Khảo sát phổ kế năng lượng- Thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe

Khảo sát phổ kế năng lượng- Thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC SƯ PHạM TP. Hồ CHí MINH ------------------------- Nguyễn Văn Kim Trường KHảO SáT PHổ Kế NĂNG LƯợNG - THờI GIAN Sử SụNG ĐầU Dò BáN DẫN HPGe Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao Mã số: 60 44 05 LUậN VĂN THạC Sĩ vật lý NGƯờI HƯớNG DẫN KHOA HọC PGS. TS : ĐINH Sỹ HIềN Thành phố Hồ Chí Minh - 2010 Mở ĐầU Phương pháp ghi phổ năng lượng bức xạ gamma sử dụng đầu dò bán dẫn siêu tinh khiết (High Purity Germanium - HPGe) là phương pháp phổ biến để xác định hoạt độ nguồn, cường độ các bức xạ gamma phát ra cũng như nhận diện các nguyên tố, vì khả năng phân giải tốt của đầu dò. Tuy nhiên, phổ năng lượng bức xạ gamma của các nguồn phóng xạ hay các đồng vị phóng xạ rất phức tạp như ngoài các đỉnh quang còn có nền Compton kèm theo. Đặc biệt là các nguồn phóng xạ hoạt độ thấp, phát ra nhiều bức xạ gamma có năng lượng khác nhau thì các đỉnh năng lượng có cường độ bé sẽ không hiện ra rõ nét và có trường hợp nó bị che khuất bởi nền Compton quá cao khi được ghi nhận bằng hệ phổ kế sử dụng các loại đầu dò chứa khí, đầu dò nhấp nháy, Điều đó dẫn đến sai số đáng kể trong phép đo. Vấn đề đặt ra là phải xây dựng hệ phổ kế sao cho phổ năng lượng ghi nhận được có các đỉnh năng lượng hiện ra rõ nét, nền Compton càng thấp càng tốt và độ phân giải tốt. Đầu dò bán dẫn HPGe là lựa chọn tốt nhất để có được khả năng phân giải tối ưu. Phương pháp trùng phùng là phương pháp sử dụng sự tương quan về thời gian giữa các bức xạ gamma trùng phùng (các bức xạ phát ra gần như đồng thời) để ghi phổ năng lượng gamma có tính chọn lọc nghĩa là nó chỉ ghi nhận các bức xạ gamma trùng phùng và loại bỏ các bức xạ gamma do tán xạ Compton. Kết quả là thu được phổ năng lượng với các đỉnh năng lượng gamma đặc trưng hiện ra rõ nét trên nền Compton được hạ thấp. Các nhà khoa học đã nghiên cứu xây dựng hệ phổ kế trùng phùng và thu phổ năng lượng bức xạ gamma khá tốt. Tuy nhiên, việc hiểu biết và vận hành hệ phổ kế trùng phùng đặc biệt là hệ phổ kế năng lượng - thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe để thu phổ năng lượng bức xạ gamma của các nguồn phóng xạ và đồng vị phóng xạ còn khá xa lạ và chưa được phổ biến rộng trong nghiên cứu hạt nhân ở nước ta. Để giải quyết vấn đề trên, tác giả quyết định nghiên cứu đề tài: khảo sát phổ kế năng lượng - thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe để phục vụ cho luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao, Khóa 18 (2007 - 2010) Trường Đại Học Sư Phạm T.P Hồ Chí Minh. Mục tiêu chính đặt ra của luận văn này là: - Tìm hiểu những đặc trưng chung và nguyên tắc hoạt động cơ bản của các khối điện tử trong hệ phổ kế. - Tìm hiểu và thực hiện kết nối các khối điện tử của hệ phổ kế. - Tiến hành những thao tác trên các khối điện tử như lên cao thế cho đầu dò, chọn những thông số trên các khối điện tử và làm thí nghiệm với nguồn chuẩn như 60 Co và 22 Na. - Xử lý số liệu, ghi nhận phổ năng lượng và so sánh với phổ năng lượng ghi nhận được bằng hệ phổ kế thông thường (hệ phổ kế năng lượng sử dụng một đầu dò bán dẫn HPGe). Từ đó, chứng tỏ ưu điểm của hệ phổ kế năng lượng - thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe là: các đỉnh quang được hiện rõ trên nền Compton thấp và tỷ số đỉnh trên Compton tăng lên. Cấu trúc luận văn gồm các phần chính sau: Chương 1: Tổng quan về các hệ thống phổ kế năng lượng, thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn siêu tinh khiết HPGe. Chương 2: Kỹ thuật trùng phùng và hệ thống xử lý xung thời gian. Chương 3: Thực nghiệm. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên luận văn này không tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý của quý Thầy, Cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn ngày càng hoàn thiện hơn. Chương 1: Tổng quan về các hệ thống phổ kế năng lượng, thời gian sử dụng đầu dò bán dẫn siêu tinh khiết HPGe 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước [8] Năm 1958, Hooenboom A.M đã đưa ra phác thảo đầu tiên về hệ phổ kế trùng phùng cộng biên độ bằng đầu dò nhấp nháy. Từ năm 1981, Viện Liên Hợp Nghiên Cứu Hạt Nhân Dubna đưa ra vấn đề ghi nhận và xử lý số liệu trên máy tính bằng hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng với sơ đồ hệ đo như hình 1.1. 1 7 I N T E R F A C E 1 2 3 2 3 6 4 8 5 ADC 4 8 ADC 5 1. Detector 2. Fast Amplifier 3. Fast Discriminator 4. Spect. Amplifier 5. Single Chanel Analyzer 6. Fast Coincidence 7. Slow Coincidence 8. Linear Gate E T E T 1. Detector: đầu dò. 2. Fast Amplifier: khối khuếch đại nhanh. 3. Fast Discriminator: khối phân biệt ngưỡng nhanh. 4. Spect. Amplifier: khối khuếch đại phổ. 5. Single Chanel Analyzer: máy phân tích đơn kênh . 6. Fast Coincidence: khối trùng phùng nhanh. 7. Slow Coincidence: khối trùng phùng chậm. 8. Linear Gate: cổng tuyến tính. Hình 1.1. Sơ đồ hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng. Sau năm 2003, Cộng Hòa Séc thiết lập hệ đo trùng phùng dùng phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng có sơ đồ khối như hình 1.2. Timing Amplifier Constant Fraction Discrimin. Time to Pulse Height Convert. Constant Fraction Discrimin. Timing Amplifier HPGe Ge (Li ) Preamplifier Amplifier Active Amplifier Analog to Digital Convert Timing Discriminator Slow Coincidence Unit Analog to Digital Convert Shaper Shaper Amplifier Analog to Digital Convert Active Amplifier Timing Discriminator Dual Sum Amplifier Interface Preamplifier Delay Gate Gate Gate PC Timing Amplifier Constant Fraction Discrimin. Time to Pulse Height Convert. Constant Fraction Discrimin. Timing Amplifier HPGe Ge (Li ) Preamplifier Amplifier Active Amplifier Analog to Digital Convert Timing Discriminator Slow Coincidence Unit Analog to Digital Convert Shaper Shaper Amplifier Analog to Digital Convert Active Amplifier Timing Discriminator Dual Sum Amplifier Interface Preamplifier Delay Gate Gate Gate PC Preamplifier: khối tiền khuếch đại . Amplifer: khối khuếch đại. Active Amplifier: khối khuếch đại chủ động. Dual Sum Amplifier: khối khuếch đại tổng đôi. Timing Discriminator: khối phân biệt ngưỡng thời gian. Shaper: khối tạo dạng xung. Timing Amplifier: khối khuếch đại thời gian. Delay: khối làm chậm. Constant Fraction Discrimin: khối phân biệt ngưỡng không đổi. Time to Pulse Height Convert: khối biến đổi thời gian thành xung. Analog to Digital Convert: khối biến đổi tương tự thành số. Slow Coincidence Unit: khối trùng phùng chậm. Interface: card thu nhận dữ liệu (card giao diện). Hình 1.2. Hệ đo trùng phùng dùng phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước [8] Năm 1984, Đại Học Tổng Hợp Hà Nội đã thử nghiệm hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI. Năm 1999, Trung Tâm Vật Lý Hạt Nhân thuộc Viện Khoa Học và Công Nghệ Quốc Gia đã nhận một hệ thiết bị để thiết lập một hệ đo theo phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng. Trong thời gian gần đây, Trung Tâm Hạt Nhân Thành phố Hồ Chí Minh đã thiết lập và sử dụng hệ đo trùng phùng sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI. Năm 2005, với sự hợp tác giữa Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam và Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Đại Học Quốc Gia Hà Nội, trong khuôn khổ đề tài cấp bộ, tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt đã xây dựng thành công hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng. So với hệ đo tại Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Dubna vào những năm trước thì hệ đo tại Đà Lạt có những ưu điểm vượt trội như hiệu suất ghi cao hơn, tốc độ làm việc của hệ điện tử nhanh gấp nhiều lần, không sử dụng các đường dây trễ tập trung, độ tuyến tính và độ ổn định đều tốt hơn rất nhiều. 1.2. Đầu dò bán dẫn siêu tinh khiết (High Purity Germanium - HPGe) 1.2.1. Cấu tạo của đầu dò bán dẫn HPGe Đầu dò bán dẫn được chế tạo từ các tinh thể bán dẫn dưới dạng nguyên tố như Ge, Si (được sử dụng rộng rãi nhất) và các tinh thể bán dẫn pha tạp loại p, bán dẫn loại n. Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể mà đầu dò bán dẫn có hình dạng và cấu trúc khác nhau. Chẳng hạn, đầu dò Si (Li) phẳng rãnh có tác dụng làm giảm dòng rò và do đó tăng khả năng phân giải năng lượng. Hình 1.3 cho thấy cấu trúc và dải năng lượng của từng loại đầu dò bán dẫn [2] . Ký hiệu Vùng hoạt Tiếp xúc n Tiếp xúc p Mặt thụ động 0 1 10 100 1000 10000 Loại đầu dò Ge năng lượng cực thấp ULEGe Ge năng lượng thấp LEGe Ge đồng trục CGe Đầu dò Ge điện cực đảo REGe và đầu dò dải rộng XtRa Ge giếng Well ULEGe LEGe CGe XtRa REGe Well E ( KeV) Ký hiệu Vùng hoạt Tiếp xúc n Tiếp xúc p Mặt thụ động 0 1 10 100 1000 10000 Loại đầu dò Ge năng lượng cực thấp ULEGe Ge năng lượng thấp LEGe Ge đồng trục CGe Đầu dò Ge điện cực đảo REGe và đầu dò dải rộng XtRa Ge giếng Well ULEGe LEGe CGe XtRa REGe Well E ( KeV) Hình 1.3. Cấu trúc và dải năng lượng của từng loại đầu dò bán dẫn HPGe. Dưới đây là một số loại đầu dò bán dẫn HPGe thông dụng. 1.2.1.1. Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại p Lớp tiếp xúc dày ~ 600 m Lớp tiếp xúc mỏng ~ 0.3 m ~ 600 m Bức xạ HPGe loại p Hình 1. 4. Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại p. Đầu dò bán dẫn HPGe dạng đồng trục loại p có cấu tạo như một điốt - bán dẫn loại p với một lớp tiếp xúc dày loại n ở mặt ngoài hình trụ và một lớp tiếp xúc mỏng loại p ở mặt trong của tinh thể Ge. Cấu trúc thông thường của đầu dò đồng trục hay đồng trục khép kín là lớp tiếp xúc dày hơn được đặt ở bề mặt ngoài khối trụ bán dẫn loại p và lớp tiếp xúc mỏng hơn đặt ở mặt trong của khối trụ như được chỉ trên hình 1.4. Các lớp tiếp xúc này được hình thành trong vật liệu bán dẫn loại p để tạo nên lớp chuyển tiếp điốt gần với lớp tiếp xúc ở mặt trong. Việc hình thành lớp chuyển tiếp gần lớp tiếp xúc ở mặt trong tạo ra điện trường đều bên trong tinh thể và vì thế độ phân giải sẽ tốt nhất. Lớp tiếp xúc mặt ngoài có thể dày từ 600 đến 1000 m. Nó tùy thuộc vào nhà sản xuất và kích thước tinh thể. Thông thường, độ dày của lớp tiếp xúc tăng theo kích thước của đầu dò. Lớp tiếp xúc không hình thành tín hiệu từ các bức xạ gamma mà nó hấp thụ được gọi là lớp chết. Lớp tiếp xúc mặt trong dày khoảng 0,3 m. Lớp tiếp xúc mặt ngoài hấp thụ hoàn toàn các lượng tử năng lượng thấp và hiệu suất của đầu dò tăng đến khi năng lượng lượng tử đạt một giá trị cực đại khoảng 120 keV. 1.2.1.2. Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại n Đối với đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại n thì lớp tiếp xúc bị đảo ngược lại. Nghĩa là lớp tiếp xúc mỏng được đặt ở mặt ngoài và lớp tiếp xúc dày đặt ở mặt trong. Lớp tiếp xúc dày ~ 600 m Lớp tiếp xúc mỏng ~ 0.3 m HPGe loại n Bức xạ 0.3m Lớp tiếp xúc dày ~ 600 m Lớp tiếp xúc mỏng ~ 0.3 m HPGe loại n Bức xạ 0.3m Hình 1.5. Cấu tạo của đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại n. Đối với đầu dò loại này thì hiệu suất đối với các lượng tử có năng lượng thấp được cải thiện bởi vì bề dày của lớp chết được giảm đi. Tuy nhiên, khả năng phân giải không tốt bằng đầu dò bán dẫn HPGe loại p. 1.2.1.3. Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại p với lớp tiếp xúc mỏng mặt trước Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại p với lớp tiếp xúc mỏng mặt trước có cấu trúc tương tự như đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại p, chỉ khác ở chỗ mặt trước của đầu dò này được phủ một lớp mỏng bán dẫn loại n được chỉ trên hình 1.6. Lớp tiếp xúc dày ~ 600 m Lớp tiếp xúc mỏng ~ 0.3 m Lớp tiếp xúc mặt trước ~ 10 m HPGe loại p ~ 600 m Bức xạ Lớp tiếp xúc dày ~ 600 m Lớp tiếp xúc mỏng ~ 0.3 m Lớp tiếp xúc mặt trước ~ 10 m HPGe loại p ~ 600 m Lớp tiếp xúc dày ~ 600 m Lớp tiếp xúc mỏng ~ 0.3 m Lớp tiếp xúc mặt trước ~ 10 m HPGe loại p ~ 600 m Bức xạ Hình 1.6. Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục loại p với lớp tiếp xúc mỏng mặt trước. Với lớp tiếp xúc này làm cho đầu dò tăng độ nhạy với các lượng tử năng lượng thấp như hầu hết các đầu dò bán dẫn loại n, trong khi vẫn giữ được khả năng phân giải tốt của các đầu dò bán dẫn loại p. Hiệu suất năng lượng thấp ứng với các đầu dò này thích hợp với các ứng dụng với năng lượng thấp nhất khoảng trên 30 keV. Lợi thế khác của đầu dò loại này là hiệu suất cao hơn tại giá trị năng lượng cao đối với đầu dò có thể tích tinh thể lớn hơn và bán kính cực đại lớn hơn 8 cm, kết hợp với khả năng phân giải và dạng đỉnh phổ tuyệt vời. 1.2.1.4. Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục dải rộng XtRa [2] Đầu dò XtRa là một đầu dò Ge đồng trục có một tiếp xúc cửa sổ mỏng duy nhất trên mặt trước có tác dụng mở rộng dải năng lượng xuống tới 3 keV. Đối với các đầu dò đồng trục Ge thông thường có lớp tiếp xúc khuếch tán Li với độ dày từ 0,5 đến 1,5 mm. Lớp chết này dừng hầu hết các năng lượng dưới 40 keV. Đầu dò loại này cho tất cả các ưu điểm của đầu dò đồng trục chuẩn thông thường như hiệu suất cao, khả năng phân giải tốt. Cấu hình của đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục XtRa được trình bày trên hình 1.7. ~ ~ Cửa sổ Be ( 0,5 mm) Tiếp xúc n Tiếp xúc p ~ ~ Cửa sổ Be ( 0,5 mm) Tiếp xúc n Tiếp xúc p Hình 1.7. Cấu hình đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục dải rộng XtRa. 1.2.1.5. Đầu dò bán dẫn HPGe giếng [2] Đầu dò bán dẫn HPGe giếng cung cấp hiệu suất cao cho mẫu nhỏ gần như được bao quanh bằng vật liệu đầu dò. Đầu dò bán dẫn HPGe giếng được chế tạo bằng một lỗ cụt để lại ít nhất 5mm độ dày đầu dò hoạt tại đáy của giếng. Do đó, hình học đếm gần bằng 4 . Cấu hình của đầu dò bán dẫn ~ ~ Đường kính giếng HPGe giếng được trình bày trên hình 1.8. Đầu dò bán dẫn HPGe giếng được chế tạo từ Ge có độ tinh khiết cao. Do đó, nó có thể được vận chuyển và bảo quản tại nhiệt độ phòng mà không bị hỏng. Vỏ chứa đầu dò và giếng được chế tạo bằng nhôm với độ dày 0,5 mm trong lận cận giếng. Độ sâu giếng chuẩn là 40 mm cho tất cả các đầu dò. 1.2.2. Nguyên tắc hoạt động của đầu dò bán dẫn HPGe Khi bức xạ gamma tương tác với đầu dò thì bức xạ gamma sẽ truyền năng lượng cho đầu dò làm xuất hiện các điện tích. Dưới thiên áp ở hai cực đầu dò, các điện tích này được tụ về các điện cực tạo ra thế (tín hiệu). Thế này được xử lý bởi các khối điện tử khác để hình thành xung. Phần năng lượng truyền cho đầu dò được thực hiện theo các hiệu ứng tương tác sau: - Đầu dò hấp thụ hoàn toàn năng lượng của lượng tử gamma theo hiệu ứng quang điện. - Đầu dò hấp thụ một phần năng lượng của lượng tử gamma theo hiệu ứng Compton. - Khi năng lượng lượng tử gamma lớn hơn 1500 keV (theo lý thuyết là 1022 keV) thì quá trình tạo cặp xuất hiện và sinh ra cặp electron - pozitron. Năng lượng của electron nhanh chóng bị hấp thụ trong đầu dò (vì quãng chạy của hạt tích điện rất ngắn); còn pozitron sẽ nhanh chóng bị hủy cặp tạo hai lượng tử gamma 511 keV. Nếu cả hai lượng tử gamma bị hấp thụ thì quá trình này tương đương với hấp thụ quang điện. Nếu một trong hai lượng tử gamma bay ra ngoài thì phần năng lượng hấp thụ sẽ tạo nên đỉnh thoát đơn. Nếu cả hai lượng tử gamma bay ra ngoài thì sẽ tạo nên đỉnh thoát kép. 1.2.3. Ưu điểm của đầu dò HPGe - Không phải bảo quản liên tục trong Nitơ lỏng. - Độ phân giải năng lượng và hiệu suất ghi hơn hẳn đầu dò bán dẫn khuếch tán có cùng thể tích. Về cơ bản, ưu điểm khả năng phân giải có thể thuộc về lượng nhỏ năng lượng cần để tạo nên một phần tử mang điện và tín hiệu ra lớn đối với các loại đầu dò khác có cùng năng lượng photon tới. Tại 3 eV/ cặp điện tử - lỗ trống. Số phần tử mang điện được sinh ra trong đầu dò bán dẫn Ge cao hơn cỡ một đến hai bậc độ lớn so với đầu dò nhấp nháy và đầu dò chứa khí tương ứng. 1.3. Thiết bị điện tử để xử lý tín hiệu từ đầu dò hạt nhân 1.3.1. Những khối tiền khuếch đại (Preamplifier) Khối tiền khuếch đại có chức năng chính là nhận và khuếch đại tín hiệu từ đầu dò mà không làm giảm đáng kể tỷ số tín hiệu/nhiễu. Vì vậy, các khối tiền khuếch đại nằm càng gần đầu dò càng tốt để phát hiện và các mạch lối vào được thiết kế phù hợp với đặc tính của từng loại đầu dò. Có ba loại tiền khuếch đại cơ bản: tiền khuếch đại nhạy dòng, tiền khuếch đại nhạy thế và tiền khuếch đại nhạy điện tích. [...]... chính xác cao Để đo các đặc trưng thời gian của các lượng tử phát ra từ các nguồn phóng xạ, người ta đã tiến hành xây dựng các hệ phổ kế thời gian có cấu hình khác nhau Sau đây là một số cấu hình phổ kế thời gian thường dùng nhất được thực hiện trên các đầu dò khác nhau và phổ thời gian thu được từ các hệ phổ kế đó 1.5.1 Hệ phổ kế thời gian sử dụng đầu dò plastic và bán dẫn [2] NE 111 CFD 2107 DELAY 2126... nguồn 60Co với độ phân giải thời gian là 1800 ps 60Co 104 1800 psec FWHM CUONTS 102 CHANNEL Hình 1.28 Phổ thời gian nhận được của nguồn 60Co sử dụng đầu dò plastic - bán dẫn 1.5.2 Hệ phổ kế thời gian sử dụng đầu dò plastic và NaI [2] NaI PREAMP 802-4 2007 CFD 2126 START TIME MCA ANALYZER 2143 NE111 PREAMP 2107 CFD DELAY 2126 2058 STOP Hình 1.29 Hệ phổ kế thời gian sử dụng đầu dò plastic và NaI Khi đặt... giữa hai đầu dò plastic và đầu dò nhấp nháy NaI của hệ phổ kế trên hình 1.29 thì tín hiệu từ hai đầu dò sẽ được xử lý qua các khối điện tử phía sau Kết quả cũng cho ra phổ thời gian như hình 1.30 với độ phân giải tốt hơn là 1000 ps 60Co 104 1000 psec FWHM 1800 psec CUONTS 102 FWTM CHANNEL Hình 1.30 Phổ thời gian của 60Co sử dụng đầu dò plastic - NaI 1.5.3 Hệ phổ kế thời gian sử dụng hai đầu dò plastic... mềm chuyên dụng 1.4.2 Hệ phổ kế năng lượng sử dụng hai đầu dò bán dẫn Để ghi nhận phổ năng lượng của các lượng tử gamma phát ra gần như đồng thời (trùng phùng) từ các nguồn phóng xạ, các nhà khoa học đã xây dựng nên hệ thống phổ kế gamma - gamma như hình 1.26 Ưu điểm của hệ thống phổ kế này là phổ năng lượng thu được sẽ có nền Compton thấp hơn các phổ năng lượng do hai hệ phổ kế trên thu được Kết quả... vào đầu dò Lối ra năng lượng BNC BNC Mạch tích phân Lối ra thời gian Mạch đệm Hình 1.13 Sơ đồ chức năng của tiền khuếch đại cho đầu dò hàng rào mặt Si 2003BT Tiền khuếch đại nhạy điện tích 2003BT có những đặc trưng kỹ thuật cơ bản sau: - Lối vào đầu dò: tiếp nhận xung điện tích từ đầu dò bán dẫn loại SSB - Lối vào cao thế: cho phép thế thiên áp đầu dò lên tới 2000V; trở thiên áp nối tiếp đầu dò là... Scintillation Detectors and PMTs: đầu dò nhấp nháy plastic nhanh và các ống nhân quang điện Coinc: khối trùng phùng MCA: khối phân tích đa kênh TAC: khối biến đổi thời gian thành biên độ Hình 1.31 Hệ phổ kế thời gian sử dụng hai đầu dò plastic Khi đặt nguồn chuẩn 60Co vào giữa đầu dò nhấp nháy plastic nhanh và các ống nhân quang điện của hệ phổ kế trên hình 1.31 thì tín hiệu từ hai đầu dò sẽ được xử lý qua các... 1.4.1 Hệ phổ kế năng lượng sử dụng một đầu dò bán dẫn Để ghi nhận các bức xạ phát ra từ các nguồn đồng vị phóng xạ, chúng ta có thể dùng các hệ phổ kế đơn giản sử dụng một đầu dò bán dẫn như được trình bày trên hình 1.24 và hình 1.25 Amplifer Preamp Ge or Si(Li) Unipolar MCB PC Busy Source Bias Supply Pur Unipolar: đơn cực Busy: bận Preamp: khối tiền khuếch đại Amplifier: khối khuếch đại phổ MCB: bộ... vào tiền khuếch đại Do đó, tụ đầu dò phải được giữ ổn định trong khoảng thời gian làm việc Đây chính là trường hợp ống nhân quang điện, ống đếm tỷ lệ và ống đếm Geiger Muller Còn đối với đầu dò bán dẫn thì tụ riêng của đầu dò lại thay đổi theo nhiệt độ do dòng rò trong điốt bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ Vì vậy, tiền khuếch đại loại này không nên dùng với đầu dò bán dẫn Nhược điểm của tiền khuếch... điện tử phía sau Kết quả cũng cho ra phổ thời gian như hình 1.32 với độ phân giải tốt hơn là 400 ps 60Co 104 200 psec FWHM FWTM CUONTS 400 psec 102 CHANNEL Hình 1.32 Phân giải thời gian của phổ kế thời gian sử dụng đầu dò plastic Chương 2: Kỹ thuật trùng phùng và hệ thống xử lý xung thời gian 2.1 Kỹ thuật trùng phùng và ưu điểm của kỹ thuật đó 2.1.1 Kỹ thuật trùng phùng Có nhiều ứng dụng trong lĩnh... định phổ năng lượng của các nguồn phóng xạ và đồng vị phóng xạ Hệ thống đó được gọi là hệ thống phổ kế năng lượng Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu và điều kiện thiết bị mà người ta có thể thiết lập hệ thống phổ kế năng lượng có cấu hình khác nhau Dưới đây là một số hệ phổ kế năng lượng đã được xây dựng và sử dụng để ghi nhận phổ năng lượng của các nguồn phóng xạ với các cấu hình khác nhau 1.4.1 Hệ phổ . trúc và dải năng lượng của từng loại đầu dò bán dẫn HPGe. Dưới đây là một số loại đầu dò bán dẫn HPGe thông dụng. 1.2.1.1. Đầu dò bán dẫn HPGe đồng trục. ghi nhận phổ năng lượng và so sánh với phổ năng lượng ghi nhận được bằng hệ phổ kế thông thường (hệ phổ kế năng lượng sử dụng một đầu dò bán dẫn HPGe) .