x X2 f Y e
2.2.5. Xác định hiệu suất ghi của detector
Hiệu suất ghi đỉnh quang điện của một hệ phổ kế gamma là một thông số rất quan trọng trong tính tốn và phân tích số liệu thực nghiệm. Hiệu suất ghi đỉnh quang điện đƣợc định nghĩa nhƣ sau:
E n E R E R E
(2.5) trong đó n(E) là tốc độ đếm của đỉnh quang điện có năng lƣợng E, R(E) là tốc độ
phát xạ gamma có năng lƣợng E từ nguồn.
Có thể xác định hiệu suất ghi của detector bằng tính tốn lý thuyết hoặc đo đạc thực nghiệm. Thông thƣờng ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm để xác định hiệu suất ghi của detector. Bằng phƣơng pháp thực nghiệm thì hiệu suất ghi tuyệt đối của detector đƣợc xác định theo biểu thức dƣới đây :
abs abs m N E A.I .t (2.6) trong đó N là diện tích đỉnh năng lƣợng E, A là hoạt độ phóng xạ của nguồn phát tia gamma, I là xác suất phát tia gamma, còn tm là thời gian đo tính bằng giây.
Mục đích của việc xác định hiệu suất ghi là thiết lập cơng thức tính bán thực nghiệm mơ tả đƣờng cong hiệu suất trên toàn bộ vùng năng lƣợng mà chúng ta quan tâm, bằng cách làm khớp các kết quả thực nghiệm với một hàm tốn học thích hợp. Với detector bán dẫn Gecmani siêu tinh khiết HPGe trong dải năng lƣợng ghi nhận từ 50 keV tới 2500 keV ngƣời ta thƣờng sử dụng hàm khớp có dạng sau :
5 n n 0 n 0 ln a ln E E (2.7) Trong đó là hiệu suất ghi của detector,
E là năng lƣợng tia gamma,
E0 1 keV, an là các hệ số làm khớp
Hiệu suất ghi của detector đối với các tia gamma có năng lƣợng khác nhau đƣợc xác định bằng việc sử dụng các nguồn chuẩn tại PNL - PAL nhƣ Cadmium- 109(1µCi), Cesium-137(1µCi), Cobalt-57(1µCi), Cobalt-60(1µCi), Manganese-
54(1µCi), Sodium-22 1µCi), Europium-152(1.08µCi), Barium-133(1.09 µCi). Với các tia gamma phát ra từ các nguồn chuẩn cụ thể nhƣ 152Eu (121.78 keV, 244.69 keV, 344.28 keV, 411.12 keV, 443.96 keV, 778. 90 keV, 867.38 keV, 964.08 keV, 1085.87 keV, 1112.07 keV, 1408.01 keV), 133Ba (0.081 MeV, 0.276 MeV, 0.303 MeV, 0.356 MeV, 0.384 MeV), 109Cd (0.088 MeV), 137Cs (0.662 MeV), 57Co (0.122 MeV), 60Co (1.173 MeV, 1.333 MeV), 54Mn (0.835 MeV), 22Na (0.511 MeV, 1.275 MeV)... Các giá trị hiệu suất ghi của detector đối với năng lƣợng tia gamma của nguồn chuẩn đƣợc tính tốn, chuẩn hóa và cung cấp bởi Trung tâm Vật lý hạt nhân, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam.
Hình 2.8 biểu diễn hiệu suất ghi của detector bán dẫn HPGe (ORTEC) tại các vị trí đặt mẫu cách detector d1 1 cm, d2=2 cm, d3=3cm, d5 5 cm. Các số liệu hiệu suất ghi tại các điểm năng lƣợng cụ thể đƣợc nội suy từ đƣờng cong làm khớp sử dụng công thức (2.7). Các giá trị của hệ số làm khớp đƣợc liệt kê trong bảng 2.3. Chất lƣợng khớp đƣợc đánh giá bởi hệ số 2
≥ 0.98.
Bảng 2.3. Giá trị các hệ số làm khớp đối với Detector HPGe (ORTEC)
a0 a1 a2 a3 a4 a5
Pos.1 -608.031 487.7298 -154.6608 24.3795 -1.914 0.05984 Pos.2 -596.195 476.2683 -150.4626 23.6252 -1.847 0.05753 Pos.3 -608.837 487.7298 -154.6608 24.3795 -1.914 0.05984 Pos.5 -601.253 480.2545 -152.011 23.9149 -1.874 0.05845
Hình 2.8. Đường cong hiệu suất ghi đỉnh quang điện của Detector bán dẫn HPGe (ORTEC) sử dụng trong nghiên cứu