoûi khi khoaûng caùch giöõa detector vaø nguoàn ngaén. Phöông phaùp ñôn giaûn

ñeå xaùc ñònh heä soá truøng phuøng toång laø phöông phaùp thöïc nghieäm. Theo phöông

phaùp heä soá truøng phuøng ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch chia tæ soá giöõa nguoàn chuaån vaø

nguoàn ño ôû caùc khoaûng caùch gaàn vaø xa ñaàu doø. Ñaây laø phöông phaùp thuû coâng vaø

ñôn giaûn nhaát ñeå xaùc ñònh heä soá truøng phuøng. Ñieàu khoù khaên cuûa phöông phaùp

naøy laø chuùng ta caàn phaûi coù moät nguoàn chuaån coù daïng hình hoïc gioáng nhö nguoàn

ño vaø chæ aùp duïng cho moät vaøi loaïi hình hoïc ñôn giaûn. Ngaøy nay vôùi söï phaùt trieån

cuûa maùy tính nhieàu phöông phaùp ñöôïc ñöa ra ñeå xaùc ñònh heä soá truøng phuøng

chính xaùc vaø nhanh choùng hôn nhö phöông phaùp baùn thöïc nghieäm, phöông phaùp

moâ phoûng[].

CHÖÔNG 4: THÖÏC NGHIEÄM

A. Moâ taû heä ño:

4.1 Nguoàn chuaån:

Trong baøi luaän naøy nguoàn duøng ñeå thöïc hieän laø nguoàn 152Eu coù hoaït ñoä laø

407.3kBq ñöôïc saûn xuaát ngaøy 4/1/1982. Nguoàn coù daïng ñóa nhoû vôùi ñöôøng kính

3mm bao phuû bôûi lôùp nhoâm daøy 0.76mm, coù ñöôøng kính toaøn phaàn 25.4mm,

chieàu cao toaøn phaàn 3.18mm. Coù daïng nhö hình 4.2. 152Eu laø moät nguoàn ña naêng

phaùt ra 128 ñænh khaùc nhau sau khi xaûy ra hai quaù trình laø baét electron xaùc suaát

72.1% vôùi haït nhaân con laø vaø phaùt xaùc suaát 27.9% vôùi haït nhaân con laø

. Tuy nhieâu caùc ñænh naøy coù xaùc suaát khaù nhoû neân ta chæ qua taâm ñeán 11

ñænh coù xaùc suaát phaùt lôùn nhaát.

Hình 4.1: Sô ñoà phaân raõ cuûa 152Eu.

Hình 4.2b: Maët caét ngang cuûa nguoàn 152Eu Hình 4.2a:Maët caét doïc cuûa nguoàn 152Eu

Ngoaøi ra coøn söû duïng nguoàn chuaån 137Cs coù taïi boä moân Vaät lyù haït nhaân vôùi

hoaït ñoä 38.21kBq, saûn xuaát ngaøy 1/10/2001, Model Cal2601 Gamma Standard.

Nguoàn coù daïng truï nhoû vôùi ñöôøng kính 1mm, chieàu cao 1mm ñöôïc bao phuû bôûi

lôùp plastic daøy 2.7mm, coù ñöôøng kính toaøn phaàn 25.4mm, chieàu cao toaøn phaàn

6.4mm.

Hình 4.3a: Maët caét doïc cuûa nguoàn 137Cs Hình 4.3b: Maët caét ngang cuûa nguoàn 137Cs

Baûng 4.1: Caùc thoâng soá cuûa nguoàn 152Eu vaø 137Cs.

T A (KBq) Nguoàn Ngaøysaûnxuaát Ñöôøng kính Beà daøy

152Eu

407.3 (2%) 4-1-82 13.6 0.02y 3mm 3.18mm

137Cs

38.21 (3.12%) 1-10-01 30 0.2y 1mm 6.4mm

4.2 Heä phoå keá :

Heä phoå keá gamma ñöôïc duøng trong phaàn thöïc nghieän naøy laø Phoøng thí

nghieäm chuyeân ñeà Boä Moân Vaät Lyù Haït Nhaân, tröôøng Ñaïi Hoïc Khoa hoïc Töï

Nhieân TPHCM . Noù goàm caùc phaàn chính nhö: Detector HpGe Gc2018 vôùi caùc

thieát bò keøm theo goàm nguoàn nuoâi cao theá cho ñaàu doø, tieàn khuyeát ñaïi, khuyeát

ñaïi, boä bieán ñoåi töông töï thaønh soá vaø khoái phaân tích ña keânh, nguoàn phoùng xaï.

nh 4.4 :Sô ñoà heä phoå keá gamma

4.3. Boá trí thí nghieäm vaø caùc chöông trình tính toaùn.

4.3.1 Caùch boá trí thí nghieäm.

Ñaët nguoàn vaøo trong heä ño vôùi buoàng chì ñöôïc ñaäy naép. Ta thay ñoåi khoaûng

caùch giöõa nguoàn vaø maët detector ñeå khaûo saùt caùc hieäu suaát ghi khaùc nhau. ÔÛ ñaây

chuùng ta khaûo saùt ôû 15 vò trí khaùc nhau caùch maët detector öùng vôùi khoaûng caùch

nhö sau:

Baûng 4.2 : Khoaûng caùch töø vò trí nguoàn ñeán beà maët cuûa detector.

1 2 3 4 5 6 7 0 Vò trí

2.4 4.2 5.8 7.4 8.9 10.6 12.1 0 Khoaûng

caùch(cm)

9 10 11 13 14 15 12 8 Vò trí

Khoaûng 13.7 15.3 16.9 18.4 21.5 23.2 24.9 20

caùch(cm)

4.3.2 Caùc chöông trình xöû lyù vaø tính toaùn phoå:

a) Chöông trình Genie-2K:

Genie-2K laø moät chöông trình xöû lyù phoå gamma hieäu quaû nhaát. Baèng moät

vaøi ñoäng taùc hieäu chænh ta coù theå bieát ñöôïc dieän tích keøm sai soá cuûa töøng ñænh

phoå maø ta quan taâm, xaùc suaát phaùt cuûa noù, thôøi gian cheát,FWHM … Chöông trình

Genie-2K coù giao dieän nhö hình beân döôùi.

Hình 4.5 : Giao dieän cuûa chöông trình Genie-2K.

b) Chöông trình Origin 5.0

Laø chöông trình töï ñoäng veõ vaø fit soá lieäu theo nhieàu daïng toaùn hoïc khaùc nhau

nhö haøm ña thöùc, haøm Gauss, haøm tuyeán tính…Chöông trình naøy coøn coù theå lieân keát

vôùi caùc phaàm meàm thoâng duïng veà xöû lyù soá lieäu nhö excel… Giao dieän cuûa noù coù

daïng nhö hình beân döôùi.

Hình 4.6: Giao dieän cuûa chöông trình Origin 5.0

B. Thöïc nghieäm:

4.4 Kieåm chöùng phöông phaùp hieäu chænh truøng phuøng toång trong phoå gamma

cuûa Kafala

Phöông phaùp naøy döïa treân tæ soá cuûa hieäu suaát ñænh ôû caùc khoaûng caùch khaùc

nhau thì khoâng thay ñoåi theo naêng löôïng.

Ñeå kieåm chöùng laïi vaán ñeà naøy chuùng ta söû duïng nguoàn ña naêng 152Eu vôùi

detector HPGe. Ta ño nguoàn naøy ôû caùc vò trí töø 2,4cm ñeán 25cm tính töø beà maët

detector vaø sau ñoù ta laäp tæ soá hieäu suaát ñænh theo caùc khoaûng caùch khaùc nhau.

Sau ñaây laø baûng soá lieäu tæ soá cuûa moät vaøi khoaûng caùch tieâu bieåu:

Baûng 3: Tæ soá hieäu suaát ñænh taïi caùc khoaûng caùch khaùc nhau cuûa 152Eu.

Tæ soá hieäu suaát ñænh taïi caùc khoaûng caùch (cm) Naêng löôïng 4.2/24.9 5.8/24.9 7.4/24.9 8.9/24.9 10.6/24.9 12.1/24.9 E(keV) 3.3913 17.0924 10.9239 121.78 3.3971 17.1544 10.9632 244.70 3.3895 17.0842 10.9263 344.28 3.4458 17.0843 10.9157 411.12 3.4359 16.1667 11.0000 443.97 3.4318 17.2955 11.0682 778.90 3.4390 17.1463 10.9512 867.38 3.3611 17.0556 10.8889 964.07 3.4688 1085.84 17.3125 11.0625 3.4706 1112.08 17.2647 11.0294 3.4400 1408.01 17.0800 10.9200 5.7500 5.7721 5.7474 5.7470 5.7949 5.8182 5.7805 5.7222 5.8438 5.8235 5.7600 4.4456 4.4559 4.4421 4.4458 4.4744 4.5000 4.4634 4.4444 4.5000 4.5000 4.4400 7.8804 7.9044 7.8737 7.8795 7.9231 7.9773 7.9024 7.8611 7.9688 7.9706 7.8800

Tæ soá hieäu suaát ñænh taïi caùc khoaûng caùch (cm)

13.7/24.9 15.3/24.9 16.9/24.9 18.4/24.9 20/24.9 21.5/24.9

Naêng löôïng E(keV) 121.78 244.70 344.28 411.12 443.97 778.90 867.38 964.07 1085.84 1112.08 1408.01 2.8315 2.8382 2.8316 2.8313 2.8462 2.8636 2.8293 2.8333 2.8750 2.8530 2.8400 2.3533 2.3603 2.3474 2.3494 2.3718 2.3864 2.3659 2.3333 2.3750 2.3824 2.3600 1.9620 1.9706 1.9579 1.9637 1.9744 1.9773 1.9756 1.9444 2.0000 1.9706 1.9600 1.6794 1.6838 1.6737 1.6747 1.6923 1.7046 1.6829 1.6667 1.6875 1.7059 1.6800 1.4456 1.4486 1.4421 1.4458 1.4487 1.4546 1.4634 1.4444 1.4688 1.4706 1.4400 1.2663 1.2721 1.2632 1.2651 1.2692 1.2727 1.2683 1.2778 1.2813 1.2647 1.2800

Töø baûng soá lieäu coù ñöôïc ta bieåu dieãn söï phuï thuoäc giöõa tæ soá hieäu suaát

ñænh theo naêng löôïng 152Eu taïi töøng khoaûng caùch khaùc nhau. Keát quaû ta ñöôïc ñoà

thò nhö hình beân döôùi.

Hình 4.7: Tæ soá hieäu suaát ñænh taïi caùc khoaûng caùch khaùc nhau cuûa nguoàn 152Eu

Töø øbaûng 3.1 vaø hình 3.3 ta coù theå nhaän ra raèng tæ soá hieäu suaát ñænh ôû caùc vò

trí khaùc nhau khoâng thay ñoåi theo naêng löôïng. Vôùi moïi naêng löôïng töông ñoái lôùn

thì tæ soá naøy haàu nhö khoâng thay ñoåi theo naêng löôïng vôùi ñoä sai bieät khoâng ñaùng

keå. Vaäy ta coù theå söû duïng phöông phaùp hieâu chænh truøng phuøng cuûa Kafala ñeå

hieäu chænh truøng phuøng khi ta ñi xaùc ñònh hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn

cuûa nguoàn 152 Eu. ÔÛ ñaây trong hình 3.3 chæ baét ñaàu khaûo saùt töø naêng löôïng

244keV, nhö ta thaáy thì ñoà thò haàu nhö laø moät ñöôøng thaúng nhöng vôùi khoaûng

naêng löôïng nhoû hôn (<121kev) thì tæ soá naøy coù söï sai leäch lôùn vaø ñoà thò khoâng

coøn tuyeán tính nöõa. Vaán ñeà naøy caàn ñöôïc nghieân cöùu vaø giaûi thích roõ raøng hôn.

Baây giôø ta seõ aùp duïng phöông phaùp naøy ñeå hieäu chænh truøng phuøng khi ta chuaån

hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn cho nguoàn ña naêng 152Eu

4.5 Xaùc ñònh hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn duøng nguoàn 152Eu.

Sau khi boá trí thí nghieäm nhö ñaõ noùi ôû treân ta thu ñöôïc phoå phaân boá ñoä cao

xung taïi caùc vò trí laàn löôït töø 2,4cm ñeán 24,9cm cuûa hai nguoàn 152Eu vaø 137Cs.

Baèng chöông trình xöû lyù phoå Genie-2k sau khi ñaõ tröø phoâng vaø hieäu chænh thôøi

gian cheát ta coù ñöôïc dieän tích ñænh taïi caùc ñænh naêng löôïng maø ta quan taâm. Keát

hôïp vôùi thoâng soá ban ñaàu cuûa nguoàn nhö: xaùc suaát phaùt, hoaït ñoä cuûa nguoàn, thôûi

gian phaân raõ... (trong baûng 4.3) ta coù theå deã daøng tính ñöôïc hieäu suaát ñænh naêng

löôïng toaøn phaàn. Keát quaû ñöôïc trình baøy chi tieát trong baõng 4.4 beân döôùi.

Baûng 4.3: Caùc soá lieäu veà nguoàn chuaån.

Chu kyø baùn raõ(ngaøy)

Ñoàng vò Naêng löôïng (keV) Xaùcxuaátphaùt

1naêm= 365.2422ngaøy

treân moät phaân raõ

137Cs

661,657± 0,003 0,8499± 0,0020 (1,099± 0,004) E4

152Eu

121,7817± 0,0003 0,2841± 0,0013 4941± 7

152Eu

244,6974± 0,0008 0,0755± 0,0004 4941± 7

152Eu

344,2785± 0,0012 0,2658± 0,0012 4941± 7

152Eu

411,1165± 0,0012 0,02237± 0,00010 4941± 7

152Eu

443,965± 0,003 0,03125± 0,00014 4941± 7

152Eu

778,9045± 0,0024 0,1296± 0,0006 4941± 7

152Eu

867,38± 0,003 0,0424± 0,0002 4941± 7

152Eu

964,072± 0,018 0,1462± 0,0006 4941± 7

152Eu

1085,837± 0,010 0,1013± 0,0006 4941± 7

152Eu

1089,737± 0,005 0,0173± 0,0001 4941± 7

152Eu

1112,076± 0,003 0,134± 0,0006 4941± 7

152Eu

1212,948± 0,011 0,01415± 0,00009 4941± 7

152Eu

152Eu

1299,142± 0,008 0,01632± 0,00009 4941± 7

1408,013± 0,003 0,2085± 0,0009 4941± 7

Baûøng 4.4: Hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn cuûa nguoàn 152Eu sau khi ñaõ

hieäu chænh phoâng vaø thôøi gian cheát.

4.2 2.4 8.9 5.8 10.6 12.1

24.9 16.9 15.3 21.5 20

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm) Naêng löôïng 7.4 E (keV) 0.0963 0.0330 0.0230 0.0158 0.0117 0.0091 0.0070 121.78 0.0348 0.0211 0.0150 0.0106 0.0080 0.0064 0.0049 244.70 0.0293 0.0153 0.0106 0.0074 0.0056 0.0044 0.0034 344.28 0.0204 0.0128 0.0092 0.0065 0.0050 0.0038 0.0030 411.12 443.97 0.0188 0.0110 0.0083 0.0059 0.0045 0.0035 0.0027 778.90 0.0110 0.0069 0.0048 0.0034 0.0026 0.0020 0.0016 0.003 0.0023 0.0019 0.0014 867.38 0.0092 0.0060 0.0043 964.07 0.0089 0.0056 0.0039 0.0027 0.0021 0.0016 0.0013 1085.84 0.0089 0.0053 0.0036 0.0025 0.0019 0.0015 0.0012 1112.08 0.0086 0.0053 0.0037 0.0026 0.0020 0.0015 0.0012 1408.01 0.0063 0.0039 0.0027 0.0019 0.0014 0.0011 0.0009 0.0167 0.0094 0.0060 0.0043 0.0032 0.0024 0.0019 661.66 Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm) Naêng löôïng 18.4 13.7 E (keV) 0.0058 0.0046 0.0039 0.0034 0.0029 0.0025 0.0018 121.78 0.0041 0.0033 0.0029 0.0025 0.0021 0.0018 0.0014 244.70 0.0029 0.0023 0.0020 0.0017 0.0015 0.0013 0.0010 344.28 0.0025 0.0020 0.0017 0.0015 0.0013 0.0011 0.0008 411.12 0.0023 0.0018 0.0016 0.0014 0.0012 0.0010 0.0008 44397 0.0013 0.0011 0.0009 0.0008 0.0007 0.0006 0.0004 778.90 0.0012 0.0010 0.0008 0.0007 0.0006 0.0006 0.0004 867.38 0.0011 0.0009 0.0007 0.0006 0.0006 0.0005 0.0004 964.07 1085.84 0.0010 0.0008 0.0007 0.0006 0.0005 0.0004 0.0003 1112.08 0.0011 0.0008 0.0007 0.0006 0.0005 0.0005 0.0003 1408.01 0.0007 0.0006 0.0005 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0016 0.0013 0.0011 0.0009 0.0008 0.0007 0.0006 661.66 Ñoàng vò 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 137Cs Ñoàng vò 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 137Cs

Töø caùc soá lieäu trong baûng ôû treân ta thieát laäp ñöôïc ñöôøng cong hieäu suaát

theo naêng löôïng taïi caùc vò trí khaùc nhau baèng chöông trình Origin 5.0. Keát quaû

thu ñöôïc nhö hình 4.6 beân döôùi.

Hình 4.8: Ñöôøng cong hieäu suaát theo naêng löôïng khi chöa hieäu chænh truøng phuøng.

Hình 4.6 cho ta taäp hôïp ñöôøng cong hieäu suaát theo naêng löôïng ôû taát caû caùc

vò trí töø 2,4cm ñeán 24,9cm. Ta thaáy ôû khoaûng caùch 2,4cm (laø khoaûng caùch nguoàn

gaàn detector nhaát) hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn thöïc nghieäm coù ñoä sai

leäch lôùn so vôùi lyù thuyeát. Nguyeân nhaân laø do coù söï aûnh höôûng hieäu öùng truøng

phuøng toång khi ta ño vôùi khoaûng caùch töø nguoàn ñeán beà maët detector ngaén. Sau

ñaây ta seõ aùp duïng phöông phaùp cuûa Kafala ñeå hieäu chænh hieän töôïng naøy. Ñeå deã

daøng ta choïn vò trí caùch detector 24,9cm laø vò trí maø taïi ñoù hieäu öùng truøng phuøng

khoâng coøn ñaùng keå vaø ta duøng nguoàn chuaån laø nguoàn 137Cs (662keV).

duøng ñeå tính heä soá truøng phuøng thu ñöôïc töø phöông phaùp

Hai heä soá Rn, Rf

thöïc nghieäm nhö sau:

Baûng 4.5: Heä soá Rn vaø Rf taïi caùc vò trí töông öùng.

Rn Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

Naêng löôïng E (keV) 2.4 4.2 5.8 7.4 8.9 10.6 12.1

121,78 0.2661 0.2580 0.2364 0.2488 0.2446 0.2437 0.2502

244,70 1.6414 1.5290 1.3733 1.4004 1.3520 1.3199 1.3424

344,28 0.5501 0.5925 0.5460 0.5631 0.5455 0.5373 0.5438

411,12 9.3609 8.5153 7.6003 7.7719 7.3922 7.4028 7.4682

443,97 7.2761 6.6110 5.9754 6.0358 5.8582 5.7269 5.8182

778,90 2.9942 2.7339 2.5322 2.5798 2.4982 2.4471 2.4629

867,38 10.990 9.6085 8.7348 8.7989 8.4775 8.1244 8.2787

964,07 3.2998 2.9974 2.7860 2.8351 2.7303 2.6673 2.6801

1085,84 4.7526 4.5212 4.3064 4.4364 4.2880 4.2175 4.2933

1112,08 3.7004 3.4303 3.1734 3.2322 3.0785 3.0614 3.1121

1408,01 3.2445 2.967 2.7796 2.8489 2.7309 2.6867 2.7065 Ñoàng vò 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu

Rn Rf

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

Naêng löôïng E (keV) 13.7 15.3 16.9 18.4 20 21.5 24.9

121,78 0.2445 0.2552 0.2491 0.2480 0.2525 0.2563 0.2703

244,70 1.2999 1.3423 1.2972 1.2879 1.3047 1.3243 1.3817

344,28 0.5275 0.5434 0.5299 0.5274 0.5312 0.5331 0.5595

411,12 7.1295 7.4899 7.2388 7.1453 7.3117 7.2970 7.7042

443,97 5.6743 5.8431 5.5993 5.5290 5.5670 5.5735 5.7864

778,90 2.3995 2.4650 2.3956 2.3805 2.3778 2.3985 2.4898

867,38 7.9886 8.2734 7.9734 8.0536 7.8450 7.8359 8.2533

964,07 2.6096 2.6945 2.5945 2.5990 2.5850 2.6107 2.7324

1085,84 4.1473 4.2577 4.1654 4.1462 4.0907 4.1817 4.3558

1112,08 2.7942 3.0481 2.9112 3.0368 2.8622 3.0169 3.0930

1408,01 2.6057 2.6704 2.5890 2.5823 2.5807 2.6232 2.7288 Ñoàng vò 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu

Sau khi ñaõ tính ñöôïc hai heä soá Rn vaø Rf ta deã daøng suy ra heä soá truøng phuøng

toång theo coâng thöùc

(4.1)

Baûng 4.6 : Heä soá truøng phuøng theo khoaûng caùch.

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

Naêng löôïng E (keV) 2.4 4.2 5.8 7.4 8.9 10.6 12.1

121,78 0.9845 0.9545 0.8747 0.9207 0.9048 0.9015 0.9257

244,70 1.1880 1.1066 0.9940 1.0135 0.9786 0.9553 0.9716

344,28 0.9831 1.0589 0.9759 1.0063 0.9749 0.9602 0.9719

411,12 1.2150 1.1053 0.9865 1.0088 0.9595 0.9609 0.9694

443,97 1.2575 1.1425 1.0327 1.0431 1.0124 0.9897 1.0055

778,90 1.2026 1.0980 1.0170 1.0361 1.0034 0.9828 0.9892

867,38 1.3316 1.1642 1.0583 1.0661 1.0272 0.9844 1.0031

964,07 1.2077 1.0970 1.0196 1.0376 0.9993 0.9762 0.9809

1085,84 1.0911 1.0380 0.9887 1.0185 0.9844 0.9683 0.9856

1112,08 1.1964 1.1091 1.0260 1.0450 0.9953 0.9898 1.0062

1408,01 1.1890 1.0873 1.0186 1.0440 1.0008 0.9846 0.9918

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

Ñoàng vò 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu Ñoàng vò

Naêng löôïng E (keV) 20 18.4 16.9 15.3 13.7

21.5 152Eu 121,78 0.9047 0.9442 0.9216 0.9177 0.9342 0.9482 152Eu 244,70 0.9408 0.9715 0.9389 0.9321 0.9443 0.9585 152Eu 344,28 0.9427 0.9711 0.9471 0.9426 0.9494 0.9528 152Eu 411,12 0.9254 0.9722 0.9396 0.9275 0.9491 0.9471 152Eu 443,97 0.9806 1.0098 0.9677 0.9555 0.9621 0.9632 152Eu 778,90 0.9637 0.9900 0.9622 0.9561 0.9550 0.9633 152Eu 867,38 0.9679 1.0024 0.9661 0.9758 0.9505 0.9494 152Eu 964,07 0.9551 0.9861 0.9496 0.9512 0.9461 0.9555 152Eu 1085,84 0.9521 0.9775 0.9563 0.9519 0.9391 0.9600

152Eu 1112,08 0.9034 0.9855 0.9412 0.9819 0.9254 0.9754 152Eu 1408,01 0.9549 0.9786 0.9488 0.9463 0.9457 0.9613

Baây giôø ta seõ tính laïi hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn sau khi ñaõ loaïi

boû hieäu öùng truøng phuøng toång baèng coâng thöùc:

(4.2)

Vôùi ; laàn löôït laø hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn tröôùc vaø

sau khi hieäu chænh truøng phuøng vaø laø heä soá truøng phuøng toång.

Baûng 4.7 : Hieäu suaát sau khi ñaõ hieäu chænh truøng phuøng toång

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

Ñoàng vò Naêng löôïng E (keV) 2.4 4.2 5.8 7.4 8.9 10.6 12.1

121,78 0.0948 0.0315 0.0201 0.0145 0.0106 0.0082 0.0062

244,70 0.0413 0.0233 0.0149 0.0108 0.0079 0.0061 0.0046

344,28 0.0288 0.0162 0.0104 0.0075 0.0055 0.0042 0.0032

411,12 0.0248 0.0142 0.0091 0.0065 0.0048 0.0037 0.0029

443,97 0.0237 0.0126 0.0086 0.0062 0.0045 0.0035 0.0027

778,90 0.0133 0.0076 0.0049 0.0035 0.0026 0.0020 0.0015

867,38 0.0122 0.0070 0.0045 0.0032 0.0024 0.0018 0.0014

964,07 0.0107 0.0061 0.0039 0.0028 0.0021 0.0016 0.0012

1085,84 0.0097 0.0055 0.0035 0.0026 0.0019 0.0014 0.0011

1112,08 0.0103 0.0059 0.0038 0.0027 0.0020 0.0015 0.0012

0.0075 0.0043 0.0027 0.0020 0.0014 0.0011 0.0009

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu Ñoàng vò

1408,01 Naêng löôïng E (keV)

13.7 15.3 16.9 18.4 20 21.5

121,78 0.0052 0.0043 0.0036 0.0031 0.0027 0.0023

244,70 0.0039 0.0032 0.0027 0.0023 0.0020 0.0017

152Eu 152Eu 152Eu 152Eu

344,28 0.0027 0.0022 0.0019 0.0016 0.0014 0.0012

411,12 0.0024 0.0020 0.0016 0.0014 0.0012 0.0011

443,97 778,90 0.0022 0.0019 0.0015 0.0013 0.0011 0.0010 0.0013 0.0011 0.0009 0.0008 0.0006 0.0006

867,38 0.0012 0.0010 0.0008 0.0007 0.0006 0.0005

964,07 0.0010 0.0008 0.0007 0.0006 0.0005 0.0005

1085,84 0.0009 0.0008 0.0006 0.0005 0.0005 0.0004

152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu

1112,08 0.0010 0.0008 0.0007 0.0006 0.0005 0.0004

1408,01 0.0007 0.0006 0.0005 0.0004 0.0004 0.0003

Baây giôø ta veõ laïi ñöôøng cong hieäu suaát sau khi ñaõ hieäu chænh hieäu öùng truøng

phuøng toång:

Hình 4.9: Ñöôøng cong hieäu suaát theo naêng löôïng sau khi ñaõ hieäu chænh truøng

phuøng.

Sau khi hieäu chænh truøng phuøng thì ñöôøng cong hieäu suaát thöïc nghieäm taïi

caùc khoaûng caùch hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi lyù thuyeát. Möùc sai soá cuûa hieäu suaát ñænh

naêng löôïng toaøn phaàn naøy vaøo khoaûng 2% coù theå chaáp nhaän ñöôïc. Sau daây laø

baûng sai soá tuyeät ñoái cuûa hieäu suaát ñænh.

Baûng 4.8: Sai soá cuûa hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn.

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

7.4 8.9 4.2 5.8 10.6 12.1

Ñoàng vò 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu Naêng löôïng 2.4 E (keV) 2.0025 2.0025 2.0025 2.0025 2.0025 2.0025 2.0025 121,78 2.0100 2.00998 2.0100 2.0100 2.0224 2.0224 2.0396 244,70 2.0025 2.0025 2.0025 2.0025 2.0025 2.0100 2.0100 344,28 2.1190 2.08806 2.1190 2.1190 2.1541 2.1932 2.2361 411,12 2.0881 2.06155 2.0616 2.0881 2.1190 2.1190 2.1541 443,97 2.0224 2.00998 2.0224 2.0224 2.0396 2.0396 2.0616 778,90 2.1541 2.08806 2.1190 2.1541 2.1932 2.2361 2.2361 867,38 964,07 2.0224 2.02238 2.0224 2.0224 2.0396 2.0396 2.0616 1085,84 2.0396 2.02238 2.0224 2.0396 2.0396 2.0616 2.0881 1112,08 2.0224 2.00998 2.0224 2.0224 2.0224 2.0396 2.0396 1408,01 2.0100 2.00998 2.0100 2.0224 2.0224 2.0224 2.0396

Khoaûng caùch töø detector ñeán vò trí nguoàn (cm)

20 24.9 21.5 16.9 18.4

Naêng löôïng 13.7 E (keV) 2.0025 121,78 2.0396 244,70 2.0100 344,28 2.2825 411,12 2.1932 443,97 2.0616 778,90 2.3324 867,38 964,07 2.0616 1085,84 2.0881 1112,08 2.0396 1408,01 2.0396 15.3 2.0100 2.0100 2.0100 2.0100 2.0100 2.0100 2.0396 2.0616 2.0616 2.0881 2.0881 2.1190 2.0100 2.0100 2.0100 2.0224 2.0224 2.0224 2.3324 2.3324 2.5000 2.5000 2.5000 2.7586 2.2361 2.2825 2.2825 2.3324 2.3854 2.4413 2.0620 2.0881 2.0881 2.1190 2.1190 2.1541 2.3854 2.4413 2.5000 2.5000 2.6249 2.7586 2.0616 2.0881 2.0881 2.0881 2.1190 2.1541 2.1190 2.1190 2.1541 2.1541 2.1932 2.2361 2.0616 2.0881 2.0881 2.0881 2.1190 2.1541 2.0616 2.0616 2.0616 2.0881 2.0881 2.1190

Ñoàng vò 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 152Eu 4.5 Toång keát:

Chuùng ta vöøa hieäu chænh xong hieäu öùng truøng phuøng toång trong ño phoå

gamma taïi caùc khoaûng caùch khaùc nhau baèng phöông phaùp thöïc nghieäm. Baûng 4.4

cho ta hieäu suaát ñænh luùc chöa hieäu chænh truøng phuøng, baûng 4.7 cho ta hieäu suaát

ñænh sau khi ñaõ hieäu chænh truøng phuøng. Caùc baûng 4.5 vaø 4.6 cho ta caùc heä soá

truøng phuøng ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp thöïc nghieäm.

Baèng caùch duøng nguoån ñieåm ña naêng 152Eu vaø nguoàn chuaån 137Cs ta ñaõ xaây

döïng thaønh coâng ñöôøng cong hieäu suaát theo naêng löôïng ôû nhieàu khoaûng caùch

khaùc nhau. Keát quaû naøy ñöôïc duøng laøm neàn taûng ñeå aùp duïng tính toaùn cho caùc

nguoàn khaùc. Chaúng haïn nhö ta coù moät nguoàn ño chöa bieát ñöôïc hoaït ñoâ thì ta coù

theå duøng ñöôøng cong hieäu naøy ñeå suy ra hoaït ñoä cuûa noù thoâng qua coâng thöùc tính

hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn.

Ôû khoaûng caùch 2.4cm hieän töôïng maát soá ñeám do truøng phuøng laø maïnh nhaát

coù theå leân ñeán 30%. Vôùi caùc nguoàn daïng hình hoïc khaùc thì söï maát maùt coøn cao

hôn khi söû dung detector HPGe.

So saùnh soá lieäu ño ñaïc thöïc nghieäm vaø lyù thyeát thì ñoä sai leäch nhoû hôn 3%

neân coù theå chaáp nhaän ñöôïc.

KEÁT LUAÄN

Trong chöông 1 giôùi thieäu sô löôïc veà cô cheá ghi nhaän phoå cuûa caùc loaïi

detector, caáu taïo cuûa heä phoå keá gamma taïi boä moân Vaät lyù haït nhaân.

Trong chöông 2 ñaõ ñònh nghóa vaø phaân bieät moät soá loaïi hieäu suaát, caùc aûnh

höôûng leân hieäu suaát cuûa detector, tæ soá P/T, hieäu suaát toång, coâng thöùc tính hieäu

suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn vaø coâng thöùc tính sai soá cuûa noù. Trong chöông

naøy coøn ñeà caäp ñeán cô sôû lyù thuyeát cuûa moät soá ñöôøng cong hieäu suaát trong thöïc

nghieäm.

Chöông 3 trình baøy ñònh nghóa vaø söï hình thaønh hieän töôïng truøng phuøng

trong phaân tích phoå gamma. Trong chöông naøy giôùi thieäu hai phöông phaùp ñeå

hieäu chænh truøng phuøng, ñaëc bieät ñi saâu hôn vaøo phöông phaùp thöïc nghieäm

Chöông 4: kieåm chöùng phöông phaùp hieäu chænh truøng phuøng cuûa Kafala

(phöông phaùp thöïc nghieäm) vaø tính toaùn hieäu suaát ñænh naêng löôïng toaøn phaàn coù

hieäu chænh truøng phuøng baèng phöông phaùp thöïc nghieäm vôùi nguoàn 152Eu.

Thaønh coâng trong luaän vaên naøy laø chuùng ta thieát laäp ñöôïc ñöôøng cong hieäu

suaát theo naêng löôïng vôùi nhieàu khoaûng caùch khaùc nhau coù hieäu chænh truøng

phuøng vôùi sai soá ôû möùc chaáp nhaän. Vì thôøi gian haïn heïp neân trong luaän vaên naøy

chæ tính hieäu suaát ñænh baèng moät phöông phaùp duy nhaát neân khoâng theå so saùnh

vôùi caùc phöông phaùp khaùc nhö phöông phaùp baùn thöïc nghieäm hoaëc phöông phaùp

moâ phoûng.

KIEÁN NGHÒ

 Trong töông lai neáu coù ñieàu kieän chuùng toâi seõ tính toaùn heä soá truøng phuøng

treân caùc loaïi detector khaùc nhau vaø vôùi nhieàu loaïi nguoàn vaø nhieàu hình

hoïc nguoàn khaùc nhau, ñaëc bieät laø nguoàn theå tích vì heä soá truøng phuøng

khoâng chæ phuï thuoäc vaøo toác ñoä phaân raõ cuûa nguoàn maø coøn phuï thuoäc vaøo

töøng loaïi detector khaùc nhau vaø töøng daïng hình hoïc rieâng bieät.

 Khaûo saùt tæ soá hieäu suaát naêng löôïng toaøn phaàn taïi caùc khoaûng caùch khaùc

nhau ôû möùc naêng löôïng thaáp. Theo Kafala thì söï sai leäch cuûa tæ soá naøy ôû

möùc naêng löôïng thaáp laø do hieäu öùng caïnh haáp thuï, ñuùng khoâng?

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO

Tieáng vieät:

[1] Traàn AÙi Khanh, “Moâ phoûng töông taùc böùc xaï gamma qua vaät chaát”,

LVTN, 2002.

[2] Traàn Thò Thuyù Lieân, “Khaûo saùt caùc thoâng soá cuûa heä phoå keá gamma vôùi

ñaàu doø baùn daãn Ge sieâu tinh khieát (HPGe) GC2018”, LVTN, 2006.

[3] Nguyeãn Thò Bích Loan, “Moâ phoûng tia gamma baèng phöông phaùp Monte

Carlo”, LVTN, Khoa Vaät lyù, Tröôøng ÑHSP – TPHCM, 2004.

[4] Tröông Thò Hoàng Loan, “Baøi giaûng moân Xöû lyù soá lieäu”, tröôøng ÑHKHTN

Tp.HCM.

[5] Ñaëng Nguyeân Phöông, “Khaûo saùt ñöôøng cong hieäu suaát cuûa ñaàu doø HPGe

baèng chöông trình MCNP”, LVTN, 2006.

[6] Leâ Thanh, “Khaûo saùt hieäu suaát ghi vaø ñoä phaân giaûi cuûa Detector baùn daãn

Germanium sieâu tinh khieát theo hình hoïc tôùi”, LVTN, 2005.

[7] Traàn Thieän Thanh, “Hieäu chænh truøng phuøng toång trong heä phoå keá gamma

söû duïng chöông trình MCNP”, LVTS,2007.

Tieáng nöôùc ngoaøi:

[8] Bruner, H.D. and Perkinson, J.D. “A Comparison of Iodine-131 Counting

Methods.” Nucleonics October 1952, p. 57.

[9] Eduardo Garci’a- Toranoõ, Mikagros Pozuelo, Francesc Salvat, “Monte

Carlo calulations of coincidence-summing corrections for volume sources

in gamma-ray spectrometry with Ge detectors”, Nuclear Instruments and

Methods in Physics Research A 544 (2005) 557-583.

[10] G. TOKCAN and C. R. COTHERN, “efficiency determinations for a

GE(LI) detector”, bruce may, Vol. 69, University of Dayton.

[11] Glenn F. Knoll, “Radiation Detection and Measurement”, Third Edition,

John Wiley & Sons , Inc., New York, 1999

[12] Gordon Gilmore, John D. Hemingway, Practical Gamma – Ray

Spectrum, John Willey & Sons, Inc., New York, 1995.

[13] I. Ramos-Lerate, M. Barrera, R. A. Ligero and M. Casas-Ruiz, “A new

summing-correction method for gamma-efficiency calibration with multi-

gamma-ray radionuclides”, Nuclear Instruments and Methods, Volume 395,

Issue 2, 11 August 1997, Pages 202-206.

[14] Keyser, R. M. ,Twomey, T. R. , and Sangsingkeow, P. , “Matching Ge

Detecter Element Geometry to Sample Size and Shape: one dose not fit

all!”, Winter Meeting of the American Nuclear Society, Nov 15, 1998,

Washington, DC.

[15] Larry MacDonald, “Radiation Detection and Measurement”, 1 June

2006.

[16] M.Blaauw, S.J. Gelsema, “The influence of peak determination bias in

quantitative gamma-ray spectromery in the presence of true coincidence

summing”, Nulear instruments and /methods in physics pesewrch A 422

(1999) 417-422.

[17] MAURO S. DIAS and MSRINA F. KOSKINAS, “Accidental Summing

Correction in 125I Activity Determination by the Sum-Peak Method”, Appl.

Radiat. Vol. 46, No.9, pp.945-948, 1995.

[18] S. I. Kafala, “Simple mehod for true coincidence summing correction”,

Journal of Radia nalytical and Nuclear Chemistry, Vol 1991, No. 1, 105-

114, 1995.

[19] V. P. Kolotov, M. J. Koskelo, “testing of different true coincidence

correction approaches for gamma-ray spectrometry of voluminous

sources”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 233.

Nos 1-2 (1998) 95-100.

[20] Y.Lee, S.Park, K.choi, T.Horiguchi, H.Inoue. “Correction equations of

coincidence summing using 75Se radionnuclide in the effciency of HpGe

detector”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 242, No.1

(1999) 105-110.

Trang Web:

www.bsi.lv/products

www.canberra.com/graphics/content/Detectors

www.cesr.fr/

www.fi.tartu.ee/lab/stls

www.nea.fr.

www.ortec-online.com/detectors/photon

www-dapnia.cea.fr/Sphm/Deformes/Manipskr72