Mˇeˇren´ı spektra gama z´aˇren´ı scintilaˇcn´ım poˇc´ıtaˇcem
Abstrakt Gama spektroskopie je discipl´ına, kter´ a mˇeˇr´ı a vyhodnocuje spektra gama z´ aˇriˇc˚ u. Je ˇsiroce vyuˇz´ıvan´ a v dozimetrii a jadern´e fyzice. Dovoluje n´ am urˇcit mnoho vlastnost´ı zdroj˚ u gama z´ aˇren´ı, zejm´ena strukturu energetick´ ych hladin jader.
Pom˚ ucky: Scintilaˇcn´ı detektor, zdroj vysok´eho napˇet´ı NL2410, jednokan´alov´ y analyz´ator PHYWE, ˇc´ıtaˇc impuls˚ u NL2301, multikan´ alov´ y analyz´ ator PHYWE, osciloskop, osobn´ı poˇc´ıtaˇc, zdroje gama z´aˇren´ı, USB link PASCO 2100, olovˇen´e destiˇcky, program pro datov´ y sbˇer Data Studio, program MEASURE
1
Z´ akladn´ı pojmy a vztahy
Gama z´ aˇren´ım rozum´ıme elektromagnetick´e z´ aˇren´ı vys´ılen´e z atomov´eho j´adra, narozd´ıl od rentgenov´eho z´aˇren´ı, kter´e vych´ az´ı z vnitˇrn´ıch slupek atomov´eho obalu. V ˇsirˇs´ım slova smyslu je to z´aˇren´ı s energi´ı vyˇsˇs´ı neˇz 100 keV. Kaˇzd´ y zdroj gama z´ aˇren´ı m˚ uˇzeme charakterizovat spektrem, tj. z´avislost´ı intenzity (ˇcili poˇctem foton˚ u) na energii (vlnov´e d´elce, frekvenci) z´ aˇren´ı. Studiem spekter gama zdroj˚ u se zab´ yv´a spektrometrie z´aˇren´ı gama. Radioaktivita je jev, pˇri kter´em se j´ adra atom˚ u urˇcit´eho prvku samovolnˇe pˇremˇen ˇuj´ı na j´adra jin´eho prvku, pˇriˇcemˇz je emitov´ ano vysokoenergetick´e z´ aˇren´ı, v pˇr´ıpadˇe α z´aˇren´ı je to j´adro helia a u β z´aˇren´ı jsou to elektrony nebo pozitrony. Gama z´ aˇren´ı (foton) vznik´ a jako doprovodn´ y jev pˇri α ˇci β radioaktivn´ı pˇremˇenˇe atomov´ ych jader, avˇsak v pˇr´ırodˇe neexistuje ˇz´ adn´ y ˇcist´ y gama z´ aˇriˇc. Veliˇcina charakterizuj´ıc´ı rychlost pˇremˇeny jader se naz´ yv´a aktivita A. Aktivita ud´ av´ a poˇcet jader, kter´ y se pˇremˇen´ı za jednotku ˇcasu, tj. A = − dNdt(t) , jednotkou aktivity je Becquerel (jeden rozpad za vteˇrinu). Rozpad j´ adra je pavdˇepodobnostn´ı jev, takˇze nelze pˇredpovˇedˇet ˇcas, kdy se dan´e j´adro pˇremˇen´ı. Poˇcet jader, kter´ y je v dan´ y ˇcasov´ y okamˇzik ve vzorku, se ˇr´ıd´ı exponenci´aln´ım z´akonem radioaktivn´ıho rozpadu N (t) = N0 eλt , kde N0 je poˇc´ ateˇcn´ı poˇcet jader, λ je tzv. rozpadov´a konstanta, kter´a ud´av´a stˇredn´ı pravdˇepodobnost rozpadu. D˚ uleˇzitou veliˇcinou je jednotka ˇcasu, za kter´ y se rozpadne pr´avˇe polovina p˚ uvodn´ıho mnoˇzstv´ı jader, naz´ yv´ ame ji poloˇcas rozpadu T1/2 . Mezi roypadovou konstantou a poloˇcasem rozpadu plat´ı vztah λ=
log 2 . T1/2
Po uplynut´ı doby rovn´e desetin´ asobku poloˇcasu rozpadu m˚ uˇzeme vzorek povaˇzovat za neaktivn´ı. Pokud pˇri α ˇci β pˇremˇenˇe se dceˇrinn´e j´ adro nenach´az´ı v z´akladn´ım stavu, doch´az´ı pˇri pˇrechodu do tohoto stavu k vyz´ aˇren´ı jednoho ˇci nˇekolika gama foton˚ u, kde energie foton˚ u je d´ana rozd´ılem energi´ı jednotliv´ ych hladin.
Detekce gama z´ aˇ ren´ı Protoˇze gama fotony nenesou elektrick´ y n´ aboj, nem˚ uˇzeme je detekovat pˇr´ımo. (Pˇr´ım´ ymi metodami m˚ uˇzeme detekovat pouze ˇc´ astice maj´ıc´ı elektric´ y n´ aboj ˇci magnetick´ y moment.) K detekci foton˚ u vyuˇz´ıv´ame tˇri hlavn´ı procesy: • vnitˇrn´ı fotoelektrick´ y jev (fotoefekt): foton interaguje s elektronem v´azan´ ym v atomov´em obalu (pˇrednostnˇe na vnitˇrn´ıch slupk´ ach, zejm´ena na K-slupce) tak, ˇze mu pˇred´a veˇskerou svou energii a t´ımto se elektron z vazby uvoln´ı. Elektron nese kinetickou energii T = Eγ − EB , kde EB je vyzebn´ı energie elektronu na dan´e slupce. Tento elektron jiˇz m˚ uˇzeme detekovat standardn´ımi detekˇcn´ımi metodami. Po takto uvolnˇen´em elektronu je jeho m´ısto zaplnˇen´e elektronem z vyˇsˇs´ı energetick´e slupky za vyz´aˇren´ı rentgenov´eho fotonu, a tak d´ale aˇz do obnoven´ı stabiln´ı konfigurace atomov´eho obalu. Kromˇe vyz´aˇren´ı rentgenov´eho fotonu, m˚ uˇze b´ yt energie pˇred´ana pˇr´ımo elektronu z vyˇsˇs´ı slupky a ten je tak´e uvolnˇen, tzv. Auger˚ uv elektron. Fotoefekt se uplatˇ nuje pˇredevˇs´ım u gama z´ aˇren´ı s niˇzˇs´ımi energiemi, nejˇcastˇeji nast´ av´a na nejvnitˇrnˇejˇs´ı slupce - K. • Compton˚ uv rozptyl: pruˇzn´ y rozptyl fotonu na voln´em nehybn´em elektronu. Ve skuteˇcnosti vˇsak elektron nen´ı v klidu a je v´ azan´ y v atomu, avˇsak jeho kinetick´a energie je v˚ uˇci energii fotonu zanedbateln´a. Compton˚ uv rozptyl nast´ av´ a zejm´ena na elektronech z vnˇejˇs´ıch slupek obalu, takˇze je m˚ uˇzeme povaˇzovat za voln´e a nehybn´e. Pˇri t´eto sr´ aˇzce foton pˇred´ a ˇc´ ast sv´e energie elektronu a pokraˇcuje jin´ ym smˇerem s menˇs´ı energi´ı a elektron je odraˇzen. Kinetick´ a energie odraˇzen´eho elektronu je T = Eγ − Eγ0 , kde Eγ0 je energie rozpt´ ylen´eho fotonu dan´a vztahem: Eγ0 =
1+ 1
Eγ Eγ mc2 (1 −
cosθ)
,
kde θ je u ´hel rozptylu fotonu. Tento proces se uplatˇ nuje pˇri stˇredn´ıch a vyˇsˇs´ıch energi´ı fotonu. • tvorba elektronov´ ych-pozitronov´ ych p´ ar˚ u: foton s dostateˇcnˇe vysokou energi´ı (v poli j´adra vˇetˇs´ı neˇz 2mc2 , 2 m´enˇe pravdˇepodobnˇeji v poli elektronu 4mc ) se m˚ uˇze pˇremˇenit na dvojici elektron-pozitron. Pozitron t´emˇeˇr okamˇzitˇe v l´ atce anihiluje s nˇekter´ ym z jej´ıch elektron˚ u za vzniku dvou foton˚ u, kaˇzd´ y o energii 511 keV.
Spektrum gama z´ aˇ ren´ı Spektrum je z´ avislost intenzity z´ aˇren´ı na jeho energii. Typick´e spektrum je zn´azornˇeno na obr´azku 1. V oblasti nejniˇzˇs´ıch energi´ı pozorujeme elektronick´ y a radiaˇcn´ı ˇsum okol´ı. Do oblasti (4) spadaj´ı rentgenov´e fotony charakteristick´eho z´ aˇren´ı z atomov´eho obalu dceˇrinn´ ych jader. P´ık (3) se naz´ yv´a p´ık zpˇetn´eho rozptylu. Tento p´ık m´ a p˚ uvod v Comptonovˇe rozptylu fotonu (do u ´hlu 180◦ ) v okol´ı detektoru s n´aslednou detekc´ı takto rozpt´ ylen´eho fotonu ˇ v aktivn´ı oblasti detektoru. Sirok´ a oblast (2) se naz´ yv´a Comptonovsk´e kontinuum, kter´e je ukonˇceno Comtptonovou hranou. Comptonova hrana vznik´ a kv˚ uli Comptonovu rozptylu do u ´hlu 180◦ uvnitˇr aktivn´ıho objemu detektoru s n´ asledn´ ym u ´nikem rozpt´ ylen´eho fotonu z t´eto oblasti. Pro energie gama fotonu menˇs´ı neˇz 250 keV polohy p´ıku zpˇetn´eho rozptylu a Comptonovy hrany jsou zamˇenˇeny, tj. Comptonova hrana se nach´ az´ı pˇri niˇzˇs´ıch energi´ıch neˇz p´ık zpˇetn´eho rozptylu. Spojit´a oblast mezi Comptonovou hranou a p´ıkem pln´eho pohlcen´ı (1) je v d˚ usledku mnohon´asobn´eho Comptonova rozptylu. Energie p´ıku pln´eho pohlcen´ı (1) ud´ av´ a celkovou energii detekovan´eho fotonu. U β z´aˇriˇc˚ u se m˚ uˇze za p´ıkem pln´eho pohlcen´ı objevit ˇsirok´e pozad´ı zp˚ usoben´e detekc´ı brzdn´eho z´ aˇren´ı emitovan´eho elektronu, kter´ y m´a vˇetˇs´ı kinetickou energii neˇz doprovodn´ y gama foton. Tato oblast konˇc´ı pˇri energii rovn´e kinetick´e energii elektronu. Ve spektru m˚ uˇzeme d´ ale pozorovat tzv. souˇctov´e p´ıky. Tyto p´ıky vznikaj´ı v d˚ usledku souˇcasn´e detekce jinak dvou (i v´ıce, avˇsak m´enˇe pravdˇepodobnˇe) nez´ avisl´ ych proces˚ u. Napˇr. sumace hrany a fotop´ıku (1), souˇcet rentgenov´eho p´ıku (4) a fotop´ıku (1) nebo, m´ a-li z´ aˇriˇc kask´ adn´ı pˇrechod s emis´ı v´ıce gama foton˚ u, mohou se sˇc´ıtat energie pˇr´ısluˇsn´ ych fotop´ık˚ u nebo dokonce i energie patˇr´ıc´ı jinak do jedin´eho p´ıku. Pˇri detekci gama z´ aˇren´ı s energi´ı vˇetˇs´ı neˇz 1022 keV se ve spektru mohou vyskytovat tzv. u ´nikov´e p´ıky. Takto energetick´ y foton v oblasti detektoru vytv´ aˇr´ı elektronov´ y-pozitronov´ y p´ar s t´emˇeˇr okamˇzitou anihilac´ı pozitronu za vzniku dvou gama foton˚ u s energi´ı 511 keV. Pokud v detektoru zachyt´ıme oba tyto fotony a elektron z p´aru, z´ısk´ ame p´ık pln´eho pohlcen´ı. Jestliˇze ale zachyt´ıme jen jeden foton (druh´ y opust´ı objem detektoru) a elektron z p´ aru, ve spektru pozorujeme tzv. prvn´ı u ´nikov´ y p´ık, jehoˇz energie je o 511 keV niˇzˇs´ı neˇz energie p´ıku pln´eho pohlcen´ı. Kdyˇz oba anihilaˇcn´ı fotony opust´ı oblast detektoru a detektor tedy zaregistruje pouze elektron z p´aru, ve spektru pozorujeme druh´ yu ´nikov´ y p´ık, jehoˇz energie je o 1022 keV menˇs´ı neˇz energie p´ıku pln´eho pohlcen´ı. Aby to vˇse nebylo jednoduch´e, tyto u ´nikov´e p´ıky se nav´ıc mohou sˇc´ıtat s dalˇs´ımi p´ıky. U β + z´ aˇriˇc˚ u obvykle pozorujeme p´ık kolem energie 511 keV, kv˚ uli anihilaci emitovan´eho pozitronu s elektronem v prostˇred´ı mezi z´ aˇriˇcem a detektorem. (M´enˇe pravdˇepodobn´a je detekce obou anihilaˇcn´ıch foton˚ u a pozorov´an´ı p´ıku s energi´ı 1022 keV.)
Obr´ azek 1: Uk´azka spektra gama z´aˇren´ı
2
1.1
Metody mˇ eˇ ren´ı spektra
M´ ame v podstatˇe tˇri moˇznosti jak zpracovat sign´al z detektoru. • Manu´ aln´ı mˇ eˇ ren´ı: Pˇri tomto mˇeˇren´ı vyuˇz´ıv´ame amplitudov´eho analyz´atoru, na kter´em nastav´ıme tzv. doln´ı a horn´ı diskriminaˇcn´ı hladinu, ˇci-li tzv. okno (kan´al). Jestliˇze do analyz´atoru pˇrijde sign´al o vhodn´e amplitudˇe, ˇze se vejde do pˇr´ısluˇsn´eho okna, analyz´ ator tento sign´al propust´ı k dalˇs´ımu zpracov´an´ı. Jestliˇze je ale amplituda sign´ alu vˇetˇs´ı ˇci menˇs´ı neˇz je hodnota okna, analyz´ator tento sign´al zam´ıtne. Pˇri tomto mˇeˇren´ı tedy m˚ uˇzeme vyuˇz´ıt analogov´ y ˇc´ıtaˇc. Pro kaˇzd´e okno zmˇeˇr´ıme po urˇcitou pevnou dobu poˇcet impuls˚ u. • Jednokan´ alov´ y analyz´ ator: Princip je v u ´plnˇe stejn´ y jako u manu´aln´ıho mˇeˇren´ı, avˇsak analyz´ator automaticky proj´ıˇzd´ı okno po oknˇe a po urˇcitou dobu v nˇem mˇeˇr´ı poˇcet ˇc´astic. V´ ystupem jsou pak napˇet´ı u ´mˇern´e poloze okna a dalˇs´ı napˇet´ı u ´mˇern´e poˇctu ˇc´ astic. • Multikan´ alov´ y analyz´ ator: Princip spoˇc´ıv´a v tom, ˇze mˇeˇr´ıme po celou dobu vˇsechny kan´aly najednou. Anylyz´ ator zmˇeˇr´ı amplitudu pulzu a podle jej´ı velikosti, dan´ y sign´al zaˇrad´ı do pˇr´ısluˇsn´eho kan´alu. Tento zp˚ usob b´ yv´ a nejpouˇz´ıvanˇejˇs´ı.
Scintilaˇ cn´ı detektor Nyn´ı se dostaneme k popisu funkce detektoru. Budeme pouˇz´ıvat scintilaˇcn´ı detektor, jehoˇz princip je na obr´ azku 2. Scintil´ ator je l´ atka schopn´ a reagovat svˇeteln´ ymi z´ablesky (scintilacemi) na pohlcen´ı kvanta z´aˇren´ı. Tyto svˇeteln´e z´ ablesky jsou pak elektronicky registrov´ any pomoc´ı foton´asobiˇce. Pro gama z´aˇren´ı pouˇzijeme monokrystal NaI(Tl) (nˇekdy se znaˇc´ı NaI:Tl) - jodid sodn´ y aktivovan´ y thaliem. Kdyˇz foton o dostateˇcn´e energii vlet´ı do krystalu, excituje elektrony z valenˇcn´ıho p´ asu do vodivostn´ıho. Pˇri deexcitaci elektron vyz´aˇr´ı foton nejˇcastˇeji ve viditeln´e oblasti svˇetla. Tento foton by, v nepˇr´ıtomnosti thaliov´ ych atom˚ u, mohl b´ yt opˇet pohlcen excitac´ı jin´eho elektronu z valenˇcn´ıho p´ asu. Avˇsak thalium zp˚ usob´ı, ˇze v zak´ azan´em p´ asu (p´ as mezi vodivostn´ım a valenˇcn´ım, kde se nevyskytuj´ı ˇz´adn´e elektrony) vzniknou dodateˇcn´e energetick´e hladiny, jedna tˇesnˇe pod vodivostn´ım a druh´a nad valenˇcn´ım p´asem. Elektron pˇri deexcitaci z vodivostn´ıho p´ asu, pˇrejde nejprve nez´aˇriv´ ym procesem na horn´ı hladinu thaliov´e pˇr´ımˇesi aˇz potom deexcituje na doln´ı hladninu thaliov´e pˇr´ımˇesi, za vyz´ aˇren´ı viditeln´eho fotonu. Pak pˇrejde nazpˇet do valenˇcn´ıho p´ asu opˇet nez´ aˇriv´ ym procesem. Takto emitovan´ y foton jiˇz nem˚ uˇze b´ yt pohlcen krystalem (krystal se pro nˇej stane pr˚ uhledn´ ym) a doputuje aˇz na fotokatodu foton´ asobiˇce. Fotokatoda je vyrobena z materi´alu s n´ızkou v´ ystupn´ı prac´ı a foton, kter´ y na ni dopadne, z n´ı vyraz´ı nˇekolik elektron˚ u. Tyto elektrony cestuj´ı do n´asob´ıc´ıho syst´emu - na tzv. dynody. Dopadem na dynodu elektron vyraz´ı opˇet nˇekolik elektron˚ u, tento proces pokraˇcuje aˇz ke sbˇern´e anodˇe. Mezi dynodami je potenci´ alov´ y sp´ ad, kter´ y vyraˇzen´e elektrony urychl´ı, aby mohly na dalˇs´ı dynodˇe vyrazit dalˇs´ı elektrony. Z anody sebran´ y sign´ al vedeme do analyz´ atoru.
Obr´ azek 2: Scintilaˇcn´ı detektor
St´ınˇ en´ı gama z´ aˇ ren´ı Pˇri pr˚ uletu svazku foton˚ u l´ atkou se nemˇen´ı jejich energie, ale n´asledkem sr´aˇzek se postupnˇe zmenˇsuje proud foton˚ u. (Ostatn´ı fotony, kter´e pˇri interakci v l´ atce zmenˇsily svou energii, zmˇenily smˇer letu a tud´ıˇz uˇz d´ale nepatˇr´ı do svazku.) Zeslaben´ı monoenergetick´eho svazku foton˚ u prob´ıh´a podle exponenci´aln´ıho z´akona I(d) = I0 eµd , kde I(d) je intenzita svazku proˇsl´eho materi´ alem o tlouˇst’ce d, I0 je poˇc´ateˇcn´ı intenzita a µ se naz´ yv´a line´arn´ı koeficient u ´tlumu. Tohoto exponenci´ aln´ıho u ´tlumu intenzity se vyuˇz´ıv´a pˇri st´ınˇen´ı gama z´aˇren´ı. Pro st´ınˇen´ı gama z´ aˇren´ı se nejˇcastˇeji vyuˇz´ıvaj´ı materi´ aly s vysok´ ym atomov´ ym ˇc´ıslem, zejm´ena olovo.
3
2
Pracovn´ı u ´ koly 1. Osciloskopem pozorujte spektrum 137 Cs na v´ ystupu z jednokan´alov´eho analyz´atoru. Naˇcrtnˇete tvar spektra. (Osciloskop ukazuje tvary a amplitudy jednotliv´ ych pulz˚ u. Poˇcet pulz˚ u je d´an intenzitou ˇc´ary a energie v´ yˇskou impulzu.) 2. Namˇeˇrte spektrum impulz˚ u 137 Cs jednokan´alov´ ym analyz´atorem pomoc´ı manu´aln´ıho mˇeˇren´ı. Okno volte o ˇs´ıˇrce 100 mV. Spektrum graficky zpracujte. 3. Namˇeˇrte spektrum impulz˚ u 137 Cs jednokan´alov´ ym analyz´atorem pomoc´ı automatick´eho mˇeˇren´ı. Okno volte o ˇs´ıˇrce 100 mV. Spektrum graficky zpracujte. 4. Mnohokan´ alov´ ym analyz´ atorem namˇeˇrte jednotliv´a spektra pˇriloˇzen´ ych z´aˇriˇc˚ u (137 Cs, (Spektrum nab´ırejte 10 minut.)
60
Co,
241
Am a
133
Ba).
5. Pomoc´ı namˇeˇren´ ych spekter najdˇete kalibraˇcn´ı kˇrivku spektrometru, z´avislost rozliˇsen´ı spektrometru na energii z´ aˇren´ı. 6. Z namˇeˇren´eho spektra 137 Cs urˇcete urˇcete hodnotu p´ıku zpˇetn´eho rozptylu, Comptonovy hrany, energii rentgenov´eho p´ıku a energii souˇctov´eho p´ıku. 7. Mnohokan´ alov´ ym analyz´ atorem namˇeˇrte spektrum nezn´am´eho z´aˇriˇce. Urˇcete tento z´aˇriˇc, pozorujte a zaznamenejte dalˇs´ı jevy v jeho spektru. (Spektrum nab´ırejte 10 minut.) 8. Mnohokan´ alov´ ym analyz´ atorem namˇeˇrte spektrum pozad´ı v m´ıstnosti (z´aˇriˇce uschovejte v trezoru). Najdˇete v pozad´ı pˇrirozen´e z´ aˇriˇce a toto pozad´ı odeˇctˇete od vˇsech zaznamenan´ ych spekter jeˇstˇe pˇred jejich vyhodnocen´ım. (Pozad´ı nab´ırejte 10 minut.) 9. Graficky urˇcete z´ avislost koeficientu u ´tlumu olova na energii gama z´aˇren´ı. (Pouˇzijte vˇsechny z´aˇriˇce souˇcasnˇe, jednotliv´ a spektra nab´ırejte 5 minut)
3
Postup mˇ eˇ ren´ı • Manu´ aln´ı mˇ eˇ ren´ı spektra: Zapojte v´ ystup ze scintil´atoru do vstupu jednokan´alov´eho analyz´atoru (INPUT). Zapnˇete zdroj vysok´eho napˇet´ı, jednokan´ alov´ y analyz´ator a ˇc´ıtaˇc impuls˚ u. Pˇrepnˇete jednokan´al do manu´ aln´ıho m´ odu pomoc´ı tlaˇc´ıtka pod led diodou AUTO×MAN. Pˇripojte osciloskop na analogov´ y v´ ystup OUT OSCILOSCOPE a ˇc´ıtaˇc na v´ ystup Σ. Nastavte doln´ı diskriminaˇcn´ı hladinu pomoc´ı koleˇcka BASE a ˇs´ıˇrku okna pomoc´ı tlaˇc´ıtka FENSTER. Zaˇcnˇete s doln´ı diskriminaˇcn´ı hladinou 0 a pevnou ˇs´ıˇrkou okna. Zaznamenejte hodnotu z ˇc´ıtaˇce. Ta je d´ ana ve formˇe poˇcet impuls˚ u za sekundu. Pot´e posuˇ nte z´akladnu o ˇs´ıˇrku okna a znovu zaznamenejte hodnotu. Takto pokraˇcujte aˇz do 10V. • Mˇ eˇ ren´ı jednokan´ alov´ ym analyz´ atorem: Ponechte zapojen´ı z manu´aln´ıho mˇeˇren´ı. Zvolte tlaˇc´ıtkem m´ od AUTO a potenciometr nastavte na 10V. Nyn´ı je tˇreba nastavit ˇcas, po kter´ y analyz´ator z˚ ustane v kaˇzd´em oknˇe. Volba je v podstatˇe libovoln´ a. V´ ystupy X a Y je tˇreba pomoc´ı modul˚ u PASCO pˇripojit k poˇc´ıtaˇci. V programu DataStudio potom otevˇrete graf, kde pˇr´ısluˇsn´a napˇet´ı zobrazte na x-ovou resp. y-ovou osu. Zm´aˇcknˇete START v DataStudiu a na analyz´ atoru. Pokud zmˇen´ıte jak´ekoliv nastaven´ı na analyz´atoru, je tˇreba ho resetovat tlaˇc´ıtkem RESET. • Mˇ eˇ ren´ı mnohokan´ alov´ ym analyz´ atorem: Zapojte v´ ystup ze scintil´atoru na vstup (INPUT) a osciloskop na analogov´ y v´ ystup z multikan´ alu. Z´ aroveˇ n by mˇel b´ yt multikan´al zapojen kabelem do USB slotu na poˇc´ıtaˇci. Otevˇrete program MEASURE a zmaˇcknˇete v nˇem na liˇstˇe tlaˇc´ıtko s ˇcerven´ ym koleˇckem. Mˇela by se objevit volba, v kter´e zaˇskrtnˇete ”mˇeˇren´ı spektra.”Mˇeˇren´ı zaˇcne automaticky. Pokud ho chcete zastavit ”odˇskrtnˇete”pol´ıˇcko START/STOP. Po uplynut´ı doby mˇeˇren´ı, zmaˇcknˇete ACCEPT DATA a spektrum uloˇzte jako ˇc´ısla do textov´eho souboru (pˇri zad´ av´ an´ı jm´ena mus´ıte dopsat i pˇr´ıponu).
4
Pozn´ amky • Bˇehem pr´ ace dodrˇzujte bezpeˇcnostn´ı pˇredpisy a pravidla pro pr´aci se zdroji z´aˇren´ı. Po skonˇcen´ı mˇeˇren´ı je nutn´e pˇredat pracoviˇstˇe asistentovi. • Napˇet´ı na zdroji VN volte v rozsahu 600 - 1000 V. Doporuˇcen´a hodnota je 650 V. • Spektrum, kter´e zde mˇeˇr´ıte se dˇr´ıve naz´ yvalo diferenci´aln´ı spektrum. Integr´aln´ı spektrum vznikalo tak, ˇze m´ısto dvou diskriminaˇcn´ıch hladin existovala pouze jedna a v kaˇzd´em bodˇe se vyn´aˇsel poˇcet ˇc´astic s energi´ı vyˇsˇs´ı neˇz dan´ a hladina. Spektrum bylo tedy klesaj´ıc´ı a potom se numericky diferencovalo. Integr´aln´ı spektrum bylo pouˇz´ıv´ ano proto, ˇze byl probl´em obsluhovat dvˇe diskriminaˇcn´ı hladiny (z elektronick´eho hlediska). Dnes jiˇz tento probl´em odpadl a integr´ aln´ı spektrum se t´emˇeˇr nepouˇz´ıv´a. 4
• Tvar spektra je ovlivnˇen rozliˇsovac´ı schopnost´ı spektrometru. Pro danou energii E se rozliˇsovac´ı schopnost ud´ av´ a pomoc´ı ˇs´ıˇrky ∆E p´ıku u ´pln´eho pohlcen´ı v polovinˇe jeho v´ yˇsky (FWHM). Procentu´alnˇe ji vyjadˇruje veliˇcina S = ∆E E 100% • Pˇred zapnut´ım poˇc´ıtaˇce mus´ı b´ yt zapnuty vˇsechny pˇr´ıstroje pouˇz´ıvan´e pˇri mˇeˇren´ı, jinak je poˇc´ıtaˇc nerozezn´ a. • Kalibraˇcn´ı kˇrivka detektoru vyjadˇruje z´ avislost energie na ˇc´ısle kan´alu. Nejˇcastˇeji to b´ yv´a line´arn´ı z´avislost. • Pˇri mˇeˇren´ı koeficientu u ´tlumu mˇeˇrte plochy jednotliv´ ych p´ık˚ u ve spektru, poˇc´ateˇcn´ı intenzitu urˇcete bez vloˇzen´ ych olovˇen´ ych destiˇcek.
5
