Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VÒNG
2.2. Phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vòng
2.2.4. Thông số thời gian trong kích hoạt lặp vòng
Sự ghi nhận của đầu dò có thể được tối đa hóa bằng việc tối ưu các thông số trong phương trình xác định tổng số đếm tích lũy Npc ở phương trình (2.18). Đối với tổng thời gian thí nghiệm được cho (Texp = NT = mT1/2), giá trị cực đại của Npc xảy ra khi td = tw = 0 và ti = tc. Tuy nhiên, trong thực tế, td và tw không bao giờ bằng không, giá trị của chúng phụ thuộc vào hệ chuyển mẫu được sử dụng. Nếu hệ chuyển mẫu được thực hiện một cách thủ công, thì thời gian chuyển mẫu có thể khá dài, khoảng từ 10 giây đến 1 phút. Khi thời gian chuyển mẫu quá dài, phương pháp giả lặp vòng (PCNAA) thường được áp dụng [23, 25, 41]. Đối với một vài hệ chuyển mẫu nhanh, các thao tác được điều khiển tự động bằng các khối lập trình điện tử và máy tính, thời gian chuyển mẫu chỉ khoảng vài giây hoặc ít hơn [35].
Spyrou and Kerr [13] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian chuyển mẫu (td và tw) lên tín hiệu Np và tỉ số tín hiệu trên nhiễu Np/ √ B. Họ đã tìm thấy điểm giao nhau giữa kích hoạt lặp vòng và kích hoạt truyền thống khi thời gian chuyển mẫu quá dài so với thời gian sống của hạt nhân quan tâm. Điều này có nghĩa rằng CNAA sẽ hấp dẫn hơn phương pháp truyền thống khi thời gian chuyển mẫu của hệ chuyển mẫu rất ngắn, bởi thời gian chuyển mẫu là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến giới hạn phát hiện.
Trong điều kiện thực tế, nhiều hạt nhân sống dài hiện diện trong nền phông của mẫu sẽ đóng góp vào phông dưới đỉnh của hạt nhân quan tâm sau khi kích hoạt. Để tính toán sự đóng góp này và tối ưu các thông số thời gian cho kích hoạt lặp vòng, nhiều chương trình máy tính đã được phát triển. Chương trình của Tout và Chatt [42] sử dụng các số liệu đầu vào như tổng thời gian thí nghiệm, thời gian chuyển mẫu (td và tw), khối lượng mẫu và số liệu hạt nhân liên quan đến các nguyên tố nền đóng góp vào hoạt độ phông và T1/2 của hạt nhân quan tâm. Tỉ số Np/ √ B đã được tính toán đối với những nguyên tố nền riêng lẻ và phông tổng. Thời gian đo, thời gian chiếu và một số vòng lặp tối ưu có thể được tính toán ứng với giá trị cực đại của Np/ √ B . Kết quả chỉ ra rằng cùng một bộ giá trị ti và tc giống nhau có thể cho ra kết quả gần với
22
giá trị cực đại Np/ √ B đối với nhiều hạt nhân với thời gian sống khác nhau. Ví dụ tổng thời gian thí nghiệm là 5 phút, ti
= tc = 6-7 s sẽ cho giá trị cực đại Np/ √ B đối với các hạt nhân có thời gian sống từ 3 – 22 s. Điều này có nghĩa rằng nhiều hạt nhân sống ngắn có thể đạt được giới hạn phát hiện tốt nhất bằng cách chỉ sử dụng cùng một bộ thông số thời gian.
Trong chương trình của Spyrou và Al-Mugrabi [43] đã bổ sung thêm số liệu đầu vào của các đỉnh năng lượng từ các hạt nhân của các nguyên tố nền, nền Compton, các đỉnh thoát đơn, thoát đôi và bức xạ hãm. Cùng với một số thông tin sử dụng trong chương trình của Tout và Chatt như thông lượng neutron, khối lượng mẫu, số liệu hạt nhân của nguyên tố quan tâm, thông số của đầu dò, không chỉ điều kiện kích hoạt tối ưu được tạo ra bên cạnh đó phổ mô phỏng, giới hạn phát hiện và độ chính xác đối với các nguyên tố quan tâm cũng được tính toán.
Hình 2.2 cho thấy sự thay đổi của tỉ số tín hiệu trên nhiễu theo số vòng lặp đối với một chu kỳ vòng lặp cố định (T = 2T1/2). Tỉ số tín hiệu trên nhiễu tăng đáng kể khi tăng số vòng lặp. Hình 2.3 cho thấy sự thay đổi của giới hạn phát hiện theo số vòng lặp trong phương pháp CNAA đối với Se trong mẫu tóc người với chu kỳ T = ti + td + tc + tw = 30 + 3 + 30 + 3 = 66 giây. Có thể thấy rằng CNAA cải thiện đáng kể giới hạn phát hiện theo số vòng lặp.
23
Hình 2.2: Sự thay đổi của tỉ số tín hiệu trên nhiễu theo thời gian thí nghiệm tổng (nT) trong trường hợp T = 2T1/2, ti = tc = T1/2, td = tw = 0 [6]
Hình 2.3: Giới hạn phát hiện của CNAA đối với Se trong mẫu tóc [6]