L ời nĩi đầu
1. Giới thiệu chung
Máy phân tích đa kênh (MCA) cĩ thể hình dung như chuỗi máy phân tích đơn kênh (SCA) gắn liền với việc tăng dần các cửa sổ liên tiếp nhau. Về cơ bản, MCA bao gồm bộ biến đổi tương tự - số, phần logic điều khiển, bộ nhớ và hiển thị. Máy phân tích đa kênh tập hợp tức thời mọi dải thế và thể hiện thơng tin này theo thời
gian thực. Chính trong khoảng thời gian ấy, quá trình phân tích phổ được hoàn thiện theo từng SCA.
Hình 4.17 minh hoạ cấu hình khối MCA điển hình. Xung năng lượng ngõ vào được kiểm tra cĩ thoả mãn điều kiện ngưỡng phân biệt bởi SCA hay khơng, nếu cĩ thì xung sẽ gửi tới bộ ADC. ADC sẽ biến đổi xung tín hiệu thành số tương ứng với năng lượng của sự kiện. Số này được biến đổi thành địa chỉ định vị cho vị trí bộ nhớ nào đĩ, đồng thời, số đếm nội dung của ơ nhớ ấy được cộng thêm 1. Sau khoảng thời gian tập hợp dữ liệu, bộ nhớ sẽ chứa các chữ số tương ứng với số xung tại mỗi mức thế rời rạc. Phần hiển thị đọc các nội dung bộ nhớ, trong đĩ các ơ nhớ tương đương với số xung vào mang năng lượng xác định.
Normally “Open” linear
gate
Peak
Stretcher ADC Memory
SCA Address Gate in ADC in Amp Input Display I/O Interface Control Keyboard User input Input/Output Device
Hình 4.17: Các khối cơ bản của MCA.
Tín hiệu lối ra của ADC được biểu diễn dưới dạng mã số nhị phân và bộ phân tích biên độ xung đa kênh phải luơn ghi nhận số xung được biến đổi trong mỗi kênh. Về căn bản, MCA luơn chứa bộ nhớ cĩ số địa chỉ bằng số kênh được cung cấp, nội dung của mỗi vị trí bộ nhớ (ơ nhớ) là số lần trong đĩ xung lối vào tương ứng với chỉ số kênh được ADC biến đổi.
Trong hình 4.18 là sơ đồ khối đơn giản của việc tổ chức bộ nhớ của MCA được chỉ ra. Người ta thấy rằng địa chỉ của vị trí ơ nhớ được lựa chọn nhờ thiết bị ngồi ADC. Điều này khác với các hệ thống khác trong đĩ thiết bị ngồi đưa dữ liệu vào trong vị trí bộ nhớ mà địa chỉ ơ nhớ này được chọn lựa bởi chính bản thân hệ thống. Trong khối MCA, kênh đã biến đổi dữ liệu luơn xác định địa chỉ của vị trí bộ nhớ. Nội dung mới của ơ nhớ này thuần tuý là giá trị trước đĩ cộng thêm 1.
Data register Memory Address register ADC +1
To Display and I/O uints
Hình 4.18: Tổ chức bộ nhớ của MCA.
Tuần tự các thao tác thực hiện mỗi lần một xung được phân tích như sau: - ADC biến đổi biên độ xung vào sang dạng số,
- Chữ số này được lưu trữ trong thanh ghi dịch địa chỉ của bộ nhớ MCA và một ơ nhớ được chọn lựa,
- Nội dung của ơ nhớ này được lưu trữ trong thanh ghi dữ liệu, - Nội dung của thanh ghi dữ liệu được tăng lên một đơn vị,
- Nội dung mới của thanh ghi dữ liệu ấy được ghi ngược trở lại vào ơ nhớ đã được chọn lựa trên.
Quá trình này được lặp lại nhiều lần. Khi kết thúc, bộ nhớ của MCA chứa thơng tin theo xác suấtrơi vào các kênh của xung. Nếu biên độ xung tỉ lệ với năng
lượng của bức xạ, bộ nhớ sẽ chứa phổ năng lượng. Việc hiển thị phổ được thực hiện qua sơ đồ mơ tả trong hình 4.19.
Hình 4.19: Biểu diễn chức năng nhớ và hiển thị phổ.
Nếu nội dung của thanh ghi dịch địa chỉ được tăng lên rất nhanh, mỗi lần một đơn vị, thì thanh ghi dữ liệu sẽ tuần tự biểu diễn nội dung của mỗi vị trí ơ nhớ. Khi nối một bộ biến đổi số sang tương tự tới thanh ghi dữ liệu và bộ ADC khác tới thanh ghi địa chỉ, thì sẽ tạo ra hai tín hiệu tương tự. Trong khi ADC này xuất hiện tín hiệu cĩ thế ra tỉ lệ với nội dung bộ nhớ thì ADC kia cho tín hiệu cĩ thế tỉ lệ với địa chỉ (hay với kênh). Khi nối ngõ ra của ADC trên với bảng quét dọc của đèn tia cathod và lối ra của DAC dưới với bảng quét ngang, phổ sẽ được hiển thị trên màn hình. Ex t . Address Channel Int. Up register Count. Memory Data register
Một chế độ hoạt động khác cĩ thể thực hiện được trong khối MCA với cấu trúc cơ bản được minh hoạ ở hình 4.20, đĩ chính là sử dụng nĩ như một bộ đo đếm đa thang. Chế độ này được áp dụng cho việc đo thời gian sống của các đồng vị phĩng xạ hoặc đếm số xung theo thời gian. Trong các trường hợp đĩ, mỗi vị trí bộ nhớ được địa chỉ hố liên tiếp theo chu kì thời gian xác định gọi là thời gian định trước (Preset time). Thanh ghi dữ liệu đếm số xung ngoài và tại thời điểm kết thúc, mỗi chu kì thanh ghi này sẽ lưu nội dung của nĩ vào trong vị trí bộ nhớ. Địa chỉ kế tiếp được lựa chọn nhờ máy phát xung ngồi hoặc trong và tiến trình xử lí được lập lại lần nữa.