Thiết kế, chế tạo hệ tách xung nơtron và gamma sử dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu số tt

TÓM TẮT
Đetectơ nhấp nháy hữu cơ được sử dụng trong các hệ đo nơtron có hiệu suất
ghi cao nhưng chúng cũng rất nhạy với gamma, do đó các hệ đo này cần phải nhận
diện được để loại bỏ các bức xạ gamma. Nhiều thuật toán phân biệt dạng xung
nơtron/gamma từ các đetectơ này đã và đang được nghiên cứu phát triển ở nhiều
phòng thí nghiệm trên thế giới. Trong vùng năng lượng cao (> 200keVee), các thuật
toán phân biệt xung nơtron/gamma (PSD) đã thu được kết quả rất tốt nhưng trong
vùng năng lượng thấp (<200keVee) kết quả vẫn còn rất hạn chế. Hiện nay, những
thuật toán nhận dạng phức tạp có khả năng nhận dạng tốt xung nơtron/gamma
nhưng đòi hỏi tài nguyên phần cứng rất lớn nên hạn chế khi ứng dụng trên các hệ đo
thực tế.
Mục tiêu của luận án là nghiên cứu, phát triển thuật toán tách xung
nơtron/gamma và ứng dụng vào thiết kế chế tạo một hệ đo nơtron/gamma dùng
đetectơ nhấp nháy có hiệu suất và khả năng phân biệt nơtron/gamma với độ chính
xác cao trong vùng năng lượng thấp. Bốn thuật toán PSD gồm thời gian vượt
ngưỡng, độ dốc xung, diện tích xung và nhận dạng mẫu đã được nghiên cứu; một
phương pháp mới đã được phát triển dựa trên các tính toán với xung tham khảo; các
thuật toán trên đã được sử dụng để thiết kế và chế tạo một hệ đo nơtron (gồm cả
đetectơ) ứng dụng kỹ thuật mảng các phần tử logic lập trình và kỹ thuật xử lý tín
hiệu số. Hệ đo ứng dụng các thuật toán nhận dạng không chỉ nhận biết chính xác mà
còn có khả năng đo đồng thời cả bức xạ nơtron và gamma, kết quả này có thể ứng
dụng trong trong chế tạo các hệ đo liều và cảnh báo đồng thời bức xạ gamma và
nơtron sử dụng một đetectơ.
Kết quả thử nghiệm hệ đo cho thấy thuật toán nghiên cứu phát triển có khả
năng phân biệt nơtron/gamma tốt hơn so với các phương pháp khác. Hệ số phẩm
chất hình ảnh (FoM) của phương pháp đạt 7,3 ± 0,2 trong vùng dưới 200keVee và
8,2 ± 0,48 trong toàn dải từ 100 ÷ 1600keVee; tỉ lệ phân biệt chính xác khi đo trên
các nguồn gamma đạt 97.2% (không chống chồng chập xung) và 99% (có chống


chồng chập xung). Phần điện tử của hệ đo ứng dụng kỹ thuật số và tích hợp trên

board mạch DRS4 nên rất nhỏ gọn, hoạt động ổn định và tin cậy.
Luận án đã hoàn thành các mục tiêu nghiên cứu, kết quả thu được không chỉ là
các thuật toán và hệ đo nơtron cho phép đo đồng thời bức xạ nơtron và gamma với
độ chính xác cao, mà còn góp phần nội địa hóa các hệ đo nơtron/gamma nói riêng
và đo ghi bức xạ nói chung với chi phí thấp hiệu quả cao.
Từ khóa: Tách xung nơtron/gamma, đetectơ nơtron, phân biệt dạng xung, hệ đo
nơtron kỹ thuật số.