TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP. HCM KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ PHÂN TÍCH ĐA KÊNH SỬ DỤNG DETECTOR NaI(Tl) 3 inch × 3 inch VÀ PHẦN MỀM LabVIEW 2013 SVTH : Nông Tiến Toản CBHD: ThS. Nguyễn Quốc Hùng CBPB : ThS. Huỳnh Thanh Nhẫn Thành phố Hồ Chí Minh - 2014 Đề tài: Nội dung Khảo sát hệ đo và kết quả thực nghiệm Giới thiệu Kết luận và kiến nghị 2 Hệ phân tích đa kênh sử dụng detector NaI(Tl) và phần mềm LabVIEW 2013 1. Giới thiệu 3 Nguồn phóng xạ . MCA Detector Hạt nhân Tiền khuếch đại Nguồn cao thế Máy tính Khuếch đại  Hệ phổ kế đo bức xạ hạt nhân Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ phổ kế đo bức xạ hạt nhân ADC Máy tính Bộ nhớ … Tín hiệu tương tự đến từ bộ khuếch đại Kênh 5 Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4  Hệ phân tích đa kênh MCA Hình 1.2. Các thành phần chính của hệ MCA 4  Tận dụng khả năng số hóa xung tín hiệu của Oscilloscope kết hợp với phần mềm LabVIEW 2013 Tín hiệu vào (analog) ADC Hiển thị Tín hiệu ra digital Hình 1.3. Sơ đồ khối Osciloscope dạng số Hình 1.4. Osciloscope GDS-1152A XÂY DỰNG MỘT HỆ MCA 2. Hệ phân tích đa kênh sử dụng detector NaI(Tl) 3inch × 3inch, Oscilloscope GDS-1152A và phần mềm LabVIEW 2013 5 Detector NaI(Tl) Tiền khuếch đại Oscilloscope (ADC 8bit 1Gsa/s) Khuếch đại Phần mềm máy tính (lập trình trên LabVIEW) Phổ biên độ xung Hệ MCA USB Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ phân tích đa kênh  Hệ MCA được xây dựng dựa trên hai thành phần chính là Oscilloscope GWINSTEK GDS-1152A và phần mềm LabVIEW 2013 Quá trình xử lý xung tín hiệu số trên LabVIEW 6 Hình 2.2. Mã nguồn chương trình LabVIEW thu nhận và xử lý tín hiệu Oscilloscope số hóa xung tín hiệu Thu thập xung tín hiệu Xác định biên độ xung tín hiệu Biểu diễn xung tín hiệu và phổ biên độ xung Lưu trữ số liệu Xử lý xung tín hiệu số (DPP) Xác định biên độ xung 7 Xung tín hiệu (đã số hóa) Làm khớp dạng đa thức bậc hai Biên độ xung tín hiệu Tính đạo hàm bậc nhất và giá trị lớn nhất Thiết lập ngưỡng và lựa chọn số điểm thực nghiệm cho việc làm khớp Hình 2.3. Nguyên lý của hàm PEAK DETECTOR.VI 8 Ghi nhận và biểu diễn phổ biên độ xung Hình 2.4. Phổ theo biên độ xung được biểu diễn trên LabVIEW Biên độ xung Hàm Creat Histogram.VI Phổ theo biên độ xung Kênh 9 Giao diện chương trình LabVIEW Hình 2.5. Giao diện chương trình 1 COM PORT 6 Reset 2 CHANNEL 7 Thời gian đã đo 3 TIME TO STOP 8 LED lưu dữ liệu 4 THRESHOLD 9 Phổ biên độ xung 5 WIDTH 10 Xung tín hiệu Phổ biên độ xung Xung tín hiệu Điều khiển 10 Lưu dữ liệu Kênh Số đếm Thời gian (ns) Biên độ (V) Dạng dữ liệu từ đồ thị xung tín hiệu Dạng dữ liệu từ phổ biên độ xung Biên độ (V) Thời gian (bin) Hình 2.6. Dữ liệu được lưu trữ trên LabVIEW Kênh [...]... sánh độ phân giải của hệ MCA (Osciloscope GDS-1152A) và hệ phổ kế Inspector 1000 của Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân Độ phân giải Hệ phổ kế Hệ MCA (R1) Inspector 1000 (R2) (%) (%) Hệ số R1/R2 Nguồn phóng xạ Năng lượng (keV) Ba-133 356 6,38 8,70 0,73 Cs-137 662 5,28 6,30 0,83 1173 4,28 4,58 0,93 1332 6,55 4,60 1,42 Co-60 19 Kết luận  Xây dựng hệ MCA sử dụng Oscilloscope GDS-1152A và phần mềm LabVIEW. .. của hệ MCA trong các phép đo thực nghiệm với detector NaI(Tl) 3 inch × 3 inch  Các nguồn phóng xạ Ba-133(0,96μCi), Co-60(1μCi), Cs-137 (10μCi) được sử dụng làm nguồn chuẩn  Dựa trên phổ năng lượng thu được xây dựng đường chuẩn năng lượng của hệ đo và đánh giá độ phân giải năng lượng  So sánh độ phân giải của hệ MCA với hệ Inspector 1000 của Phòng Thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân 15 Bố trí thí nghiệm Hệ. .. tính của hệ MCA theo biên độ xung Mục đích: Khảo sát sự thay đổi của số kênh theo biên độ xung Phương pháp: Sử dụng máy phát xung với biên độ thay đổi và tần số cố định Hình 3.4 Phổ theo biên độ xung Vị trí kênh thay đổi tuyến tính theo biên độ Hình 3.5 Sự phụ thuộc của vị trí kênh vào biên độ xung  y= (100,42±0,40)x-(16,65±2,70)  R2= 0,9993 14 3.2.Thực nghiệm đo phổ gamma sử dụng hệ MCA và detector. ..3 Khảo sát hệ đo và kết quả thực nghiệm  Khảo sát hoạt động của hệ MCA với máy phát xung:  Khảo sát thời gian đáp ứng  Kiểm tra độ tuyến tính của hệ MCA theo biên độ xung  Thực nghiệm đo phổ Gamma với detector NaI(Tl) 3 inch × 3 inch:  Xác định đường chuẩn năng lượng  Độ phân giải năng lượng Số liệu thu được sẽ được xử lý bằng phần mềm Origin để vẽ đồ thị, xác định đường chuẩn, và biểu diễn... nguồn Hình 3.1 Cấu tạo máy phát xung Hệ MCA Máy phát xung tín hiệu Khuếch đại Oscilloscope (Amplifier) GDS-1152A Hình 3.2 Sơ đồ bố trí nghiệm với máy phát xung Máy tính (Phần mềm LabVIEW) 12 Khảo sát thời gian đáp ứng Mục đích: Khảo sát tốc độ ghi nhận của hệ MCA Phương pháp: Sử dụng máy phát xung tín hiệu có tần số từ 0,18Hz đến 6Hz với biên độ cố định Kết quả cho thấy hệ chỉ đáp ứng được tần số khoảng... chuẩn năng lượng Hình 3.10 Đường chuẩn năng lượng của hệ đo E(keV) = (3,64 ± 0,02) × Ch − (21,80 ± 5,86) (R2 = 0,9996) E  2 2 (a  Ch  b ) 18 Đánh giá độ phân giải năng lượng Bảng 3.2 Các cặp vị trí kênh - năng lượng và độ phân giải các đỉnh phổ năng lượng của các nguồn phóng xạ Cs-137, Cs-60, Ba-133 Nguồn phóng xạ Năng lượng (keV) Vị trí kênh FHMW (Kênh) R(%) R2 Ba-133 356 103 6,59 6,38 0,93 Cs-137... kiện/giây  Hệ đo hoạt động ổn định, vị trí kênh thay đổi tuyến tính theo biên độ xung  Kết quả thực nghiệm sử dụng detector NaI(Tl) 3inch x 3inch  E(keV) = (3,64 ± 0,02) × Ch− (21,80 ± 5,86) , (R2 = 0,9996)  Độ phân giải năng lượng từ 4,28% ÷ 6,55% đối với các nguồn Ba-133, Cs-137, Co-60 20 Kiến nghị • Do tốc độ đáp ứng thấp khoảng 1,2 Hz nên thời gian đo kéo dài  Cải thiện tốc độ đáp ứng của hệ đo... nghiệm Hệ MCA Nguồn phóng xạ Tiền Detector NaI(Tl) 3x3 khuếch Khuếch đại Oscilloscope USB (COM) LabVIEW GDS-1152A đại Nguồn nuôi cao thế Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm với Detector NaI(Tl) 16 Hình 3.7 Phổ năng lượng Ba-133 Hình 3.8 Phổ năng lượng Cs-137 Bảng 3.1 Vị trí kênh và năng lượng của các nguồn phóng xạ Ba-133, Cs-137, Co-60 Nguồn phóng xạ Năng lượng (keV) Vị trí kênh Ba-133 356 103 Cs-137 662... tốc độ cao hơn • Có thể xây dựng hệ MCA để đo bức xạ hiếm hoặc phổ kế thời gian… 21 Tài liệu tham khảo • Tiếng Việt [1] Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2003), Phương pháp ghi bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP.HCM, trang 75-81, 147-153 [2] Nguyễn Quốc Hùng (2011), Luận văn thạc sĩ Xây dựng chương trình nhúng VHDL tính các thông số đặc trưng cho hệ MCA (Flash-ADC/FPGA),... [2] Nguyễn Quốc Hùng (2011), Luận văn thạc sĩ Xây dựng chương trình nhúng VHDL tính các thông số đặc trưng cho hệ MCA (Flash-ADC/FPGA), Đại học Cần Thơ [3] Cao Bá Khôi (2010), Khóa luận tốt nghiệp Xây dựng hệ phổ kế gamma HPGe, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.Hồ Chí Minh • Tiếng Anh [4] William R Leo (1993), “Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments”– Second Revised Edition, Springer – Verlag . LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ PHÂN TÍCH ĐA KÊNH SỬ DỤNG DETECTOR NaI(Tl) 3 inch × 3 inch VÀ PHẦN MỀM LabVIEW 2013 SVTH : Nông Tiến Toản CBHD: ThS Khảo sát hệ đo và kết quả thực nghiệm Giới thiệu Kết luận và kiến nghị 2 Hệ phân tích đa kênh sử dụng detector NaI(Tl) và phần mềm LabVIEW 2013 1. Giới thiệu 3 Nguồn phóng xạ . MCA Detector Hạt. 1.4. Osciloscope GDS-1152A XÂY DỰNG MỘT HỆ MCA 2. Hệ phân tích đa kênh sử dụng detector NaI(Tl) 3inch × 3inch, Oscilloscope GDS-1152A và phần mềm LabVIEW 2013 5 Detector NaI(Tl) Tiền khuếch đại Oscilloscope