Pomiar widm czasów życia
w hostafanie

Niektóre „techniczne” aspekty analizy
widm pomiarowych oraz kontrola
parametrów pracy spektrometru

Schemat blokowy spektrometru

SONDA 1

(XP 2020/Q)

(kryształ BaF

2

)

Wzmacniacz

(AFA 1101)

Dyskryminator

stałofrakcyjny

(CFD 1511)

Jednokanałowy

analizator amplitudy

(SCA 1201)

SONDA 2

(XP 2020/Q)

(kryształ BaF

2

)

Wzmacniacz

(AFA 1101)

Dyskryminator

stałofrakcyjny

(CFD 1511)

Jednokanałowy

analizator amplitudy

(SCA 1201)

Linia

opóźniająca

(DL 1506)

Konwerter

czas - amplituda

(CTA 1701 A)

Wielokanałowy analizator amplitudy

impusów „Tukan” (karta w PC-ecie)

Układ

koincydencyjny

(UC 1402)

Bramka

STOP

START

WEJŚCIE

Detekcja kwantów i generowanie

impulsów napięciowych o amplitudzie

proporcjonalnej do energii kwantu

Nadanie impulsom

pochodzącym z

sond

standardowego

kształtu

Wyselekcjonowanie z

widma impulsów

spełniających kryteria

energetyczne

Kontrola

„jednoczesności”

impulsów

wejściowych

Akwizycja widma

Źródło pozytonów w

obudowie

Badane próbki

Funkcja modelowa

W „Positronficie”, a także w „LT” modelowa funkcja opisująca widmo czasów życia
składa się z sumy eksponencjalnych krzywych zaniku, pozostających w konwolucji z
krzywą zdolności rozdzielczej spektrometru, i stałego tła pomiarowego. Jeśli k

0

jest

liczbą składowych, a

j

- funkcją zaniku składowej j, R - funkcją czasowej zdolności

rozdzielczej a B – tłem pomiarowym, to f(t) przedstawia równanie (1).





(1),

B

)

t

(

R

a

)

t

(

f

0

k

1

j

j











gdzie:  jest symbolicznym oznaczeniem konwolucji, a a

j

opisuje osobna funkcja:





(2).

0

t

dla

0

0

t

dla

τ

/

t

exp

A

j

j











j

a

Gdyby zdolność rozdzielcza spektrometru
była nieskończona, to w przypadku jednej
składowej

widma

funkcję

ln(f(t))

przedsta-wiałaby

linia

prosta

i

ewentualnie tło.

ln (f(t))

Czas

Tło (B)

Przykładowe widmo pomiarowe

(28 folii hostafanu i Al po obu str. źródła)

Liczba zliczeń

Kanały

Przykładowe widmo pomiarowe z ilustracją tła

(28 folii hostafanu i Al po obu str. źródła)

Liczba

zliczeń

Kanały

Tło

Przykładowe widmo pomiarowe z ilustracją
kanału zerowego

(28 folii hostafanu i Al po obu str. źródła)

Liczba zliczeń

Kanały

Tło

Kanał zerowy

Przykładowe widmo pomiarowe z ilustracją
przebiegu składowej „długiej”

(28 folii hostafanu i Al

po obu str. źródła)

Liczba zliczeń

Kanały

Tło

Składowa „długa”

Kanał zerowy

Przykładowe widmo pomiarowe ze
schematycznym przebiegiem składowej
„średniej”

(28 folii hostafanu i Al po obu str. źródła)

Liczba zliczeń

Kanały

Tło

Składowa „długa”

Składowa „średnia”

Kanał zerowy

Przykładowe widmo pomiarowe ze
schematycznym przebiegiem wszystkich
składowych

(28 folii hostafanu i Al po obu str. źródła)

Liczba zliczeń

Kanały

Tło

Składowa „długa”

Składowa

„średnia”

Składowa

„krótka”

Kanał zerowy

Przykładowe widmo opracowane programem
„LT”

(28 folii hostafanu i Al po obu str. źródła)

Tło

Składowa „długa”

Składowa

„średnia”

Składowa

„krótka”

Kanał zerowy

τ

1

= 209 ps, I

1

=

27,7 %
τ

2

= 358 ps, I

2

=

57,1 %
τ

3

= 1806 ps,

I

3

=15,2 %

Zestaw wyników opracowania przykładowego
widma programem „LT”

(28 folii hostafanu i Al po obu str.

źródła)

Hostaphan

28 folii hostafanu i 1 płytka Al po obu str. źródła, 2000 Do: 7750

Analysed between channels 915 and 2297.
Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=1493367
Bkgr./signal=0.43%
Fit's variance =1.0421
Date: 2005-08-30 11:07:49

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]
27.7(5.4) 0.209(0.018) 0.0000
57.1(5.0) 0.358(0.013) 0.0000
15.2(1.5) 1.806(0.017) 0.0000

ZERO CHAN. 947.37472(0.00069)
BACKGROUND 4.65(0.30) [Counts]
RESOLUTION CURVE :

ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
100.0000 0.0000 0.2678 0.0000 0.0000

Obudowy źródeł pozytonów

W codziennej praktyce spektrometrii czasów życia pozytonów,

wielokrotnie używane źródło pozytonów obudowane jest cienkimi foliami
zapewniającymi szczelność oraz hermetyczność źródła. Obudowa, oprócz
hermetyczności powinna zapewniać dobrą transmisję pozytonów. Dlatego
do obudowywania źródeł wybiera się cienkie folie gwarantujące
hermetyczność

przy

możliwie

najmniejszych

gęstościach

powierzchniowych. Ważna jest także stabilność termiczna parametrów
oraz ich charakterystyka. Dobrze jest, gdy parametry anihilacyjne
obudowy różnią się od parametrów charakterystycznych dla badanych
próbek. Spośród wielu możliwych materiałów stosuje się między innymi:

Nośnik

Τ

1

(ps) Τ

2

(ps)

Τ

3

(ps)

I

1

(%)

I

2

(%)

Al

163±4

---

---

100

---

Ni

106±4

---

---

100

---

Melinex

400±20

1700±50

34

66

Kapton

386±8

---

---

100

---

Hostapha

n

158

394

1660

22,8

56,5

Cel pomiarów widm czasów życia pozytonów
w folii z hostafanu

Użyteczność folii hostafanu wynika z dobrze określonej „długiej”

składowej, na podstawie której można precyzyjnie określać udział
anihilacji pozytonów w obudowie.

Celem badań anihilacyjnych w hostafanie jest określenie

• wartości średnich czasów życia dla poszczególnych składowych,
• natężeń poszczególnych składowych,
• zasięgu maksymalnego pozytonów oraz
• profilu pochłaniania pozytonów w tym materiale.

Dodatkowym celem tych badań jest

• prześledzenie stabilności pracy spektrometru przez kontrolę zmian jego
parametrów, np. FWHM (szerokość krzywej zdolności mierzonej w
połowie
wysokości, oraz powtarzalności wyników pomiarów.

Geometria pomiarów

Statyw

Aluminiu

m

Folie hostafanu

Źródło pozytonów

22

Na

Sonda detekcyjna

Jeden z kwantów

anihilacyjnych

Kwant

jądrowy

Uwaga!!!

Celem

lepszego

zilustrowania

szczegółów eksperymentu proporcje rozmiarów
poszczególnych elementów zestawu nie są
zachowane

Pierwszy pomiar (Aluminium)

(Obudowę źródła stanowią dwie, sklejone folie z hostafanu)

Aluminium

2005-05-10; zliczenia ok. 500 tys.; kan od 2800-4000; od G. Bujnarowskiego - "czyste„ - co
najmniej 4N
Analysed between channels 100 and 1201. Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=449336 Bkgr./signal=1.02%
Fit's variance =

1.0170

Date: 2005-10-25 15:28:46

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]
100.0000

0.16368

(0.00080) 0.0000

SOURCE :
contribution 12.86(0.15) [%]
intensities [%] lifetimes [ns]

22.8000 0.1580
56.5000 0.3940
20.7000 1.6600

ZERO CHAN. 116.00170(0.00047) BACKGROUND 3.842(0.097)[Counts]

RESOLUTION CURVE :
ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
100.0000 0.0000 0.2512 0.0000 0.0000

Wzorowa wartość

parametru chi

2

j

Wartość średniego czasu

życia zgodna z danymi

literaturowymi (163 ps)

Widmo na tle wyliczonych składowych dla Al

Uwagę zwraca niedopasowanie

modelu do widma pomiarowego

(w zakresie 2 sigma)

nieodzwierciedlone wartością

parametru chi

2

.

Pomiar dla Al wykonany przed serią dla hostafanu

Aluminium

2005-06-03; kan. Od: 2000 Do: 7750
Analysed between channels 927 and 2087. Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=971705 Bkgr./signal=0.36%
Fit's variance =

1.1609

Date: 2005-10-25 15:43:36

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]
100.0000

0.16361

(0.00053) 0.0000

SOURCE :
contribution 14.719(0.084) [%]
intensities [%] lifetimes [ns]
22.8000 0.1580
56.5000 0.3940
20.7000 1.6600

ZERO CHAN. 947.46156(0.00034) BACKGROUND 9.17(0.14) [Counts]

RESOLUTION CURVE :
ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
100.0000 0.0000 0.2551 0.0000 0.0000

Wartość parametru chi

2

jest nieco

wyższa niż oczekwana (1)

Wartość średniego czasu

życia zgodna z danymi

literaturowymi (163 ps)

Rozrzut punktów pomiarowych względem
krzywej modelowej dla Al

Uwagę ponownie zwraca

niedopasowanie modelu do

widma pomiarowego

(w zakresie 2 sigma), tym razem

odzwierciedlone nieco

podwyższoną wartością

parametru chi

2

.

Opracowanie poprzedniego widma przy
podziale na dwie składowe

Aluminium – dwie składowe

2005-06-03; kan. Od: 2000 Do: 7750
Analysed between channels 927 and 2087. Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=971705 Bkgr./signal=1.14%

Fit's variance =

1.1034

Date: 2005-10-25 15:53:56

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]
66.4(13.8) 0.139(0.013) 0.0000
33.6(13.8)

0.209

(0.027) 0.0000

SOURCE :
contribution 13.7(3.2) [%]
intensities [%] lifetimes [ns]
22.8000 0.1580
56.5000 0.3940
20.7000 1.6600

ZERO CHAN. 947.92940(0.00091) BACKGROUND 9.57(0.15) [Counts]

RESOLUTION CURVE :
ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
100.0000 0.0000 0.2596 0.0000 0.0000

Wartość średniego czasu życia wyliczona dla obu

składowych wynosi 162,5 ps. Jeśli w składowych

„źródłowych” obecna jest składowa ~210 ps to

niewykluczone, że lepszy rozkład w tym wypadku

odzwierciedla nieaktualne dane źródła

Wartość parametru chi

2

jest w

dalszym ciągu nieco wyższa niż

oczekiwana (1), lecz już mniejsza

niż poprzednio

Rozrzut punktów pomiarowych względem
krzywej modelowej dla Al

Na uwagę tym razem zasługuje niedopasowanie

modelu do widma pomiarowego w obszarze ok.

4ns (w zakresie 2 sigma). Przyczyną tego

artefaktu jest być może czynnik sprzętowy. Można

próbować potraktować go jako stały element

uwzględniony w krzywej zdolności rozdzielczej w

następnym opracowaniu

Opracowanie poprzedniego widma z
uwzględnieniem dodatkowego gausjanu

Aluminium

2005-06-03; kan. Od: 2000 Do: 7750
Analysed between channels 927 and 2087. Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=971705 Bkgr./signal=1.14%

Fit's variance =

1.0259

Date: 2005-10-25 16:25:30

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]
90.3(1.4) 0.1526(0.0025) 0.0000
9.7(1.4) 0.351(0.049) 0.0000

SOURCE :
contribution 9.9(2.1) [%]
intensities [%] lifetimes [ns]
22.8000 0.1580
56.5000 0.3940
20.7000 1.6600

ZERO CHAN. 947.83135(0.00052) BACKGROUND 8.72(0.29) [Counts]

RESOLUTION CURVE :
ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
99.5878 0.0000

0.2589

0.0000 0.0000

0.412

(0.047) 415.7(6265.2) 3.89(0.30) 0.0000 0.0000

Wartość średniego czasu życia wyliczona

dla obu składowych wynosi

172

ps

.

Wartość parametru chi

2

jest właściwa

Rozrzut punktów pomiarowych względem
krzywej modelowej dla Al

Rozrzut punktów pomiarowych względem krzywej

modelowej jest dość jednorodny

Hostaphan 1 +Al

Po jednej folii hostafanu z obu stron źródła i dodatkowo po 1 płytce Al, 2005-06-10

Analysed between channels 915 and 2297. Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=903181 Bkgr./signal=0.77%
Fit's variance =

0.9869

Date: 2005-06-16 13:16:38

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]

66.8

(1.6)

0.1444

(0.0032) 0.0000

28.6

(1.6)

0.324

(0.010) 0.0000

4.53

(0.16)

1.934

(0.056) 0.0000

ZERO CHAN. 946.94398(0.00069) BACKGROUND 5.06(0.22) [Counts]
RESOLUTION CURVE :
ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
100.0000 0.0000

0.2623

0.0000 0.0000

Opracowanie widma dla jednej (dodatkowej) folii
hostafanu i płytki Al po obu stronach źródła
(rozkład na trzy składowe)

W swobodnym rozkładzie na trzy

składowe separacja składowej

charakterystycznej dla Aluminium (163

ps) od składowych źródła nie jest

możliwa. Należy założyć, że otrzymane

wartości τ

1

oraz τ

2

pochodzą także od

anihilacji w Aluminium

Wartość parametru chi

2

jest właściwa

Składowe średnich czasów życia pozytonów na tle
widma pomiarowego dla Hostafanu (1)+Al

Rozrzut punktów pomiarowych względem krzywej

modelowej jest jednorodny

Hostaphan 1 Al

Po jednej folii hostafanu z obu stron źródła i dodatkowo po 1 płytce Al, 2005-06-10

Analysed between channels 915 and 2297. Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=903181 Bkgr./signal=0.77%

Fit's variance =

0.9876

Date: 2005-10-25 17:34:29

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]
66.8(35.3) 0.144(0.020) 0.0000

0.0

(47.4) 0.1630 0.0000

28.7(19.2) 0.324(0.016) 0.0000
4.5(3.0) 1.934(0.064) 0.0000

ZERO CHAN. 946.94322(0.00074) BACKGROUND 5.06(0.25) [Counts]

RESOLUTION CURVE :
ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
100.0000 0.0000 0.2623 0.0000 0.0000

Opracowanie widma dla jednej dodatkowej folii
hostafanu i płytki Al po obu stronach źródła
(rozkład na cztery składowe)

W rozkładzie na cztery składowe

program LT nie uwidacznia istnienia

dodatkowej składowej,

charakterystycznej dla anihilacji

pozytonów w Aluminium. Fakt ten

narzuca konieczność analizy widm przy

rozkładzie na trzy składowe.

Wartość parametru chi

2

jest właściwa

Wyniki pomiarów widm czasów życia pozytonów
w hostafanie i dodatkowej płytce Aluminium

(01)

Swobodny rozkład na trzy składowe

Liczba
folii

τ

1

(ps)

I

1

(%)

τ

2

(ps)

I

2

(%)

τ

3

(ps)

τ

śr

(ps)

χ

2

FWHM

(ps)

1

144,4

(3,2)

66,8

(1,6)

324

(10,0)

28,6

(1,6)

1934

(56)

278

(13)

0,987

262,3

2

151,6

(3,7)

62,5

(1,6)

338

(10,0)

31,5

(1,6)

1914

(32)

316

(14)

1,019

262,1

3

153,9

(2,8)

59,1

(1,1)

344

(6,8)

33,7

(1,2)

1878

(17)

342

(10)

1,061

263,9

4

148,6

(0,8)

50,5

(0,5)

338

(3,5)

41,3

(1,2)

1882

(23)

369

(7)

1,049

267,2

5

160,7

(5,0)

50,7

(1,8)

349

(10,0)

40,1

(1,9)

1803

(34)

387

(20)

1,059

267,2

6

160,8

(6,0)

46,3

(2,0)

345

(9,9)

43,8

(2,0)

1793

(32)

403

(22)

1,008

269,9

7

163,1

(6,2)

45,2

(2,0)

358

(10,0)

44,2

(2,0)

1909

(36)

434

(24)

0,987

267,5

8

169,6

(7,0)

45,0

(2,3)

360

(12)

43,7

(2,3)

1898

(31)

448

(28)

1,020

265,5

9

170,1

(7,1)

43,1

(2,3)

361

(12)

45,2

(2,3)

1814

(33)

449

(29)

1,022

266,2

10

159,7

(7,3)

36,2

(2,0)

348

(8,3)

51,7

(1,9)

1825

(28)

456

(25)

1,050

266,9

11

173,2

(9,3)

38,7

(2,8)

358

(12)

49,0

(2,7)

1837

(26)

468

(33)

0,930

265,7

12

178,0

(9,0)

38,3

(2,6)

364

(11)

48,9

(2,5)

1838

(24)

481

(32)

1,009

266,4

13

157,0

(10,0)

27,9

(2,0)

339

(5,9)

58,6

(1,8)

1801

(22)

485

(25)

1,012

266,6

14

187,0

(12,0)

38,2

(3,7)

370

(16)

48,7

(3,5)

1860

(30)

495

(46)

1,075

265,2

15

174,2

(1,1)

31,7

(0,1)

356

(1,5)

54,6

(0,1)

1787

(7,6)

494

(4)

1,110

266,4

Wyniki pomiarów widm czasów życia pozytonów
w hostafanie i dodatkowej płytce Aluminium

(02)

Liczba
folii

τ

1

(ps)

I

1

(%)

τ

2

(ps)

I

2

(%)

τ

3

(ps)

τ

śr

(ps)

χ

2

FWHM

(ps)

16

154,4

(12,0)

23,8

(2,4)

339

(7,4)

62,3

(2,2)

1770

(25)

494

(30)

1,016

267,6

17

176,9

(7,7)

29,1

(2,0)

354

(6,3)

57,2

(1,8)

1801

(11)

501

(23)

1,157

267,1

18

194,0

(11,0)

33,3

(3,3)

364

(11,0)

52,9

(3,2)

1826

(24)

509

(39)

1,095

264,8

19

165,5

(9,9)

21,9

(2,0)

341

(5,5)

63,6

(1,8)

1744

(20)

505

(25)

1,129

267,2

20

188,0

(14,0)

27,7

(3,7)

356

(11,0)

57,7

(3,4)

1779

(31)

517

(45)

1,040

267,8

21

181,0

(18,0)

22,5

(4,1)

343

(10,0)

62,5

(3,6)

1743

(29)

517

(48)

1,057

267,1

22

183,0

(13,0)

23,3

(3,1)

347

(8,0)

61,7

(2,8)

1787

(20)

525

(37)

1,014

268,1

23

193,0

(16,0)

26,9

(4,1)

357

(11,0)

58,3

(3,8)

1824

(25)

530

(49)

1,027

265,8

24

199,0

(15,0)

30,0

(4,2)

365

(13,0)

55,2

(3,9)

1812

(26)

529

(51)

1,055

267,7

25

198,0

(17,0)

27,3

(4,5)

360

(12,0)

57,9

(4,2)

1803

(25)

529

(53)

1,091

268,3

26

202,0

(18,0)

23,9

(4,6)

354

(11,0)

61,2

(4,1)

1809

(19)

534

(52)

1,023

268,7

27

206,0

(15,0)

27,8

(4,2)

363

(11,0)

57,4

(3,9)

1849

(21)

539

(50)

1,079

269,5

28

209,0

(18,0)

27,7

(5,4)

358

(13,0)

57,1

(5,0)

1806

(17)

537

(61)

1,042

267,8

29

199,0

(15,0)

24,7

(3,7)

359

(9,4)

60,5

(3,4)

1827

(19)

537

(43)

1,107

269,9

30

182,0

(15,0)

21,2

(3,4)

345

(8,0)

63,2

(3,0)

1769

(13)

532

(39)

1,109

268,1

31

201,0

(19,0)

22,5

(0,5)

355

(10,0)

62,6

(4,2)

1822

(16)

539

(38)

1,047

270,6

Wyniki pomiarów – składowa pierwsza,

Czas charakterystyczny dla

anihilacji pozytonów w

Aluminium (163 ps)

Wraz ze wzrostem liczby folii coraz

więcej pozytonów anihiluje w

hostafanie. Jeśli składowa pierwsza

dla hostafanu (τ

1

) ma wartość

większą niż 163 ps to tendencja

wzrostowa charakterystyki jest

uzasadniona. Nieco kłopotliwe w

interpretacji są punkty leżące poniżej

163 ps.

Wyniki pomiarów – składowa druga,

Wartość (τ

2

) może być uznana za stałą w niemal całym

zakresie grubości warstwy pochłaniającej pozytony. Jej niższe

wartości

dla niewielkiej liczby folii mogą świadczyć o niedoskonałości

rozkładu widm na poszczególne składowe, co może

uzasadniać obecność punktów poniżej 163 ps dla składowej

pierwszej

Warto nadmienić, że odcinki niepewności nie mają charakteru

niepewności maksymalnych. Obejmują „obszar” sigmy, czyli

ilustrują rozrzut w jakim zmieściłoby się 68,3 % wyników

pomiarów przy dużej statystyce.

Wyniki pomiarów – składowa trzecia,

Ze względów „fizycznych” należałoby oczekiwać stałej wartości
τ

3

, charakterystycznej dla hostafanu i nieobecnej w Aluminium.

Wydaje się jednak, że pomimo przytoczonej interpretacji

odcinków

niepewności, obserwowana jest tendencja spadkowa,

szczególnie dla niewielkiej liczby folii. Być może, poza aspektami

skuteczności podziału na składowe w założonym modelu pewną

rolę odgrywają tu względy geometrii pomiarowej, takie jak

nieidealne płaszczyzny płytek Aluminium i związany z tym udział

w anihilacji w powietrzu.

Wyniki pomiarów – natężenia składowych,

Wyniki pomiarów

– natężenia składowych – krzywe

tendencji

,

Linie poprowadzone „na oko”

ilustrują tendencje zmian

poszczególnych

intensywności

Wyniki pomiarów

– natężenia składowych, obszar nasycenia

Zakres, w którym natężenia poszczególnych składowych nie

zmieniają się. Świadczy to o osiągnięciu stanu nasycenia w

anihilacji w hostafanie (dalsze dokładanie folii nie zmienia

parametrów anihilacyjnych). Można to wykorzystać do

wyznaczenia średniej wartości natężeń oraz czasów dla

poszczególnych składowych.

Wyniki obliczeń

(3)

,

k

k

1

τ

τ

0

31

k

22

k

n

śr

0

k

n























gdzie n – numer
składowej,

k – liczba folii

(4)

.

k

k

1

I

I

0

31

k

22

k

n

śr

0

k

n























Parametry anihilacyjne obudowy z folii hostafanu

Τ

1

(ps)

I

1

(%)

Τ

2

(ps)

I

2

(%)

Τ

3

(ps)

I

3

(%)

197

(16)

25,5

(3,77)

356

(11)

59,5

(3,83)

1811

(20)

15,0

(1,13)

Parametry stosowane do poprzedniej folii z hostafanu

158

22,8

394

56,5

1660

20,7

Sprawdzenie stanu nasycenia – czas średni

Zakres nasycenia

uwzględniony w

obliczeniach

(5)

.

I

I

I

I

τ

I

τ

I

τ

τ

3

2

1

3

3

2

2

1

1

śr











Niepewności

wyznaczono metodą

różniczki zupełnej

Odsetek pozytonów anihilujących w hostafanie

Doświadczalny procentowy

udział pozytonów w anihilacji w

hostafanie określony na

podstawie wzoru (6)

(6)

.

I

%

100

I

I

max

3

3





Liczba folii uwzględnia pierwotną

(aktualnie niehermetyczną) obudowę

źródła

Skuteczność podziału na składowe
w zastosowanym modelu trójstanowym

Punkty natężeń dla składowej pierwszej

(niebieska) i drugiej (zielona) wyraźnie odstają

od rysującej się tendencji zmian. Można

spróbować przeliczyć na nowo parametry

anihilacyjne dla tego widma fiksując natężenie I

1

na poziomie 0,55 zamiast otrzymanej uprzednio

0,50. Otrzymuje się wtedy zestaw danych

zilustrowany obok, a nowy, poprawiony wykres

przedstawiony jest w prawym dolnym rogu

slajdu

Hostafan

4 folie po każdej stronie źródła + Al, 2005-06-16. 2000 Do: 7750
Analysed between channels 915 and 2297. Calibration=0.00728
ns/chann.
Total counts=1788859 Bkgr./signal=0.71%

Fit's variance =

1.0531

SAMPLE:

intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]

55.0000 0.15694(0.00088) 0.0000
36.952(0.030) 0.35468(0.00094) 0.0000
8.048(0.030) 1.925(0.015) 0.0000

Punkty po korekcie wkomponowały się w

charakterystykę, a pogorszenie chi

2

jest

nieznaczne (0,0036). Czasy

poszczególnych składowych po korekcie

także nie wykazują odstępstw od

tendencji zmian

Powtarzalność wyników pomiarów

Pomiarom poddano próbkę z piętnastoma dodanymi foliami hostafanu po obu
stronach źródła uzyskując następujące wyniki opracowań programem LT:

Numer

pomiaru

Τ

1

(ps)

I

1

(ps)

Τ

2

(ps)

I

2

(%)

Τ

3

(ps)

I

3

(%)

χ

2

Uwagi

1

174

(11)

31,7

(3,0)

356

(11)

54,6

(2,8)

1787

(15)

13,69

(0,78)

1,110

4

Data: 2005-

07-06

2

177

(12)

27,9

(2,9)

348

(8,6)

58,5

(2,7)

1792

(21)

13,57

(0,74)

0,992

9

Data: 2005-

09-07

3

190

(14)

33,0

(4,2)

356

(14)

53,6

(4,0)

1781

(29)

13,40

(1,10)

0,985

1

Data: 2005-

09-09

4

186

(7,9)

32,7

(2,3)

361

(7,4)

54,4

(2,1)

1821

(16)

12,97

(0,56)

1,005

1

2005-09-14

(ta sama geo-

metria co w (3))

5

194

(8,6)

33,8

(2,6)

364

(8,6)

53,1

(2,5)

1845

(19)

13,07

(0,66)

1,043

1

2005-09-20

(próbka odsunię-

ta od detektorów)

Krzywą zdolności rozdzielczej spektrometru we wszystkich opracowanych widmach
dla hostafanu jeden gausjan. Rozrzut wartości parametru FWHM w obrębie całej serii
pomiarowej jest niewielki, a różnica pomiędzy największą i najmniejszą wartością
wynosi 8,5 ps.

Kontrola spektrometru

po wykonaniu całej serii pomiarów

dla hostafanu na próbce wzorcowej

Aluminium

Aluminium

w rozszczelnionej obudowie źródła z dodatkową folią hostafanu po obu str. źródła,
2005-08-30, 2000 Do: 7750
Analysed between channels 915 and 2297. Calibration=0.00728 ns/chann.
Total counts=1458282 Bkgr./signal=0.74%

Fit's variance =

0.9971

Date: 2005-10-26 01:45:40

SAMPLE:
intensities [%] lifetimes [ns] dispersions [ns]
100.0000

0.16135

(0.00055) 0.0000

SOURCE :
contribution

35.332

(0.090) [%]

intensities [%] lifetimes [ns]

25.5300 0.1972
59.5100 0.3563
14.9600 1.8108

ZERO CHAN. 943.66336(0.00031) BACKGROUND 7.76(0.13) [Counts]

RESOLUTION CURVE :
ESG fract. (%) Shift (chnns) FWHM (ns) tau(left) (ns) tau(right) (ns)
100.0000 0.0000

0.2694

0.0000 0.0000

Kontrola spektrometru

po wykonaniu całej serii pomiarów

dla hostafanu na próbce wzorcowej

Aluminium

(Widmo na tle wyliczonych składowych)

Podsumowanie

• Przedstawiono podstawy techniki pomiaru widm czasów

życia pozytonów

• Określono parametry anihilacyjne

(czasy oraz ich natężenia dla

poszczególnych składowych)

dla obudowy z folii hostafanu

• Określono

doświadczalnie

odsetek

pozytonów

pochłanianych w kolejnych warstwach hostafanu

• Przeanalizowano aspekty poprawności rozkładu widm

czasów życia w modelu trójstanowym na podstawie
kryterium minimalizacji χ

2

• Określono skalę powtarzalności wyników pomiarów, a także
• Prześledzono stabilność pracy spektrometru na podstawie

analizy kształtów widm pomiarowych i parametru FWHM

Potrzeby pracowni spektrometru
czasów życia

• W najbliższej perspektywie pilnie potrzebny jest zakup

izotopu

22

Na celem zastąpienia rozszczelnionego źródła

• Celem aktywnej diagnostyki, a także prowadzenia

bieżących napraw elementów spektrometru zasadne jest
zaopatrzenie pracowni w wysuwany panel zasilający w
systemu CAMAC

• Pilna wydaje się być także naprawa zapasowego konwertera

czas-amplituda, którego wadliwa praca okazała się być
jednym z głównych powodów kłopotów pracowni w
minionych latach

• Zasadne jest wykonanie serii pomiarów widm czasów życia

dla dobrze określonych, tak zwanych próbek wzorcowych