ĐỊNH CHUẨN NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG GAMMA DỰA VÀO BỜ COMPTON CHO DETECTOR NHẤP NHÁY PLASTIC

ĐỊNH CHUẨN NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG GAMMA DỰA VÀO BỜ COMPTON CHO DETECTOR NHẤP NHÁY PLASTIC ĐỊNH CHUẨN NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG GAMMA DỰA VÀO BỜ COMPTON CHO DETECTOR NHẤP NHÁY PLASTICPhương pháp 1: CHUẨN NĂNG LƯỢNG DỰA VÀO SO SÁNH PHỔ MÔ PHỎNG VÀ PHỔ THỰC NGHIỆM TẠI BỜ COMPTON THÔNG QUA χ2GAMMA TƯƠNG TÁC VỚI VẬT CHẤT2) BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG3) PHỔ NĂNG LƯỢNG GAMMA KHI ẢNH HƯỞNG ĐỘ PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG4) ĐỊNH CHUẨN VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG CHO GAMMA 1,063MeV CHO DETECTOR NHẤP NHÁY THEO 2 PHƯƠNG PHÁP5) KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

ĐỊNH CHUẨN NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI

NĂNG LƯỢNG GAMMA DỰA VÀO BỜ

COMPTON CHO DETECTOR NHẤP NHÁY PLASTIC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VÕ HỒNG HẢI

MÃ SỐ: 60 44 05

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT

-oOo -NGUYỄN KIM NGUYỆT PHƯỢNG

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

2

Detector nhấp nháy plastic:

•độ dài xung ngắn (ns)

•có thể chế tạo và hình dạng, kích thước tùy ý

• Không xuất hiện đỉnh quang điện

• Chuẩn năng lượng dựa vào bờ Compton

• Bờ Compton thay đổi theo độ phân giải năng lượng

1,063MeV

P R

Eγ

=

Hình 1

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

• 1) GAMMA TƯƠNG TÁC VỚI VẬT CHẤT

PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG

CHO GAMMA 1,063MEV CHO DETECTOR NHẤP

NHÁY THEO 2 PHƯƠNG PHÁP

4

NỘI DUNG

1) GAMMA TƯƠNG TÁC VỚI VẬT CHẤT

Hình 2 Trong môi trường plastic Source: NIST

2) BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG a Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Gamma tới (1,063MeV)

Phổ năng lượng gamma (P=15%)

Phổ năng lượng gamma (P=25%)

Phổ năng lượng gamma (P=35%)

Mô phỏng Geant4 (1)

Tính toán ảnh hưởng độ phân giải

năng lượng lên phổR P

Eγ

=

Hình 4 Phổ năng lượng gamma để lại trong detector

3) PHỔ NĂNG LƯỢNG GAMMA KHI ẢNH HƯỞNG

ĐỘ PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG

2 2

2

(h ) 2

1 2 0,857

e

e

m c E

=

=

= +

(4)

8

P R

 Độ phân giải tuân theo hàm

3) PHỔ NĂNG LƯỢNG GAMMA KHI ẢNH HƯỞNG

ĐỘ PHÂN GIẢI NĂNG LƯỢNG

[14] Vo Hong Hai (2008), Energy resolution of plastic scintillation detector for neutrinoless double beta decay

experiment, Doctor dissertation, Osaka University, Japan.

4) ĐỊNH CHUẨN NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI

CỦA PHỔ GAMMA 1,063MeV

PHƯƠNG PHÁP 1: CHUẨN NĂNG LƯỢNG DỰA VÀO SO SÁNH PHỔ MÔ PHỎNG VÀ PHỔ THỰC NGHIỆM TẠI BỜ COMPTON THÔNG QUA Χ2

10

PHƯƠNG PHÁP 2: CHUẨN NĂNG LƯỢNG DỰA VÀO TỶ SỐ

2 2

exp(i) S (i) (2)sim

−Tại đỉnh: năng lượng 0,806MeV tương ứng với kênh 487

−Năng lượng gamma 1,063MeV tương ứng với kênh 643

P R

R=0,9983

Hình 11 Vị trí đỉnh phổ mô phỏng với P=8%

Hình 12 Vị trí nửa bờ Compton phổ mô phỏng với P=8%

Xác định vị trí đỉnh phổ mô phỏng Xác định vị trí một nửa bờ Compton

3

(x p ) exp( ) p x p x p

P Vị trí

đỉnh (E d )

Vị trí một nửa

bờ Compton (E nd ) 6%

E K E

=

16

Thực nghiệm0,895

11,49%

Thực nghiệm Kthựcnghiệm = 0,895 ± 0,018

P R

K = (0,9835 ± 0,0022) + (-0,0077 ± 0,0002).P

5) KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ

0,795 MeV

KIẾN NGHỊ:

Đánh giá cho những năng lượng khác (ví dụ 0,662MeV

từ nguồn 137 Cs) Từ đó, đánh giá cho 2 phương pháp:

Phương pháp chuẩn năng lượng dựa vào so sánh phổ

mô phỏng và phổ thực nghiệm thông qua χ 2

Phương pháp chuẩn năng lượng dựa vào hệ số tỷ lệ

giữa vị trí đỉnh và vị trí một nửa bờ Compton.

Nguyễn Kim Nguyệt Phượng, Võ Hồng Hải (2014), “Định chuẩn năng lượng

và độ phân giải năng lượng gamma dựa vào bờ Compton cho detector nhấp nháy plastic”, Hội nghị khoa học lần thứ 9, tháng 11 năm 2014, Trường ĐH

Khoa Học Tự Nhiên, TP Hồ Chí Minh.

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

20

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Châu Văn Tạo (2013), Vật lý hạt nhân đại cương, Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh.

[2] Huỳnh Thị Hương (2013), Nghiên cứu ảnh hưởng độ phân giải năng lượng lên bờ Compton của gamma 1063KeV cho

detector nhấp nháy plastic sử dụng phần mềm Geant4, Luận văn thạc sĩ vật lý, Đại học khoa học tự nhiên TP.HCM

[3] Lê Bá Mạnh Hùng (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng của đáp ứng không tuyến tính lên độ phân giải năng lượng của

detector nhấp nháy plastic sử dụng phần mềm mô phỏng Geant4, Luận văn thạc sĩ vật lí, Đại học khoa học tự nhiên

TP.HCM

[4] Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.

Tiếng Anh

[5] B L Ru pert, N J Cherepy, B W Sturm, R D Sanner and S A Payne (2012), Bismuth-loaded plactis scintillators for

gamma-ray sp ec electroscopy, Lawrence Livermore National La b oratory – Livermore, CA 94550, USA.

[6] DV Jordan, DL Stephens, PL Reeder, BD Geelhood, LC Todd, JM Alzheimer, GA Garren, SL Crowell, KR McCormick,

WA Sliger (2007), Advanced Large-Area Plastic Scintillator Project (ALPS): Final Report, PNNL-17305, Pacific Northwest

National Laboratory, Richland, WA, pp 71-72

[7] Geant4 Collaboration (2009), Physics Reference Manual, Version: Geant4.9.3

[8] N Kudomi (1999), Energy calibration of plastic scintillators for low energy electrons by using Compton scatterings

[16] GEANT4, http://www.cern.ch/geant4

[17] NIST Physics Laboratory, http://physics.nist.gov/cgi-bin/PhysRefData/Xcom/html/xcom1.html

[18] Plastic scintillator material, http://www.detectors.saintgobain.com/PlasticScintillator.aspx

[19] ROOT, http://root.cern.ch

[20] Scintillationdetectors, detectors/scintillation-detector

http://nsspi.tamu.edu/nsep/courses/basic-radiationdetection/gamma-ray-spectroscopy/scintillation-[10] R Casanovas, J.J Morant, M Salvado (2012), Energy and resolution calibration of NaI(Tl) and LaBr3(Ce) scintillators and validation of an EGS5 Monte Carlo user code for efficiency calculations, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 675, pp 78-83

[11] S Ashrafi, M Ghahremani Gol (2011), Energy calibration of thin plastic scintillators using Compton scattered gamma

rays, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 675, pp 78-83.

[12] S Hohara, F Saiho, J Tanaka, S Aoki, Y Uozumi, and M Matoba (2001), A simple method of energy calibraton for

thin plastic scintillator, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol 48, No.4.

[13] Syed Naeem Ahmed (2007), Physic & engineering of radiation detection, Elserier.

[14] Vo Hong Hai (2008), Energy resolution of plastic scintillation detector for neutrinoless double beta decay experiment,

Doctor dissertation, Osaka University, Japan

[15] William R Leo (1994), Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Spinger-Verlag Press.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

22

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN

SỰ THEO DÕI CỦA QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN

23