Khảo sát phổ gamma của một số mẫu môi trường bằng detector HPGe với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠKHẢO SÁT PHỔ GAMMA CỦA MỘT SỐ MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG DETECTOR HPGE VỚI HỆ MCA FLASH-ADC/FPGA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TIẾN SĨ VÕ HỒNG HẢI HỌC V

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHẢO SÁT PHỔ GAMMA CỦA MỘT SỐ MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG DETECTOR HPGE VỚI HỆ MCA (FLASH-ADC/FPGA)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TIẾN SĨ VÕ HỒNG HẢI

HỌC VIÊN THỰC HIỆN:

VÕ MẠNH HUỲNH MSHV: 190908

Trang 2

đây là sự cố lò phản ứng hạt nhân Fukushima I, các nghiên cứu điều

tra về ảnh hưởng rơi lắng phóng xạ toàn cầu càng được quan tâm

Các nghiên cứu về phóng xạ môi trường đã được tiến hành từ những năm đầu thế kỷ XX Đặc biệt là sau tai nạn Chernobyl, và gần

đây là sự cố lò phản ứng hạt nhân Fukushima I, các nghiên cứu điều

tra về ảnh hưởng rơi lắng phóng xạ toàn cầu càng được quan tâm

Trong chương trình hợp tác giữa Đại học Osaka (Nhật Bản) với Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM, phía bạn đã cung cấp hệ thiết bị MCA(Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits để phục vụ cho việc nghiên cứu phóng xạ

Ở Việt Nam, cụ thể tại Bộ môn Vật lý Hạt Nhân, ĐH Khoa học Tự Nhiên TP.HCM, hệ phổ kế gamma có tại Bộ môn đã giúp rất nhiều cho các nghiên cứu về phóng xạ

Trang 3

NỘI DUNG

II Sử dụng detector phông thấp HPGe và detector nhấp nháy

NaI (Tl) 3x3 kết hợp với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) để khảo sát phổ gamma của một số mẫu môi trường

I Khảo sát hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits.

Trang 4

I Khảo sát hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits

Tiền khuếch đại

Nguồn cao thế

Máy tính Khuếch

đại

3 Khảo sát độ ổn định của hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits

2 Sự phụ thuộc độ phân giải theo bề rộng diện tích xung

1 Giới thiệu hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits

Mẫu môi

trường trong

buồng chì

Hệ MCA (Flash-ADC/FPGA)

Detector HPGe đặt

trong buồng chì

nhận và điều khiển các thông số

Trang 5

1 Giới thiệu hệ MCA (Flash-ADC/FPGA)

- Flash-ADC (analog-to-digital converter) 250MHz-8bits.

- FPGA (Field Programmable Gate Array )

Hệ MCA (Multi Channel Analyzer) sử dụng công nghệ Flash-ADC/FPGA gồm có 2 board mạch:

KênhA

COM

MCA (Flash-ADC/FPGA)

Trang 6

của hệ điện tử (kênh_sum).

+ A[j]: độ cao xung tại vị

_ (

j j

n dientichne j

A sum

kênh S

Trang 7

2 Sự phụ thuộc độ phân giải theo bề rộng xung

từng sự kiện

- Dữ liệu thu được từ LabVIEW 8.5 dưới dạng “.txt” sẽ được xử lí bằng

Vẽ phổ và xử lí phổ bằng PAW Diện tích

nền

Trang 8

Mean

FWHM R

Trong đó R: Độ phân giải phổ (%)

FWHM: Bề rộng một nửa chiều cao đỉnh phổ (kênh)

Mean: Vị trí đỉnh phổ của Gaussian fitting (kênh)

σ: Độ lệch chuẩn từ việc Gaussian fitting

- Sử dụng nguồn chuẩn 22 Na: 511keV và 1274,5keV, làm khớp histogram dạng Gauss

- Xác định các giá trị mean, sigma.

Trang 9

Sự phụ thuộc của R theo vùng kênh lấy

diện tích xung đối với đỉnh 511keV

Bề rộng (bin) (Kênh) σ ± Δσ ΔMean (Kênh) Mean ± R ± ΔR (%)

Trang 10

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của R(%) đối với bề rộng vùng lấy diện tích

Đỉnh 511 keV Đỉnh 1274,5 keV

Đồ thị biểu diễn vị trí đỉnh ứng với sự thay đổi bề rộng vùng lấy diện tích

Bề rộng lấy diện tích xung

Đỉnh 511 keV Đỉnh 1274,5 keV

Bề rộng lấy diện tích xung

Trang 11

Máy tính Khuếch

đại

Hệ MCA (FADC/FPGA)

Máy phát xung

Sơ đồ bố trí thí nghiệm kiểm tra tính ổn định của hệ MCA ADC/FPGA) 250MHz-8bits

(Flash Máy phát xung: tạo xung 3Hz

- Đo trong thời gian từ 16:00 đến 7:00 sáng hôm sau (15 giờ liên tục) rồi tiến hành phân tích và xử lí số liệu, thu được đồ thị sau

Trang 12

Đồ thị khảo sát độ ổn định của hệ MCA

(Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits theo thời gian

Pedestal trong 30 phút

Diện tich tổng trong 30 phút

Trang 13

1 Khảo sát phổ gamma của một số đồng vị phóng xạ trong môi trường với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits và detector HPGe

II Sử dụng detector HPGe và detector nhấp nháy NaI (Tl) 3x3 kết hợp với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) để khảo sát phổ gamma của mẫu môi trường.

2 Khảo sát phổ gamma của một số đồng vị phóng xạ trong môi trường với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits và detector NaI (Tl)

3x3

2 Khảo sát phổ gamma của một số đồng vị phóng xạ trong môi trường với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits và detector NaI (Tl)

3x3

Trang 14

Xây dựng đường chuẩn năng lượng cho detector phông thấp HPGe và

hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits

Xây dựng đường chuẩn năng lượng cho detector phông thấp HPGe và

hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits

Nguồn

Vị trí (kênh)

Năng lượng tìm được (keV)

Năng lượng chuẩn (keV)

Với hệ số tương quan R 2 = 0,999

Phổ năng lượng bức xạ của 22 Na

Trang 15

1 Khảo sát phổ gamma của một số đồng vị phóng xạ trong môi trường với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits và detector HPGe

Khảo sát phổ gamma của nguồn phóng xạ 226 Ra

Phổ năng lượng của 226 Ra

Kênh -Sum

Trang 17

Các đồng vị phóng xạ gamma có trong mẫu 226 Ra

[Ghi chú: thứ tự được ghi theo đồng vị không theo năng lượng]

Đỉnh

thứ (kênh) Vị trí

[7]

Năng lượng tính được (keV)

Sai số tương đối (%)

Đồng vị (T 1/2 ; kiểu phân rã) [7]

Trang 18

Khảo sát phổ gamma của mẫu môi trường RGTh1

Kênh-sum

Trang 19

Phổ năng lượng bức xạ của mẫu RGTh1

Trang 20

Đỉnh

thứ (kênh) Vị trí

[7]

Năng lượng tính được (keV)

Sai số tương đối (%)

Đồng vị (T 1/2 ; kiểu phân rã) [7]

Các đồng vị phóng xạ gamma có trong mẫu RGTh1

[Ghi chú: thứ tự được ghi theo đồng vị không theo năng lượng]

Trang 21

2 Khảo sát phổ gamma của một số đồng vị phóng xạ trong môi trường với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits và nhấp nháy NaI (Tl) 3x3

Bố trí thí nghiệm

Tiền khuếch đại

Nguồn cao thế

MCA

(FADC/FPGA)

Khuếch đại

Máy tính LabVIEW

Buồng chì

- Mẫu phóng xạ môi trường được đặt trước đầu detector nhấp nháy NaI (Tl) 3×3 và tất cả được đặt trong buồng chì với bề dày là 1,97inch

Trang 22

Phổ năng lượng của 226 Ra đo bằng NaI (Tl) 3x3

• Đối với mẫu 226 Ra,

theo kết quả thu

Trang 23

Phổ năng lượng của mẫu RGTh1 đo bằng NaI (Tl) 3x3

•Đối với mẫu

Trang 24

Mẫu môi

trường trong

buồng chì

Hệ MCA (Flash-ADC/FPGA)

Detector HPGe đặt

trong buồng chì

và điều khiển các thông số

Dùng detector HPGe và detector NaI (Tl) 3x3 kết hợp với MCA (Flash-ADC/FPGA) 250MHz-8bits chúng tôi đã khảo sát phổ gamma của hai mẫu môi trường 226 Ra và RGTh1 Cụ thể như sau:

- Đối với phổ gamma của 226 Ra: dùng detector HPGe với hệ MCA ADC/FPGA), xác định được các đồng vị 214 Bi (20m; β - ); 214 Pb (22y; β) phát ra

- Đối với mẫu môi trường RGTh1, sử dụng detector HPGe với hệ MCA (Flash- ADC/FPGA), xác định được các đồng vị 228 Ac(6,15h; β); 228 Th(1,9y; α); 212 Pb(10,64h; β); 208 Tl (3,05m; β)

(Flash-Khi sử dụng detector NaI với hệ MCA (Flash-ADC/FPGA) cũng cho kết quả tương tự.

Để làm được điều đó chúng tôi đã:

Trang 25

GAMMA SPECTRA OF ENVIROMENTAL RADIOACTIVITY

(1) Can Tho University – Can Tho City (2) University of Science-HCMC

ABTRACT: In this report, we present the gamma spectra of environmental

radioactivity of Th-232 and Ra-226 HPGe (High Pure Germanium) detector is used for this measurement Here, we use the HPGe detector at Department of Nuclear Physics-University of Science-HCMC MCA system (Multi Channel Analyser) employed in this work is the use of 250MHz-8bits Flash ADC and FPGA (Field - Programmable Gate Array) technology This device allows you to received the pulsed from HPGe detector Unlike the current MCA system, we use pulses to represent the area of energy instead of using the pulses amplitude Standard isotopes

of Na-22, Ba-133 and some standard energy peaks of Ra-226 are used for energy calibration of the system The experiment has been done at Department of Nuclear Physics, Faculty of Physics - University of Science-HCMC.

Keywords: Environmental radioactivity, HPGe detector, Flash-ADC, FPGA

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

Võ Mạnh Huỳnh, Võ Hồng Hải, “Khảo sát phổ gamma của một số đồng vị

phóng xạ môi trường”, Báo cáo poster tại Hội nghị Khoa học lần thứ 7 trường

Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Tp.HCM , Tp.HCM (26/11/2010).

Trang 26

XIN CHÂN THÀNH CÁM ƠN!

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	1,94 MB