B kh i phát th i gian b ng ph ng pháp t s không đ i GVHD: TS. Nguy n Đ cộ ở ờ ằ ươ ỷ ố ổ ễ ứ
Hòa
S phátự
tri n nhanh trong hi u bi t c a nhân lo i v c u trúc c a h t nhân trong n a đ uể ể ế ủ ạ ề ấ ủ ạ ữ ầ
th k 20 đã ch ra cho chúng ta m t lo t các lý thuy t v c u trúc h t nhân, ph nế ỷ ỉ ộ ạ ế ề ấ ạ ả
ng h t nhân, song song v i đó thì các ph ng pháp đo và các h ph k đo h tứ ạ ớ ươ ệ ổ ế ạ
nhân cũng đ c phát tri n r t nhanh chóng. T các h đo đ n gi n đ n nh ng hượ ể ấ ừ ệ ơ ả ế ữ ệ
đo ph c t p nhi u đ u dò hi n nay, trong các h ph k dùng nhi u đ u dò (Hứ ạ ề ầ ệ ệ ổ ế ề ầ ệ
trùng phùng, h đ i trùng, h ph k đo th i gian, h ph k đo tán x c ngệ ố ệ ổ ế ờ ệ ổ ế ạ ộ
h ng proton…) thì m t v n đ r t quan tr ng là xác đ nh đ c móc th i gian c aưở ộ ấ ề ấ ọ ị ượ ờ ủ
các b c x t ng tác v i đ u dò đ t s d ng tín hi u này đi u khi n các quáứ ạ ươ ớ ầ ể ừ ử ụ ệ ề ể
trình thu nh n thông tin c a các kh i đi n t khác nhau trong chính h đo. M chậ ủ ố ệ ử ệ ạ
đi n t th c hi n ch c năng này g i là ệ ử ự ệ ứ ọ “B kh i phát th i gian đo”ộ ở ờ .
B kh i phát th i gian có th đ c xây d ng trên nhi u ph ng pháp khácộ ở ờ ể ượ ự ề ươ
nhau, xong yêu c u xung đi u khi n l i ra (xung kh i phát) là luôn c đ nh v m tầ ề ể ố ở ố ị ề ặ
th i gian. Tính ch t c a các xung đi n đ c bi n đ i t các đ u dò b c x làờ ấ ủ ệ ượ ế ổ ừ ầ ứ ạ
ng u nhiên v m t biên đ xung hay nói khác đi là biên đ xung thay đ i m t cáchẫ ề ặ ộ ộ ổ ộ
ng u nhiên ng v i th i gian tăng không đ i. Vì lý do đó các b kh i phát ph iẫ ứ ớ ờ ổ ộ ở ả
đ c xây d ng sao cho xung kh i phát luôn đ c “gim” t i m t v trí. M c đíchượ ự ở ượ ạ ộ ị ụ
c a ti u lu n này là trình bày ủ ể ậ “Ph ng pháp d thao t s không đ i c a đươ ự ỷ ố ổ ủ ộ
cao xung (Constant Fraction – CF)”
I. Đ t v n đặ ấ ề
Trang 1
B kh i phát th i gian b ng ph ng pháp t s không đ i GVHD: TS. Nguy n Đ cộ ở ờ ằ ươ ỷ ố ổ ễ ứ
Hòa
1.1 Vai trò c a b kh i phát th i gian trong các h ph k h t nhân.ủ ộ ở ờ ệ ổ ế ạ
Trong các phép đo c a v t lý h t nhân thì các ph ng pháp đo trùng phùngủ ậ ạ ươ
đóng m t vai trò quan tr ng. Tùy theo bài toán th c t mà c u trúc đo có th thayộ ọ ự ế ấ ể
đ i cùng v i kh i ch c năng khác nhau.ổ ớ ố ứ
Đ i v i các phép đo t ng quan góc cũng nh trong các h đo đ gi mố ớ ươ ư ệ ể ả
thi u phông Compton luôn đòi h i ph i đánh d u th i gian xu t hi n xung cho hể ỏ ả ấ ờ ấ ệ ệ
trùng phùng, hay nói cách khác th i đi m xung này xu t hi n t ng ng v i th iờ ể ấ ệ ươ ứ ớ ờ
đi m kh i phát cho h th ng đo th c hi n phép đo. M ch ch th c hi n ch c năngể ở ệ ố ự ệ ạ ỉ ự ệ ứ
đó g i là b kh i phát th i gian đo.ọ ộ ở ờ
B kh i phát th i gian là m t b đánh d u th i đi m xu t hi n xung độ ở ờ ộ ộ ấ ờ ể ấ ệ ể
hình thành xung logic l i ra (xung kh i phát th i gian) đ kh i phát th i gian đo.ố ở ờ ể ở ờ
Do tính ch t c a b c x mang tính ng u nhiên v biên đ , do đó v i m t ngu nấ ủ ứ ạ ẫ ề ộ ớ ộ ồ
b c x biên đ xung ra t detector cũng mang tính ng u nhiên m c dù th i gianứ ạ ộ ừ ẫ ặ ờ
tăng là nh nhau. Vì v y nhi m v c a b kh i phát th i gian là ph i đ a ra cácư ậ ệ ụ ủ ộ ở ờ ả ư
xung đánh d u không đ i dù các xung có các m t tăng khác nhau.ấ ổ ặ
Trong h ph k h t nhân, đ c bi t là các h ph k s d ng nhi u đ u dòệ ổ ế ạ ặ ệ ệ ổ ế ử ụ ề ầ
ghi nh n trong các c u hình đo trùng phùng, đ i trùng, đo ph th i gian, phép đoậ ấ ố ổ ờ
t ng quan góc…luôn đòi h i ph i đánh d u th i đi m xu t hi n tín hi u (xung)ươ ỏ ả ấ ờ ể ấ ệ ệ
c a kh i đi n t ch c năng và s d ng tín hi u này đ đi u khi n quá trình đ củ ố ệ ử ứ ử ụ ệ ể ề ể ọ
ghi d li u c a ADC (kh i bi n đ i tín hi u sang s ) hay nói cách khác đây cũngữ ệ ủ ố ế ổ ệ ố
chính là đi u khi n quá trình đ c ghi c a h ph k h t nhân.ề ể ọ ủ ệ ổ ế ạ
B c x h t nhân t ng tác v i đ u dò ghi nh n s t o nên tín hi u (xung),ứ ạ ạ ươ ớ ầ ậ ẽ ạ ệ
tín hi u này đ c đ a qua m ch vi phân (RC) đ hình thành xung l ng c c. Bệ ượ ư ạ ể ưỡ ự ộ
kh i phát th i gian s d ng xung l ng c c, phát hi n đi m không đ hình thànhở ờ ử ụ ưỡ ự ệ ể ể
m t tín hi u và tín hi u này s đ c s d ng đ đi u khi n quá trình ghi đ c choộ ệ ệ ẽ ượ ử ụ ể ề ể ọ
các kh i đi n t ch c năng khác.ố ệ ử ứ
Quá trình đi u khi n ghi đ c không đúng s làm cho k t qu thu nh n sai,ề ể ọ ẽ ế ả ậ
ch ng h n đ i v ih ph k trùng phùng thì s d n đ n quá trình đ c sai k t quẳ ạ ố ớ ệ ổ ế ẽ ẫ ế ọ ế ả
đó ho c h ph k s đ c c b c x không ph i c a quá trình trùng phùng (trùngặ ệ ổ ế ẽ ọ ả ứ ạ ả ủ
Trang 2
B kh i phát th i gian b ng ph ng pháp t s không đ i GVHD: TS. Nguy n Đ cộ ở ờ ằ ươ ỷ ố ổ ễ ứ
Hòa
phùng phông hay còn g i là trùng phùng ng u nhiên) ho c h ph k s ghi đ c bọ ẫ ặ ệ ổ ế ẽ ọ ị
thi u d li u.ế ữ ệ
1.2. Các ph ng pháp kh i phát th i gian.ươ ở ờ
Bi n đ i th i gian thành biên đ là bi n đ i tuy n tính kho ng th i gianế ổ ờ ộ ế ổ ế ả ờ
gi a hai s ki n h t nhân thành m t xung biên đ l i ra. ữ ự ệ ạ ộ ộ ở ố
Gi s kho ng thòi gian đ c xác đ nh b i hai s ki n h t nhân. B bi n đ iả ử ả ượ ị ở ự ệ ạ ộ ế ổ
kho ng th i gian thành biên đ (Time to Amplitude Covertor – TAC) là m t m chả ờ ộ ộ ạ
đi n t dùng đ bi n đ i kho ng th i gian gi a hai s ki n thành m t xung biênệ ử ể ế ổ ả ờ ữ ự ệ ộ
đ t ng ng, biên đ t ng ng này đ c chuy n đ i thành d ng s nh vào bộ ươ ứ ộ ươ ứ ượ ể ổ ạ ố ờ ộ
bi n đ i t ng t thành s .ế ổ ươ ự ố
B bi n đ i kho ng th i gian thành biên đ là b c đ u tiên đ hình thànhộ ế ổ ả ờ ộ ướ ầ ể
vi c s hóa th i gian, vi c này đ c s d ng trong kho ng th i gian xác đ nh v iệ ố ờ ệ ượ ử ụ ả ờ ị ớ
biên đ nh , còn đ phân gi i đ c đòi h i r t cao, đòi h i này không th đáp ngộ ỏ ộ ả ượ ỏ ấ ỏ ể ứ
đ c đ i v i các b bi n đ i kho ng th i gian thành biên đ tr c ti p thôngượ ố ớ ộ ế ổ ả ờ ộ ự ế
th ng vì c n ph i có m t đ ng h có t n s r t l n. H n n a, b bi n đ iườ ầ ả ộ ồ ồ ầ ố ấ ớ ơ ữ ộ ế ổ
kho ng th i gian thành biên đ còn có th s d ng đ c c trong các tr ng h pả ờ ộ ể ử ụ ượ ả ườ ợ
mà h s hóa bi n đ i đ c m r ng, vì th vi c h s hóa biên đ gi a cácệ ố ế ổ ượ ở ộ ế ệ ệ ố ộ ữ
kho ng th i gian là các biên đ tín hi u đ c s d ng tr c ti p vi c s hóa th iả ờ ộ ệ ượ ử ụ ự ế ệ ố ờ
gian.
Trong phép đo kho ng th i gian có nguyên t c: Xung đ n s m h n đ cả ờ ắ ế ớ ơ ượ
xác đ nh là tín hi u START, còn xung đ n tr h n là tín h u STOP. B bi n đ iị ệ ế ể ơ ệ ộ ế ổ
kho ng th i gian thành biên đ tuân theo quy t c này. Máy phát xung (RAMP)ả ờ ộ ắ
tuy n tính b t đ u ngay t khi nh n tín i u START. Xung tuy n tính d ng ngayế ắ ầ ừ ậ ệ ế ừ
khi nh n tín hi u STOP và các giá tr đ c tr i r ng ra đ đ th i gian đ bi nậ ệ ị ượ ả ộ ể ủ ờ ể ế
đ i t ng t thành s .ổ ươ ự ố
Nguyên t c ho t đ ng c a b bi n đ i kho ng th i gian thành biên đắ ạ ộ ủ ộ ế ổ ả ờ ộ
đ c mô t gi n đ th i gian nh hình 1.1.ượ ả ở ả ồ ờ ư
Trang 3
B kh i phát th i gian b ng ph ng pháp t s không đ i GVHD: TS. Nguy n Đ cộ ở ờ ằ ươ ỷ ố ổ ễ ứ
Hòa
Hình 1.1: Gi n đ th i gianả ồ ờ
V i nhi m v đ a ra các xung đánh d u không đ i dù biên đ xung vào không đ i.ớ ệ ụ ư ấ ổ ộ ổ
Trên nguyên t c đó, ng i ta xây d ng các b kh i phát th i gian đo theo nhi uắ ườ ự ộ ở ờ ề
cách khác nhau:
- Ph ng pháp phân bi t biên đ d a vào s n tr c c a xung đ thuươ ệ ộ ự ườ ướ ủ ể
nh n tín hi u đánh d u.ậ ệ ấ
- Ph ng pháp c t không (zero – crossing): s d ng đi m c t xungươ ắ ử ụ ể ắ
c a xung l ng c c đ t o tín hi u đánh d u.ủ ưỡ ự ể ạ ệ ấ
- Ph ng pháp d thao t s không đ i c a đ cao xung (constant –ươ ự ỷ ố ổ ủ ộ
fraction)
- Ph ng pháp ng ng suy bi n.ươ ưỡ ế
B kh i phát th i gian có th xây d ng trên nhi u ph ng pháp khác nhau,ộ ở ờ ể ự ề ươ
xong yêu c u xung đi u khi n l i ra (xung kh i phát) là luôn c đ nh v m t th iầ ề ể ố ở ố ị ề ặ ờ
gian. Tính ch t c a các xung đi n đ c bi n đ i t các đ u dò b c x là ng uấ ủ ệ ượ ế ổ ừ ầ ứ ạ ẫ
nhiên v m t biên đ xung hay nói cách khác là biên đ xung thay đ i m t cáchầ ặ ộ ộ ổ ộ
ng u nhiên ng v i th i gian tăng không đ i. Vì lý do đó, các b kh i phát ph iẫ ứ ớ ờ ổ ộ ở ả
đ c xây d ng sao cho xung kh i phát luôn đ c “gim” t i m t v trí. M c đíchượ ự ở ượ ạ ộ ị ụ
Trang 4
B kh i phát th i gian b ng ph ng pháp t s không đ i GVHD: TS. Nguy n Đ cộ ở ờ ằ ươ ỷ ố ổ ễ ứ
Hòa
c a ti u lu n này là trình bày v “t s không đ i c a đ cao xung (constant –ủ ể ậ ề ỷ ố ổ ủ ộ
fraction)”.
II. B kh i phát th i gian b ng ph ng pháp t s không đ i c a độ ở ờ ằ ươ ỷ ố ổ ủ ộ
cao xung (constant – fraction).
2.1 S đ kh i:ơ ồ ố
B phân bi t c t không là b phân bi t th i gian, ch n th i đi m t ngộ ệ ắ ộ ệ ờ ọ ờ ể ươ
ng v i đi m c t không c a xung l ng c c đ đánh d u v trí th i gian c aứ ớ ể ắ ủ ưỡ ự ể ấ ị ờ ủ
xung. Do m t đi m c t không c a xung l ng c c nên b phân bi t c t không đãộ ể ắ ủ ưỡ ự ộ ệ ắ
kh c ph c đ c các nh c đi m c b n c a b phân bi t theo m t tăng là th iắ ụ ượ ượ ể ơ ả ủ ộ ệ ặ ờ
gian đánh d u c a b c t không ph thu c vào biên đ xung vào.ấ ủ ộ ắ ụ ộ ộ
M c dù b phân bi t khác không đ c s d ng khá r ng rãi, song nó cũngặ ộ ệ ượ ử ụ ộ
có nh c đi m là: N u d ng xung detector bi n đ i, nh trong tr ng h p dùngượ ể ế ạ ế ổ ư ườ ợ
detector nh p nháy v i nh ng xung có d i biên đ h p thì tính th ng kê c a d ngấ ớ ữ ả ộ ẹ ố ủ ạ
xung t detector cũng nh s sai l ch đi m c t không s cho s bi n đ ng th iừ ư ự ệ ể ắ ẽ ự ế ộ ờ
gian trong m ch phân bi t theo th i gian tăng. ạ ệ ờ
V n đ đ t ra là đ i v i detector nh p nháy, thì th i đi m đánh d u ấ ề ặ ố ớ ấ ờ ể ấ ở
s n tr c theo yêu c u nào là t i u nh t. ườ ướ ầ ố ư ấ
B phân bi t CF đ c xây d ng d a trên ph ng pháp đánh d u th i gian theo tộ ệ ượ ự ự ươ ấ ờ ỷ
s không đ i c a biên đ xung s gi i quy t đ c v n đ trên.ố ổ ủ ộ ẽ ả ế ượ ấ ề
Nguyên lý chung c a ph ng pháp này nh sau: V i nh ng xung có cùng m t tăngủ ươ ư ớ ữ ặ
nh ng biên đ khác nhau có th i đi m ng cùng v i m t t s f tính theo biên đư ộ ờ ể ứ ớ ộ ỉ ố ộ
thì th i đi m đánh d u xung s trùng nhau. T s f đ c ch n sao cho đ phânờ ể ấ ẽ ỷ ố ượ ọ ộ
gi i th i gian đ t th i gian đ t đ c là t t nh t.ả ờ ạ ờ ạ ượ ố ấ
Sau đây là s đ c a m t b phân bi t CF đi n hình:ơ ồ ủ ộ ộ ệ ể
Trang 5