›
›

Luận văn Xử lý phổ Gamma bằng thuật toán di truyền

pdf 72 trang phuongnguyen 3040
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Xử lý phổ Gamma bằng thuật toán di truyền", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_van_xu_ly_pho_gamma_bang_thuat_toan_di_truyen.pdf

Nội dung text: Luận văn Xử lý phổ Gamma bằng thuật toán di truyền

  1. ðI H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH TR ƯNG ðI H C KHOA H C T NHIÊN BÙI QUANG KHÁNH X LÝ PH GAMMA B NG THU T TỐN DI TRUY N Chuyên ngành: V t lý Nguyên t , H t nhân và N ăng l ưng cao Mã s : 60-44-05 LU N V ĂN TH C S Ĩ V T LÝ NG ƯI HƯNG D N KHOA H C: PGS. TS. MAI V ĂN NH ƠN THÀNH PH H CHÍ MINH – NĂM 2009
  2. 1 LI C M ƠN Trong quá trình th c hi n quy n lu n v ăn này, tơi đã nh n đưc s giúp đ rt to l n t th y cơ, gia đình và b n bè. Tơi mu n g i l i c m ơn đn th y PGS. TS. Mai V ăn Nh ơn đã giúp đ, hưng d n tơi r t nhi u trong quá trình tìm hi u và th c hi n lu n v ăn. Tơi c ũng mu n c m ơn cơ Tr ươ ng Th H ng Loan và các thành viên trong nhĩm NMTP, b mơn V t lý H t Nhân tr ưng đi h c Khoa h c T nhiên Thành ph H Chí Minh v i nh ng ý ki n đĩng gĩp, ý t ưng th c hi n c ũng nh ư nh ng li khuyên giúp tơi cĩ th b xung, chính lý và s a ch a k p th i. Cu i cùng xin cám ơn gia đình và b n bè cùng khĩa đã đng viên, giúp đ tơi đ cĩ th hồn thành quy n lu n v ăn này.
  3. 2 MC L C LI C M ƠN. 1 MC L C 2 DANH M C B NG 4 DANH M C HÌNH V , ð TH 5 LI M ðU 7 CH ƯƠ NG 1- S Ơ L ƯC V PH GAMMA 10 1.1 Nguyên lý ghi nh n ph gamma 10 1.1.1 Tươ ng tác c a b c x v i v t ch t 10 1.1.2 Nguyên lý ghi nh n 16 1.2 H th ng ghi nh n ph b c x 16 1.2.1 Tng quan 16 1.2.2 Các thi t b trong h đo b c x 19 1.3 Các đc tr ưng c a ph b c x 21 1.3.1 Hình dng ph b c x 21 1.3.2 Dng phơng 24 1.3.3 Dng quang đnh 25 CH ƯƠ NG 2- PHÂN TÍCH PH T ðNG 26 2.1 Quá trình x lý ph 26 2.2 Các b ưc ti n hành 27 2.2.1 Chu n hĩa 27 2.2.2 Dị tìm đnh 28 2.2.3 Làm tr ơn ph 31 2.2.4 Ph ươ ng pháp làm t ăng đ phân gi i 33 2.2.5 Các ph ươ ng pháp tính di n tích đnh 34 CH ƯƠ NG 3- LÀM KH P PH B NG THU T TỐN DI TRUY N 38 3.1 Thu t tốn di truy n 38 3.1.1 Khái ni m 38 3.1.2 Nguyên lý ho t đng 39
  4. 3 3.1.3 Ưu đim c a thu t tốn di truy n 43 3.2 Làm kh p ph gamma b ng thu t tốn di truy n 43 CH ƯƠ NG 4- CH ƯƠ NG TRÌNH X LÝ PH GAMMA 46 4.1 Gi i thi u 46 4.2 Các thành ph n c a ch ươ ng trình 47 4.2.1 Sơ đ kh i chính 47 4.2.2 Module đc ph và v ph 48 4.2.3 Module chu n n ăng l ưng và b r ng đnh 49 4.2.4 Module xác đnh v trí đnh t đng 49 4.2.5 Module làm kh p ph và tính các thơng s c a đnh 50 CH ƯƠ NG 5- K T QU VÀ NH N XÉT 57 5.1 Làm kh p đnh đơ n 57 5.2 Làm kh p nhi u đnh 58 5.3 Tách các đnh ch ng ch p c a ph test IAEA 59 5.4 Tách đnh ch p ba 64 KT LU N 66 KI N NGH 68 DANH M C CÁC CƠNG TRÌNH 69 TÀI LI U THAM KH O 70
  5. 4 DANH M C B NG Bng 2.1 : H ng s N n,m và C k,n,m 32 Bng 2.2: Các giá tr ∆m,n 33 Bng 5.1: So sánh các k t qu x lý đnh đơ n 57 Bng 5.2: T ươ ng quan kênh theo n ăng l ưng 60 Bng 5.3: Tách đnh ph ADD1N1 61 Bng 5.4: Tách đnh ph ADD1N3 61 Bng 5.5: Tách đnh ph ADD3N1 62 Bng 5.6: Tách đnh ph ADD1N100 62 Bng 5.7. So sánh k t qu x lý GASPA và giá tr ban đu 65
  6. 5 DANH M C HÌNH V , ð TH Hình 1.1: Tán x Rayleigh 10 Hình 1.2: Tán x Compton 11 Hình 1.3: Hi u ng quang đin 12 Hình 1.4: Hi u ng t o c p 14 Hình 1.5. H thi t b h t nhân tiêu bi u 16 Hình 1.6. H đm đơ n gi n 18 Hình 1.7. H th ng đm trùng phùng 18 Hình 1.8. H đo ph b c x 19 Hình 1.9. Ph gamma c a ngu n Am-Be 22 Hình 1.10. Ph gamma lý thuy t 23 Hình 1.11. Các đnh đc tr ưng c a ph Gamma 23 Hình 3.1. Thu t tốn di truy n 39 Hình 3.2. K thu t lai m t đim 41 Hình 3.3. K thu t lai 2 đim 41 Hình 3.4. K thu t lai c t và n i 42 Hình 4.1 Giao di n chính c a ch ươ ng trình 46 Hình 4.2 S ơ đ kh i c a Ch ươ ng trình X lý ph 47 Hình 4.3. S ơ đ kh i c a module ðc & v ph 48 Hình 4.4. S ơ đ kh i c a module Chu n n ăng l ưng & b r ng đnh 49 Hình 4.5. Sơ đ kh i module Tìm đnh 50 Hình 4.6. S ơ đ kh i module Làm kh p đnh 51 Hình 4.7. S ơ đ kh i module xây d ng t p h p ban đu 52 Hình 4.8. S ơ đ kh i module ðánh giá 54 Hình 4.9. Sơ đ kh i module Lai t o 54 Hình 4.10. S ơ đ kh i module ðt bi n 55 Hình 4.11. S ơ đ kh i module Ch n l c t nhiên 56 Hình 5.1. Tách đnh đơ n ph Co 57 , Cs 137 , Mn 54 , Na 22 và Co 60 . 58 Hình 5.2. Làm kh p nhi u đnh c a ph STRAIGHT.ASC 59
  7. 6 Hình 5.3. ðưng chu n n ăng l ưng theo kênh 60 Hình 5.4. Tách đnh ch ng ch p n ăng l ưng 352 keV ph ADD1N1 62 Hình 5.5. Tách đnh ch ng ch p n ăng l ưng 352 keV ph ADD1N3 63 Hình 5.6. Tách đnh ch ng ch p n ăng l ưng 352 keV ph ADD3N1 63 Hình 5.7. Tách đnh ch ng ch p n ăng l ưng 352 keV ph ADD1N100 64 Hình 5.8. Tách đnh ch p ba t t o 65
  8. 7 LI M ðU Trong quy trình phân tích đng v phĩng x d a trên vi c đo ph gamma, v n đ x lý và tính tốn các thơng s c a các đnh Gamma xu t hi n trong ph cĩ vai trị r t quan tr ng, quy t đnh thành cơng c a c m t quy trình. Các thao tác x lý ph hi n nay ph n l n đu d a vào các ph n m m chuyên d ng ch ng h n nh ư các Genie-2K, GammaVision, Sampo, Hypermet, . . . Các ph n m m này d a trên nhi u thu t tốn khác nhau và đu cĩ nh ng ưu khuy t đim riêng. ðc bi t trong vi c x lý ph cĩ xu t hi n đnh ch p ho c ph c a các m u cĩ ho t đ th p nh ư m u mơi tr ưng thì cĩ s sai bi t khá l n gi a các k t qu tính tốn c a nh ng ph n m m này [10]; ho c th m chí là gi a các ph ươ ng th c tính tốn khác nhau trong cùng m t ph n m m (nh ư tr ưng h p c a Genie-2K). Do v y, v n đ tìm ki m m t ch ươ ng trình x lý ph tồn di n v n đang là m c tiêu nghiên c u c a nhi u nhà khoa h c trên th gi i. ð thúc đy s phát tri n c a các ph ươ ng th c x lý ph , IAEA trong vịng hơn 10 n ăm qua đã t ch c m t s ch ươ ng trình ki m tra n ăng l c c a các ph n mm x lý ph , trong đĩ v l ĩnh v c x lý ph gamma cĩ hai ch ươ ng trình ki m tra: IAEA Gamma-ray Test Spectra (1995) [13] và IAEA Gamma-ray Test Spectra for Low-Level Spectrometry (2002) [11]. M c đích chính là nh m ki m tra kh n ăng ca các ph n m m x lý ph trong vi c tìm ki m đnh ph t đng, tính di n tích đnh đc l p v i t l đnh/phơng n n, kh n ăng phát hi n và x lý đnh ch p. Ngồi ra, m t s ph ươ ng pháp x lý ph c ũng đang đưc nghiên c u trên th gi i: k ĩ thu t wavelet [18], k ĩ thu t Bayes [17], chu i Markov [13], thu t tốn di truy n [14,15], m ng neural [19], c c ti u hĩa entropy [12], . . . Trong t t c các k ĩ thu t t i ưu hĩa hi n nay, thu t tốn di truy n là m t trong nh ng thu t tốn đưc s d ng r ng rãi nh t, trong nhi u l ĩnh v c: trí tu nhân t o, thi t k t đng hĩa, ch t o robot, phân tích th tr ưng, qu n lý m ng d li u, . . . và đưc nhi u nhà khoa h c trên th gi i quan tâm phát tri n. Ưu đim c a thu t tốn này là cĩ kh n ăng tìm ki m l i gi i trên vùng khơng gian tìm ki m ph c t p,
  9. 8 nhi u tham s , và cĩ th lo i tr đưc các t i ưu c c b . ðã cĩ nhi u cơng trình nghiên c u x lý ph d a trên thu t tốn này bao g m các ph Mossbauer, c ng hưng t h t nhân, ph chu i nguyên t , . . . [14] và cho k t qu khá kh quan, do vy thu t tốn di truy n là m t trong nh ng l a ch n thích h p cho m c tiêu xây dng m t ch ươ ng trình x lý ph gamma đc bi t là v i ngu n b c x ho t đ th p. Ch ươ ng trình x lý ph này s bao g m nhi u thu t tốn đ x lý ph b c x gamma, trong đĩ ch y u t p trung vào thu t tốn di truy n đ làm kh p ph , tách các đnh ch ng ch p n u cĩ. Ph n m m x lý ph đưc xây d ng nh ư v y cĩ th nâng cao tính chính xác trong vi c đánh giá ho t đ v i h ph k gamma phơng th p đang cĩ. Mà điu đĩ là c n thi t trong vi c đánh giá các m u phĩng x cĩ ho t đ t ươ ng đi th p nh ư m u mơi tr ưng. Mc đích chính c a lu n v ăn là b ưc đu xây d ng m t ch ươ ng trình x lý ph gamma t đng d a trên vi c t i ưu các thơng s c a hàm làm kh p ph thơng qua thu t tốn di truy n k t h p v i m t s thu t tốn khác. Ch ươ ng trình này s gĩp ph n nh m nâng cao tính chính xác trong vi c đánh giá ho t đ ngu n, m u phĩng x đưc đo b ng h ph k gamma phơng th p HPGe bên c nh ch ươ ng trình x lý ph đang đưc s d ng duy nh t hi n nay là Genie-2K t i B mơn V t lý H t nhân. Vi m c đích nêu trên, lu n v ăn bao g m các n i dung nh ư sau: Ch ươ ng 1: S ơ l ưc v ph gamma và s hình thành ph gamma, các h th ng thi t b th ưng đưc dùng đ ghi nh n ph gamma và nguyên lý ghi nh n tín hi u trong h ph k gamma. ðng th i m t s đc tr ưng quan tr ng c a ph gamma ch ng h n nh ư d ng c a đnh, phơng n n c ũng nh ư các đnh đc tr ưng c a ph gamma c ũng đưc nêu trong ch ươ ng này Ch ươ ng 2: Các ph ươ ng pháp x lý ph t đng, bao g m các ph ươ ng pháp chu n n ăng l ưng, b r ng đnh, các thu t tốn tìm đnh, làm tr ơn, tính tốn làm kh p các thơng s và tính tốn di n tích c a đnh.
  10. 9 Ch ươ ng 3: Gi i thi u khái ni m và nh ng ki n th c c ơ b n v thu t tốn di truy n; các phép di truy n, lai, đt bi n. Ph ươ ng th c áp d ng thu t tốn di truy n vào trong x lý ph gamma. Ch ươ ng 4: Xây d ng m t ch ươ ng trình x lý ph gamma bao g m các module đc ph , tìm đnh, tính tốn di n tích, . . . Các s ơ đ kh i, đc đim và cách th c ho t đng c a các module x lý trong ch ươ ng trình c ũng đưc nêu ra c th . Ch ươ ng 5: M t s k t qu tính tốn đưc t ch ươ ng trình đi v i các ph ngu n đim (Co 57 , Cs 137 , Mn 54 , Na 22 , Co60 ) đo đưc t detector HPGe v i t i B mơn V t lý H t nhân, các k t qu này đưc so sánh v i k t qu thu đưc t Genie- 2K đ ki m đnh tính đúng đn c a ch ươ ng trình. ðng th i kh n ăng x lý đnh ch p c a ch ươ ng trình c ũng đưc ki m tra v i các ph test c a IAEA.
  11. 10 CH ƯƠ NG 1: SƠ L ƯC V PH GAMMA 1.1 Nguyên lý ghi nh n ph gamma 1.1.1 Tươ ng tác c a b c x v i v t ch t Khi b c x gamma đi vào mơi tr ưng, chúng s t ươ ng tác v i mơi tr ưng đĩ thơng qua 4 lo i t ươ ng tác chính sau: o Tán x Rayleigh [12] . o Tán x Compton o Hi u ng quang đin. o Hi u ng t o c p a. Tán x Rayleigh Là quá trình mà b c x b tán x trên các electron c a nguyên t mà khơng gây ra ion hĩa hay kích thích nguyên t . B c x sau tán x khơng b m t n ăng l ưng mà ch b l ch pha. ðây là tán x x y ra ch y u khi b c x cĩ n ăng l ưng th p và mơi tr ưng cĩ Z l n Photon tán x Photon t i Hình 1.1: Tán x Rayleigh Ti t di n vi phân cho b i cơng th c sau [12] : 2 dσR 1 2 2 =re () 1 + cos θ F() x,z (1.1) dΩ 2
  12. 11 Ly tích phân (1.1) ta cĩ ti t di n tán x Rayleight tồn ph n 1 2 2 σ=π+θRr e 2() 1 cos F() x,z dcos θ (1.2) 2 ∫ b. Tán x Compton Là t ươ ng tác c a b c x v i các electron t do trong đĩ b c x truy n m t ph n n ăng l ưng cho electron và l ch h ưng so v i ban đu. Electron hĩa tr Electron Compton Photon t i Gĩc tán x Photon tán x Hình 1.2: Tán x Compton Ti t di n tán x vi phân c a tán x Compton đưc tính b i Tamn và Klein- Nishina và ki m ch ng b ng th c nghi m:   2 2 dσ 1 + cos 2 θ α()1 − cos θ  C =r2   1 +  (1.3) dΩ e 2 2   2 1+α() 1 − cos θ   ()1+ cos θ  1+α() 1 − cos θ   e2 vi re = 2 me c E α = 2 me c θ gĩc tán x T đĩ : 2 1++ k 2(1 k) ln(1 + 2k)  ln(1 + 2k) 1 + 3k  σ=πC2 r 0  2  −  + − 2  (1.4)  k 12k+ k  2k (12k) + 
  13. 12 Tr ưng h p đc bi t 26  o α > 1: σ=πr2  + ln 2 α  (1.6) C e α 2  c. Hi u ng Quang đin Là quá trình t ươ ng tác mà n ăng l ưng b c x t i b electron h p th hồn tồn và b t ra kh i nguyên t . Hi u ng quang đin ch x y ra khi n ăng l ưng b c x t i l n h ơn n ăng l ưng liên k t c a electron. Hi u ng quang đin khơng x y ra vi electron t do. Electron quang đin Photon t i Hình 1.3: Hi u ng quang đin 1 Ti t di n c a hi u ng quang đin σqd ∝ Eγ Khi n ăng l ưng b c x Eγ ti n d n đn n ăng l ưng liên k t Elk thì ti t di n 1 quang đin t ăng theo t l σ ∝ . qd E7 / 2 Hi u ng quang đin ch y u x y ra v i các electron l p K. Ti t di n c a nĩ ph thu c ch y u vào n ăng l ưng b c x và đin tích h t nhân mơi tr ưng.
  14. 13 Vi n ăng l ưng liên k t nh ( c eV) và Eγ > E lk : 7 / 2 13,61  σ = 1,09.10−16 Z 5   (1.7) ()qd K   Eγ  Vi Eγ >> Elk thì Z5  σ = 1,34.10 −23   (1.8) ()qd K   Eγ  ði v i nh ng v t li u n ng (Z l n ) thì xác su t x y ra hi u ng quang đin ln ngay c v i nh ng tia gamma cĩ n ăng l ưng cao. ði v i nh ng v t li u nh thì hi u ng quang đin ch cĩ ý ngh ĩa v i nh ng tia gamma cĩ n ăng l ưng th p. T s ti t di n c a hi u ng quang đin các t ng khác nhau. (σqd ) 1 (σqd ) 1 L = và M = σ 5 σ 20 ()qd K ()qd K Hi u ng quang đin ch y u x y ra đi v i b c x cĩ n ăng l ưng th p và vt ch t n ng ( Z l n). Ngồi ra, hi u ng quang đin cịn kèm theo vi c phát tia X đc tr ưng và electron Auger. Hi u ng quang đin là c ơ ch h p th b c x ch y u trong v t ch t n ng. d. Hi u ng t o c p Là quá trình t ươ ng tác trong đĩ b c x bi n m t trong tr ưng h t nhân sinh ra m t c p electron và positron và truy n tồn b n ăng l ưng cho c p electron- positron này và nhân gi t lùi. Quá trình t ươ ng tác x y ra ch y u v i b c x cĩ Eγ ≥ 1,022 MeV. Các electron và positron sinh ra trong tr ưng đin t c a h t nhân nên d ưi tác đng c a l c Coulomb: o Positron bay ra kh i và electron b hãm l i. Do đĩ, ph n ăng l ưng đo đưc khác nhau v i hai lo i b c x này. S khác bi t càng l n khi Z c a mơi tr ưng l n.
  15. 14 o Năng l ưng gi t lùi c a h t nhân là đáng k trong tr ưng h p hai h t bay ra vuơng gĩc v i b c x t i và ng ưc chi u nhau. Electron Photon t i Positron Bc x h y Hình 1.4: Hi u ng t o c p Xác su t c a hi u ng t o c p thay đi x p x t l v i Z2 và t ăng đi v i các nguyên t cĩ Z cao ch ng h n nh ư chì hay uranium. Trong chì, x p x 20% s tươ ng tác là c a tia gamma 1,5 MeV là hi u ng t o c p, và t l là 50% đi v i tia gamma cĩ n ăng l ưng 2 MeV. ði v i cacbon thì các t l t ươ ng ng là 2% và 4%. Trong kho ng n ăng l ưng cao, do ti t di n c a hi u ng quang đin và Compton gi m đn 0, vì v y hi u ng t o c p tr thành c ơ ch h p th n ăng l ưng ch y u. e. H s h p th tuy n tính: ð ghi b c x gamma và đc bi t đi v i s suy gi m c a nĩ trong mơi tr ưng, ba quá trình sau đây cĩ ý ngh ĩa th c s : h p th quang đin, s t o c p trong tr ưng h t nhân sinh ra electron position, và s tán x c a l ưng t gamma lên electron t do (tán x Compton). Ta c n quan tâm đn xác su t đ x y ra các quá trình trên vì th ta đư a vào ti t di n t ươ ng tác σ. Ti t di n t ươ ng tác tồn ph n là t ng ti t di n c a các quá trình. Ti t di n tồn ph n vi mơ (tính trên 1 nguyên t v t ch t) cho b i: σ=σqd +σ C +σ p (1.9)
  16. 15 Nhân ti t di n vi mơ (1.9) vi s nguyên t N cĩ trong 1 cm 2 ta đưc h s hp th hay h s suy gi m tuy n tính, là xác su t trên m i cm đ t ươ ng tác x y ra. -1 µ=NN( σ= σqd +σ C +σ p ) (cm ) (1.10) Chùm gamma song song h p khi truy n qua v t ch t cĩ b dày d gi m theo qui lu t: I= I0 exp( −µ d) (1.11) I0 : S l ưng t γ đn t m v t ch t b dày d. I : S l ưng t γ cĩ cùng n ăng l ưng sau l p v t ch t. H s h p th mơ t s d ch chuy n c a b c x gamma qua mơi tr ưng, nĩ ph thu c vào tính ch t c a mơi tr ưng và n ăng l ưng c a l ưng t gamma. Khi chia h s suy gi m tuy n tính cho m t đ v t ch t ρ (g/cm 3), ta cĩ h s suy gi m kh i : µ µ = (cm 2/g) (1.12) ρ H s suy gi m kh i là đi l ưng cĩ ph n c ơ b n h ơn so v i h s suy gi m tuy n tính vì cĩ th áp d ng cho b t kì d ng nào c a ch t h p th : r n, l ng, khí. Cơng th c h s suy gi m kh i đi v i v t li u là h p ch t: µ =∑ µ iw i (1.13) v i µi là h s suy gi m kh i c a nguyên t th i wi là tr ng s c a nguyên t th i Chùm tia gamma cịn cĩ th đưc đc tr ưng b ng quãng đưng t do trung bình λ , đưc đnh ngh ĩa là kho ng cách trung bình trong v t ch t gi a các t ươ ng tác. Giá tr c a nĩ đưc tính b ng cơng th c sau: ∞ ∫ t.exp(−µ t)dt 1 λ =0 = (1.14) t µ ∫ exp(−µ t)dt 0
  17. 16 1.1.2 Nguyên lý ghi nh n Chúng ta ghi nh n b c x h t nhân thơng qua nh ng t ươ ng tác c a b c x v i vt ch t. N ăng l ưng trao đi (m t mát) c a b c x trong quá trình t ươ ng tác s đưc bi n đi thành m t d ng n ăng l ưng khác phù h p v i quá trình ghi nh n. Thơng th ưng, n ăng l ưng m t mát c a b c x trong quá trình t ươ ng tác s đưc chuy n thành các xung đin. Các xung này mang nh ng thơng tin đc tr ưng v b c x và đưc x lý thơng qua các thi t b đin t c a h th ng ghi nh n. Cu i cùng các xung này đưc bi u di n d ưi d ng s đm ho c các ph b c x tùy vào thi t b lưu tr hay m c đích ban đu c a thí nghi m. 1.2 H th ng ghi nh n ph b c x 1.2.1 Tng quan Hình 1.5. H thi t b h t nhân tiêu bi u[1] Mt h th ng ghi nh n b c x cĩ th chia làm ba ph n c ơ b n, và tùy thu c vào yêu c u và m c đích c a vi c ghi nh n mà m i h s cĩ m c đ đơ n gi n hay ph c t p khác nhau [1] . o Phát hi n b c x và ch n l a s li u o Lưu tr s li u o ðiu khi n.
  18. 17 a. Phát hi n và ghi nh n s li u Ph n này bao g m detector là n ơi b c x t ươ ng tác v i mơi tr ưng v t ch t ca detector qua đĩ chuy n hĩa n ăng l ưng tiêu hao c a b c x thành các xung đin. Các xung đin này mang nh ng thơng tin v b c x ghi nh n nh ư c ưng đ, n ăng lưng c ũng nh ư lo i b c x . Sau đĩ, các xung đin này đưc chuy n qua b khu ch đi đ làm t ăng biên đ xung. Ti p đn, b ph n phân tách cĩ nhi m v lo i b các xung khơng phù h p v i m c đích ghi nh n, các xung cĩ biên đ nh h ơn m t giá tr ng ưng đt tr ưc. Ngồi ra, v i m c đích đc bi t, ph n ghi nh n cịn cĩ b trùng phùng ho c đi trùng phùng đ xem xét các xung đin xu t hi n đng th i hay khơng đng th i t hai hay nhi u kênh đo. b. Ph n l ưu tr d li u Ph n ti p theo c a h ghi nh n b c x là m t h th ng bao g m các thi t b đin t cĩ tác d ng l ưu tr các thơng s v b c x đưc ghi nh n thơng qua ph n phát hi n và ghi nh n. Tùy thu c vào m c đích th c nghi m c ũng nh ư thi t k h đo mà ph n này cĩ th là m t máy đm , máy đo t c đ đm ho c thi t b phân tích xung hay là m t h th ng các thi t b trên. N u ph n này là m t máy phân tích đ cao xung thì ch c n ăng c a nĩ n i ti p ngay sau b phân th nh t vì máy phân tích cĩ th phân chia các xung theo biên đ vào các ph n khác nhau c a b phân l ưu tr d li u trong chính nĩ. c. H điu khi n Tng cu i cùng trong m t h ghi nh n cĩ ch c n ăng điu khi n tồn b thi t b và ghi nh n, bi u di n s li u. Vi c bi u di n s li u cĩ th thơng qua các thi t b v đ th , các màn hình bi u din hay su t ra d ưi d ng b ăng t , file s li u. Hi n nay, thành ph n này cĩ th tích h p vào m t máy vi tính cá nhân. d. Mt vài h th ng đin hình[1] o H th ng đm xung: ðây là m t trong nh ng h th ng đơ n gi n v i m c đích ch y u là th ng kê s l ưng b c x đưc phát ra m t gi i h n n ăng
  19. 18 lưng đt tr ưc. S ơ đ kh i đơ n gi n c a m t h th ng nh ư trên đưc mơ t trong Hình 1.6. Detector (bu ng ion hĩa Máy phân bi t Máy đm ho c nh p nháy Hình 1.6. H đm đơ n gi n[1] o H đo trùng phùng: Là h th ng t ươ ng đi ph c t p, cĩ th đm s xung trùng phùng l i ra t hai detector đng th i ti n hành l y ph biên đ m t cách đc l p. S ơ đ kh i c a m t h nh ư trên đưc mơ t nh ư Hình 1.7. Máy Ghi Detector Khu ch Phân tích đm nh n đi biên đ xung Máy Trùng phùng đm xung ðiu khi n t đng Detector Khu ch Phân tích Máy đi biên đ đm xung Máy đm Thì k xung Hình 1.7. H th ng đm trùng phùng [1] o H th ng đo ph b c x : đây là h ph k đưc s d ng đ đo n ăng l ưng ca b c x . Detector và khu ch đi s đưc ch n sao cho biên đ tín hi u
  20. 19 xung ra cĩ quan h tuy n tính v i n ăng l ưng b c x . Xung ra s đưc x lý thơng qua m t máy phân tích đ cao xung ( đơ n kênh ho c đa kênh) r i qua máy đm. H thi t b đưc ki m sốt t c đ đm m t cách liên t c nh máy đo t c đ đm. S ơ đ kh i c a m t h nh ư th đưc mơ t trong Hình 1.8. Hình 1.8. H đo ph b c x [1] 1.2.2 Các thi t b trong h đo b c x a. Detector [1,3] Detector là thành ph n chính c a m t h ghi nh n b c x Ch c n ăng chính ca chúng là phát hi n và chuy n đi n ăng l ưng c a các b c x . Khi b c x đi vào detector, nĩ s t ươ ng tác v i mơi tr ưng v t ch t c a detector và m t tồn b hay mt ph n n ăng l ưng c a nĩ cho detector. N ăng l ưng hao h t này s đưc chuy n đi thành xung đin l i ra. Mt vài lo i detector th ưng dùng là: o Detector nh p nháy (NaI, Plastic . . .) o Detector bán d n (HPGe, Si(Li). . .) o Detector ch a khí (bu ng ion hĩa, ng đm t l , detector Geiger Muller) o ng đm Cerenkov
  21. 20 b. H th ng đin t [1,3] Mt h th ng đin t ph c v cho vi c ghi nh n b c x bao g m r t nhi u thành ph n. Chúng th ưng đưc chia thành các kh i ( Module ) khác nhau, m i kh i th c hi n m t cơng vi c c th . Các kh i ch y u c a h ghi nh n b c x : o Kh i cao th : cung c p đin áp cho detector ho t đng. o Kh i ti n khu ch đi: t o ra k t n i t i ưu gi a l i ra c a detector và các kh i đin t phía sau c a h ph k , lo i b nh h ưng c a các xung nhi u. o Kh i khu ch đi: ch c n ăng chính là khu ch đi biên đ c a xung. Nĩ cĩ th khu ch đi biên đ xung lên hàng nghìn l n ho c nhi u h ơn. M t ch c năng quan tr ng n a c a kh i khu ch đi là bi n đi d ng xung c a kh i ti n khu ch đi thành d ng phù h p v i m c đích c a th c nghi m. ða s kh i khu ch đi cho ra hai d ng xung: xung đơ n c c và xung đa c c. o Kh i phân bi t biên đ hay kh i phân tích đơ n kênh: nhi m v chính c a kh i này là lo i b nhi u hay lo i b các xung khơng mong mu n. Th ưng kh i này cĩ hai ch đ làm vi c: là phân bi t ch đ xung và phân tích đơ n kênh. o B đm: b đm dùng đ đm s xung xu t hi n l i ra c a khơi s phân tích đơ n kênh (phân bi t biên đ xung). C m i l n xu t hi n xung đn b đm thì s đn s t ăng m t đơ n v . Khi th i gian đo k t thúc, b đm s hi n th t ng s đm. o Kh i th i gian: đưc n i v i kh i đm. ch c n ăng chính c a kh i này là điu khi n ho t đng c a kh i đm. o Kh i phân tích đa kênh: ch c n ăng chính c a kh i này là s hĩa biên đ ca xung. Kh i này cịn đưc g i là kh i bi n đi t ươ ng t - s ADC (Analog to Digital Converter). K t qu làm vi c ca ADC là m t con s mà đ l n c a nĩ t l v i biên đ c a xung vào. ð phân gi i c a ADC là đ ln c a nĩ và cịn g i là s kênh và th ưng cĩ các giá tr là: 256, 512,1024, 2048, 4096, 8192. Các kh i phân tích đa kênh hi n đi th ưng đưc l p đt
  22. 21 trong các máy vi tính d ưi d ng các card tích h p và cĩ nhi u ch c n ăng quan tr ng cho ng ưi s d ng, đc bi t là các ch c n ăng phân tích ph . 1.3 Các đc tr ưng c a ph b c x 1.3.1 Hình d ng ph b c x [12] Ph b c x c a ngu n th ưng bao g m nh ng v ch r i r c v i b r ng r t nh . ðnh h p th tồn ph n c a các ph này cĩ th ch chi m m t ph n nh trong s đm t ng nh ưng mang l i r t nhi u thơng tin h u ích, ph n cịn l i c a ph cĩ th coi nh ư ph phơng. Ph b c x đưc ghi nh n thơng qua các t ươ ng tác c a b c x đĩ trong detector nh ư hi u ng quang đin, tán x Compton hay hi u ng t o c p. Hi u ng quang đin sinh ra m t xung đin t ươ ng ng v i n ăng l ưng tồn ph n c a b c x n u các điu ki n sau đưc đm b o: o Các tia X th c p ph i đưc h p th hồn tồn trong detector. o Các electron quang đin ph i m t h t n ăng l ưng trong detector. o Các hi u ng ph đĩng vai trị khơng đáng k trong vi c hình thành xung. ði v i tán x Compton, n u các electron Compton b m t h t n ăng l ưng 2 trong detector thì nĩ t o ra m t phân b n ăng l ưng liên t c t 0 đn E/(1+m 0c /E), 2 vi E là n ăng l ưng b c x t i và m 0c là n ăng l ưng ngh c a electron. Nh ng b c 2 x b tán x , cĩ n ăng l ưng n m trong kho ng E/(1+m 0c /E) đn E, cĩ th t ươ ng tác ti p trong detector theo hai cách: o Nu nĩ b h p th hồn tồn b i hi u ng quang đin, xung t ng c ng s đưc tính vào đnh h p th tồn ph n. o Nu nĩ ti p t c gây ra tán x Compton và b c x sau đĩ thốt ra kh i detector thì xung s đưc tính vào ph n ph liên t c bên d ưi đnh. Khi n ăng l ưng b c x t i l n h ơn 1.022 MeV thì lúc đĩ hi u ng t o c p b t đu đĩng gĩp vào ph b c x . o Nu đng n ăng c a c p electron–positron b h p th hồn tồn và b c x phát ra t s h y positron thốt ra kh i detector thì nĩ s t o thành đnh 2 thốt đơi t i n ăng l ưng E – 2m 0c trong ph .
  23. 22 o Nu ch m t thành ph n b c x c a s h y positron thốt ra kh i detector 2 thì s t o thành đnh thốt đơ n t i m c n ăng l ưng E – m 0c . o Nu c hai tia b c x h y positron đu b h p th thì xung t ng c ng s đĩng gĩp vào đnh quang đin ho c ph n ph n m trong kho ng n ăng 2 2 lưng t E – 2m 0c đn E – m 0c . Các t ươ ng tác trên hình thành trên ph b c x các đnh đc tr ưng. Hình 1.10 trình bày ph gamma lý thuy t đưc ghi nh n. Cĩ hai nhân t đĩng gĩp vào ph gamma quan sát đưc làm khác bi t so v i ph lý thuy t, m t là s n r ng t nhiên ca n ăng l ưng photon và hai là kh n ăng ghi nh n c a h đo. Tu ỳ theo cách b trí nh ng v t li u che ch n trong h đo ví d nh ư lo i v t li u che ch n, h chu n tr c cho tia, khay đng ngu n, . trong ph s xu t hi n nh ng đnh đc tr ưng. Nh ng đnh này đưc t o thành do các b c x tán x t v t li u xung quanh đi vào detector. ðnh quang đin ðnh thốt đơi ðnh thốt đơ n ðnh Compton Hình 1.9. Ph gamma c a ngu n Am-Be
  24. 23 Hình 1.10. Ph gamma lý thuy t Hình 1.11. Các đnh đ c tr ưng c a ph gamma Các đnh đc tr ưng c a ph gamma bao g m : o ðnh quang đin : ðnh hình thành do quá trình h p th tồn ph n n ăng lưng gamma t i. o ðnh tán x n n: các b c x mà ta mu n ghi nh n cĩ th thốt kh i detector và tán x lên các v t li u bên ngồi nh ư tán x v i thành chì che ch n, tán
  25. 24 x v i thành ng chu n tr c, tán x v i các ch t h p thu, tán x v i giá đ ca ngu n, h p ch a tinh th , c a s nhân quang đin. Và nĩ đĩng gĩp trong ph b c x m t đnh g i là đnh tán x n n. o ðnh tia X đc tr ưng: tia gamma t ngu n cĩ th thốt ra t detector đn tươ ng tác v i v t li u che ch n chung quanh (th ưng dùng chì) b i hi u ng quang đin. K t qu là trên ph nh p nháy vùng n ăng l ưng th p xu t hi n m t đnh tia X đc tr ưng cho v t li u mà nĩ t ươ ng tác thí d E=72 keV v i chì. o S đĩng gĩp do b c x hu : đây chính là tr ưng h p ngu n cĩ phát tia β+. Tia β+ t ngu n cĩ th b hu trong các v t li u che ch n khi đo ph . Khi đĩ t v t li u này s phát ra các photon hu cĩ n ăng l ưng 0.511MeV. Các photon này cĩ th đi vào detector và t o ra xung đĩng gĩp vào ph c a ngu n. N u ph n tr ăm trong m i phân rã cao thì s đĩng gĩp do hu cĩ th đáng k . Tuy nhiên cĩ th h n ch s đĩng gĩp này khi b trí thí nghi m hp lý. Ngồi quá trình hu do ngu n phát ra, s đĩng gĩp photon hu vào ph cịn do tia gamma cĩ n ăng l ưng cao đn t ươ ng tác v i v t li u che ch n bên ngồi b i hi u ng t o c p. o ðnh tán x ng ưc: Trong ph gamma cịn cĩ th xu t hi n m t đnh trong vùng lân c n n ăng l ưng 0.2 – 0.25 MeV do tia gamma t ngu n t ươ ng tác vi v t liu xung quanh b i hi u ng Compton, g i là đnh tán x ng ưc (back scattering peak ). 1.3.2 Dng phơng Khi phân tích m t ph b c x , hai điu th ưng đưc quan tâm chính là đnh quang đin và phơng. Thơng th ưng chúng ta th ưng hay xác đnh phơng theo nh ng cách sau [12]: o ðo ph phơng khơng cĩ ngu n b c x , hay cịn g i là ph phơng t nhiên. o Coi t t c các thành ph n t o nên ph ngo i tr thành ph n cĩ n ăng l ưng mà chúng ta quan tâm là phơng. Bao g m ph phơng mơi tr ưng và ph do
  26. 25 các hi u ng khơng quan tâm nh ư tán x Compton, t o c p đĩng gĩp vào ph . Cĩ r t nhi u hàm dùng đ mơ t các phơng này. Các hàm này th ưng bao g m hai ph n. Ph n th nh t là m t đa th c b c th p cho nh ng phân b sinh ra do các bc x n ăng l ưng cao, ph n th hai mơ t s t ăng b c v phía n ăng l ưng cao c a đnh quang đin. Ph n th nh t c a hàm phơng cĩ th là m t h ng s ho c m t đa th c b c ba theo kênh [4] . 1.3.3 Dng đnh quang đin ðnh quang đin, hay đnh n ăng l ưng tồn ph n trong tr ưng h p đơ n gi n cĩ th đưc mơ t b i m t hàm Gauss cho b i cơng th c sau [4,7,12] Fx= Aexp −− x X2 /2 σ 2  (1.14) () ()0  vi A là biên đ X0 là tâm đnh σ là b dày m t n a t i A / e , σ =FWHM/2,35. FWHM b dày m t n a Trong th c t , đnh n ăng l ưng cĩ th l ch v phía n ăng l ưng th p và đơi khi c v phía n ăng l ưng cao. Trong nhi u tr ưng h p, đnh n ăng l ưng đưc mơ t bi m t hàm Gauss và m t hàm khác mơ t ph n l ch c a ph . Ngồi ra, đơi khi ng ưi ta mơ t đnh ph b ng cách bi n đi hàm Gauss sao cho nĩ bao g m c ph n đuơi c a đnh.
  27. 26 CH ƯƠ NG 2: PHÂN TÍCH PH T ð NG 2.1 Quá trình x lý ph Các ph b c x sau khi đưc ghi nh n b i h ph k s đưc phân tích đ tìm các thơng tin đáng quan tâm. Thơng th ưng, nh ng thơng tin v b c x s đưc bi u hi n các thành ph n mà ta g i là tín hi u, và nhi u là nh ng thành ph n khơng mang thơng tin ho c các thơng tin khơng mong mu n. Các thành ph n nhi u này cĩ th gây ra b i các y u t th ng kê, phơng b c x t nhiên, hi u ng Compton, v.v Nh ng thơng tin rút ra t ph cĩ s chính xác và đáng tin c y hay khơng ph thu c vào ch t l ưng đo đc và kh n ăng phân tích thơng tin c a ng ưi x lý thơng qua các gi i thu t ho c các ch ươ ng trình phân tích ph . Thơng th ưng m t ch ươ ng trình x lý ph gamma c n ph i th c hi n các thao tác c ơ b n sau [4,7] : o Phát hi n các v trí đnh trong ph . o Ưc l ưng di n tích đnh v i sai s đi kèm. o Xác đnh n ăng l ưng gamma ng v i các đnh trong ph . Trong đĩ, vi c phát hi n v trí đnh và tính tốn di n tích cĩ ý nghĩa r t quan tr ng, nĩ quy t đnh tính chính xác c a các b ưc sau và c a c quá trình phân tích. Ngồi ra ch ươ ng trình x lý ph c ũng cĩ th th c hi n m t s ch c n ăng nâng cao sau: o Hi u ch nh s đm b m t do th i gian ch t và trùng phùng ng u nhiên. o Tính tốn hi u su t, xác đnh đ r ng đnh, xây d ng đưng cong hi u su t. o Tính ho t đ c a ngu n hay m u đang kh o sát b ng vi c s d ng đưng cong hi u su t hay so sánh tr c ti p v i m t m u chu n. o Hi u ch nh s suy gi m ho t đ theo th i gian. o Tách các đnh ch ng ch p. o Ưc l ưng gi i h n phát hi n c a h ph k .
  28. 27 o Xác đnh các đng v phĩng x cĩ trong ph . o Hi u ch nh s t h p th c a gamma trong m u. o Hi u ch nh trùng phùng t ng. o ðánh giá t t c các ngu n gây sai s trong tồn b quá trình đo đc. . . . 2.2 Các b ưc ti n hành Nĩi chung, m t ch ươ ng trình x lý ph th ưng cĩ ba b ưc sau đây [4,12] : o S d ng th ư vi n s li u đ xác đnh t ươ ng quan n ăng l ưng theo kênh, chu n b r ng đnh, đưng cong hi u su t cho m u c n phân tích. Các th ư vi n khác nhau cĩ th đưc s d ng cho m i b ưc x lý. Các ph c a các ngu n chu n c n đưc s d ng đ th c hi n cơng vi c này o ðc ph đo, th c hi n các b ưc x lý s ơ b nh ư tr phơng n n, kh nhi u, làm tr ơn, . . . o Xác đnh các đnh cĩ trong ph , các thơng s c a đnh và các s li u cĩ th rút ra đưc t vi c x lý đnh. 2.2.1 Chu n hĩa a. Chu n n ăng l ưng Vi c chu n n ăng l ưng th ưng đưc làm tr ưc khi ti n hành vi c đo đc đ ly ph và th ưng đưc xem nh ư là m t ph n c a vi c kh i đng h đo. Vi c chu n năng l ưng bao g m nh ng b ưc sau: ðo ph c a m t ngu n phĩng x cĩ n ăng l ưng gamma phát ra đã đưc bi t tr ưc. Xác đnh các đnh gamma cĩ trong ph theo th c t . Cung c p n ăng l ưng t ươ ng ng v i các đnh đưc xác đnh. T đĩ thi t l p mi quan h gi a n ăng l ưng gamma và s kênh theo hàm b c nh t ho c b c hai.
  29. 28 b. Chu n b r ng đ nh Vi c chu n b r ng đnh s gĩp ph n nâng cao tính chính xác c a vi c tính tốn di n tích đnh c ũng nh ư xác đnh đnh ch p. Các đnh gamma th ưng đưc x p x d ưi d ng Gauss và b r ng m t n a chi u cao (FWHM) c a đnh th ưng đưc làm kh p theo n ăng l ưng d ưi d ng FWHM=A+B E (2.1) 2.2.2 Dị tìm đnh ðnh n ăng l ưng tồn ph n ch a nh ng thơng tin quan tr ng nh t khi phân tích ph . V trí c a đnh cho ta bi t n ăng l ưng b c x c a ngu n cịn di n tích đnh cho ta bi t ho t đ c a nĩ. Do v y, cơng vi c đu tiên khi phân tích ph b c x c a mt ngu n là tìm xem s đnh t n t i trong ph và v trí c a nh ng đnh này. Thơng th ưng, đi v i nh ng ph t ươ ng đi đơ n gi n, ta cĩ th th c hi n các cơng vi c này m t cách th cơng. Tuy nhiên, đi v i các ph ph c t p, vi c tìm ra các đnh này l i khơng đơ n gi n, cĩ th do đnh cĩ th ng kê quá th p, biên đ nh ho c do th ăng giáng th ng kê quá l n. Và m t v n đ n a c a vi c phân tích th cơng là th i gian dài và k t qu cĩ đ chính xác khơng cao. Do đĩ, các thu t tốn tìm đnh t đng là m t gi i pháp c n thi t cho cơng vi c này. Hi n nay cĩ khá nhi u thu t tốn trong vi c tìm ki m và đnh v đnh t đng nh ư : ph ươ ng pháp d a vào c c đi, ph ươ ng pháp d a vào đo hàm b c nh t, ph ươ ng pháp d a vào đo hàm b c hai, v.v Các thu t tốn tìm đnh hi n t i th ưng d a trên ph ươ ng pháp đo hàm ho c tươ ng quan. M i ph ươ ng pháp tìm ki m cĩ m t đ nh y cĩ th thay đi đưc khi n cho quá trình cĩ th tìm ít ho c nhi u đnh h ơn. ð nh y t i ưu s ph thu c vào yêu c u c a các phép đo th c t . M t s phép đo s yêu c u làm kh p các đnh mnh, rõ ràng, trong khi m t s khác s yêu c u làm kh p c các đnh cĩ th nh n dng. Tuy nhiên, đa s các ph ươ ng pháp, ng ưi th c hi n s tìm cách làm cho ch ươ ng trình tìm ra khơng quá nhi u đnh đ h n ch vi c ghi nh n các đnh gi , điu này s gây nh h ưng đn quá trình làm kh p sau này.
  30. 29 Ti p theo, chúng ta ph i xác đnh kho ng làm kh p. Kho ng này cĩ th bao gm m t ho c m t nhĩm đnh. V i các đnh đơ n, kho ng làm kh p cĩ th xác đnh bng b i s c a FWHM tính ra hai bên t đim gi a c a đnh. ði v i nhĩm đnh, cơng vi c c ũng ti n hành t ươ ng t tuy nhiên vi c xác đnh s tính t phía trái đnh th nh t và phía ph i c a đnh cu i cùng. Trong m t s ch ươ ng trình, các tham s trên s hi n th ngay trong quá trình th c thi, qua đĩ, ng ưi s d ng cĩ th d a vào kinh nghi m c a mình đ ch nh s a tc th i, giúp cho k t qu đưc chính xác h ơn. Mt s ph ươ ng pháp tìm đnh đã và đang đưc s d ng và phát tri n. Chúng cĩ ưu và khuy t đim riêng và tùy vào t ng tr ưng h p ph c th ta s áp d ng các ph ươ ng pháp phù h p. a. Ph ươ ng pháp tìm c c đ i[7] Ph ươ ng pháp này tìm đnh d a trên gi thi t cho r ng trong m t vùng ph nm gi a các ph n th p thì ph n cao nh t đưc coi là đnh. Do đĩ, chúng ta s xác đnh đưc v trí các đnh b ng cách dĩ tìm các kênh th a mãn điu ki n (2.2a) và (2.2b): y(p− 2) < y(p) − K y(p) (2.2a) y(p+ 2) < y(p) − K y(p) (2.2b) vi p v trí đnh quang đin đây, K là h ng s đưc ch n b ng thc nghi m (thơng th ưng K = 1) b. Ph ươ ng pháp vi phân b c nh t[4] Gi s đnh ph c n tìm cĩ d ng hàm Gauss nh ư sau: (x−µ ) 2 − 1 2 G(x)= e 2σ (2.3) 2πσ ðo hàm c a G(x) theo x đưc cho k t qu : (x−µ ) 2 − µ − x 2 G(x)′ = e 2σ (2.4) 2πσ 3
  31. 30 Nh n th y đo hàm b c nh t c a hàm Gauss nh n giá tr 0 khi x = µ và nh n giá tr d ươ ng khi x µ. Nh ư v y đo hàm b c nh t c a ph thay d u chĩp t n cùng c a đnh. ð đnh v đnh ph , máy tính theo dõi các nhĩm kênh sao cho đo hàm b c nh t đã đưc làm tr ơn c a ph th a mãn tiêu chu n (2.5a), (2.5b), (2.5c): y'(p)≤ 0 (2.5a) y'(p+ i) < 0 (2.5b) y'(p− i) < 0 (2.5c) Vi p v trí đnh i kho ng ch y. Kho ng ch y c a i đưc ch n tùy thu c vào kh n ăng phân gi i n ăng l ưng ca h ph k . c. Ph ươ ng pháp vi phân b c hai [7] ðo hàm b c hai c a hàm Gauss: (x−µ ) 2 2 − 1 (x− µ )  2 G(x)′′ = − 1e  2σ (2.6) 2πσ 3 σ2  Vi phân b c hai c a hàm Gauss s cĩ giá tr khác khơng lân c n tr ng tâm ca đnh, ngồi ra nĩ cịn cĩ đc đim là vùng giá tr âm c a vi phân b c hai n m gi a hai vùng giá tr d ươ ng hai phía c a nĩ. Do đĩ, m t đnh ph đưc xem là t n ti khi th a mãn các điu ki n v tr đ l n c a giá tr âm tâm ph , ph n giá tr âm ph i g n b ng FWHM và ph i cĩ vùng giá tr d ươ ng bao b c hai bên. d. Ph ươ ng pháp hàm t ươ ng quan chéo [7] Hàm t ươ ng quan chéo C(t) c a hai hàm f(t) và g(t) đưc cho b i h th c sau: 1 T C()τ= Lim f(t)g(t + τ )dt (2.7) T→∞ ∫ 2T −T Do b n ch t r i r c c a ph , tích phân trong bi u th c c a hàm t ươ ng quan chéo đưc x p x .
  32. 31 m C(i)=∑ f(t)g(i + t) (2.8) t=− m f(t) là d ng hàm lý thuy t c a đnh ph , g(i+ t) là ph th c t đo đưc. Thơng s R = 2m + 1 đưc g i là thơng s b r ng c a phép bi n đi, trong tr ưng h p hàm Gauss đưc ch n là hàm lý thuy t thì cĩ th x p x R ≈ 3FWHM. 2.2.3 Làm tr ơn ph Do b n ch t th ng kê c a quá trình phân rã phĩng x mà t i m t kênh trên ph s đm s là m t đi l ưng ng u nhiên th ăng giáng xung quá giá tr trung bình. Nh ng th ăng giáng này b chi ph i b i r t nhi u quy lu t th ng kê khác nhau và cĩ nh h ưng ít nhi u đn vi c đánh giá, phân tích ph . Do đĩ, m t trong nh ng vi c đu tiên c n làm là lo i b các th ăng giáng này. B i vì s đm ghi đưc các kênh lân c n cĩ t ươ ng quan nh t đnh v i nhau nên đ gi m b t th ăng giáng v s đm mt kênh cĩ th d a vào s đm c a các kênh xung quanh. Quá trình này đưc g i là làm tr ơn ph . Cĩ nhi u ph ươ ng pháp đ làm tr ơn ph trong đĩ m t cách đơ n gi n là s dng b l c s . M i đon ph ng n cĩ th xem nh ư m t đa th c tốn h c. Giá tr ca đa th c và đo hàm c a nĩ cĩ th xem nh ư là hàm c a s đm trong m i kênh ca ph cho b i cơng th c sau [4,7] : 1 m Yin,m() =∑ Cyik k,n,m () + (2.9) Nn,m k=− m vi Yn,m ( i ) là đo hàm b c n c a ph làm tr ơn t i kênh i y( i+ k ) là s đm t i kênh th (i+k) Ck,n,m và N n,m là các h ng s đưc cho trong b ng 2.1. Trong cơng th c (2.9), n u n=0 ta cĩ ph đã đưc làm tr ơn. S đim t i ưu dùng làm tr ơn ph thu c vào d ng c th c a vùng ph đang xét. N u dùng nhi u đim cĩ th làm bi n d ng ph và làm bi n m t các tín hi u h u ích. Ng ưc l i, n u dùng ít đim thì s th ăng giáng v n cịn và vi c phân tích v n g p khĩ kh ăn.
  33. 32 [4] Bng 2.1 : H ng s N n,m và Ck,n,m r n m' Nn,m k 0 1 2 3 4 5 6 7 Ck,n,m 2 0 5 35 17 12 -3 3 7 21 7 6 3 -2 9 231 59 54 39 14 -21 Ck,n,m 11 429 89 84 69 44 9 -36 13 143 25 24 21 16 9 0 -11 15 1105 167 162 147 122 87 42 -13 -78 2 1 5 10 0 1 2 7 28 0 1 2 3 9 60 0 1 2 3 4 Ck,n,m 11 110 0 1 2 3 4 5 13 182 0 1 2 3 4 5 6 15 280 0 1 2 3 4 5 6 7 3 1 5 12 0 8 -1 7 252 0 58 67 -22 29 1188 0 126 193 142 -86 Ck,n,m 11 5148 0 296 503 532 294 -300 13 24024 0 832 1489 1796 1578 660 -1133 15 334152 0 7506 13843 17842 18334 14150 4121 -12922 2 2 5 7 -2 -1 3 7 42 -4 -3 9 462 -20 -17 Ck,n,m 11 429 -10 -9 13 1001 -14 -13 15 6188 -56 -53 V i r là b c c a đa th c làm kh p m’=2m+1 s đim dùng làm tr ơn
  34. 33 Nu gi thi t r ng mi n ph c n làm tr ơn khơng th ăng giáng quá nhi u và nguyên nhân gây ra chúng ch do hi u ng th ng kê thì sai s c a vi c làm tr ơn kênh th i cĩ th đánh giá theo cơng th c [4] ∆Yn,m = ∆ n,m y( i ) (2.10) Các giá tr c a ∆n,m đưc cho trong b ng 2.2 ng v i vi c làm kh p đa th c bc 2,3. Thơng th ưng nên ch n s đim làm tr ơn nh h ơn t 1 đn 2 kênh so v i s kênh t i m t n a chi u cao c a đnh trong vùng c n làm tr ơn. Trong nhi u tr ưng h p, cĩ th l p l i quá trình làm tr ơn ph , ngh ĩa là làm tr ơn ph đã làm tr ơn đ đt đưc m c đích. Vi c làm tr ơn dùng 2m+1 đim n l n s tươ ng đươ ng v i làm tr ơn ph m t l n nh ưng dùng 2m.n +1 đim. [4] Bng 2.2: Các giá tr ∆n,m Bc đ o Bc đa S đim s d ng làm tr ơn hàm th c 5 7 9 11 13 15 kh p 0 2-3 0,698 0,577 0,505 0,455 0,455 0,389 1 2 0,361 0,189 0,129 0,095 0,095 0,060 1 3 0,950 0,513 0,338 0,338 0,246 0,152 2 2-3 0,534 0,218 0,114 0,114 0,068 0,0331 2.2.4 Ph ươ ng pháp làm t ăng đ phân gi i[4] Trong m t s trưng h p, do đ phân gi i c a ph k nên các đnh thu nh n đưc b ch p vào nhau làm ta khĩ cĩ th phân bi t đưc s đnh và v trí c a chúng trong ph . Do đĩ, ta c n áp d ng m t thu t tốn đ cĩ th làm t ăng đ phân gi i c a ph . Ph ươ ng pháp đơ n gi n nh t đưc th c hi n theo cơng th c : yr(i)=y(i)+ky”(i) (2.11) vi y”(i) là đo hàm b c 2 c a y(i). k là h ng s .
  35. 34 Giá tr t i ưu c a k ph thu c vào đ r ng c a đnh, s kênh cĩ trong vùng đnh và t s tín hi u/ phơng trong vùng đnh. 2.2.5 Các ph ươ ng pháp tính di n tích đ nh a. Ph ươ ng pháp di n tích đ nh tồn ph n[4] . Theo ph ươ ng pháp này, di n tích c a đnh h p th tồn ph n đưc tính b ng cơng th c (2.12): r r− l + 1 A=∑ yi() −  ylyr()()+   (2.12) i= 1 2 Trong đĩ, y(i) là s đm t i kênh th i, kênh biên trái đnh là l và kênh biên ph i đnh là r. Theo đĩ, phơng n m d ưi đnh đưc xem nh ư m t hình thang cĩ hai đáy t ươ ng ng là y(l) và y(r), cịn chi u cao là s kênh n m trong vùng đnh. Ph ươ ng pháp này cĩ ưu đim là đơ n gi n tuy nhiên nh ưc đim c a nĩ là đ chính xác khơng cao. b. Ph ươ ng pháp Wasson [4] ðây là ph ươ ng pháp đưc Wasson c i ti n t ph ươ ng pháp di n tích đnh tồn ph n. Theo ph ươ ng pháp này, di n tích vùng đnh quan tâm đưc tính theo cơng th c (2.13) n 1  A=∑ yi() − n +   bnbn()()+ −   (2.13) i=− n 2  Trong đĩ, y(i) là s đm t i kênh trung tâm., n là s kênh v phía trái và ph i ca đnh đưc tính t kênh khơng n m tâm đnh, cịn b(n) và b(-n) là phơng t i kênh th n đưc xác đnh t đưng phơng tuy n tính xây d ng qua hai kênh biên trái và biên ph i c a đnh. Ph ươ ng pháp này cho r ng, các kênh v biên trái và ph i c a đnh đĩng gĩp đáng k vào di n tích c a đnh so v i các kênh trung tâm nh ưng chúng l i đĩng gĩp đáng k vào sai s c a di n tích.
  36. 35 c. Ph ươ ng pháp Cowell [4] Di n tích ph theo ph ươ ng pháp Cowell đưc xác đnh theo cơng th c : n 1 A=∑ yi() − (n + )yn ()()+ yn −   (2.14) i=− n 2 vi y(i) là s đm t i kênh trung tâm y(-n), y(n) s đm t i các kênh biên trái và biên ph i Ưu đim c a ph ươ ng pháp này là nĩ khơng s d ng nh ng kênh cĩ th ng kê th p đ đánh giá di n tích đnh và khơng ph m sai s khi thi t l p đưng phơng nm d ưi đnh. Nh ưc đim c a nĩ là sai s chu n s t ăng. d. Ph ươ ng pháp Sterlinski [4] Ph ươ ng pháp này đưc c i ti n t ph ươ ng pháp Cowell b ng cách đư a thêm vào các tr ng s . Di n tích đnh tính theo cơng th c (2.15) n 1    Any=0 +∑ n2j −+   yjyj()()+ −  (2.15) j= 1 2  vi n s kênh n m v bên trái và ph i c a kênh trung tâm y0 s đm kênh trung tâm y(j), y(-j) s đm kênh v bên trái và ph i Ph ươ ng pháp này cho k t qu chính xác h ơn so v i ph ươ ng pháp Cowell tuy nhiên nh ưc đim c a nĩ thì v n ch ưa kh c ph c đưc. e. Ph ươ ng pháp Quittner [4] . Ph ươ ng pháp Quittner đưc đư a ra nh m hi u ch nh nh ng sai sĩt khi gi thi t đư a ra là phơng tuy n tính. Theo đĩ, phơng bên d ưi vùng đnh đưc mơ t b i mt đa th c b c hai theo kênh. Cách xây d ng đưng phơng b c hai này nh ư sau: mi phía trái và ph i ta l y m t s kênh, phơng c a phía trái và ph i vùng đnh s nh n đưc b ng cách làm kh p s đm t i các kênh này v i đa th c b c hai. S đm và đ d c t i các kênh gi a tính theo đa th c làm kh p c a các vùng phơng s dùng đ xây d ng đa th c b c ba mơ t phơng trong vùng đnh.
  37. 36 Di n tích đnh theo ph ươ ng pháp này s đưc tính b i cơng th c (2.16) n A= ∑  yi()()− Ci   (2.16) i=− n Trong đĩ, C(i) là phơng t i kênh th i đưc tính b i đa th c b c hai cho (2.17) Ci( ) = pl( ) +( xp +− ixql l ) ( )   3pr ()()− pl   qr()()+ 2ql    2 +2 −  ()xp +− i x l (2.17) M M  2pl ()()− pr   qr()()+ ql    3 +3 + 2  ()xp +− i x l M M  vi xp là kênh trung tâm xl, x r kênh tâm c a vùng phơng bên trái và ph i c a đnh p(l),p(r) giá tr đa th c b c hai t i x l, x r q(l),q(r) đ d c c a các đa th c b c hai t i x l, x r Ph ươ ng pháp Quitter cho đ chính xác t t h ơn ph ươ ng pháp Cowell nh ưng vn khơng bi t đưc r ng sai s c a nĩ cĩ t t h ơn các ph ươ ng pháp khác hay khơng. Ngồi ra cịn m t ph ươ ng pháp khác là s k t h p gi a ph ươ ng pháp Sterlinski và ph ươ ng pháp Quitter. Theo ph ươ ng pháp này thì di n tích đnh s đưc tính theo cơng th c (2.18) n n 1  An=0∑() nj1(aa) −++−+ jj− ∑  j  () C − jj + C (2.18) j1= j1 = 2  f. Tính di n tích d a vào hàm kh p[12] Vi máy vi tính, hi n nay cĩ nhi u ch ươ ng trình cĩ th cho ta hàm làm kh p ca các đnh trong ph . T đĩ, ta cĩ th tính di n tích đnh b ng cách l y tích phân ca hàm làm kh p. Ví d v i tr ưng h p đnh đưc làm kh p b i m t hàm Gauss đưc cho b i cơng th c (1.14)
  38. 37 Khi đĩ di n tích s đưc tính b i cơng th c sau kenhphai S= Aexp −− x X2 / 2 σ 2  dx (2.20) ∫ ()0  kenhtrai Nu tr ưng h p hàm kh p cĩ thêm đ l ch v m t ho c hai phía c a đnh khi đy ta ph i đi xác đnh đưc thành ph n đĩng gĩp bao nhiêu vào di n tích c a tồn đnh. Tùy thu c vào kinh nghi m c ũng nh ư nh ng điu ki n c a h đo mà ta xem nh ng ph n l ch trên là m t ph n c a đnh hay là phơng.
  39. 38 CH ƯƠ NG 3: LÀM KH P PH B NG THU T TỐN DI TRUYN 3.1 Thu t tốn di truy n 3.1.1 Khái ni m[6] Thu t tốn di truy n đưc đư a ra l n đu b i TS. John Holland vào đu nh ng năm 1970. Thu t tốn này là ph ươ ng pháp tìm ki m xác su t b ng cách bi n đi l p đi l p l i m t t p h p các đi t ưng tốn h c (cịn g i là qu n th ) cĩ đ phù h p nh t đnh thành các t p h p m i d a theo đnh lu t ti n hĩa c a Darwin, thơng qua các k thu t bi n đi t ti n hĩa sinh h c nh ư lai t o, đt bi n, v.v Nĩ n m trong nhĩm các thu t tốn trí thơng minh nhân t o, đưc đánh giá là m t thu t tốn m nh trong vi c tìm ki m các nghi m t i ưu và đưc ng d ng trong r t nhi u l ĩnh v c nh ư: sinh h c, tốn h c, khoa h c máy tính, hĩa h c, v t lý, v.v Thu t gi i di truy n, hay các thu t tốn ti n hĩa nĩi chung d a trên quan ni m cho r ng quá trình ti n hĩa t nhiên là m t quá trình hồn h o và h p lý. Trong đĩ, các cá th c a qu n th sau luơn k th a và phát huy các đc tính n i tr i c a th h tr ưc thơng qua các quá trình c ơ b n: lai t o, đt bi n và ch n l c t nhiên, qua đĩ các cá th phù h p s t n t i, khơng phù h p s b lo i b . Mi thu t tốn di truy n khi gi i m t bài tốn bao g m 5 thành ph n sau: o Cách bi u di n di truy n. o Cách kh i t o qu n th ban đu. o Mt tiêu chu n đánh giá hay đ phù h p c a m i cá th trong qu n th . o Các phép tốn di truy n. o Các tham s khác nh ư : kích th ưc qu n th , xác su t x y ra c a các phép tốn di truy n , . Thu t tốn di truy n đưc ti n hành thơng qua vi c đánh giá t ng cá th trong qu n th kh i t o ban đu d a vào đ phù h p c a chúng đưc xác đnh d a vào
  40. 39 các yêu c u đt ra c a t ng bài tốn c th . Vi c đánh giá này s d a trên vi c bi u di n di truy n c a các đi t ưng quan tâm. Nh ng cá th t t nh t s đưc gi l i cho các th h ti p theo. Bên c nh đĩ, các phép tốn di truy n c ũng đưc áp d ng vào nh m t o ra các cá th t t h ơn cho th h sau. B ng cách đĩ, mi n tìm ki m đưc m r ng và gi m kh n ăng h i t c a bài tốn v các giá tr t i ưu đa ph ươ ng. Thu t tốn di truy n s đưc l p l i cho đn khi đt đưc điu ki n d ng, hay điu ki n t i ưu. Nhng điu ki n này cĩ th là s l n l p, s sai bi t gi a các th h k ti p hay đơ n gi n ch là giá tr c a đ phù h p đưc thi t l p ngay t ban đu. K t qu cu i cùng c a quá trình đưc xem là k t qu t i ưu c a bài tốn. 3.1.2 Nguyên lý ho t đ ng Nguyên lý hot đng c a m t bài tốn di truy n đưc mơ t nh ư Hình 3.1. Hình 3.1. Nguyên lý ho t đng c a Thu t tốn di truy n[6] a. Bi u di n[6] Nn t ng c a thu t tốn di truy n n m vi c bi u di n các đi t ưng d ưi dng các mã di truy n (gene, chu i nhi m s c th ). M i cá th s đưc mơ t b i mt chu i bao g m các giá tr n m trong t p h p mơ t đưc quy đnh tr ưc. Tùy thu c vào m c đích, yêu c u và mi n gi i h n mà các t p mơ t này s đưc l a
  41. 40 ch n khác nhau, đĩ cĩ th là m t chu i nh phân mơ t các s nguyên, các ký t bi u th cho các tham s , phép tốn, v.v Vi c bi u di n c ũng cĩ th thơng qua các hàm bi n đi đưc tính tốn ban đu. S l ưng ph n t c a m t chu i mơ t này đưc xác đnh thơng qua các điu ki n, yêu c u c a bài tốn c ũng nh ư kinh nghi m ca ng ưi th c hi n. Thơng qua các cách bi u di n này, ta ti n hành các thu t gi i di truy n đ tìm l i gi i cho bài tốn. K t qu cu i cùng hay l i gi i s đưc chuy n tr l i d ng ban đu c a bài tốn. Ví d : Ta cĩ th mơ t các s t 1 đn 10 d ưi d ng các chu i nh phân (mã di truy n) nh ư sau: 1 = (0 0 0 1) 6 = (0 1 1 0) 2 = (0 0 1 0) 7 = (0 1 1 1) 3 = (0 0 1 1) 8 = (1 0 0 0) 4 = (0 1 0 0) 9 = (1 0 0 1) 5 = (0 1 0 1) 10 = (1 0 1 0) b. Kh i t o qu n th ban đ u[16] Ti n trình kh i t o t ươ ng đi đơ n gi n. Ta l y ng u nhiên các giá tr c a chu i nhi m s c th cho t ng cá th trong qu n th ban đu t t p h p mơ t đnh tr ưc. Mi cá th đây t ươ ng ng v i m t l i gi i c a bài tốn. Các các th đưc ng u nhiên trên tồn b khơng gian nghi m c a bài tốn. c. Phép lai [6,16] Phép lai là m t trong hai quá trình c ơ b n c a thu t tốn di truy n. Quá trình này c ũng t ươ ng t nh ng gì x y ra trong t nhiên, các ph n t s trao đi các thơng tin qua l i vi nhau. Thơng qua s trao đi đĩ gi a các ph n t đưc ch n l a ng u nhiên, các ph n t m i s đưc t o ra cĩ kh n ăng thích nghi ( đ phù h p) t t h ơn các ph n t c ũ. Vi c lai t o s đưc ti n hành d a trên chu i nhi m s c th c a hai hay nhi u ph n t đưc l a ch n (đưc g i là cha-m). Phép lai cĩ th th c hi n thơng qua vi c c t và ghép các chu i nhi m s c th c a cha và m sao cho th h sau th a h ưng trong chu i nhi m s c th c a chúng m t ph n c a ph n t này và
  42. 41 ph n cịn l i c a cá th kia. Thơng thưng, phép lai đưc ti n hành thơng qua các k thu t sau. o K thu t lai m t đim: m t đim trong chu i nhi m s c th c a cha m đưc ch n l a m t cách ng u nhiên. M t quá trình trao đi chéo các chu i nhi m s c th này s t o thành hai chu i nhi m s c th mi bi u di n hai cá th con. Cha m Con Hình 3.2. K thu t lai m t đim[16] o K thu t lai nhi u đim: k thu t này t ươ ng t nh ư k thu t lai m t đim ch khác ch s đim ng u nhiên đưc ch n l n h ơn ho c b ng hai và các đon nhi m s c th s đưc đi chéo cách quãng. Cha m Con Hình 3.3. K thu t lai 2 đim[16] o K thu t c t và n i: chu i nhi m s c th c a cha m s đưc c t t i hai v trí ng u nhiên khác nhau. K thu t này làm thay đi đ dài c a chu i nhi m s c th con.
  43. 42 Cha m Con Hình 3.4. K thu t lai c t và n i[16] o K thu t lai đng đu: Các nhi m s c th t ươ ng ng gi a cha me s đưc hốn đi v i nhau v i xác su t là 50%. V i k thu t này, m t s ng u nhiên R s đưc t o ra t ươ ng ng v i t ng nhi m s c th . N u R ≤ 0,5 thì hai nhi m s c th t ươ ng ng s đưc trao đi. Ti n trình này s đưc l p l i vi các c p b -m t ươ ng ng d. ðt bi n[6] ðt bi n là hi n t ưng cá th con mang m t s tính tr ng khơng gi ng v i cha m. Quá trình đt bi n cĩ xác su t x y ra khá th p và đưc ti n hành trên m t ho c vài nhi m s c th c a chu i. Quá trình đt bi n cĩ th ti n hành thơng qua bi n đi ng u nhiên m t nhi m s c th trên chu i nhi m s c th c a m t cá th đưc l a ch n b t k ỳ. e. Quá trình ch n l c t nhiên [6,16] Quá trình ch n l c t nhiên đưc th c hi n d a trên s đánh giá đ thích nghi ca t ng cá th v i mơi tr ưng đây chính là đ phù h p c a t ng l i gi i đi v i bài tốn đt ra. ð thích nghi c a m i cá th đưc tính tốn d a trên các hàm tốn hc đưc gán cho nĩ. Quá trình ch n l c này cĩ th th c hi n theo hai ph ươ ng pháp: ch n ng u nhiên ho c c nh tranh. o Phươ ng pháp ng u nhiên, đ thích nghi c a t ng cá th sau đĩ s đưc cng d n l p l i theo th t c a các cá th . Khi đĩ m i các th th i s cĩ mt đ thích nghi F’ i = F 1 + F 2 + . . . + F i. T o m t s ng u nhiên R trong
  44. 43 kho ng t 0 đn F’ n. N u F'k+ 1≥ R ≥ F' k thì cá th th k s đưc l a ch n vào qu n th m i. Quá trình s l p l i cho đn khi s l ưng cá th đt m t giá tr đt tr ưc. o Phươ ng pháp c nh tranh, các cá th s đưc s p x p theo đ thích nghi c a chúng t nh ng cá th phù h p nh t đn cá th ít phù h p nh t. Sau đĩ, các cá th phía d ưi s b lo i b ch gi l i các cá th phù h p nh t. Thơng qua vi c áp d ng các bi n đi trên, m t t p h p m i cĩ đ phù h p (kh n ăng thích nghi) cao h ơn đưc t o ra. Khơng gian tìm ki m đưc m r ng, s lưng l i gi i khơng phù h p s b lo i b và các l i gi i t t h ơn s đưc ghi nh n. 3.1.3 Ưu , khuy t đim c a thu t tốn di truy n Nh ng ưu đim khi s d ng thu t tốn di truy n vào x lý ph gamma: o Cĩ kh n ăng tìm ki m song song v i s chi u khơng gian l n. o Khơng b chi ph i nhi u b i khơng gian tìm ki m và d li u ban đu (kh năng v ưt tr i so v i các thu t tốn truy n thng). o Cĩ th s d ng v i các mơ hình phi tuy n ph c t p. o Lo i b đưc các t i ưu c c b , . . . Tuy nhiên, thu t tốn di truy n c ũng cĩ m t s khuy t đim nh ư: o Th i gian th c hi n t ươ ng đi lâu. o Vi c d đốn k t qu g p khĩ kh ăn. 3.2 Làm kh p ph gamma b ng thut tốn di truy n Các ph gamma th ưng đưc bi u di n b i n đim s li u (x i,y i) v i x i bi u di n kênh th i, y i cho bi t s đm t i kênh này. Ta cĩ th coi s đm là m t hàm ca s kênh v i d ng sau [4] : yi= F( x i1 ,a , ,a m ) (3.1) vi a1 , ,a m là các tham s ch ưa bi t.
  45. 44 Hàm F đưc xét trên th ưng ph thu c phi tuy n vào các tham s [4] . Do đĩ, đ tìm các tham s này ng ưi ta th ưng s d ng các ph ươ ng pháp làm kh p nh m xác đnh m t cách g n đúng giá tr c a các tham s đã nêu. Trong ph n này, ta s ng d ng thu t tốn di truy n trong vi c tìm ki m các tham s ch ưa bi t c a hàm làm kh p F. Quá trình làm kh p hàm ph thơng qua các bưc c ơ b n sau. Bưc 1: T o m t t p h p (qu n th ) bao g m n ph n t (cá th ), m i ph n t là m t nghi m c a bài tốn. M i ph n t đưc bi u di n d ưi d ng các chu i các giá tr a 1, ,a m ( mã di truy n). M i giá tr a i đưc l y m t cách ng u nhiên d a trên các d ki n ban đu c a bài tốn (ph b c x ). Khi đĩ, t p h p ban đu c a bài tốn cĩ d ng nh ư sau: αj,j1,n= = {a j1 ,a j2 , ,a jm } (3.2) Bưc 2: Các ph n t c a t p h p l i gi i đưc t o ra b ưc 1 s đưc đánh giá thơng qua giá tr thích nghi χ 2 đưc tính b i cơng th c : 2 n y− Fx, α  2 i( i j )  χ = ∑ 2 (3.3) i= 1 si Bưc 3: Áp d ng các phép tốn lai t o, đt bi n, ch n l c t nhiên đã đưc nêu trong m c 3.1.2 v i t p h p ban đu này. Qua đĩ, m t t p h p các l i gi i m i s đưc t o ra v i đ thích nghi t t h ơn. Trong quá trình này, các l i gi i t t nh t ca quá trình tr ưc cĩ th đưc ghi nh n riêng đ cĩ th s d ng cho các t p h p ti p sau. Bưc 4: Ki m tra điu ki n d ng. ðiu ki n d ng cĩ th xác đnh d a vào các giá tr thích nghi c a c t p h p hay d a vào s l ưng t i đa các th h đưc phép. Các điu ki n này đưc xác đnh d a trên kinh nghi m ho c điu ki n t i h n ca t ng bài tốn. N u điu ki n d ng đưc th a thì quá trình s d ng l i. Ng ưc l i, quá trình s đưc l p l i t b ưc 2 v i t p h p các l i gi i m i đưc tính tốn thơng qua b ưc 3 cho đn khi điu ki n d ng đưc th a mãn.
  46. 45 Kt qu cu i cùng c a quá trình s là m t t p h p các ph n t , m i ph n t mang m t b mã bao g m các tham s a i c a hàm làm kh p F( xi ,a 1 , ,a m ) . Ph n t t t nh t c a t p h p này cĩ th xem nh ư là l i gii t i ưu cho bài tốn đt ra ban đu.
  47. 46 CH ƯƠ NG 4: CH ƯƠ NG TRÌNH X LÝ PH GAMMA 4.1 Gi i thi u Trong ch ươ ng này, chúng tơi xây d ng ch ươ ng trình x lý ph gamma d a trên thu t tốn di truy n đã đưc gi i thi u ch ươ ng 3 k t h p v i m t vài thu t tốn x lý ph t đng đã đưc nêu trong ch ươ ng 2. Ch ươ ng trình x lý ph gamma (GASPA – Gamma Spectrum Analysis) đưc vi t d a trên ngơn ng l p trình Fortran v i giao di n đưc vi t b ng C++ Builder. Các ch c n ăng chính c a ch ươ ng trình này là: o ðc file s li u ph , v ph . o ðnh v các đnh hi n di n trong ph . o X lý và fit đnh ph theo phân b Gauss. o Chu n đưng cong n ăng l ưng, hi u su t. Menu ngang Bng Display Ca s v Bng ph ROI Bng hi n th kênh, s đm, năng l ưng Hình 4.1 Giao di n chính c a ch ươ ng trình
  48. 47 Mt s module chính trong ch ươ ng trình GASPA: o Module ðc và v ph . o Module Chu n n ăng l ưng và b r ng đnh. o Module Tìm đnh. o Module Làm kh p đnh. 4.2 Các thành ph n c a ch ươ ng trình 4.2.1 Sơ đ kh i chính Sơ đ kh i c a ch ươ ng trình x lý ph t đng đưc mơ t trong Hình 4.2. Hình 4.2 S ơ đ kh i c a ch ươ ng trình X lý ph b ng thu t tốn di truy n
  49. 48 4.2.2 Module ðC VÀ V PH Ch ươ ng trình cĩ th t ươ ng thích v i các t p tin ph c a nhi u ch ươ ng trình thơng d ng (vd: *.spe c a MCA, *.tka c a Genie2K, . . .) ch ươ ng trình này đưc thi t l p m c đnh ch đc s li u c a t p tin cĩ cha duy nh t s đm. Tuy nhiên nu t p tin cĩ ch a c s kênh ghi nh n ( đưc ghi tr ưc s đm) thì c n ph i chuy n đi sang t p tin ch ch a s đm. S ơ đ kh i c a module đưc mơ t trong Hình 4.3 Hình 4.3. S ơ đ kh i c a module ðc & v ph
  50. 49 4.2.3 Module CHU N N ĂNG L ƯNG VÀ B R NG ð NH Module này nh m chu n t ươ ng quan n ăng l ưng theo kênh, t đĩ d dàng xác đnh đưc n ăng l ưng tia gamma phát ra. ðng th i c ũng chu n b r ng đnh theo năng l ưng giúp cho vi c phát hi n đnh ch p d dàng h ơn. Sơ đ kh i c a m t module nh ư trên đưc mơ t trong Hình 4.4 Hình 4.4. S ơ đ kh i c a module Chu n n ăng l ưng & b r ng đ nh 4.2.4 Module TÌM ðNH Mc đích c a module này là nh m xác đnh v trí c a các đnh quang đin trong vùng quan tâm đưc ch n (ROI). Ph ươ ng pháp s d ng đ tìm đnh là ph ươ ng pháp s d ng đo hàm b c 2. Sơ đ kh i c a nĩ đưc v nh ư trong Hình 4.5
  51. 50 Hình 4.5. S ơ đ kh i module Tìm đnh 4.2.5 Module LÀM KH P ð NH Mc đích c a kh i làm kh p ph là tính tốn các tham s c a hàm x p x t các s li u thu nh n ban đu, t đĩ cung c p các thơng s v đnh h p th n ăng lưng quan tâm. Ph ươ ng pháp s d ng đ tính tốn là thu t tốn di truy n. M i m t đnh quang đin j cĩ th x p x b ng mt hàm phân b Gauss đưc cho trong cơng th c sau [15] 2 y== G x A .exp - x − X / 2. σ 2  (4.1) ij() i j() i0j j  Ngồi ra, m t s đnh quang đin đơi khi khơng đi x ng. Tính đn s b t đi x ng này ta cĩ th đư a vào hàm (4.2) đ mơ t s l ch này [15] .
  52. 51    T AT exp( x i -x 0 ) /τ  , 0≤ xi x 0 Khi đĩ vùng ph quan tâm cĩ th x p x b ng t ng c a các hàm Gauss và đ lch c a nĩ (n u cĩ), m i hàm mơ t m t đnh cĩ trong vùng ph sodinh yi= Fx,A,X,() ij0jj σ=∑ Gx ji() + BG (4.3a) j= 1 ho c sodinh   yi= Fx,A,X,,A,() ij0jjTj στ= ∑  Gx()() i+ Yx Ti  + BG (4.3b) i= 1 Sơ đ kh i c a ch ươ ng trình đưc mơ t trong hình 4.6 bao g m 5 module nh : o Module Xây d ng t p h p ban đu o Module ðánh giá o Module Lai t o o Module ðt bi n o Module Chn l c t nhiên Hình 4.6. S ơ đ kh i module Làm kh p đnh
  53. 52 Sơ đ kh i c a module Xây d ng t p h p ban đu đưc mơ t trong Hình 4.7 Hình 4.7. Sơ đ kh i module Xây d ng t p h p ban đ u
  54. 53 Vi c kh i t o t p h p các nghi m ban đu đưc th c hi n thơng qua ba b ưc: Bưc 1: Thu nh n các d li u ban đu nh ư ph b c x , s đnh cĩ trong ph , năng l ưng các đnh E0, vùng ph quan tâm ROI. Bưc 2 : Xác đnh đ dài b s li u c a t ng ph n t l i gi i. Trong tr ưng hp này, đ dài b s li u là ba l n s đnh cĩ trong ph . M i b s li u khi đĩ cĩ 1 1 1 sodinh sodinh sodinh dng (A,X,0σ , ,A ,X 0 , σ ) vi m i b (A,X0 , σ) cho bi t các tham s ca m t đnh t ươ ng ng trong ph . Bưc 3: Khi t o các giá tr ban đu b ng cách l y ng u nhiên [15] o V trí đnh X 0 đưc l y ng u nhiên trong kho ng 1 đn 3 kênh bao quanh giá tr đưc tính tốn thơng qua E 0 o Biên đ đnh A đưc l y ng u nhiên trong kho ng t 0 đn 1,5 l n s đm c a kênh X 0 o B r ng σ đưc l y ng u nhiên trong kho ng t 0,5 đn 5 kênh v i ph ghi nh n bi đu dị HpGe. Ho c t 6 đn 10 kênh v i đu dị NaI o Nu tính đn đ l ch c a đnh ta s l y thêm hai tham s n a b ng cách l y ng u nhiên hai s t nhiên a 1 và a 2 trong kho ng (0,1). Khi đĩ ATj= a 1 .A j và σj =a 2 . τ Bưc 4 : L p l i b ưc 3 cho b s li u m i đn khi t o đ s l ưng ph n t ca t p h p l i gi i đưc xác đnh ban đu thì d ng l i Tp h p các ph n t đưc xây d ng bi module Xây d ng t p h p ban đu s đưc chuy n qua module ðánh giá, các ph n t s đưc tính tốn đ phù h p t ươ ng ng b i cơng th c (3.3) sau đĩ s p x p theo th t các ph n t phù h p nh t cho đn cái ph n t ít t ươ ng thích h ơn. Sơ đ kh i c a quá trình ðánh giá đưc mơ t qua Hình 4.8
  55. 54 Hình 4.8. S ơ đ kh i module ðánh giá Ti p theo, module Lai t o s nh n d li u đã đưc x lý và ti n hành thu t tốn lai t o. Quá trình ti n hành theo các b ưc đưc mơ t b i s ơ đ kh i Hình 4.9. Hình 4.9. Sơ đ kh i module Lai t o
  56. 55 Bưc 1: ði v i m i phn t trong t p h p, m t s r 1 đưc l y ng u nhiên trong kho ng (0,1). N u r 1 nh h ơn ho c b ng xác su t lai t o R thì ph n t đĩ s đưc ch n đ ti n hành lai t o. Bưc 2: ði v i m i c p cha – m , m t s nguyên r 2 đưc l y ng u nhiên trong kho ng (0, đ dài b s li u). B ưc 3: Các b s li u c a cha – m s đưc trao đi chéo v i nhau t đu chu i đn v trí r 2 . Khi đĩ, hai ph n t m i đưc t o thành. Bưc 4: Các ph n t m i t o thành s đưc ghi nh n. T p h p m i bao g m tt c các ph n t đưc t o ra s đưc s d ng làm d li u cho các b ưc tính tốn ti p theo c a quá trình. Module ðt bi n s th c thi thu t tốn đt bi n lên t p h p m i. Quá trình đưc mơ t b ng hình 4.10. Bt đu D liu đu vào ( phn t bao gm bmcon) Chn ngu nhiên phn t b đt bin Chn ngu nhiên v trí b đt bin Bin đi tương ng s liu b đt bin Thay th phn t đt bin Kt thúc Hình 4.10. S ơ đ kh i module ðt bi n
  57. 56 Vi m i m t s li u c a t ng ph n t , m t s r 3 s đưc l y ng u nhiên trong kho ng (0,1). N u r 3 nh h ơn ho c b ng xác su t gây đt bi n thì ph n t này s b bi n đi t ươ ng ng gi ng nh ư b ưc 3 c a module kh i t o. Module Chn l c t nhiên s ch n l a ra n ph n t thích h p đ ti p t c quá trình. Các ph n t đưc t o thành thơng qua module Lai t o, ðt bi n s đưc đánh giá m t l n n a b i module ðánh giá và sau đĩ n ph n t thích h p nh t s đưc ch n. Hình 4.11 mơ t s ơ đ kh i c a quá trình ch n l c t nhiên. Bt đu D liu đu vào (tp hp sau khi gây đt bin) ðánh giá Chn n phn t cho tp hp mi da vào đ thích nghi Kt thúc Hình 4.11. S ơ đ kh i module Chn l c t nhiên Cu i cùng ch ươ ng trình s ki m tra điu ki n d ng. ðiu ki n d ng bao g m vi c đánh giá d a trên t ng đ thích nghi và s l n l p c a quá trình [4,15] . o ði v i đ thích nghi thì t ng đ thích nghi qua b n l n l p liên ti p khơng sai bi t quá 1% thì đưc ch p nh n. o ði v i s l n l p l i thì tùy vào ng ưi s d ng thi t l p thơng s này. Cu i cùng, ph n t thích nghi nh t c a t p h p cu i cùng s đưc s d ng đ đư a vào hàm fit đã cho (4.3a) ho c (4.3b)
  58. 57 CH ƯƠ NG 5: KT QU VÀ NH N XÉT ð ki m đnh tính đúng đn c a ch ươ ng trình, chúng tơi đã so sánh v i m t trong nh ng ch ươ ng trình x lý ph thơng d ng nh t hi n nay là ch ươ ng trình Genie2K. Các ph đưc dùng đ so sánh là ph c a các ngun Co 57 , Cs 137 , Mn 54 , Na 22 và Co 60 đo trong 8 gi đưc m ưn t Vi n Nghiên c u H t nhân ðà L t và đưc đo b i h ph k t HPGe t i B mơn V t lý H t nhân. ði v i vi c tách đnh, các ph s d ng là ADD1N1, ADD1N3, ADD3N1, ADD1N100 và ph STRAIGHT đưc l y t trang web c a IAEA. Ch ươ ng trình đưc th c thi v i kích c t p h p là 100 ph n t , xác su t lai to là 0.6, xác su t đt bi n là 0.1. S l n l p t i đa đi v i vi c làm kh p đnh đơ n là 500 l n cịn v i vi c tách đnh là 1000 l n. 5.1 Làm kh p đ nh đơn Các k t qu tính di n tích đnh b i hai ch ươ ng trình đưc cho trong B ng 5.1. Kt qu làm kh p đưc bi u di n trong Hình 4.2 cho các đnh Na 22 , Co 57 , Cs 137 , Mn 54 và Co 60 b i ch ươ ng trình GASPA. Bng 5.1: So sánh các k t qu x lý t ch ươ ng trình c a nhĩm tác gi và Genie2K ðng E GASPA Genie2K T l hai v (keV) VT đnh σσσ Di n tích VT đnh σσσ Di n tích di n tích Co57 122 493,0 1,43 28984 493 1,36 29113 0,995 Cs 137 662 2777,4 2,19 62085 2777 2,21 62252 0,997 Mn 54 834 3510,9 2,46 24038 3511 2,32 24166 0,995 Na 22 511 2139,3 4,67 56079 2139 4,32 56771 0,988 Na 22 1274 5373,2 2,98 15045 5373 2,84 15105 0,996 Co 60 1173 4943,8 2,90 30691 4944 2,74 30734 0,999 Co 60 1332 5618,2 3,09 27437 5618 3,00 27528 0,997
  59. 58 T vi c so sánh, k t qu c a ch ươ ng trình x lý ph GASPA cho th y đ sai lch khơng đáng k so v i k t qu thu đưc t ch ươ ng trình Genie2K. T l di n tích gi a các k t qu thu đưc cho th y ch ươ ng trình ch y t ươ ng t i n đnh đi v i các đnh đơ n cĩ s đm thơng kê t ươ ng đi. 9000 122 keV 12000 662 keV 8000 10000 7000 m m đ đ 6000 8000 S S 5000 6000 4000 3000 4000 2000 2000 1000 Kênh 0 Kênh 0 2760 2765 2770 2775 2780 2785 2790 2795 480 485 490 495 500 505 510 4500 2500 834 keV 1274 keV 4000 2000 3500 m m 3000 đ đ 1500 S 2500 S 2000 1000 1500 1000 500 500 0 Kênh 0 Kênh 5355 5360 5365 5370 5375 5380 5385 5390 3490 3495 3500 3505 3510 3515 3520 3525 3530 1173 keV 4000 1332 keV 4500 3500 4000 m 3000 m 3500 đ đ 3000 S 2500 S 2500 2000 2000 1500 1500 1000 1000 500 500 0 Kênh 0 Kênh 4925 4930 4935 4940 4945 4950 4955 4960 4965 5595 5600 5605 5610 5615 5620 5625 5630 5635 5640 Hình 5.1. S li u th c nghi m (ch m đim) và đưng làm kh p ( đưng li n nét) các đnh c a ph Co 57 , Cs 137 , Mn 54 , Na 22 và Co 60 . 5.2 Làm kh p nhi u đ nh Ph Ra 226 c a IAEA (tên ph STRAIGHT.ASC) đo b ng h ph k gamma HPGe 8192 kênh đưc s d ng đ test kh n ăng làm khp cùng lúc nhi u đnh c a ch ươ ng trình GASPA. K t qu đưc trình bày trong Hình 5.2. K t qu theo nh n xét c m quan là t ươ ng đi t t, biên đ và v trí các đnh l ch so v i ph g c là
  60. 59 khơng l n. Tuy nhiên, th i gian th c thi c a ch ươ ng trình khá lâu trong tr ưng h p s đnh l n vùng ROI r ng. 18000 16000 14000 12000 m đ 10000 S 8000 6000 4000 2000 0 Kênh 170 180 190 200 210 220 230 Hình 5.2. Làm kh p nhi u đ nh c a ph STRAIGHT.ASC. S li u th c nghi m (ch m đim) và đưng làm kh p ( đưng li n nét). 5.3 Tách các đnh ch ng ch p c a ph test IAEA Ti p theo, chúng tơi s d ng thu t tốn di truy n đ tách các đnh ch ng ch p trong ph ki m tra c a IAEA. Ph đưc s d ng đây là ph t ng c a 2 ph Ra 226 đưc đo b ng detector 8192 kênh, v trí đnh c a hai ph đưc d ch cách nhau 3 kênh. Các ph đưc s d ng trong lu n v ăn này là: o CALIB.ASC: ph đ chun n ăng l ưng theo kênh o ADD1N1.ASC: t ng c a hai ph Ra 226 v i th i gian đo b ng nhau là 2000s, ph th 2 b d ch v bên ph i 3 kênh o ADD1N3.ASC: t ng c a hai ph Ra 226 v i th i gian đo l n l ưt là 667s và 2000s, ph th 2 b d ch v bên trái 3 kênh
  61. 60 o ADD3N1.ASC: t ng c a hai ph Ra 226 v i th i gian đo l n l ưt là 2000s và 667s, ph th 2 b d ch v bên ph i 3 kênh o ADD1N100.ASC: t ng c a hai ph Ra 226 v i th i gian đo l n l ưt là 20s và 2000s, ph th 2 b d ch v bên trái 3 kênh Các thơng s chu n thu đưc t ph CALIB.ASC đưc nêu trong B ng 5.2. T s li u b ng 5.2, ta làm kh p đưng chu n n ăng l ưng theo kênh b ng module Làm kh p. K t qu đưc cho b i cơng th c (5.1) và đ th trong Hình 5.3 E = 0.3966* Kênh + 2.9057 (5.1) Bng 5.2: T ươ ng quan kênh theo n ăng l ưng thu đưc t CALIB.ASC Kênh Năng l ưng (keV) 301 122.06 1281 511.0 1661 661.66 2097 834.84 2951 1173.24 3207 1274.54 3353 1332.5 1400 1200 1000 800 E (keV) 600 400 200 0 Kênh 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Hình 5.3. ðưng chu n n ăng l ưng theo kênh đưc chu n t CALIB.ASC
  62. 61 Vi c tách đnh đưc th c hi n thơng qua module Làm kh p đnh v i d ng ph đưc cho b i (4.3a) ho c (4.3b). Phơng đưc tính theo d ng tuy n tính. Khi đĩ mi m t đnh s đưc x p x b i m t hàm Gauss v i b s li u thu đưc t quá trình làm kh p. Thơng qua quá trình đĩ, ta thu đưc các thơng s nh ư v trí, di n tích, b r ng σ. Các d li u đưc nh p bao g m, ROI, s đnh cho trong vùng ROI. N ăng lưng hay v trí c a t ng đnh cĩ th đưc l y t th ư vi n t t o b i ng ưi dùng ho c b ng module Tìm đnh. Kt qu ca vi c làm kh p và tách đnh đưc cho trong các B ng 5.3, B ng 5.4, B ng 5.5 và B ng 5.6 v i các thơng s c a các đnh thành ph n. Bng 5.3: V trí và di n tích c a 2 đnh tách trong ph ADD1N1.ASC (T l th i gian đo là 1.00) Năng lưng ðnh 1 ðnh 2 T l di n tích (keV) V trí Di n tích V trí Di n tích 352 879.46 99572.72 882.41 99882.66 0.997 609 1528.41 75178.29 1531.37 70808.55 1.062 1120 2817.53 13851.16 2820.63 13552.52 1.022 1765 4443.84 9655.19 4447.16 9119.93 1.059 Bng 5.4: V trí và di n tích c a 2 đnh tách trong ph ADD1N3.ASC (T l th i gian đo là 0.334) Năng l ưng ðnh 1 ðnh 2 T l di n tích (keV) V trí Di n tích V trí Di n tích 352 876.43 32273.92 879.46 101214.30 0.319 609 1525.35 24838.06 1528.44 71769.03 0.346 1120 2814.38 4391.25 2817.65 13433.92 0.327 1765 4440.65 2946.48 4444.14 9317.82 0.316
  63. 62 Bng 5.5: V trí và di n tích c a 2 đnh tách trong ph ADD3N1.ASC (T l th i gian đo là 3.00) Năng l ưng ðnh 1 ðnh 2 T l di n tích (keV) V trí Di n tích V trí Di n tích 352 879.44 98894.38 882.44 32184.54 3.073 609 1528.41 72206.08 1531.36 23409.12 3.085 1120 2817.49 13887.14 2820.10 4603.55 3.017 1765 4443.98 9382.26 4446.73 2928.93 3.203 Bng 5.6: V trí và di n tích c a 2 đnh tách trong ph ADD1N100.ASC (T l th i gian đo là 0.01) Năng l ưng ðnh 1 ðnh 2 T l di n tích (keV) V trí Di n tích V trí Di n tích 352 876.10 873.92 879.46 98133.37 0.009 609 1525.00 852.16 1528.43 72661.27 0.012 1120 2812.87 188.80 2817.61 14047.74 0.013 1765 4440.61 128.46 4444.22 9078.81 0.014 40000 35000 30000 25000m đ 20000 S 15000 10000 5000 0 Kênh 876 878 880 882 884 886 Hình 5.4. Tách đnh ch ng ch p v trí 352 keV c a ph ADD1N1.ASC: đnh th c nghi m ( đưng g ch đt quãng) và hai đnh đưc tách ra ( đưng li n nét)
  64. 63 40000 35000 30000 25000 m đ 20000 S 15000 10000 5000 0 Kênh 873 875 877 879 881 883 Hình 5.5. Tách đnh ch ng ch p v trí 352 keV c a ph ADD1N3.ASC: đnh th c nghi m ( đưng g ch đt quãng) và hai đnh đưc tách ra ( đưng li n nét) 35000 30000 25000 m đ 20000 S 15000 10000 5000 0 Kênh 876 878 880 882 884 886 Hình 5.6. Tách đnh ch ng ch p v trí 352 keV c a ph ADD3N1.ASC: đnh th c nghi m ( đưng g ch đt quãng) và hai đnh đưc tách ra ( đưng li n nét)
  65. 64 40000 400 35000 350 30000 300 25000 250 m m 20000 đ 200 đ S S 15000 150 10000 100 5000 50 0 Kênh 0 Kênh 873 875 877 879 881 883 873 875 877 879 881 883 Hình 5.7. Tách đnh ch ng ch p v trí 352 keV c a ph ADD1N100.ASC: đnh th c nghi m ( đưng g ch đt quãng) và hai đnh đưc tách ra ( đưng li n nét) So sánh v i t l th i gian đo c a hai đnh cĩ đưc t IAEA cho th y s sai bi t c a vi c tách đnh khơng quá 5%, đ tin c y đ áp d ng cho các tính tốn di n tích các đnh thành ph n trong đnh ch p trong tr ưng h p cĩ th ng kê t ươ ng đi t t. Tuy nhiên, ch ươ ng trình v n g p khĩ kh ăn v i nh ng đnh cĩ đ ch ng ch p ln c ũng nh ư vi c tr phơng c ũng nh h ưng khơng nh đn quá trình làm kh p và phân tích. ði v i nh ng đnh thành ph n cĩ s đm quá nh hay nh ng vùng cĩ th ăng giáng th ng kê l n thì vi c làm kh p cho k t qu khơng đưc t t do d ng tốn h c c a ph đưc s d ng khơng phù h p, th ăng giáng th ng kê và nh h ưng ca phơng n n. ðiu này đưc th hi n rõ qua vi c tách đnh ph ADD1N100 (cĩ t l di n tích đnh theo lý thuy t chênh nhau 100 l n). 5.4 Tách đnh ch p ba Mt ph ch ng ch p ba đnh đưc t o ra b ng cách s d ng ph Co60 th c nghi m đưc d ch chuyn đi m t s kênh đã đnh tr ưc và nhân v i các h s khác nhau đ thu đưc các đnh cĩ chi u cao thay đi. K t qu x lý ph ch p ba đưc trình bày trong Hình 5.8 và B ng 5.7. So v i s li u ban đu thì vi c tách ph khá kh quan, ch ươ ng trình cho m t cái nhìn t ươ ng đi v v trí các đnh, t l biên đ cũng nh ư b r ng c a các đnh.
  66. 65 25000 20000 m 15000 đ S 10000 5000 0 Kênh 4930 4935 4940 4945 4950 4955 4960 Hình 5.8. Tách đnh ch p ba t t o: đnh ch p đưc t o ( đưng g ch đt quãng) và các đnh đưc tách ra ( đưng li n nét) Bng 5.7. So sánh k t qu x lý c a GASPA và giá tr ban đu Ban đu GASPA T l s đ m Năng l ưng S đ m đ nh Năng l ưng S đ m đ nh đnh 1173.0 10000 1172.99 10152.39 1.02 1173.75 5000 1173.80 5853.69 1.17 1174.5 20000 1174.52 19589.62 0.98
  67. 66 KT LU N Vi vi c áp d ng thu t tốn di truy n, lu n v ăn đã b ưc đu xây d ng đưc mt ch ươ ng trình x lý ph gamma (GASPA) cĩ kh n ăng th c hi n đưc m t s thao tác c ơ b n nh ư: đc và v ph , chu n n ăng l ưng theo kênh, chu n b r ng đnh theo n ăng l ưng, dị tìm đnh theo các ph ươ ng pháp đo hàm b c nh t, b c hai, đc bi t là kh n ăng tính tốn các thơng s c a đnh b ng thu t tốn di truy n. Các thơng s thu đưc t GASPA đã đưc so sánh v i m t trong nh ng ch ươ ng trình x lý ph thơng d ng nh t hi n nay là Genie-2K, các k t qu thu đưc cho th y vi c s dng ch ươ ng trình này vào trong quá trình x lý tính tốn thơng s đnh là hồn tồn cĩ th . Mt thành cơng n a c a lu n v ăn là đã ti n hành x lý tách đưc các đnh ch p trong các ph test c a IAEA (ADD1N1, ADD1N3, ADD3N1, ADD1N100), các t l di n tích đnh tách ra đưc so sánh v i t l đo c a các đnh trong ph ch p, kt qu cho th y các đnh đưc tách v i sai s t ươ ng đi ch p nh n đưc. ðây c ũng là m t trong nh ng tiêu chí đưc quan tâm nh t trong t t c các cu c ki m tra n ăng lc c a các ph n m m x lý ph do IAEA t ch c. Khơng ch cĩ kh n ăng x lý các đnh đơ n, ch ươ ng trình GASPA c ũng đưc xây d ng đ cĩ th x lý m t kho ng g m nhi u đnh ph , k t qu làm kh p c ũng khá phù h p v i d ng c a ph đo đưc. Ch ươ ng trình c ũng ch y khá n đnh, k t qu thu đưc khơng ph thu c nhi u vào các giá tr kh i t o ban đu. Qua nh ng gì thu đưc cho th y vi c áp d ng thu t tốn di truy n cho vi c làm kh p ph gamma là h p lý. K t qu thu đưc t ch ươ ng trình là t ươ ng đi t t. Tuy nhiên ch ươ ng trình v n cịn t n t i m t s khuy t đim nh ư sau: ði v i các đnh cĩ s đm nh hay vùng ph cĩ th ăng giáng th ng kê l n thì vi c làm kh p khơng chính xác l m. ðiu này cĩ th do h n ch v m t l p trình cũng nh ư các mơ hình tốn h c đưc s d ng ch ưa ph n ánh chính xác th c t c a ph gamma.
  68. 67 Vi c x lý đnh, tách đnh ph phu c khá nhi u vào quá trình tr phơng. Mơ hình phơng n n đưc s d ng đây là phơng n n tuy n tính nên ph thu c khá nhi u vào vi c ch n biên trái và ph i c a vùng quan tâm (ROI), d ng phơng n n cũng ch ưa phù h p v i phơng n n th c t c a ph . Ch ưa xây d ng đưc m t ch ươ ng trình x lý ph hồn tồn t đng, v n cịn ph thu c m t ph n vào ng ưi dùng m t s cơng đon x lý. Cho dù cịn r t nhi u khĩ kh ăn đ cĩ th xây d ng đưc m t ph n m m x lý ph hồn h o nh ưng hi v ng nh ng gì đưc th c hi n trong lu n v ăn này s gĩp ph n nâng cao ki n th c v x lý ph c ũng nh ư tìm hi u sâu v m t h ưng phát tri n kh n ăng x lý ph t đng
  69. 68 KI N NGH Mt s h ưng phát tri n c a vi c ng d ng thu t tốn di truy n trong x lý ph t ươ ng lai: o Ci ti n GASPA thành m t ch ươ ng trình x lý ph hồn tồn t đng, khơng c n s can thi p c a ng ưi dùng. o Áp d ng cho các mơ hình tốn h c c a đnh ph khác, phù h p h ơn, các mơ hình mơ t chính xác h ơn ph n đuơi c a ph , phơng n n. o ng d ng vi c làm kh p đi v i ph h n h p g m tia X và tia gamma. o Trong t ươ ng lai, cn b sung thêm các điu ki n đ cĩ th làm kh p phơng n n đt đưc k t qu chính xác nh t, làm c ơ s cho vi c phân tích các m u phĩng x cĩ ho t đ th p. .
  70. 69 DANH M C CÁC CƠNG TRÌNH o Bùi Quang Khánh, ðng Nguyên Ph ươ ng, Mai V ăn Nh ơn, Tr ươ ng Th Hng Loan (2008), Áp d ng thu t tốn di truy n vào trong x lý ph gamma, H i ngh Khoa h c l n 6, Tr ưng ðHKHTN TP.H Chí Minh.
  71. 70 TÀI LI U THAM KH O Ti ng Vi t [1] Nguy n ðình G m (2003), Giáo trình Ph ươ ng pháp ghi b c x h t nhân, Khoa V t lý h t nhân, Tp. H Chí Minh. [2] Võ V ăn Hồng (2007), Ngơn ng l p trình Fortran , NXB Giáo d c. [3] Ngơ Quang Huy (2006), Cơ s V t lý h t nhân, NXB Khoa h c và K thut, Tp. H Chí Minh. [4] Lê H ng Khiêm (2008), Phân tích s li u ghi nh n trong ph b c x , NXB ði h c Qu c Gia, Hà N i. [5] Mai V ăn Nh ơn (2001), V t lý h t nhân đi c ươ ng, NXB ði h c Qu c Gia, Tp. H Chí Minh. [6] Nguy n ðình Thúc (2001), Trí tu nhân t o: L p trình ti n hĩa, NXB Giáo d c. [7] Nguy n Trung Tính (2007), Giáo trình x lý t đng ph h t nhân, NXB ði h c Qu c Gia, Hà N i. Ti ng Anh [8] Dirk Arnold (2005), “The 2002 IAEA intercomparison of software for low-level γ-ray spectrometry”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research , A536, pp. 196-210. [9] M. Los Arcos & Jo (1996), Gamma-ray spectra deconvolution by maximum-entropy methods, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research , A 369, pp.634-636. [10] M. Blaauw (1997),“The 1995 IAEA intercomparison of gamma-ray spectrum analysis software”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research , A387,pp. 410-415. [11] Lance Chambers (2000), The practical handbook of Genetic algorithms , Chapman&Hall/CRC, New York.
  72. 71 [12] K. Debertin- R.G. Helmer (1988), Gamma and X – Ray spectrometry with semiconductor detectors , North Holland, Amsterdam. [13] IAEA-TECDOC-1011(1998 ), Intercomparison of gamma ray analysis software packages , IAEA. [14] I.E. Golovkin (2002), “Analysis of X-ray spectral data with genetic algorithms”, Journal of Quantitative Spectroscopy& Radiative Transfer , 75, pp.625–636. [15] M.Garcia - Talavera – B.Ulicny (2003), “A genetic algorithm approach for multiplet deconvolution in gamma -ray spectra”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 512, pp. 585-594 [16] John Holland (1975), Adaptation in Natural and Artificial Systems , University of Michigan Press, Ann Arbor, Michigan. [17] S. Gulam Razul (2003), “Bayesian model selection and parameter estimation of nuclear emission spectra using RJMCMC”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A497,pp. 492-510. [18] Clair J. Sullivan (2007), “Generation of customized wavelets for the analysis of g-ray spectra”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A579,pp. 275-278. [19] Eiji Yoshida (2002), “Application of neural networks for the analysis of gamma-ray spectra measured with a Ge spectrometer”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A484, pp. 557–563.