Hướng dẫn thực tập vật lý hạt nhân - Hoàng Sỹ Minh Tuấn (ĐH Đà Lạt)

Qua học phần thực tập vật lý hạt nhân, sinh viên có thể nắm được nhữngkiến thức cơ bản về thực nghiệm trong vật lý hạt nhân như: đo phổ vi phân, đophổ tích phân, chuẩn năng lượng, xử lý

Mở Đầu

hực tập Vật lý Hạt nhân là học phần thực tập nhằm giúp cho sinh viênbước đầu làm quen với các thiết bị và dụng cụ dùng trong vật lý hạtnhân dựa trên các bài thực tập chuyên đề vật lý hạt nhân sau khi đã học quacác giáo trình Vật lý Hạt nhân và Phương pháp Thực Nghiệm Vật lý Hạtnhân

Qua học phần thực tập vật lý hạt nhân, sinh viên có thể nắm được nhữngkiến thức cơ bản về thực nghiệm trong vật lý hạt nhân như: đo phổ vi phân, đophổ tích phân, chuẩn năng lượng, xử lý phổ thu được cũng như có thể nắm bắtvà vận hành một số thiết bị thực tập vật lý hạt nhân cơ bản như các máy phântích đơn kênh, đa kênh, các phần mềm hỗ trợ trong việc xử lý phổ thu được …Trên cơ sở các thiết bị và dụng cụ hiện có tại phòng thí nghiệm Vật lý Hạtnhân của khoa Vật lý – trường Đại học Đà Lạt, tài liệu hướng dẫn bao gồm 9bài thực tập được xây dựng và tổng hợp dựa trên các bài thực tập và các tàiliệu về thực tập Vật lý Hạt nhân đã giảng dạy cho sinh viên tại khoa Vật lý –trường Đại học Đà Lạt

Nội dung của tài liệu gồm 3 phần cụ thể như sau:

1 Phần 1: Một số kiến thức cần biết trong thực tập vật lý hạt nhân

2 Phần 2: Các bài thực tập vật lý hạt nhân

3 Phần phụ lục: Mẫu báo cáo thực tập

Qua tài liệu hướng dẫn này tác giả mong muốn sinh viên bước đầu làm quenvới phương pháp nghiên cứu và các thao tác thực nghiệm trong vật lý hạtnhân (trình bày kết qủa nghiên cứu, xử lý số liệu thu được, phân tích và đánhgiá kết quả thực nghiệm, …) Đồng thời rèn luyện tác phong và những đức tínhcần thiết của người làm công tác khoa học thực nghiệm: nghiêm túc, thậntrọng, tỉ mỉ, kiên trì, khách quan và trung thực

Đà Lạt, 03/ 2007

Hoàng Sỹ Minh Tuấn

Phần I: MỘT SỐ KIẾN THỨC CẦN BIẾT TRONG THỰC

TẬP VẬT LÝ HẠT NHÂN

_ _ _ _ _

1.1 MỘT SỐ KIẾN THỨC DÙNG TRONG THỰC TẬP VẬT LÝ HẠT NHÂN.

1.1.1.1 Thiết bị và một số nguyên tắt sử dụng thiết bị hạt nhân

tại phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân:

Phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân hiện tại được trang bị gồm 5 máy phântích biên độ đa kênh (2 máy 1K, 2 máy 4K và 1 máy 8K) và 8 máy phân tíchbiên độ đơn kênh Các máy phân tích biên độ được sản suất tại Mỹ, Đức vàtại viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Các detector sử dụng tại phòng thínghiệm là detector nhấp nháy do Mỹ và Đức sản xuất Bộ nguồn chuẩngamma do IAEA cung cấp

Khi bắt đầu tiến hành khảo sát bất kỳ hệ phổ kế nào, sinh viên cần phảiđọc kỹ hướng dẫn sử dụng của từng hệ phổ kế cụ thể Trước khi mở nguồn củamáy, cần chỉnh biến trở thay đổi cao thế về tận cùng bên trái Muốn tăng caothế phải xoay biến trở từ từ theo chiều từ trái sang phải đồng thời quan sát caothế bằng chỉ thị của đèn LED 7 đoạn tại khối cao thế Khi kết thúc thực tập,sinh viên phải hạ cao thế về 0 bằng cách chỉnh biến trở của cao thế về tậncùng bên trái, sau đó mới tắt nguồn và tắt các thiết bị ghép nối

1.1.1.2 Điều kiện để hệ phổ kế thu nhận phổ tốt:

Một hệ phổ kế dùng trong phân tích, đo đạc muốn hoạt động tốt cần hội tụcác yếu tố sau đây:

Điện thế hoạt động ổn định Nghĩa là cao thế cung cấp cho detector vànguồn thế thấp dùng để cung cấp cho các mạch điện tử trong máy phảiổn định, không thay đổi theo thời gian hoặc theo điện lưới Đồng thờiđiểm nối mass tại phòng thí nghiệm phải thấp (dưới 8V)

Detector là thiết bị ghi nhận bức xạ từ ngoài vào, thiết bị này làm việc

ở điện thế cao (từ vài trăm đến vài ngàn Volt), cần được hoạt động tốtvà chế độ phân giải cao Với detector nhấp nháy đòi hỏi ống nhânquang của detector tròn đều, phần tiền khuyếch đại phải hoạt độngtuyến tính với tín hiệu lối vào Ứng với mỗi loại detector có mộtkhoảng năng lượng bức xạ cho phép nào đó của bức xạ đi vào thì độphân giải cao, còn nếu ngoài khoảng năng lượng cho phép thì detectorsẽ cho tín hiệu có độ phân giải thấp

Khối khuếch đại phổ kế làm việc ở điện thế thấp (khoảng 24V trởxuống) Đây là bộ khuếch đại tín hiệu tương tự, cần được hoạt động ổnđịnh và khuếch đại tuyến tính ở các dải năng lượng phổ thu nhận từdetector Một vài khuếch đại phổ có độ phân giải thấp dẫn đến mức độkhuếch đại không đồng đều ở các dải năng lượng, điều này làm chophổ thu được có thể giãn ra hoặc thu lại ở một khoảng năng lượng bứcxạ nào đó tùy vào sự thiết kế mạch và linh kiện trên mạch khuếch đại.ADC là bộ phận làm nhiệm vụ chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tínhiệu số, bộ phận này làm việc ở điện thế thấp (khoảng 24V trởxuống) ADC của máy phân tích cần hoạt động ổn định, ADC cung cấptín hiệu số ở lối ra nhờ bộ chuyển đổi và hệ thống điều khiển được gọilà “bộ định trước” (định trước thời gian, định trước ngưỡng).

Khối Counter làm việc ở điện thế thấp (khoảng 24V trở xuống).Chức năng chính của khối này là đếm và hiển thị số đếm

Khối MCS và giao diện kết nối (đối với các máy phân tích biên độ đakênh) làm nhiệm vị gần giống khối Counter của máy đơn kênh nhưngthay vì hiển thị trực tiếp bằng đèn LED 7 đoạn thì nó được xử lý vàhiển thị nhờ chương trình nạp sẵn vào vi xử lý hoặc phần mềm chạytrên máy tính kết nối với nó

1.2 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ HIỆN CÓ TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ HẠT NHÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT.

Các chức năng và nguyên lý hoạt động của các thiết bị tại phòng thínghiệm vật lý hạt nhân:

1.2.1 Máy phân tích biên độ đa kênh 4K chuẩn NIM:

Máy phân tích biên độ đa kênh 4K chuẩn NIM trang bị tại phòng thí nghiệmcó dạng sau:

Hình 1.1: Máy phân tích biên độ đa kênh 4K chuẩn NIM.

Các trình tự thực hiện thao tác trên máy:

Kiểm tra lại toàn bộ thiết bị gắn với máy, nếu thấy trở ngại hãy nhờgiáo viên hướng dẫn

Chỉnh biến trở của cao thế về tận cùng bên trái (điện trở ở )

Bật công tắt nguồn chính (công tắt nguồn chính nằm ở bộ phận nguồnthấp)

Bật công tắt cao thế Nhấn nút Start của cao thế (hai nút này nằm ởkhối cao thế) Cần chú ý trước khi thực hiện bước này phải chắc chắnrằng biến trở của cao thế (núm chỉnh cao thế) ở vị trí tận cùng bên trái.Thay đổi cao thế bằng cách xoay biến trở từ từ tăng dần từ trái sang

phải, đồng thời quan sát đèn LED 7 đoạn của cao thế Chú ý: detector

gắn với máy này là detector phân cực dương, hoạt động tốt ở điện thếtừ 650 V đến 950 V (đèn LED hiển thị cho ta biết điện thế cung cấpcho detector, ví dụ đèn LED hiển thị 0.65 nghĩa là cao thế cung cấpcho detector lúc này là 650 V)

Khi thay đổi hệ số khuếch đại, máy hoạt động tốt ở các thông số sau:COARSE GAIN: 30

FINE GAIN: 0  10 (có thể thay đổi FINE GAIN để tìm hệ sốkhuếch đại tối ưu)

Hai núm COARSE GAIN và FINE nằm ở khối khuếch đại phổ kế.Công tắt chuyến chế độ phân cực xung (POS hoặc NEG) nằm ở khốikhuếch đại, dùng để chọn bán kỳ xung tín hiệu đi ra từ detector

Phần mềm xử lý phổ kết hợp với máy là phần mềm: MCA ApplicationMultichannel Analyzer có biểu tượng trên màn hình desktop máytính

1.2.2 Máy phân tích biên độ đa kênh 4K chuẩn EURO CARD:

Máy phân tích biên độ đa kênh 4K chuẩn EURO CARD trang bị tại phòngthí nghiệm có hình 1.2:

Hình 1.2: Máy phân tích biên độ đa kênh 4K chuẩn EURO CARD.

Các trình tự thực hiện thao tác trên máy:

Kiểm tra lại toàn bộ thiết bị gắn với máy, nếu thấy trở ngại hãy nhờgiáo viên hướng dẫn

Chỉnh biến trở của cao thế về tận cùng bên trái (điện trở ở )

Bật công tắt nguồn chính (công tắt nguồn chính nằm ở bộ phận nguồnthấp)

Bật công tắt cao thế Nhấn nút Start của cao thế (hai nút này nằm ởkhối cao thế) Cần chú ý trước khi thực hiện bước này phải chắc chắnrằng biến trở của cao thế (núm chỉnh cao thế) ở vị trí tận cùng bên trái.Thay đổi cao thế bằng cách xoay biến trở từ từ tăng dần từ trái sangphải, đồng thời quan sát đèn LED 7 đoạn của cao thế Chú ý detectorgắn với máy này là detector phân cực âm, hoạt động tốt ở điện thế từ

650 V đến 950 V (đèn LED hiển thị cho ta biết điện thế cung cấp chodetector, ví dụ đèn LED hiển thị 0.65 nghĩa là cao thế cung cấp chodetector lúc này là 650 V)

Khi thay đổi hệ số khuếch đại, máy hoạt động tốt ở các thông số sau:

1.2.3 Máy phân tích biên độ đa kênh MCA (MultiChannel Analyzer):

Máy phân tích biên độ đa kênh MCA được thiết kế và lắp đặt bởi phòngđiện tử hạt nhân thuộc viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt có dung lượng 8K.MCA gồm có: khối khuếch đại phổ kế, khối MCD (Analog DigitalConverter), khối MCD (Mutilchannel Data Processing), nguồn nuôi cao thếvà nguồn nuôi thế thấp MCA được liên kết với một detector nhấp nháy quabộ tiền khuếch đại, đồng thời cũng liên kết với máy tính PC để hiển thị phổthu được lên màn hình thông qua bộ đệm được gắn vào slot ISA trênmainboard của máy tính MCA có hình dạng như hình 1.3:

Hình 1.3:Máy phân tích biên độ đa kênh MCA (MultiChannel Analyzer).

Khối khuếch đại phổ kế:

Trên khối khuếch đại có các thành phần sau:

SHAPING TIME: thời gian hình thành xung có các mức biến đổi(0,5-1), (1-2), (2-3), (3-4), (4-6), (6-10)

POS/NEG (Positive/Negative): khóa chuyển mạch có hai chế độlàm việc POS và NEG

POS dùng để chọn chế độ khuếch đại của AMP là khuếch đạidương

NEG tương ứng với chế độ khuếch đại của AMP là khuếch đại âm.COARSE GAIN: bộ thay đổi giá trị hệ số khuếch đại chỉnh thô,dùng để thay đổi hệ số khuếch đại của AMP trong phạm vi lớn Giátrị lớn nhất là 1000 Gồm các bước thay đổi như sau: (10-30), (30-100), (100-300), (300-1000)

FINE GAIN: bộ thay đổi giá trị hệ số khuếch đại chỉnh tinh, dùngthay đổi hệ số khuếch đại của AMP trong phạm vi nhỏ Bộ điềuchỉnh tinh có thể xoay được 10 vòng, mỗi vòng chia làm 10 mức vàmỗi mức chia làm 5 mức nhỏ hơn Dạng phổ sẽ bị sai nếu ta đặt caothế, hệ số khuếch đại không đúng Vì vậy ta cần chọn hệ số khuếchđại thích hợp

OUT PUT: lối ra của khối khuếch đại phổ kế được nối với ADC vàMCD đặt trực tiếp vàp trong CPU thông qua khe cắm mở rộng, lốinày cho ra các xung đã được khuếch đại

Khối ADC 8K:

Khối ADC 8K được nối với MCD và được đặt trực tiếp vào trong PC quaSlot ISA mở rộng Trên khối này có các thành phần sau và chỉ được thay đổibởi nhà thiết kế:

INPUT: lối vào của ADC chỉ chấp nhận các xung đơn cực âm từ lối

ra của từng khuếch đại

COIN/ANTI (Coincidece/Anticoincidece): dùng để chọn lựa chế độlàm việc của ADC, gồm có các chế độ làm việc sau:

 COIN: chế độ làm việc COIN hay còn gọi là chế độ trùngphùng Chế độ này phân tích tín hiệu dựa trên cơ sở trùng phùngvề thời gian hay tần số Do đó để ADC hoạt động theo chế độnày thì yêu cầu phải có hai cổng tín hiệu lối vào

 ANTI: trong chế độ đối trùng phùng ADC thường hoạt động theohình thức phân tích biên độ xung PHA (Pulse Height Analysis)

Do đó ADC thường hoạt động với một cổng tín hiệu lối vào Hệphân tích đa kênh này chỉ kết nối với một detector nên phải xáclập cho ADC hoạt động theo chế độ ANTI

 ULD: bộ phân biệt ngưỡng trên (Upper Level Discriminator)của ADC ULD có tác dụng dùng để xác lập giới hạn trên

LLD: bộ phân biệt ngưỡng dưới (Lower Level Discriminator) củaADC LLD có tác dụng dùng để xác lập giới hạn ngưỡng dưới nhỏnhất cho các tín hiệu lối vào của ADC

GATE: cổng dùng để nối với tín hiệu bên ngoài vào ADC trong chếđộ hoạt động trùng phùng của hệ

Khối MCD (Multi Channel Data Processing): khối xử lý dữ liệu đakênh, đảm nhiệm chức năng chính trong việc tập hợp dữ liệu, xử lý vàlưu trữ thông tin

Khối cao thế HV (Height Voltage): có tác dụng tạo cao thế, cung cấpmột điện thế phù hợp để detector hoạt động ở một chế độ ổn định, tạichế độ đó xác suất ghi nhận bức xạ là tốt nhất Khối này có cao thế tối

đa là 2 kV Trên khối cao thế có các núm sau:

HV Control: núm điều chỉnh cao thế dùng để tăng hoặc giảm caothế cung cấp cho detector

Ouput: lối vào của khối cao thế được nối với lối vào của detector.Khoá chuyển mạch ON/OFF: khi tắt máy để ở chế độ OFF, khi mởmáy để ớ chế độ ON

Khối cung cấp nguồn nuôi chế độ thấp: Điện thế cung cấp (5V, 15V) dùng để cung cấp cho tất cả các khối Riêng điện thế 12V dùngđể cung cấp cho card add-on MCA Trên khối này có các bộ phận sau:ON/OFF: khoá chuyển mạch ON/OFF dùng để đóng mở nguồn nuôivà hệ thống kiểm tra nguồn nuôi thế thấp Khi mở máy ta đặt khoáchuyển mạch của nguồn nuôi thế thấp ở chế độ ON, lúc này các đèn

Led ở nguồn nuôi thế thấp sáng và đèn Led ở khối cao thế cũngsáng Khi tắt máy ta đặt khoá chuyển mạch của nguồn nuôi thế thấp

ở chế độ OFF

Các thao tác tiến hành thu phổ trên hệ MCA và phần mềm ứngdụng kết hợp

Các bước chuẩn bị hệ phổ kế MCA trước khi đưa vào hoạt động:

Đặt khoá chuyển mạch POS/NEG trên khối khuếch đại Amp ở chếđộ NEG

Điều chỉnh chiết áp cao thế Control HV về vị trí 0.0 (vị trí tận cùngbên trái)

Đặt khoá chuyển mạch ON/OFF của nguồn cao thế ở chế độ OFF.Đặt khoá chuyển mạch ON/OFF của nguồn nuôi thế thấp ở chế độOFF

Các bước vận hành hệ phổ kế MCA hoạt động:

Chuyển khoá chuyển mạch của nguồn thế thấp lên chế độ ON, khiđó các đèn Led hiển thị nguồn nuôi thế thấp và đèn Led hiển thịcao thế sáng

Chuyển khoá ON/OFF của nguồn nuôi cao thế lên chế độ ON.Điều chỉnh chiết áp cao thế (control HV) để tăng dần từ 0V đến1000V tương ứng với một vòng điều chỉnh và giá trị hiển thị trênđèn Led cao thế tương ứng 0.00 và 1.00 Chú ý: phạm vi khảo sátcao thế của máy từ 650V đến 1000V Đèn Led cao thế hiển thị 0.65nghĩa là HV = 650V, 1.00 nghĩa là HV = 1000V Không được tăngcao thế vượt qua giới hạn này

Bật máy tính PC để xác lập liên kết với MCA Lúc này đèn Ledhiển thị chế độ ACTIVE sáng cho biết hệ thống đã được xác lậpliên kết và sẵn sàng hoạt động Để khởi động phần mềm ứng dụngMultichannel Analyzer Application ta click vào biểu tượngMultichannel Analyzer Lúc này giao diện phần mềmMultichannel Analyzer Application xuất hiện trên màn hìnhdesktop máy tính

Chú ý: trong quá trình đo phổ, để thu được số liệu chính xác thì không

được thay đổi tùy ý các thông số của máy Để bảo đảm sự an toàn cho ngườivà thiết bị, sinh viên cần phải nắm vững các thao tác vận hành máy và có cácthao tác hợp lý Đặc biệt khi cần thiết phải thay đổi khoảng cách giữa nguồnvà detector, thì chỉ được dịch chuyển nguồn không đụng chạm vào detector vìcó thể gây hỏng detector hay có thể ảnh hưởng đến kết quả

1.2.4 Máy phân tích biên độ đơn kênh (máy 1):

Máy phân tích biên độ đơn kênh (máy 1) trang bị tại phòng thí nghiệm cóhình dạng:

Hình 1.4: Máy phân tích biên độ đơn kênh (máy 1).

Kiểm tra lại toàn bộ thiết bị gắn với máy, nếu thấy trở ngại hãy nhờgiáo viên hướng dẫn

Chỉnh biến trở của cao thế về tận cùng bên trái (điện trở ở )

Bật công tắt nguồn chính (công tắt nguồn chính nằm ở mặt sau củamáy)

Bật công tắt cao thế, nút này nằm ở khối cao thế Cần chú ý trước khithực hiện bước này phải chắc chắn rằng biến trở của cao thế (númchỉnh cao thế) ở vị trí tận cùng bên trái

Thay đổi cao thế bằng cách xoay biến trở từ từ tăng dần từ trái sangphải, đồng thời quan sát đèn LED 7 đoạn của cao thế Chú ý detectorgắn với máy này là detector phân cực âm, hoạt động tốt ở điện thế từ

650 V đến 900 V (đèn LED hiển thị cho ta biết điện thế cung cấp chodetector, ví dụ đèn LED đang hiển thị 500 nghĩa là cao thế cung cấpcho detector lúc này là 500 V)

Khi thay đổi hệ số khuếch đại, máy hoạt động tốt ở các thông số sau:COARSE GAIN: 4  32

FINE GAIN: 0  10 (có thể thay đổi FINE GAIN để tìm hệ sốkhuếch đại tối ưu

Hai núm COARSE GAIN và FINE nằm ở khối khuếch đại phổ kế.Sinh viên cần khảo sát kỹ các hệ số tối ưu của mỗi máy ở bài thực tậpđầu tiên (các thông số: cao thế, hệ số khuếch đại chuẩn của từng máysẽ không ngừng thay đổi trong quá trình làm các bài thực tập sau này).Thay đổi cửa sổ: gồm hai núm nằm ở phần ADC là núm thay đổi cửasổ (ký hiệu E trên mặt máy) và núm thay đổi ngưỡng dưới (ký hiệu Etrên mặt máy) Cách thay đổi như sau:

Giả sử ta sử dụng máy để đo phổ tích phân, nghĩa là đặt ngưỡngtrên ở (mở rộng toàn bộ cửa sổ), lúc này chỉnh núm E về tậncùng bên phải Đồng thời, mỗi bước đo ta thay đổi ngưỡng dướibằng cách tăng dần núm E với bước tăng nhất định tùy thuộc dạngphổ (đo phổ thô, đo phổ trung gian hay đo phổ tinh).

Giả sử ta sử dụng máy để đo phổ vi phân, nghĩa là đặt cửa sổ ởmột ngưỡng cố định nào đó tùy thuộc dạng phổ cần đo (đo phổthô, phổ trung gian hay phổ tinh), lúc này chỉnh núm E về giá trịnào đó ( ví dụ 0.2 V) Đồng thời, mỗi bước đo ta thay đổi ngưỡngdưới bằng cách tăng dần núm E với bước tăng nhất định (mỗi bướctăng bằng độ rộng cửa sổ, ví dụ mỗi bước tăng là 0.2 V) Như vậy

ta sẽ có ngưỡng dưới là E và ngưỡng trên là E+E

Định thời gian đo: máy được thiết kế gồm hai nút (ký hiệu Time Presettrên mặt máy) có thể thay đổi bằng cách nhấn vào hai nút này Thờigian mỗi lần đo được tính bằng X.10Y, trong đó X là số hiển thị thứnhất (tính từ trái sang phải) và Y là số thứ hai

Tiến hành đo: sau khi định trước các tham số chuẩn (cao thế, hệ sốkhuếch đại, thời gian đo, …) ta tiến hành đo bằng cách nhấn nút Start.Hệ phổ kế sẽ thực hiện quá trình đo, vì một lý do nào đó ta có thểngừng đo bằng cách nhấn nút Stop và có thể tiếp tục đo lại bằng cáchnhấn nút Start Khi hết khoảng thời gian quy định, hệ phổ kế sẽ ngừng

đo và kết quả sẽ hiển thị ra trên đèn LED 7 đoạn

Cần chú ý trong quá trình đo là không được thay đổi khoảng cách cũngnhư góc khối giữa nguồn và detector, vì sẽ làm thay đổi bức xạ đi vàodetector dẫn đến kết quả đo không chính xác

1.2.5 Máy phân tích biên độ đơn kênh (máy 2):

Máy phân tích biên độ đơn kênh (máy 2) trang bị tại phòng thí nghiệm cóhình dạng:

Hình 1.5: Máy phân tích biên độ đơn kênh (máy 2).

Kiểm tra lại toàn bộ thiết bị gắn với máy, nếu thấy trở ngại hãy nhờgiáo viên hướng dẫn.

Chỉnh biến trở của cao thế về tận cùng bên trái (điện trở ở )

Bật công tắt nguồn chính (công tắt nguồn chính nằm ở mặt sau củamáy)

Bật công tắt cao thế, nút này nằm ở khối cao thế Cần chú ý trước khithực hiện bước này phải chắc chắn rằng biến trở của cao thế (númchỉnh cao thế) ở vị trí tận cùng bên trái

Thay đổi cao thế bằng cách xoay biến trở từ từ tăng dần từ trái sangphải, đồng thời quan sát đèn LED 7 đoạn của cao thế Chú ý detectorgắn với máy này là detector phân cực âm, hoạt động tốt ở điện thế từ

650 V đến 900 V (đèn LED hiển thị cho ta biết điện thế cung cấp chodetector, ví dụ đèn LED đang hiển thị 500 nghĩa là cao thế cung cấpcho detector lúc này là 500 V)

Khi thay đổi hệ số khuếch đại, máy hoạt động tốt ở các thông số sau:COARSE GAIN: 4  32

FINE GAIN: 0  10 (có thể thay đổi FINE GAIN để tìm hệ sốkhuếch đại tối ưu

Hai núm COARSE GAIN và FINE nằm ở khối khuếch đại phổ kế Sinhviên cần khảo sát kỹ các hệ số tối ưu của mỗi máy ở bài thực tập đầutiên (các thông số: cao thế, hệ số khuếch đại chuẩn của từng máy sẽkhông ngừng thay đổi trong quá trình làm các bài thực tập sau này).Thay đổi cửa sổ: gồm hai núm nằm ở phần ADC là núm thay đổi cửasổ (ký hiệu E trên mặt máy) và núm thay đổi ngưỡng dưới (ký hiệu Etrên mặt máy) Cách thay đổi như sau:

Định thời gian đo: máy được thiết kế gồm hai nút (ký hiệu TimePreset trên mặt máy) có thể thay đổi bằng cách nhấn vào hai nútnày Thời gian mỗi lần đo được tính bằng X.10Y, trong đó X là sốhiển thị thứ nhất (tính từ trái sang phải) và Y là số thứ hai

Giả sử ta sử dụng máy để đo phổ tích phân, nghĩa là đặt ngưỡngtrên ở (mở rộng toàn bộ cửa sổ), lúc này chỉnh núm ULD về tậncùng bên phải Đồng thời, mỗi bước đo ta thay đổi ngưỡng dướibằng cách tăng dần núm LLD với bước tăng nhất định tùy dạngphổ (đo phổ thô, đo phổ trung gian hay đo phổ tinh)

Giả sử ta sử dụng máy để đo phổ vi phân, nghĩa là đặt cửa sổ ởmột ngưỡng cố định nào đó tùy thuộc vào dạng phổ cần đo (đophổ thô, đo phổ trung bình hay đo phổ tinh), lúc này ta cần thayđổi đồng thời cả hai núm LLD và ULD theo một cửa sổ nhất định

nào đó sao cho mỗi bước đo thỏa mãn ngưỡng dưới là E thìngưỡng trên là E+E (ví dụ: chọn cửa sổ 0,2V, ta đặt ngưỡng dưới0,8V thì ngưỡng trên phải đặt ở (0,8+0,2)V=1V).

Tiến hành đo: sau khi định trước các tham số chuẩn (cao thế, hệ sốkhuếch đại, thời gian đo, …) ta tiến hành đo bằng cách nhấn nútStart Hệ phổ kế sẽ thực hiện quá trình đo, vì một lý do nào đó ta cóthể ngừng đo bằng cách nhấn nút Stop và có thể tiếp tục đo lại bằngcách nhấn nút Start Khi hết khoảng thời gian quy định, hệ phổ kếsẽ ngừng đo và kết quả sẽ hiển thị ra trên đèn LED 7 đoạn

Cần chú ý trong quá trình đo là không được thay đổi khoảng cáchcũng như góc khối giữa nguồn và detector, vì sẽ làm thay đổi bứcxạ đi vào detector dẫn đến kết quả đo không chính xác

1.2.6 Máy phân tích biên độ đơn kênh kết nối với máy tính (PC – Single

Channel Analyzer):

Cũng như mọi máy đơn kênh khác, máy SCA lắp đặt tại phòng thí nghiệmbao gồm các phần chính như khuyếch đại, ADC, MCD, cao thế Phần cao thếcó thể thay đổi được bằng phần mềm điều khiển Máy SCA có hình dạng nhưsau:

Hình 1.6: Máy phân tích biên độ đơn kênh kết nối với máy tính (PC –

Single Channel Analyzer).

Các chức năng chính của SCA:

INPUT: tín hiệu từ detector được đưa vào SCA

PZ: nút tinh chỉnh điểm không ban đầu

POS-NEG POLARITY: nút chỉnh phân cực cho detector (POS nếudetector phân cực dương, NEG nếu detector phân cực âm)

HV CONTROL: núm điều chỉnh cao thế, vặn vòng ngoài hết một vòngthì vòng trong lên một vạch Một vạch ở vòng trong tương ứng với100V (lưu ý: không điều chỉnh cao thế quá 1000V)

Đèn ICR: báo cho biết tín hiệu nhận được (đèn sáng nếu máy đanghoạt động, đèn tắt nếu máy ngừng hoạt động).

HV-OUPUT: nguồn cao thế cung cấp cho detector hoạt động

Bật HV: khi gạt hai cần ON/OFF POWER ấn vào nút này đèn HV bậtsáng khi đó núm HV CONTROL mới có tác dụng

Đèn HV: chỉ thị nguồn HV được bật

+5V; 15V; -15V; GND: để kiểm tra nguồn cung cấp cho mạch điện tửtrong SCA

PREAMP POWER: nguồn cung cấp cho detector hoạt động

ON/OFF POWER: công tắt nguồn điện

1.2.7 Máy phân tích biên độ đơn kênh RFT Strahlungsmessgerat 20026:

Máy phân tích biên độ đơn kênh RFT Strahlungsmessgerat 20026 có hìnhdạng như sau:

Hình 1.7: Máy phân tích biên độ đơn kênh RFT Strahlungsmessgerat

20026.

Một số chức năng trên máy phân tích biên độ đơn kênh RFTStrahlungsmessgerat 20026:

NEZT: bật hoặc tắt máy

HOCHSPANNUNG: hiển thị đèn

Một đèn cao thế đồng thời là núm để tác động vào HV CONTROL.Hai đèn có dấu + và – ở phiá dưới hiển thị detector nối với máy phâncực âm hay phân cực dương

HV CONTROL: sau khi nhấn vào đèn cao thế thì núm này mới có tácdụng Núm HV CONTROL đặt cao thế từ 0 kV đến 2 kV Núm này cóhai vòng trong và ngoài để xác định chính xác cao thế cung cấp cho hệ

đo Khi ta quay núm thì vòng ngoài chạy trước, khi vòng ngoài chạyhết một vòng thì vòng trong mới hiển thị ở vạch số 1 (ví dụ: vòng trong

ở vạch số 2, vòng ngoài ở vạch số 1 thì cao thế lúc này có giá trị là 420V) Vì vậy ta phải cẩn thận khi đặt cao thế, nếu để cao thế vượt ngưỡngcho phép sẽ làm hỏng máy

VERTARKUNG/dB: hệ số khuếch đại

VORWAHL: gồm hai núm tổ hợp thời gian, ví dụ: nếu để núm 1 ởvạch 5 và núm 2 ở vạch 10-1 thì tổ hợp hai núm này đặt thời gian đocho một kênh là 30 giây

KANALBREITE/V: cửa sổ có các chế độ: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2 và DIS (vôhạn)

PEGEL: ngưỡng dưới từ 0 V đến 10 V

BETRIEBSART: có 3 chế độ, ta chọn chế độ thứ 2 là chế độ đếm tựđộng

NULL: khởi động lại

START/STOP: bắt đầu đo hoặc tiếp tục đo/ dùng quá trình đo

Chú ý: với chế độ đếm tự động, khi đếm xong kênh thứ 1 muốn chuyểnsang đếm kênh kế tiếp ta phải nhấn núm NULL, nếu nhấn númSTART/STOP thì máy sẽ cộng dồn số đếm của lần đếm trước

1.2.8 Các loại detector tại phòng thí nghiệm và các thông số cơ bản:

1.2.8.1 Detector RFT VAS 968:

Hình dạng:

Hình 1.8: Detector RFT VAS 968.

Thông số kỹ thuật:

Nước sản xuất Đức

Năm sản xuất 1977

Khối lượng 1,75 kg

Thể tích 650 mm 390 mm

Điện thế phân cực phân cực âm

Dải năng lượng ghi bức xạtốt

46,5 KeV đến 1114 KeV

Độ phân giải 12% ( Cs137) tính tại thời điểm sản

1.2.8.2 Detector RFT VAS 50:

Hình dạng:

Hình 1.9: Detector RFT VAS 50.

Thông số kỹ thuật:

1.2.8.3 Detector BICRON (loại 1):

Hình dạng:

Hình 1.10: Detector BICRON (loại 1).

Thông số kỹ thuật:

Nước sản xuất Đức

Năm sản xuất 1977

Khối lượng 0.65 kg

Điện thế phân cực phân cực âm

Độ phân giải 13% ( Cs137) tại thời điểm sản

xuất

Nước sản xuất Mỹ

Năm sản xuất 2002

Khối lượng 1 kg

Điện thế phân cực phân cực dương

Độ phân giải 85% ( Cs137) tại thời điểm sản

xuất

1.2.8.4 Detector BICRON (loại 2):

Hình dạng:

Hình 1.11: Detector BICRON (loại 2).

Thông số kỹ thuật:

1.2.9 Nguồn phóng xạ:

Các nguồn phóng xạ Gamma hiện có tại phòng thí nghiệm hạt nhân đượcsử dụng trong các bài thực tập:

Hình 1.12: Các nguồn phóng xạ gamma tại phòng thí nghiệm.

(1): bộ nguồn chuẩn No.022 của IAEA, (2): bộ nguồn chuẩn CAL2601

của North American Scientific, Inc

Nước sản xuất Mỹ

Khối lượng 1,1 kg

Điện thế phân cực phân cực dương

Độ phân giải 9% ( Cs137) tại thời điểm sản

xuất

Thông số kỹ thuật:

Bộ nguồn chuẩn Gamma CAL2601 của North AmericanScientific, Inc:

Bộ nguồn chuẩn No.022 của IAEA:

1.2.10 Vật liệu che chắn:

Giới thiệu một số vật liệu che chắn tại phòng thí nghiệm Vật lý Hạt nhân:

Hình 1.13: Các vật liệu che chắn sử dụng tại phòng thí nghiệm.

Đồng vị Hoạt độ S/N Reference Date

Cd-109 382.8 kBq B2854 01/10/2000Mn-54 384.0 kBq B2851 01/10/2000Ba-133 418.3 kBq B2855 01/10/2000Co-57 359.9 kBq B2852 01/10/2000Co-60 418.1 kBq B2853 01/10/2000Cs-137 385.2 kBq B2856 01/10/2000

Đồng vị Hoạt độ Reference Date

Am-241 373.8 kBq 01/01/1982Cs-137 403.0 kBq 01/01/1982Ba-133 401.9 kBq 01/01/1982Eu-152 407.6 kBq 01/01/1982Co-57 522.7 kBq 01/01/1982Mn-54 393.5 kBq 01/01/1982Co-60 393.6 kBq 01/01/1982Na-22 396.7 kBq 01/01/1982

1.3 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG ĐƯỢC DÙNG KẾT HỢP VỚI CÁC MÁY PHÂN TÍCH BIÊN ĐỘ.

1.3.1 Phần mềm ứng dụng Multichannel Analyzer Application.

Để có thể thực tập tốt trên máy phân tích đa kênh, ta cần phải tìm hiểu mộtsố chức năng của phần mềm ứng dụng Multichannel Analyzer Application cũngnhư một số chức năng điều khiển bên ngoài của nó Phần mềm ứng dụngMultichannel Analyzer Application do phòng điện tử tin học thuộc viện Nghiêncứu Hạt nhân Đà Lạt xây dựng

Phần mềm ứng dụng Multichannel Analyzer Application kết hợp với máyphân tích đa kênh là chương trình ứng dụng để điều khiển việc thu nhận, xử lývà hiển thị phổ gamma sử dụng với card MCA Plug–in, phần mềm này chỉ chạytrên môi trường Microsoft Windows 9X Do đó, nếu máy tính sử dụng hệ điềuhành Windows XP thì ta phải đặt phần mềm chạy ở chế độ Windows 9X bằngcách click chuột phải vào biểu tượng phần mềm, khi đó hộp thoại Propetiesxuất hiện như hình 1.14 Trong tab Combatibility phần Combatility mode, tađành dấu Run this program in compatibility mode for và chọn chế độ Windows98/Windows Me sau đó nhấn Apply và nhấn OK

Hình 1.14: Hộp thoại Codex Properties xuất hiện khi thay đổi môi

trường hoạt động.

Giao diện phần mềm Multichannel Analyzer Application:

Hình 1.15: Giao diện phần mềm Multichannel Analyzer Application.

Chức năng của các menu, thanh toolbar và các thông số hiển thị của phầnmềm ứng dụng Multichannel Analyzer Application

Hình 1.16: Thanh menu và toolbar của phần mềm Multichannel Analyzer

Menu File chứa các menu sau:

Hình 1.17: Menu File của phần mềm Multichannel Analyzer

Application.

Open: mở tập tin chứa phổ.

Save: lưu phổ hiện hành dưới dạng tập tin có đuôi mặc định *.txt

Print Setup: xác lập các thông số cho máy in

Print: in phổ hiện hành

Exit: thoát khỏi phần mềm ứng dụng MCA8KB

Menu Setup chứa các menu sau:

Hình 1.18: Menu Setup của phần mềm Multichannel Analyzer

Application.

Preset Time: xác lập thời gian thu nhận dữ liệu cho máy phân tích Cóthể đặt thời gian đo này trong khoảng tứ 1s đến 100000s như hình 1.18,nếu không đặt lại thời gian này thì máy tự động đặt mặc định là 2000s

Hình 1.19: Hộp thoại đặt thời gian đo.

Calibrate Energy: chuẩn năng lượng, giúp xác định nguyên tố nào đó

Ta tiến hành thao tác chuẩn năng lượng bằng cách click chuột vàomenu Calibrate Energy, lúc này xuất hiện cửa sổ Energy Calibrationnhư hình 1.20 Đầu tiên chọn chế độ chuẩn năng lượng là linear hayparabolic bằng cách click chuột vào nút tương ứng ở khung Mode, sauđó nhập số kênh và năng lượng tương ứng cần chuẩn vào khungCalibration Points Khi nhập dữ liệu xong ta nhấn nút Calib để chuẩnnăng lượng và giá trị chuẩn sẽ hiển thị ở khung Energy, ta có thể nhấnnút Clear để xoá các giá trị nhập vào Nhấn nút OK để hoàn thành việcchuẩn năng lượng, nút Cancel để thoát khỏi chế độ chuẩn năng lượngmà không xác nhận sự thay đổi nào

Hình 1.20: Hộp thoại Energy Calibration dùng để chuẩn năng lượng.

Menu Collect chứa các menu sau:

Hình 1.21: Menu Collect của phần mềm Multichannel Analyzer

Application.

Start Collection: khởi đầu quá trình thu phổ

Stop Collection: ngừng tạm thời quá trình thu phổ hiện hành

Continue Collection: tiếp tục qúa trình thu phổ sau khi đã click menuStop Acquistion mà không phải bắt đầu lại quá trình thu phổ

Get data: đọc dữ liệu từ bộ nhớ của card MCA

Menu ROI chứa các menu sau:

Hình 1.22: Menu ROI của phần mềm Multichannel Analyzer

Application.

Marker Left: đánh dấu biên trái của đỉnh phổ

Marker Right: đánh dấu mép biên phải của đỉnh phổ

Unmark Current Peak: xoá bỏ chế độ đánh đấu của đỉnh đang đánhdấu

Unmark All:xoá bỏ chế độ đánh dấu của tất cả các đỉnh đánh dấu củaphổ

Lưu ý: menu ROI có thế xuất hiện bằng viêc ckick chuột phải Di chuyển

con trỏ tới kênh quan tâm, sau đó click chuột trái và click chuột phải sẽxuất hiện menu ROI tại vị trí con trỏ dùng cho việc đánh dấu đỉnh phổ.Menu View:chứa các menu sau:

Hình 1.23: Menu View của phần mềm Multichannel Analyzer

Application.

Vertical Scale: thay đổi chế độ thang đo thẳng đứng (trục tung) Gồmcác menu con sau:

 Auto Vert Scale: đặt thang đo đứng ở chế độ tự động

 Inc Scale:hạ phổ xuống thấp

 Dec Scale: nâng phổ lên cao

Linear Scale: chuyển thang đo sang dạng linear

Log Scale:chuyển thang đo sang dạng log

Hình 1.24: Menu View/Hozintal Scale của phần mềm Multichannel

Analyzer Application.

Horizontal Scale: thay đổi chế độ thang đo nằm ngang (trục hoành).Gồm các menu sau:

 Expand: kéo dãn phổ theo thang đo ngang

 Contract: thu nhỏ phổ lại theo thang đo ngang

 Spectrum Left: hiển thị thông tin về nửa phổ bên trái

 Spectrum Right: hiển thị thông tin về nửa phổ bên phải

Mark to Left Egde: di chuyển con trỏ đến vị trí đánh dấu ứng với kênhtrái nhỏ nhất của đỉnh phổ

Mark to Right Egde: di chuyển con trỏ đến vị trí đánh dấu ưng vớikênh phải lớn nhất của đỉnh phổ

Full Scale: chuyển thang đo ngang về thang tỷ lệ toàn phần

Show peak: dịch chuyển con trỏ đến vị trí phổ được đánh dấu ứng vớisố kênh tại ½ đỉnh phổ và hiển thị thông tin về đỉnh phổ đo Nếu click

vào menu Show peak lần nữa, con trỏ sẽ nhảy đến vị trí của đỉnh phổkhác đã được đánh dấu và hiển thị thông tin của đỉnh phổ đó.

Fill Spectrum: tô sáng toàn bộ phổ, sau khi click vào menu FillSpectrum thì menu Fill Spectrum đổi thành Unfill Spectrum để xoá bỏchế độ tô sáng toàn bộ phổ đang được tô sáng

Show Grid: hiện thị ô lưới tọa độ trong chế độ linear, sau khi click vàomenu Show Grid thì menu Show grid đổi thành menu Hide Grid để ẩn

ô lưới tọa độ đang được hiển thị trên màn hình

Menu Help: hiển thị thông tin về phần mềm

1.3.1.2 Các khối hiển thị thông tin của phần mềm Multichannel Analyzer Application.

Bao gồm các khối Time info, ROI, Peak, V Scale, H Scale nằm bên phảimàn hình desktop như hình vẽ sau:

Khối Time info: hiển thị thông tin về quá trình thu nhấn phổ Bao gồm cácthông tin:

Preset(s): khoảng thời gian ấn định dùng để ghinhận phổ, nếu không đặt lại thì mặc định là2000s

Real(s): thời gian tộng cộng mà máy hoạt độngđể biến đổi trọn vẹn một xung, chính là thời giantrôi qua thực sự

Live(s): thới gian các bức xạ phát ra mà datectorghi nhân được, khoảng thời gian này máy ghinhận được các xung một cách riêng biệt, chính làkhoảng thời gian các xung được biến đổi đầy đủ

Dead(%): thời gian chết

Stared: thời điểm máy bắt đầu thực hiện phép đophổ

Stopped: thời điểm ngừng đo phổ

Khối ROI (Region of Interest): hiển thị thông tinvề phổ

Chanel: hiển thị giá trị kênh tại vị trí con trỏ

Count: hiển thị số đếm ứng với số kênh tại vị trícon trỏ

Energy(keV): hiển thị giá trị năng lương ứng vớisố kênh tại vị trí con trỏ

Total: hiển thị số đếm tộng cộng toàn phổ

Hình 1.25: Các khối

hiển thị thông tin của phần mềm Multichannel Analyzer Application

Khối Peak: hiển thị thông tin về đỉnh phổ được đánh dấu Bao gồm cácthông tin:

Gross: hiển thị số đếm tổng cộng kể cả phông của đỉnh phổ

Net: hiển thị số đếm thực của đỉnh mà máy ghi nhận được có nănglượng tương ứng với bức xạ do nguồn phát ra

Bkgnd: hiển thị số đếm phông của đỉnh phổ

Fwhm: giá trị độ rộng một nửa chiều cao của đỉnh phổ

Khối V Scale (Vertical Scale): điều chỉnh thang đo đứng cho phổ.VS: hiển thị giá trị cực đại của thang đo đứng ứng với màn hình đanghiển thị

Linear: hiển thị thang đo đứng dạng linear

Lưu ý: trong quá trình đo phổ nếu không đặt lại các chế dộ hiển thị phổ theo

thang đo đứng thì máy sẽ tự động mặc định ở chế độ Auto và Linear

Khối H Scale (Horizontal Scale): điều chỉnh thang đo ngang cho phổ.HS: hiển thị giá trị cực đại của thang đo ngang ứng với màn hình đanghiển thị

1.3.2 Phần mềm ứng dụng The Main Program for SCA and MCS systems.

Phần mềm The Main Program for SCA and MCS systems do phòng điện tửtin học thuộc viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt xây dựng Trong giáo trình này,phần mềm kết hợp với máy Single Channel Analysis (SCA) ghép nối với máytính PC trong thực tập đo phổ

Để khởi động phần mềm click chuột vào biểu tượng Scamcsdl Giao diệnban đầu của phần mềm như sau:

Hình 1.26: Giao diện phần mềm The Main Program for SCA and MCS

systems.

Trên máy SCA kết nối với máy tính PC, ta bật công tắt ON/OFF POWERsang chế độ ON Điều chỉnh núm HV CONTROL tới cao thế cần khảo sát.Tại phần mềm The Main Program for SCA and MCS systems, ta click chuộtvào nút KẾT NỐI PC VÀ THIẾT BỊ Khi đó, phần mềm sẽ thông báo:

PC và thiết bị đo kết nối thành công!

HỆ THỐNG ĐO SẴN SÀNG PHỤC VỤ

Phần mềm The Main Program for SCA and MCS systems có hai chế độhoạt động là Setup and SCA và MCS Chức năng của từng chế độ như sau:

1.3.2.1 Chế độ Setup and SCA:

Chế độ này bao gồm các menu chính cung cấp các chọn lựa để thực hiệnphép đo Giao diện phần mềm ở chế độ Setup and SCA như hình vẽ 1.27:

Hình 1.27: Giao diện phần mềm The Main Program for SCA and MCS

systems ở chế độ Setup and SCA.

Chức năng của các menu trong chế độ Setup and SCA:

Hình 1.28: Thanh Menu của phần mềm The Main Program for SCA and

MCS systems.

Menu File bao gồm các menu sau:

Hình 1.29: Menu File của phần mềm The Main Program for SCA and

MCS systems.

Open: mở tập tin lưu dữ liệu phổ

Save: lưu tập tin dữ liệu phổ

Print: in phổ

Quit: thoát khỏi chế độ Setup and SCA

Menu SCA Parameters bao gồm các menu sau:

Hình 1.30: Menu SCA Parameters của phần mềm The Main Program for

SCA and MCS systems.

Set Low Level at beginner: đặt mức ngưỡng dưới của phổ cần đo.Set Window Level: đặt mức cửa sổ

Set Dwell Time: đặt mức thời gian vẽ của một điểm phổ

Set Color: đặt màu sắc cho nền, phổ và con trỏ

Menu Calculate FWHM: tính độ rộng nửa chiều cao đỉnh phổ

Menu MCS Configuration bao gồm các menu sau:

Hình 1.31: Menu MCS Configuration của phần mềm The Main Program

for SCA and MCS systems.

Choose Low Level: chọn mức thấp cho chế độ MCS

Choose High Level: chọn mức cao cho chế độ MCS

Các thông tin hiển thị trên màn hình ở chế độ Setup and SCA:

HV for Detector: cao thế cung cấp cho detector

Khối MCS Configuration: cấu hình chế độ MCS.

Bao gồm các thông tin:

HV(v): giá trị cao thế

Low Lev.(v): giá trị ngưỡng dưới của chế độMCS

Window(v): giá trị mức hiện hành

Khối Vertical Control: điều khiển thang đo đứng

(trục tung) Bao gồm các chức năng:

Nút Auto: điều khiển tự động

Man: điều khiển bằng tay

Khối SCA Status: trạng thái SCA Bao gồm cácthông tin

Dwell time(s): hiển thị thời gian đếm

Total Num.: hiển thị tổng số kênh cài đặt

Present CH: hiển thị kênh đang đếm

Total: hiển tị giá trị tổng số đếm của đỉnh phổđang chọn

Net: hiển thị số đếm của đỉnh đã trừ phông

Fwhm: hiển thị giá trị độ rộng nửa chiều caođỉnh phổ

Khối HV Control: điều chỉnh cao thế

Voltage (v): giá trị cao thế được điều chỉnh (v)

Nút Start SCA: sau khi chọn xong các chế độ

Ta click chuột vào nút Start SCA để bắt đầu đophổ

1.3.2.2 Chế độ MCS bao gồm:

Single MCS: chế độ đếm số đếm của từng kênh rồi ngừng Bao gồm cácthông tin và chức năng sau:

Hình 1.32:Các thông tin hiển thị trên màn hình ở chế độ Setup and SCA.

Hình 1.33: Giao diện phần mềm The Main Program for SCA and MCS

systems ở chế độ Single MCS.

COUNTING DISPLAY: số đếm hiện hành

Elapsed Time: thời gian trôi qua

Khối CONFIGURATION OF SETTING VALUES FOR MCS: hiển thịnhững giá trị cài đặt cho MCS

 HIGH VOLTS(v): giá trị cao thế

 LOW LEVEL(v): giá trị ngưỡng dưới (v)

 WINDOW(v): giá trị mức hiện hành

 DWELL TIME(s): thời gian đếm (s)

Khi click chuột vào nút START để bắt đầu đếm và nút START chuyểnthành nút STOP Nếu click chuột vào nút STOP để kết thúc

Recycle MCS: chế độ đếm lặp lại nhiều kênh với số kênh do người sửdụng đưa vào Bao gồm các thông tin và chức năng sau:

Hình 1.34: Giao diện phần mềm The Main Program for SCA and MCS

systems ở chế độ Recycle MCS.

VIEW REPORT: hiển tị thông tin về số kênh và số đếm

COUNTING DISPLAY: hiển thị số đếm

Number Channel Setting: hiển thị số kênh cài đặt

Present Channel: hiển thị kênh hiện hành

Elapsed Time(s): hiển thị thời gian trôi qua (s)

Khối CONFIGURATION OF SETTING VALUES FOR MCS: hiển thịnhững giá trị cài đặt cho MCS

 HIGH VOLTS(v): giá trị cao thế

 LOW LEVEL(v): giá trị ngưỡng dưới (v)

 WINDOW(v): giá trị mức hiện hành

 DWELL TIME(s): thời gian đếm (s).

Khi click chuột vào nút START để bắt đầu đếm và nút START chuyểnthành nút STOP Nếu click chuột vào nút STOP để kết thúc

1.3.3 Phần mềm Genie 2000

Genie 2000 là một tập hợp bao hàm toàn diện khả năng thu nhập và phân tíchphổ từ máy phân tích đa kênh (MCA) Những chức năng của nó bao gồm: điềukhiển MCA, hiển thị và thao tác với phổ, phân tích phổ và báo cáo

Máy phân tích đa kênh 1K do hãng Canberra của Mỹ sản xuất, sử dụng phầnmềm Genie 2000 Toàn bộ các khối của máy được thiết kế trên một card và gắnvào slot máy tính

Sau khi click vào biểu tượng:

Giao diện phần mềm Genie 2000 có dạng như sau:

Hình 1.35: Giao diện phần mềm Genie 2000

Menu File chứa các menu sau:

Hình 1.36: Menu File của phần mềm Genie 2000

Open Datasource …: dùng để mở file dữ liệu, khi đó Genie 2000 xuấthiện cửa sổ Open Datasource

Hình 1.37: Cửa sổ Open Datasource

Ta có thể chọn file dữ liệu phổ muốn mở Nhưng nếu muốn thu nhận phổ,cần khai báo phần cứng (sở dĩ phải thực hiện bước này là vì một máy tínhcó thể gắn nhiều hơn 1 hệ phổ kế thực hiện việc thu nhận phổ đồng thời).Khai báo phần cứng bằng cách click vào tùy chọn Detector trong phầnSource, khi đó cửa sổ Open Datasource có dạng hình 1.38, ta chọn DET01rồi Open Quá trình khai báo phần cứng kết thúc

Hình 1.37: Cửa sổ Open Datasource

Close: đóng file dữ liệu phổ hiện đang mở

Save: lưu phổ đang thu nhận dưới dạng file dữ liệu

Save As …: lưu phổ với một tên khác tên ban đầu mà không làm thayđổi nội dung tập tin ban đầu

Lưu ý : Genie 2000 có thể lưu trữ theo 3 dạng file khác nhau: Cam file

(*.CNF), Toolkit file (*.TKA) và IEC1455 file (*.IEC) Nếu người sử dụngcần lưu phổ để xử lý trên một phần mềm nào khác thì nên lưu phổ theophần đuôi mở rộng là TKA

Data Plot, Plot to Clipboard, Print Report Window: liên quan đến việc

in ấn (Data Plot thì gửi các số liệu ở những nơi hiển thị như tại con trỏvùng đánh dấu ra máy in)

Open Workspace, Delete Workspace, Save Workspace: chức năng mở,xóa và lưu một phổ đang đo Đặt tính nổi bậc là nó lưu lại tất cả nhữngthông số khi cài đặt cho phần cứng, và vẫn thực hiện quá trình đo nếu

ta thoát khỏi chương trình Genie 2000 Các phổ lưu ở dạng *.GWS.Exit: thoát khỏi chương trình Genie 2000

Menu MCA chứa các menu sau:

Acquire Start: bắt đầu quá trình thu phổ

Acquire Stop: ngừng quá trình thu phổ

Acquire Setup: khi đó Genie 2000 xuất hiện cửa sổ Acquire Setup nhưsau:

 Mode: chế độ đo của máy

 Input size: vùng hoạt động của ADC cho thấy trực tiếp ở chế độhiển thị phổ Trường hợp này phổ hiển thị tối đa là 1Kb (1024 kênh)và tối thiểu là 8byte (256 kênh) Khi chọn chế độ hiển thị càng béthì khả năng quan sát hai đỉnh phổ gần nhau càng rõ, tuy nhiên

nhược điểm của việc này là vùng quan sát dải năng lượng bị thuhẹp.

 Time Preset: Cài đặt thời gian đo bằng những con số mà người sửdụng nhập vào Các đơn vị đo thời gian nằm ngay ở phía dưới (sec,min, hr)

 Computational Preset: ở những phép đo thông thường chọn None,máy sẽ cho phép đo hết thời gian cài đặt Các chế độ còn lại thì đâylà các chế độ đo với thời gian bé (cỡ 10-2 giây), có thể cho cácthông số theo dạng phổ tích phân, số đếm trong một khoảng kênhnào đó, diện tích

Clear: xóa các số liệu của phổ đã thu (Clear data) hoặc xóa cả số liệulẫn những phần đánh dấu chọn lựa (Clear Data & ROIs)

Adjust …: Genie 2000 hiển thị cửa sổ Adjust điều chỉnh các thông sốcho phần cứng hoạt động

 ADC: Khi biểu tượng ADC được kích hoạt, người sử dụng có thểđiều chỉnh quá trình thu nhận phổ bằng cách cắt một phần nhiễuđiện tử (thay đổi ngưỡng dưới LLD) hoặc cắt một phần ngưỡng trên(thay đổi ngưỡng trên ULD)

 Stab (Stabilizer): chế độ chọn lựa khoảng cách giữa các điểm hiểnthị trên phổ cũng như vùng đỉnh xuất hiện Thường để mặc địnhGain centroid: 2, Gain spacing: 2

 Amp (Amplifier): điều chỉnh hệ số khuếch đại của tín hiệu bằng cáchệ số Coarse gain và Fine gain Ở Input Mode, chọn Amp

 HVPS (High Voltage): điều chỉnh cao thế hoạt động của detector.Có thể dùng thanh điều khiển để thay đổi cao thế hoặc có thể đánhvào một con số nào đó đã được giới hạn, sau đó click vào nút On ởStatus rồi nhấn OK

Status …: hiển thị bảng MCA - Front-end Hardware Status thông số chobiết các thông số đang hoạt động của phần cứng (HV, Amp, Stab,ADC)

Avandce: trong quá trình đang đo phổ, người sử dụng cần thay đổi mộtsố thông số khai báo cho phần cứng Kết thúc quá trình thay đổi, cầnthực hiện lệnh Advance để được xác nhận sự thay đổi đó

Menu Calibrate: chứa các menu cung cấp quá trình và các thông tin vềxử lý phổ, về chế độ hiển thị sau chuẩn…

Setup …:

 Preferencees: chọn đơn vị cần chuẩn (eV, KeV, MeV, …)

 Tolerance Units: chọn chế độ chuẩn (chuẩn năng lượng, chuẩn độrộng).

 Tolerance: tùy theo cách chọn đơn vị mà có sự thay đổi ở phần này

 Tail Curves: chế độ cắt đuôi xung, nhưng vì sử dụng detector NaInên phần mềm đã mặc định xử lý việc cắt phần đuôi xung, nênngười sử dụng chọn None ở mục Tail Curves

 Continuum: chế độ chọn hàm đặc biệt hay không thể xử lý và vẽphổ hiển thị

Energy Only Calibration …: menu chuẩn năng lượng theo kênh Ngườisử dụng cần biết chính xác kênh tại vị trí đỉnh (có thể dùng con trỏ duychuyển đến vị trí đỉnh, sau đó nhấn Cursor trên menu này), nhập vị tríđỉnh và năng lượng tương ứng của đỉnh, sau đó nhấn Accept Việcchuẩn năng lượng tiếp tục tiến hành như thế cho đến khi các đỉnh nănglượng đã được nhập đầy đu (lớn hơn 5 đỉnh) Có thể quan sát đườngbiểu diễn sự phụ thuộc giữa năng lượng và kênh cùng với hàm phụthuộc bằng cách nhấn Show trên menu

Energy Coefficients …: menu này hiển thị hệ số phụ thuộc giữa nănglượng với kênh, độ rộng với năng lượng, phần đuôi kéo dài với đườngcong năng lượng

Energy Full: menu này gồm có 4 menu con sau:

 By Certificate File…: chuẩn năng lượng theo một file Dùng một tậptin để chuẩn và coi nó như những nguồn năng lượng chuẩn đã biết.Có hai dạng tập tin trong quá trình chuẩn này: chuẩn một phần củaphổ thu được theo tập tin (tập tin có phần mở rộng *.CTP) và chuẩntoàn bộ các đỉnh phổ thu được theo một tập tin đã được định trước(tập tin có phần mở rộng *.CTF)

 By nuclide List…: có thể thêm những thông tin về hoạt độ, ngày giờsản xuất của một nguồn nào đó bằng cách dịch chuyển thanh sángđến nguồn đó rồi click vào Additional Info… Hoặc có thể tạo ranhững tập tin dạng *.CTP (bằng cách chọn một số nguồn trong thưviện phần mềm) hay dạng *.CTF (bằng cách chọn tất cả các nguồncó sẵn trong thư viện phần mềm) để tạo những tập tin mà người sửdụng mong muốn dùng nó làm chuẩn cho cách chuẩn By CertificateFile Khi người sử dụng chọn cách chuẩn này thì chỉ cần dịchchuyển thanh sáng đến các nguồn chuẩn có sẵn (chọn lựa các nguồnchuẩn trong thư viện phần mềm dựa vào các nguồn chúng ta đangđo), sau đó chọn OK, một menu khác xuất hiện có dạng:

Đến đây, người sử dụng có thể chọn vị trí kênh tại các đỉnh bằng

cách rê chuột đến và nhấp vào Cursor, hoặc dùng biểu tượng đánhdấu trái và phải, sau đó chọn Accept…, cách làm này tương tự nhưquá trình chuẩn Energy Oly Calibration như đã trình bày ở phầntrước.

 By Calibration File: tương tự như chuẩn năng lượng By Certificate

File, nhưng các file này được nhà sản xuất chuẩn hóa (có phần mở

rộng là *.CAL)

 By Entry: với phương pháp chuẩn này, người sử dụng phải nhậptoàn bộ 4 các giá trị tại vị trí đỉnh Sau khi kết thúc quá trình nhậpsố liệu, nhấn OK thì menu chuẩn năng lượng Energy calibrationFull xuất hiện với các thông số vừa nhập vào Các bước thực hiệntiếp theo giống như trên

Energy Recalibration …: cho phép chọn lại quá trình chuẩn:

 Populate: cho phép chọn lựa dùng nguồn chuẩn theo dự liệu hiện cócủa phổ; chuẩn theo một file chuẩn hay chuẩn theo một file địnhtrước nào đó

 Auto: đây là chế độ dò đỉnh tự động của phổ hiện hành so với phổnào đó (nhờ thực hiện chức năng Populate) Khi chọn chế độ này,màn hình xuất hiện thông số của các đỉnh phổ đang hiện hành trùngvới các mức năng lượng của phổ so sánh (nếu có)

Energy Show …: menu cho phép hiển thị các thông số chuẩn nănglượng (đường chuẩn, hàm chuẩn, sai số, các số liệu thực nghiệm, …).Peak-to-Total: hỗ trợ cho quá trình phân tích phổ sau này

Peak-to-Total Show …: chức năng này hỗ trợ cho Peak-to-totalcalibration

Efficiency: : menu chuẩn hiệu suất cho phép chọn lựa các chức năngchuẩn sau:

 By certificate file: chọn lựa một file được định sẵn (*.ctf) để dùngfile này mà chuẩn năng lượng cho phổ hiện hành

 By nuclede list: : chọn lựa những hạt nhân trong thư viện phầnmềm, từ đó sử dụng năng lượng chuẩn có sẵn để chuẩn phổ hiệnhành

 By calibration file: chọn lựa một file chuẩn sẵn (*.cal) để dùng filenày mà chuẩn năng lượng cho phổ hiện hành

 By entry: chọn lựa quá trình chuẩn bằng tay, người sử dụng phảinhập vào mức năng lượng, kênh, sai số, … để thực hiện việc chuẩnnăng lượng cho phổ hiện hành

Efficiency Show …: menu cho phép hiển thị các thông số chuẩn hiệusuất (đường chuẩn, hàm chuẩn, sai số, các số liệu thực nghiệm, …).Load …: mở một file đã chuẩn trước đây để so sánh.

Store …: lưu phổ đang hiện hành, và coi như là phổ được chuẩn sẵn.Menu Display chứa các menu sau:

Expand: phần nửa trên màn hình biểu thị phần mở rộng của phổ (phầnphổ của vùng được đánh dấu) và phần dưới màn hình biểu thị toàn phổ.Tắt chế độ này bằng cách click vào Expand Off

Scale: chọn lựa chế độ hiển thị theo chiều dọc (chế độ Manual hoặcAuto) và kiểu hiển thị toàn phổ (dạng Linear hay Log)

Compare: ba chức năng chính là Compare On , Compare Off và VFS.Khi chọn On, một hộp thoại xuất hiện Ta có thể chọn một file chuẩnnào đó (file có phần mở rộng *.CNF) để so sánh với phổ cần đo, ví dụquá trình đo phổ Eu152 và phổ chuẩn

 VFS: chức năng chỉ có tác dụng sau khi đã chọn chế độ Compare

On Chức năng này cho phép thay đổi chế độ hiển thị của phổ mẫuvừa lấy ra từ một tập tin (khi VFS tác động) và cho phép thay đổichế độ hiển thị của phổ đang đo (khi VFS không tác động)

ROIs: chọn lựa vùng phổ cần đánh dấu, xóa vùng đánh dấu, lưu lạivùng đánh dấu, và lấy ra phổ đánh dấu đã được lưu vào đĩa Menu nàygồm các chức năng chính:

 Add ROIs: dùng hai thanh chạy nằm trên phổ để dịch chuyển chọngiới hạn trái và giới hạn phải của vùng cần đánh dấu, sau đó clickvào Add ROIs (hoặc dùng phím Insert) để xác định vùng được đánhdấu Lúc này, vùng được đánh dấu sẽ có màu hiển thị khác với màuhiển thị của phần phổ không được đánh dấu

 Auto ROIs: dùng con trỏ định vị tại vùng giữa của một đoạn phổcần đánh dấu, chọn Auto ROIs (hay dùng tổ hợp phím Ctrl+Ins),một vùng phổ sẽ tự động được đánh dấu Độ rộng của vùng đánhdấu phụ thuộc vào năng lượng ứng với vị trí cursor hiện hành và độtuyến tính của quá trình chuẩn năng lượng

 Delete ROIs: chọn delete ROIs (hay dùng phím Del) để xóa chứcnăng đánh dấu tại vùng phổ vừa được đánh dấu

 Clear All: đây là chức năng xóa toàn bộ chức năng đánh dấu trênphổ

 Load: chức năng này cho phép người dùng mở những tập tin đãchọn đánh dấu mà trước đó đã được lưu vào đĩa (*.ROI)

Store: Lưu phổ vừa đánh dấu vào đĩa

Preferences …: thay đổi màu sắc cũng như mức độ hiển thị sáng tối củaphổ trên màn hình dựa vào menu này.

 Edit Colors: chọn các màu hiển thị phần nền, phổ, vùng đánh dấu,phổ so sánh, …

 Energy Units: chọn chế độ hiển thị các giá trị năng lượng theo trụcthẳng đứng

 Screen: chọn chế độ hiển thị điểm trên màn hình

 Update Rate: chế độ hiển thị năng lượng, hiển thị lưới, …Menu Analyze chứa các menu sau: menu cho phép người dùng có thểchọn lựa, thực hiện hay ngừng quá trình phân tích Các quá trình phân tíchsẽ được lưu giữ và hiển thị

Execute Sequence: kết quả phân tích được thể hiện ở phần màn hìnhbên dưới phổ Menu này gồm các menu con sau:

 Spectral Data Report: hiển thị các thông tin về ngày giờ tiến hànhthu phổ, thời gian đo phổ, số đếm ứng với từng kênh, …

 Emnergy Calibration Report: hiển thị kết quả chuẩn năng lượng, độrộng, sai số trong phép chuẩn, …

 NID Analysis w/Report to a file: thông tin về hạt nhân sẽ được lưuvào một tập tin (NID: Nuclide Identification)

 Peak Analysis w/Report: hiển thị đầy đủ các thông tin riêng phần ởcác mục trên

Abort Sequence: hủy bỏ kết quả đang phân tích Việc phân tích sẽ bịngừng ngay sau khi chọn menu này và các kết quả phân tích khôngđược lưu lại

Acquisition …: hiển thị hộp thoại Acquire Setup Cho phép người sửdụng cài đặt một số tham số để phần cứng thực hiện

 Time Preset: cho phép chọn lựa phần cứng sẽ hoạt động với giờ quyđịnh để kế thúc quá trình đo theo Live Time hoặc Real Time; đơn

vị thời gian (second, minute, hour)

Peak Locate: chọn lựa vùng tìm kiếm đỉnh, dạng chuẩn…

 Unidentified second different: hiển thị thông số của vùng có thểhiển thị của toàn phổ

 User Specified: việc phân tích và chọn vùng phổ để đánh dấu xử lýcó thể được thực hiện trên toàn phổ hoặc chỉ một phần, vùng chophép chính là vùng mà ADC của máy phân tích và xử lý phổ

Menu Edit chứa các menu sau:

Sample Info …: cho phép nhập các thông tin cho phổ hiện hành

Analysis Sequence:

Menu Option chứa các menu sau:

Chage Operation Name: khi nhập vào một tên nào đó, nó sẽ lưu thôngtin của phổ tại thời điểm đang xử lý bằng một file phụ khác

Interactive NID: hiển thị cửa sổ Interactive NID so sánh năng lượng(hay FWHM) của năng lượng các hạt nhân trong thư viện phần mềmvới năng lượng tương ứng mà con trỏ sẽ chạy trên nền phổ

 Sort by Nuclide: phần mềm sẽ cho một bảng các hạt nhân phóng xạ(với các thông số: năng lượng, chu kỳ bán rã, …) được sắp xếp theosự tăng dần theo số A của hạt nhân

 Sort by Energy: tương tự như trên, nhưng sắp xếp theo chiều tăngdần của năng lượng bức xạ

 Show confirming lines: khi được chọn, trên nền phổ sẽ xuất hiệnnhững đường thẳng đứng màu xanh đánh dấu những đỉnh của phổtrùng với năng lượng bức xạ của các hạt nhân trong thư viện

 Setup: chọn mục này, menu con xuất hiện, ở đó cho phép người sửdụng chọn lựa thư viện hạt nhân có sẵn, hoạt độ, …

 Exit: kết thúc quá trình phân tích

Strip: hiển thị hộp thoại Strip cho phép chọn một phông (Background)ban đầu (có thể là phông đã được khảo sát trước đó) để làm nền phôngcho phổ đang hiện hành Việc làm này thực hiện bằng cách chọn mộtfile nào đó xuất hiện trên cửa sổ, nhấn Open, và phổ hiển thị lúc này làphần phổ còn lại sau khi đã trừ phần nền của một file vừa mở

Lưu ý: cần chọn file phông, nếu người sử dụng chọn một file chứa phổ

có nguồn bức xạ thì phần mềm sẽ tự nhận đó là phông ban đầu, lúc nàyphổ hiển thị sẽ bị mật vì phông quá cao)

Smooth: hiện hộp thoại Smooth thực hiện quá trình làm trơn phổ.Người sử dụng có thể chọn một trong 6 cách làm trơn

Report Window: copy hình ảnh phổ, các menu… sang một phần mềmkhác Mặc khác, nó cũng cho phép chọn kích cỡ của bảng phân tích(xuất hiện ở phía của màn hình)

Menu Datasource chứa các menu sau:

Next Group, Prev Group: , máy tính có thể thực hiện quá trình đo đồngthời nhiều hơn một hệ phổ kế trên cùng một phần mềm Do vậy, haicửa sổ này chỉ được ở chế độ tác động khi máy của ta có ghép nốinhiều hơn một hệ phổ kế

Show All Datasources: cho phép xuất hiện đồng thời các phổ ta đangmở trên cùng một màn hình (nhưng tối đa không quá 8 phổ hiển thị).Muốn trở lại chế độ hiển thị một phổ, chỉ cần kích trở lại Show AllDatasources.

1.4 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH MỘT BÀI THỰC TẬP VẬT LÝ HẠT NHÂN

Sinh viên khi thực tập cần phải tuân theo trình tự như sau:

1.4.1 Chuẩn bị:

Phải đọc kỹ bài thực tập ở nhà, nắm vững nội dung, mục đích và yêu cầu củabài thực tập Phải có tập vở chuẩn bị ghi các bước cần thực tập, kẻ sẵn bản biểuđể điền số liệu thu được

1.4.2 Thực tập:

Trước khi thực tập phải tìm hiểu các thiết bị, máy móc thực tập kỹ càng Hiểuđược tính năng, tác dụng và cách sử dụng thiết bị, máy móc mới được tiến hànhcác thao tác thực tập Nếu có chỗ nào chưa rõ không tự tìm hiểu được phải hỏigiáo viên hướng dẫn, không tự ý thao tác sẽ dẫn đến hư hỏng thiết bị

1.4.3 Báo cáo thực tập:

Sinh viên có nhiệm vụ phải nộp báo cáo thực tập sau khi đã thực tập xong 9bài thực tập Các bài báo cáo thực tập phải được trình bày rõ ràng và sạch sẽ vàđược đóng thành tập

Phần II: CÁC BÀI THỰC TẬP VẬT LÝ HẠT NHÂN

_ _ _ _ _Các bài thực tập vật lý hạt nhân bao gồm năm phần sau:

Mục đích: Nêu mục đích, nội dung vấn đề cần thực tập

Lý thuyết: Trình bày tóm tắt cơ sở lý thuyết của vấn đề cần thực tập

Thiết bị, dụng cụ thực tập: Giới thiệu các thiết bị, dụng cụ cần sử dụngtrong bài thực tập và nguyên lý vận hành

Thực hành: Trình bày các bước tiến hành thực tập dựa trên các thiết bị,dụng cụ thực tập kết hợp với cơ sở lý thuyết ở phần lý thuyết

Nhận xét và kết luận: Sinh viên nêu ra những nhận xét và kết luận củamình về bài thực tập được thực hiện

Thực tập vật lý hạt nhân bao gồm 9 bài thực tập sau:

Bài 1: Khảo sát hệ phổ kế một kênh

Bài 2: Khảo sát phổ tích phân

Bài 3: Khảo sát phổ vi phân

Bài 4: Khảo sát phổ phông

Bài 5: Đường chuẩn năng lượng

Bài 6: Đo độ hấp thụ

Bài 7: Lý thuyết làm trơn phổ

Bài 8: Khảo sát hệ phổ kế đa kênh

Bài 9: Ứng dụng hệ phổ kế đa kênh