Luận văn Khảo sát phổ kế trùng phùng gamma sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe

tín hiệu, chúng được sử dụng điển hình trong ống quang điện và đầu dò hạt tích điện silic cho những ứng dụng về khả năng phân giải thời gian cao. + Bộ khuếch đại lọc thời gian (Timming Filter Amplifier - TFA) : được cung cấp các bộ vi phân CR và bộ tích phân RC để điều khiển dạng xung. Thời gian tăng của bộ khuếch đại quá nhanh nên tránh vì chúng dẫn đến tạp âm nhiều hơn và không cải thiện thời gian tăng tín hiệu. Ta nên đặt tín hiệu đủ dài để tránh mất biên độ của tín hiệu. 1.2.6.2 Bộ làm chậm Trong nhiều ứng dụng thời gian, ta cần phải làm chậm tại một hoặc một số điểm trong chuỗi tín hiệu cho mục đích hiệu chỉnh hoặc chuẩn thời gian. Trong thang nanô giây, độ dài cáp đồng trục được sử dụng để kết nối các khối với nhau, có khả năng thay đổi được để cho thời gian truyền khác nhau. Ngoài 100 nanô giây, độ dài cáp trở sẽ nên quá dài (trên 30 m) đối với sử dụng thông thường. Việc sử dụng các đường làm chậm với các chất dẫn điện quấn hình lò xo có thể giảm nhiều độ dài vật lý của cáp đối với thời gian truyền cho trước nhưng chúng có đặc trưng truyền tần số cao tương đối nghèo và sẽ làm méo các xung nhanh. Khi sử dụng với hình thành xung tuyến tính có các bộ lọc tần số cao, sự méo là không nghiêm trọng và đường làm chậm thụ động của các thiết kế khác nhau có thể cung cấp đường làm chậm điều khiển được lên tới  s . Những bộ khuếch đại tuyến tính thường kết hợp một số đường làm chậm để cung cấp một lối ra thuận tiện trong việc xác lập những hệ thống xung thời gian. Trên thực tế, một số hãng đã chế tạo các hộp làm chậm cung cấp thời gian làm chậm có thể điều khiển được phép kéo dài hoặc rút ngắn đường dẫn điện trong các mạch trùng phùng. Các hộp làm chậm nói chung bao gồm những độ dài cáp thay đổi được trong chuẩn NIM cho phép làm chậm trong khoảng 0 đến 64 ns. Một số hộp có thể được nối tiếp với nhau để cho làm chậm lên tới 100 ns. Thí dụ hãng canberra chế tạo hộp làm chậm trong chuẩn NIM 2058 cho phép làm chậm các xung tuyến tính và lôgic trong các bước 0,5 ns trong dải lên tới 64 ns theo các bước sau : 0,5 ; 1 ; 2 ; 4 ; 8 ; 16 hoặc 32. Khối làm chậm 2055 trong chuẩn NIM của Canberra có dải làm chậm có thể điều khiển liên tục từ 0,1 đến 110 s. Bảng 1.5 trình bày các bộ phận làm chậm và đặc trưng cơ bản của chúng. Bảng 1.5 : Đặc trưng của một số bộ làm chậm.[2] Hãng chế tạo Mẫu Dải làm chậm Bước làm chậm (ns) Làm chậm cực tiểu (ns) CANBERRA 2058 0,5 - 64 ns 0,5; 1; 2; 4; 8; 16; 32 2 CANBERRA 2055 0,1 - 110 s Liên tục - ORTEC 425A 1 - 64 ns 1; 2; 4; 8; 16; 32 2 1.2.6.3 Bộ phân biệt ngưỡng không đổi (Constant Fraction Discriminator - CFD) Khối CFD thường được chế tạo để phục vụ cho hai ứng dụng khác nhau : - Một là : đếm các xung nhỏ với tốc độ đếm cao. - Hai là : xác định thời gian xung đến với độ chính xác cao. Trong kênh thời gian, khối CFD có vai trò xác định thời điểm xung đến, tạo ra tín hiệu đầu vào đưa đến khối trùng phùng. CFD làm tăng độ phân giải thời gian, loại trừ nhiễu và ảnh hưởng của các tia gamma mềm. Việc chọn giá trị ngưỡng là rất quan trọng, nếu chọn ngưỡng thấp quá sẽ xuất hiện trùng phùng với gamma mềm hoặc gamma tán xạ giữa hai đầu dò, nếu chọn ngưỡng cao quá sẽ mất các chuyển dời gamma có năng lượng thấp. [5, tr.24] Tất cả các khối CFD đều có chuyển mạch thay đổi ngưỡng. Ngưỡng được chọn sao cho đủ cao để loại được nhiễu. Trong một số ứng dụng ngưỡng được đặt cao để cắt các xung biên độ bé nằm trong vùng năng lượng thấp có nhiều nhiễu. Khối CFD hoạt động theo ba chế độ (mode) tùy thuộc vào kiểu đầu dò : - Constant-Fraction (CF) : chế độ CF dựa trên tỉ số cố định - Slow Rise Time Reject (SRT) : chế độ SRT chọn lựa để loại trừ các xung tăng chậm - Leading Edge (LE) : chế độ LE dựa trên phương pháp sườn lên. Với thực nghiệm phải chọn lựa được mode phù hợp với hệ đo. 1.2.6.4 Bộ trùng phùng Nhiều khối trùng phùng thương mại hoạt động dựa trên nguyên tắc phủ trong độ rộng của xung vào xác định trực tiếp thời gian phân giải của mạch trùng phùng. Hình 1.17 : Nguyên tắc cơ bản của mạch trùng phùng. Hình 1.17 minh họa nguyên tắc cơ bản của mạch trùng phùng. Mạch trùng phùng đơn giản là cổng AND hai lối vào. Như được chỉ ra bằng dạng sóng trong hình 1.17, cổng AND phát ra lôgic 1 chỉ khi các xung lôgic 1 có mặt trên cả hai lối vào A và B. Thực tế, lối ra chỉ sinh ra trong khoảng thời gian xung A và B phủ nhau. Vì lý do này mà mạch được gọi là trùng phùng phủ. Hầu hết các khối trùng phùng cung cấp nhiều lối vào (thường lên tới bốn) có thể được đóng ngắt một cách độc lập. Khi chỉ một lối vào được đóng thì mọi tín hiệu lôgic lối vào đều được đưa tới lối ra của khối trùng phùng. Kiểu làm việc này cung cấp một cách thuận tiện để ghi tần số đơn trong bất cứ nhánh vào nào. Khi hai lối vào được đóng, khối hoạt động như một trùng phùng đơn giản hai lối vào, ba lối vào chuyển mạch dẫn đến trùng phùng ba lối vào, … Khối trùng phùng thường cung cấp ít nhất một lối vào phản trùng phùng. Những xung cung cấp đối với lối vào này trong thời gian xác định cho trước sẽ có tác động cấm lối ra của khối trùng phùng. Đặc tính của một số bộ trùng phùng thương mại được giới thiệu trong bảng 1.6. Bảng 1.6 : Đặc trưng cơ bản của những bộ trùng phùng thương mại. [2] Hãng chế tạo Mẫu Số lối vào trùng phùng Lối vào đối trùng Thời gian phân giải ORTEC 414A 3 1 10 ns - 110 ns ORTEC 418A 4 4 100 ns - 2  s CANBERRA 1446 5 5 100 ns - 2  s CANBERRA 2024 3 1 10 ns -1  s 1.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu các hệ phổ kế năng lượng, thời gian Hiện nay, ở các phòng thí nghiệm về hạt nhân trong nước, các hệ phổ kế được sử dụng phổ biến là hệ phổ kế gamma đơn tinh thể với đầu dò HPGe, thường được dùng để đo mẫu môi trường, hệ phổ kế thời gian nhanh sử dụng hai đầu dò NaI được sử dụng rộng rãi trong thí nghiệm đo thời gian sống của pozitron. Đầu dò bán dẫn siêu tinh khiết HPGe có những ưu điểm rõ rệt là không phải bảo quản liên tục trong Nitơ lỏng, đồng thời độ phân giải năng lượng, hiệu suất ghi cũng hơn hẳn các đầu dò khác. Việc sử dụng đầu dò bán dẫn trong hệ phổ kế gamma rất đơn giản. Cấu hình chủ yếu của hệ đo được minh họa trên hình 1.18. HPGe Khuếch đại phổ ADC Interface Máy tính Hình 1.18 : Sơ đồ khối của phổ kế gamma bán dẫn đơn tinh thể. Đầu dò bán dẫn HPGe được ghép nối với khuếch đại phổ AMP. Tín hiệu ở lối ra của đầu dò bán dẫn được AMP khuếch đại về biên độ và tạo dạng thích hợp cho ADC phân tích biên độ đỉnh xung. Card thu nhận dữ liệu Interface sẽ thu nhận dữ liệu sau khi ADC biến đổi xong và xếp vào ô nhớ. Dữ liệu này được truyền vào máy tính PC để xử lý và được lưu lại thành các file số liệu. Hình 1.19 : Hệ phổ kế gamma bán dẫn đơn tinh thể tại phòng thí nghiệm hạt nhân, khoa Vật lí, Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM. Hiện nay, tại Trung Tâm Hạt Nhân TP.HCM và một số phòng thí nghiệm hạt nhân của một số trường đại học, người ta đã và đang dùng phổ kế gamma bán dẫn đơn tinh thể để đo các mẫu môi trường, dùng phổ kế thời gian nhanh sử dụng hai đầu dò NaI để nghiên cứu cấu trúc của vật liệu. Phổ gamma thường rất phức tạp, một số đỉnh phổ năng lượng thấp lại nằm trên phông phóng xạ và nền compton của các tia gamma có năng lượng cao. Do đó việc xác định diện tích các đỉnh phổ có thống kê thấp trên nền phông cao thường phạm sai số lớn. Mặt khác độ nhạy phân tích chỉ có thể được cải thiện trong điều kiện tỉ số diện tích đỉnh phổ trên phông lớn. Do đó, nhằm nâng cao chất lượng đo, trong nhiều trường hợp người ta đã sử dụng kỹ thuật trùng phùng. Có hai phương pháp trùng phùng chính : trùng phùng kinh điển về thời gian và trùng phùng cộng biên độ. Năm 1958, Hoogenboom A.M đã đưa ra những phác thảo đầu tiên về hệ phổ kế cộng các biên độ các xung trùng phùng bằng các đầu dò nhấp nháy. Hệ cộng biên độ xung từ hai đầu dò được thực hiện bằng các khối điện tử cộng tương tự để cộng biên độ xung. Các thiết bị phân tích biên độ vào thời điểm đó là các máy phân tích biên độ 256 kênh. Năm 1981, tại Viện Liên Hợp Nghiên Cứu Hạt Nhân Dubna đã đưa ra vấn đề ghi nhận, lưu trữ và xử lý số trên máy tính các thông tin thu được từ hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng. Phương pháp này khác xa hẳn những nguyên tắc ban đầu do Hoogenboom A.M đưa ra. Nó cho phép tiết kiệm thời gian thực hiện một nghiên cứu nhiều lần, độ chính xác cao hơn hẳn, loại trừ được ảnh hưởng chênh lệch về thời điểm xuất hiện các xung từ đầu dò tương ứng với cặp chuyển dời nối tầng. Phương pháp do Viện Liên Hợp Nghiên Cứu Hạt Nhân Dubna đưa ra có cấu hình như hệ phổ kế trùng phùng nhanh chậm hiện đại có lưu trữ và cộng bằng số. [6, tr.14] Năm 2005, Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam và Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên thuộc Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã xây dựng thành công hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng, lắp đặt tại Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt. So với hệ đo tại Viện Liên Hợp Nghiên Cứu Hạt Nhân Dubna vào những năm trước thì hệ đo tại Đà Lạt có những ưu điểm vượt trội hơn như : hiệu suất ghi cao hơn, tốc độ làm việc của hệ điện tử nhanh gấp nhiều lần, không phải sử dụng các đường dây trễ tập trung hoặc các khối khuếch đại trễ, độ tuyến tính và độ ổn định đều tốt hơn rất nhiều. Hiện nay, các nghiên cứu phát triển hệ đo vẫn đang tiếp tục : chất lượng chùm bức xạ nơtron trên kênh số 3 và phông ngày càng được cải thiện, bổ sung thiết bị để thu thập và khai thác triệt để thông tin từ các thí nghiệm, thiết lập tham số để tối ưu trùng phùng về thời gian. Đây là cơ sở để khẳng định các thí nghiệm nghiên cứu cấu trúc hạt nhân trên hệ đo tại Đà Lạt hoàn toàn đạt tới trình độ quốc tế. Hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng và một loạt các vấn đề liên quan như chùm nơtron trên kênh số 3, hệ che chắn giảm phông, hệ thống chương trình xử lý số liệu đã được hoàn thiện. Hiện nay, tại một số trung tâm nghiên cứu hạt nhân trong nước, mặc dù các thiết bị cần thiết cho một hệ phổ kế trùng phùng gamma tương đối đầy đủ nhưng do không giải quyết được vần đề ghép nối giữa các khối thiết bị, giữa toàn hệ với máy tính, lựa chọn thuật toán điều khiển, cũng như chưa tìm ra được bộ tham số thích hợp cho các khối điện tử nên vẫn chưa xây dựng được hệ trùng phùng sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe. Vì vậy, hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng tại Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt là hệ đo duy nhất có trong nước tính tới thời điểm này. CHƯƠNG 2 : Tìm hiểu Hệ PHổ Kế TRùNG PHùNG GAMMA Sử DụNG ĐầU Dò BáN DẫN HPGe Do luận văn được thực hiện tại Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt nên hệ phổ kế phổ kế trùng phùng sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe mà tác giả được khảo sát là hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng, đặt tại kênh số 3 của lò phản ứng hạt nhân. Chương 2 sẽ giới thiệu về các khối điện tử chính của hệ, sơ đồ khối, sơ đồ kết nối các khối, nguyên tắc hoạt động cùng với các vấn đề liên quan đến hệ phổ kế trùng phùng. 2.1 Sơ đồ khối Hình 2.1 : Hệ phổ kế trùng phùng gamma sử dụng hai đầu dò bán dẫn HPGe loại GC1518 và Inter Technique đặt tại kênh số 3 của lò phản ứng hạt nhân, Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt. Hình 2.2 : Sơ đồ khối của hệ phổ kế trùng phùng gamma sử dụng hai đầu dò bán dẫn HPGe loại GC1518 và Inter Technique (trùng phùng bằng khối 414A). Hệ thống phổ kế trùng phùng trên hình 2.2 được chia làm 2 kênh : kênh A (phía dưới) và kênh B (phía trên) bao gồm các thiết bị như sau : - Hai đầu dò bán dẫn Ge siêu tinh khiết (HPGe) loại GC1518 của hãng Canberra và Inter - Technique. - Hai khuếch đại phổ 572A của hãng Ortec. - Hai bộ biến đổi tương tự thành số ADC 7072 của hãng Fast Comtec. - Hai khuếch đại lọc thời gian TFA 474 của hãng Ortec. - Hai khối phân biệt ngưỡng nhanh CFD 584 của hãng Ortec. - Ba khối dây trễ (Delay). - Khối cao thế HV 660 của hãng Ortec. - Khối trùng phùng nhanh 414A của hãng Ortec. - Nguồn nuôi Model 4002D của hãng Ortec. - Card thu dữ liệu Interface NI7811R - Máy tính PC. 2.2 Kết nối các khối điện tử của hệ phổ kế trùng phùng gamma 12 3 4 5 GC1518 1 2 3 4 5 Inter Technique Inter Face NI7811R Các khối B Các khối A Các khối A Các khối B Hình 2.3: Sơ đồ kết nối các khối điện tử của hệ phổ kế trùng phùng gamma (mặt trước). 12 3 4 5 Inter Technique 1 2 3 4 5 GC1518 Inter Face NI7811R AMP (B) HVẹầu dò HPGe (B)ADCAMP (A)ẹầu dò HPGe (A) Interface PC Hình 2.4 : Sơ đồ kết nối các khối điện tử của hệ phổ kế trùng phùng gamma (mặt sau). Các khối điện tử, hai đầu dò bán dẫn HPGe và máy tính được kết nối với nhau được trình bày trên hình 2.3 và hình 2.4.  Đầu dò HPGe : gồm có 5 dây ra (có kèm theo tên, ghi trên cáp cắm) : dây nguồn 1 dùng cho tiền khuếch đại trong đầu dò, dây tín hiệu lối ra năng lượng 2 (Energy), dây tín hiệu lối ra thời gian 3 (Timming), cao áp HV 4, dây cấm cao áp 5 (Inhibit). - Dây nguồn 1 nối với phía sau của khuếch đại phổ AMP 572. - Dây Energy 2 có thể nối với phía trước cổng “input” hoặc phía sau cổng “in” của khối khuếch đại AMP 572. - Dây Timming 3 nối vào “input” ở mặt trước hoặc mặt trước của TFA 474. - Dây cao áp HV 4 nối vào “0 5 kV” ở mặt sau cao áp. - Dây Inhibit 5 nối vào BIAS SHUTDOW.  Khuếch đại phổ AMP 572 - Lối ra UNI của AMP 572 nối với “ADC in”. - Cổng inhibit nhận dây nối từ interface.  ADC 7072 - Dây tín hiệu trùng phùng từ interface nối vào “Gate in” ở mặt trước của ADC. - Mặt sau, nối 2 cổng “data” của ADC với 2 cổng “data” của interface.  Khuếch đại nhanh TFA 474 Cổng “output” của TFA 474 nối với lối vào cổng “input” của khối phân biệt ngưỡng CFD 584.  Khối phân biệt ngưỡng CFD 584 - Hai cổng CF Delay được nối với 2 lối vào của khối làm trễ. - Cổng “output” của CFD 584 A nối với lối vào cổng “coinc A” của khối trùng phùng nhanh 414A. - Cổng “output” của CFD 584 B nối với lối với 1 cổng của khối làm trễ, cổng còn lại của khối làm trễ nối vào cổng “coinc B” của khối trùng phùng nhanh 414A.  Khối trùng phùng nhanh 414A Cổng “output” của khối trùng phùng nhanh 414A nối tới Interface.  Card thu nhận số liệu Interface NI7811R Cắm trên khe PCI của máy tính và nối với các ADC qua hộp connector. 2.3 Các tham số của hệ phổ kế trùng phùng gamma sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe  Cao thế đôi HV 660 - Kênh A : 1750 V. - Kênh B : 2500 V.  Khuếch đại phổ AMP 572A Bảng 2.1 : Các tham số của khối AMP 572A Khối A B Gain 3,75 12,23 Coarse Gain 100 20 Shapping time 3 s 3 s Input NEG POS Output UNI UNI  ADC 7072 - DEADTIME/LEVEL: 0 /200 - RANGE/MODE: 8k/COIN - ANALOG SIGNAL: PHA  Khuếch đại nhanh TFA 474 Bảng 2.2 : Các tham số của khối TFA 474. Khối A B Coarse Gain 6 1 Fine Gain 3,5 12,5 Integrate(ns) 200 OUT diff(ns) 200 200 Input INV Non - inV  Khối phân biệt ngưỡng CFD 584 Bảng 2.3 : Các tham số của khối CFD 584 Khối A B thresHold 0,28 0,1 mode SRT SRT output positive positive Cf delay (ns) 40 40  Khối trùng phùng nhanh 414A - RESOLVING TIME : 60 ns - INPUT CONTROLS : + A, B : IN + C, D : OUT 2.4 Nguyên tắc hoạt động của hệ phổ kế trùng phùng gamma sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe Do tương quan của hai tia gamma nối tầng đa phần là 1800 để bảo toàn xung lượng nên hai đầu dò được bố trí đối diện nhau. Mẫu đo được đặt sao cho các gamma phát ra đi đến hai đầu dò một cách đối xứng. Đối với kênh năng lượng, tín hiệu lối ra E (Energy) của hai đầu dò được các khối khuếch đại phổ 572A khuếch đại và tạo dạng cần thiết để đưa vào hai lối vào của ADC 7072. Đối với kênh thời gian, hai tín hiệu ở lối ra T (Timming) của đầu dò được đưa vào hai khối khuếch đại nhanh TFA 474 để khuếch đại và tạo dạng cần thiết. Tín hiệu ra của hai khối khuếch đại nhanh tiếp tục được đưa vào hai khối phân biệt ngưỡng CFD 584. Khối phân biệt ngưỡng CFD 584 được sử dụng để loại bỏ nhiễu, ảnh hưởng của tia  mềm và xác định thời điểm xuất hiện của xung. Việc lựa chọn giá trị ngưỡng của khối CFD 584 là rất quan trọng, vì nếu thấp quá sẽ xuất hiện trùng phùng với phông  mềm, nếu quá cao thì sẽ mất dữ liệu có ích. Tín hiệu ở lối ra của hai khối phân biệt ngưỡng CFD 584 sẽ được đưa đến hai lối vào của khối trùng phùng nhanh 414A. Khối trùng phùng nhanh có độ rộng cửa sổ thời gian tối thiểu là 10 ns và xác định điều kiện trùng phùng theo mặt tăng của xung. Lối ra của khối trùng phùng sẽ là xung dương và xung này được sử dụng để mở cổng Gate của hai ADC. Như vậy, nếu có phân rã  nối tầng được ghi bởi cả hai đầu dò thì sẽ có một xung dương ở lối ra của khối trùng phùng nhanh 414A cho phép hai ADC biến đổi tín hiệu từ hai khối khuếch đại phổ 572A và đưa vào máy tính nhờ card Interface NI7811R. Hệ ghi chỉ thu nhận thông tin khi cả hai đầu dò có xung ra đồng thời (chính xác hơn là thời điểm xuất hiện của hai xung lệch nhau một khoảng thời gian nhỏ hơn khoảng thời gian định trước của hệ đo - được gọi là cửa sổ thời gian của hệ trùng phùng). Tín hiệu ở lối ra của các khối khuếch đại phổ trễ hơn so với tín hiệu lối vào một lượng thời gian tùy theo thời gian hình thành xung của bộ khuếch đại (cỡ s ), trong khi tín hiệu ở lối ra của khối trùng phùng nhanh 414A trễ hơn so với tín hiệu ở lối ra T của đầu dò chỉ cỡ vài ns. Như vậy, để có sự đồng bộ, tín hiệu ở lối ra của khối trùng phùng phải được làm trễ đi một lượng tùy theo thời gian hình thành xung của bộ khuếch đại phổ. Sau khi máy tính ghi xong số liệu, hai ADC trở về trạng thái chờ xung trùng phùng tiếp theo. Hai ADC sẽ không làm việc khi chưa có xung trùng phùng tác động vào cửa Gate cho dù có xung tác động lối vào phân tích. Số liệu thu được viết thành hai cột E1(n) và E2(n) tương ứng với biên độ của các cặp xung trùng phùng. Trong đó, các giá trị E1(n) và E2(n) lần lượt là các code biên độ của hai xung tới từ các đầu dò 1 và đầu dò 2 tương ứng, n là số thứ tự của các cặp sự kiện trùng phùng tính từ thời điểm bắt đầu đo. Từ các số liệu (code biên độ) thu được, sau khi sử dụng các chương trình xử lý số liệu ta sẽ thu được những thông tin cần thiết về năng lượng, cường độ chuyển dời và sơ đồ phân rã của hạt nhân được nghiên cứu. [1, tr.10] 2.5 Khái quát về chương trình thu nhận số liệu dùng 7811R Phần mềm để điều khiển hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng đang khảo sát là chương trình thu nhận số liệu do nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt viết cho card PCI7811R, nó được dùng để điều khiển hệ đo và thu nhận số liệu. Chương trình gồm hai chế độ : MCA và Event - Event, chọn chế độ bằng cách Click chuột vào Tab của chế độ cần đo. 2.5.1 Chế độ MCA Hộp textbox đặt thời gian đo Nút đặt đường dẫn, lưu vàmở phổHộp hiển thị tên phổ và đường dẫn hiện hành Nút bật tắt chế độ MCA Các nút khởi động đo Các hộp textbox hiển thị giá trị của tham số c cá kênh đo Hộp công cụ phóng to, thu nhỏ phổ Hộp chọn kiểu hiển thị phổ Các nút xóa phổ Hộp lựa chọn kiểu trục Vùng hiển thị phổ Nút thoát khỏi chương trỡnh Hình 2.5 : Giao diện trong chế độ MCA. Hình 2.5 là giao diện trong chế độ MCA, có thể chọn đo và hiển thị phổ từ 1 đến 3 kênh đồng thời. Để phân biệt phổ giữa các kênh khác nhau, có thể chọn màu cho từng phổ qua công cụ chọn màu ở góc trên, bên phải của chương trình. Các thành phần trên giao diện của chương trình : - Hộp textbox PRESET TIME (s) : dùng để đặt thời gian đo với đơn vị là giây. - Các nút lệnh lưu và mở phổ. - Hộp đặt đường dẫn và tên phổ. - Nút ON/OFF MCA MODE : khi nút này được bật (có màu xanh lá cây) thì chế độ MCA được cho phép hoạt động (cho phép hoạt động của khối phần cứng MCA trên FPGA). - Các nút bắt đầu đo từng kênh, đây là các nút hai trạng thái, nếu kênh nào được chọn thì nút nhấn có màu xanh lá cây. - Các textbox hiển thị sự thay đổi của các tham số của kênh ADC 1 và ADC 2 gồm dead time, count rate, live time, total count. - Vùng vẽ đồ thị hiển thị phổ của các kênh đo. - Các nút lệnh dùng để phóng to, thu nhỏ, thay đổi hiển thị phổ. - Thay đổi kiểu hiển thị phổ bằng cách chọn trực tiếp vào hộp chọn kiểu hiển thị phổ. Sau khi chọn, hộp hội thoại các lựa chọn cho phổ xuất hiện. - Hiển thị tên của các trục tọa độ, cho phép hoặc không cho phép thay đổi hiển thị của phổ khi đo để quan sát một vùng phổ, thay đổi thang hiển thị. - Xóa phổ, chọn nút Clear 1, Clear 2, Clear 3 để xóa phổ của từng kênh tương ứng. 2.5.2 Chế độ Event - Event Hộp textbox cho phép đặt thời gian Delay và Pulse Width Nút chọn chế độ Event - Event và nút thoát chương trỡnh Hộp textbox cho phép đặt thời gian đồng bộ c cá ADC Hộp textbox cho phép gõ đường dẫn lưu số liệu đo và tên file lưu hiện hành Hộp hiển thị c cá giá trị của ADC Hộp hiển thị các tín hiệu cảnh báo Vùng hiển thị phổ tổng Hộp hiển thị giá trị kênh tại vị trí cursor Nút xóa phổ Hộp lựa chọn kiểu trục Hộp công cụ phóng to, thu nhỏ phổ Hình 2.6 : Giao diện trong chế độ Event - Event. - Nút START/STOP cho phép và không cho phép chế độ Event - Event hoạt động (khi cho phép, nút có màu xanh lá cây). - Hộp textbox cho phép đặt thời gian Delay Time ( s ) và Pulse With (ns). - Hộp textbox cho phép đặt thời gian đồng bộ các ADC. - Hộp thoại cho phép gõ đường dẫn lưu số liệu đo được. Vì lượng số liệu là rất lớn nên lưu thành nhiều file khác nhau, ở mỗi thời điểm tên file lưu hiện hành được hiển thị. - Hộp thoại hiển thị các giá trị ADC hiện hành trong quá trình đo. - Các tín hiệu chỉ báo, TAC khi có màu xanh lá cây báo có tín hiệu TAC (hoặc trùng phùng), DATA khi màu xanh lá cây báo có dữ liệu. - Vùng hiển thị phổ tổng cũng giống như trong MCA, cũng có các tùy chọn cho phép hiệu chỉnh thể hiện của phổ. - Trong vùng hiển thị có hộp textbox hiển thị giá trị kênh tại vị trí cursor. - Nút Clear cho phép xóa phổ. 2.6 Đặc điểm và nguyên tắc hoạt động của một số khối điện tử quan trọng trong hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng Trong hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng, kênh thời gian đóng vai trò vô cùng quan trọng, nó cung cấp tín hiệu thời gian cho khối trùng phùng hoặc khối biến đổi thời gian thành biên độ (TAC) để xác lập điều kiện cho hệ đo ghi các cặp sự kiện trùng phùng. Vì vậy, nếu các tham số của kênh thời gian chọn lựa không chính xác sẽ gây ra trùng phùng giả hoặc làm mất các sự kiện trùng phùng thật. Xung lối ra của đầu dò HPGe thể tích lớn có biên độ nằm trong dải rộng và có thời gian tăng khác nhau nhiều (biên độ từ 0  3 V, mặt tăng từ 80  250 ns) nên cần có khối TFA tạo dạng và khuếch đại tín hiệu từ đầu dò trước khi vào khối CFD. Để thu được độ phân giải thời gian tốt nhất, điều quan trọng là tìm được các thông số tối ưu nhất cho các khối TFA và CFD. [5, tr.12] Kênh thời gian của hệ cộng biên độ các xung trùng phùng gồm các khối khuếch đại lọc lựa thời gian TFA và khối phân biệt ngưỡng CFD. 2.6.1 Đặc điểm của khối khuếch đại lọc thời gian TFA 474 Khối TFA 474 do hãng ORTEC sản xuất, về nguyên tắc hoạt động giống như các khối TFA khác. Khi dùng TFA 474 các thông số cần quan tâm là : - Thay đổi hệ số khuếch đại tín hiệu (gồm hai núm chỉnh Gain và Fine Gain) - Thay đổi thời gian tăng của xung (núm INT) - Thay đổi thời gian giảm của xung (núm DIFF) Chuyển mạch chọn hệ số khuếch đại của TFA. Chuyển mạch chọn thay đổi thời hằng mạch tích phân. Chuyển mạch chọn thay đổi thời hằng mạch vi phân. Lối vào từ tiền khuếch đại Lối ra của TFA Hình 2.7 : Mặt trước của khối TFA 474. Hai chức năng chính của TFA 474 là khuếch đại và tạo dạng xung. Bên cạnh đó còn có chức năng khác như điều chỉnh Pole - zero, điều chỉnh cực tính của lối ra (chuyển mạch INVERT/NONINVERT, INVERT: đảo cực tính, NON - INVERT: không đảo cực tính xung). Về thực nghiệm khảo sát, hằng số tích phân trong khối TFA thường được chọn sao cho thời gian tăng của các xung ở lối ra đều được làm chậm hơn thời gian tăng của xung lối vào. Xung từ lối ra của tiền khuếch đại của các đầu dò bán dẫn thay đổi trong khoảng thời gian khá rộng (phụ thuộc vào kích thước của tinh thể và loại tiền khuếch đại được sử dụng). Xung lối ra có mặt tăng nằm trong khoảng từ vài chục đến vài trăm ns, thời gian giảm của xung nằm trong khoảng vài chục đến vài trăm s . Vì vậy, chọn lựa các tham số của khối TFA là rất quan trọng. Việc chọn lựa hằng số tích phân (mặt tăng của xung) lớn quá sẽ làm cho độ phân giải thời gian kém (trùng phùng ngẫu nhiên tăng) nhưng hiệu suất ghi tăng (số xung thu được). Việc lựa chọn hằng số vi phân chính là xác định khoảng thời gian xung đến đường cơ bản và cho phép xung kế tiếp được quan sát, nếu dài quá sẽ xảy ra quá trình chồng chập xung. Xung lối ra của TFA 474 nằm trong khoảng từ 0 đến  5 V, nếu lối vào nằm trong khoảng từ 0 đến 1 V thì sẽ được khuếch đại tuyến tính. Lối ra nằm trong khoảng từ 0 đến  5 V, cực tính của tín hiệu ra phụ thuộc vào chọn chế độ INVERT hay NON-INVERT. 2.6.2 Đặc điểm của khối phân biệt ngưỡng CFD 584 Khối CFD 584