Çakışmalı Yöntemin Program Modülleri

Ham verilerin derlenmesi amacıyla oluşturulan ‘ham_veri_oku_yaz’ modülü, beta ve gama kanallarının her biri için sayısallaştıcıdan liste modunda (list mode) alınan ve bilgisayara depolanan verileri okuyup sıradaki program modülünün işleyebileceği şekilde yeniden yazan programdır. Kaynak ölçümünün sona ermesinden sonra sayısallaştırıcı ve ilgili arayüz yazılımı verileri liste modunda csv uzantılı bir dosyaya yazar. Bu dosya beta ve gama kanalları için ayrı ayrı oluşturulur. Dosyanın içeriğinde beta veya gama sinyalinin kayıt edildiği zaman pikosaniye (ps) olarak, sinyalin yüksekliği (genliği) volt (V) olarak, sinyal hakkındaki bilgi de semboller kullanılarak yazılmıştır. Bu program modülü kullanılarak beta ve gama kanalları için sinyallerin zaman ve sinyal yüksekliği bilgilerini içeren ayrı txt uzantılı dosyalar oluşturulur (Şekil 5.2). Tüm bu işlemler beta ve gama kanallarına ait doğal radyasyon sayımı dosyaları için de yapılır.

enerji_filtreleme ölü_zaman enerji_filtreleme

çakışma düz_sayım_hızları verileri_oku

ölü_zaman

gecikme_histo

enerji_histo enerji_histo

verim_ekstrapo

Aktivite Sayısallaştırıcı

54

Şekil 5.2. Ham_veri_oku_yaz modülünün işleyişi.

5.2.2. Enerji Spektrumlarının Oluşturulması

Beta ve gama enerji spektrumları ‘enerji_spek’ modülü kullanılarak oluşturulur.

Beta ve gama sinyallerine ait sinyal yüksekliği bilgileri ham_veri_oku_yaz modülünün çıktısı olarak txt dosyası formatında alınır ve bu modülde girdi olarak kullanılır. Beta sinyal yüksekliği bilgilerini içeren dosyada sayımda elde edilen beta sayısı kadar, gama sinyal yüksekliği bilgilerini içeren dosyada gama sayısı kadar sinyal yüksekliği değeri vardır. Bir enerji spektrumu oluşturabilmek için yüzbinlerce olan bu sinyal yüksekliği değerlerinin 1024 kanala yerleştirilmesi gerekmektedir. Kanal sayısı isteğe bağlı olarak değiştirilebilir, ancak en iyi enerji çözünürlüğü 1024 kanalda elde edilir. Dolayısıyla, bu modül, spektrometrik sistemlerde kullanılan bir elektronik bileşen olan çok kanallı analizör görevini yapmış olur. 1024 kanala yerleştirilen sinyal yüksekliği değerlerinin her değerin frekansına karşı histogramı çizilerek enerji spektrumu elde edilmiş olur.

5.2.3. Sinyal Gecikmesinin Belirlenmesi

Beta ve gama sinyalleri arasındaki zaman farkını belirlemek amacıyla oluşturulan ‘sinyal_gecikmesi’ modülde, ham_veri_oku_yaz modülünün çıktısı olan ve beta ve gama sinyallerine ait zaman bilgilerini içeren dosyalar girdi olarak kullanılarak her beta sinyali ve onu takip eden gama sinyalinin varış zamanları arasındaki farklar hesaplanır ve bu değerler bir dosyada depolanır

beta/gama.csv

zaman bilgisi enerji bilgisi açıklayıcı bilgi

zaman.txt enerji.txt Program modülü

55

(Şekil 5.3). Daha sonra zaman farklarının histogramı çizilerek β-γ zaman gecikmesi spektrumu oluşturulmuştur. Bu spektruma ait parametreler çakışan beta ve gama sinyallerinin sayısı belirlenirken kullanılacaktır. Zaman gecikmesi spektrumunda elde edilen pikin tepe noktasının eşleştiği zaman farkı değeri beta ve gama sinyalleri arasındaki olasılığı en yüksek olan gecikme değerini vermektedir. Spektrumda elde edilen pikin taban genişliği ise yaklaşık olarak çakışma penceresinin genişliği olarak alınır. Dolayısıyla çakışan beta-gama sinyallerini bulmadan önce her beta sinyaline ne kadar gecikme uygulanması gerektiği belirlenmiş olur.

Şekil 5.3. Sinyal_gecikmesi modülünün işleyişi.

5.2.4. Enerjinin Filtrelemesi

Enerji aralıklarının belirlenmesi amacıyla oluşturulan ‘enerji_filtreleme’

modülünde, ham_veri_oku_yaz modülünün çıktısı olan ve beta ve gama sinyallerine ait zaman ve sinyal yüksekliği bilgilerini içeren dört adet dosya girdi olarak kullanılır. Beta ve gama sinyalleri için ayrı ayrı sinyal yüksekliği bilgilerini içeren dosyalara enerji filtrelemesi uygulanarak çalışılmak istenen enerji aralıkları elde edilir. Bu modülün tek kanallı analizör gibi çalıştığını söyleyebiliriz. Üzerinde çalışılmak istenilen beta ve gama enerji aralıkları seçildikten sonra, o enerji aralıklarında kalan ve asıl ihtiyaç duyulan zaman bilgileri alınır ve başka bir dosyaya yazdırılır (Şekil 5.4).

zaman_beta.txt zaman_gama.txt

zaman gecikmesi.txt Program modülü

zaman gecikmesi spektrumu

56 Şekil 5.4. Enerji_filtreleme modülünün işleyişi.

5.2.5. Ölü Zaman Uygulanması

Beta ve gama sinyallerinin enerji filtrelemesi uygulanmış zaman bilgilerine,

‘uzamayan_ölü_zaman’ modülünde uzamayan ölü-zaman yaklaşımı uygulanır.

Sayım sistemini oluşturan dedektörler, ön yükselteçler ve sayısallaştırıcı birimlerinde ne kadar bir ölü-zaman bulunduğu tam olarak bilinmediğinden, bir başka ifadeyle, ölü-zamandan dolayı ne kadar sinyal kaybı olduğu belirsiz olduğundan, tüm bu birimlerde meydana gelebilecek ölü-zaman değerinden daha büyük bir ölü-zaman değeri verilere yapay olarak uygulanır. Bu işlemin amacı, dışarıdan yapay olarak kullanıcı tarafından uygulanan ölü-zaman değeri tam olarak bilindiği için, bu değerin ölü-zaman düzeltme formüllerinde kullanılmasıyla gerçek beta ve gama sinyal sayısına ulaşılmasıdır (Şekil 5.5).

Şekil 5.5. Uzayan_ölü_zaman ve uzamayan_ölü_zaman modüllerinin işleyişleri.

zaman.txt enerji.txt

Program modülü filtrelenmiş_zaman.txt

Program modülü filtrelenmiş zaman bilgileri

Uzayan / uzamayan ölü-zaman uygulanmış zaman bilgileri

57

5.2.6. Sinyal Zaman Aralıklarının Belirlenmesi

Gama ve beta kanallarının her biri için, sinyaller arasındaki zaman farkını hesaplamak amacıyla oluşturulan ‘zaman_araligi’ modülünde, beta ve gama sinyallerine ait ham durumdaki zaman bilgileri kullanılarak, ardışık beta sinyalleri ve ardışık gama sinyalleri arasındaki zaman farkları belirlenir. Bu zaman farkları, beta ve gama sinyalleri için ayrı ayrı dosyalara yazılır ve histogramları çizilir (Şekil 5.6). Böylece, zaman aralığı dağılımlarının Poisson dağılımına uyup uymadıkları kontrol edilerek sistemde doğal olarak bulunan ölü zaman değeri hakkında değerlendirme yapılabilir. Aynı işlemler, yapay olarak ölü zaman uygulanmış beta ve gama sinyalleri için tekrar yapılır ve zaman aralığı histogramları çizilir. Yapay olarak uygulanan ölü zaman değerlerinin Poisson dağılımına etkisinin olup olmadığı, istenen ölü zaman değerinin programda uygulanıp uygulanmadığı incelenir.

Şekil 5.6. Zaman_araligi modülünün işleyişi.

5.2.7. Çakışma Yapan Sinyallerin Belirlenmesi

Çakışma yapan beta ve gama sinyallerinin belirlenmesi amacıyla oluşturulan

‘cakisma’ modülünde, daha önceden belirlenen bir enerji aralığında ölü-zaman uygulanmış beta ve gama sinyallerinin zaman bilgileri kullanılarak çakışma yapan beta ve gama sinyallerinin sayısı bulunur. Çakışma yapan beta ve gama sinyalleri demek aynı bozunmaya ait beta ve gama sinyalleri demektir. Farklı dedektörlerde tespit edilen ve farklı yolları takip eden beta ve gama sinyalleri arasında bir zaman farkı vardır. Plastik sintilatör dedektörün sinyal oluşturma

Program modülü

filtrelenmiş_zaman.txt ölü-zaman uygulanmış_zaman.txt

orijinal zaman aralığı.txt

ölü-zaman uygulanmış zaman aralığı.txt ham_zaman.txt

58

zamanı NaI dedektöre göre daha hızlı olduğundan aynı bozunmaya ait gama sinyali ve beta sinyali arasında bir zaman farkı oluşmaktadır. Gama sinyalleri beta sinyallerini gecikmeli olarak takip eder. Dolayısıyla, çakışma yapan beta ve gama sinyallerini tespit edebilmek için hem beta sinyallerine bir gecikme uygulanmasına hem de çakışma penceresi denilen bir zaman aralığına ihtiyaç vardır.

Daha önceden oluşturulan zaman gecikmesi spektrumunun analiz edilmesi sonucu elde edilen beta-gama arasındaki zaman farkı ve çakışma penceresi değerleri bu modülde kullanılarak çakışma yapan beta ve gama sinyalleri tespit edilir. Bu sinyallere ait zaman bilgisi bir dosyaya yazdırılır ve çakışma sayısı hesaplanır (Şekil 5.7).

Şekil 5.7. Cakisma modülünün işleyişi.

5.2.8. Aktivitenin Belirlenmesi

Düzeltme formüllerinin uygulanması ve aktivite hesaplanması amacıyla oluşturulan ‘aktivite_hesabi’ modülünde, daha önceden belirlenmiş olan ölü-zaman uygulanmış beta ve gama sayım hızları ile çakışma sayım hızı değerleri kullanılarak beta dedektörü verimi ve (ρβργ/ρβγ) değerleri hesaplanır. Öncelikle, daha önceki bölümlerde anlatılmış olan beta ve gama kanallarına uygulanan genel ölü-zaman düzeltme formülleri kullanılarak düzeltilmiş beta ve gama sayım hızları hesaplanır. Cox-Isham (Smith) formülü kullanılarak da düzeltilmiş beta-gama çakışma sayısı hızı elde edilir. Daha sonra, düzeltilmiş sayım hızları kullanılarak (ρβργ/ρβγ) ve beta dedektör verimi değerleri hesaplanır. Bu

Program modülü

ölü-zaman uygulanmış zaman bilgisi (γ)

β - γ çakışma sayısı ölü-zaman uygulanmış zaman bilgisi

(β)

59

hesaplamalarda kullanılan beta ve gama kanallarına ait bütün sayım hızı değerleri, çakışma sayım hızı değerleri, verim değeri ve (ρβργ/ρβγ) değeri program çıktısı olarak bir dosyaya yazdırılır. Şekil 5.8’de bu modülün yaptığı iş şematik olarak özetlenmiştir.

Şekil 5.8. Aktivite_hesabi modülünün işleyişi.

5.2.9. Verim Dışadeğerleme Yöntemi

Bu yöntemde, belirlenen bir gama enerji aralığında her beta enerjisi diskriminasyonu (ayırımı) için, daha önceden hesaplanmış olan (ρβργ/ρβγ)c

değerlerine karşılık beta dedektörü verimi kullanılarak hesaplanan (1-εβ)/εβ

değerlerinin grafiği çizilir. Grafikte elde edilen dağılıma doğrusal bir fit ya da düşük dereceli bir polinom fiti uygulanır. Dışdeğerleme sonucunda beta veriminin 100% olduğu yani (1-εβ)/εβ değerinin sıfır olduğu (ρβργ/ρβγ) değeri ölçümü yapılan kaynağın aktivitesini verir.

Program modülü ölü-zaman uygulanmış

γ sayım hızı beta-gama çakışma

sayım hızı ölü-zaman uygulanmış

β sayım hızı

genel düzeltme formülü Cox-Isham (Smith) genel düzeltme formülü düzeltme formülü

düzeltilmiş β sayım hızı düzeltilmiş γ sayım hızı

düzeltilmiş β-γ çakışma sayısı hızı

ρβργ/ρβγ ve beta verimi değerleri

60