Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu cấu trúc hạt nhân

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
Lời cảm ơn
Để hoàn thành hết khoá học cao học và làm luận văn tốt nghiệp, tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới tất cả các thầy cô giáo trong Khoa
Vật Lý và Phòng Sau Đại Học-Trờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên-Đại Học
Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là các thầy ở Bộ môn Vật Lý Hạt Nhân đã tận tình
truyền đạt cho tôi những kiến thức vô cùng quý báu và tận tình giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập tại trờng, trong đó Thầy Phạm Đình Khang là ngời
đã trực tiếp hớng dẫn tôi trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên
Cứu Hạt Nhân Đà Lạt và Phòng Vật Lý-Điện Tử Hạt Nhân, nơi tôi đã làm
thực nghiệm đo đạc và xử lý số liệu trong bản luận văn.
Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới tất cả các bạn trong lớp cao
học Vật Lý khoá 2004-2006 và các bạn trong nhóm chuyên ngành Vật Lý Hạt
Nhân, những ngời đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập. Đồng thời tôi cũng
xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè và gia đình đã động viên tôi trong suốt quá trình
học tập.

Hà Nội ngày tháng 06 năm 2006.

Nguyễn Xuân Kiên

Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

1
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
mục lục
Chơng I Một số đặc trng trung bình của hạt nhân ở trạng thái kích thích và
sự phát triển của phơng pháp cộng biên độ các xung trùng phùng (SACP)
5
I.1. Tính toán cờng độ chuyển dời nối tầng 5
I.2. Một số đặc trung trung bình về cấu trúc hạt nhân 6
I.2.1. Mật độ mức hạt nhân6
I.2.2. Độ rộng mức và hàm lực 10
I.3. Các phơng pháp ghi đo gamma kinh điển và vấn đề phông14
I.4. Sự xuất hiện và phát triển của phơng pháp cộng biên độ các xung trùng
phùng 15
Chơng II Hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng tại lò phản ứng hạt nhân
Đà Lạt .16
II.1. Hệ thống dẫn dòng nơtron 16
II.2. Hệ thống đóng mở kênh dẫn dòng nơtron số 3 17
II.3. Hệ thống nâng và di chuyển đầu dò của hệ đo SACP .18
II.4. Các khối chuẩn trực, dẫn dòng và che chắn bức xạ 19
II.5. Hệ đo công biên độ các xung trùng phùng tại lò phản ứng hạt nhân Đà
Lạt 21
II.5.1. Sơ đồ khối của hệ đo SACP .21
II.5.2. Nguyên tắc làm việc của hệ đo SACP .23
Chơng III. Lý thuyết xây dựng sơ đồ mức 29
III.1. Phổ tổng và phổ vi phân 29
III.1.1. Phổ tổng 29
III.1.2. Phổ vi phân .30
III.2. Vấn đề hiệu suất ghi của detector .31

III.3. Thuật toán xây dựng sơ đồ mức 34
III.3.1. Thuật toán xây dựng sơ đồ mức nhờ phơng pháp SACP 34
III.3.2. Xây dựng sơ đồ phân rã dựa trên số liệu từ phản ứng (n,2
) và (n,) 35
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

2
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
III.3.3. Xắp xếp vào sơ đồ các mức chuyển dời quan sát đợc trong phản ứng
(n,) mà không quan sát đợc trong phản ứng (n,2) 36
III.3.4. Xác định thứ tự chuyển dời trong các chuyển dời nối tầng đơn lẻ 37
III.3.5. Tính toán sự cân bằng cờng độ chuyển dời ở trạng thái kích thích đủ
lớn38
III.3.6. Xắp xếp các chuyển dời từ phản ứng (n,) mà chúng không đa đợc
vào sơ đồ mức của phản ứng (n,2).38
Chơng IV Kết quả thực nghiệm 40
IV.1. Xây dựng đờng cong hiệu suất ghi 40
IV.2. Kết qủa thực nghiệm đối với Cl
36
42
IV.2.1. Đờng chuẩn năng lợng 42
IV.2.2. Phổ tổng và phổ vi phân .44
IV.3. Kết qủa thực nghiệm đối với Ti
49
47
IV.3.1. Đờng chuẩn năng lợng 47
IV.3.2. Phổ tổng và phổ vi phân .49
Kết Luận .53
Tài liệu tham khảo . 54
Phụ lục 57

Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

3
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
Mở Đầu
Việc nghiên cứu cấu trúc của các hạt nhân là một lĩnh vực rất khó khăn
và phức tạp cả việc đo đạc thực nghiệm và tính toán bằng lý thuyết đặc biệt là
khi nghiên cứu các hạt nhân có năng lợng kích thích trong vùng 4 MeV tới
B
n
. Có nhiều cách khác nhau để nghiên cứu về cấu trúc hạt nhân chẳng hạn
nh thông qua các phản ứng hạt nhân hoặc thông qua phân rã phóng xạ của
chính hạt nhân đợc nghiên cứu. Trong khuôn khổ của bản luận văn này tôi đã
tiến hành thu thập số liệu chuyển dời gamma nối tầng của hạt nhân Cl
36
đợc
tạo thành từ phản ứng Cl
35
(n,2)Cl

36
và Ti
49
đợc tạo thành từ phản ứng
Ti
48
(n,2)Ti
49
thông qua phản ứng (n,2) nhờ phơng pháp cộng biên độ các
xung trùng phùng (SACP). Hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng (SACP)
tại Đà Lạt thu thập dữ liệu dới để lu trữ và xử lý bằng máy tính. Phơng
pháp này có u điểm là giảm phông rất lớn và tỷ số diện tích đỉnh trên phông
cao hơn hẳn so với các loại phổ kế thông thờng. Hệ phổ kế cộng biên độ các
xung trùng phùng đã đợc lắp đặt và đi vào hoạt động tại viện nghiên cứu hạt
nhân Đà Lạt từ tháng 08/2005 và nhóm nghiên cứu tại đây vẫn đang tiếp tục
cải tiến hệ đo để nâng cao chất lợng các phép đo. Mục đích của luận văn là
tìm hiểu về phơng pháp cộng biên độ các xung trùng phùng tại lò phản ứng
hạt nhân Đà Lạt, sử dụng hệ đo nói trên để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm
với các bia Cl
35
, Ti
48
nhằm thu đợc các phổ tổng, phổ vi phân ứng với các
đỉnh tổng có diện tích lớn, xây dựng sơ đồ phân rã và tính toán cờng độ
chuyển dời nối tầng đối với hai hạt nhân trên.

Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

4
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
Chơng I
Một số đặc trng trung bình của hạt nhân ở
trạng thái kích thích và sự phát triển của
phơng pháp cộng biên độ các xung trùng phùng.
Trong chơng này sẽ giới thiệu một số mô hình lý thuyết khác nhau để
tính một số đặc trng trung bình của hạt nhân ở trạng thái kích thích nh
cờng độ chuyển dời nối tầng, mật độ mức, độ rộng mức và hàm lực. Ngoài
ra trong chơng này cũng giới thiệu một số u nhợc điểm của các hệ phổ kế
gamma khác nhau và sự phát triển của hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng
phùng.
I.1. Tính toán cờng độ chuyển dời nối tầng.
Vấn đề tính toán cờng độ chuyển dời nối tầng đã đợc đề cập đến
trong các luận án của Sukhovoj A.M., Phạm Đình Khang [a] Tóm lợc nội
dung của vấn đề đó nh sau:
Cờng độ chuyển dời nối tầng I

liên quan giữa mức ban đầu i và mức
cuối f qua trạng thái trung gian g theo đợc biểu diễn bằng công thức sau:

()
(
)
(
)

fi
Cgfig
C
EEE
EEi




=


, (1.1)
với
ig
và
gf
là độ rộng phóng xạ riêng phần của các chuyển dời của trạng
thái đầu và cuối.
i
và
f
là độ rộng phóng xạ toàn phần của trạng thái đầu và
trạng thái cuối. E

, (E
C
-E

) là năng lợng chuyển dời sơ cấp, và năng lợng

chuyển dời thứ cấp.
Nếu coi mức l là mức trung gian đợc tạo nên bởi các chuyển dời sơ cấp
có năng lợng nằm trong khoảng từ E

đến E


+ E thì cờng độ chuyển dời
tổng cộng sẽ là:

()
(
)
(
)

=




==
l
g
gi
Cgfig
C
EEE
EEiI
1

,


(1.2)
Vì trong thực nghiệm không xác định đợc trực tiếp đợc thứ tự chuyển
dời của các lợng tử , nên chuyển dời với năng lợng (E
C
-E

) có thể là
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

5
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
chuyển dời sơ cấp, còn chuyển dời có năng lợng E

là chuyển dời thứ cấp.
Khi đó, cờng độ phân rã nối tầng tổng cộng là một trong hai chuyển dời có
năng lợng E
C
:

()
(
)
(
)
(
)()

+


=
==
l
h
hi
hfCih
l
g
gi
Cgfig
C
EEEEEE
EEI
11
2
1
,

(1.3)
Nếu tính đến hệ thức:
()

=
E
gg
dEEl


và thì ta thu đợc:
(

=
E
hh
dEEk


)

()
(
)
(
)
(
)

(
)










+

=
h
hi
hCih
g
gi
Cgfig
C
EEEEEE
2
E
E,EI

(1.4)
với h là chỉ số của mức trung gian tạo nên bởi chuyển dời sơ cấp với năng
lợng (E
C
- E

) và <> là mật độ mức trung bình trong khoảng năng lợng E.
trong thực nghiệm, giá trị I

(E

,E
C
) tơng ứng với diện tích phổ vi phân
trong khoảng năng lợng E. Tổng các giá trị I

(E

,E
C
) theo các mức trung
gian khả dĩ g và h đợc ký hiệu là I

. Vậy I

là tổng cờng độ của tất cả các
phân rã nối tầng giữa trạng thái compound i và trạng thái cuối f.
Từ biểu thức (1.4), ta dễ dàng thấy rằng cờng độ tổng cộng của các
phân rã nối tầng đợc xác định bằng tích độ rộng phóng xạ riêng phần với
mật độ mức dới năng lợng liên kết của nơtron trong hạt nhân. Nh vậy, để
tính giá trị cờng độ của phân rã nối tầng giữa trạng thái compound và một
mức cuối, cần phải tính giá trị mật độ mức hạt nhân ở năng lợng đã biết với
các số lợng tử cụ thể và độ rộng phóng xạ riêng phần của chuyển dời giữa hai
mức đó.
I.2. Một số đặc trung trung bình về cấu trúc hạt nhân.
I.2.1. Mật độ mức hạt nhân.
Vấn đề mật độ mức hạt nhân đã đợc Sokolov Iu.P. trình bày trong
Dới đây là quan điểm chính của tác giả về vấn đề này:
Việc mô tả mật độ mức trạng thái hạt nhân với các đặc trng lợng tử
xác định là một trong những công việc chính của vật lý hạt nhân. Hiện nay,
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

6
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
việc tính toán mật độ mức trạng thái của hạt nhân đợc thực hiện bằng một số
phơng pháp sau đây:
*
Phơng pháp tổ hợp:
Phơng pháp này đợc dựa trên việc giải bài toán trị riêng, chúng ta sẽ
thu đợc mật độ mức của hạt nhân (số trạng thái trong một khoảng năng
lợng) nhờ việc giải bài toán trị riêng này. Halmintonian của hạt nhân có
dạng:

(1.5)
qpairsp

HHHH

++=
Với
là thế hạt nhân một hạt mô tả trờng trung bình của hệ các nucleon.
sp
H

pair
H

là phần tơng tác cặp trong kênh hạt-hạt dẫn đến tơng quan cặp dạng
siêu chảy.
q
H

là phần tơng tác thặng d trong kênh hạt-lỗ trống.
Phơng pháp này cho phép tính toán mật độ mức ở năng lợng kích
thích bất kỳ trên cơ sở đã biết Hamiltonian của hạt khi nghiên cứu các trạng
thái kích thích thấp. Tuy nhiên, việc giải phơng trình này trên thực tế là rất
khó.
*
Phơng pháp nhiệt động học :
Phơng pháp này dựa trên việc xác định entropi của hệ. Nếu chúng ta
giả thiết hạt nhân là một hệ các hạt cô lập và đợc đặc trng bằng M+1 tích
phân chuyển động (M là số thông số tự do), thì sự liên hệ giữa mật độ trạng
thái P của hệ và entropi S của hệ đợc biễu diễn bằng công thức sau:

()
()

()
()









=
+
2/1
2/1
2
exp
M
qS
qP

(1.6)
Để xác định P(q), ta cần xác định entropi của hệ, nhng để làm điều
này ta cần phải biết phổ trạng thái của hệ (giải bài toán trị riêng với
Hamiltonian). Do vậy, biểu thức (1.6) không thể làm cơ sở để tính chính xác
giá trị của mật độ mức.
*
Phơng pháp bán vi mô :
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

7
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
Phơng pháp này dựa trên một số giả thiết để làm đơn giản vấn đề hơn:
Ví dụ coi hạt nhân nói trên nh một hệ hạt khí tuân theo phân bố Fermi. Trong
những mẫu lý thuyết này, ngời ta chú ý tới các hiện tợng khác nhau không
liên quan tới tính thống kê nh sự tơng tác cặp và dao động bề mặt của hạt
nhân.
Với những giả thiết về hạt nhân nh một hệ khí tuân theo phân bố
Fermi, thì mật độ mức trạng thái kích thích đợc xác định là hàm của năng
lợng kích thích E với hai thông số a và [2]. Sự phụ thuộc của mật độ mức
vào năng lợng kích thích và spin có dạng:

()
()
(
)
()
4/54/13
2
2
Ea224
2
2/1J
aE2exp1J2
J,E

+
+
=
(1.7)
còn mật độ mức toàn phần phụ thuộc vào năng lợng theo công thức:

()
(
)
4/54/1
Ea212
aE2exp
E

= (1.8)
với a là thông số mật độ mức,
2
là thông số phụ thuộc spin và đợc tính nh
sau:

2
2
2
maE

6

=
(1.9)
Các số liệu thực nghiệm về mật độ mức cộng hởng nơtron hay chính xác hơn
là các số liệu về khoảng cách trung bình D giữa các cộng hởng là thông tin
trực tiếp kiểm tra sự đúng đắn của công thức (1.7). Việc so sánh thực nghiệm
lập tức chứng tỏ rằng sự phụ thuộc nói trên cần bổ sung thêm những hiệu ứng
không liên quan tới các giả thiết thống kê:
- Hiệu ứng cặp nucleon.
- Hiệu ứng lớp [10].
Các số liệu thực nghiệm về thông số mật độ mức không phụ thuộc đơn
điệu vào số khối A. Mối tơng quan giữa tỷ số a/A và bổ chính lớp (thể hiện
trong mẫu lớp) đã đợc phát hiện và nghiên cứu trong công trình [4]. Sự tơng
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

8
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
quan đó chỉ ra vai trò quan trọng của hiệu ứng lớp trong việc mô tả các đặc
trng thống kê của hạt nhân.
Từ việc so sánh với số liệu thực nghiệm, ngời ta đã nhận thấy rằng
trong một số trờng hợp mật độ mức thấp đợc mô tả bằng công thức sau:

()

=
T
EE
T
E
0
exp
1

(1.10)
Cần lu ý rằng, đối với các hạt nhân với A < 40 và những hạt nhân có N
hoặc Z nhỏ hơn số magic 1-2 đơn vị thì việc mô tả mật độ mức nh công thức
(1.10) là không thích hợp cho vùng năng lợng liên kết của nơtron trong hạt
nhân. Điều này là do những hạt nhân này có số mức kích thích rất ít [4], việc
chuyển sự mô tả mật độ mức từ vùng năng lợng thấp tới vùng năng lợng
liên kết của nơtron ở trong hạt nhân là không đơn giản.
Những điểm đặc biệt của thông số a đợc tính đến trong dạng chung
đợc mô tả trong giả thiết của phơng pháp bổ chính lớp. Các số liệu về sự
tơng quan của đại lợng a/A và bổ chính lớp là cơ sở để hệ thống hoá sự phụ
thuộc của thông số a vào số khối A:

()() ()
(
)

+=
E
Ef
AZEAaAZEa ,1
~
,,
0
(1.11)
trong đó f(E) và
()
Aa
~
liên quan đến các giá trị A và E thông qua các thông số
và dới dạng sau:

(
)
2
~
AAAa

+= (1.12)
và

(
)
(
)
EEf

=
exp1
(1.13)
Các giá trị , , đợc làm khớp với thực nghiệm bằng phơng pháp
khi bình phơng tối thiểu, sau khi làm khớp với 203 hạt nhân thì ta có:
= 0.154; = -6.3ì10
-5
; = 0.054 MeV
-1
.
Việc làm khớp đối với những hạt nhân trong những vùng nào đó có thể sẽ có
giá trị khác nhau.
Dilg W. và các cộng sự đã đa ra các phơng pháp mô tả phân đoạn mật
độ mức của hạt nhân trong vùng năng lợng kích thích từ 0ữ10MeV [11]. Cơ
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

9
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
sở của phơng pháp này dựa trên các hệ thức của mẫu khí Fermi với sự dịch
chuyển ngợc phụ thuộc vào năng lợng kích thích E và moment góc J có
dạng:

()
() ()
(
)
()

()
4/5
4/13
2
224
2
1
2exp12
,
tEa
JJ
EaJ
JE
+






+
+
=



(1.14)
Mật độ mức toàn phần có dạng:

()

(
)
(
)
()
4/5
4/1
212
2exp
tEa
Ea
E
+

=


(1.15)
Nhiệt độ t đợc thu từ việc giải phơng trình:

(1.16)
tatE =
2
Thông số phụ thuộc spin
2
đợc xác định bằng công thức:

()
2
2

2/1
2
2
6
h
Jt
maE ==


(1.17)
Các biểu thức (1.14) và (1.15) không chuyển thành biểu thức của mẫu
khí Fermi khi = 0, chúng chỉ có dạng gần giống các biểu thức của mẫu khí
Fermi và không phân kỳ khi E 0 đối với 0.
Các đại lợng a, và J đợc xác định từ số liệu thực nghiệm. Giá trị a
và đợc chọn ở giữa giá trị J
tb
và J
tb
/2 với J
tb
= 2/5MR
2
, với R = 1.25A
1/3
fm:

.0150.0
3/5
2
2

tA
h
tJ
tb
==


Đối với các hạt nhân lẻ-lẻ và hạt nhân có số khối lẻ thì < 0, còn với
hạt nhân chẵn-chẵn thì > 0 một chút [8]. Các giá trị lý thuyết có thể thu
đợc bằng cách sử dụng mẫu siêu chảy để tính hiệu ứng chẵn lẻ.
Nếu so sánh a và thu đợc với J = J
tb
và J = J
tb
/2 cho thấy: Với hạt
nhân có A > 70, các giá trị khác nhau cỡ 0.1MeV, còn các giá trị của a
khác nhau cỡ 8%.
Qua việc so sánh các số liệu thực nghiệm với các giá trị lý thuyết
[3,4,7,7] cho thấy mẫu khí Fermi có tính đến sự không đồng nhất của mẫu lớp
của phổ một hạt nhờ phơng pháp bổ chính lớp của Structinski là mẫu cơ bản
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

10
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
để tính mật độ mức. Sử dụng mẫu khí Fermi với sự dịch chuyển ngợc để tính
cờng độ phân rã nối tầng [3], các thông số đợc lựa chọn với moment trung
bình bằng một nửa moment quán tính của vật rắn.
I.2.2. Độ rộng mức và hàm lực.
Theo Vaiskop, cờng độ phân rã nối tầng không chỉ phụ thuộc vào mật
độ mức mà còn phụ thuộc vào tỷ số giữa độ rộng mức riêng phần và độ rộng

mức toàn phần. Điều đáng chú ý là thông tin về độ rộng mức riêng phần chỉ
thu đợc thông qua tính toán lý thuyết. Cơ sở chung cho việc tính toán lý
thuyết này là lý thuyết nhiễu loạn vì hằng số tơng tác giữa nucleon và trờng
điện từ là 1/137. Sự phân tách thế véctơ của trờng điện từ theo đa cực với gần
đúng sóng dài là:

()
(
)
()
[]
(












+
+
=
+
B
c

E
P
if
12
2
!!12
18
hh
)

(1.18)
với là ký hiệu chuyển dời điện hoặc từ (E hoặc M tơng ứng). B() là xác
suất chuyển dời điện từ, tỷ lệ với bình phơng yếu tố ma trận chuyển dời

trong đó:
2
if
M

(
)

= iMfM
if

2

Đối với trờng hợp chuyển dời có liên quan tới sự thay đổi trạng thái 1
nucleon thì yếu tố ma trận có thể đợc chọn nh sau:

() ()

+
==
3
3
44
00
2
0


Re
drrrrUrU
e
M
ifif
(1.19)
Đánh giá này dựa trên giả thiết là U
f
(r) và U
i
(r) là hàm sóng của một
nucleon bằng 0 ở ngoài hạt nhân. Điều này dẫn tới kết luận là xác suất bay ra
của lợng tử có đa cực bậc tỷ lệ với E
2

+1
.
Trong thực tế, việc tính toán yếu tố ma trận chuyển dời rất phức tạp,

hơn nữa các yếu tố ma trận chuyển dời còn phụ thuộc vào khoảng cách năng
lợng giữa hai mức. Vaiscốp đã giả thiết rằng tỷ số của bình phơng yếu tố
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

11
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
ma trận chuyển dời trên khoảng cách D
i
giữa các mức ban đầu của chuyển dời
là hằng số và bằng đại lợng tơng ứng tính ở mẫu một hạt:

mh
mh
i
if
D
M
D
M
2
2
=

(1.20)
Từ những giả thiết trên ta có:

()
(
)
i

if
DE
E
E
12 +

=



(1.21a)

()
(
)
i
if
DE
M
M
12 +

=



(1.21b)
là các hằng số. Các đại lợng K(E) và K(M) đợc gọi là hàm lực. Nh vậy
ta có thể tính đợc các giá trị độ rộng mức riêng phần của chuyển dời (loại và
bậc đa cực) nếu nh ta biết đợc hàm lực ( từ thực nghiệm). Giá trị của hàm

lực là khác nhau trong khoảng năng lợng 1ữ15 MeV, điều này chứng tỏ giả
thiết trên chỉ là gần đúng rất thô.
Một cách khác là sử dụng nguyên lý cân bằng chi tiết và một số giả
thiết cho phép tìm đợc độ rộng mức riêng phần, còn tiết diện hấp thụ lợng
tử lỡng cực có dạng cộng hởng khổng lồ, cộng hởng khổng lồ đợc gây
lên bởi sự dao động tập thể của các nucleon bên trong hạt nhân. Độ rộng mức
của chuyển dời lỡng cực là:

(
)
()
()
[]
22
2
22
024
2
1
3
ggg
gg
i
E
fi
EEE
E
c
ED
+

=





h
(1.22)
Axel-Brink đã đa ra giả thiết ở trong [2], công thức (1.22) có thể thay
thế bằng công thức đơn giản hơn:

i
E
DEAEK
53/81
)1(=
(1.23)
hay là:

()
i
E
DEA
EK
53/8
1
1

= (1.24)

với K(E1) là hàm lực chuyển dời lỡng cực điện và có giá trị cỡ:
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

12
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên

515
101.6)1(

ì= MeVEK
Việc phân tích các thông số của cộng hởng khổng lồ thu đợc từ độ rộng
mức riêng phần trung bình của các chuyển dời E1 trong phản ứng (n,) cho giá
trị:
(
)
515
1043)1(

ìữ= MeVEK
Để thu đợc kết quả tốt hơn các kết quả thực nghiệm, ngời ta đã đa ra
giả thiết là tiết diện hấp thụ năng lợng của lợng tử nhỏ hơn năng lợng
liên kết của nơtron có dạng khác với đờng cong Lorent. Daretxki và Xurotkin
đã giả thiết độ rộng của các cộng hởng khổng lồ phụ thuộc vào năng lợng
chuyển dời. Còn Bondarenko và Urin giả thiết độ rộng cộng hởng khổng lồ
phụ thuộc vào nhiệt độ trạng thái cuối. Việc kiểm tra giả thiết trên qua sự
đoán nhận giá trị độ rộng mức toàn phần của cộng hởng nơtron cho thấy
chúng là các giả thiết tốt. Trong công trình của Catmenxki đã thu đợc sự phù
hợp tốt giữa lý thuyết và thực nghiệm nếu đa vào trong công thức (1.22) hệ
số:

(
)
g
EE
ETE
R



22
4+
=
(1.25)
phụ thuộc vào năng lợng chuyển dời E

và nhiệt độ hạt nhân T.
Có thể rút ra nhận xét là các hệ thức trên đặc trng cho sự phụ thuộc
trơn của độ rộng mức riêng phần vào năng lợng chuyển dời hoặc năng lợng
kích thích. Thực nghiệm nhận thấy cờng độ phân rã nối tầng thay đổi theo
năng lợng, tuy nhiên lại biến thiên không đều. Vấn đề ở đây là xuất hiện
trong các lý thuyết Vaiscốp và mẫu cộng hởng khổng lồ, ảnh hởng của cấu
trúc các mức đầu và mức cuối liên quan tới chuyển dời lên yếu tố ma trận
chuyển dời M
if
đã không đợc tính đến. Vấn đề này bắt đầu đợc khắc phục
trong mẫu hạt nhân siêu chảy mà nó đợc phát triển trong công trình của
Soloviev và các cộng sự [9]. Trong lý thuyết, yếu tố ma trận chuyển dời M
if
có
thể đợc tính trực tiếp nếu có đợc số liệu về cấu trúc các trạng thái đầu và

trạng thái cuối của chuyển dời . Sự đúng đắn của việc mô tả cấu trúc trạng
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

13
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
thái đầu i và trạng thái cuối f quyết định độ chính xác của kết quả tính toán.
Vì thế, các kết quả lý thuyết này chỉ thu đợc đối với những chuyển dời từ
trạng thái compound xuống các mức thấp. Do khối lợng tính toán lớn và sự
phức tạp của mẫu lý thuyết là trở ngại lớn đối với ngời làm thực nghiệm cho
nên khả năng ứng dụng nó vào thực tế là cha cao.
I.3. Các phơng pháp ghi đo gamma kinh điển và vấn đề phông.
Để ghi nhận bức xạ , ngời ta sử dụng các hệ phổ kế . Hệ phổ kế
dùng để đo bức xạ hay còn gọi là phổ kế gamma có nhiều loại nh phổ kế
gamma đơn tinh thể, phổ kế Compton, phổ kế tạo cặp, phổ kế đối trùng triệt
Compton
Phổ kế gamma đơn tinh thể có u điểm là rất đơn giản, nhng do nền
phông Compton cao nên chỉ cung cấp tốt các thông tin về các chuyển dời có
cờng độ lớn và năng lợng của các đỉnh cách xa nhau.
Phổ kế Compton có nhiều u điểm khi nghiên cứu các quá trình phân rã
phức tạp, tuy nhiên nó vẫn không đáp ứng đợc khi nghiên cứu trong vùng
trạng thái kích thích có mật độ mức cao, năng lợng kích thích gần năng
lợng liên kết của nơtron. Khi ghi nhận bằng các detector bán dẫn thì phổ có
dạng phức tạp do quá trình tán xạ làm tăng phông hay ảnh hởng của hiệu ứng
tạo cặp khi năng lợng của tia lớn hơn 1,022 MeV.
Hệ phổ kế tạo cặp chỉ ghi nhận những tia tới mà có xảy ra hiệu ứng
tạo cặp nên nó có hiệu suất ghi và độ phân giải năng lợng thấp hơn phổ kế
đơn tinh thể, nhng nền phông Compton đợc giảm một cách đáng kể. Tuy
nhiên, hệ không thể ghi nhận đợc các tia có năng lợng nhỏ hơn 1,022
MeV (không xảy ra hiệu ứng tạo cặp).
Hệ phổ kế đối trùng triệt Compton chỉ ghi nhận những tia tới detector

mà có xảy ra hiệu ứng hấp thụ toàn phần. Nh vậy phổ thu đ
ợc chủ yếu là
đỉnh hấp thụ quang điện, phông do ảnh hởng của hiệu ứng Compton hay hiệu
ứng tạo cặp gần nh đợc loại bỏ (mức độ tuỳ thuộc vào hiệu suất ghi của
detector bảo vệ đối với các lợng tử tán xạ). Hiệu suất của hệ phụ thuộc vào
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

14
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
xác suất xảy ra hiệu ứng hấp thụ toàn phần, còn độ phân giải phụ thuộc vào độ
phân giải của detector chính. Hệ phổ kế đối trùng triệt Compton có nhiều u
điểm hơn so với các hệ phổ kế khác nhng phông Compton cũng chỉ giảm
đợc khoảng 30%.
I.4. Sự xuất hiện và phát triển của phơng pháp cộng biên độ các xung
trùng phùng.
Phơng pháp trùng phùng - để nghiên cứu phân rã nối tầng ban đầu
đợc sử dụng với các detector nhấp nháy, sau đó các detector nhấp nháy đợc
thay thế bởi các detector bán dẫn. Các detector bán dẫn lại có hiệu suất ghi
nhỏ hơn nhiều so với detector nhấp nháy nhng có độ phân giải năng lợng
cao hơn. Phơng pháp cộng biên độ các xung trùng phùng sử dụng hai
detector nhấp nháy chỉ nghiên cứu đợc những phân rã nối tầng của các hạt
nhân có sơ đồ mức đơn giản và năng lợng kích thích thấp, do detector nhấp
nháy có độ phân giải năng lợng thấp.
Hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng có thể đợc sử dụng
trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những ứng dụng đặc trng của hệ
là thu thập các số liệu thực nghiệm về năng lợng và cờng độ chuyển dời
nối tầng của các mức kích thích cao của hạt nhân (dới năng lợng liên kết
của nơtron với hạt nhân). Đây là những thông tin có ý nghĩa rất quan trọng đối
với cả lĩnh vực cấu trúc hạt nhân và số liệu hạt nhân.
Từ năm 1981 tại phòng thí nghiệm liên hợp nghiên cứu hạt nhân Dupna

xuất hiện các công trình nghiên cứu về phân rã nối tầng khi hạt nhân bắt
nơtron nhiệt. Theo thời gian, sự hoàn thiện về phơng pháp thực nghiệm cũng
nh việc lựa chọn lý thuyết tính toán ngày một tốt hơn.
Hiện tại tại một số phòng thí nghiệm trên thế giới cũng đã và đang sử
dụng phơng pháp cộng biên độ các xung trùng phùng với các detector bán
dẫn siêu tinh khiết HPGe và đã thu đợc một số kết quả khả quan. Hiện tại ở
Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt cũng đợc trang bị hệ phổ kế cộng biên độ
các xung trùng phùng với detector bán dẫn siêu tinh khiết Ge. Hệ đo này đã
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

15
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
đợc lắp đặt và hoạt động từ tháng 08/2005 và nhóm nghiên cứu đang có một
số cải tiến mới về hệ đo để có thể thu đợc các kết quả tốt hơn nữa.
Chơng II
Hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng
tại lò phản ứng hạt nhân đà lạt

Trong chơng này sẽ giới thiệu hệ đo cộng biên độ các xung trùng
phùng tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt: Sơ đồ khối, cấu tạo và nguyên tắc hoạt
động, cách sắp xếp và bố trí hệ đo.
II.1. Hệ thống dẫn dòng nơtron.
Hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng đợc lắp đặt tại lò phản ứng
hạt nhân Đà Lạt trên kênh dẫn dòng nơtron số 3. Cấu trúc của lò phản ứng hạt
nhân Đà Lạt đợc trình bày trong bảng dới đây. Lò phản ứng hạt nhân này có
4 kênh dẫn dòng nơtron. Hiện tại kênh số 4 đợc sử dụng cho mục đích phân
tích kích hoạt nơtron gamma tức thời (PGNAA), kênh số 3 đợc sử dụng cho
mục đích nghiên cứu số liệu và cấu trúc hạt nhân thông qua phản ứng (n,2).
Do không gian bên ngoài cửa kênh khá chật hẹp cho nên việc bố trí hệ đo phải
rất tối u. Các thiết bị che chắn và di chuyển đầu dò đã đợc thiết kế rất chính

xác và hợp lý.










Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

16
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên


Bảng II.1: Các đặc trng nơtron của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt.
Vị trí Lá dò R
cd
Thông lợng nơtron ở mức
công suất 500kW(n/cm
2
s)
Bẫy nơtron Au 3.2
2.1ì10
13
Kênh 7-1 Au 2.5
5.1ì10
12

Kênh 13-2 Au 2.3
4.2ì10
12
Mâm quay Au 6.0
3.2ì10
12
Cột nhiệt Au 54.0
4.5ì10
10
Kênh số 1
Au
S
4.3
2.0ì10
12
1.5ì10
10
(E > 3MeV)
Kênh số 2
Au
S
6.6
9.1ì10
11
7.5ì10
9
(E > 3MeV)
Kênh số 3
Au
S

3.6
1.5ì10
12
2.9ì10
10
(E > 3MeV)
Kênh số 4
Au
S
4.3
5.0ì10
12
5.7ì10
11
(E > 3 MeV)

II.2. Hệ thống đóng mở kênh dẫn dòng số 3.
Chùm nơtron trên kênh số 3 đợc đóng mở bằng nớc một cách đơn
giản. Một thùng nớc đợc đặt phía ngoài và một thùng nớc đợc đặt phía
trong của kênh, chắn ngang đờng đi của chùm nơtron. Khi thùng nớc bên
ngoài ở vị trí cao hơn thùng nớc ở phía bên trong, thì nớc trong thùng phía
bên ngoài sẽ chảy vào thùng phía bên trong, có tác dụng ngăn không cho
nơtron không đi ra phía bên ngoài (kênh đóng). Ngợc lại, khi thùng nớc bên
trong kênh không chứa nớc và thùng nớc phía ngoài kênh đầy, khi đó chùm
nơtron từ phía trong của lò phản ứng có thể đi ra ngoài kênh (kênh mở). Trớc
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

17
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
đây hệ thống dẫn nớc vào kênh đợc điều kiển bằng tay, còn hiện này hệ

thống này đã đợc thay thế bằng các bơm nớc chạy bằng điện (sơ đồ khối
đợc mô tả trong hình dới đây).

ống dẫn nớc

Hình II.1: Sơ đồ hệ thống đóng mở kênh dẫn dòng nơtron số 3
tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt.
II.3. Hệ thống nâng và di chuyển đầu dò của hệ đo.
Do kênh số 3 có một cửa sắt ở phía ngoài, chỉ đợc mở khi tiến hành thí
nghiệm và phải đóng kín khi không thực hiện thí nghiệm hoặc khi lò ngừng
hoạt động. Các đầu dò của hệ đo cần đợc bố trí càng gần miệng kênh càng
tốt, song vẫn phải đảm bảo yêu cầu về phông phóng xạ và có thể di chuyển dễ
dàng để đóng mở cửa sắt. Để đáp ứng nhu cầu đó, hệ nâng và di chuyển đầu
dò phải đợc thiết kế bằng thép và đợc đặt trên các ray dẫn hớng sao cho có
thể dịch chuyển vào gần hoặc ra xa miệng kênh. Cấu trúc của hệ đợc mô tả
nh hình dới đây.
Phía trớc mặt bàn đợc chia làm hai khu vực: khu vực bố trí mẫu và
khu vực bố trí các chuẩn trực phụ. Kết cấu của hệ này cho phép hai đầu dò
cùng với các khối che chắn bức xạ có thể di chuyển vào gần hoặc ra xa cửa
ống báo
mức nớc

Bình chứa nớc
trong kênh
Van
Bơm
điện
Thùng chứa nớc
n
g

oài kênh
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

18
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
kênh và song song với chùm nơtron. Với thiết kế nh vậy, yêu cầu đóng kín
kênh khi không tiến hành thí nghiệm đợc thực hiện một cách dễ dàng.














Hình II.2 : Hệ thống nâng và di chuyển đầu dò.

II.4. Các khối chuẩn trực, dẫn dòng và che chắn bức xạ.
Các khối chuẩn trực và dẫn dòng gồm hai loại có đờng kính 1.2cm và
2.5 cm tơng ứng với kích thớc đờng kính của chùm nơtron. Các khối chuẩn
trực và dẫn dòng nơtron đợc chế tạo bằng các vật liệu có tiết diện hấp thụ
nơtron lớn nh B, parafin, Li, Cd, ngoài ra còn có các khối chuẩn trực bằng
chì để giảm các tác động của phông từ phía lò đi vào các detector tạo ra các
trùng phùng - của phông hoặc của mẫu với của phông làm tăng sai số

của phép đo và làm phức tạp thêm quá trình xử lý.
Phía ngoài kênh đợc bố trí thêm các khối chuẩn trực thứ cấp bằng
parafin, phía ngoài các khối chuẩn trực và quanh hai detector đợc bố trí các
khối chì có chiều dày tối thiểu là 5cm ở các mặt.


Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

19
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên











Vị trí và phân bố của chùm nơtron tại vị trí đặt mẫu đợc xác định bằng
kỹ thuật chụp ảnh: giá trị thông lợng
th
và
epi
, tỷ số Cd (R
Cd
) của chùm tại
vị trí mẫu tơng ứng với trờng hợp không có các phin lọc:

th
2.964ì10
7
n/cm
2
s

epi
3.98ì10
6
n/cm
2
s
R
Cd
8.45
Các vị trí và giá trị suất liên quan đến suất liều đợc cho trong bảng dới đây:
Bảng II.2: Suất liều gamma và nơtron tại một số vị trí trong khu vực bố trí hệ
đo ( Kết qủa của Phòng ATBX)
Kênh đóng (àSv/h) Kênh mở (àSv/h)
Vị trí
Gamma Nơtron Gamma Nơtron
1 2.8-3 0.1 4 1.2
2 6.5 0 9 - 10 7.13
3 5.5 0 22 14
4 3.5 0 1.4 - 3 20
5 2.5 0 16 60
6 0.3 0 8 - 9 10.1
7 0.18 0 1.1 0.5

315 cm
152mm
203 mm
Towards
wat e r l ev e l
monitor
Towards
water tank

80 mm
150 cm
lead
graphite
b
orated
p
araffin
air
water
b
orated heavy concrete

Hình II.3: Sơ đồ mặt cắt ngang kênh dẫn dòng số 3.
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

20
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên

Vị trí đợc chọn đo liều là những vị trí có liên quan đến ngời làm thí

nghiệm và liên quan đến phông bức xạ của hệ đo. Các giá trị đo cho thấy các
thao tác đóng mở kênh, thay mẫu, hoặc vì một lý do nào đó phải ra vào kênh
trong lúc lò đang làm việc (hệ đo đang làm việc) là hoàn toàn có thể chấp
nhận đợc theo các tiêu chuẩn về an toàn bức xạ hiện hành.

7
6
5
1
6
4
3
2









Hình II.4: Các vị trí kiểm tra liều bức xạ
(1 - Vị trí ra vào cửa kênh, 2 - Vị trí đặt bình nớc, 3 - Vị trí cách tâm chùm
15cm và cách miệng kênh 10cm, 4 - Vị trí đặt detector, 5 - Vị trí cách beam
stop 2cm và cách tâm chùm 15cm, 6 - Vị trí dành cho ngời thao tác khi mở
kênh, 7 - Vị trí phía sau beam stop)
II.5. Hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng (SACP) tại lò phản ứng
hạt nhân Đà Lạt.
II.5.1. Sơ đồ khối của hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng:

Hệ phổ kế công biên độ các xung trùng phùng tại Viện nghiên cứu hạt
nhân Đà Lạt đã đợc lắp đạt và đa vào sử dụng từ tháng 8/2005. Hệ đợc lắp
đặt tại lối ra của kêng ngang dẫn dòng nơtron số 3 của lò phản ứng. Sơ đồ khối
của hệ đo đợc mô tả trong hình dới đây. Các thiết bị của hệ đo gồm có:
- Hai detector bán dẫn siêu tinh khiết GC 2108 của hãng Canberra.
- Hai khuếch đại phổ 572A của hãng Ortec.
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

21
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
- Hai ADC 8713 của hãng Canberra.
- Hai khối trùng phùng nhanh FFT 474 của hãng Ortec.
- Hai khối phân biệt ngỡng nhanh CFD 584 của hãng Ortec.
- Khối dây trễ.
- Khối cao thế HV 660 của hãng Ortec.
- Khối nguồn nuôi Model 4002D của hãng Ortec.
- Khối MPA chế tạo trong nớc.
- Máy tính PC.
Hai detector đợc bố trí trên hệ nâng và di chuyển đầu dò, đợc che
chắn bằng các thiết bị bảo vệ bức xạ làm bằng các vật liệu có tiết diện hấp thụ
nơtron và lớn nh B, Li, Pb, để giảm phông và nơtron tác động vào các
detector đến mức tối đa có thể đợc. Hệ đo đợc ghép nối với máy tính thông
qua một card thu nhận dữ liệu (MPA) hay Interface. Interface có nhiệm vụ
đa dữ liệu từ hệ đo vào máy tính để lu trữ và xử lý bằng các phần mềm. Nó
đợc thiết kế có bộ nhớ RAM, với tính năng hoạt động nh một máy tính thu
nhỏ để thu thập dữ liệu từ hai ADC. Việc ghép nối hệ đo với máy tính đợc
thực hiện qua cổng USB của máy tính. Số liệu đo đợc lu giữ ở dạng code ở
trên ổ cứng của máy tính để thuận tiện cho việc xử lý số liệu.

Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

22
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
ADC
8713
572A


Hình II.5: Sơ đồ khối của hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng
tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt.
II.5.2. Nguyên tắc làm việc của hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng:
Khi có phân rã nối tầng, hai detector đợc bố trí ngợc nhau 180
0
sẽ
ghi nhận hai lợng tử này (do tơng quan góc của các lợng tử phân rã nối
tầng thờng gần 180
0
để thoả mãn định luật bảo toàn xung lợng). Hai tín
hiệu lối ra T (time) của hai detector sẽ đợc các khối khuếch đại nhanh FFT
474 khuếch đại và tạo dạng cần thiết, sau đó đi tới các khối gạt ngỡng nhanh
CFD 584. Xung ra từ các khối gạt ngỡng nhanh đi tới lối vào của khối trùng
phùng nhanh 414A. Khối trùng phùng nhanh có cửa sổ thời gian tối thiểu là
10ns và xác định điều kiện trùng phùng theo mặt tăng của xung. Lối ra của
khối trùng phùng sẽ là xung dơng và xung này đợc sử dụng để mở Gate của
hai ADC. Nh vậy nếu có phân rã nối tầng đợc ghi bởi hai detector thì sẽ
có một xung dơng ở lối ra của khối trùng phùng nhanh cho phép hai ADC
đợc biến đổi. Gạt ngỡng nhanh CFD 584 đợc sử dụng để loại trừ nhiễu,
GC 2018
FFT
474

572A
CFD
584
ADC
8713
FFT
474
GC 2018
CFD
584
414
A


M
P
A
2
HV660
PC
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

23
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
ảnh hởng của các tia mềm. Việc lựa chọn giá trị ngỡng của các khối CFD
584 là rất quan trọng, vì nếu thấp quá sẽ xuất hiện trùng phùng với phông
mềm hoặc tán xạ giữa hai detector, nếu cao quá thì sẽ mất dữ liệu có ích và
không đủ thống kê, cần phải kéo dài phép đo.
Tín hiệu lối ra E của hai detector đợc các khối khuếch đại phổ 572A
khuếch đại và tạo dạng cần thiết để cho hai ADC biến đổi. Tín hiệu ở lối ra

các khuếch đại phổ trễ hơn so với tín hiệu lối vào một lợng tuỳ theo thời gian
hình thành xung của bộ khuếch đại (cỡ às), trong khi tín hiệu ở lối ra của khối
trùng phùng nhanh trễ hơn so với tín hiệu ở lối ra T của detector chỉ cỡ vài ns.
Nh vậy để có sự đồng bộ, tín hiệu ở lối ra của khối trùng phùng phải đợc
làm trễ đi một lợng tuỳ theo thời gian hình thành xung của bộ khuếch đại
phổ. ADC đợc nối với Card thu nhận dữ liệu (MCA) để truyền dữ liệu vào
máy tính.
Nguyên tắc hoạt động của ADC 8713 nh sau:
- Tín hiệu của lối ra khuếch đại phổ đợc đa vào lối vào của ADC, nếu
tín hiệu nằm trong khoảng ngỡng của ADC thì sẽ đợc ADC biến đổi. Sau
khi biến đổi xong tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số, ADC sẽ gửi tín hiệu Data
Ready tới Card thu nhận dữ liệu (MCA) báo cho MCA biết sẵn sàng đọc dữ
liệu. Khi nhận Data Ready, MCA sẽ gửi Enable Data cho phép dữ liệu đợc
chuyển từ ADC sang MCA. Sau đó MCA gửi Data Accepted tới ADC để cho
phép bắt đầu quá trình biến đổi mới và dữ liệu của phép biến đổi mới này sẽ
thay thế dữ liệu của phép biến đổi trớc đó.

Data Accept
Dead Time
Enable Data
Data Ready in
in
in
out
out
out

MCA




ADC






Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

24
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn xuân kiên
Hình II.6: Sơ đồ hoạt động của ADC và MCA.
- Trong quá trình biến đổi của ADC, dữ liệu lối vào có thể là Valid hoặc
Invalid. Valid là các dữ liệu đợc đọc và ghi, còn các Invalid là các dữ liệu
của các xung lối vào ADC đợc MCA đọc nhng không ghi.
+ Các tín hiệu Valid: Các xung đi vào và thoả mãn điều kiện chuẩn của
ADC, đợc ADC biến đổi thành dữ liệu và lu vào MCA.

Chuyển đổi
Buffe
r
MCA Input


+ Các tín hiệu Invalid: Là các dữ liệu không có ý nghĩa. Xung vào này

có thể đợc ADC biến đổi hoặc đợc biến đổi nhng không đợc lu vào bộ
nhớ, cũng có trờng hợp có thể đợc lu nhng đợc đánh dấu phân biệt với
các tín hiệu Valid. Tín hiệu Invalid xuất hiện khi:
1) Các xung không nằm trong cửa sổ số tơng tự SCA sẽ bị loại bỏ ngay
vòng biến đổi đầu. Một vi phạm ngỡng trên hoặc ngỡng dới của ADC cũng
sẽ sinh ra tín hiệu Invalid.
2) Kết quả của xung vào trong chuyển đổi số nhỏ hơn đờng Zero hoặc
nhỏ hơn Offset số hoặc cả hai thì sẽ bị loại bỏ bởi không có tín hiệu Data
Ready.
3) Xung lối vào trong quá trình biến đổi số lớn hơn khoảng Range của
ADC (Range đợc đặt bằng cỡ bộ nhớ của MCA) cũng sẽ không có Data
Ready nên bị loại bỏ.
4) Trong trờng hợp trùng phùng hoặc phản trùng phùng, độ rộng xung
vào của Gate phải tối thiểu là 250ns (mức lôgic cao đối với trùng phùng, thấp
đối với phản trùng phùng) và bắt buộc phải đến sớm hơn 100ns trớc khi có
tín hiệu Peak Detection Point hoặc khi Linear Gate đóng lại. Các xung lối vào
Gate có độ rộng nhỏ hơn sẽ bị cắm cờ Invalid ngay tại điểm Peak Detector.
* Trạng thái báo dữ liệu sai của ADC: Để phép biến đổi dữ liệu đợc
chấp nhận thì cần phải tuân thủ tất cả các điều kiện mà khi một trong các điều
Lớp cao học vật lý ngành vật lý hạt nhân

25