tóm tắt luận văn thạc sĩ vật lý cường độ chuyển dời và mật độ mức của hạt nhân 52v

Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ điện tử bán dẫn, của khoa học máy tính đã cho phép tạo ra những thiết bị ghi đo hiện đại với những ưu điểm như: có độ chính xác cao, có

MỞ ĐẦU Khoa học và công nghệ hạt nhân đã được nghiên cứu phát triển và ứng dụng vào thực tiễn ở nhiều nước trên thế giới từ những năm 1940 đến nay và đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, đóng góp vào sự phát triển của nền kinh tế xã hội của Quốc

tế nói chung và đối với nhiều Quốc gia nói riêng như: Mỹ, Nga, Nhật Bản Trong những năm gần đây ở các nước đang phát triển, khoa học và kỹ thuật hạt nhân cũng đang được quan tâm và ưu tiên phát triển một cách mạnh mẽ; đặc biệt là Việt Nam

đã và đang đẩy mạnh phát triển điện hạt nhân và các nghiên cứu ứng dụng vì mục đích hòa bình

Một trong những hướng nghiên cứu quan trọng của khoa học hạt nhân là nghiên cứu thực nghiệm về cấu trúc hạt nhân nhằm cung cấp thông tin thực nghiệm cho phát triển công nghệ và kiểm chứng các mô hình lý thuyết Tuy nhiên trong nhiều thập niên trước đây, hướng nghiên cứu này chủ yếu được phát triển ở một số nước phát triển và mức độ tin cậy của số liệu thu được phụ thuộc rất nhiều vào sự phát triển của thiết bị ghi đo bức xạ và hai hướng nghiên cứu này luôn bổ sung cho nhau trong suốt tiến trình của lịch sử phát triển Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ điện tử bán dẫn, của khoa học máy tính đã cho phép tạo ra những thiết bị ghi đo hiện đại với những ưu điểm như: có độ chính xác cao, có tốc độ ghi nhận cao, có độ phân giải tốt và có khả năng ghi nhận thông tin đa chiều; với những điều mới về thiết bị nêu trên, một số quốc gia đang phát triển trong khu vực trong

đó có Việt Nam, đã tham gia mạnh mẽ vào hướng nghiên cứu thực nghiệm về cấu trúc và phản ứng hạt nhân

Tại Viện nghiên cứu hạt nhân, hướng nghiên cứu cấu trúc hạt nhân bằng thực nghiệm đã được triển khai và thu được những thành công nhất định; trong đó một số chùm nơtron phin lọc đơn năng và một số hệ phổ kế ghi đo bức xạ mới: hệ phổ kế triệt Compton sử dụng đetectơ HPGe-BGO, hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng sử dụng hai đetectơ HPGe và một đetectơ nhấp nháy, đã được phát triển tại nhóm “nghiên cứu số liệu và phản ứng hạt nhân” Trên cơ sở các thiết bị này, các

thực nghiệm về nghiên cứu cấu trúc hạt nhân đối với một số đồng vị như 28Al, 49Ti,

153Sm, 172Yb, 239U đã được tiến hành Tuy nhiên những kết quả nghiên cứu này, chỉ mới đáp ứng được một phần trong dải các đồng vị cần nghiên cứu, nhằm bổ sung vào thư viện số liệu thực nghiệm về cấu trúc hạt nhân của thế giới, góp phần khẳng định những biện luận mới về mô hình tính toán lý thuyết vàđối với mật độ mức hạt nhân

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đã nêu ra ở trên, nội dung nghiên cứu:

“Cường độ chuyển dời và mật độ mức của hạt nhân 52V” đã được chọn để làm luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khóa 17 chuyên ngành Vật lý kỹ thuật Các nội dung chính đã thực hiện trong luận văn bao gồm: Tổng quan tình hình nghiên cứu về chuyển dời năng lượng đối với hạt nhân 52V, tiến hành thực nghiệm ghi đo phổ gamma tức thời

từ phản ứng 51V(n,2γ)52V trên dòng nơtron nhiệt, xử lý số liệu thu nhận được để xác định cường độ chuyển dời trên sơ đồ mức và mật độ mức thực nghiệm của hạt nhân

52V

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu phân rã gamma nối tầng và mật độ mức bằng phổ

kế cộng biên độ các xung trùng phùng

Năm 1958, Hoogenboom A.M đã đưa ra những phác thảo đầu tiên về hệ phổ

kế cộng biên độ các xung trùng phùng bằng các đetectơ nhấp nháy Hệ cộng biên độ xung từ hai đetectơ được thực hiện bằng khối điện tử cộng tương tự để cộng biên độ xung Các thiết bị phân tích biên độ vào thời điểm này là máy phân tích biên độ 256

1985 đến năm 2000, nhóm nghiên cứu tại Dubna đã sử dụng hệ đo loại này nghiên cứu số liệu phân rã gamma nối tầng và cấu trúc của khoảng 40 hạt nhân

Hiện nay các hệ đo theo phương pháp này đã được phát triển ở nhiều nước trên thế giới như Cộng hoà Séc, Hungary, Mỹ, Nhật, và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực ngoài số liệu và cấu trúc hạt nhân Tên gọi của phương pháp đến nay

đã được thay đổi là trùng phùng “sự kiện - sự kiện” Nhóm nghiên cứu tại Cộng hòa Séc hiện nay chủ yếu tập trung vào giải quyết vấn đề hàm lực và sự tồn tại của các liên kết cặp bên trong hạt nhân Nhóm nghiên cứu tại Dubna hiện nay đang khai thác các số liệu từ thư viện ENSDF, tính toán lý thuyết và kết hợp nghiên cứu với một số cơ sở khác trên thế giới trong đó có Việt Nam Một số nhà nghiên cứu đã ra

nước ngoài và triển khai các nghiên cứu dựa trên phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng, dùng trong nghiên cứu vũ trụ và thiên văn học.Hiện tại, đã xuất hiện những công bố ứng dụng phương pháp này trong phân tích kích hoạt ở Nhật,

Mỹ, Hungary và một số nước khác

Tại Việt Nam, phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng đã được nghiên cứu từ những năm 90 của thế kỷ trước Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân khác nhau, cuối năm 2005, hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng hoàn chỉnh đầu tiên mới được lắp đặt tại Viện Nghiên cứu hạt nhân Hiện nay hệ đo đã được xây dựng với hai cấu hình, cấu hình dùng khối trùng phùng và cấu hình dùng TAC Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cấp bộ giai đoạn 2007-2009, nhóm nghiên cứu tại Đà Lạt đã thử nghiệm thành công phương pháp (n,3γ) với hai đetectơ bán dẫn và một đetectơ nhấp nháy Các khối che chắn, bàn đặt mẫu và các đetectơ cũng được

thiết kế chế tạo đơn giản gọn nhẹ và hiệu quả [1,4,5] Từ hệ đo này, nhóm nghiên

cứu đã tiến hành thu thập số liệu phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân như:

28Al, 36Cl, 49Ti, 59Ni, 153Sm,182Ta, 239U, Các kết quả nghiên cứu về phương pháp lắp đặt, thiết kế giao diện, lựa chọn các tham số của hệ đo, các số liệu về mật độ mức và hàm lực đã được công bố trên các hội nghị trong nước, hội nghị quốc tế và

tạp chí quốc tế [4,5]

1 2 Một số đặc trưng của 52 V

Năm 1801, Andrés Manuel del Río trong khi tách nguyên tố từ mẫu quặng

“chì đen” Mexicô đã phát hiện ra một nguyên tố mới và gọi là Vanadium Vanadium là một kim loại hiếm, mềm và dễ kéo thành sợi, là thành phần được tìm thấy trong nhiều khoáng chất, có khả năng chống mòn tốt, bền với các loại chất kiềm, axít sulfuric và axít clohiđric Sau khi được phát hiện đến nay thì vanadium được dùng để sản xuất một số hợp kim, trong tự nhiên vanadium bao gồm các đồng

vị phân bố từ 43V đến 61V trong đó đồng vị bền 51V là nhiều nhất chiếm tới 99.75% [10] 51V có tiết diện bắt nơtron nhiệt là 4.93 barn, có spin và chẵn lẻ là 7

2

−

Đồng

vị 52V có thể được tạo thành từ các phản ứng 51V(d,p)52V hoặc 51V(n,γ)52V, là hạt nhân không bền với chu kỳ bán hủy 1

2

3.75

T = phút, có spin và chẵn lẽ ở trạng thái bền là 3+ Hạt nhân 52V có ba proton và một neutron ở ngoài của lõi lấp đầy, lõi có cấu trúc hai lần magic như hạt nhân 48Ca Trong phản ứng bắt nơtron nhiệt

51V(n,γ)52V, hạt nhân 52V ở trạng thái kích thích có năng lượng liên kết nơtron

B-n=7311.24 keV, phát ra các bức xạ gamma để chuyển về trạng thái cơ bản, các dịch chuyển này có thể là trực tiếp từ năng lượng liên kết Bn hoặc qua các mức trung gian khác nhau như: 3733.13 keV, 2855.28 keV, 2479.59 keV, 2168 keV, , 22.76 keV, 17.13 keV

1.3 Tình hình nghiên cứu cường độ chuyển dời gamma và mật độ mức của 52 V

Vanadium là một hạt nhân có cấu trúc lõi hai lần magic như hạt nhân 48Ca Do

sự đặc biệt đó, nên hạt nhân này được nghiên cứu từ rất sớm, bằng dựa trên các phản ứng 51V(d,p)52V và phản ứng 51V(n,γ)52V [6,7,9]. Các nghiên cứu đáng chú ý nhất có thể tóm tắt như sau:

Từ năm 1958, L.V Croshev và các cộng sự đã sử dụng phương pháp đo electron tán xạ compton để xác định năng lượng và cường độ phát bức xạ gamma tức thời từ phản ứng bắt bức xạ nơtron nhiệt của Vanadium

Hình 1.1 Sơ đồ mức của 52V thu được trong nghiên cứu của

L.V.Croshev và các cộng sự[7]

Nghiên cứu phổ gamma trong vùng từ 0.25 ÷ 11.5 MeV, các tác giả đã xác định được gần 30 tia gamma phát ra nằm trong khoảng năng lượng từ 0.42 ÷ 7.3

MeV Hình 1.1 là năng lượng và cường độ của các vạch gamma thu được [7]

Năm 1965, D.H.White và các cộng sự đã sử dụng phổ kế tinh thể Bent, phổ kế trùng phùng với đetectơ NaI(Tl) nghiên cứu phổ gamma tức thời từ phản ứng bắt bức xạ nơtron của Vanadium Trong nghiên cứu này, các tác giả đã xác định được các tia gamma với năng lượng thấp hơn bao gồm: 17.0 keV, 124.45 keV, 125.08 keV, 147.84 keV, 294.97 keV, 419.54 keV, 436.49 keV, 645.70 keV, 794.2 keV,

824.4 keV và 845.8 keV [9] Kết hợp với các công trình nghiên cứu trước đó,

D.H.White đã đưa ra sơ đồ mức của hạt nhân 52V có bổ sung các mức năng lượng thấp Sơ đồ mức của hạt nhân 52V do D.H.White đưa ra được trình bày trên hình

1.2

Hình 1.2 Sơ đồ mức của 52V do D.H.White và các cộng sự tổng hợp[9]

Năm 1966, P Van Assche và các cộng sự đã sử dụng phổ kế tinh thể tại lò phản ứng DR-3 ở Risφ, đã tiến hành nghiên cứu phổ gamma của 52V, kết hợp với tính toán dựa theo mẫu lớp có tính đến hiệu ứng tương tác proton-proton và proton-nơtron Các tác giả đã đưa ra sơ đồ mức của hạt nhân 52V với các tia gamma tức thời có năng lượng từ 20 keV đến 1 MeV P.Van Assche đã xác định được hệ số biến hoán trong và xác suất dịch chuyển của hai mức thấp 17.15 keV và 22.76 keV

Các dịch chuyển này là dịch chuyển điện E2 và dịch chuyển từ M1 [6] Sơ đồ mức

của hạt nhân 52V ở vùng năng lượng thấp do P.Van Assche đưa ra được trình bày trên hình 1.3

Hình 1.3 Sơ đồ mức của 52V ở vùng năng lượng thấp do P.Van Asshen đưa ra [6]

Các tổng hợp trong thư viện số liệu hạt nhân LANL và ENSDF cho thấy đã tổng hợp được từ các nghiên cứu khác nhau năng lượng và cường độ của 306 tia

gamma [10] Vẫn còn khoảng 20% số tia gamma đo được chưa xếp được vào sơ đồ

mức và gần một nửa số mức thu được vẫn chưa xác định được đầy đủ các đặc trưng lượng tử

1.4 Về phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng

Phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng được đánh giá là phương pháp hiệu quả trong nghiên cứu các trạng thái kích thích của hạt nhân vùng năng lượng dưới năng lượng liên kết của nơtron với hạt nhân (Bn) Bằng phương pháp này, nền phông phức tạp của tán xạ compton và các đỉnh xuất hiện do hiệu ứng tạo cặp đã bị triệt tiêu nên phổ bức xạ gamma thu được có dạng rất đơn giản Từ năm 1981, VLHNCHN Đubna, đã xây dựng được hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng

phùng, sử dụng các đetectơ bán dẫn siêu tinh khiết với việc lưu trữ và xử lý số liệu

dưới dạng “sự kiện-sự kiện” trên máy tính Đến năm 1987 thì phương pháp này

được triển khai thành một hệ thống đầy đủ Hiện tại, ở Đubna đang trong giai đoạn thay thế nguồn nơtron từ lò xung, sang máy gia tốc kích thích nhiên liệu phân hạch, nên nhóm thực nghiệm đang phải dừng các nghiên cứu Ở Cộng hoà Séc, hướng nghiên cứu này vẫn được tiếp tục phát triển, hiện nay trong các hội nghị chuyên ngành quốc gia đã có hẳn một tiểu ban về nghiên cứu phân rã gamma nối tầng Các báo cáo trong hội nghị (17÷20/6/2007, Dubna, Cộng hòa Liên Bang Nga) cho thấy nhóm nghiên cứu ở Séc có xu hướng thiên về đánh giá hàm lực và ảnh hưởng của

sự phá vỡ liên kết cặp lên mật độ mức ở vùng năng lượng kích thích gần năng lượng

liên kết của nơtron với hạt nhân [4].

Việc xây dựng định hướng sử dụng phương pháp SACP ở Việt Nam, được các cán bộ của hai đơn vị là Viện Vật lý điện tử (VLĐT), thuộc Viện Khoa học công nghệ Việt Nam và Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (NLNTVN) thực hiện Các nghiên cứu tại Viện VLĐT chủ yếu được tiến hành ở nước ngoài do không thành công trong việc thiết lập hệ đo trong nước Các nghiên cứu tại Viện NLNTVN, được triển khai tại LPƯHĐL từ năm 2004 và đã thu được nhiều kết quả

Hiện nay, các nghiên cứu hoàn thiện hệ đo vẫn đang được tiếp tục; chất lượng chùm bức xạ nơtron và phông ngày càng được cải thiện nâng cao Đây là cơ sở để khẳng định các thí nghiệm nghiên cứu cấu trúc hạt nhân, theo phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng (SACP-Summation of Amplitude of Coincident Pulses) tại Đà Lạt tiếp cận tới trình độ quốc tế Hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng và một loạt các vấn đề liên quan như chùm nơtron trên kênh số 3, hệ che chắn giảm phông, hệ thống chương trình xử lý số liệu đã được hoàn thiện là kết quả đầu tư của

Bộ Khoa học và Công nghệ, của Viện NLNTVN thông qua các đề tài nghiên cứu,

dự án tăng cường trang thiết bị trong 6 năm qua và công sức trí tuệ của nhóm nghiên cứu Cho đến thời điểm hiện nay, chỉ có LPƯHNĐL là cơ sở duy nhất ở Việt Nam, triển khai thành công các thực nghiệm nghiên cứu phân rã gamma nối tầng trên chùm nơtron

Về cơ bản, phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng vẫn là phương pháp trùng phùng γ-γ Đây là một trong những phương pháp đo kinh điển của vật lý hạt nhân thực nghiệm Hệ chỉ thu nhận thông tin từ hai đetectơ khi thời điểm xuất hiện của hai xung lệch nhau một khoảng nhỏ hơn khoảng thời gian định trước của

hệ đo - được gọi là cửa sổ thời gian của hệ trùng phùng Nhờ sự phát triển của công nghệ máy tính, số liệu đo được lưu trữ dưới dạng các mã tương ứng với năng lượng của các cặp gamma nối tầng Các đetectơ bán dẫn HPGe biến đổi tuyến tính năng lượng bức xạ gamma thành biên độ tín hiệu đo, tổng năng lượng E1 và E2 của hai dịch chuyển gamma liên tiếp E1+E2=Ei-Ef được xác định chỉ bởi các năng lượng Ei

và Ef của mức phân rã (i) và mức tạo thành sau dịch chuyển nối tầng hai gamma (f),

nó không phụ thuộc vào năng lượng của trạng thái kích thích trung gian Khi đó các trường hợp ghi dịch chuyển nối tầng mà xảy ra sự hấp thụ đồng thời toàn bộ năng lượng hai tia gamma ở cả hai đetectơ sẽ dẫn đến xuất hiện các đỉnh trong phổ tổng biên độ các xung trùng phùng Sự hấp thụ không hoàn toàn năng lượng, dù là của một trong các lượng tử gamma, sẽ làm dịch chuyển đỉnh tổng biên độ về miền năng lượng thấp hơn và tạo nên phân bố liên tục tương ứng Vì vậy ta có thể dễ dàng tách

ra từ tập hợp các sự kiện trùng phùng γ-γ, chỉ những trường hợp mà tổng năng lượng của dịch chuyển nối tầng bị hấp thụ hoàn toàn trong hai đetectơ Mặc dù cường độ bức xạ của những trường hợp trùng phùng như vậy là nhỏ (thường chỉ xảy

ra không lớn hơn 10 sự kiện trong 106 phân rã), nhưng nhờ khả năng loại trừ phông liên quan với sự hấp thụ không hoàn toàn năng lượng bức xạ gamma, đã đảm bảo cho phương pháp nghiên cứu phản ứng (n,2γ) thu được nhiều thông tin hơn phương pháp nghiên cứu phản ứng (n,γ) thông thường Trong phổ tổng còn xuất hiện những đỉnh liên quan đến quá trình thoát đơn và thoát đôi, do lượng tử gamma tương tác với đetectơ theo hiệu ứng tạo cặp, các đỉnh này được loại đi trong quá trình xử lý theo phương pháp

Ngoài việc nghiên cứu các đặc trưng trung bình, phương pháp SACP còn cho phép tách ra từ tập hợp các trùng phùng γ-γ một số lớn các dịch chuyển nối tầng hai gamma mạnh nhất, cho phép xác định được cường độ và năng lượng của các dịch

chuyển nối tầng Hơn nữa phương pháp có ưu việt là chỉ ghi các dịch chuyển nối tầng hai gamma liên tiếp, không phụ thuộc vào năng lượng của mức trung gian và phương pháp cũng cho phép loại đi một số rất lớn các sự kiện phông bao gồm cả trường hợp hấp thụ không hoàn toàn các tia gamma do tán xạ compton ở hai đetectơ

Từ các số liệu đo của phương pháp SACP, có thể xây dựng được các sơ đồ phân rã gamma tin cậy nhất Tuy nhiên vấn đề trở ngại ở đây là sai số hệ thống có thể làm sai khác cường độ dịch chuyển nối tầng Các sai số khi đo dịch chuyển gamma nối tầng thường do một số nguyên nhân sau:

- Biến hoán trong của các lượng tử gamma;

- Tự hấp thụ tia gamma trong mẫu đo;

- Sai số do xác định hiệu suất ghi của đetectơ;

- Ghi nhận dịch chuyển ba gamma nối tầng như là hai gamma

CHƯƠNG 2

2.1.Thực nghiệm

Thí nghiệm đo phân rã gamma nối tầng của hạt nhân 52V được tiến hành trên

hệ phổ kế SACP tại kênh ngang số 3 của Lò phản ứng hạt nhân

2.1.1 Kênh nơtron số 3 và hệ phổ kế SACP

* Kênh nơtron số ba và hệ thống dẫn dòng:

Kênh ngang thực nghiệm nơtron số 3 là một kênh tiếp tuyến, do đó dòng nơtron từ vùng hoạt đi ra chủ yếu là nơtron nhiệt Cấu trúc kênh bao gồm hai phần: phần phía trong là ống nhôm có đường kính 15 cm dài 1.5 m và phần phía ngoài là ống thép có đường kính 20.3 cm dài 1.1 m cho phép dẫn dòng nơtron từ trong vùng hoạt ra ngoài để thực hiện các thí nghiệm Tuy nhiên trong thực tế chỉ cần dòng nơtron có đường kính từ 1 cm ÷ 2 cm nhằm hạn chế các gamma tức thời có năng lượng cao từ trong lò đi ra làm tăng nền phông của phổ gamma thu được cũng như giảm khoảng cách của đetectơ đối với mẫu để tăng hiệu suất ghi do đó hệ thống dẫn dòng và che chắn giảm phông được làm từ các vật liệu có khả năng làm chậm nơtron, có tiết diệt bắt nơtron cao, có tiết diện hấp thụ gamma lớn như pharaphin, Boron, Cadmi, Lithium, Chì được đưa vào bên trong lòng kênh và đóng mở kênh được thực hiện bằng nước Hệ thống dẫn dòng và che chắn giảm phông của kênh ngang số 3 được mô tả trên hình 2.1

315 cm 152mm

Không khí Ý H2O

Nhằm tăng chất lượng của dòng nơtron nhiệt, ở bên trong có bố trí thêm phin lọc Si có đường kính 5 cm dài 30 cm Dòng nơtron nhiệt tại ví trí đặt mẫu có thông lượng là 7.2×105n.cm-2.s-1 và tỉ số Cadmi là 860 (tỉ số Cadmi được xác định bằng việc kích hoạt lá dò Vàng và hộp Cadmi dày 1 mm)

* Hệ phổ kế SACP:

Hệ phổ kế SACP bao gồm hai đetectơ và các khối điện tử liên quan được bố trí gần vị trí bia mẫu Cấu hình hệ phổ kế SACP được mô tả trên hình 2.2

Hình 2.2 Cấu hình hệ phổ kế SACP tại Viện nghiên cứu hạt nhân

Trong đó: 1 Khuếch đại phổ 572A Ortec; 2 ADC-7072 Fast CompTec

Canberra; 3 ADC-8713 Canberra; 4 Khếch đại nhanh 474 Ortec; 5 Gạt ngưỡng hằng 584 Ortec; 6 Khối trễ; 7 TAC 566 Ortec; 8 Cao thế 660 Ortec

Khi hai đetectơ thu nhận hai bức gamma nối tầng phát ra từ bia mẫu thì đetectơ sẽ cho ra đồng thời hai tín hiệu, một tín hiệu năng lượng được đưa đến khối khuếch đại phổ 572 và đưa đến khối ADC 7072, một tín hiệu thời gian (Timing) được đưa đến khối khuếch đại nhanh 474 để tạo dạng xung phù hợp, sau đó tín hiệu này được đưa đến khối gạt ngưỡng hằng 584, khối gạt ngưỡng hằng 584 có tác dụng loại trừ nhiễu và các xung tăng chậm Xung ra từ hai khối gạt ngưỡng hằng 584 được đưa đến hai lối vào khởi phát (Start) và kết thúc (Stop) của khối biến đổi thời

gian thành biên độ TAC 566 Khi có tín hiệu khởi phát và tín hiệu kết thúc đi đến TAC, thì TAC sẽ biến đổi khoảng thời gian chênh lệch giữa hai sự kiện thành biên

độ, và gửi tín hiệu lên ADC 8713, đồng thời với việc đó thì TAC cho ra một tín hiệu Valid Convert gửi tới giao diện đo PCI 7811R Khi giao diện PCI 7811R nhận được tín hiệu Valid Convert từ TAC gửi lên thì sẽ tạo ra tín hiệu gate, tín hiệu gate này cho phép hai ADC 7072 biến đổi tín hiệu từ hai khối khuếch đại phổ gửi lên Như vậy, trong quá trình thu nhận thì các đetectơ vẫn ghi nhận các bức xạ đi đến và biến đổi thành tín hiệu để chuyển tới khuếch đại phổ và ADC 7072, nhưng chỉ khi nào có tín hiệu gate từ giao diện PCI 7811R cho phép thì hai ADC 7072 mới tiến hành biến đổi tín hiệu thành biên độ, tức là chỉ những cặp gamma nào đi về hai đetectơ nằm trong dải đo đặt trước của TAC thì mới được biến đổi và ghi nhận, điều này giúp chúng ta loại bỏ được phần lớn các trùng phùng ngẫu nhiên Số liệu ghi nhận được ghi thành ba cột trong đó hai cột tương ứng với năng lượng của hai bức xạ mà hai đetectơ ghi nhận được và cột còn lại tương ứng với khoảng chênh lệch thời gian của hai bức xạ gamma mà hai đetectơ ghi nhận được Vì thời gian tiến hành thực nghiệm đối với phương pháp này thường có thời gian dài nên để tránh việc mất dữ liệu cũng như sự trôi năng lượng do đó số liệu được lưu thành từng file, mỗi file tương ứng 4096 cặp sự kiện trùng phùng, khi kết thúc một file thì giao diện đo PCI 7811R sẽ gửi file đó lên máy tính để lưu trữ và tiến hành ghi nhận file tiếp theo

2.1.2 Đo số liệu phân rã gamma nối tầng của 52 V

Bia mẫu được làm từ bột Vanadium kim loại có độ tinh khiết cao (99.99%), được nén ở dạng hình đĩa có đường kính 1.2 cm, dày 2 mm và có khối lượng 5 g

Độ phổ biến đồng vị của 51V là 99.75%, tiết diện bắt nơtron nhiệt của 51V là σ = 4.9 barn Bia mẫu được đặt nghiêng so với dòng nơtron từ trong lò ra một góc 450 Hai đetectơ bán dẫn được bố trí đối xứng và vuông góc với dòng nơtron Thực nghiệm được tiến hành trong khoảng 140 giờ khi Lò phản ứng hoạt động ở công suất 500

kW Cấu hình bố trí thực nghiệm được mô tả trên hình 2.3

Đetectơ

Đetectơ 2

Mẫu Chùm

nơtron

Hình 2.3 Bố trí bia mẫu và các đetectơ

Các tham số của hệ đo đã được khảo sát và lựa chọn như trên bảng 2.1

Bảng 2.1 Các tham số đối với các khối điện tử chức năng

Số liệu được lưu thành các file và xử lý sau bằng các chương trình xử lý theo

thuật toán của phương pháp [3]

2.1.3 Xử lý số liệu thực nghiệm

Các file code thu nhận được sẽ được nối lại với nhau và tiến hành xử lý trên

phần mềm Gacasd, vì quá trình thực nghiệm được tiến hành trong thời gian dài, nên

có thể dẫn tới sự trôi năng lượng, do đó code thu nhận được nối lại thành nhiều file,

các file này sau khi được chuẩn lại năng lượng thì được nối lại thành một file cuối

cùng Quá trình xử lý số liệu từ tạo phổ tổng, xác định đỉnh tổng, tạo phổ nối tầng

theo các đỉnh tổng đều được tiến hành trên file đã chuẩn cuối cùng này Thuật toán

xử lý được mô tả trên hình 2.4, hình 2.5 và hình 2.6

Đọc tên đồng vị: ĐV Đọc chỉ số file đầu: Đ Đọc chỉ số file cuối: C Đọc kiểu file: KF

Mở file mới: tên file mới

For i = Đ to C

Mở file i j=0

=EOF j=j+1

T

1A 1B

nA nB

Thư viện

Cáccặp sự kiệntrùng phùng

đã

chuẩn

Phổ kênh A Phổ kênh B

Các hệ số chuẩn năng lượng của từng kênh

Hiệu chỉnh hiệu suất

Phổ nối tầng bậc hai thứ 1 đã hiệu chỉnh hiệu suất

Phổ nối tầng bậc hai thứ n

Hiệu chỉnh hiệu suất

Phổ nối tầng bậc hai thứ n đã hiệu chỉnh hiệu suất

Phổ nối tầng

Hiệu chỉnh hiệu suất

Chuẩn các cặp sự kiện trùng phùng

Phổ nối tầng bậc hai

Hình 2.5 Sơ đồ thuật toán tìm các phổ gamma nối tầng bậc hai

Hình 2.6 Sơ đồ thuật toán tìm cường độ chuyển dời và sơ đồ mức

Cường độ tương đối

Cường độ tương đối

Năng lượng chuyển dời

Mức trung gian

Sơ đồ mức

Phổ chuyển dời sơ cấp Hệ số rẽ nhánh

Cường độ dịch chuyển

*Nối các file và chuẩn năng lượng:

Phổ năng lượng của 52V sau khi nối các code được trình bày trên hình 2.7a

Hình 2.7a Phổ năng lượng của 52V đối với hai đetectơ sau khi nối code, vùng năng

lượng >5 MeV

Sử dụng các tia gamma tức thời có cường độ lớn của 52V phát ra khi bắt nơtron làm các đỉnh chuẩn Các đỉnh chuẩn này sẽ được sử dụng để để chuẩn năng lượng đối với số liệu của từng kênh đo, xây dựng các hàm chuẩn năng lượng cho từng kênh đo Sau khi đã xác định được hàm chuẩn năng lượng cho từng kênh đo, các giá trị code trong file sau khi nối được chuẩn từ giá trị kênh về giá trị năng lượng Quá trình tạo phổ tổng cũng như tạo các phổ nối tầng tương ứng với các đỉnh tổng thu được sẽ được tiến hành trên bộ code đã được chuẩn năng lượng Các

chuyển dời gamma sử dụng để hiệu chuẩn năng lượng và hàm chuẩn năng lượng đối với từng đetectơ được trình bày trên bảng 2.2

Bảng 2.2 Tham số và hàm chuẩn đối với từng đetectơ

Độ lệch (keV) Kênh lượng Năng

(keV)

Năng lượng khớp (keV)

Độ lệch (keV)