Nghiên cứu, chế tạo thử hệ phổ kế nhiều kênh và máy đo liều phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tế

Bộ khoa học và công nghệ
viện năng lợng nguyên tử việt nam







Báo cáo tổng kết đề tài hợp tác theo nghị định th

nghiên cứu, chế tạo thử hệ phổ kế nhiều kênh
và máy đo liều phục vụ nghiên cứu
và ứng dụng thực tế


Chủ nhiệm đề tài: đặng quang thiệu

6953
19/8/2008

hà nội - 2008



BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM



BÁO CÁO TỔNG KẾT
NHIỆN VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ

(2005-2006)






NGHIÊN CƯU, CHẾ TẠO THỬ HỆ PHỔ KẾ NHIỀU KÊNH VÀ
MÁY ĐO LIỀU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU
VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ

Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân
Chủ nhiệm: Đặng Quang Thiệu








HÀ NỘI, 2008

1




Danh sách cán bộ tham gia thực hiện nhiệm vụ

TT Họ tên Học hàm,học vị Cơ quan
1 Đặng Quang Thiệu TS. Viện KH&KT HN
2 Nguyễn Phúc PGS.TS Viện KH&KT HN
3 Nguyễn Chí Tín TC Viện KH&KT HN
4 Trịnh An Tuấn CN Viện KH&KT HN
5 Nguyễn Thị Bảo Mỹ CN Viện KH&KT HN
6 Nguyễn Văn Sỹ KS Viện KH&KT HN
7 Nguyễn Đức Tuân CN Viện KH&KT HN
8 Nguyễn Bách Việt CN Viện KH&KT HN
9 Vũ Văn Tiến CN Viện KH&KT HN
10 Lê Tiến Quân KS Viện KH&KT HN

2
MỤC LỤC

I. Sự cần thiết hợp tác quốc tế thông qua nhiệm vụ nghị định thư 5
1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 5
2. Tình hình nghiên cứu trong nước 5
3. Sự cần thiết hợp tác quốc tế trong lĩnh vực chế tạo thiết bị 6
II. Những nội dung cơ bản của nhiệm vụ theo nghị định thư 6
1. Mục tiêu 6
2. Nội dung 6
3. Phương pháp nghiên cứu, cách ti
ếp cận 7
4. Đối tác chính hợp tác nghiên cứu 8
5. Sản phẩm của nhiện vụ 8
III. Những kết quả chính đạt được 8
1. Đào tạo cán bộ chuyên môn 8
2. Chế tạo thành công một số sản phẩm có ứng dụng thực tế 9

3. Đoàn ra trao đổi khoa học, thực tập chuyên môn…………… 9
4. Đoàn vào trao đổi và thực tập chuyên môn 10
5. Khả năng sáng chế và chuyển giao công nghệ
10
6. Trang thiết bị, linh kiện cho phòng thí nghiệm 11
IV. Báo cáo về thực hiện tài chính 14
1. Cân đối thu-chi thực hiện nhiệm vụ theo nghị định thư…… 14
2. Đánh giá hiệu quả sử dụng kinh phí 15
V. Kết luận và kiến nghị 15



PHỤ LỤC

1. Tổng quan thiết bị phân tích biên độ nhiều kênh 20
2. Công nghệ FPGA và ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL 55
3. Ngôn ngữ lập trình đồ hoạ LabVIEW 63
4. Thiết kế chế tạo hệ phân tích biên độ đa kênh dựa trên vi mạch IPC
SC12 ghép nối máy tính theo chuẩn Ethernet 68
5. Thiết kế chế tạo khối phổ kế đa kênh dựa trên FPGA và giao tiếp máy
tính qua cổng USB 83
6. Thiết kế MCA sử dụng FPGA và phương pháp xử lý tín hi
ệu số 92
7. Nghiên cứu thiết kế máy đo liều cầm tay 110

BÁO CÁO CỦA PHÍA MALAYSIA
1. FPGA Based Muntichannel Analyser (MCA) 120
2. Development of PIC-Based digital survey meter 126
3. Development of wireless radiation monitoring system 134

3




Tóm tắt


Báo cáo trình bầy tổng hợp các kết quả đạt được trong gần 2 năm
trong nhiệm vụ hợp tác giữa phòng thí nghiệm Điện tử hạt nhân của Viện
Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt nam với
phòng thí nghiệm Điện tử hạt nhân của MINT (Cục Năng lượng nguyên
tử Malaysia) trong lĩnh vực điện tử hạt nhân. Nhiệm vụ này
được tài trợ
kinh phí từ hai nhà nước Việt Nam và Malaysia cho hai nhóm nghiên cứu
của mỗi nước với mục đích trang bị thêm thiết bị phục vụ nghiên cứu,
kính phí để nghiên cứu và đi lại của mỗi bên để trao đổi kiến thức, học
tập và trao đổi các kinh nghiệm trong lĩnh vực điện tử hạt nhân cụ thể là
trong việc nghiên cứu để chế tạo hai loại thiết bị
điển hình, được sử dụng
nhiều nhất đó là hệ phổ kế phân tích nhiều kênh và máy đo liều phục vụ
cho công tác nghiên cứu và phục vụ cho các hoạt động dịch vụ bức xạ.
Nhiệm vụ hợp tác được hình thành là do sự đề nghị của phía
Malaysia và họ cho rằng họ đã bị lạc hậu hơn chúng ta trong lĩnh vực
điện tử hạt nhân và nhờ chúng ta giúp đỡ
vì đã rất nhiều năm Malaysia đã
không chú ý đến lĩnh vực này và đến nay thấy rất cần thiết thì đã không
còn đội ngũ cán bộ. Hợp tác với chúng ta là mong muốn học hỏi và phát
triển nhân lực. Về phía Việt nam chúng ta vẫn duy trì được một đội ngũ
làm điện tử hạt nhân nhưng nhìn chung về số lượng và chất lượng cùng

rất kém, nhiều người có chuyên môn tốt, từng được đ
ào tạo đã từ bỏ nghề
để sang làm nghề khác kiếm tiền tốt hơn hoặc còn lại trong cơ sở hạt
nhân như các viện hoặc các trường thì cũng phải xoay sở nhiều lĩnh vực
khác để kiếm sống, bỏ quên điện tử hạt nhân. Như vậy xét về mặt nhân
lực và trình độ thì Việt Nam và Malaysia đang ở cùng một tình trạng vì
vậy mà kết quả h
ợp tác có những phần hào hứng và bình đẳng.
Trong thời gian thực hiện nhiệm vụ, mặc dù có nhiều khó khăn
trong việc giải quyết các thủ tục, quản lý, nhưng hai phía đều đã thu được
những kết quả nhất định: Phía Malaysia đã tích cực trong việc trao đổi,
thảo luận những thiết kế, cử người học tập và trao đổi kết quả nghiên cứu
trong lĩnh vực chế t
ạo máy đo liều và đã cử hai cán bộ sang thực tập về
điện tử hạt nhân, FPGA và phương pháp DSP để chế tạo hệ phân tích
nhiều kênh. Về phía Việt Nam, chúng ta đã có những trao đổi với bạn về
các thiết kế, thảo luận các kết quả đạt được và đã tổ chức được một
chuyến thăm quan khoa học cho 10 cán bộ chuyên môn sang thăm quan
phòng thí nghiệm của ban một tuầ
n. Kết quả của chuyến đi là chúng ta đã

4
hiểu và học tập được nhiều kinh nghiệm, tác phong và phương pháp làm
việc của phía bạn thông qua việc thăm quan phòng thí nghiệm, semina
khoa học v.v và kết luận rằng Malaysia về nhiều mặt đã vượt chúng ta.
Ngoài ra trong khuôn khổ kinh phí của nhiệm vụ nhiều nội dung
khoa học đã được thực hiện như: đã thành công trong việc sử dụng chíp
có giao thức TCP/IP để thiết kế hệ phân tích nhiều kênh (4096 kênh),
thiết bị này có thể ghép n
ối máy tính theo chuẩn TCP/IP hoặc ghép mạng

internet, cho phép người dùng có thể can thiệp, điều khiển, lấy số liệu bất
cứ nơi nào có internet, thiết bị này sẽ được sử dụng để xây dựng các trạm
quan trắc trong mạng lưới quan trắc các đại lượng vật lý. Đã thành công
trong việc chế tạo hệ phân tích nhiều kênh sử dụng FPGA như là một
khối điều kiển hoàn chỉnh và ngôn ngữ mô t
ả phần cứng VHDL, ngôn
ngữ lập trình LabView để xây dựng hệ. Ngoài ra bước đầu đã nghiên cứu
chế tạo hệ phân tích phổ nhiều kênh sử dụng phương pháp xử lý tín hiệu
số (DSP). Đã hoàn thành chế tạo máy đo liều gamma cầm tay, máy đo
nhiễm bẩn bề mặt đo gamma, anpha, beta. Đây là những thiết bị rất cần
thiết cho những người làm việc trong môi trường bức xạ mà cho
đến nay
ta vẫn phải nhập khẩu thiết bị này.

5
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ
Gai đoạn 2005-2007

(Nghị định thư hợp tác song phương với Malaysia trong lĩnh
vực điện tử hạt nhân )

I. Sự cần thiết hợp tác quốc tế thông qua nhiệm vụ theo Nghị định
thư:
1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới:
Hệ phổ kế nhiều kênh MCA cũng như các máy đo liều đã được sử
dụng từ rất sớm phục vụ cho các nghiên cứu vật lý hạt nhân cũng như các
ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong y học, các ngành công nghiệp v.v. Các
thiết bị này ngày càng được phát triể
n hoàn thiện nhờ vào sự phát triển
của khoa học và công nghệ, và càng trở nên tiện nghi hơn, thân thiện hơn
với người sử dụng. Các thiết bị điện tử hạt nhân được các công ty của
nhiều nước phát triển chế tạo như Mỹ, Đức, Anh, Pháp, Ý, Nga v.v.
Những hãng chế tạo thiết bị nổi tiếng trên thế giới như CANBERA,
ORTEC của Mỹ, SILENNA của Ý. v.v. Với những đầ

u tư công nghệ và
kỹ thuật hiện đại, số lượng sản xuất lại không nhiều các thiết bị điện tử
hạt nhân có chất lượng rất tốt, giá thành rất cao, nó đã đem lại không ít lợi
nhuận cho các nhà sản xuất.
Việt nam cũng như Malaysia là những nước nghèo, kỹ thuật còn lạc
hậu, thường phải nhập ngoại các thiết bị điện tử
hạt nhân và nó đã đem lại
không ít những khó khăn như: tiêu tốn ngoại tệ, việc bảo hành bảo dưỡng
gặp rất nhiều khó khăn do các hãng sản xuất ở xa tiêu tốn nhiều thời gian
và kinh phí. Ngoài ra việc sửa chữa thiết bị tại chỗ do kỹ sư của các nước
sở tại đôi khi cũng gặp khó khăn do các thiết bị này có tính bảo mật rất
cao bằng các phầ
n firmware và sofeware của nhà thiết kế.

2. Tình hình nghiên cứu trong nước:
Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh của nền kinh tế ở Việt
Nam cũng như ở Malaysia đã thúc đẩy đội ngũ cán bộ trong các ngành
điện tử, hạt nhân, cơ khí, tự động hoá, chế tạo máy v.v. phát triển. Đây là
cơ sở tốt cho các cán bộ khoa học từng bước triển khai công tác nghiên
cứu chế tạ
o thiết bị phục vụ cho chính công tác nghiên cứu và ứng dụng
thực tế của mình.
Các thiết bị đo liều cũng như các hệ phân tích nhiều kênh ghép nối
máy tính đã được triển khai nghiên cứu dưới dạng các đề tài nghiên cứu
khoa học nhiều năm nay và nó cũng đóng góp đáng kể cho nhu cầu
nghiên cứu và ứng dụng trong nước. Tuy nhiên do việc nghiên cứu, học
tập và đầu tư kinh phí cho chế tạo còn r
ất hạn chế, do vậy về số lượng

6

cũng như chất lượng của các thiết bị điện tử hạt nhân vẫn chưa thực sự
đáp ứng được sự đòi hỏi của thực tế. Hơn nữa do sự phát triển của công
nghệ điện tử, nhiều chíp tổ hợp có mức độ tổ hợp cao hơn, nhanh hơn,
tiện lợi hơn đã ra đời, và do sự phát triển c
ủa công nghệ tin học các thiết
bị điện tử nói chung, các thiết bị điện tử hạt nhân nói riêng rất cần được
đầu tư nghiên cứu và phát triển.

3. Sự cần thiết hợp tác quốc tế trong lĩnh vực chế tạo thiết bị:
Để có được một thiết bị đạt đến độ hoàn hảo cách tốt nhất là có sự hợp
tác nghiên cứu với các n
ước, nhất là các nước trong khu vực. Ngoài
những lợi ích chính mà nó mang lại là sự phối hợp, hỗ trợ lẫn nhau, phát
huy thế mạnh của mỗi nước để chế tạo được các thiết bị có các chỉ tiêu
chất lượng ngang hoặc gần bằng với các nước phát triển khác trên thế giới
nhưng có giá cả thấp hơn nhiều so với ngoại nhập, đáp ứng được nhu cầu
của m
ỗi nước, tiết kiệm ngoại tệ, đào tạo, duy trì đội ngũ cán bộ khoa học
trong lĩnh vực hợp tác. Đây cũng chính là tiêu chí mà đối tác đã chủ động
đề nghị hợp tác với chúng ta trong lĩnh vực chế tạo các thiết bị điện tử hạt
nhân giá thành thấp phục vụ nhu cầu của mỗi nước. Hợp tác trong lĩnh
vực khoa học còn thúc đẩy tình hữu nghị thân thi
ện, đoàn kết trong khu
vực, thúc đầy các quan hệ kinh tế khác, mang lại lợi ích nhiều mặt trong
sự phát triển kinh tế của mỗi nước.
II. Những nội dung cơ bản của Nhiệm vụ theo Nghị định thư:
1. Mục tiêu:
− Hợp tác cùng nghiên cứu trao đổi kinh nghiệm trong việc chế tạo
các thiết bị điện tử hạt nhân đạt chỉ tiêu chất lượng
đáp ứng được nhu

cầu thực tế của mỗi nước.
− Nâng cao trình độ nghiên cứu và chế tạo thiết bị điện tử hạt nhân
cho cán bộ khoa học của mỗi nước.
− Thắt chặt quan hệ, tình hữu nghị với các nước láng giềng.
2. Nội dung:
− Học tập, trao đổi kinh nghiệm về kỹ thuật và công nghệ với đối tác
để nâng cao chấ
t lượng các thiết bị chế tạo trong lĩnh vực điện tử hạt
nhân.
− Chế tạo hệ phân tích nhiều kêng sử dụng công nghệ chip mới như
chíp ICP@CHIP SC12 có giao thức TCP/IP cho phép ghép mạng
internet thiết bị. Chíp có mức độ tổ hợp cao có thể lập trình được
FPGA cho phép ta chế tạo toàn bộ hệ thống điều khiển, lưu trữ, thời
gian thực, thời gian chết, liên kết máy tính ch
ỉ bằng một chíp.
− Sử dụng Flash ADC và FPGA để chế tạo hệ phổ kế nhiều kênh
bằng phương pháp xử lý tín hiệu số.
− Chế tạo máy đo liều gamma cầm tay, và máy đo độ nhiễm bẩn bề
mặt gamma, anpha, beta.

7
− Đón tiếp các đoàn vào và cử đoàn ra trong khuôn khổ học tập, trao
đổi và thăm quan khoa học của mỗi bên.

3. Phương pháp nghiên cứu, cách tiếp cận:
a) Về mặt khoa học và công nghệ:
− Tìm hiểu công nghệ chíp mới có tốc độ cao, có khả năng tổ hợp
lớn, và có nhiều khả năng tích hợp cho việc truyền thông như:
Chíp có giao thức TCP/IP cho phép thiết bị ghép nối internet,
thông qua internet người dùng có thể

điều khiển, thu thập số liệu, quan
trắc dữ liệu.
Chíp có giao thức USB cho phép truyền dữ liệu sang máy tính với
tốc độ truyền rất cao, phù hợp với các bài toán có mức độ số liệu lớn
như các số liệu ảnh, số liệu phổ v.v
Chíp có mức độ tổ hợp cao và tốc độ sử lý xung số rất nhanh như
FPGA cho phép thiết kế những khối điề
u khiển, thu thập số liệu, và sử
lý số liệu số một cách dẽ dàng, nhỏ gọn và giá thành hạ v.v
Các chíp vi xử lý có tốc độ xử lý vừa phải nhưng có công suất tiêu
thụ thấp rất thích hợp cho các thiết bị cầm tay chạy băng pin v.v
− Nghiên cứu thiết kế hệ MCA theo phương pháp truyền thống sử
dụng các chíp nói trên phục vụ cho công tác nghiên cứu trong các
phòng thí nghiệm và dã ngoại hiện trường.
− Nghiên cứu phương pháp thiết kế MCA sử dụng Flash ADC và
FPGA bằng phương pháp sử lý số tín hiệu (DSP). Với cách này hệ
phân tích nhiều kênh MCA sẽ có kích thước rất nhỏ gọn, công suất
tiêu thụ nhỏ, giá thành hạ và đáp ứng được đầy đủ các thông số của
một hệ MCA theo phương pháp truyền thống.
− Nghiên cứu chế tạo các máy đo liều cầm tay phụ vụ cho công tác
an toàn khi làm việc trong môi trường b
ức xạ. Đây là một thiết bị rất
hữu dụng và không quá phức tạp, Việt Nam hoàn toàn có thể chế tạo
và phục vụ cho các nhu cầu trong nước.
− Nghiên cứu chế tạo khuếch đại phổ, nguồn nuôi cao áp để nuôi
detector.
− Tìm hiểu ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL để tạo code cho FPGA
phục vụ các mục đích sử dung như thiết kế FPGA thành hệ thu thập
số li
ệu và điều khiển, thiết kế FPGA thành hệ thống logíc của hệ MCA

v.v
− Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình LabVIEW đê thiết kế phần mền trên
máy tính PC và các giao diện phục vụ cho các ứng dụng.
b) Về mặt liên kết hợp tác trao đổi:
− Trao đổi thiết kết về máy đo liều, các kết quả về chất lượng đạt
được của sảm phẩn sau khi thiết k
ế thử nghiệm.

8
− Trao đổi kinh nghiệm trong thiết kế và phát triển các thiết bị đo và
cảnh báo phóng xạ thành các trạm quan trắc, cảnh báo có sử dụng
GSM để truyền thông, đây là những trạm quan trắc giá rẻ rất thích hợp
cho các nước ngèo.
− Tham quan trao đổi khoa học, kinh nghiệm trong lĩnh vực điện tử
hạt nhân, đào tạo cán bộ.
4. Đối tác chính hợp tác nghiên cứu:
Phòng Điện tử, Cục n
ăng lượng nguyên tử Malaysia la(MINT)
Điều phối viên phía Malaysia: Dr. Mohd Ashhar Hj Khalid
Địa chỉ: Bangi 43000 Kajang, Selangor, Malaysia
Điện thoại: 603 - 89250510
Fax: 603 - 89250765
Email:
5. Sản phẩm của nhiệm vụ:
− Hệ phân tích phổ nhiều kênh MCA sử dụng công nghệ chíp có giao
thức TCP/IP cho phép ghép mạng internet thiết bị.
− Hệ phân tích phổ nhiều kênh sủ dụng công nghệ FPGA như là hệ
thống logic điều khiển.
− Hệ phân tích phổ nhiều kênh (chỉ là bước đầ
u, kết quả chính là

phương pháp) sử dụng FPGA, Flash ADC và phương pháp sử lý tín
hiệu số (DSP).
− Máy đo liều cầp tay sử dụng nicrocontroller họ PIC 16F876 và đầu
dò ghi nhận Gamma LND 7121.
− Máy đo độ nhiễm bẩn bề mặt sử dụng PIC 16F876 và đầu dò ghi
nhận anpha, beta, gamma Benkek 7317.
− Nguồn nuôi cao áp 0 đên 5KV dòng ra 0.5 mA.
− Hoàn thiện và đăng 02 bài tại các tạp chí trong nước về hệ MCA và
máy đo liều.

III. Các kết quả
chính đạt được :
Đã hoàn thành tất các mục tiêu của nhiệm vụ đặt ra như:
1. Đào tạo cán bộ chuyên môn:
Thông qua chương trình hợp tác các cán bộ chuyên môn của nước
bạn cũng như của chúng ta đã có điều kiện để được đào tạo, hoặc tự đào
tạo nâng cao trình độ trong các mặt sau đây:
o Hiều được các chíp điện tử theo công nghệ mới như FPGA, chíp
có giao thức m
ạng internet (TCP/IP), và các chíp vi xử lý có công
suất tiêu thụ thấp dùng cho các thiết bị cầm tay.
o Hiều về ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL để thiết kế các ứng
dụng với FPGA. Trong khuôn khổ của nhiệm vụ đã thiết kế các
khối điều khiển logic cho hệ phân tích nhiều kênh bao gồm cả điều

9
khiển, bộ nhớ RAM, các bộ tạo. đếm thời gian thực và thời gian
chết, các bộ giao diện với máy tính v.v
o Phát triển kỹ năng lập trình với ngôn ngữ lập trình LabVIEW, đây
là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ thân thiện với người dùng và nó được

dùng khá phổ biến hiện nay trong các phòng thí nghiệm trong nước
cũng như ở nước ngoài.
o Làm chủ được kỹ thuật ghép nối máy tính các thiết bị
đo thông qua
công USB và thông qua mạng Internet.
o Nâng cao trình độ cho cán bộ trẻ trong lĩnh vực thiết kế chế tạo
thiết bị.
o Đã có cán bộ làm chủ được phương pháp xử lý tín hiệu số (DSP)
sử dụng FPGA và Flash ADC để chế tạo hệ phổ kế nhiều kênh
(MCA) và bảo vệ thành công luận án thạc sỹ.
2. Chế tạo thành công một số sản phẩm có ứng dụng thực tế:
a.
Hệ phổ kế nhiều kênh (MCA) sử dụng chíp có giao thức mạng
internet (TCP/IP) - SC12 .
b. Hệ phổ kế nhiều kênh (MCA) sử dụng FPGA như là hệ thống logic
điều khiển.
c. Hệ phổ kế nhiều kênh (MCA) sử dụng phương pháp xử lý tín hiệu
số (DSP).
d. Máy đo liều gamma cầm tay.
e. Máy đo độ nhiễm bẩn bề mặt gamma, anpha, beta.
3. Đoàn ra trao đổi và thăm quan khoa h
ọc, thực tập chuyên môn:
Theo chương trình hợp tác khoa học chúng ta đã tổ chức được một đoàn
cán bộ gồm 9 cán bộ khoa học và quản lý khoa học sang thăm và làm việc
tại MINT trong khoảng thời gian 10 ngày. Tại đây đoàn đã trực tiếp trao
đổi với cán bộ khoa học của bạn về các vấn đề mà hai bên cùng quan tâm
trong lĩnh vực điện tử hạt nhân. Bạn đã tổ chức thả
o luận, semina khoa
học để các cán bộ hai nước trình bầy các kết quả khoa học trong chương
trình của hợp tác. Chúng ta đã có những cơ hội tốt để hiểu biết thêm về

một số lĩnh vực của bạn, đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo thiết bị như các
thiết bị điện tử hạt nhân, máy gia tốc, số hoá máy tia X, đo xa toàn thân,
và đặc biệt là robot dùng trong ngành hạ
t nhân v.v
Đoàn ra bao gồm các thành viên sau:

1. Đặng Quang Thiệu INST
2. Nguyễn Đức Tuấn INST
3. Nguyễn Bách Việt INST
4. Nguyễn Văn Sỹ INST
5. Nguyễn Chí Tín INST
6. Nguyễn Văn Nọi INST
7. Vũ Văn Tiến INST

10
8. Nguyễn Trọng Trang VAEC
9. Lê Tiến Quân INST
Đoàn đã thực hiện chuyến đi thăm quan kéo dài 10 ngày từ ngày 20 tháng
12 năm 2006 đến ngày 29 tháng 12 năm 2006.

4. Đoàn vào trao đổi và thực tập chuyên môn:
Phía Việt Nam đã tổ chức đón đoàn của phía Malaysia trong đó:
1. Dr. Mohd Ashhar Hj Khalid
Là điều phối viên phía Malaysia, ông đã sang thăm phòng thí nghiệm
của Viện trao đổi các nội hợp tác và đặc biệt trao đổi kinh nghiệm trong
thiết kế máy đo liều và h
ệ phổ kế nhiều kênh. Ông đã sang thăm và làm
việc tại Viện từ ngày 5 đến 7 tháng 6 năm 2005.
2. Mrs. Nolida Yussup
3. Maslina Mohd Ibrabim

Là hai cán bộ trẻ của Malaysia được cử sang thực tập tại phòng thí
nghiệm Điện tử hạt nhân 01 tháng từ ngày 13 tháng 11 đến ngày 8 tháng
12 năm 2006. Đây là hai cán bộ trẻ có năng lực và năng động đã học
chúng ta một số kinh nghiệm trong thiết kế hệ MCA, học chúng ta cách
sử dụng FPGA, VHDL và thiế
t kế hệ MCA sử dụng phương pháp xử lý
tín hiệu số.
Ngày 27 tháng 9 năm 2007 chúng ta đã vinh dự đón phái đoàn do thứ
trưởng Mr. Dato Kong Cho Ha cùng Dr. Mohd Ashhar Hj Khalid thăm
phòng thí nghiệm Điện tử Hạt nhân, nơi đã thực hiện hợp tác với họ, với
một tinh thần thiện trí muốn hợp tác với ta nhiều hơn nữa.

5. Khả năng sáng chế và chuyển giao công nghệ:
− Với việ
c nghiên cứu ứng dụng các công nghệ chíp mới, hiện đại, có
tốc độ xử lý cao, mức độ tổ hợp lớn cho phép chúng ta thiết kế được các
hệ ứng dụng một cách đơn giản và nhanh chóng, tiết kiệm được thời gian
và công sức thiết kế. Các ứng dụng được thiết kế theo công nghệ mới này
sẽ gọn nhẹ và có giá thành thấp rất phù hợp với chúng ta. Công nghệ
FPGA là một công nghệ
hiện đại mà chúng ta mới chỉ bước đầu sử dụng,
nó có tốc độ xử lý rất nhanh rất thích hợp với các bộ thu thập và xử lý số
liệu với mức độ số liệu lớn, và nhanh. Sử dụng FPGA và Flash ADC để
thiết kế hệ MCA là một giải pháp tối ưu nhất hiện nay, chúng ta sẽ được
một hệ MCA hoàn chỉnh với đầy đủ các tính năng mà kích thước có th
ể
bỏ túi được.
Sự hỗ trợ kinh phí của nhiệm vụ là rất quan trọng và là những đầu tư
ban đầu để chúng ta có điều kiện để tiếp thu công nghệ mới, hiện đại và là
cơ sở để chúng ta có thể nội địa hoá các thiết bị thí nghiệm và ứng dụng

mà bấy lâu nay chúng ta đều phải nhập ngoại.
− Chúng ta đã thành công trong việc ứng dụng chíp có gia thức TCP/IP
để
chế tạo hệ phổ kế nhiều kênh, đây thực sự là mới với chúng ta và có

11
thể mở ra những hướng ứng dụng mới. Một trong những ứng dụng tiếp
theo sau sự hợp tác này là hệ thống quan trắc và cảnh báo sớm phóng xạ
mà chúng tôi đã đăng ký trong khuôn khổ một đề tài cấp bộ. Mơ ước của
chúng tôi là sẽ xây dựng được cả một hệ thống quan trắc và cảnh báo cho
toàn lãnh thổ Việt Nam, việc ứng dụng các chíp như đã dùng ở trên là
mộ
t giải pháp tối ưu và chắc chắn thành công, chúng ta sẽ có một mạng
lưới quan trắc quốc gia online tại bất kỳ đâu ta đều có thể thu nhân được
thông tin và nó sẽ rất hữu ích cho công tác quản lý.
− Hoàn thiện sản phẩm và xin đăng ký bản quyền đối với các sản phẩm
máy đo liều và máy đo cảnh báo càm tay.

6. Trang thiết bị, linh kiện cho phòng thí nghiệm:
Nghiệm vụ nghị định thư hợ
p tác với Malaysia trong lĩnh vực điện tử Hạt
nhân là một nhiệm đầu tiên của phòng thí nghiệm Điện tử hạt nhân trong
lĩnh vực này. Với trang thiết bị, linh kiện cho công tác nghiên cứu vốn rất
thiếu thốn, chúng tôi đã đề nghị và được chấp nhận trang bị thêm một số
thiết bị và vật tư linh kiện như: Osiloscope 2 kênh, 60 Mhz, đầu đo cao áp
PR2000, mỏ hàn có điều khiể
n nhiệt độ, đồng hồ vạn năng hiện số
Kenwood Dl-91, bộ thử nghiệm giao diện USB, máy tính xách tay, đầu
dò, linh kiện v.v với số tiền đến 235 triệu đồng. Với trang bị này đã giúp
chúng tôi hoàn thành được nhiệm vụ và đã tạo ra được một vài sản phẩm

mới có giá trị ứng dụng.
7. Một số hình ảnh của sản phẩm đạt được trong nhiệm vụ
• Máy đo liều gamma và đ
o độ nhiễm bẩn bề mặt gamma, anpha,
beta



















12

• Máy đo liều wireless ghép nối với pocket PC

13

• Máy cảnh báo phóng xạ cầm tay

• Hệ phân tích nhiều kênh có giao thức TCP/IP























14

• Hệ phổ kế tia X






















IV. Báo cáo về thực hiện tài chính:
1. Cân đối thu-chi kinh phí thực hiện nhiệm vụ theo nghị định thư:
TT Nội dung các khoản chi Thành tiền (Triệu VND)
Dự toán chi Thực chi
1 Thuê khoán chuyên môn 215 215
2 Nguyên vật liệu năng lượng 180 180

3 Thiết bị, máy móc chuyên dùng 55 55
4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ
5 Đoàn ra của cán bộ VN 172 172
5 Chi khác 48 48

Tổng cộng 670 670


15

2. Đánh giá hiệu quả sử dụng kinh phí:
Với nguồn vốn đầu tư cho chúng ta 670 triệu VND trong vòng 2 năm
chúng ta đã đạt được các kết quả trong quan hệ hợp tác và trong nghiên
cứu khoa học. Chúng ta đã tổ chức được một đoàn gồm 9 cán bộ khoa
học sang thăm và làm việc 10 ngày tại Malaysia, chúng ta đã có sự trao
đổi, học hỏi nước bạn nhiều những kiến thức bổ ích, học tập đượ
c họ
phong cách làm việc theo tiêu chuẩn ISO và nhiều vấn đề về khoa học kỹ
thuật khác. Đây la một cơ hội để các cán bộ ta bấy lâu chỉ biết ngồi làm
việc trong nước có điều kiện hiểu biết xa hơn trong nhiều lĩnh vực, tự so
sánh mình với bạn, tự biết mình đang ở mức nào để có thái độ học tập
nâng cao trình độ. Chuyến đi của đ
oàn thực sự có hiệu quả ngoài công tác
chuyên môn chúng ta còn đạt được sự quan hệ bạn bè gần gũi. Ngoài ra
quan trong hơn là kinh phí đã trang bị thêm một số thiết bị, nguyên vật
liệu cho công tác nghiên cứu, tiếp thu công nghệ mới. Với số tiền chi cho
các chuyên đề nghiên cứu đã giúp các cán bộ khoa học có điều kiện tiếp
thu công nghệ mới như sử dụng các chip có giao thức TCP/IP để chế tạo
các hệ MCA ghép nối internet,
điều này sẽ mở ra một hướng ứng dụng

mới trong thiết kế chế tạo các hệ thống quan trắc bức xạ môi trường, cảnh
báo sớm mức độ an toàn, thiết bị này sẽ nằm trong mạng lưới quan trắc
quốc gia.
Việc nắm được công nghệ FPGA và sử dụng được ngôn ngữ mô tả phần
cứng VHDL cho phép ta có thể xây dựng được các bộ điều khi
ển logíc có
mức độ tổ hợp lớn, tốc độ nhanh, giá thành hạ. MCA sử dụng FPGA là
một trong những ví dụ minh chứng cho điều đó. Làm chủ phầm mềm đồ
hoạ LabVIEW để thiết kế phần mềm cho PC không chỉ phụ vụ cho hệ
MCA mà còn sẽ phục vụ nhiều ứng dụng khác.
Với những lý do trên sự đầu tư của nhà nước đã thực sự có ích cho
công tác nghiên cứu khoa học và quan hệ quốc tế, tăng cường hữu nghị
và hợp tác kinh tế nhiều mặt.

V. Kết luận và kiến nghị:
Hoàn thành việc thực hiện nhiệm vụ nghị định thư hợp tác với Malaysia
trong lĩnh vực điện tử hạt nhân chúng tôi đã thu được một số kết quả
chính sau đây:
− Thực hiện trao đổi với đố
i tác trong lĩnh vực thiết kế chế tạo các thiết
bị hạt nhân, điển hình là hệ phổ kế nhiều kênh và máy đo liều cầm tay
phục vụ nhu cầu của mỗi nước.
− Thực hiện tốt việc đón đoàn Malaysia vào thăm quan, làm việc và
thực tập chuyên môm tại phòng thí nghiệm.
− Tổ chức cho đoàn ra của ta sang thăm và làm việc tại Malaysia 10
ngày trong các lĩnh vực
điện tử hạt nhân, đặc biệt trong thiết kế ứng dụng,
tổ chức semina báo cao tại chỗ các kết quả đạt được của mỗi bên.

16

− Đã thành công trong việc sử dụng công nghệ chíp mới hiện đại có các
giao thức TCP/IP ghép mạng internet thiết bị, là nền tảng để phát triển
các ứng dụng tiếp theo.
− Đã làm chủ được công nghệ FPGA, và ngôn ngữ mô tả phần cứng để
thiết kế các hệ MCA theo phương pháp truyền thống và phuơng pháp sử
lý tín hiệu số DSP.
− Đã góp phần phát triển các kỹ năng sử dụng ngôn ngữ
lập trình đồ hoạ
LabVIEW để thiết kế phần mềm cho các ứng dụng trên máy tính PC.
− Đã chế tạo thành công máy đo liều cầm tay và máy đo độ nhiễm bẩn
bề mặt, phục vụ cho công việc liên quan đến bức xạ. Đây là thiết bị đơn
giản nhưng rất hữu ích và có nhu cầu rất lớn từ thực tiễn.
− Thông qua thực hiện nhiệm vụ ngh
ị định thư nhiều cán bộ khoa học đã
được đào tạo nâng cao trình độ chuyên môn, trong số đó đã có 01 thạc sỹ
tốt nghiệp và nhiều sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Thực hiện nhiệm vụ nghị định thư với nước ngoài nói chung là một cơ
hội tốt cho các nhà khoa học trong thời kỳ hội nhập, nó giúp các nhà khoa
học có điều kiện tận mắt nhìn ra thế
giới, tiếp xúc trực tiếp với các nhà
khoa học của các nước phát triển, học hỏi kinh nghiệm và các kiến thức
khoa học và công nghệ một cách nhanh nhất. Chủ nhiệm nhiệm vụ thay
mặt nhóm thực hiện xin kiến nghị mở rộng hơn nữa quan hệ với các nước
khác theo hình thức nghị định thư và đồng thời có những cải cách về mặt
quản lý để các nhiệm vụ
này được thực hiện một cách có hiệu quả.

VI. Lời cảm ơn
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn:
Lãnh đạo Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Lãnh đạo Bộ Khoa

học, Công nghệ và Phát minh Malaysia đã hỗ trợ kinh phí và tạo mọi
điều kiện giúp đỡ.
Lãnh đạo các Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, MINT, Viện
Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân đã tận tình giúp đỡ chúng tôi hoàn thành
nhiệm vụ.


Hà nội, ngày 5 tháng 12 năm 2007
TM. nhóm thực hiện nhiệm vụ
Chủ nhiệm





Đặng Quang Thiệu


17






Tài liệu tham khảo:
1. Hardware Manual IPC@CHIP SC11/SC12/SC13 V1.5[01.04.2004]
BECK IPC GmbH
2. Multichannel Analyzer 'Pocket MCA' MCA8000A, AMPTEK inc. 6 de
Angelo Drive, Bedford, MA 01730-2204 U.S.A.,

3. Joao M. Cardoso, Vitor Amorim, Rui Bastos, Rui Madeira, J. Basilio
Simoes and Carlos M.B.A. Correia (Instrumentation center of Physics
department, University of Coimbra-p3004516 Coimbra, Portugal), Very
low-Cost Postable Multichannel Analyzer.
4. Multichannel and Digital Signal Analyzers Introduction 2006,
Canberra, .
5. P H. Lefebvre, M. Clar, H p. Garnir, I.P.N.E., Liege, Belgium,
Universite de Liege, Sart_Tilman, B15, B4000 Liege, Belgium, Design
Of a networked multichannal analyzer (nMCA), International Conference
on Accelerator and Large Experimental Physics Control
System,1999,Trieste,Italy.
6. Akinori Yamaguchi, Digital Signal Processing in Nuclear Physics,
Reken, July 28, 2003. X-Ray Instrumentation Associates, 8450 Central
Ave, Newark, CA94560, USA.
7. U.S Nuclear Regulatory Commission, (2006),

ref/glossary/survey-meter.html (2
nd
March 2005)
8. LND Inc, Oceanside, New York., (2006),
(25
th
January 2005)
9. Department of Physics, Florida State University,
/>doc (26
th
July 2005)
Thomas L.Floyd, (1999), Electronic Device. Prentice-Hall, Inc. 87-89p
Geiger Counter, (26
th

January 2005)
Atlas Technical Proposal for a General Purpose pp Experiment at the
Large Hadron at CERN,
(27
th

July 2005)
Charles Wenzel, (1995-2006), TechLib.Com.
(3
rd
August 2005)

18
Electrical Engineering Series, Parts Hangar, Inc
(1
st
April 2006)
10. Microchip's 8 bit microcontroller (PIC16FXX) datasheet,
www.microchip.com
11. LabVIEW National instruments quick reference, www.ni.com
12. LabVIEW fundamentals, @2005 National Instrunents Corporation.
13. Department of Electrical and Computer Engineering University of
Waterloo, VHDL Tutorial, 1-2005, http:/www.moli.uwaterloo.ca/vhdl

19



PHỤ LỤC

20
TỔNG QUAN
THIẾT BỊ PHÂN TÍCH BIÊN ĐỘ NHIỀU KÊNH
MULTICHANNEL ANALYZER (MCA)

I. Mở đầu
Thiết bị phân tích nhiều kênh (MCA) là một hệ tích lũy và xử lý số liệu
hạt nhân, nó cung cấp phương pháp nhanh và kinh tế để phân tích và biểu
diễn phổ biên độ xung (Trục Y là số đếm, trục X là năng lượng) cho các
nguyên tố phóng xạ. MCA hiện đại chứa phần cứng là các khối điện tử,
phần mềm là các chương trình tích lũy và xử lý số liệu. MCA có hai mod
làm việc: PHA(The pulse height analysis) mod được s
ử dụng rộng rải
trong năng phổ hạt nhân(Trục Y là số đếm, trục X là năng lượng) sơ đồ
khối trình bày trên hình 1.a; mod thứ hai là đếm đa kênh (Multichannel
scaling-MCS) sơ đồ khối trình bày trên hình 1.b.

Phân tích biên độ xung (PHA) được sử dụng rộng rải trong năng phổ hạt
nhân(Trục Y là số đếm, trục X là năng lượng), khối nhớ chứa n từ ( n là
số kênh ADC), w là
độ dài từ, số đếm có thể của mỗi một kênh trong biểu
diễn nhị phân là ( 2
w
-1) và w/4 số thập phân trong biểu diễn BCD thông
thường đến triệu số đếm.
Sau khi biến đổi, lối ra số của ADC như là đia chỉ của bộ nhớ, nội dung
của ô nhớ này được gọi ra thanh ghi số học, nội dung thanh ghi tăng thêm
một (+1) và được ghi ngay vào ô nhớ vừa được đọc ra, kết thúc chu trình
tích lũy; trong chu trình biểu diễn thanh ghi địa chỉ ô nhớ được quét tăng

dần (+1) bắt đầu t
ừ không, nội dung thanh ghi địa chỉ đồng thời chỉ địa
chỉ ô nhớ và đưa đến bộ DAC điều khiển làm lệch trục X của màn hình
Tín hiệu Ra số Tín hiệu lệch Y
vào n-bit
Bộ nhớ
ADC Đệm địa Giải mã Chỉ thị
n-bit chỉ địa chỉ Tín hiệu X-Y
Tín hiệu cho phép lệch X
Đường Logit Chỉ thị Y
điều cộng 1 Tín hiệu ghi DAC Điều
khiển Chỉ thị X khiển
tích độ sáng
lũy Điều khiển tăng Điều khiển chỉ thị
Điều khiển chỉ th
ị


Khối điều khiển trung tâm


Hình 1.a Thiết b
ị

p
hân tích đa kênh tron
g
chế đ
ộ
PHA

21
chỉ thị, nội dung ô nhớ được đọc ra thanh ghi số học và DAC tạo tín hiệu
làm lệch trục Y của màn hình chỉ thị.
Mod đếm đa kênh (Multichannel scaling-MCS) được sử dụng để xác định
thời gian sống của các đồng vị phóng xạ có thời gian sống ngắn, khi đó sử
dụng lối ra SCA của ADC, mổi canh dành cho một đoạn thời gian; trong
các khe thời gian này ô nhớ như một bộ đếm tích lũ
y các xung từ SCA.
Các kênh nhớ được cho phép đếm liên tục bắt đầu từ kênh thấp lên kênh
cao. Khi chỉ thị số đếm trong ô nhớ đến bản lệchY qua DAC (trục Y),
trục X tương ứng với thời gian.

Phần điều khiển của MCA và phần sử lý số liệu là phần mềm và phần sụn
của MCA, sau đây là phần chi tiết các bộ phận trên.
II Thiết bị phân tích biên độ nhiều kênh MCA
Thiết bị phân tích biên độ nhiều kênh gồm phần cứng và phần mềm
Phần cứng MCA được trình bày trên hình 1.a và 1.b, bao gồm các phần
chính sau: Mạch lối vào, ADC, Khối số học và điều khiển trung tâm, Bộ
nhớ và mạch chỉ thị.
II.1. Mạch lối vào
Phần này có thể trình bày theo hai mức độ khác nhau: Chúng ta đi lướt
qua các phần của hệ phổ kế hạt nhân, dừng lại khă chi tiết mạch bắt đỉnh
xung, nhớ đỉnh và mạch phục hồi cho lối vào các ADC.Phần lối vào của
hệ phổ kế hạt nhân chiếm gần toàn bộ phần điện tử tương tự (Analog
Electronic) c
ủa điện tử hạt nhân bao gồm từ các loại đầu dò đo năng
lượng hạt bức xạ, hệ cao áp nuôi đầu dò, tiền khuếch đại, khuyếch đại
phổ và mạch bắt đỉnh, xung nhớ đỉnh và mạch phục hồi cho lối vào các
ADC.
Tăng Thời gian Độ sáng
địa chỉ chỉ thị

Khối điều khiển trung tâm của thiết bị phân tích đa kênh

Hình 1.b Thiết bị phân tích đa kênh trong chế độ MCS
Lối vào Lối ra SCA
Tín hiệu lệch Y

ADC Giải mã Bộ nhớ Chỉ thị
n-bit địa chỉ X-Y
bộ nhớ Tín hiệu

Ra lệch X
ADC
Điều khiển Logic Ghi
tích lũy cộng 1 Chỉ thị Y
Chỉ thị X DAC
DAC

22
Các loại đầu dò đo năng lượng hạt bức xạ
Để đo năng lượng của các tia bức xạ có thể dùng ống đếm chứa khí ở chế
độ tỉ lệ, ống đếm nhấp nháy và ống đếm bán dẫn.
+ Ống đếm tỉ lệ: Về mặt cấu tạo ống đếm tỉ lệ có dạng hình trụ với dây
điện cực tụ d
ương (anôt) làm bằng vônfram hay sắt rất nhẵn và đều đặn
có đường kính khoảng 0,05-0,3 mm và điện cực âm (katôt) là một tấm
đồng, nhôm hoặc đồng thau với chiều dày cỡ 0,05 mm cuộn thành ống;
áp suất khí chứa trong đó khoảng từ 50 đến 760 mmHg, có khi cao hơn.
Để ghi các bức xạ mềm khi nguồn phóng xạ đặt ngoài, thường dùng ống
đếm có cửa sỗ làm bằng một màng mỏng như mica. Sơ đồ mạch điệ
n đối
với ống đếm tỉ lệ tương tự như các loại đầu dò chứa khí khác (hình 2.1),
điểm khác cơ bản là độ lớn của thế hiệu Vo đặt lên các điện cực của ống
đếm cao hơn trong buồng ion hóa, giá trị cụ thể của Vo phụ thuộc vào áp
suất khí trong ống đếm. Với thế hiệu cao, trong đầu dò xảy ra quá trình
khuếch đại khí khi ghi bức xạ. Quá trình này xả
y ra như sau: Khi cường
độ điện trường ε hay tỉ số ε/P lớn, các electron trên quãng đường tự do
trung bình thu dủ năng lượng để gây ra ion hóa thứ cấp. Cường độ điện
trường ε càng lớn, xác xuất quá trình này càng tăng, các electron vừa tạo
ra đến lượt mình thu dủ năng lượng để gây va chạm ion hóa. Như vậy

càng gần đến điện cực tụ số electron càng tăng nhanh và dĩ nhiên s
ố ion
dương cũng tăng như thế. Đó là quá trình thác lũ electron và ion hay còn
gọi là sự khuếch đại khí.
Một đại lượng đặc trưng cho quá trình thác lũ electron và ion là hệ số
khuếch đại khí:
M = Na/No
với Na số electron tổng cộng tạo ra trong ống đếm, No là số electron ban
đầu do ion hóa bởi bức xạ.Trong ống đếm hệ số M không phụ thuộc quĩ
đạo rơi vào của tia bức xạ và đảm bả
o sự tỉ lệ giửa biên độ xung điện và
năng lượng hấp thụ trong ống đếm, chính vì vậy ống đếm có tên là ống
đếm tỉ lệ. Nhờ hệ số khuếch đại M khá lớn thường từ 10 đến 10
3

, tín hiệu
ra đủ lớn để ghi nhận, ưu điểm này cho phép dùng các ống đếm tỉ lệ để
nghiên cứu các hạt ion hóa nhẹ như hạt bêta, mêdôn và prôtôn nhanh.











Nguồn phóng xạ

Anốt
Biên độ xung

1,0 1
2
0,5
Katốt - Rz Cz 3
+ Hv

t
0 0,5 1,0 1,5 μs
Hình 2.1. Mạch cơ bản của ống đếm tỉ lệ, dạng xung ra

23
+ Ống đếm bán dẫn: Nguyên lý hoạt động của đầu dò bán dẫn hoàn toàn
giống với đầu dò ion hóa chứa khí là dựa vào tương tác ion hóa của bức
xạ với vật chất. Đầu dò bán dẫn dùng diốt xem như là buồng ion hóa với
các điện cực phẳng được chứa bởi tinh thể bán dẫn thay cho chất khí, độ
dẫn của chất bán dẫn này thay đổi khi được chiếu tia bức xạ. Khi hạt sơ
cấp đi vào đầu dò làm bằng silicon hoặc germanium, nó mất năng lượng
của mình trong khoảng thời gian ngắn 10
-11
giây, nó chuyển năng lượng
cho điện tử của nguyên tử bán dẫn, điện tử này có thể gây ion hóa thứ
cấp. Tia α và β trực tiếp tạo ra cặp mang điện (điện tử và lổ trống) trong
chất bán dẫn. Đối với tia x và γ thì tạo ra cặp điện tử và lổ trống một cách
gián tiếp và rất ít. Năng lượng cần thiết để t
ạo ra cặp điện tử, lổ trống đối

với silicôn là 3,6 eV, đối với germanium là 2,8 eV. Các cặp điện tử, lổ
trống phát ra trong chất bán dẫn bởi tia bức xạ ion hóa có thể tách ra và
tích tụ dưới tác dung của một điện trường, vì độ dẫn khá lớn của chất bán
dẫn tinh khiết, nên khó áp đặt một điện áp đủ lớn để thu thập các phần tử
mang đi
ện. Các diốt có tiếp giáp p-n có ưu điểm là có điện trở đủ lớn để
áp đặt điện thế đủ lớn để thu thập các phần tử mang điện. Trên hình2.2
chỉ ra cấu hình và mạch điện cơ bản của đầu dò bán dẫn

Xung dòng gây ra một sụt thế trên điện trở R, tức là tạo ra m
ột xung
điện, biên độ của nó nhỏ do đó cần một tiền khuếch đại có tiếng ồn thấp
đặc biệt (phổ biến nhất là tiền khuếch đại nhạy điện tích). Tín hiệu này
Nguồn phóng xạ Tốc độ đếm (Tại thế làm việc)



Điện cực kim loại hình xuyến

Lớp n Lổ trống Cường độ bức xạ

Hàng rào
Lớp p Điện tử
Tiếp giáp p-n Vết

Lớp p
R Tiền khuếch đại
Điện cực kim loại phía sau Hv

Hình 2.2 Cấu trúc và mạch ra của đầu dò bán dẫn hàng rào mặt