BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Đặng Sa Ly KỸ THUẬT XỬ LÝ XUNG SỐ DPP CHO HỆ ĐO GAMMA NaI(Tl) LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Đặng Sa Ly KỸ THUẬT XỬ LÝ XUNG SỐ DPP CHO HỆ ĐO GAMMA NaI(Tl) Chuyên ngành: Vật Lí Nguyên Tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VÕ HỒNG HẢI Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 LỜI CẢM ƠN Tôi hoàn thành luận văn này, công lao to lớn quý thầy cô, hổ trợ học viên động viên từ gia đình không kể đến Tôi chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Vật lý trường đại học Sư phạm Hồ Chí Minh, quý thầy cô môn Vật lý trường đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho Tôi đặc biệt cảm ơn Thầy Võ Hồng Hải, người hướng dẫn khoa học cho luận văn này, thầy kiên trì hướng dẫn giúp đỡ để hoàn thành tốt luận văn Cảm ơn bạn học viên lớp Cao học Vật lý Nguyên Tử khóa 22 trường đại học Sư phạm Hồ Chí Minh bạn học viên Cao học trường đại học Khoa học Tự nhiên, giúp đỡ trình học, nghiên cứu tiến hành thí nghiệm Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 09 năm 2013 Đặng Sa Ly MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tương tác tia gamma[1], [6] 1.1.1 Hiệu ứng quang điện 1.1.2 Hiệu ứng Compton 1.1.3 Hiệu ứng tạo cặp 11 1.2 Hệ phổ kế gamma NaI(Tl) [2],[5],[6],[7] 12 1.2.1 Detector nhấp nháy NaI(Tl) 13 1.2.2 Phân tích dạng xung nhấp nháy 14 1.2.3 Tiền khuếch đại 15 1.2.4 Khuếch đại 17 1.2.5 Bộ phân tích độ cao xung 23 1.2.6 Độ phân giải lượng 26 1.3 Sơ đồ hệ phổ kế đại 26 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT XỬ LÝ XUNG TÍN HIỆU SỐ DPP 28 2.1 Kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP [15] 28 2.2 Xử lý xung tín hiệu phân tích độ cao xung [4],[8],[9],[10],[11] .29 2.2.1 Sự tổng hợp xung hình thang xung tam giác 29 2.2.2 Sự tích chập với hàm chữ nhật hàm dốc cụt (rectangular and truncated ramp functions) 30 2.2.3 Đáp ứng xung hình thành xung hình thang 31 2.2.4 Số hóa hình thành xung hình thang 34 2.2.5 Một số giải thuật đệ quy khác 38 2.3 Khôi phục mức (baseline restoration) .40 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT MỐI LIÊN HỆ GIỮA XUNG DẠNG MŨ VÀ XUNG HÌNH THANG 41 3.1 Khảo sát dạng xung hình thang theo tham số DPP .41 3.1.1 Cố định bề rộng xung Tw, thay đổi k m 41 3.1.2 Cố định thời gian tăng k, thay đổi m Tw 42 3.1.3 Cố định thời gian phần đỉnh m, thay đổi k Tw 43 3.1.4 Kết luận 44 3.2 Ảnh hưởng thời gian tăng (rise time) xung mũ lên độ cao xung hình thang [10] 45 3.3 Khảo sát chồng chập xung [4] 47 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM 53 4.1 Bố trí thí nghiệm .53 4.1.1 Bố trí thí nghiệm 53 4.1.2 Các thông số thí nghiệm [12],[13],[14] 53 4.2 Phân tích tham số DPP dạng xung hình thang 54 4.2.1 Trường hợp cố định Tw = 20 µs 55 4.2.2 Trường hợp Tw = 30 µs 56 4.2.3 Trường hợp Tw = 40 µs 56 4.2.4 So sánh đánh giá tham số DPP dựa vào độ phân giải lượng 57 4.3 Phân tích tham số DPP dạng xung mũi nhọn (cusp - like) 58 4.3.1 Phân tích tham số DPP dạng xung tam giác 58 4.3.2 Phân tích tham số DPP dạng xung mũi nhọn 60 4.4 Trường hợp chồng chập xung (pile-up) 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 66 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải c Vận tốc ánh sáng chân không 3.108 m/s E Năng lượng h Hằng số Planck 6,626.10-34 J.s K Động NaI(Tl) Tinh thể Natri Iốt hoạt hóa Thalium γ Gamma ν Bước sóng Chữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh BD Độ hụt xung Ballistic Deficit DPP Xử lý xung tín hiệu số Digital Pulse Processing DS Khối trễ – trừ Delay – Subtract Flash ADC Bộ chuyển đổi tương tự thành số Flash Analog Digital loại song song Converter Bề rộng nửa chiều cao đỉnh phổ Full Width at Half FWHM Maximmum MCA Bộ phân tích đa kênh Multi Channel Analyzer MCS Đếm số kiện Multi Channel Scaling PAW Công cụ phân tích vật lý Physics Analysis Workstation PHA Phân tích độ cao xung Pulse Height Analyzer SCA Bộ phân tích đơn kênh Single Channel Analyzer MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực phát triển thiết bị điện tử cho detector hạt nhân, với phát triển ngày mạnh tốc độ mã hóa sang số từ tín hiệu tương tự, xung tín hiệu từ detector hạt nhân số hóa trực tiếp Sử dụng kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP (Digital Pulse Processing), cho phép ta thu nhận thông tin vật lý xạ ghi nhận lượng xạ để lại, thời gian, số đếm Với công nghệ này, hệ đo hạt nhân nhỏ gọn tiện lợi so với hệ đo hạt nhân “truyền thống”, sử dụng module xử lý analog, để thực với chức Trên giới, kỹ thuật DPP, nay, nghiên cứu ứng dụng phát triển hệ đo phổ xạ hạt nhân Với hỗ trợ thiết bị Flash-ADC 500 samp/sec thiết bị lập trình nhúng logic FPGA từ PTN GS Masaharu Nomachi, thuộc khoa Vật lý – đại học Osaka, Nhật Bản, triển khai hệ đo gamma với detector nhấp nháy NaI(Tl) Việc triển khai này, muốn áp dụng kỹ thuật xử lý xung DPP, để thực xây dựng hệ đo gamma NaI(Tl), thực PTN Hạt nhân trường ĐH Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh Trong đề tài này, sử dụng kỹ thuật xử lý xung số DPP để nghiên cứu hệ đo gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) Trước hết thực đánh giá giải thuật DPP Chúng xử lý cho xung dạng e mũ, tham số giải thuật DPP (k, l, m2 , Tw) độ tuyến tính khảo sát đánh giá Kế đến, sử dụng giải thuật này, thực cho hệ đo gamma với đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) Năng lượng xạ gamma khảo sát 511 keV từ nguồn chuẩn 22Na, đầu dò NaI(Tl) loại inch x inch Tín hiệu xung (tương tự) từ tiền khuếch đại đầu dò NaI(Tl), dạng hàm e mũ, số hóa chuyển đổi nhanh Flash-ADC (Flash-ADC Analog Digital Converter); kết hợp với FPGA trigger liệu số truyền lên máy tính Sử dụng kỹ thuật DPP sử dụng để xử lý xung e mũ, thành dạng xung hình thang, tam giác mũi nhọn Chúng khảo sát thông số giải thuật DPP, phổ lượng gamma hình thành Dựa vào độ phân giải đỉnh quang điện, đánh giá tính tối ưu cho hệ đo Trong luận văn, thí nghiệm thực BM Vật lý Hạt nhân, trường đại học Khoa học Tự nhiên-TpHCM Các thiết bị điện tử chuyển đổi nhanh Flash-ADC FPGA trigger nằm chương trình hợp tác phát triển thiết bị hạt nhân chất lượng cao nhóm giáo sư Masaharu Nomachi thuộc đại học Osaka, Nhật Bản BM Vật lý hạt nhân, trường đại học Khoa học Tự nhiên – Tp HCM Phần bố trí luận văn phân bổ sau: Chương 1: Lý thuyết tổng quan: Giới thiệu tương tác xạ gamma với môi trường vật chất; Hệ phổ kế gamma đầu dò NaI(Tl) Chương 2: Kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP: Giới thiệu giải thuật đệ quy tạo dạng xung tối ưu Chương 3: Khảo sát mối liên hệ xung dạng mũ xung hình thang: Áp dụng giải thuật DPP xử lý tín hiệu detector để khảo sát mối liên hệ xung vào Chương 4: Thực nghiệm: Áp dụng giải thuật DPP ghi nhận phổ lượng hệ đo NaI(Tl); đánh giá thông số DPP dựa độ phân giải lượng độ tuyến tính Chương 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tương tác tia gamma[1], [6] Các biến đổi hạt nhân, chẳng hạn phân rã beta thường để lại hạt nhân biến đổi trạng thái kích thích mà proton neutron lớp lượng hạt nhân trạng thái liên kết chặt Khi proton neutron hạt nhân tự xếp lại mức lượng thấp có thể, lượng kích thích phát dạng xạ điện từ Năng lượng tia gamma thực chất với độ chênh lệch lượng trạng thái đầu cuối hạt nhân Vì tia gamma xuất với đặc trưng chu kỳ bán rã hạt nhân mẹ, với lượng mà phản ánh cấu trúc mức lượng hạt nhân Các trạng thái hạt nhân lượng tử hóa mức lượng, đó, lượng tia gamma đặc biệt đặc trưng hạt nhân Vì tia gamma tạo để giải phóng lượng kích thích nên nói trình phân rã gamma Bức xạ gamma vừa có tính chất sóng (bước sóng vào khoảng 10-8cm) vừa có tính chất hạt với giới hạn lượng thấp 10keV Ví dụ phát tia gamma sau phân rã beta hạt nhân phóng xạ 22Na mô tả Hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ phân rã beta – phát xạ gamma hạt nhân 22Na Hiệu ứng tạo cặp Nguyên tử số Z Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng Compton Năng lượng (MeV) Hình 1.2 Ưu hiệu ứng xảy detector phụ thuộc số nguyên tử Z môi trường lượng tia gamma Bức xạ gamma không mang điện không ion hóa kích thích trực tiếp môi trường vật chất bị xuyên qua Tương tác xạ gamma với môi trường vật chất xảy theo ba chế chính: hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton hiệu ứng tạo cặp Tùy thuộc vào lượng tia gamma số nguyên tử môi trường bên detector mà ưu hiệu ứng khác (xem Hình 1.2) 1.1.1 Hiệu ứng quang điện Trong trình quang điện, photon đến va chạm không đàn hồi với nguyên tử tất lượng (hν) truyền cho electron liên kết gần hạt nhân nguyên tử Sau electron thoát khỏi nguyên tử với động Ee = hν – Eb, với Eb lượng cần thiết để electron liên kết khỏi nguyên tử Trong hiệu ứng này, Eb lượng liên kết electron lớp K lớp L với nguyên tử Electron tự mang lượng cao lúc giống hạt beta gây ion hóa thứ cấp môi trường Giả sử electron để lại toàn lượng bên môi trường (xem Hình 1.3) Xem xét số khía cạnh sau liên quan tới electron giúp hiểu rõ hiệu ứng quang điện: - Bởi electron tự hấp thụ hay xạ photon mà đồng thời thỏa mãn định luật bảo toàn động lượng lượng, nên hiệu ứng quang điện xảy 4.3.2 Phân tích tham số DPP dạng xung mũi nhọn 250000 200000 150000 100000 50000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Hình 4.12 Đường tuyến tính độ cao xung mũi nhọn độ cao xung e mũ, độ rộng xung Tw 20 µs 130 75000 Xung mũi nhọn 100 90 45000 Số đếm Xung vào dạng mũ 110 60000 Biên độ xung (kênh) Biên độ xung (kênh) 120 30000 15000 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Thời gian (bin x 2048 ns) Độ cao xung (kênh) Hình 4.13 dạnghợp mũ xungthành mũixung nhọn ứng với độmũi rộngnhọn Tw = l(cusp = 42 µs phổ Tiếp tụcXung xét vào trường hình dạng - (a) like) với độ 22 lượng Na 511 keV tương ứng (b) rộng xung Tw có giá trị 22 µs, 30 µs 42 µs (bằng với độ rộng xung tam giác) Tuy nhiên giải thuật hình thành xung mũi nhọn, tham số l thời gian cạnh lên xung mũi nhọn tham số k độ rộng xung Tw, đó, k = Tw = 2l + Hình 4.12 cho thấy mối quan hệ tuyến tính độ cao xung mũi nhọn độ cao xung vào Hình dạng xung mũi nhọn phổ lượng 22Na 511 keV tương ứng trường hợp Tw = 40 µs biểu diễn Hình 4.13 Kết độ phân giải lượng trường hợp hình thành xung mũi nhọn biểu diễn dạng số Bảng 4.3 dạng đồ thị Hình 4.14 Bảng 4.3 Độ phân giải đỉnh phổ 22Na 511 keV trường hợp hình thành xung mũi nhọn với độ rộng xung 40 µs, 28 µs 20 µs Tw = k (µs) 42 30 k (µs) l (µs) R ± ΔR(%) 42 20 9.17 ± 0.0007 30 k (µs) 22 l (µs) R ± ΔR(%) 14 60 k (µs) l (µs) 9.51 ± 0.0008 22 10 R ± ΔR(%) 9.55 ± 0.009 11.0 Hình thành xung mũi nhọn 10.5 Hình thành xung tam giác Độ phân giải (%) 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 10 12 14 16 18 20 Thời gian cạnh lên (µs) Hình 4.14 Độ phân giải đỉnh phổ 22Na 511 keV trường hợp hình thành xung mũi nhọn tam giác với thời gian tăng 20 µs, 14 µs 10 µs So sánh kết thu hai trường hợp xung tam giác xung mũi nhọn, nhận thấy dạng xung tam giác cho kết độ phân giải tốt dạng xung mũi nhọn độ rộng xung Do đó, hình thành dạng xung hình thang tam giác xem xung tối ưu cho độ phân giải tốt, phù hợp với hệ đếm tốc độ cao 4.4 Trường hợp chồng chập xung (pile-up) Các kết thu trên, không xét đến trường hợp xung tín hiệu vào xảy chồng chập, nói cách khác kiện đến detector xung đơn dạng mũ Khi xung tín hiệu vào xung đơn dạng mũ độ cao xung tuyến tính với biên độ xung vào đồ thị đường thẳng Hình 4.10 Khi xung tín hiệu vào có chồng chập, đồ thị độ cao – biện độ xung bị chồng chập không đường thẳng, mà xuất thêm phần “cánh”, đa phần nằm đường thẳng (xem Hình 4.15) 61 45000 Độ cao xung (kênh) 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 20 40 60 80 100 120 Biên độ xung vào (kênh) Hình 4.15 Độ cao xung hình thang theo biên độ xung mũ xung tín hiệu vào bị chồng chập 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong luận văn, nghiên cứu kỹ thuật DPP cho hệ đo phổ gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) Các thông số giải thuật DPP khảo sát đánh giá chi tiết Chúng sử dụng kỹ thuật DPP xử lý xung tín hiệu detector – tiền khuếch đại vẽ thành phổ độ cao xung đỉnh lượng 511 keV nguồn 22Na Khảo sát độ phân giải lượng theo thông số DPP gồm hệ số khuếch đại m2 (cố định hệ số khuếch đại 1), hệ số thời gian tăng xung k, hệ số thời gian đỉnh m hệ số thời gian tạo dang xung (độ rộng xung) Tw (Tw = 2k + m) Kết thu sau: Trường hợp xung dạng hình thang tam giác: Độ rộng xung Tw 20 µs, độ phân giải đạt tốt rơi vào trường hợp cặp giá trị (k, m) (6 µs, µs) 8,3 % Trường hợp xung dạng tam giác (k 10 µs), độ phân giải 8.33 % Độ rộng xung Tw 30 µs, độ phân giải tốt (k, m) (12 µs, µs) 8,15 % Trường hợp xung dạng tam giác, độ rộng xung 28 µs (k 14 µs), độ phân giải 8.28 % Độ rộng xung Tw 40 µs, độ phân giải tốt (k, m) (10 µs, 20 µs) 7.84 % Trường hợp xung dạng tam giác (k 20 µs), độ phân giải 8.18 % Trường hợp xung dạng mũi nhọn (Tw = 2k + 1): Độ rộng xung Tw 22 µs (k 10 µs), độ phân giải 9,55 % Độ rộng xung Tw 30 µs (k 14 µs), độ phân giải 9,51 % Độ rộng xung Tw 42 µs (k 20 µs), độ phân giải 9,17 % Chúng nhận thấy dạng xung hình thang tam giác phổ lượng có độ phân giải tốt so với dạng xung mũi nhọn So sánh với kết độ phân giải đỉnh 511 keV, thu điều kiện thí nghiệm kỹ thuật xử lý xung tương tự (tín hiệu detector – tiền khuếch đại đưa qua khuếch tạo dạng xung, đưa vào MCA để xác định độ cao xung), 8,5 % [3], rút kết luận kỹ thuật DPP cho độ phân giải tốt Trong giới hạn đề tài này, xung vào xung đơn riêng biệt dạng mũ Khi xung vào có chồng chập, ảnh hưởng xung chồng chập lên phổ độ cao xung xuất 63 phần “cánh” Do đó, đề tài mở rộng trường hợp xung tín hiệu vào có xảy chồng chập, xung chồng chập tách khôi phục thông tin xung riêng lẻ kỹ thuật DPP Kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP phương pháp đáng tin cậy Kỹ thuật DPP tiện lợi tính toán độ cao xung; xử lý hệ trình xử lý xung khôi phục mức nền, phát loại bỏ xung chồng chập, khử bứu âm Kiến nghị Chúng thực sử dụng phương pháp DPP cho đầu dò nhấp nháy NaI(Tl), thực cho lượng 511keV từ nguồn 22 Na, kiến nghị cần khảo sát cho lượng khác Thực xây dựng cho hệ phổ kế gamma NaI(Tl) sử dụng giải thuật DPP 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi xạ ion hóa, Nxb Đại học Quốc gia, Tp Hồ Chí Minh Đinh Sỹ Hiền (2005), Điện tử hạt nhân, Nxb Đại học Quốc gia, Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Quốc Hùng (2011), Xây dựng chương trình nhúng VHDL tính thông số đặc trưng cho hệ MCA (Flash-ADC/FPGA), Luận văn thạc sĩ, Đại học Cần Thơ Tiếng Anh Carlo Tintori (2011), Digital Pulse Processing for Physics Application, Workshop on Digital Pulse Processing, Liverpool Glenn F Knoll (1999), Radiation Detection and Measurement – 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc., USA Gordon R Gilmore (2008), Practical Gamma-ray Spectrometry – 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England William R Leo (1993), Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments – 2nd Edition, Springer – Verlag Press Steven W.Smith (1999), The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing 2nd Edition, California Technical Publishing San Diego, California V.T Jordanov, Glenn F.Knoll (1994), Digital synthesis of pulse shapes in real time for high resolution radiation spectroscopy, Nucl Instrum Method Phys Res A 345 10 V.T Jordanov, et al (1994), Digital techniques for real-time pulse shaping in radiation measurements, Nucl Instrum Method Phys Res A 353 11 V.T Jordanov (2000), Digital Pulse Processing – Part 1, Yantel, LLC · Los Alamos, NM USA Website 12 http://www.canberra.com 13 http://www.nucleide.org 14 http://www.ortec.com 15 http://www.caen.it 16 support.nuclear@caen.it 65 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Chương trình C ++ hình thành xung hình thang, tam giác #include #include #include #include #include #include using namespace std ; int main () { int A, B; int size = 151; int k, l, m1, m2, L, G, counter, i, j, m, delay; float M; int max_out, p_maxout, min_out, p_minout, sum_out, s_mid, p_mid, max_in, p_maxin, sum_in, min_in, p_minin, min, baseline, baselineout, threshold, s_meanpeak; int [size], v_av[size], v_av2[size], d1[size], dk[size], dl[size], p[size], q[size], r[size], s[size]; /*READ FILE*/ ifstream inf("input.txt",ios::in); if (!inf){ cout > m; cin >> m2; while (! inf.eof()) { /*INITIAL CONDITION*/ max_in = 0; min_in = 151; sum_in = 0; max_out = 0; sum_out = 0; counter = 0; baseline = 0; baselineout = 0; s_mid = 0; s_meanpeak = 0; M = 29.5; m1 = M*m2; l = k + m; // For cusp like shaper // k = 2*l + 1; while ((counter < size) and (!inf.eof())) { inf >> A>> B; v[counter] = B; counter ++; } /*MOVING AVERAGE FILTER FOR SMOOTH INPUT for (i = 0; i < counter; i++) { v_av[i] = 0; v_av2[i] = 0; for (j = 0; j < L; j++) { v_av[i]= v_av[i] + v[i + j]; v_av2[i]= v_av2[i] + v[L + G + i + j]; } v_av[i] = v_av[i]/L; v_av2[i] = v_av2[i]/L; //outf [...]... tả hệ phổ kế số hiện đại Năng lượng Số đếm DETECTOR – Tiền khuếch đại Flash ADC DPP Thời gian Hình dạng Hình 1.21 Sơ đồ hệ phổ kế số hiện đại 27 Interface CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT XỬ LÝ XUNG TÍN HIỆU SỐ DPP 2.1 Kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP [15] Từ những năm đầu thập niên 90, sự phát triển của bộ chuyển đổi tương tự sang số ADCs với độ phân giải số cao đã cho phép mở ra một triển vọng mới trong kỹ thuật. .. bức xạ hạt nhân DPP (Digital Pulse Processing) là kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số mà tín hiệu từ hệ detector - tiền khuếch đại được số hóa trực tiếp và được xử lý để cho ra các thông tin về năng lượng, thời gian đến, của bức xạ Các giải thuật số thay thế cho hệ mạch điện thời gian và hình thành xung tương tự Các lợi ích của kỹ thuật DPP là do tính linh hoạt trong việc thực thi các giải thuật, một board... tăng của xung detector, khi đó thời gian tăng của xung phụ thuộc detector mà không phụ thuộc tiền khuếch đại 1.2.4 Khuếch đại 1.2.4.1 Chức năng Mô tả chi tiết quá trình xử lý xung tương tự giúp hiểu về kỹ thuật xử lý xung số thực hiện các chức năng tương tự như trong xử lý xung tương tự Các xung đỉnh nhọn tạo ra từ hệ detector – khuếch đại không phù hợp để tính độ cao xung (lý tưởng nhất là loại xung tăng... hiểu dạng xung nào là lý tưởng cho việc xử lý tín hiệu Hình 1.14 biểu diễn một số dạng xung khác nhau cùng với một thông số lý thuyết gọi là hệ số nhiễu tỷ đối (relative noise)” mà hệ thống hình thành xung đưa ra Ở đây chúng tôi không cần đưa ra những giải thích mang tính toán học, chỉ cần nói rằng, hệ số nhiễu tỷ đối càng nhỏ thì độ phân giải cuối cùng của hệ càng tốt Về mặt lý thuyết, dạng xung tối... xung (thường là hình thành dạng xung Semi-Gaussian) Xung tín hiệu tạo thành được số hóa nhờ bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC, sau đó được chuyển vào bộ phân tích và ghi nhận Đối với một hệ phổ kế gamma số hiện nay, khác với hệ phổ kế truyền thống, tín hiệu từ hệ detector – tiền 26 khuếch đại được số hóa trực tiếp nhờ bộ Flash-ADC và quá trình xử lý tín hiệu số thay thế cho quá trình xử lý. .. kỹ thuật xử lý số các xung ra từ detector Bấy giờ nhiều hệ phổ kế số được thiết kế sẵn trên thị trường kết hợp phương pháp xử lý số thay thế phương pháp tương tự truyền thống, các hệ phổ kế này đã chứng tỏ được những lợi thế quang trọng vượt hơn hệ phổ kế truyền thống Cho đến thời điểm hiện tại kỹ thuật DPP đã được phát triển rộng rãi trong nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới áp dụng vào đo bức xạ... các dạng xung giống như thế Ta không thể tạo ra một xung mũi nhọn hoàn toàn chỉ bằng các mạch điện thực tế, trong nhiều trường hợp thì dạng xung như thế không thỏa mãn cho bộ ADC tính độ cao xung bằng dạng xung gốc từ tiền khuếch đại Mặc dù không thể nào hình thành dạng xung mũi nhọn bằng mạch tương tự nhưng chúng ta có thể có được bộ lọc mũi nhọn bằng kỹ thuật xử lý xung số (sẽ được nghiên cứu kỹ trong... vi phân Mạch khử cực zero Xung ra có bướu âm Hình 1.17 Hiện tượng bướu âm và mạch khử cực zero Tín hiệu ra từ mạch CR – (RC), có một số trường hợp không mong đợi như: bứu âm, chồng chập, dịch chuyển mức nền Để khắc phục những tình trạng này, trong kỹ thuật xử lý xung tín hiệu tương tự, các sơ đồ mạch khá phức tạp (xem Hình 1.17) Nhưng đối với kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP, mọi việc trở nên khá... keV 1.2 Hệ phổ kế gamma NaI(Tl) [2],[5],[6],[7] Loại xung chồng chập Khử cực zero Khôi phục mức nền Tích phân Cổng Khuếch đại Hình 1.6 Sơ đồ hệ phổ kế gamma Hình 1.6 là sơ đồ một hệ phổ kế gamma điển hình Trước khi đi vào chi tiết một hệ phổ kế gamma, ta tìm hiểu các dạng xung được truyền trong hệ này gồm có ba loại chính: • Xung tuyến tính mang thông tin trong kích thước của nó, đó là, độ cao xung hoặc... dạng xung tích phân khác nhau Mạch hình thành xung RC đơn giản nhất với một mạch vi phân có hệ số nhiễu xấu nhất (1.36 so với dạng xung mũi nhọn) Nếu một mạch vi phân thứ hai được thêm vào (CR – RC – RC) thì nhiễu tỷ đối còn 1.22 và về mặt lý thuyết, nếu có vô hạn mạch RC nối tiếp vào (CR – n(RC)) thì có thể đạt được hệ số nhiễu tỷ đối là 1.12 và con số này bằng với hệ số trong hệ thống hình thành xung ... sử dụng kỹ thuật xử lý xung số DPP để nghiên cứu hệ đo gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) Trước hết thực đánh giá giải thuật DPP Chúng xử lý cho xung dạng e mũ, tham số giải thuật DPP (k,... cao xung 23 1.2.6 Độ phân giải lượng 26 1.3 Sơ đồ hệ phổ kế đại 26 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT XỬ LÝ XUNG TÍN HIỆU SỐ DPP 28 2.1 Kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP. .. dò NaI(Tl) Chương 2: Kỹ thuật xử lý xung tín hiệu số DPP: Giới thiệu giải thuật đệ quy tạo dạng xung tối ưu Chương 3: Khảo sát mối liên hệ xung dạng mũ xung hình thang: Áp dụng giải thuật DPP xử