HIỆU CHỈNH HỆ PHỔ KẾ GAMMA

Chuẩn năng lượng

• Mục đích– Xác định mối tương quan giữa số kênh và năng

lượng đỉnh gamma.– Nhờ đó, xác định được năng lượng tia gamma phát

ra từ mẫu đo.– Xác định các nguyên tố trong mẫu đo.

Chuẩn năng lượng (tt)• Cách thực hiện

– Đo phổ của nguồn gamma chuẩn (đã biết năng lượng các đỉnh).

– Xác định kênh của các đỉnh phổ xuất hiện.– Thiết lập đường chuẩn năng lượng bằng phương

pháp bình phương tối thiểu.– Đường chuẩn năng lượng có dạng:

E (keV) = A1 + A2C

E (keV) = A1 + A2C + A3C2

E : năng lượng.C : số kênh.

Chuẩn độ rộng đỉnh (FWHM)

• FWHM là thông số quan trọng của phổ gamma, dùng để:– Xác định độ phân giải năng lượng.– Xác định các biên của đỉnh phổ.– Làm khớp dạng đỉnh phổ theo phân bố Gauss.

FWHM (tt)

• Là hàm số phụ thuộc vào năng lượng.

• Phụ thuộc vào thăng giáng thống kê của quá trình thu góp và truyền tín hiệu từ detector đến hệ thống ghi nhận tín hiệu.

• Cách xác định đường chuẩn độ rộng đỉnh theo năng lượng được tiến hành tương tự như chuẩn năng lượng.

• Đường chuẩn độ rộng đỉnh có dạng:FWHM2 = a + bE

Hoặc:

FWHM = aE1/2 + bE + c

Hiệu suất detector

• Hiệu suất tuyệt đối: số xung được ghi nhận / số bức xạ được phát ra từ nguồn.

• Hiệu suất nội: số xung được ghi nhận / số bức xạ tới detector.

• Hiệu suất tổng: số xung được ghi nhận theo tất cả năng lượng.

• Hiệu suất đỉnh: chỉ ghi nhận những tương tác làm mất hết năng lượng của bức xạ tới.

Hiệu suất đỉnh

Bao gồm các thành phần:• Hiệu suất phụ thuộc năng lượng bức xạ (E).• Hiệu suất phụ thuộc hình học (X): hình dạng và thể

tích nguồn, khoảng cách từ nguồn đến detector,…• Hệ số hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ fabs trong trường

hợp mẫu môi trường có thể tích.• Hệ số hiệu chỉnh trùng phùng tổng fsum trong trường

hợp có phân rã nối tầng.Các thành phần này phụ thuộc vào nhau một cách phức tạp. ε(E)

ε （ X ） fABS 　ｆ SUM

Hiệu suất phụ thuộc năng lượng

Cách chuẩn hiệu suất theo năng lượng:• Đo phổ gamma của nhiều nguồn chuẩn (đã biết trước hoạt độ).• Xác định diện tích tương ứng với mỗi đỉnh năng lượng.• Xác định hiệu suất đỉnh:

n : số đếm trên giây của đỉnh gamma quan tâm.A: hoạt độ của nguồn tại thời điểm đo.: tỉ số phát gamma trên một phân rã.C: hệ số hiệu chỉnh cho sự phân rã trong khi đo.

100(%) CA

n

Chuẩn hiệu suất theo năng lượng(tt)

• Thiết lập đường cong hiệu suất theo năng lượng:

ln (E) = A + BX + CX2 + DX3 + …

X = ln(E)

Đường cong hiệu suất ứng với những khoảng cách khác nhau

Hiệu suất phụ thuộc vào thể tích mẫu

Height 　 H(cm)

ε(%)

Ge

sample

E = 661.65 keV

B

A

Hiệu ứng tự hấp thụ

• Đối với mẫu có thể tích (ví dụ như mẫu môi trường), tia gamma có thể bị mất trong mẫu bởi hiệu ứng hấp thụ hay tán xạ.

• Hiệu ứng tự hấp thụ phụ thuộc vào hệ số suy giảm tuyến tính của mẫu và hình học mẫu (ví dụ như thể tích mẫu)

Hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ

• Đo hiệu suất mẫu chuẩn (với hệ số suy giảm tuyến tính s) có thể tích theo các bề dày mẫu khác nhau.

• Thiết lập đường chuẩn hiệu suất theo bề dày h của mẫu chuẩn:

(h) = (a + bh + ch2)-1

Xác định các hệ số a, b, c.• Hiệu suất của một nguồn chuẩn có dạng đĩa phẳng:

(h) = d(h)/dh = -(b + 2ch)(a + bh + ch2)-2

Hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ (tt)

• Hệ số hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ:

H: bề dày mẫu cần đo.

= s - x

x : hệ số suy giảm tuyến tính của mẫu đo.

H

Hh

abs

dhh

dheh

f

0

0

)(

)(

Phông do tán xạ Compton và hiệu ứng tạo cặp

• FEA: đỉnh hấp thụ quang điện.

• BS, CS: miền tán xạ Compton liên tục.

• SPE: đỉnh thoát đơn.• DPE: đỉnh thoát kép.

Energy distributionof secondary electrons Energy distributionof secondary electrons

Energy 　 Ee(keV) h

FEA

SPEDPEBS

CS

Giảm phông do tán xạ Compton và hiệu ứng tạo cặp

• Dùng các detector nhấp nháy bao xung quanh detector bán dẫn để ghi nhận gamma rời khỏi detector bán dẫn do tán xạ Compton hoặc hủy positron.

• Sử dụng sơ đồ phản trùng phùng để loại bỏ các sự kiện khi đồng thời xuất hiện tín hiệu từ detector nhấp nháy và detector bán dẫn.

Một vài hệ đo giảm phông

Ge Ge

Phổ của Cs137 có và không có hệ thống giảm phông Compton