Hệ phổ kế gamma bao gồm Detector và khối phân tích xử lý số liệu.
Detector được dùng trong hệ phổ kế gamma thường là detector nhấp nháy hoặc detector bán dẫn. Đối với detector nhấp nháy có ưu điểm là hiệu suất ghi cao tuy nhiên phân giải năng lượng lại không bằng detector bán dẫn, do vậy với những hệ phổ kế gamma cần độ phân giải năng lượng cao thường dùng detector bán dẫn. Hiện nay cần ghi phổ với chất lượng cao thường dùng detector bán dẫn Gecmani siêu tinh khiết (HPGe), (hình 2.5).
40
Hình 2.5. Sơ đồ làm việc của hệ phổ kế gamma với detector HPGe
Nguồn cao thế cung cấp điện áp một chiều cho detector. Khi bức xạ gamma đi vào detector bán dẫn, tương tác của bức xạ gamma với vật chất sẽ tạo ra một cặp điện tử-lỗ trống, và dưới tác dụng của điện trường các điện tử, lỗ trống sẽ chuyển động có hướng về các điện cực và sẽ tạo nên một dòng điện dạng xung, độ lớn của xung dòng sẽ tỉ lệ với năng lượng của bức xạ gamma mất đi trong detector. Tín hiệu rất bé thu được từ detetor được khuếch đại một cách tỷ lệ qua bộ tiền khuếch đại.
Khối phân tích bao gồm khuếch đại chính và khối phân tích đa kênh MCA (Multi Channel Analyzer). Tín hiệu lối ra tiền khuếch đại chỉ vào khoảng vài chục đến vài trăm mV. Vì vậy, tín hiệu lối ra tiền khuếch đại được đưa vào bộ khuếch đại chính để khuếch đại biên độ tín hiệu lên đến khoảng giá trị thích hợp cho việc tính toán dễ dàng và chính xác. Ngoài ra trong khối này còn có các mạch tạo dạng xung để cải thiện tỷ số tín hiệu/ồn (S/N) và ngăn ngừa sự chồng chập xung. Sau đó, tín hiệu được đưa qua bộ MCA để đo biên độ xung. Bộ MCA hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số tương đương. Khối chức năng cơ bản của bộ MCA là bộ biến đổi tín hiệu số ADC (Analog to Digital Converter) và bộ nhớ. Khi một xung được ADC chuyển từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, bộ phận điều khiển máy phân tích sẽ tìm tới vị
41
trí bộ nhớ tương ứng với biên độ đã được số hóa và dung lượng của vị trí đó sẽ được tăng thêm một đơn vị. Nếu các xung đi vào ADC trong lúc ADC đang bận số hóa tín hiệu trước đó thì cổng lối vào sẽ chặn các xung này, do đóc số xung này sẽ bị mất. Để xác định thời gian đo thực thì MCA dùng đồng hồ thời gian sống mà xung ở lối ra của nó được đưa tới sơ đồ khóa và được ghi lại tại kênh zezo trong bộ nhớ. Số xug đồng hồ bị mất bằng với số xung tín hiệu bị bỏ sót trong thời gian cổng lối vào đóng. Do đó không phải hiệu chỉnh thời gian chết khi xử lý kết quả đo.
Khối xử lý gồm máy tính cá nhân đã cài đặt phần mềm phân tích phổ gamma để ghi nhận tín hiệu từ MCA. Kết quả cho ta hình ảnh phân bố xungtheo biên độ xung, tức là một phổ gamma theo năng lượng mà detector đã hấp thụ được.
Trong nghiên cứu đã sử dụng hệ phổ kế gamma bao gồm các thành phần sau:
Detector bán dẫn Germani siêu tinh khiết (HPGe), ORTEC-USA, Model GEM-20180-p, Serial No.39-TP21360A
Tiền khuếch đại: ORTEC, Model 257P, Serial No.501 Khuếch đại tuyến tính: Amplifier 572 (ORTEC)
Máy phân tích biên độ 8192 kênh: Spectrum Master 919 Nguồn cao áp +2kV, BIAS SUPPLY 659
Máy tính sử dụng phần mềm Gamma Vision.
Độ phân giải năng lượng (FWHM) 1.8 keV tại đỉnh 1332 keV của
0
Co.
