3.2 .Xác định suất lượng các phản ứng sinh nhiều nơtron
2.1 Thời gian phơi và thời gian đo mẫu Bi kích hoạt
STT Tên phổ Thời gian phơi mẫu Thời gian đo mẫu 1 BiP20T1 2 giờ 44 phút 300 giây
2 BiP5T2 14 giờ 34 phút 300 giây 3 BiP5T3 1 ngày 14 giờ 2 phút 600 giây 4 BiP5T4 2 ngày 14 giờ 26 phút 1200 giây 5 BiP5T5 3 ngày 15 giờ 40 phút 1800 giây 6 BiP5T6 4 ngày 15 giờ 15 phút 3600 giây 7 BiP5T7 5 ngày 18 giờ 36 phút 3000 giây 8 BiP5T8 6 ngày 13 giờ 48 phút 7200 giây 9 BiP5T9 7 ngày 16 giờ 42 phút 10800 giây 10 BiP2T10 9 ngày 15 giờ 7200 giây 11 BiP5T11 13 ngày 3 giờ 22 phút 18000 giây 12 BiP5T12 15 ngày 18 giờ 12 phút 86400 giây 13 BiP5T13 23 ngày 11 giờ 50 phút 108000 giây
Hình 2.5 là phổ gamma đặc trưng của mẫu Bi kích hoạt với thời gian đo 600 giây, thời gian phơi 1 ngày 14 giờ 2 phút. Hình 2.6 là phổ gamma đặc trưng của mẫu Bi kích hoạt với thời gian đo 108000 (s), thời gian phơi 23 ngày 11 giờ.
Mẫu được đo nhiều lần, ở các thời điểm đo khác nhau, nhằm ghi nhận được tối đa các đồng vị có thời gian bán rã khác nhau và giảm thiểu các sai số thống kê cũng như sai số hình học đo. Thời gian đo mẫu ngắn nhất là 5 phút, thời gian đo mẫu dài nhất là 30 giờ.
2.4. Một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác
2.4.1. Hiệu ứng thời gian chết và chồng chập xung
Hiệu ứng thời gian chết (dead time) và chồng chập xung (pile-up) gây nên sự mất số đếm trong ghi nhận phổ gamma. Các hiệu ứng này đặc biệt quan trọng trong trường hợp tốc độ đếm lớn.
Thời gian chết của hệ đo được định nghĩa là thời gian cách nhau tối thiểu của hai bức xạ đến đêtectơ sao cho đêtectơ có thể cho ở lối ra hai xung độc lập, thời gian chết cần phải tính cho cả hệ đo chứ không chỉ riêng thời gian chết của đêtectơ, thời gian chết chính là thời gian ADC bận xử lý xung và không thể tiếp nhận thêm một xung khác. Do hiệu ứng thời gian chết nên sẽ tồn tại khả năng là bức xạ đã đến được đêtectơ nhưng lại khơng được ghi nhận. ADC thường có một thời gian chết trung bình đối với mỗi phép đo. Hầu hết các máy phân tích biên độ nhiều kênh hiện đại thường có đồng hồ chỉ thị thời gian chết trong q trình đo theo đơn vị là %. Ngồi ra cịn có đồng hồ để xác định thời gian đo
theo hai chế độ khác nhau là thời gian theo đồng hồ và thời gian đo thực sự. Với chế độ thời gian đo được xác định theo đồng hồ thì thời gian của phép đo sẽ được ấn định theo đồng hồ. Còn với chế độ thời gian đo thực sự thì thời gian cần đo sẽ được máy tự động hiệu chỉnh phần thời gian chết.
Do phân giải thời gian của các hệ phổ kế có giới hạn, khi tốc độ đếm lớn hai xung liên tiếp có thể chồng chập lên nhau và tạo ra một xung bị biến dạng ở lối ra của khuyếch đại. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng chồng chập xung. Các xung do chồng chập rộng hơn và có dạng khác các xung khơng bị chồng chập. Do đó, khi tốc độ đếm cao, phổ gamma ghi nhận được thường bị biến dạng so với phổ thực.
Có hai phương pháp để hiệu chỉnh thường được sử dụng đó là dùng máy phát xung chuẩn hoặc các giải pháp phần cứng như bộ loại trừ chồng chập xung. Máy phát xung chuẩn có thể sử dụng để hiệu chỉnh đồng thời sự mất số đếm do thời gian chết và chồng chập xung. Giả sử tỷ lệ số xung bị mất ở các đỉnh phổ và
đỉnh xung chuẩn là như nhau, số đếm của các đỉnh phổ có thể được hiệu chỉnh bằng hệ số: k = Np / N0
p, trong đó Np, N0
p là số đếm của đỉnh xung chuẩn khi có và khơng có mẫu. Trên phổ gamma đỉnh xung chuẩn thường có dạng hẹp hơn các đỉnh gamma do đó khi phân tích phổ cần chú ý đến việc tính diện tích đỉnh xung chuẩn. Ngồi ra cũng có thể sử dụng nguồn phóng xạ gamma đơn năng để hiệu chỉnh sự mất số đếm và sự chồng chập xung [1,2,5]. Trong nghiên cứu, phổ gamma của các mẫu Bi được đo trên hệ phổ kế gamma HPGe, vị trí đặt bia mẫu Bi được lựa chọn để đảm bảo thời gian chết của các lần đo không vượt quá 5 %.
2.4.2. Hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma trong mẫu
Mẫu dùng trong phương pháp kích hoạt thường có một thể tích nhất định, nếu sử dụng các mẫu dày và đo các tia gamma năng lượng thấp sẽ làm kết quả phân tích khơng chính xác do mắc phải sai số do hiệu ứng tự hấp thụ. Hiện tượng tự hấp thụ xảy ra khi tia gamma bị hấp thụ trong thể tích mẫu.
Giả sử nguồn phóng xạ là nguồn điểm dạng trụ bề dày x, có tốc độ phát photon là I0. Ta có thể dát mỏng nguồn điểm thành từng lát mỏng bề dày dx. Tất cả các photon phát ra cùng một lát mỏng có cùng bề dày nên có cùng sự tự hấp thụ. Tốc độ phát sau khi có sự tự hấp thụ là I.
Tốc độ phát photon của lát mỏng bề dày dx nếu khơng có sự tự hấp thụ là:
dI = I0
xdx (2.13)
Tốc độ phát photon của lát mỏng bề dày dx khi có sự tự hấp thụ là:
dI = I0e −µx x dx (2.14) trong đó: µ là hệ số hấp thụ tuyến tính Vậy ta có: Z x e−µx−1
Hệ số tự hấp thụ theo năng lượng E được xác định bởi công thức sau:
F(E) = I
I0 =
e−µx−1
ln(e−µx) (2.16)
Đối với các mẫu biết rõ thành phần và hàm lượng của các nguyên tố, ta hồn tồn có thể tính được hệ số tự hấp thụ. Bảng 2.2 liệt kê hệ số tự hấp thụ tia gamma (F) trong mẫu Bi có bề dày 1.5 mm.