A BÓR CSÚCSALAK VIZSGÁLATA ÉS CSÚCSINTERFERENCIÁK FELOLDÁSA A PGAA SPEKTRUMOK 450–490 keV-ES TARTOMÁNYÁBAN Szentmiklósi László, Révay Zsolt MTA KK Izotópkutató.

Az előadások a következő témára: "A BÓR CSÚCSALAK VIZSGÁLATA ÉS CSÚCSINTERFERENCIÁK FELOLDÁSA A PGAA SPEKTRUMOK 450–490 keV-ES TARTOMÁNYÁBAN Szentmiklósi László, Révay Zsolt MTA KK Izotópkutató."— Előadás másolata:

1 A BÓR CSÚCSALAK VIZSGÁLATA ÉS CSÚCSINTERFERENCIÁK FELOLDÁSA A PGAA SPEKTRUMOK 450–490 keV-ES TARTOMÁNYÁBAN Szentmiklósi László, Révay Zsolt MTA KK Izotópkutató Intézet Nukleáris Kutatások Osztálya

2 A bór és a PGAA  Nagy érzékenység, alacsony LOD  Térfogati átlagösszetétel  Roncsolásmentes  Minimális mintaelőkészítés  Szokásostól eltérő csúcsalak: (n,  ) reakció  Referenciacsúcs módszer  Empirikus formulák (nagy területű csúcsok esetén csődöt mondanak)

3 A 10 B(n,  ) 7 Li* reakció    477.6 keV 10 B 7 Li ( 11 B)  n    11.8 MeV 96% 4%  =105 fs

4 A 10 B(n,  ) 7 Li* reakció II. HPGe DETEKTOR

5 Idealizált esetek ÁLLÓ FORRÁS MOZGÓ FORRÁS HPGe DETEKTOR v0v0 -v 0 E0E0 E 0 +  E Max E 0 -  E Max (E 0 -  E Max )…(E 0 +  E Max ) STATISZTIKUSAN merőleges vetület v0v0 vzvz

6 Mátrix hatása: fékezőerő  E Max =7.6 keV, E 0 =477.6 keV v 0 =4.8*10 6 m/s,  =9.52 ps -1 Sebességgel (v) arányos fékezőerő („stopping power”) v=v 0 *exp(-D*t) Lassulás sebessége vs. a nívó bomlási ideje: a Doppler-kiszélesedett sűrűség-függvény alakja változik! D: lassulási állandó •Illesztéssel •Elméleti számítással  /ps 1.0 0.5 0.33

7 Detektálás: A készülék válaszfüggvénye Gauss-görbe: statisztikus zajok ~: elhanyagolható energia-bizonytalanságú (Dirac-  )  -sugárzásra adott válasz Energia (keV) Félérték-szélesség (FWHM) kb. 2 keV

8 Detektálás: A készülék válaszfüggvénye Gauss-görbe: statisztikus zajok + Lecsengés kisebb energiák felé: tökéletlen töltésbegyűjtés ~: elhanyagolható energia-bizonytalanságú (Dirac-  )  -sugárzásra adott válasz Energia (keV) Félérték-szélesség (FWHM) kb. 2 keV

9 Detektálás: A készülék válaszfüggvénye Gauss-görbe: statisztikus zajok + Lecsengés kisebb energiák felé: tökéletlen töltésbegyűjtés + Lecsengés nagyobb energiák felé: Pile-up nagy beütésszámnál ~: elhanyagolható energia-bizonytalanságú (Dirac-  )  -sugárzásra adott válasz Energia (keV) Félérték-szélesség (FWHM) kb. 2 keV

10 Detektálás: A készülék válaszfüggvénye Gauss-görbe: statisztikus zajok + Lecsengés kisebb energiák felé: tökéletlen töltésbegyűjtés + Lecsengés nagyobb energiák felé: Pile-up nagy beütésszámnál +Gauss görbével konvolvált lépcső- ugrás: kisszögű Compton-szórás ~: elhanyagolható energia-bizonytalanságú (Dirac-  )  -sugárzásra adott válasz Félérték-szélesség (FWHM) kb. 2 keV Energia (keV)

11 A bór csúcs alakjának levezetése = * Doppler-kiszélesedett sűrűségfüggvény (DoG) A készülék válasz- függvénye (RF) Lépcsőugrás Bór csúcsalak függvény (BP) Szétkent lépcsőugrás (ST) Numerikus konvolúció szükséges: DoG * RF konvolúció (!)

12 A bór csúcs alakjának levezetése II. * M.K. Kubo, Y. Sakai, A Simple Derivation of the Formula of the Doppler-Broadened 478 keV Gamma-Ray Line Shape from 7 *Li and Its Analytical Application, J. Nucl. Radiochem. Sci., 1 (2) (2000), 83−85. Doppler-kiszélesedett sűrűségfüggvény (DoG)* A készülék válasz- függvénye (RF) A bór csúcsalak- függvénye (BP) A szokásos csúcsok csúcsalak-függvénye (GP) A háttér (Bkg) = polinom + szétkent lépcsőugrás (ST) i darab interferáló csúcs esetén

13 Az eredmény… Bórsav, D=1.2 ps -1 Bór karbid, D=2.5 ps -1

14 Interferenciák kezelése Bór csúcs kb. 15 keV széles (v.ö. 2 keV normál csúcsokra)  nagy az interferencia valószínűsége  nagy az interferencia valószínűsége 1 milliós bór csúcs tetején már kb. 5000 területű csúcs kimutatható Néhány jellegzetes csúcs a 450-490 keV között: Elem Energia (keV) Elem Mn 454.38, 459.75, 486.47 Na472.20 Co 461.06, 484.28 Th472.30 Fe460.28Nd 474.43, 476.83 Eu461.61Si477.13 Cu 465.14, 467.74 Li477.59 Ni 464.98, 483.35 Cd477.56 Dy 465.46, 477.06 Os478.05 Br468.98W479.55 Rh470.40Gd 479.59, 484.81 In471.92Sm485.95

15 Teszt minták spektrumai 6 különböző setup 4 teszt minta Minta-függő és rendszer-függő paraméterek korrekt szétválasztása FWHM=1.0 keV FWHM=2.0 keV

16 Torzítatlan paraméterbecslés Hosszabb mérési idő  A spektrumpontok hibája csökken  Hosszabb mérési idő  A spektrumpontok hibája csökken  A szisztematikus hibák  előtűnnének  Az illesztések egyre rosszabbá válnának

17 Geológiai minták bórtartalma Konzisztens a referencia csúcs módszerrel

18 „Dhrumsala” meteorit spektruma A kis csúcsok is nagyon fontos szerepet játszanak az illesztésben

19 Összefoglalás  Elméletileg megalapozott modell levezetése  Nagy csúcsterületek esetén is működőképes (dinamikus tartomány)  Különböző rendszereken is helyes eredményt ad  Beilleszthető a Hypermet program formalizmusába, az analitikai gyakorlatba Továbbfejlesztett bór analízis