PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ GHI ĐO BỨC XẠ - TS. VÕ HỒNG HẢI

PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ GHI ĐO BỨC XẠ (Nuclear radiation detection: Methods and Instruments) TS VÕ HỒNG HẢI (Bài giảng 1) Tài liệu sử dụng: Stefaan Tavernier, “Experimental Techniques in Nuclear and Particle Physics”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010 Leo, William R., “Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments”, SpringerLink, 1994 Bài giảng 1: (1)- Giới thiệu vật chất (Introduction of matter) (2)- Năng lượng động lượng (Energy and Kinetic energy) (3)- Tương tác xạ với vật chất (Interaction of radiations with matter) (4)- Đáp ứng phổ lượng detector (Detector response) Hệ số suy giảm khối gamma (µ/) – Gamma Mass Attenuation coefficient (5)- Sơ đồ mức lượng phân tích phổ lượng (Nuclear diagram level and energy spectrum analysis) (6)- Chuẩn lượng – độ phân giải lượng (Energy calibration – Energy resolution) Bên vật chất (Exploring the interior of matter) eye, microscope (light) electron microscope (electrons) particle accelerators (synchrotron radiation) x  p particle accelerators (high energy particles) New mass states accessible:  E  mc 2 Năng lượng, động Trong điều kiện khơng tương đối tính (Non-Relativity): Trong điều kiện tương đối tính (Special Relativity): kin 2 2 Theo biến đổi Lorentz: E  E m c E  p c m c Ekin  p c  m c  m0c 2 E  mc energy ↔ matter Mối liên hệ vận tốc hạt với động năng: m0c v  1 ( ) c Ekin  m0c Bài Tập 1: Electron@1MeV  v = 95% c Proton@1MeV  v = 5% c Alpha @ 1MeV  v= ?? C Gamma@1MeV  v=?? Nếu lượng hạt lớn so với khối lượng Ekin  E  pc Đơn vị (Units in particle physics): Đơn vị Energy, E Momentum, p Mass, m: eV eV/c eV/c2 Đơn vị SI eV = 1,6·10-19 J eV/c2 = 1,8·10-36 kg Khối lượng nghĩ số hạt m(p) = 938.3 MeV/c2 m(n) = 939.6 MeV/c2 m(e) = 0.511 MeV/c2 m(m) = 105.7 MeV/c2 m( ) < 0.3 eV c2 … m(± ) = 139.6 MeV/c2 m(K±) = 493.7 MeV/c2 … E  mc Khối lượng (eV) Thời gian sống (sec) hạt Lifetime (sec) Tương tác xạ với vật chất Charged particles Photons, g Ionisation (hard collision) and excitation (soft collision) (Ion hóa kích thích) Photoelectric effect (hiệu ứng quang điện) Compton scattering (tán xạ Compton) Bremsstrahlung (Bức xạ hãm) Pair production (Hiệu ứng tạo cặp) Rayleigh-scattering (tán xạ Rayleigh) Cherenkov radiation (bức xạ Cherenkov) Transition radiation Tương tác xạ gamma với vật chất I0 g quangdien Compton I I / I  exp[( m /  ) x] g’ m /   x 1 ln( I / I ) m /    tot / uA  tot   quangdien   compton   taocap eee- taocap e+ x,d, u = 1,660.10-24g (Nguyên tử khối = 1/12 khối lượng C) x = .d : Bề dài khối [g/cm2]  : Mật độ khối [g/cm3]; µ: hệ số suy giảm [cm-1] d : Bề dày vật liệu [cm]; A: Số Avogadro (6,022.1023) : Tiết diện tương tác (cross section) [cm2]; [barn]=10-24cm Tương tác xạ gamma với vật chất - Có loại tương tác xạ gamma với vật chất (1) Hiệu ứng quang điện; (2) hiệu ứng tán xạ Compton; (3) Hiệu ứng tạo cặp e-/e+ - Xác suất xảy tương tác phụ thuộc vào lượng gamma tới số khối A vật liệu 1/ Hiệu ứng quang điện (Photo-electric absorption; photo-effect ) 2/ Tán xạ Compton (Compton scattering) eElectron recoil Ee 3/ Tạo cặp (Pair production) Ee  Ee  Eg  2m0c  Eg  1,022 Năng lượng đỉnh thoát đơn: h - m0c2 Năng lượng đỉnh ��c tạo xạ vào bên buồng chứa khí Chuyển động dước tác động điện trường phía điện cực Tạo dòng điện Hình thành xung tín hiệu