Chùm proton tới NaI Detector Tia γ Lá nhôm mỏng Lá đồng Giá đỡ mẫu Đến ADC
3.4.3. Các bƣớc chiếu mẫu làm thí nghiệm
Quá trình tiến hành thí nghiệm để chuẩn năng lượng cho máy gia tốc thông qua phản ứng hạt nhân chính là việc xây dựng sự phụ thuộc của vị trí của đỉnh cộng hưởng có năng lượng đã chọn trước vào thế gia tốc. Có thể mơ tả ngắn gọn như sau:
Ban đầu, khe điều chỉnh năng lượng được mở với độ rộng là 2 mm, độ rộng này càng hẹp thì năng lượng của chùm ion càng đơn năng. Độ rộng của phân bố năng lượng (độ phân tán năng lượng) tương ứng với độ mở này 9,7 keV. Ghi lại giá trị thế đỉnh và giá trị dịng đọc được, sau đó bằng cách thay đổi năng lượng của chùm tia, cho đến khi cường độ của chùm tia giảm xuống chỉ còn 50% giá trị ban đầu, cường độ từ trường cũng thay đổi theo. Độ suy giảm của chùm tia cho thấy chùm tia được bắn vào một cạnh của khe mở và ghi lại giá trị thế đỉnh tại điểm này. Lặp lại quá trình tương tự để tìm ra điểm mà tại đó chùm tia bị bắn vào mặt còn lại của khe mở và ghi lại giá trị thế đỉnh.
Tiếp theo, thu nhỏ độ rộng của khe mở xuống còn 1 mm và lặp lại các bước trên. Độ rộng của phân bố năng lượng ΔE tương ứng với độ mở này giảm xuống chỉ còn 5,9 keV. Ghi lại giá trị thế đỉnh để so sánh và điều chỉnh năng lượng proton lúc ban đầu.
Cuối cùng, điều chỉnh giá trị năng lượng của chùm proton sao cho tại đó xảy ra cộng hưởng 991,86 keV. Toàn bộ gamma phát ra sẽ được lưu trữ trong MCA. Xung quanh các vùng cộng hưởng được quan tâm, ta sẽ thay đổi năng lượng từng keV một, cho đến khi đạt giá trị cộng hưởng được quan sát trên màn hình và được lưu lại trong máy tính. Ghi lại giá trị thế đỉnh và giá trị dịng.
Các q trình thực nghiệm này được thực hiện nhiều lần nhằm bảo đảm kết quả thu được chính xác. Sau đó, vẽ đồ thị số đếm gamma thu
được theo giá trị năng lượng. Từ đồ thị, ta có thể xác định được đỉnh của đường cong cộng hưởng sau mỗi lần chạy. Để khẳng định giá trị này là chính xác, tiếp tục thực hiện thí nghiệm với cộng hưởng tại năng lượng Ep = 1381keV và Ep = 1388 keV. Các đỉnh nằm trong dải năng lượng từ 986 keV đến 1387 keV.
3.4.4. Kết quả thí nghiệm
Hạt nhân 27Al sau khi bắt proton sẽ tạo thành hạt nhân hợp phần 28Si ở trạng thái kích thích, và hạt nhân này sẽ phân rã theo các cách khác nhau để trở về trạng thái cơ bản (xem Hình 3.7, Hình 3.8). Khi chuyển về trạng thái cơ bản, hạt nhân phát ra nhiều loại bức xạ gamma khác nhau cả về năng lượng cũng như cường độ. Cần phải chọn gamma tối ưu sao cho kết quả tính tốn đạt được độ chính xác tốt nhất. Tiêu chí để chọn gamma này là đỉnh hấp thụ toàn phần tương ứng của nó nằm tương đối độc lập để giảm sai số gây ra do sự chồng đỉnh. Ngoài ra, tỉ số phát gamma này cần đủ lớn để có thể đạt được sai số thống kê tốt nhất. Xuất phát từ các tiêu chí này và trên cơ sở nghiên cứu kĩ sơ đồ phân rã của hạt nhân hợp phần 28Si thì đỉnh gamma ứng với năng lượng 1779 keV thường được chọn. Bức xạ gamma này được phát ra do hạt nhân hợp phần 28Si chuyển từ trạng thái kích thích thứ nhất (2+) về trạng thái cơ bản của nó. Khi thay đổi năng lượng của chùm proton từ máy gia tốc, diện tích của đỉnh 1779 keV cũng bị thay đổi theo, do tiết diện của phản ứng thay đổi. Diện tích đỉnh 1779 keV sẽ lớn nhất khi năng lượng của chùm proton có giá trị trùng với tâm của cộng hưởng và nó giảm dần khi năng lượng của chùm proton đi ra xa giá trị năng lượng cộng hưởng. Tâm của đỉnh cộng hưởng có giá trị là 991,86 keV. Năng lượng của chùm proton thay đổi từ 886 keV đến 1387 keV [9]. Bảng 3.5 trình bày kết quả định lượng về biến thiên của diện tích của đỉnh gamma có năng lượng
1779 keV theo năng lượng của chùm proton tới bia nhôm, xung quanh 3 đỉnh cộng hưởng đã được lựa chọn.
Bảng 3.5. Số đếm gamma tại 3 đỉnh 991,86; 1381,3 và 1388,4 keV. Năng lƣợng (keV) Thế gia tốc (MV) Số đếm (xung) Năng lƣợng (keV) Thế gia tốc (MV) Số đếm (xung)
986 0,4775 19 987 0,4780 225 988 0,4785 1698 989 0,4790 1571 990 0,4795 962 991 0,4800 371 992 0,4805 184 993 0,4810 357 1371 0,6715 253 1374 0,6730 314 1376 0,6740 1139 1377 0,6745 2186 1378 0,6750 1238 1379 0,6755 592 1380 0,6760 200 1381 0,6765 97 1382 0,6770 441 1383 0,6775 1149 1384 0,6780 1735 1385 0,6785 755 1386 0,6790 578 1387 0,6795 448