Dạng phổ gamma tán xạ ngược

3.1. Kh ảo sát các đặc trưng của phổ gamma tán xạ ngược

3.1.1. Dạng phổ gamma tán xạ ngược

Trên phổ mô phỏng gamma tán xạ thu được (hình 3.1) − trục hoành thể hiện giá trị của năng lượng E (MeV) mà photon tán xạ bỏ lại trong đầu dò, trục tung thể hiện giá trị của xác suất ghi nhận tương ứng với năng lượng E (MeV), có xuất hiện một đỉnh rất cao tại vị trí kênh 1165. Theo hình dạng của phổ, đỉnh năng lượng này được dự đoán gây ra bởi các photon phát ra từ nguồn tán xạ một lần lên bia rồi đi đến tinh thể đầu dò và bỏ lại năng lượng tại đó.

Hình 3.1. Phổ tán xạ trên bia Fe có bề dày 2,334cm

Để kiểm chứng cho dự đoán này, tác giả đã tiến hành tính toán ra năng lượng của photon gây ra đỉnh năng lượng nêu trên từ đường chuẩn năng lượng và so sánh với năng lượng của các photon tán xạ được tính theo công thức (1.1).

Như đã được trình bày trong mục 2.5: đường chuẩn năng lượng của đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) với MCA được cài đặt ở chế độ 8192 kênh, có dạng:

E = 0,20407*Ch 13,5363− (3.1)

Thay Ch = 1165 vào phương trình (2.10) suy ra E = 224,205keV.

So sánh với giá trị E’ = 224,882keV thu được từ công thức (1.1), ta nhận thấy hai giá trị có sự chênh lệch 0,3%. Như vậy dự đoán nêu trên là đúng, nói cách khác đỉnh phổ tại vị trí kênh 1165 được xác nhận gây ra bởi các photon tán xạ một lần lên bia vật liệu.

Tuy nhiên, ở vùng chân trái của đỉnh phổ, các số đếm có sự dâng lên khá cao. Các số đếm này chứng tỏ có sự đóng góp của các photon bị tán xạ nhiều lần trước khi đến tinh thể đầu dò, làm chồng chập lên các số đếm của photon tán xạ một lần. Bên cạnh đó, xuất hiện thêm đỉnh tia X khoảng năng lượng 75keV, điều này được lý giải là do sau khi photon tán xạ một lần trên bia vật liệu và quay ngược lại

đầu dò thì tiếp tục nó lại bị tán xạ trên ống chuẩn trực bằng chì (Pb) của đầu dò một lần nữa sau đó mới được ghi nhận.

Dựa vào những phân tích trên, tác giả sử dụng kỹ thuật xử lý phổ phù hợp để lọc ra thành phần đóng góp của tán xạ một lần, trong đó đỉnh tán xạ một lần (single scattering) và tán xạ đôi (double scattering) được khớp bằng hàm phân bố Gauss:

( ) ( )

2 0 2

x x

A 2

G x e

2

− −

= σ

σ π (3.2)

trong khi đó để làm giảm ảnh hưởng của tán xạ nhiều lần, các số đếm ở vùng chân trái và chân phải của đỉnh phổ được sử dụng để làm khớp theo một hàm đa thức bậc bốn:

( ) 0 1( 0) 2( 0)2 3( 0)3 4( 0)4

poly x =a +a x−x +a x−x +a x−x +a x−x (3.3) Tùy vào phổ tán xạ thu được, hai phương án xử lý phổ được đưa ra để phân

tích

phổ tán xạ như sau:

− Phương án 1: Đối với vật liệu có Z nhỏ và Z trung bình, sự đóng góp của thành phần tán xạ nhiều lần (chú yếu là tán xạ đôi) là đáng kể, do vậy, chúng tôi sử dụng 2 hàm Gauss (3.2) để khớp đỉnh tán xạ một lần và 1 hàm đa thức (3.3) để khớp nền tán xạ nhiều lần.

− Phương án 2: Đối với vật liệu có Z lớn, do đóng góp của thành phần tán xạ đôi là không đáng kể nên chúng tôi chỉ sử dụng 1 hàm Gauss (3.2) để khớp đỉnh tán xạ đơn, phần còn lại của phổ xem như đóng góp của tán xạ nhiều lần nên được khớp bằng hàm dạng đa thức như trong phương trình (3.3).

28

(a) (b)

Hình 3.2. Phổ tán xạ thu được từ hai bia vật liệu Zn và Au được xử lí theo a) phương án 1 − Zn và b) phương án 2 − Au

Việc làm khớp đa thức bậc bốn để nội suy số đếm nền ở vùng đỉnh phổ, tách đỉnh tán xạ một lần ra khỏi các số đếm nền và tính diện tích đỉnh tán xạ một lần được thực hiện bằng chương trình Colegram. Do đó, các phổ cần được chuyển thành các tập tin có định dạng “name.asc” để có thể đọc bằng chương trình Colegram. Trong luận văn này, vùng phổ được sử dụng để làm khớp hàm từ kênh 604 đến kênh 1772.