Phổ PIXE được xử lý bằng chương trỡnh GUPIX, được viết bằng ngụn ngữ C++ và được phỏt triển bởi Alanna Weatherstone, Mike Vormwald, Nicholas Boyd and Iain Campbell. GUPIX sử dụng thuật toỏn bỡnh phương tối thiểu phi tuyến để tiến hành khớp phổ và tớnh toỏn hàm lượng dựa trờn diện tớch đỉnh phổ tia X đặc trưng được nhận diện và nhập vào chương trỡnh.
Giao diện của chương trỡnh GUPIX được minh họa ở Hỡnh 2.11, trong đú
biểu diễn cửa sổ sử dụng để nhập cỏc điều kiện thực nghiệm như vị trớ đặt detector, năng lượng chựm tia tới, tấm hấp thụ, điện tớch tổng, hệ số chuẩn H…
Luận văn Thạc sỹ
Hỡnh
Cỏc bước phõn tớch ph 1) Chọn phổ PIXE của m
File, chọn New Project và l
2) Tiến hành chuẩn năng lư
trong mục Calibration, ch
PIXE của mẫu chuẩn và nh 3) Chọn phổ PIXE của m
cỏch vào mục File, chọn
4) Vào mục Setup, chọn Solution type: 5) Cài đặt cỏc thụng số thớ nghi
nhập bao gồm:
+ Gúc giữa chựm tia tới và m + Gúc đặt detector so với m + Loại chựm tia tới Ion + Năng lượng chựm tia tớ
Nguy
34
Hỡnh 2.11. Giao diện chương trỡnh GUPIX
c phõn tớch phổ PIXE đối với mẫu mỏng được đưa ra như sau: a mẫu chuẩn lưu dưới định dạng .PIX bằng cỏch vào m
và lựa chọn tệp tin tương ứng.
n năng lượng cho hệ phõn tớch bằng cỏch kớch vào nỳt , chọn hai đỉnh năng lượng của nguyờn tố đó bi n và nhập vào năng lượng tia X tương ứng.
a mẫu đo và giữ nguyờn thụng số chuẩn năng lư
n Replace Spectrum.
n Solution type: Fixed Matrix solution
thớ nghiệm: Vào mục Setup, chọn Setup: Cỏc thụng s
i và mặt phẳng mẫu Beam normal i mặt phẳng mẫu X-ray normal
ới Energy(keV)
Nguyễn Văn Hiệu
c đưa ra như sau: ng cỏch vào mục
ng cỏch kớch vào nỳt Begin
ó biết trong phổ
n năng lượng bằng
Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Văn Hiệu
35
+Dũng tổng cộng Beam Q
+ Phương thức tớnh toỏn tiết diện Cross-section
+ Chọn loại detector trờn mục Select a Detector, trong đú cú danh sỏch cỏc detector được định nghĩa trong file AP0DET.DAT.
+ Cỏc tớnh hiệu suất ghi của detector: Thường sử dụng lựa chọn Efficiency from Fomula, chương trỡnh sẽ dựa vào file định nghĩa detector để tớnh toỏn hiệu suất ghi. Lựa chọn Efficiency from DETMC file là tớnh hiệu suất ghi dựa vào một chương trỡnh Monte carlo DETMC.
+ Hệ số chuẩn H: Hệ số chuẩn H được đưa ra cựng với phần mềm GUPIX khụng
những cú thể sử dụng để chuẩn húa cỏc thụng số hệ thống như dũng tổng cộng Q, gúc khối Ω, hiệu suất ghi ε, hệ số suy giảm của tấm lọc Tmà cũn cho phộp phần mềm thực hiện cỏc tớnh toỏn nếu phương phỏp chuẩn trong hay chuẩn ngoài được ỏp dụng (chi tiết về hai phương phỏp này sẽ được đề cập ở phần sau). Dưới đõy là cụng thức ỏp dụng trong phần mềm để xỏc định hệ số H:
C = ( , )
( , ) ( ) ( ) (22) Trong đú Cz là hàm lượng nguyờn tố cần tỡm (đơn vị ng/cm2 đối với mẫu mỏng), AZ là khối lượng nguyờn tử của nguyờn tố Z, Y(Z,AZ) là cường độ đỉnh tia X đặc trưng và Yltlà cường độ phỏt tia X lý thuyết, đối với trường hợp của mẫu mỏng Ylt cú đơn vị là số tia X đặc trưng trờn một μC trờn một đơn vị hàm lượng (ng/cm2) trờn một steradian, dựa vào cụng thức 1 thỡ:
x av p lt Z N Y A (23)
Giỏ trị Ylttrong GUPIX cú ý nghĩa tương đương với đại lượng được gọi là “độ nhạy nguyờn tố” được nhắc đến trong tài liệu tham khảo [16]
Thụng thường nếu khụng cú hiệu chỉnh gỡ ở cỏc thụng số hệ thống thỡ hệ số
Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Văn Hiệu
36
Hệ số chuẩn H trong phần mềm cú thể khụng đổi hoặc thay đổi theo năng lượng tia X. Việc đặt hệ số chuẩn thay đổi theo năng lượng khi ta muốn chuẩn húa cỏc thành phần phụ thuộc năng lượng tia X như hiệu suất ghi ε, hệ số suy giảm tấm lọc T.
Nếu hệ số H thay đổi theo năng lượng ta cần nhập vào tập tin H, K, L, M tương ứng với cỏc tia X vạch K, L, M. Cỏc tập tin này cú định dạng với một cột là năng lượng tia X, một cột là hệ số chuẩn H tương ứng. Thụng thường chỉ xột đến cỏc nguyờn tố vạch K nờn chỉ cần nhập vào đường dẫn tới một tập tin H(K), nếu ta xỏc định hàm lượng thụng qua vạch L, M thỡ phải cú tập tin đầu vào tương ứng. 6) Tiếp theo là phần chọn loại tấm lọc và độ dày: Trong phần Setup, chọn Filter để điền thụng số về tấm lọc được sử dụng, GUPIX cho phộp nhập thụng tin về cỏc tấm lọc theo số hiệu nguyờn tử Z, đối với cỏc tấm lọc bằng hợp chất, GUPIX cho sẵn cỏc loại tấm lọc Mylar, Acrylic, Air, Ice, Polyethylene, Kapton, Markrofol.
7) Nhập thụng tin về loại mẫu: Vào mục Sample, chọn Sample structure và chọn
Thin sample.
8) Nhập vào cỏc nguyờn tố để phõn tớch: Vào mục Sample, chọn Fixed Matrix
Solution> Define fit elements và nhập vào cỏc nguyờn tố cú mặt trờn phổ, được xỏc
định bằng cỏch di chuyển lần lượt giữa cỏc nguyờn tố trong mục Show X-ray
Energy ở giao diện chớnh của chương trỡnh để kiểm tra xem cú đỉnh phổ tia X đặc
trưng của nguyờn tố đú xuất hiện trờn phổ hay khụng.
9) Nhập thụng tin khớp phổ: Vào mục Fit, chọn Spectrum detail
Nhập thụng tin về vựng kờnh khớp phổ ở ụ Region of Fit, cỏc thụng số về
chuẩn năng lượng (cỏc tham số A1,A2,A3) cũng như chuẩn độ phõn giải của
detector (A4,A5) ở ụ Calibration Parameters. Cỏc thụng số chuẩn năng lượng đó
được chương trỡnh tớnh toỏn sau khi thực hiện bước 1, cỏc thụng số A4, A5 đối với detector dựng trong thớ nghiệm được tớnh toỏn lần lượt bằng bước 3 và bước 6. Sau khi tiến hành phõn tớch xong, cỏc thụng số từ A1 đến A5 sẽ được chương trỡnh
Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Văn Hiệu
37
chớnh xỏc húa lại. Cỏc giỏ trị chớnh xỏc húa này cú thể được nhập lại để kết quả tớnh toỏn chớnh xỏc hơn.
Trong ụ Digital Bacground Filter, tiến hành lựa chọn thuật toỏn làm trơn phổ bằng cỏch chọn bộ lọc Variable UW, LW trong mục Filter Options.
10) Sau cựng, ta trong mục Gupix, chọn Run, trong cửa sổ hiện lờn, đặt tờn cho tệp
tin GUPIX cú định dạng .PAR để lưu lại tất cả cỏc thụng tin đó nhập và phổ PIXE tương ứng, chọn Ok để chương trỡnh bắt đầu tiến hành phõn tớch, cho ra kết quả.
11) Kết quả phõn tớch sẽ được hiển thị bằng phổ đó khớp và đồ thị Residual biểu
diễn hiệu giữa phổ thực tế và phổ khớp, thụng thường kết quả tớnh toỏn là chấp
nhận được nếu trờn toàn vựng khớp giỏ trị Residual nhỏ hơn 10. Cỏc thụng tin về
quỏ trỡnh tớnh toỏn cũng như kết quả tớnh toỏn hàm lượng sẽ được hiển thị khi kớch
vào nỳt View Stats. Ta cũng cú thể xuất cỏc kết quả tớnh toỏn ra định dạng Excel bằng cỏch kớch vào nỳt Output Manager.