Koincidencia mérés. (Segédlet) BME, NTI 2011.

Átírás

1 Koincidencia mérés (Segédlet) BME, NTI 2011.

2 1 Bevezető A koincidencia szó események egybeesését jelenti. A magfizikában gyakran történnek olyan események, amelyek egyidejűleg több részecske kibocsátásával járnak. Néhány példát sorolunk fel az alábbiakban (1. ábra): Pozitron annihilációjakor két, egyenként 511 kev energiájú gamma-foton kibocsátására kerül sor egymással ellentétes irányban (180 o -os szögben). Ez a folyamat az alapja az orvosi diagnosztikában nagyon fontos pozitron-emissziós tomográfia (PET) működésének. Egy béta-bomlást gyakran követ gamma-bomlás a leánymagban (pl. 22 Na), Két gamma-bomlás is követheti egymást egy gamma-kaszkádban (pl. 60 Co) a) b) c) 1. ábra a) Elektron-pozitron annihiláció; b) 22 Na bomlásséma; c) 60 Co bomlásséma 2

3 Az ilyen típusú események vizsgálatánál fontos információ-többletet jelenthet, ha az eseménykor kibocsátott részecskék közül minél többet meg tudunk mérni. A tér különböző irányaiba egyszerre kibocsátott részecskéket természetesen különböző detektorokkal kell érzékelni. Azt, hogy a különböző detektorok által regisztrált beütések ugyanazon fizikai eseményből származnak-e, a jelek időbeli egybeesése alapján lehet eldönteni. Erre szolgál a koincidencia mérési technika, amellyel a detektorok által szolgáltatott jelek egyidejűségét vizsgáljuk. Az egyidejű jelek méréséből sok fontos információ nyerhető; többek között következtetni lehet a minta aktivitására, a sugárforrás pozíciójára, valamint a bomlásra vonatkozó egyes magfizikai jellemzők is meghatározhatók. 2 Elméleti összefoglalás Koincidencia alatt két (vagy több) jel időbeli egybeesését értjük. A jelek (általában elektromos impulzusok) időbeli egybeesését érzékelő készülék a koincidencia berendezés. Az időbeli egybeesés ideálisan azt jelentené, hogy a két jel pontosan ugyanabban az időpillanatban érkezik, azaz az időbeli távolságuk t akárhány tizedesjegyre pontosan nulla. 2.1 Felbontási idő Gyakorlatilag azonban az időmérés pontosságának és így az időbeli egybeesés mérésének is van egy alsó korlátja, amely ugyan a technika fejlődésével egyre alacsonyabbra tolódik, de pontosan nulla sohasem lesz. A koincidencia berendezés fontos jellemzője a felbontási ideje, ami azt a T időtartamot jelenti, amit a koincidencia berendezés még egy időben érkezőnek észlel. Gyakorlati szempontból akkor tekintjük a jeleket időben egybeesőnek, ha a beérkezésük időkülönbségére vonatkozóan fennáll, hogy t T. A felbontási idő csökkentésének akadályai A felbontási idő csökkentésének elektronikai, méréstechnikai és fizikai akadályai is vannak. Az egyik akadály például már ott jelentkezik, amikor pontosan meg kell határozni egy jel érkezési időpontját. A beütés időpontjának a kijelölésére többféle módszer is ismeretes. Az egyik legegyszerűbb mód a jelszint-diszkrimináció, a mérésben ezt használjuk mi is. Ezt egy elektronikus egység a diszkriminátor végzi úgy, hogy a detektor felől érkező elektromos jeleket összehasonlítja egy beállított jelszinttel ( alsó jelszint, angolul lower level ) amely nyilván nagyobb kell legyen, mint a zajszint. Amennyiben a jel meghaladja ezt az alsó jelszintet, akkor ezt beütésnek veszi, és egy gyors felfutású, időkijelölő impulzus jelenik meg a kimeneten. A detektor által szolgáltatott bejövő jelek általában analóg jelek (pl. az amplitúdójuk függ a detektorban a sugárzás által leadott energiától). Ezért a diszkriminátor a detektált részecske energiájától függően 3

4 más és más időkésleltetéssel szólal meg (2. ábra) a tényleges fizikai eseményhez képest (az időkésést az ábrán a t késleltet jelzi). 2. ábra: A diszkriminátor válasz késésének a függése a bejövő jel amplitúdójától Megjegyezzük, hogy a diszkriminátor az időkijelölésen túl az érkező jelek közötti, amplitúdó szerinti válogatásra is használható. Ha integrális üzemmódban használjuk, akkor minden olyan jel esetén ad kimeneti impulzust, amelynek az amplitúdója a beállított alsó szintnél nagyobb. Lehet azonban differenciális üzemmódban is használni: ilyenkor két beállított jelszint ( lower level, upper level ) közé eső amplitúdók esetén kapunk kimeneti jelet. A módszer lényegéből fakad, hogy minél jobban beszorítjuk a jelek amplitúdótartományát, annál pontosabb lesz az érkezési időpont kijelölése. Az érkezési időpont pontos meghatározását nagyon megnehezíti, hogy a detektor felől nemcsak az igazi jelek érkeznek (ezeket beütésnek nevezzük majd a továbbiakban), hanem elektronikus zaj is. Ez is egy elektronikai korlátot jelent. Emiatt még pontosan ugyanakkora leadott energia esetén is lesz az időjeleknek szórása, hiszen a detektor által adott elvileg azonos amplitúdójú elektromos jelek ráülnek a zajra, és így a diszkriminátorba érkező amplitúdók már ingadoznak. Ennek következtében a késleltetési idő is ingadozik, természetesen. Az időbeli felbontásnak egy méréstechnikai korlátját jelenti például az, hogy a detektoraink általában nem pontszerűek (pl. kiterjedt szcintillációs kristály). Emiatt a detektálási esemény a detektorban különböző helyeken történhet, és ez a fénysebesség véges volta miatt hasonló eseményeknél is különböző időpontokban megjelenő detektorjeleket okoz. Egy fizikai korlátra példa lehet az, hogy egy gamma-kaszkád két egymást követő tagja (ld. 1. ábra 60 Co bomlásséma) a közbenső állapot nullától különböző élettartama miatt fizikailag sem pontosan 0 időkülönbséggel bocsátódik ki. A gamma-kaszkád két tagjának kibocsátása között eltelt időtartam exponenciális eloszlású: t p t p0 exp, ahol a közbenső állapot élettartama. A késleltetési idő időbeli véletlen ingadozását a szaknyelv jitter -nek (remegésnek) hívja. Ennél rövidebb felbontási időt nem tudunk elérni. Ennél nagyobb felbontási időt azonban 4

5 természetesen előírhatunk. A mi kísérleteinkben az elektronikus eredetű időkijelölési pontatlanság jóval nagyobb, mint akár a méréstechnikai, akár a fizikai eredetű. 2.2 Véletlen koincidencia Felvetődik a kérdés, hogy miért fontos a felbontási idő lehetőség szerinti csökkentése? A radioaktív bomlások időben véletlenszerűen következnek be, ezért minden nullától különböző T felbontási időre nullától különböző a valószínűsége annak, hogy két egymástól teljesen független bomlás (véletlenül) ennél rövidebb idő alatt kövesse egymást. Minél nagyobb ez a T felbontási idő, annál valószínűbb, hogy ez alatt egy másik bomlás is bekövetkezik. Ha az egyik bomlást az egyik detektorunk, a másik bomlást a másik detektorunk észleli, akkor ezeket egyidejű eseményeknek fogjuk érzékelni. A felbontási idő zérustól különböző volta tehát ahhoz vezet, hogy fizikailag különböző eseményekhez tartozó jeleket is egyidejűnek érzékelünk. Ezek a véletlen koincidenciák. Véletlen koincidenciának nevezzük az olyan eseményeket, amelyeknek semmilyen fizikai okuk nincs. Általában nem tudjuk közvetlenül csak a valódi koincidenciákat meghatározni kísérletileg, hiszen véletlen koincidenciák mindig jöhetnek. Ezért a szokásos eljárás az, hogy megmérjük a (valódi + véletlen) koincidenciák összegét, majd valamilyen eljárással meghatározzuk, és ebből levonjuk a véletlen koincidenciákat. Ezekről az eljárásokról még lesz szó a későbbiekben. 2.3 A koincidencia mérésére szolgáló berendezések Koincidencia áramkör (ÉS kapu) A legegyszerűbb koincidencia áramkör egy logikai ÉS kapu, aminek a két bemenetére kapcsolva a detektorokból származó T 1 és T 2 hosszúságú impulzusokat, akkor a kimeneten csak abban az esetben kapunk jelet, ha a két detektált esemény közel egy időben detektálódott. A felbontási idő ebben az esetben T 1 +T 2. (3. ábra) 5

6 3. ábra Egyszerű koincidencia áramkör TAC modul (Time to Amplitude Converter, Idő Amplitúdó Konverter) Sokkal könnyebb és rugalmasabb méréskiértékelést tesz lehetővé az úgynevezett TAC (Timeto-Amplitude Converter) modul használata. A berendezés lényegében nagyon gyors, elektronikus stopperóraként működik. A START bemenetére adva az egyik jelet, a STOP bemenetére adva a másik jelet, a kimeneten megjelenik a két jel közötti időkülönbséggel t arányos amplitúdójú jel (4. ábra bal oldali modul). Egy sokcsatornás amplitúdó-analizátorral (Multiport ADC) feldolgozva a TAC kimenő jeleit, megjeleníthető az időkülönbség-spektrum (4. ábra jobb oldali modul). 4. ábra: TAC modul jelei, és a jelek amplitúdó analízise Az időspektrum értelmezése Egy időspektrumot ábrázol az 5. ábra, ahol egy többé-kevésbé konstans háttéren egy csúcs ül. A vízszintes tengelyen a csatornaszám (ami jelek időkülönbségével arányos), a függőleges tengelyen pedig az egyes csatornákba a mérési idő alatt érkezett beütések száma látható. Ez utóbbi nyilván a jelek közötti időkülönbség gyakoriságával arányos. 6

7 Ha a spektrum csak a konstans háttérből állna, az nyilván azt jelentené, hogy a Start és Stop jelek között semmilyen időbeli korreláció nem lenne, bármely időkülönbség azonos gyakoriságú. Ezek tehát a véletlen jelek, amelyek egymástól időben független eseménypároktól származnak. Az, hogy van csúcs azaz vannak olyan időtartamok, amelyek a véletlen eloszlásnál nagyobb gyakoriságúak, azt jelenti, hogy vannak jel-párok, amelyek időben összetartoznak. Ezek eredete közös, azonos eseményből származnak. A csúcs alatt lévő események tehát a valódi koincidenciák. A csúcs szélessége (ami a vízszintes tengely kalibrációja után egy idő-dimenziójú mennyiség) mutatja meg azt, hogy a mérési elrendezésünkben mekkora a jelek időszórása, azaz, hogy mekkora lehet a minimális felbontási idő. A spektrum alapján nyilvánvaló, hogy hogyan lehet meghatározni a valódi koincidenciák számát: a háttérrel korrigálni kell a mérési eredményeket. Ez úgy történik, hogy kiválasztunk két csatornát, ami közrefogja a csúcsot, ezzel definiáljuk az alkalmazni kívánt felbontási időt (ld. a szakasz végén levő feladatot is). Összegezzük az így definiált felbontási idő alatt érkezett beütéseket ( N ). Az így kapott érték természetesen tartalmazza a m véletlen koincidenciákat is. Az ilyen felbontási időhöz tartozó véletlen koincidenciák számának ( N ) a meghatározásához a spektrum csak véletlen koincidenciákat tartalmazó v részén egy ugyanekkora csatornaszélességű tartományon összegezzük a beütésszámot. Vagyis az igazi koincidenciák száma: N k N N. m v 5. ábra: Idő spektrumról leolvasható értékek Feladat: Válasszon olyan felbontási időt, amely teljes egészében magában foglalja a valódi koincidenciák csúcsát. Gondolja végig, mit befolyásolna az, ha kétszer ekkora felbontási időt választana? Vonja le a következtetést, hogy hogyan kell optimális felbontási időt választania! 7

8 2.3.4 A TAC beállítása, késleltetés Ugyanazon eseményből származó jelek közötti időkülönbség ha a két elektronikus csatorna azonos a t 0 körül szór. Ez azt jelenti, hogy hol az egyik jön előbb, hol a másik. Ha ezeket a jeleket közvetlenül adnánk a TAC bemeneteire, a 0 környékén kellene csúcsot kapjunk. Ez amellett, hogy elektronikus okoknál fogva 0 időkésést a TAC nem is tud jelezni, hiszen ekkor 0 amplitúdójú jelet kellene kiadnia nem tenné lehetővé a koincidenciák meghatározását, hiszen csak a csúcs fele látszana a spektrumban. Ezért a csúcsot időben el kell toljuk, hogy a csúcs a TAC konverziós tartományának a belsejébe essen. Ezt viszonylag egyszerűen meg is lehet tenni úgy, hogy a STOP bemenetre adott jelet mesterségesen megkésleltetjük egy konstans idővel. Ezt a legegyszerűbb úgy megtenni, hogy azt a jelet egy hosszabb kábelen keresztül vezetjük. Mivel az elektromos jelek jó közelítéssel fénysebességgel terjednek, a kábel L hosszából még a késleltetési időt (t d ) is könnyen meg L tudjuk határozni t d alapján. Ezt felhasználhatjuk akár a vízszintes tengely c időkalibrációjára is: különböző hosszúságú kábelek beiktatására a csúcs helye eltolódik. A gyakorlaton nem kell kábeleket méregetni, van olyan egység, amelyben előre elkészített hosszúságú kábelek vannak, amelyeket kapcsolókkal be- vagy ki lehet kapcsolni, és így különböző mértékű időkésleltetést könnyen be lehet állítani. 3 Mérési feladatok 3.1 Abszolút aktivitás mérés A koincidencia mérés alkalmas speciális esetekben abszolút aktivitás mérésre. Vegyük a 60 Co izotópot, ami fizikai okoknál fogva mindig egyszerre két fotont bocsát ki, vagyis t idő alatt 2At gamma foton jelenik meg. Legyen az 1-es detektorban a két gamma számlálásának egyesített hatásfoka rendre e 11 illetve e 12, a 2-es detektorban pedig e 21 illetve e 22. (A diszkriminátorok úgy vannak beállítva, hogy mindkét gammára adnak ki jelet.) Ekkor a két detektor által t idő alatt detektált beütésszámok rendre N1 ( e11 e12 ) A t (1) N 2 ( e21 e22 ) A t (2) Ha mindkét detektor detektálja egyazon bomlás két fotonját, akkor két esetben tapasztalhatunk koincidenciát: - ha az 1-es detektor érzékelte az 1-es gammát, és a 2-es a 2-eset 8

9 - ha a 2-es detektor érzékelte az 1-es gammát, és az 1-es detektor a 2-es gammát. Használjuk ki, hogy a detektálások egymástól függetlenek, vagyis az együttes detektálás valószínűsége a valószínűségek szorzata! Ebből következik, hogy az egyszerre detektálások, (koincidenciák) száma: N k Az (1), (2) és (3) egyenletet felhasználva: ( e11 e22 e21e12 ) A t (3) e11e21 e22e12 N1N 2 At 1 e11e22 e21e (4) 12 N k A 60 Co izotóp esetén a két gamma foton energiája közel esik egymáshoz (1173 kev, 1333 kev), ezért a szcintillátor detektálási hatásfokában nincs lényeges különbség. A feltevés miatt a zárójelben szereplő tagok 2-t adnak. Az aktivitást kifejezve: N1N 2 A (5) 2tN k A képlet levezetésekor azonban néhány hallgatólagos feltevést tettünk: A (4) egyenlet felírásakor feltételeztük, hogy a két, egyidőben kilépő foton iránya között semmiféle korreláció nincs, azaz mindkettő a tér teljesen véletlenszerű irányában indul. Abban az esetben ugyanis, ha a fotonok kilépési szöge között iránykorreláció van (pl.: 22 Na annihilációs fotonjainál, amelyek között lévő szög alig térhet el a 180 -tól), akkor a detektált koincidenciák száma függni fog a detektorok szögétől. Ha igaz lenne a (4) összefüggés ilyen esetre is, akkor a detektorok szögétől függően más-más aktivitást számolnánk, ami nyilvánvalóan képtelenség. Egymást követő gamma bomlásoknál a kilépő fotonok iránya között általában van korreláció, ezért a koincidenciák száma is függ a detektorok helyzetétől: N k ( 1 2 ) Ate1e2 F( 1 2 ) d 1d 2 (6) Itt F írja le a fotonok közötti iránykorrelációt, 1 és 2 a detektoroknak a koordinátarendszer tengelyeihez viszonyított szögét jelenti, az integrálásokat a gömbi koordinátarendszerben a szögek szerint kell elvégezni az egyes detektorok által bezárt térszögekre. Fizikai okok miatt mind F, mind pedig N k csak a szögek különbségétől függ. Ha F nem változik meredeken az integrálási tartományban, akkor a (6) összefüggés a következő alakban írható: ahol bevezettük a 1 2 jelölést. N k ) e e AtW ( ) (7) ( 1 2 9

10 A W ( ) alakja a bomlásokban szereplő magállapotok spinjétől, paritásától függ. Mivel a koincidencia módszer lehetővé teszi W ( ) meghatározását, ezért ezzel a módszerrel fontos magfizikai információkhoz juthatunk. Mint már korábban említettük, a berendezés olyan koincidenciákat, véletlen koincidenciákat is érzékel, amiknek nincsen fizikai oka. Tegyük fel, hogy t ideig mérünk, ezalatt az idő alatt az egyik detektorunk N 1 oldalági beütést számlál. Mindegyik impulzusnál a koincidencia berendezés T felbontási időtartamon belül, azaz összesen N 1 T ideig tekinti koincidencia eseménynek, ha a 2. ágon is érkezett jel. Annak a valószínűsége, hogy a 2. ágon jövő egyetlen jel véletlenül ebbe az időintervallumba essen: N1N 2T N v (8) t Felhasználva a (7) és a (8) egyenleteket az aktivitásra a következő egyenlet adódik, abban az esetben, ha F( ) a szög lassan változó függvénye: N1N 2 N v A 2tN W ( ) 2TN W ( ) k A mérni kívánt 60 Co izotópnál F( ) a szög lassan változó függvénye, ezért a (9) egyenlet használható. Ugyanez a helyzet a 22 Na izotópnál, abban az esetben, ha az 511 kev-es és az 1280 kev-es foton közötti koincidenciát vizsgáljuk. k (9) 4 Mérési összeállítás A mérés során két NaI szcintillációs detektort használunk. Ezek pozicionálási lehetőségét a 6. ábra mutatja. A két detektor tengelye által bezárt szög egy szögmérő segítségével határozható meg. 10

11 6. ábra Mérőasztal pozicionálási lehetőségei A detektorokhoz kapcsolódó mérőberendezés több blokkból áll, amik egy úgynevezett NIM keretben helyezkednek el. A blokkok a 7. ábrán láthatóak. 7. ábra: A koincidencia mérőberendezés blokkvázlata 11

12 4.1 Nagyfeszültségű tápegység: Ez a modul adja a megfelelő feszültséget a detektoroknak. Bekapcsolásakor minden esetben ellenőrizzük, hogy az amplitúdó 0 állásban van-e. Amennyiben nem, akkor még bekapcsolás előtt tekerjük 0 pozícióba. A berendezés kikapcsolásakor is így járjunk el. Miután bekapcsoltuk a tápot, lassan növeljük a feszültséget 0,75 kv értékig. Az 1 kv feszültséget semmiképpen ne haladjuk meg, mert az a detektorok tönkremeneteléhez vezet. 4.2 Detektor: A detektorok egy szintén a NIM keretben helyet kapott modulhoz vannak csatlakoztatva. Ez a detektorok felé a nagyfeszültséget biztosítja, valamint a detektorokból származó jelek kivezetése található meg rajt. A mérés során használt detektorok NaI szcintillációs detektorok. Ezek kimenetének jelalakja az 8. a) ábrán látható. 4.3 Erősítő Az ilyen jelet a további feldolgozáshoz feszültségszintben és jelalakba is módosítani kell. Ezt a feladatot az erősítő látja el. Az általunk alkalmazott beállításoknál az 8. b) ábra szerinti jelalak jelenik meg az erősítő kimenetén. Ha oszcilloszkópon megjelenítjük a jeleket, akkor intenzitásbeli és amplitúdóbeli különbségeket tapasztalunk az egyes jelek között. Az amplitúdó a detektált foton energiájával arányos, az oszcilloszkópon megjelenő intenzitás pedig a beütésszámokra utal. 8. ábra: a) A detektor jele; b) Erősítő kimenete 12

13 4.4 Differenciál-diszkriminátor A mérés szempontjából a jelek egy része nem fontos. Ezek kiszűrésére szolgál az úgynevezett differenciál-diszkriminátor. A differenciál-diszkriminátorral lehet beállítani, hogy a detektált beütések közül melyik energiatartományba esőkkel akarunk foglalkozni. Kiszűrhetőek vele az alacsony energiájú beütések, a zaj, vagy egy energiatartományra lehet vele korlátozni a mért spektrumot. 4.5 Késleltető Ha késleltetés nélkül koincidencia eseményeket mérnénk, akkor nem tartalmazna túl sok információt a spektrum. Ideális esetben mindkét bemenet ugyanakkor kapja meg az impulzust. A valóságban a két jel valós koincidencia események esetén a 0. csatorna fél koincidencia felbontásnyi környezetében lenne, és az események felét, amikor a STOP bemenetre jön előbb a jel, elveszítenénk. Ennek kiküszöbölése érdekében a STOP bemenetet egy ismert időtartammal eltoljuk. Ezen kívül az időspektrum kalibrálása is ennek a modulnak a segítségével történik. 4.6 TAC A TAC modul szerepe, hogy a START és a STOP bemenetekre érkező jelek között eltelt időtartammal arányos amplitúdójú jelet adjon a kimenetén. (ld ) 4.7 MULTIPORT Lehetővé teszi, hogy egy jelet annak amplitúdója szerint osztályozzunk, és ezt számítógépen keresztül ki tudjuk értékelni. A kiértékelést segíti a Genie 2000 szoftver, ami többek között képes megjeleníteni a Multiportra érkező jelből előállított spektrumot. A multiport másik üzemmódjában beütések számlálására is alkalmas. Ennek az ÉS kapuval megvalósított koincidencia mérésnél van szerepe. 4.8 Genie 2000 A mérés kiértékeléséhez biztosít könnyen használható felületet a Genie 2000 szoftver. Kezelése: - A mérést megállítani illetve elindítani a főképernyő Start illetve Stop nyomógombjával lehet. - A mért adatok törlésére a Clear gomb szolgál. 13

14 - A mérés ideje az MCA menü Acquire Setup menüpontjában állítható be. - ROI-k kijelölésével lehetőség van csúcsterületek meghatározására. (Display ROIs) 5 Mérési feladatok 9. ábra: Genie 2000 kezelőfelülete 1. feladat: Ismerkedjünk meg a berendezéssel. Csatlakoztassuk megfelelően az egységeket. Oszcilloszkóp segítségével jelenítsük meg és dokumentáljuk az egységek jeleit. A méréshez 22 Na-t használjunk forrásként. A detektorra maximum 0,75 kv feszültséget adjunk. 2. feladat: Felbontási idő meghatározása. Vizsgálja meg, hogy az egyes elektronikai egységek és a detektor közül melyik, és milyen arányban felelős az időspektrum kiszélesedéséért. Első lépésben két detektorral határozzuk meg a felbontást. Ezt követően egy detektor jelet vezessünk minkét erősítőbe, majd ismét határozzuk meg a felbontást. Folytassuk ezeket a lépéseket további az egységek kiküszöbölésével. 3. feladat: Időtengely kalibráció. 14

15 A késleltető áramkör segítségével toljuk el a koincidencia csúcsot. Különböző késleltetésekkel elvégezve a mérést végezzünk időkalibrációt, majd határozza meg a felbontási időt. 4. feladat: Szögfelbontás meghatározása Változtassuk a két detektor által bezárt szöget ennek függvényében határozzuk meg a koincidencia beütések számát. Ebből határozzuk meg a berendezés szögfelbontását. 5. feladat: Detektortávolság okozta változások vizsgálata Vizsgáljuk meg, hogy a detektorok és a forrás közötti távolság növelése milyen hatással van a szögfelbontásra. 6. feladat: Pozitron-gamma koincidencia mérése Mérjük meg 90 és 180 között a koincidencia események számát, majd ábrázoljuk. Ehhez a differenciál-diszkriminátorokkal ki kell választani a megfelelő energiaszinteket. 7. feladat: 60 Co szögkorreláció mérése Cseréljük ki a forrást a 60 Co-ra, és az előző feladathoz hasonlóan most is mérjük meg 90 és 180 között a koincidencia események számát, majd ábrázoljuk. 8. feladat: Abszolút aktivitás meghatározása Mindkét forrásra határozzuk meg az abszolút aktivitást. 15

16 6 Függelék 6.1 Erősítő A méréshez a következő beállítások elvégzése szükséges: - a bemenetre csatlakoztassuk a detektor kimenetét, és állítsuk be, hogy ez negatív polaritású (INPUT NEG) - az erősítés legyen 50 - a kimeneten az impulzusok legyenek: MODE TRI - az bipoláris kimenethez csatlakoztassuk a következő modult Erősítés durva és finom beállítása Jelformálási idő beállítása Jelalak beállítása Bemenet, és annak polaritása Unipoláris és bipoláris kimenet csatlakozója 16

17 6.2 Differenciál-diszkriminátor.A két, mérés szempontjából fontosabb üzemmódja: - NOR: normál üzemmód, a diszkriminációs szinteket beállító potenciométerekkel az alsó és a felső határát tudjuk megadni annak a tartománynak, amit vizsgálni szeretnénk - WIN: A LOWER LEVEL feliratú potenciométerrel beállíthatunk egy alapszintet, és a másik potenciométerrel megadhatjuk annak az ablaknak a szélességét, amin belül kíváncsiak vagyunk a jelekre A méréshez a következő beállítások elvégzése szükséges: - csatlakoztassuk a DC INPUT bemenetre az előző modul kimenetét - állítsuk be a diszkriminációs szinteket és módot - a késleltetést időkalibrációra ne használjuk, mivel ez nem kalibrált - a POS OUT kimenetre csatlakoztassuk a következő modult Diszkriminációs szinteket beállító potenciométer Késleltetés beállítása A késleltetés nagyságrendjének a beállítása illetve üzemmód váltás Bemenet csatlakozója Kimenet két típusú csatlakozója 17

18 6.3 Késleltető A két csatlakozóra csatlakoztassuk az előtte és az utána álló modulok megfelelő be és kimenetét. Mindkét csatlakozásnál alkalmazzunk 50Ω-os lezárást. A kapcsolók állásától függően 0-63 ns késleltetést lehet beállítani. Be/kimeneti csatlakozó Késleltetést beállító kapcsolók (0-63ns) Be/kimeneti csatlakozó 18

19 6.4 TAC Miután a START bemenetre érkezik egy jel, a TAC modul figyeli a STOP bemenetet. Beállítható az az időtartam, ameddig a berendezés várjon a STOP jelre (RANGE). Ha ezalatt az idő alatt nem volt STOP jel, akkor ismételten egy START jelre vár a berendezés. A méréshez a következő beállítások elvégzése szükséges: - a nem késleltetett differenciál-diszkriminátor kimenetét kapcsoljuk a START bemenetre - a késleltetett differenciál-diszkriminátor kimenetét kapcsoljuk a STOP bemenetre - a STROBE kapcsolót INT pozícióba állítsuk - a kimenetet kapcsoljuk a MULTIPORT II megfelelő (első illetve második) portjának ADC IN bemenetére A figyelt időtartam hosszának beállítása A bemenetek külső jellel engedélyezése/tiltása START STOP Kimenet 19

20 6.5 Oszcilloszkóp kezelése A mérés összeállításakor szükséges a jelalakok ellenőrzése, ehhez egy oszcilloszkóp áll rendelkezésre. A lényegesebb beállítási lehetőségek: 1: Időskála beállítása (SEC/DIV) 2: Az egyes csatornák érzékenységének beállítása (VOLTS/DIV) 3: Beállítható, hogy melyik csatorna jelenjen meg a kijelzőn. Külön-külön valamelyik csatorna jele, vagy akár több is egyszerre (MODE) 4: Trigger szint beállítása (LEVEL) 5: Itt állítható be, hogy a trigger jel melyik csatornáról jöjjön. (SOURCE) 6: A triggerelés módja: - normál üzemmód (NORM): A képernyőn a jel csak akkor indul újra, amikor az indító jel értéke átlépi a kezelő által beállított TRIGGER LEVEL szintet. Helyes beállítás esetén az ernyőn álló képet látunk, helytelen beállításkor a képernyő sötét; - automatikus indítású (AUTO): trigger jel hiányában (amikor NORM üzemmódban a képernyő sötét lenne) szabadonfutó üzemmódba üzemel, így az ernyőn mindig látható a sugár Oszcilloszkóp kezelőfelülete 20