2.1.2.1. Buồng chì
Cấu trúc của buồng chì được trình bày trên hình 2.1. Buồng chì có dạng hình trụ với bán kính ngoài 25 cm, cao 50 cm, bán kính trong 15 cm, cao 30 cm. Bề dày tấm chì ở các mặt trên, mặt dưới và mặt bên hình trụ bằng 10 cm. Ở mặt dưới của nắp buồng chì có một lớp thiếc dày 0,3 cm và một lớp đồng dày 0,1 cm. Mặt trên của đáy buồng chì có lót một lớp đồng dày 0,8 cm. Mặt trong của thành buồng chì có một lớp thiếc dày 0,8 cm, một lớp paraffin dày 6,25 cm nửa dưới và 4,75 cm nửa
trên và một lớp đồng dày 0,6 cm kể từ bên ngoài vào.
Buồng chì dùng để che chắn có thể chứa các đồng vị phóng xạ phát ra các tia X đặc trưng có năng lượng khoảng 75 keV – 85 keV. Các tia này có thể được ghi
nhận bởi detector và làm cho phổ gamma bị nhiễu. Để hạn chế điều này người ta lót
thêm bên trong buồng chì các lớp đồng (Cu) và thiếc (Sn) để làm giảm nhiễu do chì
gây ra. Khi đó các tia X do chì phát ra sẽ bị Sn hấp thụ, các tia X do Sn phát ra
(khoảng 25 keV – 30 keV) bị Cu hấp thụ, còn các tia X do Cu phát ra có năng lượng
- 20 -
Hình 2.1.Mặt cắt dọc của buồng chì, kích thước tính bằng cm.
2.1.2.2. Detector HPGe GC1518
Sơ đồ cấu trúc của detector HPGe GC1518 được trình bày trên hình 2.2. Các thông số về cấu trúc hình học và thành phần vật liệu của detector do nhà sản xuất
cung cấp được trình bày ở hình 2 trong phụ lục A.
- 21 -
Đây là detector germanium siêu tinh khiết dạng đồng trục với các thông số danh định như sau:
− Hiệu suất tương đối 15% so với detector nhấp nháy NaI(Tl) kích thước 7,62 cm x 7,62 cm.
− Độ phân giải năng lượng 1,8 keV tại vạch năng lượng 1332 keV của đồng
vị phóng xạ 60Co và 0,8 keV tại vạch năng lượng 122 keV của đồng vị phóng xạ
57Co.
− Tỉ số đỉnh/Compton bằng 45:1 tại vạch năng lượng 1332 keV của đồng vị
phóng xạ 60Co.
Phần chính của detector HPGe GC1518 là tinh thể germanium siêu tinh khiết
(mức độ tạp chất thuần vào khoảng 1010
nguyên tử/cm3
) có đường kính ngoài 54
mm, chiều cao 32 mm. Bên trong tinh thể có một hốc hình trụ đường kính 7 mm và
chiều cao 17 mm. Mặt trên và mặt bên tinh thể được bao phủ bởi lớp lithium khuếch
tán với bề dày 0,35 mm, đây cũng là lớp n+được nối với cực dương của nguồn điện.
Mặt trong hốc tinh thể có một lớp boron được cấy ion với bề dày 3.10-3
mm. Đây là
lớp p+ được nối với cực âm của nguồn điện. Mặt trên cùng của tinh thể có phủ hai
lớp vật liệu gồm lớp trên làm bằng kapton với bề dày 0,1 mm và lớp dưới làm bằng
mylar được kim loại hóa với bề dày 8,5.10-3
mm. Tinh thể germanium đặt trong một
hộp kín bằng nhôm và ghép cách điện với que tản nhiệt bằng đồng nhưng vẫn đảm bảo sự tản nhiệt tốt. Que tản nhiệt sẽ dẫn nhiệt từ tinh thể germanium đến bình chứa
nitrogen lỏng −1960
C (77K) nhằm giảm tối thiểu ảnh hưởng nhiễu do dao động
nhiệt trong tinh thể germanium và các linh kiện điện tử của tiền khuếch đại như
trong hình 2.3. Hộp kín bằng nhôm có bề dày 2,7 mm (chỗ dày nhất), 0,76 mm (chỗ
mỏng nhất) để đảm bảo tránh được sự hấp thụ các photon có năng lượng thấp và che chắn bức xạ hồng ngoại từ bên ngoài vào tinh thể germanium. Các điện cực cách điện với nhau bằng teflon và có một khoảng chân không ở dưới tinh thể. Toàn bộ hộp kín này được đặt trong một vỏ bằng nhôm có đường kính 76,2 mm và bề dày 1,5 mm. Khoảng chân không giữa mặt trên tinh thể germanium với mặt dưới của vỏ nhôm là 5 mm để tránh các va chạm vào bề mặt tinh thể germanium khi lắp ráp