Sử dụng phân tích kích hoạt NEUTRON lặp vòng để hiệu chỉnh thời gian chết

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................................ ii
MỤC LỤC.................................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................................ v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ....................................................................... vi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................................................................... 2
1.1 Kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron lặp vòng (CNAA).......................................... 2
1.2 Thời gian chết trong ghi đo bức xạ................................................................................. 3
1.2.1 Định nghĩa về thời gian chết..................................................................................... 3
1.2.2 Các nguyên nhân gây ra thời gian chết............................................................... 11
1.3 Phương pháp hiệu chỉnh thời gian chết...................................................................... 12
1.3.1 Phương pháp Live Time Clock (LTC)................................................................. 13
1.3.2 Phương pháp Zero Dead Time (ZDT)................................................................. 18
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM............................................................................................ 23
2.1 Hệ phân tích kích hoạt lặp vòng tại lò phản ứng Đà Lạt........................................ 23
2.2 Tiến hành thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời gian chết............................... 25
2.3 Áp dụng CNAA cho đối tượng mẫu có thời gian chết lớn..................................... 26
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................... 35
3.1 Kết quả xử lí phổ bằng phần mềm GammaVision................................................... 35
3.2 Kết quả phân tích các đồng vị sống ngắn bằng CNAA có áp dụng các hiệu
chỉnh thời gian chết................................................................................................................ 39
KẾT LUẬN................................................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 42

iii


LỜI MỞ ĐẦU
Trong phân tích kích hoạt neutron (NAA), hoạt độ của mẫu ngay khi kích hoạt

ở các kênh chiếu ngắn (kênh 7-1 hoặc kênh 13-2) trên lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt
(LPƯDL) thường rất lớn. Đối với NAA sử dụng các đồng vị sống ngắn, mẫu cần
được đo ngay hoặc để rã trong một khoảng thời gian rất ngắn khoảng 1 ÷ 2 chu
kỳ bán rã (T1/2) của đồng vị quan tâm. Điều này dẫn đến thời gian chết (DT) của hệ
đo rất lớn, DT ≈ 10 ÷ 15 khi đo để xác định nhóm các đồng vị như
66

Cu,

49

Ca và

27

28

Al,

51

Ti,

52

V,

Mg (T1/2 ≈ 2 ÷ 10 phút) và DT ≈ 20 ÷ 50 khi đo để xác định nhóm

các đồng vị có chu kỳ bán rã ngắn hơn như

77m

Se,

20

F,

110

Ag,

179m

Hf và

46m

Sc

(T1/2≈ 10 ÷ 30 giây). Ngồi ra, khi áp dụng kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron lặp
vịng (CNAA), mẫu được chiếu và đo lại nhiều lần để tích lũy số đếm, cũng đồng
nghĩa với việc thời gian chết tăng lên theo số vòng lặp tăng dần.
Như ta đã biết, khi đo phổ tia gamma với thời gian chết cao (DT > 10%) thì
sai số số đếm của phép đo phổ rất lớn, đóng góp vào sai số của phép phân tích. Vì
vậy, hiệu chỉnh số đếm trong phép đo phổ gamma các đồng vị sống ngắn gần như bắt
buộc hoặc hệ phổ kế gamma phải có chức năng tự hiệu chỉnh ảnh hưởng của thời
gian chết trong quá trình đo mẫu.
Khóa luận này tập trung nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thời gian chết và

các kỹ thuật hiệu chỉnh thời gian chết trong phép đo phổ tia gamma, đặc biệt là kỹ
thuật ZDT (Zero Dead Time) của hệ phổ kế dùng cho CNAA trên LPƯDL.
Bố cục của khóa luận được sắp xếp như sau:
Chương 1 - Tổng quan: Trình bày tổng quan các khái niệm, phương pháp
trong kĩ thuật phân tích kích hoạt neutron lặp vịng cũng như thời gian chết liên quan,
đặc biệt là phương pháp hiệu chỉnh thời gian chết bằng phương pháp ZDT và LTC.
Chương 2 - Thực nghiệm: Trình bày nội dung thực nghiệm và xử lí số liệu để
xác định thời gian chết của hệ thống tốc độ đếm cao.
Chương 3 - Kết quả và thảo luận: Trình bày kết quả tính toán và thảo luận.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 1 trình bày tổng quan về phương pháp CNAA, định nghĩa về thời gian
chết trong ghi đo bức xạ, các nguyên nhân gây ra thời gian chết của thiết bị đo và các
kỹ thuật hiệu chỉnh thời gian chết. Đây là cơ sơ để tiến hành cho việc thực nghiệm
bao gồm việc đo phổ và quá trình kiểm chứng tính tường minh của các phương pháp
hiệu chỉnh.
1.1 Kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron lặp vịng (CNAA)
Phân tích kích hoạt neutron lặp vịng (CNAA) là kỹ thuật phân tích mà mẫu
được chiếu, rã, đo và sau đó lặp lại q trình một cách tuần hồn để cuối cùng thu
được phổ tích lũy. Trong CNAA thời gian thực hiện ngắn do đó tăng khả năng phân
tích số lượng mẫu trong một thời gian nhất định, tiết kiệm chi phí. Ít nhất có khoảng
20 ngun tố có các đồng vị sống ngắn được xác định bởi CNAA. Khi phân tích
ngun tố có các đồng vị sống dài như
ngày) và

75

Se (120 ngày),

46

Sc (84 ngày),

110m

Ag (250

181

Hf (45 ngày), để đạt được độ nhạy mong muốn yêu cầu điều kiện chiếu

thời gian chiếu, rã, đo dài từ vài giờ tới vài ngày do đó làm giảm khả năng cạnh tranh
với các phương pháp khác. Tại LPƯDL đã được trang bị và nâng cấp hệ chuyển mẫu
khí nén nhanh kênh 13-2/TC phục vụ cho kỹ thuật CNAA cho việc phân tích các
nguyên tố thơng qua các đồng vị có thời gian bán rã ngắn [1]. Hệ này cho phép thực
hiện các phép chiếu ngắn từ vài giây đến vài chục giây, thời gian vận chuyển mẫu từ
vị trí chiếu tới vị trí đo là 3.5 giây và đã được tự động hóa khi chiếu, đo mẫu tự động.
Trong CNAA cần phải lựa chọn điều kiện thực nghiệm tối ưu cho một nhóm
nguyên tố nào đó bao gồm thời gian chiếu, rã, đo và số lần lặp thực nghiệm. Khi
chiếu với thời gian ngắn, ngoài các đồng vị sống ngắn được tối ưu thì cịn chịu sự ảnh
hưởng nền matrix phức tạp của các đồng vị sống dài có hàm lượng cao trong nhiều
loại mẫu khác nhau và do hoạt độ ban đầu lớn gây nên thời gian chết cao (>20%) ảnh
hưởng tới ghi nhận số đếm và sai số.
Nguyên lý CNAA đã được miêu tả bởi Givens và Spyrou [1]. Trong phương
pháp này, mẫu được chiếu trong khoảng thời gian ngắn (ti), khoảng thời gian từ lúc
ngừng chiếu và trước lúc đo (td) , mẫu được đo trong khoảng thời gian t c và lặp lại
các quá trình trên sau khoảng thời gian (t w), cứ thế chúng được thực hiện một cách

tuần hoàn, chu kỳ T là tổng thời gian của ti, td, tc, và tw. Số đếm tổng của tia gamma

2


quan tâm được tích lũy sau mỗi vịng lặp trên. Nhờ q trình này, độ nhạy phân tích
của các hạt nhân sống ngắn được cải thiện đáng kể. Hình 1 mơ tả sơ lược CNAA.

Hình 1. Mơ tả ngun lý kỹ thuật kích hoạt neutron lặp vịng [1]
Hình 2. M ô tả nguyên lý kỹ thuật kích hoạt neutron lặp vòng

1.2 Thời gian chết tron g ghi đo bức xạ
1.2.1 Định nghĩa về thời gian chết
Việc đếm xung, trong một quy trình ngẫu nhiên chắc chắn sẽ có tổn thất. Hầu
hết các hệ thống dò, một lượng thời gian tối thiểu có thể được ghi thành hai sự kiện
riêng biệt. Trong một số trường hợp, thời gian giới hạn có thể được xác định bởi các
q trình trong đầu dị, v à hầu hết các trường hợp khác, giới hạn xảy ra từ các thiết bị
điện tử liên quan. Sự tách biệt thời gian tối thiểu này thường được gọi là thời gian
chết của hệ thống đếm. T ổng thời gian chết của hệ thống phát hiện thường là do thời
gian chết nội tại của đầ u dị (ví dụ: thời gian thăng giáng trong Detector khí), tín hiệu
đầu cuối tương tự ( ví dụ, thời gian định hình của bộ khuếch đại quang phổ), và quá
trình thu thập dữ li ệu (ví dụ: thời gian chuyển đổi của ADCs, hoặc thời gian hiển thị
và lưu trữ). Do đ ó, cần có sự điều chỉnh trên ba cấp độ khác nhau: thứ nhất, cho tổn
thất nội tại vốn có trong đầu dò; thứ hai, những mất mát pháát sinh do mạch điện hệ
thống, và cuối cùùng, đối với bộ ADC, nghĩa là thời gian chuyển đổi tín hiệu tương tự
thành số. Chỉ có thể hiệu chỉnh cho sự mất số đếm nếu cả quá trình tự nhiên ban đầu
và tác động của thời gian chết được hiểu rõ.
Như minh hoạ chúng ta hãy phân tích ảnh hưởng của tỷ lệ đếm do thời gian
chết của một yếu tố đơn giản trong hệ thống. Giả sử bộ phận có thời gian chết τ và τ
là hằng số cho tất cả các sự kiện. Hai trường hợp cơ bản thường được phân biệt:

3


thời gian chết kéo dài và không kéo dài. Đây cũng được gọi là các mơ hình đáp ứng
liệt và không liệt. Trong trường hợp mở rộng, sự xuất hiện của một sự kiện thứ hai
trong khoảng thời gian chết mở rộng này được thêm bằng cách đưa vào thời gian chết
của nó τ bắt đầu từ thời điểm xuất hiện của nó. Điều này được minh họa trong Hình
2. Điều này xảy ra khi các phần tử vẫn nhạy trong thời gian chết. Trong nguyên tắc
nếu tỷ lệ sự kiện là đủ cao, các sự kiện có thể đến mà thời gian chết tương ứng chồng
lên nhau tất cả. Điều này tạo ra sự kéo dài thời gian mà trong đó khơng có sự kiện
nào được chấp nhận. Do đó bộ phận này là đáp ứng liệt. Ngược lại, trong trường hợp
không mở rộng, tương ứng với một phần tử không nhạy trong khoảng thời gian chết.
Sự xuất hiện của một sự kiện thứ hai trong thời gian này không được chú ý và sau
một thời gian τ hoạt động trở lại.

Hình 2. Mơ hình thời gian chết đáp ứng liệt và không liệt [1]
Chúng ta hãy xem xét trường hợp không mở rộng đầu tiên. Giả sử tốc độ đếm
thực m và detector có k đếm trong một thời gian T. Mỗi lần n đếm phát hiện gây ra
thời gian chết τ, tổng thời gian chết kτ được tích lũy trong suốt thời gian đếm T.
Trong thời gian chết này, tổng đếm mất mkτ. Do đó tốc độ đếm thực đáng kể là:
mT = k + mkτ
Tính m theo k, chúng ta tìm thấy
k/T

m=

(1.1)

1 − (k/T)τ

Như vậy, cơng thức (1.1) cung cấp cho chúng ta một công thức để tìm ra tốc
độ đếm thực m từ tốc độ quan sát được k/T.
Đối với trường hợp mở rộng là hơi khó khăn hơn. Ở đây, người ta nhận ra rằng
chỉ có những đếm đến các khoảng thời gian lớn hơn τ được ghi lại. Phân bố các
khoảng thời gian giữa các sự kiện đang phân rã ở một tốc độ m là:
4


P(t)=m exp (-mt)
Xác suất khi t > τ là:
P(t > ) = m

exp(−mt)dt = exp(−m)

Tốc độ đếm quan sát trong thời gian T chỉ là một phần của sự kiện thực mT có
thời gian đáp ứng điều kiện này.
k = mTexp(−mτ)

Để tìm giá trị thực m, phải được số hóa. Hình mơ tả cho cơng thức (1.1). Chú

ý hàm tăng lần đầu tiên, đi qua một giá trị max m = 1/τ và sau đó giảm một lần nữa. Nghĩa là với một tốc
độ đếm quan sát được cho k/T, có hai giải pháp tương ứng cho m. Do đó cần phân biệt giữa các trường hợp.

Hình 3. Tốc độ đếm thực đối với mơ hình thời gian chết mở rộng [1]
Các kết quả nói trên phù hợp với hầu hết các vấn đề thực tế, tuy nhiên, chúng
chỉ xấp xỉ thứ tự đầu tiên.
Với các kết quả trên, các vấn đề thường phát sinh là để xác định lớp, áp dụng
trường hợp mở rộng hoặc không thể mở rộng. Thật vậy, nhiều hệ thống dò được kết
hợp cả hai, có một số yếu tố được mở rộng và các yếu tố khác là khơng phải. Và một

số có thể không ở trong cả hai lớp. Hơn nữa thời gian chết của các yếu tố có thể được
biến đổi tùy thuộc vào tỷ lệ đếm, hình dạng xung, v.v… Một giải pháp thường được
sử dụng là thêm vào một yếu tố mạch chặn với một thời gian chết lớn hơn tất cả các
yếu tố khác vào hệ thống như vậy hệ thống phát hiện có thể được xử lí bởi một trong
những mơ hình cơ bản. Điều này, tất nhiên, làm chậm hệ thống nhưng loại bỏ sự
không chắc chắn trong mơ hình thời gian chết.
5


* Quá trình chồng xung
Thời gian phân rã xung tương đối dài được sử dụng trong các giai đoạn ban
đầu của phần cứng để giảm sự biến dạng do nhiễu điện tử. Với tốc độ đếm cao khả
năng một sự kiện thứ hai trong đầu dị có thể xảy ra trước khi xung từ sự kiện trước
đó đã bị phân rã. Xung thứ hai sẽ "đi" trên đuôi của xung đầu tiên.
Hiệu ứng này được gọi là chồng xung, và kết quả là giá trị chiều cao xung đo
được cho xung thứ hai cao hơn giá trị thực. Kết quả cuối cùng của chồng xung trong
mạch là một số các xung trong đỉnh năng lượng cao sẽ được chuyển sang các giá trị
cao hơn; tạo ra một dãy đuôi năng lượng cao của đỉnh trong phổ xung độ cao.
Khảo sát quá trình chồng chập xung:
Tθ là thời gian tăng của xung tín hiệu vào, T rt là thời gian tăng của xung hình
thang và Tft là thời gian của phần đỉnh bằng. Giả sử ΔT là khoảng thời gian giữa hai
xung liên tiếp.
Trường hợp 1: ΔT > T rt + Tft khi xung thứ hai bắt đầu trên phần bờ giảm của
xung thứ nhất thì cả hai xung đều mang thơng tin tốt (khơng có sự kiện chồng chập).
Có thể xác định được độ cao của từng xung riêng biệt (xem Hình 4).
Trường hợp 2: ~Tθ< ΔT < Trt + Tft khi xung thứ hai bắt đầu trên phần bờ tăng
hoặc phần đỉnh bằng của xung thứ nhất thì việc xác định độ cao từng xung là khơng
thể, do đó khơng có thơng tin năng lượng và xung chồng chập cần được loại bỏ. Tuy
nhiên, hệ thống vẫn ghi nhận (đếm) được hai sự kiện (xem Hình 5).
Trường hợp 3: ΔT < ~T θ khi hai xung vào chồng chập tại phần bờ tăng của

chúng thì khơng thể xác định được độ cao xung đồng thời cũng không phân biệt được
hai xung do đó thơng tin năng lượng và thời gian đều mất. Xung chồng chập này cần
được loại bỏ (xem Hình 6).

6


Hình 4. Xung thứ hai bắt đầu sau thời gian Trt + Tn (ứ ng với vị trí bờ
giảm của xung hình thang thứ nhất) [1]

7


Hình 5. Xung thứ hai chồng lên xung thứ nhất sau thời gian Tθ (ứng với vị
trí bờ tăng h ặc đỉnh bằng của xung hình thang thứ nhất) [1]

8


Hình 6. Sự chồng chậ p xảy ra trong thời gian Tθ (thời gian tăng của xung mũ)
Hiện tượng chồng chập có thể chia làm hai loại, mà ảnh hưởng của mỗi loại
lên việc tính độ cao xun g là khác nhau. Loại thứ nhất được gọi là ch ồng chập đuôi,
xung thứ hai xuất hiện tr ên phần đuôi hoặc phần âm của xung thứ n hất, gây ra xếp
chồng hoặc bướu âm của xung thứ hai (Hình 7). Sự chồng chập xung đuôi sẽ trở nên
đáng quan tâm khi h ệ đếm chậm, vì phần đi chồng chập hoặc bướu âm sẽ tiếp tục
kéo dài khoảng thời gian này. Hiện tượng này ảnh hưởng xấu đến độ phân giải năng
lượng trong phép đo bởi sự xuất hiện phần “cánh” bên cạnh đỉnh phổ trong phổ độ
cao xung. Các dạng xung mà suy giảm về mức cơ bản nhanh sẽ giúp loại trừ chồng
chập đuôi.

9


Hình 7. Chồng chập đi và ảnh hưởng của nó lên phổ độ cao xun g vi phân [1]
Loại chồng chập thứ hai là chồng chập đỉnh, xuất hiện khi hai xung rất gần
nhau đến mức hệ thống phân tích xem như một xung (không thể phâ n biệt hai xung
riêng lẻ). Trong Hình 8 cho thấy sự chồng chập với các phần đỉnh bằng dẫn đến một
xung kết hợp xuất hiện có độ cao gần bằng tổng độ cao của hai xung thành phần. Sự
chồng chập loại này khô ng chỉ dẫn đến sự biến dạng phổ phóng xạ t hu được mà còn
gây nhiễu các phép đo đ ịnh lượng dựa trên việc đo phần diện tích dưới đỉnh năng
lượng toàn phần. Sự chồng chập của hai xung năng lượng tồn phầ n làm mất vị trí
vốn có của cả hai trong phổ độ cao xung và phần diện tích dưới đỉnh năng lượng tồn
phần trong phổ sẽ khơng cịn là một số đo tổng số sự kiện năng lượng tồn phần
đúng. Bởi vì sự ch ồng chập dẫn đến việc ghi nhận một xung th ay vì hai xung, phần
diện tích tổng cộng dưới phổ thu được sẽ nhỏ hơn tổng số xu ng có mặt trong hệ
trong suốt thời gian đ o.

10


Hình 8. Hai xung ở khoảng cách rất gần nhau tạo thành một xu ng bị méo.
Một vài trường hợ p khác được phát thảo với sự tăng chồng chập của xung
thứ nhất và thứ hai.
1.2.2 Các nguyên nhân gây ra thời gian chết
Các thiết bị điện tử trong hệ thống quang phổ sử dụng một phần thời gian,
thường là theo thứ tự từ 1 đến 70 μs, để xử lý các xung từ đầu dò. Tr ong khi điện tử
đang xử lý một xung, m ột xung khác không thể được xử lý cho thời gian đó. Trong
những trường hợp này, các thiết bị điện tử có các xung “chết” đến và gây ra thời gian
chết. Trong trường hợp tốc độ đếm xung đến nhỏ (ít hơn một vài trăm lần / giây) và
khơng đổi, chỉ c ó một xác suất nhỏ mà xung đầu tiên sẽ không được xử lý hoàn toàn

trước khi xun g kế tiếp vào đầu dò. Tuy nhiên, trong một số ứng dụng, tỷ lệ đếm đến
có thể cao hoặc thay đổi nhanh chóng (từ tỷ lệ đếm rất thấp đến tỷ lệ đếm cao trong
khoảng 1 00 μs) đến điểm mà khi xử lý một xung chồng lên nhau với thời gian xảy ra
của xun g tiếp theo. Trong những trường hợp này, x ác suất mất thời gian chết sẽ cao
hơn nhi ều. Trong bất kỳ hệ thống nào, cho dù tốc độ đếm thấp hay cao, điện tử phải
bù đắp chính xác thời gian chết để loại bỏ sai số hệ thống trong việc định lượng hoạt
động của bất kỳ nuclit nào trong một mẫu.
Chồng chập xung :
Đặc tính quan trọ ng của đầu dò là thời gian đáp ứng của nó. Đây là thời gian
đầu dị phát để tạo thành tín hiệu sau khi phát xạ. Điều này rất quan trọng đối với các
thuộc tính thời gian của detector. Đối với thời gian tốt, nó là c ần thiết cho các

11


tín hiệu để nhanh chóng hình thành một xung với một sườn tăng càng gần chiều dọc
càng tốt.
Theo cách này một khoảng thời gian chính xác hơn trong thời gian được đánh
dấu bằng tín hiệu. Thời gian của tín hiệu cũng rất quan trọng. Trong thời gian này,
một sự kiện thứ hai khơng thể được chấp nhận bởi vì đầu dị khơng nhạy hoặc vì tín
hiệu sẽ đống lên trên đầu tiên. Điều này góp phần vào thời gian chết của đầu dị và
giới hạn tốc độ đếm mà nó có thể hoạt động.
1.3 Phương pháp hiệu chỉnh thời gian chết
Phổ tia gamma yêu cầu một thời gian xử lý hữu hạn để đo lường và ghi lại mỗi
phát hiện ra tia gamma. Thông thường, thời gian xử lý nằm trong khoảng micro giây
đến hàng chục micro giây dựa trên phổ kế và ứng dụng dự định của nó. Các quang
phổ không thể hồi đáp lại với tia gamma khác trong thời gian xử lý này. Vì thế, thời
gian xử lý nói chung được gọi là thời gian chết. Kể từ photon tia gamma đến đầu dò
với một sự phân bố ngẫu nhiên trong thời gian, các photon đến đầu dị trong thời gian
chết này sẽ khơng được đếm hoặc đo, kết quả là mất thời gian chết. Trong quá trình

xử lí khác, số lượng tia gamma được báo cáo trong dải năng lượng đo được sẽ là thấp
hơn số lượng các tia gamma bị ảnh hưởng trên đầu dò trong các q trình đo.
Đối với một sự tích tụ phổ thời gian cho một thời gian thực TR giây, thời gian thực, tổng thời gian chết TD, và tổng thời gian sống TL
có liên quan như sau [3]:
T=T−T

(1.2)

Thời gian thực (TR) là thời gian trơi qua mà trong đó phổ được tích lũy, như được đo
bằng đồng hồ trên tường, hoặc đồng hồ bấm giây chuẩn. Tổng thời gian chết (T D) là tổng của
tất cả các khoảng thời gian chết cá nhân trong q trình tích lũy phổ.
Tổng thời gian sống (TL) là sự khác biệt giữa TD và TR, trong đó quang phổ kế có thể phản ứng lại với tia
gamma khác.

Các phổ kế thường cho kết quả thời gian chết dưới dạng phần trăm, giúp
người vận hành biết về mức độ nghiêm trọng của những mất mát thời gian chết. Sử
dụng phương trình (1.2), phần trăm thời gian chết (% DT) có thể được sinh ra như
sau:
T

T

x100%

%DT =T =

x100

1−T

12

%


1.3.1 Phương pháp Live Time Clock (LTC)
Việc sử dụng thiết bị quang phổ để xác định vật liệu phóng xạ trong nhiều ứng
dụng trong ngành công nghiệp hạt nhân vẫn tiếp tục mở rộng. Các ứng dụng bao gồm
phân tích các mẫu mơi trường, kiểm sốt quy trình hoặc các mẫu xác minh q trình,
các mẫu phóng xạ, khơng phổ biến hạt nhân, kiểm tra thải chất thải môi trường và
phân tích thành phần hóa học thơng qua việc sử dụng phân tích kích hoạt neutron.
Một hệ thống quang phổ năng lượng cho bức xạ hạt nhân, nói chung, bao gồm một
máy soi hoặc thiết bị dò chất bán dẫn, điện tử bao gồm một Multi Channel Analyser
(MCA), máy tính và phần mềm thu thập dữ liệu và phân tích.
Vấn đề cho bất kỳ ADC là nó chỉ có thể xử lý một xung mỗi lần. Trong thời
gian đo xung, ở nhiều micro giây trong nhiều trường hợp, các xung khác phải được
ngăn chặn. Đó là chức năng của cổng đầu vào. Giả sử khi xung của chúng ta đến
cổng đầu vào, ADC không hoạt động và mở cổng. Xung sẽ chuyển đến ADC và quá
trình chuyển đổi bắt đầu. Khi đó, ADC tạo ra một xung chọn - tín hiệu 'bận' - được sử
dụng để đóng cổng vào. Khi ADC kết thúc và đếm số liệu trong kênh MCA thích
hợp, cổng sẽ được mở lại để chờ xung kế tiếp. Thời gian đóng cửa được gọi là thời
gian chết (DT), không đáng ngạc nhiên, thời gian mở được gọi là thời gian sống (LT)
(Thời gian chết trong X quang có thể được gọi là thời gian giải quyết hoặc thời gian
tê liệt. Không phải là những thuật ngữ này thích hợp cho quang phổ gamma). Thời
gian vật lý bình thường được gọi là thời gian thực (RT), đôi khi gọi là thời gian đồng
hồ (CT) hoặc thời gian thực (TT) [3].
DT=RL–LT
Trong một phép đo cụ thể, thời gian từ lúc bắt đầu đếm đến cuối của phép đếm
có thể là 1000 giây (thời gian thực), nhưng trong khoảng 235 giây có thể cần chuyển
đổi xung (thời gian chết) dẫn đến cổng đầu vào chỉ được mở cho thời gian sống 765

giây. Để tính tốn tỷ lệ đếm của tồn bộ dải hoặc các đỉnh trong dải phổ, chúng ta
phải chia số đếm được ghi lại theo thời gian sống. Theo cách đó, chúng ta giải thích
các xung trong khoảng thời gian chết. Các hệ thống MCA sẽ thường trình bày thời
gian chết khi số lượng tiến triển theo tỷ lệ phần trăm - 100 × (RT-LT) / RT. Trong ví
dụ trên, thời gian chết sẽ là 23.5%. Vậy cách nào để đo thời gian sống?
Các hệ thống MCA luôn đưa ra một đồng hồ đo thời gian sống (LTC); điều
này có thể cung cấp mỗi xung vài mili giây. Việc ghi nhận những xung này thẳng vào
bộ ghi sẽ đưa ra một cách đo về thời gian đếm - thời gian thực. Tuy nhiên, nếu các
xung đó được đưa vào bộ ghi qua cổng đầu vào, số được ghi lại sẽ tượng trưng
13


cho thời gian cổng được mở - thời gian hoạt động của đếm. Đây là cách thông thường
đo thời gian sống . Trong các hệ thống MCA cũ, thường sử d ụng các kênh 0 để đếm
xung ghi (thời gian sống) và kênh 1 để đếm các xung thời gian thực. Ngày nay, các
bộ ghi riêng biệ t được sử dụng, nhưng số liệu vẫn có thể đư ợc chèn vào các kênh 0
và 1 để tương thí ch ngược.
Lưu ý rằng bất k ỳ tín hiệu chọn được áp dụng cho cổng đầ u vào sẽ gây ra
một khoảng thời gian ch ết. Do đó, đây là nơi thích hợp để gửi các x ung nhịp từ một
bộ khuếch đại để chỉ ra khoảng thời gian loại bỏ chồng chập.

Hình 9. Sơ đồ khối trong hệ thống MCA [3]
Do đó cần phải có một điều chỉnh cho các bộ tạo xung khi tới hệ thống MCA
nhưng không được phân tích vì ADC đã bận việc đo trước đó. Bởi vì các xung bị mất,
chỉ cần chia số xung với một kênh, ở khu vực quan tâm, một đ ỉnh điểm, hoặc là tồn
bộ phổ, theo thời gian tính thực sẽ đánh giá thấp tỷ lệ đếm. C ác xung bị mất có thể
được tính bằng cá ch chia số đếm theo thời gian sống, được đo bằng LTC.
Điều này hoạt độn g tốt ở các tỷ lệ từ thấp đến trung bình nhưn g lại giới hạn ở
tốc độ đếm cao. Ở tốc độ đếm cao sẽ sinh ra thời gian chết làm cho điều này khơng
cịn chính xác cao nữa. C ho đến nay, có thể nói thời gian chết cao là cần tránh. Mỗi

phịng thí nghiệm đều có giới hạn riêng. Ở thời điểm chết rất cao, ph ép đo thời gian
sống có thể khơng chính xác do sự khác nhau về hình dạng giữa cá c xung phát và
xung đồng hồ thời gian sống, mà không bị chặn bởi các cổng vào. Việc đo thời gian
sống khơng chính xác có thể nhận biết được đồng vị nhưng ảnh hưởng đến chất lượng
của phép đo đồng vị định lượng.
14


Hệ thống LTC bình thường cũng có những hạn chế khi tốc độ đếm thay đổi
nhanh chóng trong suốt thời kỳ đếm. Các tình huống như vậy có thể phát sinh khi đo
nhanh các nguồn phân hủy hoặc khi phổ kế gamma được sử dụng để theo dõi dòng
chảy vật liệu qua đường ống. Một dòng của vật liệu đột ngột hoạt động cao có thể
làm tăng tỷ lệ đếm lên trên một phần giây và sau đó rơi lại một cách nhanh chóng
bằng nhau. Trong các trường hợp như vậy, tùy theo tốc độ đồng hồ, tỷ lệ đếm có thể
thay đổi đáng kể trong khoảng thời gian xung đồng hồ, gây ra sự khơng chính xác
cho các xung bị mất.
Phương pháp LTC thường được gọi là phương pháp thời gian mở rộng
(extended live time clock – ELTC) vì đếm được mở rộng theo thời gian thực để tính
tốn thời gian chết và nó thường được đếm để tính thời gian sống [3]. Khi đếm một
nguồn phân rã, tỷ lệ đếm tại thời điểm bắt đầu đếm, sẽ rõ ràng là lớn hơn thời gian
đó. Trong thời gian có thể xảy ra tình huống đó, nó sẽ vào một khoảng thời gian thấp
hơn. Đây khơng phải là một tình huống thỏa đáng. Trong những trường hợp như vậy,
tốt hơn là đếm thời gian thực định trước để mọi phép đo có cùng một yếu tố phân rã.
Cho dù đếm thời gian thực hay thời gian sống định sẵn, trong bất kỳ trường hợp nào
cũng cần thiết để hiệu chỉnh sự phân rã trong khi đếm.
Phương pháp luận cho việc giải quyết vấn đề:
Vì các tia gamma được tạo ra bởi nguồn phóng xạ với sự phân bố ngẫu nhiên
theo thời gian, số lượng tia gamma tính trong một khoảng thời gian cố định là một
biến ngẫu nhiên. Nếu phổ năng lượng được tích lũy cho một thời gian sống định
trước TL, sau đó áp dụng phân bố Poisson [4]. Do đó, độ lệch chuẩn trong số liệu ghi

đếm NL, ở một vùng quan tâm được đặt trên một đỉnh trong phổ là:
σ

= N

Đối với máy quang phổ gamma, điều quan tâm là hoạt động của đồng vị
phóng xạ, nó tỉ lệ thuận với tỷ lệ đếm đỉnh. Bằng cách chia số lần ghi lại theo thời
gian sống, ta tính tốn tốc độ đếm đúng tại detector, khơng có mất mát thời gian chết.
N

R=

(1.3)

T

Trong đó, Ri biểu thị tốc độ thực đầu vào của tia gamma trong detector đối với
đỉnh được chọn trong phổ năng lượng.
Trường hợp thời gian sống được coi là biến, công thức đơn giản cho việc lan
truyền của hiệu suất lỗi thống kê là:
15


√E
σ =chuẩn của tốc độ đếm R(1.4)

Trong đó
là độ lệch
i
Bởi vì khoảng thời gian chết được tạo ra bởi các tia gamma đến ngẫu nhiên, có

một sự thay đổi ngẫu nhiên trong tỉ số TR / TL.
Do đó, độ lệch chuẩn về số lần đếm được ghi trong một thời gian thực được
T

đặt trước không chỉ đơn giản là căn bậc hai của số đếm. Hơn nữa, độ lệch tiêu chuẩn
trong số đếm được ghi lại trong một thời gian thực đã định sẵn rất khó tính tốn [4, 5,
6]. Tuy nhiên các phương trình (1.3) và (1.4) có thể áp dụng, bất kể việc ghi nhận phổ
bị dừng lại. Tức là luôn chia số lần ghi lại theo thời gian sống. Điều này mang lại tỷ
lệ đếm đầu vào đúng và cung cấp một cách đơn giản để tính tốn độ lệch chuẩn trong
tỷ lệ đếm đó.
Từ phương trình (1.3) và (1.4) ta lấy được phần trăm độ lệch chuẩn trong tốc
độ đo đầu vào:

100%

σ

%σ =

R

x100% =

N

Bảng 1 cho thấy độ chính xác của số liệu thống kê phụ thuộc vào số lần đếm
được. Cần hơn 10.000 bộ đếm để đạt được độ chính xác dưới 1%.
Bảng 1. Độ chính xác của số liệu thống kê [10]
Percent Precision from
Counting Statistics versus

Live Time Counts.
NL %σ
1 100
100 10
10000 1
1000000 0.1
Làm thế nào để giảm phông nền trong đỉnh năng lượng, tuy nhiên ở đây,
phương pháp đã bỏ qua vấn đề trừ phơng.
 Giới hạn chính xác của phương pháp LTC
 Khoảng thời gian tick

16


Đồng hồ điện tử được sử dụng để đo thời gian thực và thời gian sống thực tế
thường dựa trên tinh thể được điều khiển dao động tạo ra một khoảng thời gian t c
giữa các tick đồng hồ. Đồng hồ đếm được tính và nhân với số thích hợp liên tục thể
hiện thời gian đo bằng giây. Khi một giới hạn thời gian đã được đặt trước, đồng hồ
điện tử sẽ được đếm để xác định khi giới hạn đó đạt được, nên sẽ dừng việc ghi nhận.
Để đo chính xác thời gian chết trên mỗi xung gamma, khoảng thời gian t c phải ngắn
so với chiều rộng xung gây ra bởi sự kiện tia gamma. Thông thường t c được thiết kế
để có trong khoảng 100 đến 500 ns. Khi hoạt động với thời gian sống định sẵn hoặc
thời gian thực định sẵn, có một khoảng thời gian ± 1/2 khơng chắc chắn để tính cho
thời gian trơi qua thật sự. Trong hầu hết tất cả các trường hợp, khoảng thời gian định
trước sẽ đủ dài (ví dụ: > 20 ms) để kết quả này lỗi lượng tử hóa là khơng đáng kể
(<0.0025%).
 Rút ngắn trong báo cáo thời gian sống
Lỗi thứ hai có thể phát sinh từ giới hạn lượng tử được đặt bởi chữ số ít nhất có
ý nghĩa trong thời gian sống theo báo cáo của phần cứng hoặc phần mềm. Thơng
thường, giới hạn chính xác này được lựa chọn bằng cách thiết lặp trong khoảng 10 ms

đến 1 s. Nếu quang phổ được hoạt động trong một thời gian thực được đặt trước, giới
hạn lượng tử này kiểm sốt độ chính xác của thời gian sống được hiển thị.
Nếu thời gian sống là lớn so với con số ít quan trọng nhất, giới hạn lượng tử
này đóng góp một lỗi khơng đáng kể để đo lường tốc độ đếm. Tuy nhiên, độ chính
xác của thời gian sống được báo cáo có thể đưa ra một sự không chắc chắn đáng kể
trong tốc độ đếm được tính khi thời gian sống trơi qua cho phép đo đến độ lớn của
con số ít quan trọng nhất. Trong trường hợp đó, độ chính xác thời gian sống trở thành
một giới hạn về độ chính xác của phép đo. Giới hạn về độ chính xác thời gian sống
chỉ áp dụng hoạt động với một thời gian thực định trước, hoặc việc ghi nhận được
dùng một cách thủ công. Đếm thời gian sống định sẵn sẽ loại bỏ lỗi này.
 Lỗi thời gian chết của hệ thống
Lỗi thứ ba trở nên quan trọng khi phần trăm thời gian chết là rất lớn. Bộ lọc
xung cao thường được đặt ở trên mức ồn để đo thời gian của xung tia gamma, đánh
giá thời gian chết do mỗi xung. Tuy nhiên, những xung này có cạnh dẫn và cạnh biên
mà khơng dốc. Ban đầu sự nổi lên của sự nhiễu là chậm chạp, và các cạnh bên chậm
biến mất vào sự nhiễu. Điều này tạo ra sự khác nhau để đo thời gian chết

17


chính xác do mỗi xung. Các xung năng lượng thấp biểu hiện một tín hiệu nhiễu rất
thấp là một khó khăn trong đo thời gian chết.
Để biết tại sao tính chính xác của phép đo thời gian chết là quan trọng ở thời
điểm chết cao, nhưng không đáng kể ở mức phần trăm thời gian chết thấp, xem xét ví
dụ đơn giản sau đây. Giả thiết rằng phép đo khoảng thời gian chết có một hệ số lỗi
tương đối cao 0.01. Khi thời gian chết là 1%, thời gian sống là 99%. Do đó, thời gian
chết sẽ bị đánh giá quá mức 0.01 x 1% = 0.01%, tương ứng là 0.01% / 99% trong thời
gian trực tiếp. Đó là khoảng 0.01% thời gian sống lỗi. Một lỗi nhỏ như vậy sẽ hầu
như luôn luôn là không đáng kể so với các lỗi thống kê lớn hơn kết quả từ việc đếm
các sự kiện tia gamma ngẫu nhiên.

Ở đầu kia của phạm vi, hãy xem xét 90% thời gian chết. Thời gian trực tuyến
tương ứng là 10%. Lỗi tương đối 0.01 ở thời gian chết đo được lỗi 0.01 x 90% =
0.9% trong tổng số thời gian chết. Đây là lỗi tương đối trong thời gian trực tuyến
được đưa ra bởi 0.9% / 10% = 0.09. Đó là lỗi 9% trong phép đo thời gian sống. Vì
thời gian chết đã bị ước tính quá cao, thời gian sống sẽ được đánh giá thấp một cách
có hệ thống, và tỷ lệ đếm sẽ được đánh giá quá mức 9%.
Bình thường, các nhà sản xuất sẽ chọn thời gian chết bằng phần trăm cao và
chỉ định một giới hạn trên cho lỗi thời gian hoạt động trực tiếp ở phần trăm thời gian
chết đó. Thơng thường, hoạt động ở một thời gian chết thấp hơn phần trăm sẽ dẫn đến
một lỗi thời gian sống thấp hơn đáng kể.
1.3.2 Phương pháp Zero Dead Time (ZDT)
®

PLUS™

Năm 1999, ORTEC DSPEC
đã được giới thiệu với một phương pháp
hiệu chỉnh mới gọi là Zero Dead Time (ZDT). Kỹ thuật độc đáo này không dựa vào
phương pháp của Westphals để thực hiện việc hiệu chỉnh [7]. Thay vào đó, ZDT sử
PLUS

dụng đồng hồ thời gian Gedcke-Hale [8] bên trong để DSPEC
để tính số gia tăng
được thêm vào cho xung tiếp theo. Việc thực hiện kỹ thuật số hoàn toàn của kỹ thuật
này có nghĩa là việc hiệu chỉnh ZDT được thực hiện mà không cần phải điều chỉnh
bằng tay hoặc hiệu chỉnh cho khoảng thời gian chết. Điều này tự động hóa làm cho
việc thiết lập các phương pháp ZDT một cách bình thường trong đó khơng cần thực
hiện việc hiệu chuẩn, tối ưu hóa để lựa chọn, hoặc điều chỉnh các thiết bị phần cứng.
Chế độ thu được ZDT DSPEC

PLUS

hồn tồn được kiểm sốt bằng phần mềm.

Ngồi phương pháp hiệu chỉnh riêng biệt cung cấp dưới dạng ZDT,
®

ORTEC DSPEC

PLUS™

hiện nay bao gồm một phương pháp tiên tiến để xác định độ
18


không chắc chắn của phổ được điều chỉnh. Phương pháp mới này, đã được bằng sáng
chế, thu thập hai quang phổ đồng thời cho mỗi kênh trong biểu đồ. Phổ thứ nhất là dữ
liệu kênh được sửa bằng ZDT. Phổ thứ hai bao gồm phương sai liên quan đến kênh
tương ứng trong thang điều chỉnh ZDT và được gọi là phương sai phổ. Tuy nhiên, các
giá trị phương sai phổ với thang điều chỉnh ZDT chỉ cung cấp một phần của giải pháp
cho hệ thống đếm quang phổ. Các phân tích, bao gồm việc truyền sự khơng chắc
chắn, đặc biệt là các kỹ thuật ZDT, là cần thiết cho việc phân tích định lượng các phổ
thu được. Do đó, ngồi phương pháp ZDT mới với chế độ ước lượng phương sai,
®

phần mềm hệ thống ORTEC GammaVision-32 đã được nâng cấp để bao gồm một
phân tích tồn diện về phổ ZDT với sự lan truyền chính xác sự khơng chắc chắn liên
quan đến dữ liệu. Các dữ liệu được trình bày dưới đây cung cấp các xác nhận thực
nghiệm rằng (1) phương sai phổ được thu thập với hiệu chỉnh ZDT là chính xác và
(2) các thuật tốn phân tích kết hợp với GammaVision truyền chính xác sự sai lệch

này vào tổng độ không chắc chắn của phép đo.
Phương pháp mất đếm miễn phí tự do (LFC) để hiệu chỉnh tổn thất thời gian
chết do Harms và được cải tiến bởi Westphal cho kết quả cải thiện nhiều so với kỹ
thuật của LTC trong những trường hợp như vậy [8, 9]. Nó tạo ra một phổ khơng bị
mất mát bằng cách ước tính số lượng số đếm bị mất trong khoảng thời gian chết và
thêm số này vào kênh của xung được xử lý ngay thay vì số đếm bình thường. Tốc độ
đếm thực sau đó được tính như là diện tích đã hiệu chỉnh chia cho thời gian thực. Tuy
nhiên, cách tiếp cận LFC, bổ sung đếm vào phổ tự động, kết quả trong quang phổ
chỉnh sửa, nơi các dữ liệu khơng cịn tn theo thống kê Poisson [4]. Đó là, sự không
/
chắc chắn trong một kênh với N số, khơng phải là N .
Do đó, việc tính tốn các sự không chắc chắn của hoạt động kết quả không
phải là dễ dàng, nếu nó có thể được thực hiện ở tất cả. Rõ ràng là không thể, sau thời
gian thực, để xác định từ chính các điểm điều chỉnh, sự không chắc chắn thống kê về
mở rộng kênh. Pomme đã chỉ ra rằng thậm chí khơng thể xác định chính xác sự
khơng chắc chắn khi thực tế bằng cách lưu trữ một phổ chỉnh sửa và không được sửa
chữa [5]. ORTEC® DSPEC

PLUS™

thực hiện một phương pháp cải tiến LFC, được

gọi là Zero Dead Time (ZDT). Giống như các phương pháp LTC trước, sự điều chỉnh
ZDT được tính tốn xung theo xung. Sự phát triển mới là một phổ biến khác biệt
cũng được duy trì, để tạo ra cả hai quang phổ dữ liệu được điều chỉnh và phổ biến các
kênh theo kênh. Cả phổ dữ liệu và phương sai phổ đều được cập nhật theo xung. Kích
thước của sự đóng góp phương sai được cộng vào tổng phương sai
19

được tính và lưu trữ lớn nhất khi hiệu chỉnh ZDT được thực hiện để xử lý một xung
riêng được lưu trữ trong khoảng thời gian chết cao nhất.
 Phương pháp luận cho việc giải quyết vấn đề
 Tốc độ đếm ít biến đổi theo thời gian
Để tiếp cận đơn giản về phương pháp, hãy cân nhắc đo một nguồn có một tỷ lệ
đếm liên tục. Ở cuối thời gian sống được đặt trước T L, ở vùng quan tâm trên một đỉnh
trong quang phổ chứa số đếm Nu, ta sẽ gọi là số đếm không sửa chữa. Từ định nghĩa
thời gian sống và thời gian thực, tốc độ đếm của detector trong vùng quan tâm là:
N

R=

N

=

T

(1.5)

T

NC là đếm đã hiệu chỉnh, đại diện cho số sự kiện được ghi lại nếu khơng có
thời gian chết. Từ phương trình (1.5) Nc có thể được tính như sau:
=
=
(1.6)
Thời gian thực từ trên phương trình trên đưa ra là:
=

số sau:

(1.7)

Sai số thống kê của Nc có thể được tính từ cơng thức truyền sai số cho 3 tham
∂N

σ =σ

∂N

+σ

∂N

∂r

+ 2σ

%

∂N

∂N

∂r

∂N

(1.8)

2

Trong đó (σrNu) là phương sai giữa r và Nu, và phương sai thống kê trong r là
2
(σr) . Bởi vì đếm đã có trong thời gian định trước, phương sai Nu được cho bởi:
σ =N

(1.9)

Đối với trường hợp tỷ lệ đếm trong vùng quan tâm nhỏ, là tổng tốc độ đếm
trong phổ, Pommé đã chỉ ra rằng các dạng phương trình thứ hai và thứ ba trong (1.9)
là không đáng kể và có thể bỏ qua [5, 6]. Vì vậy, phương trình (1.8) đơn giản hố là:
σ

%

(1.10)

=rN

Do đó, độ lệch chuẩn trong số đếm được hiệu chỉnh là

σ =r N

(1.11)
20


Khi đếm trong vùng tích hợp được quan tâm khơng phải là một phần nhỏ

trong tổng số đếm trong quang phổ, phương trình (1.10) và (1.11) đánh giá thấp sai số
thống kê trong Nc. Các phép đo thực tế đã chứng minh rằng độ lệch tiêu chuẩn trong
tổng số lượng phổ có thể là một yếu tố lớn hơn 1.45 được chỉ định bởi phương trình
(1.11) khi phần trăm thời gian chết là 70%.
Tuy nhiên, máy phổ gamma thường quan tâm đến hoạt động của các đồng vị
phóng xạ được lấy từ tốc độ đếm ở đỉnh phổ. Tỷ lệ đếm tại một đỉnh cho một đồng vị
cụ thể gần như luôn luôn đại diện cho một tỷ lệ nhỏ trong tốc độ đếm trong tồn bộ
quang phổ. Vì vậy, phương trình (1.11) có thể áp dụng được trong trường hợp bình
thường này.
Để thu được đếm đã điều chỉnh, tốc độ đếm thực đầu vào tại detector tại đỉnh
trong vùng quan tâm được cho bởi:
N

=T

=

(1.12)

Lưu ý rằng số đếm được hiệu chỉnh được chia cho thời gian thực để tính tỷ lệ
đếm đầu vào thực. Độ lệch tiêu chuẩn cho tốc độ đếm TR được tính là:
σ

σ =

T

rN

=

(1.13)

T

 Tốc độ đếm thay đổi đáng kể theo thời gian
Nếu tốc độ đếm thay đổi đáng kể suốt quá trình ghi nhận phổ thì biểu thức trên
khơng cịn đúng bởi vì thời gian thực và thời gian sống thay đổi dẫn tới giá trị r cũng
thay đổi suốt quá trình ghi nhận phổ. Phương pháp ZDT sẽ giải quyết vấn đề này
bằng cách chia phổ đo thành các khoảng thời gian rất ngắn khác nhau dựa trên thời
gian thực TR sao cho tốc độ đếm tại các khoảng thời gian đó là thay đổi không đáng
kể. Khoảng thời gian này thông thường được thiết kế bởi nhà sản xuất từ 0.1 đến 1.5
ms. Sai số của Nc cũng có được từ biểu thức trên theo các khoảng thời gian khác
nhau. Bộ nhớ của hệ phân tích được chia thành hai phần. Phần thứ nhất chứa phổ
được đã hiệu chỉnh thời gian chết. Được gọi là “Phổ hiệu chỉnh ZDT”. Phần thứ hai
được gọi là “Phổ sai số ZDT ”, cùng thang năng lượng với phổ hiệu chỉnh. Tuy nhiên,
các con số trong mỗi kênh năng lượng của phổ lỗi đại diện cho sự khác biệt đếm
trong kênh tương ứng của thang năng lượng.
Phổ lỗi cũng được tạo ra trên cơ sở từng sự kiện. Khi máy phân tích chấp nhận
2

một sự kiện tia gamma, giá trị tức thời của r được thêm vào phần mở rộng của kênh
năng lượng thích hợp trong phổ lỗi. Như có thể được suy luận từ phương trình
21


2

(1.10), phương sai cho một số đếm là r , bởi vì Nu = 1. Một kết quả tốt cho kết hợp
các lỗi ngẫu nhiên độc lập

Cho thấy sự sai lệch của tổng số các số chỉ đơn giản là tổng của các phương
2

sai riêng biệt. Do đó, tổng các giá trị tiêng lẻ của r trong dải lỗi báo cáo một cách
chính xác sự sai lệch trong tổng các giá trị r được đánh giá trong phổ năng lượng đã
được chỉnh sửa trong cùng một kênh năng lượng.
Trong thực tế, người ta đặt một vùng quan tâm qua một đỉnh cao trong thang
năng lượng ZDT và tổng hợp các giá trị trong vùng quan tâm đó báo cáo các số đếm
được điều chỉnh ở đỉnh Nc. Để dự đoán độ lệch tiêu chuẩn trong tốc độ đỉnh, ta tổng
hợp các sai số trên cùng một kênh trong phổ lỗi ZDT và lấy căn bậc hai của tổng đó.
Nói cách khác, phương sai trong Nc là:
σ %=E

Trong đó E là tổng các số phổ lỗi ZDT trên cùng một kênh được sử dụng để
tính phổ ZDT đã hiệu chỉnh. Rõ ràng, độ lệch chuẩn ước tính trong số N c chỉ đơn
giản là:
σ %=√E

Lưu ý, để hoàn chỉnh, tốc độ đếm ở detector được tính bằng cách chia số đếm
được hiệu chỉnh theo thời gian thực đã qua:
R=

Và độ lệch chuẩn trong tính Ri là:

N

T

√E

σ=
T

Do đó các thuật tốn ZDT cung cấp phương tiện để điều chỉnh thời gian chết
theo cách khác nhau theo thời gian thực, với khả năng dự báo độ lệch chuẩn trong
đếm đã được hiệu chỉnh, ngay cả khi tốc độ đếm và phần trăm thời gian chết thay đổi
đáng kể khoảng thời gian ghi.

22


CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1 Hệ phân tích kích hoạt neutron lặp vòng tại lò phản ứng Đà L ạt
Trong những năm gần đây, thông qua dự án tài trợ của IAE A (RER/4/028), hệ
chuyển mẫu khí nén nhanh tự động (PTS) cho phương pháp IN AA dựa vào đo các
đồng vị sống ngắn tạ i LPƯDL tại Hình 10. Hệ PTS gồm có 3 ph ần chính: Phần thứ
nhất là hai đường ống được làm bằng nhôm dẫn mẫu vào hai vị trí kích hoạt tại kênh
13-2 và cột nhiệt ( TC) tại vùng hoạt lò. Phần thứ hai là hệ phổ kế gamma với đầu dò
HPGe hiệu suất 40%. Phần thứ 3 bao gồm các khối chuyển mẫu và các buồng lưu
mẫu làm cho dễ dàng thực hiện quy trình chiếu và đo tự đ ộng hồn tồn.

Hình 10. Histogram của hệ PTS đặt tại LPƯDL [2]
Hệ PTS nạp mẫu tự động cho chế độ đa mẫu, khi muốn thực hiện chiếu-đo
cho nhiều mẫu tức là mẫ u sau được chuyển vào vị trí chiếu trong k hi mẫu thứ nhất
đang được đo. Trong hệ PTS có các cảm biến quang nhận tín hiệu chính xác theo thời
gian giúp hệ máy tính ghi nhận và điều khiển q trình vận chuyển mẫu được đặt tại
các vị trí riêng trong hệ, mỗi vị trí sẽ có vai trị và nhiệm vụ riêng.
Việc kiểm tra số đếm phông đã được thực hiện đối với conta iner mang mẫu
trong trường hợp có và khơng có lọ đựng mẫu ứng với phép chiế u 30s tại vị trí chiếu
mẫu ở kênh 13-2 và 60s tại vị trí chiếu mẫu ở trong cột nhiệt. Kết quả cho thấy rằng

hầu như khơn g có sự hiện diện đáng kể các đồng vị gây nhiễu gây ra từ vật liệu của
container và lọ đựng mẫu khi kích hoạt. Tuy nhiên, tron g quãng đường container di
chuyển tro ng đường ống ở kênh 13-2, nó mang theoo một số ít bụi
23


phóng xạ ra tới buồng đo với sự có mặt của các đỉnh năng lượng của những đồng vị
như Al, Mg, Mn, Na, Ar trong phổ đo.
Bảng 2. Mô tả chức năng của các bộ phận chính trong hệ PTS [1]
Kí hiệu

Cabin 1, 2, 3

SE-1,2

Tên đầy đủ

Chức năng

Bình khí nén áp suất vận
hành tại áp suất 3.1 bar

Buồng nạp mẫu tự động

Cung cấp khi nén sạch, tạo lực đẩy
cho mẫu di chuyển trong hệ thống
và đẩy khí nhiễm bẩn ra khỏi hệ.
Nạp nhiều mẫu với mục đích chiếu,
đo liên tục.
Cấp khí nén nạp mẫu vào vị trí chiếu

LS1,2

Loading sample

và cấp khí nén để thải mẫu sau khi
đo

D1, D2, D4

S1, S2, S3

Kênh cột nhiệt

Buồng chuyển hướng

Chuyển hướng di chuyển cho mẫu
tới 2 vị trí chiếu.

Sensor Optical cảm biến

Đo chính xác thời gian chuyển mẫu

quang

và thời gian rã.

Vị trí chiếu tại LPU

Thơng lượng ϕth khoảng

11P

1.2× 10P

-2P

n.cmP .sP

-1P

Thơng lượng neutron nhanh, trên
Kênh 13-2

Vị trí chiếu tại LPU

nhiệt cao, và ϕth khoảng 1.2× 10P
-2P

n.cmP .sP

11P

-1P

Dẫn phần khơng khí bị kích hoạt sau
RU

Relief unit – khối lọc

khi chiếu tới bộ lọc và chiết ra khỏi

hệ

SU

Separation unit-

24

Dẫn mẫu tới buồng đo hoặc đưa mẫu
ra khỏi hệ