200 kanálový analyzátor na báze súpravy RFT 20046.

Súprava na meranie ionizujúceho žiarenia Roboton RFT 20046 je uspôsobená pre použitie s rôznymi detektormi. Pretože amplitúda impulzov z výstupu detektorov má rôznu veľkosť, je úlohou zosilňovača zosilniť registrovamé spektrum impulzov tak, aby ju mohol analyzátor (prevodník amplitúda / číslo - ADC) čo najpresnejšie odmerať. Rozsah vhodných amplitúd pre vstup do analyzátora je 0 - 5 V. Napríklad pre polovodičový detektor bude treba zvoliť väčšie zosilnenie ako pre scintilačný detektor, nakoľko množstvo náboja vytvorené interakciou ionizujúcej častice s aktívnym objemom detektora, ktoré určuje amplitúdu výstupného impulzu z detektora je menšie v prípade polovodičového detektora ako pri scintilačnom detektore.

Amplitúda impulzu na vstupe analyzátora okrem zosilňovača tiež závisí od veľkosti pracovného napätia detektora. Výrobca obvykle udáva doporučené optimálne pracovné napätie pre vybranú oblasť energii žiaričov. Často, napríklad po oprave detektora je nutné si skontrolovať funkciu detektora pri rôznych napätiach, s cieľom priblížiť sa predošlým parametrom pred opravou. Inokedy, napríklad pri Geigerovom - Müllerovom detektore je doporučené len maximálne dovolené napätie a pracovné napätie sa stanovuje na základe odmerania napäťovej charakteristiky detektora v oblasti tzv. plateau (plošiny) charakteristiky. Iným doplnkovým kritériom správnej voľby pracovného napätia je spektrum amplitúd impulzov odmeraných bez prítomnosti žiariča tzv. pozadie. Pozadie ohraničuje oblasť minimálnej odmeratelnej amplitúdy impulzov spektra.

Ponuka programu k úlohe 3 dáva možnosť overiť si ako závisí činnosť detektora od voľby pracovného napätia alebo od veľkosti zosilnenia aparatúry a tiež overiť štatistiku registrácie rádioaktívneho rozpadu. Táto ponuka slúži predovšetkým pre úvodné oboznámenie sa z vlastnosťami zariadenia, ktoré sa používa v praktiku.

Zaujímavou vlastnosťou aparatúry Roboton RFT 20046 je, že podľa nastavenia prepínača 10 v polohe:

• DIS umožňuje merať integrálne spektrum ;
• 0,5 (resp. aj 1 - 50) deferenciálne spektrum.

Program k úlohe 15 poskytuje dve základné ponuky:
 

a.-	Meranie na analyzátore - možnosť automatizovaného merania, zberu dát a následného spracovania údajov, ktoré sú odmerané pomocou scintilačného (resp. aj iného) detektora a 200 kanálového analyzátora Roboton RFT 20046.
b.-	Demo variant vyhodnocovania - možnosť si oskúšať na základe modelového spektra spôsob spracovania údajov a vyhodnocovania výsledkov.

Ponuka (b) je svojimi možnosťami podsúčasťou základnej ponuky (a) - meranie na analyzátore (okrem voľby 1 a voľby 6 predstavuje prakticky rovnaké možnosti voľby ako ponuka (a)) a slúži pre nácvik zobrazenia a vyhodnotenia spektra.
 

Základná ponuka (a)- meranie na analyzátore umožňuje nasledovné možnosti voľby:
 

1.-	štart merania na súprave Robotron Roboton RFT 20 046.
2.-	zobrazenie údajov spektra.
3.-	fitovanie píku.
4.-	energetickú kalibráciu pre zadanú amplitúdu spektra.
5.-	určenie aktivity neznámeho žiariča.
6.-	tlač výslednej správy z merania na záver..
7.-	Help.
8.-	Koniec programu.

Cieľom takéhoto rozdelenia ponuky možnosti je poskytnúť okrem skutočného merania (ponuka a) aj demonštračný variant (ponuka b) pre lepšiu možnosť prípravy na samostatné meranie a spracovanie výsledkov tejto úlohy praktika. Okrem 3 hodin "ostrého" merania počas praktika má takto poslucháč prakticky neobmedzený čas na prípravu v rámci demo variantu .

 

1.	ŠTART MERANIA.

Voľba 1 umožňuje opakovane spúšťať meranie na súprave na meranie ionizujúceho žiarenia Roboton RFT 20046 s následným zberom dát do počítača. Predpokladom korektnej funkcie prístroja RFT 20046 je nastavenie vhodného pracovného napätia na detektore U_vn (pomocou potenciometra 6), najčastejšie podľa doporučenia výrobcu. Kvôli dokumentácii pre praktikový protokol merania je údaj o U_vntreba vložiť do počítača. (Červená indikácia na prístroji (7) musí svietiť, čím potvrdzuje, že U_vn je pripojené na detektor. Samozrejmým predpokladom je voľba správnej polarity U_vn, ktorá je indikovaná príslušnou červenou svietivkou pod + alebo pod -. (V úlohe so scintilačným detektorom musí svietiť svietivka pod -.) Od veľkosti pracovného napätia závisí v malej miere zosilnenie fotonásobiča scinilačného detektora.

Impulz na výstupe scintilačného detektora, amplitúda ktorého je úmerná energii odovzdanej časticou alebo kvantom gama v citlivom objeme detektora (v tomto prípade scintilátora) má malú amplitúdu pre spracovanie na analyzátore (resp. jeho prevodníku amplitúda - kód => ADC). Preto ho treba zosilniť na zosilňovači, ktorého prepinač regulácie zosilnenia je na prednom paneli (Verstärkung -12). Keď bude nastavené príliš veľké zosilnenie, tak zosilnená amplitúda impulzu bude väčšia ako je vstupný rozsah analyzátora (0 - 5V) a impulz nebude analyzovaný. Pri nastavení príliš malého zosilnenia bude celé spektrum analyzovaných impulzov stlačené okolo počiatku rozsahu ADC. Pre zjednodušenie energetickej kalibrácie detektora doporučujeme nastaviť zosilnenie tak, aby najvyššia energia fotopíku, ktorú sa chystáte registrovať bola spolu s ostatnými fotopíkmi v jednom spoločnom rozsahu 0 - 5V, t.j. od 1 po 200 kanál. (Pre nenapraviteľných experimentátorov uvádzam, že možno uvedné doporučenie nerešpektovať s tým, že sa nevyhnú ďalšej kalibrácii zosilnenia aparatúry.) Kvôli dokumentácii pre praktikový protokol merania treba veľkosť zosilnenia tiež vložiť do počítača.

Diskriminačnú hladinu na súprave Roboton RFT 20046 možno meniť v rozsahu 0 - 5 V (resp. 0 až 1000 dielkov špirálového potenciometra, resp. podľa uvedeného nadpisu nad prepínačom (1) PEGEL od 0 do 100% nastaviteľnej hodnoty). Šírku kanála (prepínač 10) možno nastavovať pomocou prepínača KANALBR% v rozmedzí od 0.5% po 50% (z rozsahu 5V), respektívne aj do polohy DIS, v ktorej funguje súprava v režime integrálneho diskriminátora. Z dôvodov maximálnej presnosti merania a tiež aj z dôvodu zjednodušenia obslužného programu bol zvolený spôsob v ktorom sa predpokladá (pomocou prepínača 10):
 

To znamená, že pri takomto nastavení (ktoré prístroj nekontroluje a ktoré je ale nutnou podmienkou správnej funkcie programu !!! ) možno považovať súpravu Roboton RFT 20046 za 200 kanálový analyzátor so šírkou kanála 25 mV.

Pred započatím merania treba preto v programe nastaviť dolnú diskriminačnú hladinu U_dd a zadefinovať (pomocou počtu meraných kanálov) hornú diskriminačnú hladinu U_dh [ v počte kanálov v rozsahu od 1 po 200 ]. Do prvého kanála potom padnú amplitúdy impulzov od 0 do 25 mV, do druhého kanála amplitúdy od 25 mV do 50 mV atď. až do posledného 200. kanála padnú amplitúdy impulzov od 4,975 V do 5 V. Je jasné, že zvolené U_dd<U_dh. Týmito dvoma hodnotami je určený počet kanálov [od 1 do 200], ktorý sa bude merať. Ďalšim predpokladom úspešnosti merania s automatickým posuvom kanálov je stlačenie tlačítka (24) PEGEL- EXT/INT, ktorým sa odpojí ovládanie diskriminačnej hladiny z vnútra súpravy tak, aby túto hladinu mohol ovládať počítač zvonka.

Kvôli úplnosti výkladu dodávame, že ďalšim tlačítkom (20) - VORW [s / imp] možno zvoliť buď meranie početnosti impulzov za čas t_m alebo merať čas za ktorý sa zaregistruje predvolený počet impulzov. Pre úlohu č 15 by sa však malo tlačítko voľby 20 - VORW [s / imp ] nachádzať v stave stlačenom, nakoľko chceme registrovať početnosti impulzov v kanáloch. (Ostatné tlačítka - okrem tlačítiek 19 a 24 - na prednom paneli prístroja by nemali byť stlačené).

Pred spustením merania (tlačítkom 17 - štart) treba tiež zvoliť vhodné trvanie merania t_m početnosti impulzov v kanále (pomocou prepínačov 2 a 3). Nakoľko kanál sa bude v priebehu merania automaticky posúvať, bude celkové trvanie merania spektra závisieť od počtu meraných kanálov n.t_m. Možno to zbytočne zdôrazňujeme, že z hľadiska presnosti nameraného spektra, hlavne u menej aktívnych žiaričov, treba zvoliť vhodne dlhé trvanie t_m. Pretože pred započatím merania nemusíte vedieť aká je aktivita a energia, napríklad "neznámeho" žiariča, doporučujeme Vám spraviť si najprv jedno testovacie meranie (v rozsahu 1 - 200 kanál) s krátkym časom, napríklad t_m=1s. Potom ak je zosilnenie súpravy (prepínač 12) správne nastavené a viete v ktorej oblasti kanálov sa bude nachádzať želaný pík, môžete uskutočniť meranie s vhodne predĺženým trvaním t_m. Pre účely kalibrácie môžete merať len vo vybranom rozsahu kanálov, čím skompenzujete časovú stratu spojenú s predlžením jednotlivého merania t_m. Pre "neznámy" žiarič by ste mali uskutočniť meranie v celom rozsahu spektra, lebo chcete zistiť okrem iného aj údaje o ďalších význačných energiách tohto spektra.
 

Obr. h15-2. Spektrum žiariča 60Co odmerané pomocou gama spektrometra Na(Tl). Takto, alebo podobne (možno s jedným píkom) by malo vyzerať vami odmerané spektrum "neznámeho" žiariča. Obrázok tiež ilustruje polohu piku spätného rozptylu (backscatter), polohu comptonovej hraničnej energie (compton edge) a energie 2 pikov úplnej absopcie (photopeak).

Po nastavení trvania t_m, po skontrolovaní pripojenia Uvn a skontrolovaní nastavenia šírky kanála, overenia nastaveného zosilnenia na súprave a po vložení do programu vhodného rozsahu U_dd až U_dh, v ktorom sa má odmerať spektrum bude súprava čakať na ručné stlačenie tlačítka (17) - START na súprave (resp. podľa upozornenia v programe, pre iný typ programu to môže byť aj ESC). Po spustení merania treba už len vyčkať pokiaľ súprava nedomeria a potom zviditelniť namerané spektrum, vykonať fitovanie atď.

V prípade potreby možno meranie prerušiť z počítača stlačením klávesu ESC. Po vykonaní merania v zadanom intervale U_dd až U_dh sa namerané spektrum uloží do súboru expr00.dat. Namerané údaje sú teda k dispozícii k opakovanému zobrazovaniu a fitovaniu až do spustenia ďalšieho merania, keď dôjde k ich prepísaniu novými údajmi.
 

 

2.	ZOBRAZENIE.

Po zvolení tejto voľby možno zobraziť časť nameraného spektra alebo aj celé namerané spektrum, v závislosti od zadania intervalu kanálov pre zobrazenie (voľba <1> ) a to:
 

iz	- začiatočného kanálu;
Ik	- konečného kanálu.

požadovaného intervalu spektra, ktoré sa má zobraziť. Nutným predpokladom je, že predtým už nejaké spektrum (v rozsahu zvoleného intervalu kanálov od i_z  po I_k ) bolo namerané v rozsahu zvoleného intervalu i_z poI_k. Maximálny možný interval je od i_z=1 po I_k=200, v súlade s kanálmi spektrometra a jeho rozsahom 0 - 5 V.

Pre demo variant zobrazenia možno použiť hodnoty spektra odmeraného v celom rozsahu kanálov t.j. od I_z=1 po i_k=200, ktoré sa prečítajú zo súboru expr02.dat.

Vlastné zobrazenie vykoná program GRAPHER, s pomocou šablóny zo súboru expr00.grf. Po vykreslení grafu na obrazovke umožňuje prehliadač view.exe, z komplexu programov Graphera, meniť rozmery a posuv daného zobrazenia. [Najprv pomocou ESC prechod do ponuky volieb: ZOOM - pomocou klávesov 1 - 9 , posuv SHIFT - pomocou klávesov so šípkami], resp. aj ďalšie voľby ( napríklad pomocou DIGITIZE - pohybovať kurzorom, so sučasnou indikáciou polohy súradníc, bohužiaľ len v absolutnej mierke voči rohu obrazovky.). Po voľbe QUIT sa zakončí proces zobrazovania programu view.exe.

Program sa Vás bude na niekoľkých miestach pýtať či si chcete uložiť daný graf na disk pre následné vytlačenie na tlačiarni. Nezabudnite túto možnosť využiť pre vybrané obrázky, ktorými chcete dokumentovať svoje meranie. Vlastné tlačenie doporučujeme uskutočniť po zobrazení a ofitovaní píku pomocou voľby - Tlačenie výsledkov. Pri ďalšom meraní totiž sa údaje ukladajú do rovnakých súborov a preto dvojice grafov zo súborov grafera, ktoré boli určené pre vytlačenie z predchádzajúceho zobrazenia a fitovania program totiž prepíše. Samozrejme nie je cieľom praktika vytlačiť celú " knihu " papiera. Prosíme Vás o umiernenosť s ohladom na šetrenie našich lesov (t.j. papiera) a tiež aj Vášho času, pretože príprava a vytlačenie výsledkov meraní zaberie určitý čas, ktorého nie je nikdy nazbyt počas 3 hodinového trvania praktika.
 

 

3.	FITOVANIE.

Rozlíšenie detektora - je charakterizované šírkou FWHM ( full width at half max, FWHM=s(2*ln2)^0,5, kde s je stredná kvadratická odchýlka ), pri energii v okolí stredu píku. Vyjadruje sa buď v keV (pri Ge detektoroch, alebo relatívnou šírkou piku (pri scintilátoroch NaI(Tl)). Lepšie rozlíšenie (t.j. nízke ) umožňuje presnejšie oddeliť jednotlivé píky spektra.

Špičkové NaI(Tl) detektorov o rozmeroch - 3".3" pri energii 662 keV dosahujú rozlíšenie od 7.5 % do 8 %. Svetelný záblesk scintilátora NaI(Tl) má trvanie charakterizované časovou konštantou okolo 0.5ms. Typický predzosilňovač scintilačného detektora (určený na spektrometrické merania) predlžuje ideálne krátke trvanie čela impulzu na trvanie okolo 0.5ms. Z týchto dôvodov nie sú NaI(Tl) detektory dostatočne rýchle pre koincidenčné merania, cieľom ktorých je vysoké časové rozlíšenie. Pre veľmi rýchle časové merania sú vhodnejšie plastické scintilátory (s subnanosekundovým trvaním záblesku), poprípade o niečo pomalšie polovodičové detektory, napojené na špeciálne "rýchle" predzosilňovače.
 

Obr.h15-3. Príklad nevhodne zvolených hraníc fitovania.

Obr.h15-4. Príklad vhodne zvolených hraníc pre fitovanie (lk=80, pk=106).

Po zadaní hranic kanálov ( voľba <1> ) pre fitovanie - l_k a p_k, zistených na základe predchádzajúceho zobrazenia spektra program najprv (lichobežníková metóda) "očistí" pík (odpočíta z nameraných početností y(i) lichobežník, reprezentujúci vplyv iných udalostí, napríklad pozadia, udalostí zaznamenaných vplyvom interakcie gama kvanta Comptonovým rozptylom a pod.) a potom určí stred piku T0 +- s_T0, plochu pod fotopikom P +- s_P a znázorní vypočítaný fit.

Vysledky fitovania môžu byť rôzne úspešné (obr. h15-4 a obr. h15-5) v závislosti od zvolenia vhodných hraníc l_k a p_k, o čom sa možno presvedčiť po zobrazení nameraného a fitovaného priebehu. Preto doporučujeme sa pohrať s fitovaním a pre vytlačenie do referátu potom si uložiť ten najúspešnejší pokus.

S filozofie merania danej úlohy vyplýva, že pre určenie energie "neznámeho žiariča" treba mať okalibrovaný spektrometer. Na vykonanie energetickej kalibrácie spektrometra potrebujete poznať dvojice hodnôt: stred fotopiku T0 a jemu zodpovedajúcu energiu.

Na zistenie aktivity "neznámeho žiariča" potrebujete zase mať zistenú plochu pod pikom P, poznať aktuálnu aktivitu žiariča a efektívnosť registrácie v danom geometrickom usporiadaní pri energii tohto "neznámeho žiariča.

Na záver fitovania je preto treba následne pomocou volieb <1>, <2>, <3> zadať do programu parametre etalonového žiariča, ktoré budú použité jednak vo vytlačenom komentári k meraniu, ale hlavne Vám môžu uľahčiť prácu pri energetickej kalibrácii, poprípade pri určovaní aktivity neznámeho žiariča.

Ak tento okamih pre vstup parametrov premeškáte máte jednoducho smolu a budete sa musieť trápiť s vyhodnocovaním ručne alebo si zopakujete daný fit a potom uložíte potrebné údaje.

 

3.	ENERGETICKÁ KALIBRÁCIA.

 

Obr.h-15-6. Ilustruje tvar spektier od niekoľkých typických gama žiaričov a objasňuje spôsob energetickej kalibrácie spektrometra. Na základe niekoľkými meraniami zistených polôh stredov fotopíkov od rôznych žiaričov na osi x a im prislúchajúcich energii na osi y možno potom zostrojiť kalibračnú závislosť. (na obrázku reprezentovanú priamkou). Na základe tejto závislosti možno potom prepočítať amplitúdu impulzov na energiu.

Táto voľba  ponuky umožňuje vykonať na základe odmeraných polôh stredov pikov T0 a im prislúchajúcim energiám zistiť kalibračnú priamku (obr. h-15-7) a pomocou nej vypočítať energiu "neznámeho žiariča" pre veľkosť vloženej amplitúdy impulzu, reprezentovanú určitým kanálom.
 

Obr. h-15-7. Príklad kalibračnej krivky pre spektrometer gama, zostojenej na základe meraním zistených polôh pikov od troch známych žiaričov. (Na osi x je kanál na osi y energia).

Možnosti ponuky pre energetickú kalibráciu sú nasledovné:
 

Voľba-<1>	- umožňuje zo súboru nameraných hodnôt, ktoré sú zobrazené na obrazovke a ktoré predstavujú výsledok rôznych predchádzajúcich meraní a nasledovných fitov, vybrať len niektoré, napríklad tie, ktoré sú najdôveryhodnejšie, resp. voľba umožňuje vylúčiť zo súboru aspoň tú hodnotu, ktorú chcete pokladať za "neznámy žiarič" a nechcete ju zahrnúť do súboru údajov pre výpočet kalibračnej priamky.
Voľba <2>	-umožňuje zobraziť kalibračnú priamku na základe vybraných dvojíc hodnôt z predošlého výberu. Ak chcete mať vo výslednej správe o meraní vytlačený aj graf energetickej kalibrácie potom musíte aspoň raz použiť túto voľbu, resp. presnejšie uložiť pre potreby záverečnej tlače aspoň 1 najreprezentatívnejší graf energetickej kalibrácie.
Voľba <3>	umožňuje na základe vloženia amplitúdy impulzu [kanál] získať lineárnu aproximáciu pre okalibrovanie energie y [keV]:
		y = k.x + q

Na základe tejto funkcii možno potom po zadaní vhodného x, reprezentovaného hľadanou amplitúdou určiť mu príslušnú energiu "neznámeho žiariča".

Na porovnanie kvality aproximácie kalibračnej priamky v závislosti od voľby hodnôt použitých pre aproximáciu slúži koeficient korelácie r². (V prípade ideálnej zhody hodnôt s predpokladaným priebehom ide o funkciu a kvadrát koeficientu korelácie r²=1. Čím je teda hodnota r² bližšia k 1 je aproximácia výstižnejšia a presnejšia). Samozrejme, že uvedené predpokladá väčší počet dvojic hodnôt ako 2.
 
 

Obr. h-15-8. Príklad nameranej energetickej kalibrácie detektora s scintilátorom NaI(Tl). (Priradenie osí x a y je voči voľbe <3>, resp. obrázku h15-7 prehodené!).

Pretože žiaden "neznámy " žiarič v podmienkach praktika nie je v skutočnosti neznámy, je hlavným kritériom presnosti merania (nie len aproximácie) dokonalosť súhlasu Vami určenej hodnoty a skutočnej hodnoty energie žiariča. Pre hĺbavejšich pozorovateľov je tu možnosť si ozrejmiť niektoré problémy okolo aproximovania hodnôt pre kalibračnú priamku.

Polovodičový detektor napríklad Ge (Li) ) má vysoké rozlíšenie s úzkymi šírkami pikov. V dôsledku toho umožňuje presne určiť energiu s prakticky rovnakou presnosťou (približne rovnou FWHM) v celom rozsahu meraného energetického spektra.

Scintilačný detektor má pri energii okolo 660 keV rozlišovaciu schopnosť okolo 10%. Pri menších energiách (pri existujúcej šírke kanála 25mV) pripadá na šírku piku absolútne menej kanálov ako pri vyšších energiách, takže šírky píkov v spektre nie sú rovnaké pre celý rozsah energii. Zaregistrovali ste tento efekt aj pri vašich meraniach?

Program reaguje na uvedené skutočnosti tak, že umožňuje:
 

Voľba <0>	- zvoliť si rovnakú váhu všetkých hodnôt, tak ako pri spektre z polovodičového detektora;
Voľba <1>	- zvýhodniť piky s menšou disperziou pri nižších energiách, keď za váhu charakterizujúcu presnosť určenia stredu píku T0 bola použitá disperzia piku (t.j. stredná kvadratická odchylka sT0.5);
Voľba <2>	- zvýhodniť píky s vyššími energiami, na ktoré pripadá viacej údajov ako v dolnej časti spektra a možno teda presnejšie určiť polohu piku. V tomto prípade sa váhuje na základe relatívnej disperzie ((sT /T0) 0.5).

Je však celkom možné, že ani rôzny spôsob váhovania neovplyvní v želanom smere výsledky vašich meraní, napríklad v dôsledku existencie systematickej chyby merania. O tom môžete pouvažovať v zhodnotení referátu.

V demonštračnom variante programu sa namiesto nameraných hodnôt používajú hodnoty zo súboru enrg02.dat.
 

 

5.	AKTIVITA ŽIARIČA.

Na určenie aktivity rádionuklidu sa môže použiť absolútna alebo relatívna metóda. Pri oboch metódach je dôležité poznať účinnosť detektora.
 

Účinnosť detektora.

V tejto úlohe (scintilačného detektora registrujúceho gama žiarenie) je účinnosť detektora charakterizovaná pomerom počtu impulzov na výstupe detektora k počtu častíc gama, ktoré dopadli na detektor (Celková účinnosť závisí od niekoľkých parciálnych účiností: konverznej účinnosti scintilátora, účinnosť zberu svetla zo scintilátora na fotokatódu, kvantová účinnosť fotokatódy a procesu zosilnenia fotonásobiča.) Pre bežné použitie detektorov gama častíc sa používajú rôzne druhy účinností:

• absolútna účinnosť - pomer počtu udalostí generovaných detektorom k počtu kvantov gama, emitovaných žiaričom (vo všetkých smeroch).

• relatívna účinnosť - účinnosť jedného detektora voči inému. Bežne sa porovnáva germániový detektor a NaI(Tl), dlhý 3", oba f= 3" , od ktorých je 25 cm vzdialený bodový žiarič o energii 1,33 MeV .

• účinnosť pre pík úplnej absorpcie ( fotopík ) - charakterizujúca len početnosť impulzov s amplitúdami v oblasti píku úplnej absorpcie.

Obr. h-15-9. Ilustruje ako závisí piková účinnosť ef rôznych typov scintilátorov NaI(Tl) v oblasti piku úplnej absorpcie v od energie gama žiarenia.

Táto ponuka programu umožňuje na základe odmeraných hodnôt plôch pod rôznymi fotopikmi, im zodpovedajúcich údajov o energii, aktuálnej aktivite a tiež ďalších hodnôt charakterizujúci daný žiarič a jeho polohu voči detektoru okalibrovať pikovú účinnosť detektora a následne stanoviť aktivitu žiariča.
 

Voľba <1>	- umožňuje zo súboru nameraných hodnôt, ktoré sú zobrazené na obrazovke a ktoré predstavujú výsledok meraní a nasledovných výpočtov, vybrať len niektoré, napríklad tie, ktoré sú najdôveryhodnejšie. Predovšetkým však umožňujú vylúčiť aspoň 1 hodnotu z tohoto súboru, tú ktorú chcete aby bola považovaná za "neznámu", ktorej aktivitu chcete určiť. Ostatné hodnoty Vám poslúžia na aproximáciu pikovej účinnosti pri energii tohto "neznámeho" žiariča.;
Voľba <2>	- Zobr - umožňuje zobraziť vybraný súbor hodnôt na základe predošlej voľby. Ak chcete mať vo výslednej správe o meraní aj graf pikovej účinnosti detektora v závislosti od energie potom musíte aspoň raz použiť túto voľbu, resp. presnejšie uložiť pre potreby záverečnej tlače jeden najreprezentatívnejší graf tejto kalibrácie
Voľba <3>	- Pik_ef - umožňuje získať lineárnu aproximáciu píkovej účinnosti ef v závislosti od energie v tvare:
		ln (y) = b ln (x) + ln (a)
	Kde:	x reprezentuje energiu [keV].
		y reprezentuje jej prislúchajúcu pikovú účinnosť ef.
	Na porovnanie kvality aproximovanej priamky v závislosti od voľby hodnôt pre aproximáciu možno použiť hodnotu koeficientu korelácie r2. (V prípade ideálnej zhody hodnôt s predpokladaným priebehom ide o funkciu a kvadrát koeficientu korelácie r2 = 1. Čím je teda hodnota r2 bližšia k 1 je aproximácia výstižnejšia a presnejšia.) Na základe tejto závislosti možno potom po zadaní energie určiť jej príslušnú píkovú účinnost pre energiu "neznámeho žiariča", ktorá je potrebná následne pre stanovenie jeho aktivity.
Voľba <4>	- Aktx - umožňuje prechod do ďalšej ponuky, v ktorej možno stanoviť na záver aktivitu "neznámeho žiariča". Jej ďalšie ponuky sú nasledovné:
	< 4/1 >		- umožňuje znova opravu alebo doplnenie hodnôt, ktoré sa doteraz nachádzajú v počítačovom súbore hodnôt, charakterizujúcich vybraný žiarič.
	< 4/2 >		- Aktx - umožňuje výpočet aktivity žiariča s parametrami, ktoré boli potvrdené v predchádzajúcej voľbe. Pre hĺbavejšich pozorovateľov doporučujeme si všimnúť presnosť určenia pikovej účinnosti detektora a výslednú presnosť stanovenia aktivity žiariča. Kvôli zopakovaniu vedomostí pripomíname, že stredná kvadratická odchýlka pri mocninovej závislosti Z=An (v ktorej A je priamo merateľná veličina) je (DZ/Z)=n.(DA/A) a je teda n krát väčšia ako pri súčine Z=A.B, resp. podieli Z=A/B, kde (DZ/Z)2=(DA/A)2+(DB/B)2. Pre logaritmickú závislosť Z=ln(A) je DZ=DA/A. Chyba výslednej hodnoty Z, určenej na základe aproximácie nebude teda priamo vyplývať z presnosti určenej aproximovanou závislosťou v lineárnom tvare.

V demonštračnom variante programu sa namiesto nameraných hodnôt používajú hodnoty zo súboru aktg02.dat.
 

Obr. h15-10. Príklad nameranej kalibrácie účinnosti  ef detektora NaI(Tl).

 

 

6.	TLAČ VÝSLEDKOV.

Použitie tejto voľby umožní na záver zobrazenia a fitovania alebo na záver kalibrácie, resp. merania inej závislosti vytlačiť výsledok priebehu jednotlivých meraní, ktoré boli v procese merania uložené na disk. Jedná sa teda o sumu grafických zobrazení tvaru spektra (jedného zobrazenia a jedného fitovania) a kalibračných závislosti (energetická kalibrácia, kalibrácia účinnosti detektora), spolu s tabuľkami význačných hodnôt, v poradí v akom boli do súboru ukladané.

Pozor ! Vytlačené môžu byť len tie grafy, ktoré boli aspoň raz predtým zobrazené, resp. presnejšie pri viacnásobnom zobrazovaní máte možnosť uložiť na disk ten graf, ktorý bol ako posledný zobrazený a uložený na disk tesne pred opustením príslušnej ponuky menu.
 
 

 

U15	Doporučený postup merania.

Z hľadiska doporučenia postupnosti merania v úlohe č. 15 a následného vytlačenia grafov pre referát možno snáď najprv:

• vykonať ofitovanie odmeraných spektier známych žiaričov (nezabudnúť si kvôli ľahšej kontrole vytlačiť aj grafy ofitovaných píkov a kvôli ľahšej kalibrácii vložiť do programu tiež potrebné údaje o etalónových žiaričoch) a až potom

• vykonať meranie spektra tzv. "neznámeho žiariča" a to v celej šírke dostupných kanálov analyzátora. (Jednak preto, lebo pri "neznámom" žiariči neviete kde sa nachádzajú jeho fotopíky a tiež preto, že chcete získať informáciou aj o polohe píku spätného rozptylu a o Comptonovej hrane.)

• V tomto odmeranom spektre "neznámeho" žiariča potom treba určiť energiu, ktorá prislúcha fotopíku, poprípade aj viacerým fotopíkom, energiu prislúchajúcu píku spätného rozpylu a energiu prislúchajúcu Comptonovej hranici spektra (resp. podľa zadania úlohy určiť im aj prislúchajúce vlnové dĺžky alebo skontrolovať v akom vzťahu sú tieto tri energie.)

• Pre úspešné stanovenie aktivity "neznámeho žiariča" potrebujete poznať pikovú účinnosť detektora v danom geometrickom usporiadaní žiariča voči detektoru, prislúchajúcu energii "neznámeho žiariča". Ak ste nezabudli po vykonaní fitovania na príslušnú výzvu vložiť do počítača aj ďalšie parametre žiariča (energiu, aktivitu k určitému dňu, polčas rozpadu a pod.) tak počítač Vám pomôže aproximovať závislosť pikovej účinnosti od energie žiariča na základe predtým uložených hodnôt.

• Pri stanovovaní aktivity žiariča máte možnosť tiež využiť hodnoty už predtým vložené, resp. ponuka programu umožňuje aj prepísať ich novými. Slovom oplatí sa Vám vkladať do počítača údaje, ktoré od Vás žiada, napríklad aj meno, resp. skontrolovať si pred spustením programu správnosť aktuálneho dátumu (čo nemusí byť samozrejmé pri slabej baterke na základnej doske počítača), nakoľko si uľahčíte stanovenie aktuálnej aktivity k dátumu merania.

Z ponuky programu úlohy 15 sa jednoducho možno dostať do ponuky úvodnej úlohy 3. Táto ponuka umožňuje si overiť ako závisí činnosť detektora od voľby pracovného napätia alebo od veľkosti zosilnenia aparatúry a tiež overiť štatistiku registrácie rádioaktívneho rozpadu. Ponuka k úlohe č.3 poskytuje nasledovné možnosti voľby:

• 1 - Meranie závislosti N = f (Uvn)
• 2 - Overenie závislosti T0 = f (Uvn)
• 3 - Overenie závislosti T0 = f (Zos)
• 4 - Overenie štatistiky registrácie
• 5 - Tlač výsledkov
• 6 - Help
• 7 - Koniec programu

[Návrat]