بخشی از مقاله
چکیده:
با استفاده از روشهای طیف نگاری دیجیتال حذف ادوات آنالوگ حجیم میسر شده و بنابراین میتوان آشکارسازهای قابل حمل و نقل و مقرون به صرفه ساخت. در این تحقیق با استفاده از سوسوزن - CsI - Tl، به طیف نگاری دیجیتال پرداخته شده است. بدین منظور خروجی آند به رایانه منتقل شده، با استفاده از برنامه نوشته شده در محیط متلب طیف ارتفاع پالس رسم و در نهایت برای هر پالس به روز رسانی میگردد. به منظور قابل حمل و نقل سازی سیستم، منبع تغذیه ای که ورودی آن از رایانه تأمین میشود، طراحی و ساخته شده است. طیف ارتفاع پالس در حضور چشمه 137Cs رسم گردیده است. مطابق انتظار در طیف ارتفاع پالس مذکور فوتوپیک، لبه و پیوستار کامپتون دیده میشود.
مقدمه :
تابش به خودی خود با هیچ یک از حواس پنجگانه انسان درک نمیشود.درنتیجه باید صرفاً به دستگاههای آشکارسازی و اندازهگیری تابش اعتماد کرد.[1] کار آشکارساز تولید یک علامت به ازای هر ذره ورودی است. آشکارسازهای سوسوزن یکی از انواع آشکارسازها هستند که در اثر عبور تابش یوننده، نور تولید میکنند.[2] با استفاده از ابزارهایی مانند لامپ تکثیرگر فوتون میتوان نورسوسوزنی تولید شده را بدون اضافه کردن نویز بالای آماری به سیگنال الکتریکی قابل استفاده تبدیل کرد.[3]
تبدیل پالس تولید شده توسط آشکارساز به پالس ولتاژ و بدست آوردن توزیع دامنه آنها کار معمول سیستم طیف نگاری میباشد. در سیستم طیف نگاری آنالوگ به ادواتی مانند: پیش تقویت کننده، تقویت کننده خطی، تحلیلگر چند کاناله1 نیاز است. ثبت و تولید طیف ارتفاع پالس توسط واحد تحلیلگر چند کاناله انجام میشود. این واحد معمولاً شامل کش دهنده مرکز پیک و دروازه خطی همراهش2، بازیابنده خط پایه3 مبدل آنالوگ به دیجیتال، حافظه برای تبدیل ارتفاع پالس و نمایش نموداری است. قسمتهای دیگری مانند تمایزدهنده، حذف کننده انباشت و غیره می تواند به صورت اختیاری به تحلیلگر چند کاناله اضافه شود.[4] در شکل شماره - 1 - شماتیکی از سیستم طیف نگاری آنالوگ آورده شده است.>3[
پردازش پالس دیجیتال تحلیلکاملاً عددی از سیگنالهای آشکارساز است و الگوریتمهای عددی جایگزین مدارهای شکل دهنده و زمانگیر آنالوگ میشود. در این روش دیجیتال کردن پالسها مرحله مقدماتی است، و باید با دقت و قدرت تفکیک زمانی کافی انجام گیرد تا اطلاعات توسط پالس حفظ شود. وقتی پالسها به صورت دیجیتال در میآیند از اعوجاجات ناشی از نویز الکترونیکی و نوسانات دمایی مصون میمانند به محض دیجیتال شدن پالسها، تحلیل عددی شکل پالس میتواند به صورت برخط یا بعد از ذخیره سازی اطلاعات و در زمانهای دیگری انجام شود.[5] از مزایای پرازش دیجیتال پالس نسبت به روش آنالوگ می-توان به موارد زیر اشاره کرد:[7 ,6]
-1 با توجه به اینکه تغییرات به صورت نرم افزاری انجام میپذیرد لذا الگوریتم پردازش پالس به راحتی قابل تغییر و ویرایش است.
-2 امکان ساخت تجهیزات قابل حمل و نقل با حذف واحدهای آنالوگ میسر میشود.
-3 پردازشهای بعدی روی پالس به راحتی انجام می پذیرد.
-4 مقرون به صرفه است.
-5 گیراندازی و پردازش پالسها بر اساس معیارهای همزمانی بین آشکارسازهای مختلف یا قسمتهای مختلف یک آشکارساز راحتتر انجام میگیرد.از طرف دیگر، بیشتر آشکارسازهای تابش به یک ولتاژ بالا برای کارکردن نیاز دارند. منابع تغذیه ولتاژ بالا باید به گونه ای ساخته شوند که علیرغم افت و خیز ولتاژ ورودی، ولتاژ بالای خروجی تغیرات کمی داشته باشد.[2]
در این مقاله پالسهای آشکارساز توسط نوساننما، دیجیتال شده و در نهایت با استفاده از برنامه نویسی در محیط متلب به طیف نگاری پرتوهای گاما پرداخته شده است. در راستای قابل حمل و نقل سازی آشکارساز منبع تغذیهای با اندازه کوچک که ورودی آن به وسیله کابل USB از رایانه تامین میشود، طراحی و ساخته شده است.
روش کار :
الف - چیدمان آزمایش
در این کار از سوسوزن یدور سزیم فعال شده با تالیم - CsI - Tl - - با قطر 1 اینچ استفاده شده است. CsI - Tl - نسبت به NaI - Tl - حساسیت کمتری به رطوبت دارد و استحکام بیشتری دارد، لذا میتوان آن را در معرض شوک و ارتعاشات شدیدتری قرار داد. سوسوزن CsI - Tl - توسط گریس سیلیکون به لامپ تکثیرگر فوتون مدل XP3132 شرکت فوتونیس متصل می شود.
در ادامه، لامپ تکثیرگر فوتون نیز به مقسم ولتاژ متصل می گردد و خروجی آند توسط کابل BNC به نوساننمای1 دیجیتال انتقال مییابد. پالسهای خروجی آشکارساز پس از دیجیتال شدن توسط نوسان نما، از طریق کابل USB به رایانه انتقال یافته و با استفاده از الگوریتم نوشته شده طیف ارتفاع پالس به روز میگردند.
در این کار از نوساننمای دیجیتال Tektronix مدل 2024C استفاده شده است. چیدمان آزمایش در شکل شماره - 2 - نشان داده شده است. لازم به ذکر است، دیجیتال سازی هر پالس توسط نوسان نما دیجیتال حدوداً 2 ثانیه طول میکشد. لذا انتقال داده بر خط2 نیست. برای انتقال بر خط دادهها میتوان از مبدلهای آنالوگ به دیجیتال سریع و یا کارت های انتقال داده استفاده کرد.
