1.3.2 .Ba chuỗi phóng xạ tự nhiên
2.2. Xác định hoạt độ phóng xạ theo phương pháp phổ gamma
2.2.2. Hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC
Hoạt độ đồng vị phóng xạ được xác định trên cơ sở đo cường độ của các tia gamma. Hiện nay việc đo phổ gamma chủ yếu sử dụng các hệ phổ kế nhiều kênh với các detector bán dẫn (Ge) [6,7].
Hình 2.1. Sơ đồ hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC của Bộ môn Vật lý hạt nhân – Trường ĐHKHTN
– ĐHQGHN.
Một hệ phổ kế gamma bao gồm: detector bán dẫn siêu tinh khiết HPGe, các hệ điện tử như tiền khuyếch đại, khuyếch đại phổ, bộ biến đổi tương tự thành số (ADC), máy phân tích biên độ nhiều kênh (MCA), nguồn ni áp… Ngồi ra, cịn có thể có các bộ phận như máy phát xung chuẩn…
Hình 2.1 trình bày sơ đồ hệ đo phổ gamma bán dẫn siêu tinh khiết HPGe tại Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.
Trong Luận văn này, đã sử dụng hệ phổ kế gamma với detector bán dẫn Germani siêu tinh khiết (HPGe) làm lạnh bằng điện do hãng ORTEC chế tạo.
Khi bức xạ gamma bay vào đầu dò, do tương tác của gamma với vật chất, các cặp điện tích trong đầu dị sẽ được hình thành. Số lượng cặp điện tích này tỉ lệ với năng lượng của tia gamma bị mất đi trong đầu dị. Các khối điện tử có nhiệm vụ xử lý các
xung, sau đó hiển thị trên máy tính dư theo năng lượng.
Hình 2.2. Buồng chì ORTEC trong h
Detector được đặt trong bu buồng chì sử dụng trong Đặc trưng kỹ thu - Chì là loại chì phơng th - Vật liệu để lót buồ trừ bức xạ tia X do chì phát ra. - Khe hở của nắp đậ Đặc tính: - Độ che chắn : 4 inches - Trọng lượng khoả
- Đường kính buồng chì: sâu 16 in
- Chân dài 27 in 27 in
- Chiều cao chân bàn có th
trên máy tính dưới dạng phân bố của tia gamma đư
ng chì ORTEC trong hệ phổ kế gamma phơng thấp ORTEC
t trong buồng chì do hãng ORTEC sản xuất [1 ng luận văn này được cho ở hình 2.2
thuật của buồng chì như sau:
i chì phơng thấp
ồng đo bằng thiếc siêu sạch và đồng 1mm không oxy đ tia X do chì phát ra.
ậy có thể điều chỉnh đối với tất cả các chế độ
n : 4 inches
ảng 1200 kg
ng chì: sâu 16 in đường kính 11 in 27 in
u cao chân bàn có thể điều chỉnh được từ 25 in 27 in
a tia gamma được ghi nhận
17]. Hình ảnh cho
ng 1mm khơng oxy để loại
- Đường kính trong của lỗ cắm chân bàn với buồng chì 4,5 in.
Phần mền ghi nhận và xử lý phổ MAESTRO 2.2
Phổ gamma được thu nhận bằng phần mềm MAESTRO. Phần mềm này có thể giao tiếp với bảng mạch MCA kể cả trong trường hợp bảng mạch này được đặt ở máy tính khác khi phần mềm MC server được tải xuống và chạy. Sau khi phần mềm này được thiết lập chính xác, trạng thái của bang mạch có thể được truy nhập thơng qua các biểu tượng đặt ngay trên màn hình.
MAESTRO là phần mềm có giao diện than thiện với người sử dụng. Màn hình của phần mềm MAESTRO giúp cho việc theo dõi thí nghiệm một cách dễ dàng. Phổ gamma thu nhận được từ phổ kế được quan sát on-line trong suốt quá trình làm thí nghiệm.
Ngồi chức năng thu nhận phổ on-line, phần mềm MAESTRO cịn có đầy đủ các chức năng khác của một phần mềm phân tích phổ gamma off-line, bao gồm: xây dựng các đường chuẩn cho hệ phổ kế (năng lượng, phân giải, hiệu suất ghi), tìm đỉnh tự động và phân tích phổ gamma tự động, phân tích từng đỉnh cho người làm thí nghiệm tùy chọn.
Việc tính diện tích đỉnh trong phần mềm MAESTRO được thực hiện bằng phương pháp làm khớp phi tuyến với hàm hưởng ứng khác nhau. Hàm được chúng tơi lựa chọn thường có dạng gauss. Phương pháp làm khớp phi tuyến dùng trong phần mềm MAESTRO cũng cho phép tách các đỉnh chập trong trường hợp cần thiết. Do vậy, có thể xem việc sử dụng phần mềm MAESTRO để phân tích phổ gamma thu được từ phản ứng hạt nhân mà chúng tôi đang nghiên cứu cho kết quả khá tin cậy.
Detector và hệ che làm lạnh
Detector được làm lạnh bằng điện, theo một quy trình nghiêm ngặt sau: 1. Bật hệ làm lạnh
Detector bán dẫn GE-ORTEC Model GEM40P4 được làm lạnh bằng điện. Theo khuyến cáo của hãng ORTEC, detector nên được làm lạnh liên tục ngay cả khi khơng làm việc [7]. Quy trình vận hành hệ làm lạnh như sau:
Bật bộ ổn áp, sau một vài phút bật bộ lưu điện, tiếp theo bật bộ làm lạnh X- Cooler. Để làm lạnh từ nhiệt độ phòng cỡ 300K xuống nhiệt độ làm việc của detector (dưới 120K) phải mất 24 tiếng .
Sau 24 tiếng đồng hồ kể từ khi bật hệ làm lạnh nếu nhiệt độ của detector đảm bảo yêu cầu mới được cho hệ làm việc. Chú ý ngay cả khi nhiệt độ của detector đã đảm bảo yêu cầu cũng tuyệt đối không được cho hệ làm việc sớm hơn 24 tiếng kể từ khi bật hệ làm lạnh.
Để kiểm tra chế độ nhiệt đầu tiên kích mục Maestro for windows. Khi chương trình Maestro – chương trình ghi nhận và phân tích phổ xuất hiện ấn vào nút Buffer để chọn detector 0001-MCB129. Sau đó kích mục Acquire. Sau khi cửa sổ Acquire xuất hiện chọn mục properties for MCB 129. Sau khi cửa sổ mục properties for MCB 129 xuất hiện chọn mục status. Cửa sổ status xuất hiện chọn mục Liver detector temperature, khi đó nhiệt độ của detector được hiển thị. Nếu như nhiệt độ đảm bảo yêu cầu mới cho hệ phổ kế làm việc
2. Chọn chế độ làm việc và đo đạc
Ban đầu chọn chế độ làm việc đặt hệ số khuếch đại. Cụ thể đặt fine (chỉnh tinh): 0,245 và coarse (chỉnh thô): 4. Đặt mặt tăng xung là 12 s. Sau đó bật cao thế ni detector 2300 V . Đối với chương trình phân tích phổ MAESTRO 32 cao thế chỉ được bật khi nhiệt độ của detector nhỏ hơn 120 K. Vì một lý do nào đó nhiệt độ của detector cao hơn 120 K cao thế tự động được ngắt.
Sau khi chọn chế độ làm việc tiến hành chuẩn năng lượng và chuẩn đường cong hiệu suất ghi theo hướng dẫn. Tiến hành đo đạc phổ các mẫu theo kế hoạch.
Vì một lý do nào đó hệ phổ kế khơng được sử dụng trong thời gian dài, có thể tắt hệ làm lạnh. Khi tắt hệ làm lạnh, chú ý chỉ được tắt bật bộ làm lạnh X-Cooler, tuyệt đối không tắt bộ lưu điện. Trong trường hợp mất điện hệ làm lạnh không làm việc phải sau 24 h sau mới được cho hệ làm lạnh trở lại. Tuyệt đối không được cho hệ làm lạnh làm việc lại trước 24 h kể từ khi mất điện [11,17].