3.1. Kỹ thuật xử lý phô trong phân tích phổ gamma truyền qua
Từ phô tán xa thu được từ thực nghiệm và khi mô phỏng. dé có được các thông số liên quan như diện tích đỉnh, số đếm tại vị trí trung tâm đỉnh phố, vị trí trung tâm đỉnh phô. bề rộng tại vị trí nửa đỉnh phô theo kênh và số đếm vùng Compton, tôi sử dụng kỹ thuật xử lý phô cải tiền bằng chương trình Colegram.
Từ đó, tính được các đặc trưng phô hiệu suất đỉnh hap thụ năng lượng toàn phan (£). ti số đỉnh trên Compton (Rạc) và độ phân giải năng lượng (R(E)), so sánh các kết qua thu được tử phô mô phỏng với kết quả thu được từ phô thực nghiệm. Sau đó, đánh giá sự phù hợp của bộ số liệu thu được từ phô mô phỏng GEANT4. MCNPS và bộ số liệu thu được từ phd thực nghiệm.
; Dinh quang dién
2s dugc khớp bằng hàm Ề, % Gauss
E i :
ae pf \
= x . ` ˆ ~
“2 Phong được khop băng - \
” hàm đa thức Z \
31
Trong luận văn này, chúng tôi 4p dụng kỹ thuật xử lý phô cải tiễn sử dụng chương trình Colegram. Cụ thẻ, đối với đỉnh quang điện (đóng góp chủ yếu bởi tán xạ đơn), sử dung ham Gauss dé làm khớp:
G(x) = exp (-S) (3.1)
207
Thanh phan còn lại — phông nền gây nhiễu (đóng góp chủ yếu bang tán xạ nhiều lần) được làm khớp bằng hàm đa thức:
Poly(x) = a, + a,(x-x,) + a,(X-x,)? + a,(x-x,)° (3.2)
3.2.Khảo sát dang đáp ứng phố mô phỏng MCNPS, GEANT4 và pho thực nghiệm của một số đồng vị
Khao sát dang đáp ứng pho là một cách đơn giản, trực quan nhằm kiểm tra sự phù hợp giữa phổ thực nghiệm va phổ mô phỏng. Bằng cách chồng chập các phd thực nghiệm và mô phỏng trên cùng một đỏ thị cho thay sự phù hợp và ti lệ sai khác giữa các phô này một cách định lượng.
590) +=
Ê + Thựenghiệm)
: + GRANTS
40-1 - Ô_- MCNPS
3
SS Wm/keoh w 8
9O -| !
seco
SS dim keoh 3
~ Thee egheges
: GUANTS
= _ ONES
SO dGaykénh
9 20 4(( (cú ôCO Kênh
Hình 3.2. So sánh phô thực nghiệm và phô mô phỏng GEANT4, MCNPS của đồng vị a) “Mn b) Zn ec) "Cs đ) ® Na e) “Co.
Phé thực nghiệm và phô mô phỏng GEANT4, MCNPS của các đồng vị phóng xạ được thê hiện trong hình 3.2.
Phố mô phỏng chúng tôi thực hiện trong nghiên cứu này đối với trường hợp bề dày lớp phán xạ Al,O; bằng | mm.
33
3.3. Khảo sát các đặc trưng phố giữa phố mô phỏng và phổ thực nghiệm của các đồng vị
Bên cạnh việc kiêm tra định tính sự phù hợp giữa phô mô phỏng và phô thực nghiệm bằng việc khảo sát dạng đáp ứng phố như trên, Dé đảm bảo độ tin cậy, việc khảo sát về mặt định lượng các đặc trưng của phé mô phỏng và phô thực nghiệm là vô cùng can thiết.
Sau đây chúng tôi trình bày các kết quá khảo sát các đặc trưng phỏ hiệu suất đính hap thụ năng lượng toàn phan, tỉ số đỉnh trên Compton, độ phân giải năng lượng tir pho mô phỏng so với phô thực nghiệm.
3.3.1. Hiệu suất đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần
Kết quả tính toán hiệu suất đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần e của các đỉnh thực
nghiệm và mô phỏng MCNPS được trình bày trong bảng 3.1.
Bang 3.1. So sánh hiệu suất đỉnh hap thụ năng lượng toàn phan của các đỉnh thực
nghiệm và mô phỏng MCNPS.
£
Nan Độ lệch t
` . Thue nghiém MCNPS ada
Dong vi lugng đối
(a) (b)
(keV) la —bj
[6] [6] RD= 100%
a
Na 511,000 0.00363 0.00364 0.38
Bái È— 661,657 0.00298 0.00296 0,72
Min 834,838 0.00249 0,00249 0,02
“2n 1115.539 0,00197 0.00198 0,54
“Co 1173,228 0,00185 0,00187 1,25
* Na 1274.537 0.00175 0.00178 1.82
“Co 1332,492 0,00169 0,00171 1,48
Từ bảng số liệu, ta có thé dé dàng thấy rõ sự phù hợp của hiệu suất đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phan e thu được từ phd mô phóng MCNES và phỏ thực nghiệm với độ sai khác rất nhỏ, dưới 1.9%, sai khác lớn nhất của đồng vị “Na ở đình năng lượng 1274.537 keV là 1,82%, sai khác nhỏ nhất chỉ khoảng 0,02% đối với đồng vị “Mn ở
đỉnh năng lượng 834,838 keV.
Kết quả tính toán hiệu suất đỉnh hap thụ năng lượng toàn phan e của các đỉnh thực
nghiệm và mô phỏng GEANT4 được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. So sánh hiệu suất định hap thụ năng lượng toàn phan của các đỉnh thực
nghiệm và mô phỏng GEANTS [6].
£
Độ lệch
Dong Năng lượng Thue nghiém GEANT4 tương đối
vị (keV) (a) (b) by -
[6] RD =e
NO. HO 00063 000357 L7 —
IMCs 661,657 0.00298 0.00292 2.01
“Mn 834,838 0,00249 0,00243 2,58
Zn 1115,539 0,00197 0.00193 1.85
"Co 1173,228 0,00185 0,00175 5,31
Na 1274.537 0.00175 0,00173 0.85
“0o 1332.492 0,00169 0,00166 1,54
Hiệu suất đỉnh hap thụ năng lượng toàn phan e giữa thực nghiệm va GEANT4 doi
với các đồng vị “Na, '”“Cs, “Mn, “Zn đều phù hợp rất tốt với độ lệch không vượt quá
2,6%. Riêng đối với Co ở đỉnh năng lượng 1173,228 keV, độ lệch của giá trị e giữa thực nghiệm và mô phỏng GEANT4 lớn nhất nhưng giá trị này vẫn dưới 5,4%.
Hình 3.3a biéu diễn sự phù hợp của hiệu suất đỉnh hap thụ năng lượng toàn phan e tương ứng với các đồng vi “Na, '*’Cs, “Mn, “Zn, “Co. Ta thấy có sự phù hợp tốt
35
giữa giá trị e của pho mô phỏng so với phổ thực nghiệm với độ lệch lớn nhất dưới
5,4%.
3.3.2. Độ phân giải năng lượng
Kết quả tính toán độ phân giải năng lượng từ phô mô phỏng MCNPS và phô thực
nghiệm được trình bày trong bảng 3.3. Trong bảng này, chúng ta có thé thay được sự
phù hợp giữa độ phân giải năng lượng thu được từ thực nghiệm và mô phỏng. Độ lệch
tương đối ở hầu hết các năng lượng đã khảo sát đều dưới 2.2%.
Bang 3.3. So sánh độ phân giải năng lượng của các đính thực nghiệm và mô phóng MCNPS.
Năng R(E) (%)
Đồng vị lượng Thye nghiém MCNPS PÊlệch tương đổi (keV) (a) (b) RD=l? - Ht 00%
* Na 511.000 7,29 7,37 1,14
Gs 661,657 6.44 6,54 1,60
“Min 834.838 5.90 5,92 0,23
“7n 1115.539 5,14 5,14 0,15
"Co 1173,228 4,98 4,92 1,13 Na 1274,537 4,81 4,84 0,60
“Co 1332.492 4,78 4,67 2.14
Độ lệch tương đối của giá trị độ phân giải năng lượng R(E) giữa phô thực nghiệm
và mô phỏng MCNPS là nhỏ ở hau hết các năng lượng trai dài và phân bố đều từ 121
keV đến 1332 keV.
Tương tự như kết quả so sánh giữa mô phỏng MCNPS và thực nghiệm, độ phân
giải năng lượng của các đỉnh thực nghiệm so với độ phân giải năng lượng của các đỉnh mô phỏng GEANT4 cũng có sự phù hợp cao, với độ sai khác dưới 1,9%.
36
Bảng 3.4. So sánh độ phân giải nang lượng của các đỉnh thực nghiệm va mô phỏng GEANT4.
Năng R(E) (%)
Đồng vị lượng Thực GEANT Đflệchtươngđổi
(keV) nghiém (a) 4 (b) rp-/" - ĐỈ 00%
~ =Na 5100 729 7 127 — 0,24
MCs 661,657 6,44 6,56 1,87
“Mn 834,838 5,90 5,92 0,37
“Zn 1115.539 5.14 5.18 0,89
"Co 1173,228 4,98 4,97 0,25
“ Na 1274.537 48I 4.85 0.85
"Co 1332,492 4,78 4,75 0,60
Hình 3.3b biéu diễn sự phù hợp của độ phân giải năng lượng tương ứng với các
dong vị “Na, ''”Cs, “Mn, “Zn, “Co. Ta thấy có sự phù hợp tốt giữa giá trị độ phân giải năng lượng của phô mô phỏng so với phé thực nghiệm với độ lệch lớn nhất đưới
2,2%.
3.1.3. Tỉ số đỉnh trên Compton
Kết quả tính toán tỉ số đỉnh trên Compton Rpe được trình bày trong bảng 3.5.
Qua kết quả được trình bày trong bang này, có thé thay được sự phù hợp rat tốt
của Rec thực nghiệm và mô phỏng MCNPS đổi với các đỉnh năng lượng của nguồn
"Cs và “Mn (độ lệch đưới 1.3%). Trong khi đó với đỉnh năng lượng của “Co, độ lệch
này cao hơn nhưng vẫn dưới 5,6%.
37
Bảng 3.5. So sánh tỉ số đỉnh trên Compton của một số đỉnh hap thụ năng lượng toàn phần giữa thực nghiệm và mô phỏng MCNPS.
Tỉ số đỉnh trên Compton (Rpc)
Nang
Ding vị lượng Thựcnghiệm MCNPS P#lÊệ€htương đổi
(keV) (a) (b) RD = = 100%
Mes 661.657 9271 98s 1,21
“Mn $34,838 8,66 8,56 1,14
"Co 1173,228 3,78 3,87 2,61
"Co 1332.492 3.24 3.42 5.58
Kết quả tính toán ti số đỉnh trên Compton của các đỉnh thực nghiệm và mô phỏng GEANT4 được thé hiện trong bảng 3.6.
Từ bang số liệu ta thấy rằng giá trị tỉ số đỉnh trên Compton của phô thực nghiệm
và phô mô phỏng GEANT4 phù hợp rất tốt với độ lệch nhỏ (4%). Độ lệch nhỏ nhất
dưới 0.9% đối với đông vị '’Cs ở đỉnh năng lượng 661,657 keV. Độ lệch lớn nhất ở đỉnh 1332.492 keV của “Co với giá trị dưới 3,9%.
Bảng 3.6. So sánh tỉ số đỉnh trên Compton của một số đỉnh hap thụ năng lượng
toàn phan giữa thực nghiệm và mô phỏng GEANT4.
Tỉ sô đỉnh trên Compton (Rpc)
1% Độ lệch tương An. Năng lượng :
Đông vị Thực nghiệm GEANT4 đối
eeu) (a) (b)a "rp =" Yoox
a
NO. 661.657 9O. 90, 777 08 —
Mn $34,838 8,66 8.57 1,01
“Co 1173,228 3,78 3,86 2,13
"Co 1332.492 3,24 3,37 3.89
48
Hình 3.3c biểu diễn sự phù hợp của ti số đỉnh trên Compton đối với phô thực nghiệm và pho mô phỏng ứng với các đồng vị phóng xạ ''”Cs, “Mn, “Co.
Qua kết quả tính toán, ta dé dàng thay sự phù hợp tốt của giá trị đặc trưng phô này đối với đồng vị Cs, “Mn với độ lệch dưới 1,3%. Đối với đồng vị “Co, giá trị Rpc có
lớn hơn nhưng cũng đều nhỏ hơn 5.6%.
Việc thu được kết quả tỉ số đỉnh trên Compton như vậy có thê giải thích như sau:
Dựa vào sơ đồ các mức năng lượng phát ra từ nguồn "Cs, có thé xem đây là nguồn don năng, việc xử lý dinh pho này tương đối đơn giản.
Do vậy, việc tính toán Rpc là khá chính xác giữa thực nghiệm và mô phỏng
MCNPS va GEANT4. Điều này cũng hoan toàn đúng cho đỉnh 834,838 keV của “Mn.
Trong khi đó với nguồn “Co, có sự phát nói tang các photon năng lượng 1332,492 keV và 1173,228 keV nên phô ghi nhận được là có hai đỉnh. Mặt khác đối với đầu dd nhấp nháy Nal(TI) có độ phân giải kém hơn rất nhiều so với đầu dò HPGe nên hai đính phô này năm rất gần nhau dan đến việc xử lý phô phức tạp hơn, kết quả là tỉ số Rpc sẽ kém
chính xác hơn.
009%
& s The sgHệm | ? 8 Thực ghuỳứ@
L2 ® MCNPS ® MCN/S
Ậ 4 GEANT4 ^ GEANT4
= 0049
=ằ
8 6
>
k-
&
=
= o0H 5 š
402 0o #0? 1402 1280 140 40> ôno ao 1402 1202 1400
Ning lượng (keV) Nang beng (keV)
a) b)
39
Ti số đỉnh trên Compton
600 800 1000 1200 1400
C) Nắng lượng (keV)
Hình 3.3. Các đặc trưng phổ: a) Hiệu suất đính hap thụ năng lượng toàn phan
b) Độ phân giải năng lượng c) Ti số của trên Compton, tương ứng của các đồng vị đối với phô thực nghiệm, phô mô phỏng GEANT4 và MCNPS.
40