ADDA/ADACT vejledning 1 ADDA/ADACDT vejledning Formål Fysikundervisningen ved VIA University College Bioanalytikeruddannelsen modul 6 inkluderer måling af ioniserende stråling ved brug af en scintillationsdetektor. Denne følgende vejledning vil bestå af følgende dele: Klargøring og kalibrering scintillationsdetektoren som på kortfattes vis gennemgår de punkter der skal udføres inden en måling kan foretages. Om ADACT -systemet beskrivelse af den enhedhed som omsætter signalerne fra scintillationsdetektoren til brug i software. Øvelsen kan laves uden indgående kendskab til den del. ADDA programpakken vejledning til programmerne. Tænkes brugt til opslag og ikke som læst fra ende til anden. Indholdsfortegnelse Klargøring og kalibrering af scintillationsdetektoren... 2 Om ADACT -systemet... 3 Multikanalanalysatoren, 1,5kV Højspændingsforsyningen... 3 ADDA programpakken... 4 Start af ADDA... 4 Start af multikanal programdelen... 5 Menulinjen... 5 Værktøjslinjen... 5 Faneblade... 6 Kontrolpanelet... 6 Info linjen... 7 Indstilling af 2 aksen... 7 Indstilling af Multikanalanalysatoren... 7 Indstilling af Kanaler og forstærkning.... 7 Indstilling af Stopbetingelser... 8 Indstilling af spændingen på PMT en... 8 Korrektion for baggrund.... 8
ADDA/ADACT vejledning 2 Klargøring og kalibrering af scintillationsdetektoren En typisk opstilling til måling af ioniserende stråling fra en radioaktiv kilde er vist på Figur 1. Inden du kan måle skal følgende laves. Tekst vist med rødt er standardindstillinger som anvendes med mindre andre værdier ønskes. 1. Tænd for computeren, ADACT modulerne burde stå tændte. Klik på ADDA-ikonet derefter på multikanal (En mere udførlig beskrivelse findes i afsnittet: Start af ADDA) Skolekilde 2. Klik på -måling-knappen fanebladet Stopbetingelser. Marker tid og indstil tiden til 1 minut. (Flere detaljer se: Indstilling af Stopbetingelser) NaI krystal Samme knap, men under fanebladet PMT Kanaler og forstærkning, vælges 256 kanaler og forstærkningen til 1. (Flere detaljer se: Indstilling af Kanaler og forstærkning.) Figur 1 Opstilling Samme knap, men under fanebladet Højspænding: Indstil PMT-højspændingen til 950 V, med mindre andet er oplyst. (Flere detaljer se: Indstilling af spændingen på PMT en) 3. Kalibrer scintillationsdetektoren ved at placere -skolekilden 8 cm fra detektoren og optag et spektrum ved at klikke på Start-knappen. Dette giver et spektrum i stil med det viste herunder. Klik på kalibrer-knappen, placer markøren på fototoppen, klik, og indtast fotoppens energi, som er 662 kev. På tilsvarende måde sættes energien på backscattertoppen til 184 kev Brug aflæs-knappen til at kontrollere at Comptonkanten ligger ved ca 478 kev Tæll. /10³ Fototop 24 20 16 12 8 Backscattertop Comptonkant 4 0 0 40 80 120 160 200 Kanal Figur 2 Et eksempel på et ikke kalibreret gammaspektrum
ADDA/ADACT vejledning 3 Om ADACT -systemet En introduktion til ADACT -systemet er formodentlig ikke nødvendig for alle studerende da en del formodentlig kender det fra gymnasiet. Fysisk består ADACT -systemet af en grundenhed, som via et 40-leder kabel og et netkort er koblet sammen med en PC med et specielt dataopsamlinskort. Grundenheden kan udstyres med forskellige moduler afhængig af hvilke målinger der skal udføres. De udvidelsesmoduler som institutionen råder over er Geiger-Müller-modulet (GM-modulet,- 995008) Multikanal/1,5kV Højspændingsforsyningen (995004 / 995006) Faststofdetektormodulet (995013). De 6-cifrede numre i parentes er påtrykt de enkelte moduler. Så pga. modulopbygningen er det enkelt at skifte fra at udføre én type målinger til en anden, man skifter blot udvidelsesmodul, opkoblingen til PC skal man ikke tænke på når det en gang er gjort. ADACT -systemet er som udgangspunkt et meget robust system. Dog anbefales det at man ikke skiller tingene ad mens der er strøm på. Multikanalanalysatoren, 1,5kV Højspændingsforsyningen Fysisk er der tale om to ADACT -moduler, nemlig en højspændingsforsyning og en multikanalanalysator. Modulerne kan ikke bruges til noget uden en detektor, fx en scintillationsdetektor. Scintillationsdetektoren kobles til begge ADACT -moduler, således får scintillationsdetektoren højspænding fra ADACT -højspændingsmodulet og signalerne fra scintillationsdetektoren bearbejdes i multikanalanalysatoren. Bemærk at der på multikanalanalysatoreren er en omskifter mellem og, fordi det modul kan bruges i forbindelse med såvel en scintillationsdetektor som en faststofdetektor. Omskifteren skal stå ved når scintillationsdetektoren skal bruges. Når en scintillationsdetektor kobles på de to moduler, er det muligt at skelne - fotoner med forskellige energi fra hinanden, således at man kan lave et spektrum (dvs. antal henfald som funktion af energi). Kvaliteten af målinger med scintillationsdetekoren afhænger af hvor stabiliseret detektoren er. Den størst mulige stabilitet opnås hvis detektoren altid er tændt.
ADDA/ADACT vejledning 4 ADDA programpakken For at pc en skal kunne bearbejde de elektriske signaler der kommer fra ADACT - systemet er det nødvendigt at have et passende program. ADDA programpakken er specielt udviklet til at fungere sammen med ADACT -systemet og er ligesom ADACT -systemet lavet som et fleksibelt system. ADDA-programpakken består derfor af flere programmer, som er tæt knyttede til de forskellige ADACT -moduler. I forbindelse med måling af ioniserende stråling er de to relevante programmer ADDA Basis som skal bruges i forbindelse med GM-modulet og Multikanal som bruges i forbindelse med multikanalenheden tilsluttet enten scintillationsdetektoren eller faststofdetektoren. Start af ADDA Kontroller at ADACT -systemet er tændt Tænd printer (kun hvis LaserJet III) og PC (skærm burde tænde automatisk) Klik på ADDA- ikonet på skrivebordet for at starte programmet. hvorved nedenstående skærmbillde i Figur 3 skulle vises Figur 3 ADDA opstartsvindue Herefter vælges den programdel man ønsker. I det følgende vil der udelukkende være fokus på multikanal programdelen.
ADDA/ADACT vejledning 5 Start af multikanal programdelen Multikanal programdelen åbnes direkte hvis der i Figur 3 vælges Multikanal hvorved skærmvinduet vist herunder i Figur 4 vises. Menulinje Værktøjslinje Kontrolpanel Faneblade Info linje Figur 4 Multikanal standardskærmvindue Herunder følger en kort gennemgang af de mest almindelige indstillinger og funktioner når der arbejdes med Multikanal-programmet. Menulinjen Hvert delmodul har øverst en Menulinje som vi kender fra mange andre programmer. Menulinjerne giver via undermenuerne adgang til alle de muligheder, der er i delmodulet. Værktøjslinjen Under menulinjen er der en værktøjslinje hvor der findes en række knapper, som fungerer som genveje til de mest anvendte funktioner som ellers kan findes via mulighederne i menulinjen. De knapper der er fælles for de enkelte moduler er opremset herunder med en kort forklaring til dem der ikke anses for værende er selvforklarende. Hvis ekstra hjælp ønskes, er én mulighed beskrevet under Hvad er?- knappen herunder.
ADDA/ADACT vejledning 6 Faneblade Start målingerne-knap der bruges til at starte en måling. Mens en måling er i gang vises et lille skærmvindue som viser at målingen er i gang. Samtidig giver vinduet mulighed for at afbryde en aktuel måling. Zoom-ind-knappen, bruges hvis områder skal forstørres Zoom-ud-knappen. Bringer grafen tilbage til oprindelig udseende Åbn ADDA fil-knappen Gem som..-knappen Nyt projekt-knappen, bruges fx hvis man ønsker at starte forfra eller på nogle nye målinger Kopier graf til udklipsholderen-knappen, således at det efterfølgende kan indsættes i et andet program, fx tegneprogram eller andre Kopier tabel til udklipsholderen-knappen, således at den efterfølgende kan indsættes i et regneark eller tekstbehandlingsprogram Udskriv-knap. Hvad er? knap. Kan bruges til at få hurtig hjælp om mange emner. Klik på knappen og markøren ændres til et spørgsmålstegn. Klik dernæst på det du ønsker hjælp om, fx en knap, eller på grafen eller og hjælp vil dukke op i et skærmvindue Kopier til et Excel-regneark-knappen. Et klik og data er overført til et tomt regneark som man senere må gemme og bearbejde på passende vis. Kopier til et Word-dokument-knappen. Når den aktiveres kommer der et skærmvindue hvor du skal tage stilling til hvorvidt graf og/eller tabel skal kopieres og hvorvidt der er tale om et nyt dokument eller ej. Til hver måling hører der som minimum en tabel, indeholdende målingerne og en graf som præsenterer målingerne. Til hver tabel og graf hører der et faneblad, som bl.a. har den funktion, at det gør det let at skifte mellem grafer og tabeller. Fanebladene kan ses nederst til venstre i skærmvinduet og det aktuelle faneblad er mørkere end de andre / det andet. De forskellige faneblade vælges enkelt ved at klikke på dem. Kontrolpanelet I højre side er der et kontrolpanel med et udvalg af paneler der varierer lidt fra delprogram til delprogram. Fælles for GM- og multikanalprogrammet er, at de har to paneler med overskrifterne Display og Fitning. Men hvad der vises der er dog lidt forskelligt. Til mange eksperimenter vil det være tilstrækkeligt at benytte sig af Display-panelet hvor detaljer omkring en aktuel måling vises. Når man begynder at databehandle og analysere målingerne bliver de andre kontrolpaneler også aktuelle.
ADDA/ADACT vejledning 7 Brug selv Hvad er? knappen til at finde ud af mere om de forskellige kontrolpaneler når/hvis det bliver påkrævet. Info linjen Allernederst på skærmbilledet er der en nærmest undselig linje som jeg har valgt at kalde Info-linjen, da jeg ikke kunne finde et navn på den nogen steder. I Info-linjen vises der forskellige informationer. I forbindelse med scintillationsdetektoren kan det eksempelvis være nyttigt at vide, at der i den linje kan findes energi og tælletal på den kanal hvor markøren aktuelt befinder sig. Indstilling af 2 aksen Aksens inddeling-knappen,- klik på dén resulterer i at vinduet til højre herfor vises. Punkterne er nærmest selvforklarende og kan tilpasses såvel før som efter målingen, og har ikke betydning for selve målingen, men udelukkende for hvorledes de præsenteres. Indstilling af Multikanalanalysatoren Figur 5 Indstilling af akser multikanal Indstil tidsforløb og multikanalanalysatoren-knappen kan, som knappens titel antyder, bruges til mange ting, og faktisk dækker knappen over flere muligheder end titlen fortæller. Klikkes der på knappen vil der være mulighed for at vælge iblandt fire faneblade. Det er kun de tre faneblade der er relevante og som vil blive gennemgået i det følgende. Indstilling af Kanaler og forstærkning. Fanebladet: Kanaler og forstærkning er vist i Figur 6. Som standard er antal kanaler sat til 256, hvilket kan ændres ved at klikke på den lille pil til højre for tallet. Forstærkningen af det elektriske signal der kommer fra PMT en er som standard sat til 2 men til de fleste målinger er en forstærkning på 1 passende. Figur 6 Indstilling af Multikanalanalysator
ADDA/ADACT vejledning 8 Indstilling af Stopbetingelser Fanebladet Stopbetingelser. Som det fremgår af skærmvinduet i Figur 7 kan et eksperiment sættes op til stoppe på tid, ved et givet tælletal eller manuelt. Dog vil det også altid kunne afbrydes som beskrevet tidligere Indstilling af spændingen på PMT en Fanebladet Højspænding vist i Figur 8 bruges hvis spændingen på PMT en skal justeres. Det sker ved med musen at flytte på skyderen og indstille spændingen til den ønskede værdi. Figur 7 Stopbetingelser - Multikanal Figur 8 PMT højspænding - Multikanal Tilføj/fjern kalibreringspunkt-knappen. Som udgangspunkt modtager AD- DA-programmet bare nogle elektriske signaler i forskellige kanaler, og vil præsentere dem som antal tællinger som funktion af kanalnummer. HVIS man fx kender/kan identificere nogle toppe som svarende til kendte -fotonenergier, kan spektret kalibreres ved at tilordne kendte energier til relevante kanaler. Tilføj/fjern aflæsning-knappen. Kan bruges til at markere en kanal, således at den kommer med ved udskrivning. Brug selv hjælpen til at finde ud af hvorledes kalibreringen foretages. Desværre kan Hvad er..?-knappen ( ) pt IKKE bruges i til den hjælp. Tast i stedet F1, vælg fanebladet Indhold og klik på emnet Kalibrering og aflæsning og dobbeltklik på Aflæsning Korrektion for baggrund. Baggrundskorrektion kræver en måling som kan udføres såvel før som efter den egentlige måling.
ADDA/ADACT vejledning 9 Hvis man vælger at optage baggrundsspektret først, gøres det ved at lave en baggrundsmåling uden kilde og gemme spektret under et sigende navn. Dernæst udfører man den egentlige måling og korrigerer for baggrunden ved at klikke på Analyse i menulinien, vælge Korriger for baggrund-funktionen, og sluttelig vælge fanebladet Importer hvorved skærmbilledet i Figur 9 skulle dukke op. Figur 9 Importer baggrundsspektrum Hernæst er det bare at klikke på Importer-knappen og finde spektret igen. Den anden mulighed er at starte med at lave målingen og optage baggrundsspektret til sidst. Når den egentlige måling er lavet vælges Analyse i menulinjen, dernæst Korriger for baggrund-funktionen, og sluttelig vælges fanebladet Optage et baggrundsspektrum, hvis det ikke allerede er aktivt. Har man gjort det rigtigt skulle der være et skærmvindue som vist nedenfor i Figur 10. Dernæst vælges en passende tid, og baggrundsmålingen startes på Start-knappen. Straks herefter vil der dukke et lille skærmvindue op, som spørger hvad grafen hørende til baggrundsspektret skal kaldes, se Figur 11. Hvis man ikke synes Graf 2 er særlig sigende, kan teksten erstattes. Figur 11 ad optagelse af baggrundsspektret Figur 10 Optag baggrundsspektrum Efter klik på OK starter baggrundsmålingen. Når baggrundsmålingen er slut indstilles under punktet Akser, således at man får det ønskede spektrum. Bemærk, at hvis man påbegynder en ny måling uden at lukke programmet, vil baggrundsspektret være gemt og det behøves derfor ikke at blive optaget flere gange.