Summer session concluded

Posted on วันพุธ, 1 มิถุนายน 2011 by Rop

Good bye เนว์ แก้ว ตั้ม เนย

X-ray แบบ Continuous และ Characteristic สำหรับขั้วแอโนด Cu และ Co

Posted on วันอังคาร, 31 พฤษภาคม 2011 by tipthanya

1. ขั้วแอโนดที่เป็น Cu

2. ขั้วแอโนดที่เป็น Co

The Continuous Spectrum

เมื่อความต่างศักย์สูงขึ้น กราฟจะมีลักษณะโดยรวมสูงขึ้นและขยับไปทางซ้าย ทั้งนี้ เนื่องจากจำนวนโฟตอนที่ถูกผลิตเพิ่มขึ้นและพลังงานเฉลี่ยต่อโฟตอนมีค่าเพิ่มขึ้นด้วย พลังงานของรังสีเอกซ์ที่ถูกปล่อยออกมาจาก target จะแปรผันตามพื้นที่ใต้กราฟ ซึ่งจะขึ้นกับเลขอะตอม (Atomic number, Z) ของ target ที่ใช้และกระแสไฟฟ้า (tube current, i = จำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีที่ตกกระทบเป้า) ความเข้มของรังสีเอกซ์ทั้งหมด คือ

$I_{cont.spectrum} = A_iZV^m$

โดยที่ A = ค่าคงที่และ m มีค่าประมาณ 2

The Characteristic Spectrum

เมื่อเพิ่มความต่างศักย์สูงขึ้นจนถึงค่าหนึ่ง (critical voltage) จะได้รังสี เอกซ์ที่มีลักษณะเป็นพีคแคบ (narrow peak) และเป็นพีค ที่มีความยาวคลื่นเป็นลักษณะเฉพาะตัวของชนิดของเป้าที่ใช้ จึงเรียกรังสีเอกซ์นี้ว่า characteristic lines โดยชนิด ของรังสีที่เกิดขึ้น มีหลายค่าเช่น K-, L-, M-line เป็นต้น โดย มีความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นตามลำดับ ตามปกติ K-line จะถูก ใช้มากที่สุดใน X-ray diffraction เนื่องจากรังสีเอกซ์ที่มี ความยาวคลื่นสูงขึ้น จะถูกดูดซับ (absorb) ได้ง่ายเกินไป สำหรับ K-line ของรังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นจากเป้า molybdenum ที่มีความเข้มสูงสุด ประกอบด้วย $K_{\alpha_1}$ : 0.709 Å $K_{\alpha_2}$ : 0.714 Å $K_{\beta_1}$ : 0.632 Å สำหรับ critical voltage ในการผลิต K-line ของ molybdenum จะอยู่ที่ประมาณ 20.01 kV ดังนั้น ความต่างศักย์ที่ต่ำกว่านี้ จะไม่สามารถผลิต characteristic lines ได้

ซึ่งความเข้มของ characteristic line วัดจาก continuous spectrum ขึ้นอยู่กับปริมาณของ tube current (i) และ ความต่างศักย์ที่เกินจาก critical voltage สำหรับ K-line สามารถประมาณค่าความเข้มได้จาก

$I_{K line} = B_i(V-V_K)^n$

โดย B = ค่าคงที่ $V_K$ = critical K-excitation voltage และ n มีค่าประมาณ 1.5 (ค่าของ n ขึ้นอยู่กับ V แต่จะอยู่ระหว่าง 1-2)

สำหรับค่า Critical Voltage ของขั้วแอโนดที่เป็น Cu และ Co มีค่าเท่ากับ 8.98 kV และ 7.71 kV ตามลำดับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าหากใช้ขั้วแอโนดที่เป็น Cu จะต้องให้ศักย์ไฟฟ้าในการ operate เครื่อง XRD ที่สูงกว่าขั้วแอโนดที่เป็น Co นั่นเอง

แหล่งที่มาของข้อมูล

• Bruker D8 Advance Series 2 X-Ray Diffractometer

– Introductory User Manual

– User’s Manual Vol. I and II

• http://physics.science.cmu.ac.th/courses/207743/lecture02.pdf

การทดลอง Autoradiography บน Imaging plate

Posted on วันอังคาร, 31 พฤษภาคม 2011 by tipthanya

Autoradiography การถ่ายภาพตัวอย่างที่มีสารรังสีสะสมอยู่

Imaging Plate เป็นวัสดุบันทึกภาพชนิดใหม่ คล้ายกับฟิล์มที่ใช้บันทึกภาพที่ถ่ายด้วยรังสี ทำจากวัสดุเรืองแสงที่สามารถเก็บพลังงานของรังสีที่ได้รับเอาไว้ แล้วนำมาสแกนด้วยแสงเลเซอร์ ซึ่งจะคายพลังงานโดยเรืองแสงออกมา เทคโนโลยีของสารเรืองแสงนี้ มีการประยุกต์ใช้ครั้งแรกทางการแพทย์ ในงานด้านรังสีวินิจฉัย โดยใช้ในการถ่ายภาพด้วยรังสีเอ๊กซ์ จากนั้นได้มีการประยุกต์ใช้ ในวงกว้างออกไป ทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ขั้นตอนการทดลอง

ในการทดลองนี้ทำโดย เก็บตัวอย่างพืชที่ต้องการมาล้างดินออกจากรากโดยระวังอย่าให้รากขาดหรือช้ำ นำตัวอย่างพืชมาแช่บีกเกอร์ที่มีสารละลาย Ammonium phosphate ที่ผ่านการนำไปอาบนิวตรอนจากเครื่องปฎิกรณ์ปรมาณูวิจัย เพื่อให้พืชดูดสารละลายจึงทำการแช่ทิ้งไว้ 1 คืน โดยควรมีเครื่องกำบังรังสีอยู่โดยรอบบีกเกอร์ เมื่อครบเวลา นำตัวอย่างพืชมาวางบน imaging plate โดยใช้แรปเคลือบ imaging plate ไว้ป้องกันการเปรอะเปื้อนของสารรังสีและเพื่อให้ได้ภาพที่ออกมาชัดเจน ใช้กระดาษทับตัวอย่างพืชให้แบนออกและได้รูปทิ้งไว้ประมาณครึ่งชั่วโมง นำ imaging plate มาอ่านด้วยเครื่อง Typhoon FLA 7000 จะได้ภาพออกมาดังภาพที่ 1 และ 2

1. ภาพตัวอย่างพืชที่ได้จาก Imaging plate ชนิด MS

2. ภาพตัวอย่างพืชที่ได้จาก Imaging plate ขนิด SR

สรุปและวิจารณ์ผลการทดลอง

จากการทดลองการถ่ายภาพด้วยวิธีนี้ทำให้ทราบว่าพืชมีการดูดและสะสม Ammonium phosphate ไว้ส่วนใดบ้าง และพบว่าภาพที่ได้จาก imaging plate ชนิด SR ชัดกว่า imaging plate ชนิด MS โดยที่ระยะเวลาในการวางตัวอย่างมีผลต่อความดำของภาพ แต่เนื่องจากการทดลองนี้ระยะเวลาที่ตัวอย่างพืชดูดสารละลาย Ammonium phosphate ไม่เท่ากัน และตัวอย่างยังเป็นคนละชนิดกัน ข้อสรุปที่ได้จึงยังไม่เพียงพอ

ที่มาของข้อมูล : http://www.tint.or.th/student-report/web/IP-d.htm

การสร้างแบบจำลองของแผ่นกำบังรังสี (shield)

Posted on วันจันทร์, 23 พฤษภาคม 2011 by naekanatip

จากการสร้างแบบจำลองของแผ่นกำบังรังสีในลักษณะทรงกลม โดยแบ่งส่วนต่างๆ ออกเป็น 3 ส่วนหลักๆ ดังนี้

กำหนดให้ ทรงกลมส่วนที่ 1 มีรัศมี 35 cm เป็นอากาศ ส่วนที่ 2 มีรัศมี 40 cm เป็น shield ที่ทำมาจาก glass Borosilicate(Pyrex) , glass Pb และ glass Fe ตามลำดับ ในส่วนที่ 3 มีรัศมี 45 cm เป็น detector ที่ทำมาจาก tissue และมีแหล่งกำเนิดรังสีอยู่ตำแหน่งศูนย์กลางของทรงกลม ดังรูป

จากนั้นมีการนำข้อมูลมาวิเคราะห์โดยการเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์
ระหว่างค่าเฉลี่ยของอนุภาคที่ผ่านพื้นที่ผิวของแผ่นกำบังรังสีกับจำนวนอนุภาค ดังนี้
1.กราฟแบบ linear y scale ได้ดังนี้
2.กราฟแบบ log y scale ได้ดังนี้

จากกราฟข้างต้น สรุปได้ว่า Glass Pb มีการกำบังรังสีได้ดีที่สุดเนื่องจากมีเลขอะตอมมากที่สุด
จึงทำให้ค่าอัตราการดูดกลืนรังสีสูงส่งผลให้ค่าเฉลี่ยอนุภาคที่ผ่านพื้นที่ผิวของแผ่นกำบังชนิดนี้มีค่าน้อย
สำหรับแผ่นกำบังรังสีที่ทำด้วย Glass Fe และ Glass Borosilicate(Pyrex)
จะมีค่าเฉลี่ยอนุภาคที่ผ่านพื้นที่ผิวมีค่ามากขึ้นตามลำดับ ส่งผลให้แผ่นกำบังรังสีที่กล่าวมาข้างต้น
มีการดูดกลืนรังสีได้น้อย ตามลำดับ และถ้ามีการลดระดับพลังงานของแหล่งกำเนิดรังสีให้ต่ำลง
จะส่งผลให้ค่าที่วัดได้ทั้งหมดเท่ากับ 0

หลอดรังสีเอกซ์

Posted on วันศุกร์, 20 พฤษภาคม 2011 by radiationtatum

ส่วนประกอบที่สำคัญของ X-ray Tube

1. ขั้วแอโนด (anode) หรือขั้วบวกในหลอดเอกซเรย์

ขั้วแอโนดนี้จะทำหน้าที่ทำให้อิเล็กตรอนที่วิ่งด้วยความเร็วสูงจากไส้หลอด(ขั้วลบ)ในหลอดเอ็กซเรย์วิ่งช้าลงหรือหยุด มีลักษณะเป็นแผ่นจานกลมทำจากโลหะทังสเตนอัลลอย ระหว่างการผลิตรังสีเอ็กซ์ขั้วแอโนดจะหมุนอยู่ตลอด เพื่อกระจายความร้อนและลดโอกาสเกิดความเสียหายเนื่องจากความร้อนที่สูงเกินไป

2. ขั้วแคโทด (cathode) หรือขั้วลบในหลอดเอกซเรย์

ประกอบด้วยไส้หลอดที่มีลักษณะเหมือนขดลวดที่ติดตั้งอยู่ภายในโฟกัสซิ่งคัพ (focusing cup)

3. ไส้หลอด (filament)

เป็นขดลวดทังสเตนซึ่งเป็นส่วนประกอบหนึ่งของขั้วแคโทด (ขั้วไฟฟ้าที่เป็นลบ) ของหลอดเอ็กซเรย์ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านขดลวดนี้จะทำให้ขดลวดร้อนขึ้นจนถึงจุดที่สามารถปล่อยอิเล็กตรอนออกมา เพื่อใช้ผลิตรังสีเอ็กซ์

4. โฟกัสซิ่งคัพ (focusing cup)

ส่วนประกอบหนึ่งของขั้วแคโทดในหลอดเอ็กซเรย์ มีลักษณะเหมือนถ้วยล้อมรอบไส้หลอด ซึ่งเมื่อทำให้โฟกัสซิ่งคัพมีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบ โฟกัสซิ่งคัพจะทำหน้าที่ผลักอิเล็กตรอนที่เกิดจากไส้หลอดบังคับให้วิ่งไปด้านหน้า เป็นลำอิเล็กตรอนแคบ ๆ

5. เป้า (target) หรือโฟคัลสปอต (focal spot)

หมายถึงพื้นที่เล็ก ๆ บนขั้วแอโนดของหลอดเอ็กซเรย์ ที่อิเล็กตรอนความเร็วสูงที่วิ่งมาจาก ไส้หลอดพุ่งเข้าชนเป็นผลให้อิเล็กตรอนวิ่งช้าลงหรือหยุด แล้วเกิดเป็นรังสีเอ็กซ์ (<1%) และความร้อน(>99%)

6. หลอดแก้ว (glass envelope)

หมายถึงแก้วที่ห่อหุ้มหลอดเอ็กซเรย์ ภายในหลอดแก้วเป็นสุญญากาศ (อากาศหรือก๊าซทั้งหมดถูกขจัดออก) เพื่อป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนจากไส้หลอดเกิดการกระทำต่อกันกับโมเลกุลอื่น (ทำให้เกิดอิเล็กตรอนทุติยภูมิได้) และเพื่อป้องกันการเกิดออกซิไดซ์ของไส้หลอดจากการรวมตัวกับออกซิเจน

7. ระบบระบายความร้อน (cooling water)

หมายถึง ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ เพื่อระบายความร้อนอันเกิดขึ้นจากการเกิดที่เป้า

8. beryllium window

คือ บริเวณหน้าต่างที่ให้แหล่งรังสีเอ็กซเรย์ที่ผลิตขึ้นได้ออกมาใช้งานต่อไป

9. ไดโอดสารกึ่งตัวนำ (semiconductor diode)

ไดโอดเกิดจากการนำเอาสารกึ่งตัวนำพีไทพ์และเอ็นไทพ์มาเชื่อมต่อกัน ทำให้เกิดรอยต่อ PN ขึ้น ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่มี 2 ขั้ว คือ ขั้วแอโนด (A) และขั้วแคโทด (K) และยอมให้กระแสไหลผ่านได้เมื่อได้รับไบแอสตรง (forward bias)

แม้ว่าไดโอดในอุดมคติจะมีลักษณะคล้ายดังสวิตช์ทางไฟฟ้า คือเมื่อเราให้ไบแอสตรง (forward bias) จะเหมือนกับสวิตช์ปิดวงจร (ON) แต่ถ้าให้ไบแอสกลับ (reverse bias) จะเหมือนกับสวิตช์เปิดวงจร (OFF) ซึ่งไดโอดเมื่อได้ไบแอสตรงจะมีกระแสไหลผ่านไดโอดได้สูง และมีแรงดันตกคร่อมไดโอดอยู่เล็กน้อยประมาณ 0.3 หรือ 0.7 โวลต์ (แล้วแต่ชนิดของไดโอด) ส่วนขณะที่ไบแอสกลับจะมีกระแสไหลผ่านน้อยมากเพียงไม่กี่ไมโครแอมป์ แสดงดังรูป

จากรูปแสดงลักษณะสมบัติของไดโอด สามารถหาได้จากการจ่ายไบแอสตรงและไบแอสกลับให้กับไดโอด เมื่อไดโอดให้รับไบแอสตรงจะเกิดกระแสไหลผ่านไดโอดได้ในทิศทางจากสารชนิดพีไปยังสารชนิดเอ็น (กระแสนิยม) กระแสดังกล่าวเรียกว่า กระแสไบแอสตรง

เมื่อจ่ายแรงดันไบแอสตรงกับไดโอดในช่วงเริ่มแรกไดโอดจะยังไม่นำกระแสเพราะแรงดันไบแอสตรงยังไม่สามารถทำลายโพเทนเชี่ยล (Potential : ศักย์ไฟฟ้าตรงรอยต่อ PN) เราต้องให้แรงดันไฟฟ้าไบแอสตรงกับไดโอดจนถึงค่าแรงดันคัทอิน (Cutin Voltage) จึงจะทำให้โพเทนเชี่ยลลดลง อันจะทำให้ไดโอดนำกระแสได้ เช่น เยอรมันเนียม ไดโอดจะต้องให้แรงดันคัทอินประมาณ 0.3 โวลต์ และซิลิคอนไดโอดต้องให้แรงดันคัทอินประมาณ 0.7 โวลต์ ดังนั้นถ้าจ่ายแรงดันไบแอสตรงให้กับไดโอดมากกว่าแรงดันคัทอินขึ้นไปแล้ว ไดโอดจะสามารถนำกระแสได้ โดยมีกระแส If ไหลผ่านไดโอด

ในทำนองเดียวกันเมื่อจ่ายแรงดันไบแอสกลับให้ไดโอด จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร มีเพียงกระแสรั่วไหลเพียงเล็กน้อยไหลผ่านไดโอด ซึ่งกระแสดังกล่าวมีจำนวนน้อยมากเป็นไมโครแอมป์ เปรียบได้ว่าขณะไดโอดได้รับไบแอสกลับ จะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอด หรือไม่นำกระแสนั่นเอง แต่ถ้าเพิ่มแรงดันไบอัสกลับ ให้สูงมากขึ้นจนถึงค่าแรงดันหนึ่งเรียกว่า แรงดันพังทลาย (Breakdown Voltage) ซึ่งไดโอดจะนำกระแสได้ ในสภาวะนี้รอยต่อพีเอ็นของไดโอดจะทะลุ และมีกระแสไหลผ่านรอยต่อพีเอ็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตามในการใช้งานทั่วไปจะไม่ยอมให้แรงดันไบแอสกลับแก่ไดโอดเกินกว่าค่าแรงดันพังทลายของไดโอด

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นของ X-ray (ความยาวคลื่นในช่วง 0.01 ถึง 10 นาโนเมตร) กับ Voltage ของหลอด X-ray

ซึ่งมีความสัมพันธ์กันดังสมการ $\lambda_{SWL} = \frac{12400}{V}$ สามารถสร้างกราฟออกมาได้ดังรูป

แหล่งที่มาของข้อมูล

http://www.medtech.mahidol.ac.th/mtthai/elearning/MTRD310/web/x-ray%20production/1_2tube%20component.htm

http://www.tice.ac.th/Online/Online2-2547/prasert/electronic/unit2_1.html

http://www.chontech.ac.th/~abhichat/WBTPI_Model/Diode/diode3.html

————————–

เรียบเรียงโดย ทิพธัญญา และ อดิศักดิ์ (ม.เกษตรศาสตร์)

ครุภัณฑ์ ITER ซึ่งได้มาโดยการให้เปล่ามีมูลค่าสูงถึง 3 ล้านยูโร

Posted on วันพฤหัส, 12 พฤษภาคม 2011 by ketkaew33

โดย Sabina Griffith

( iter newsline #174)

การลงนามการจัดการซื้อครุภัณฑ์ตัวล่าสุดนี้ไม่เพียงแค่เป็นการจารึกประวัติศาสตร์ครั้งใหญ่สำหรับโครงการ ITER มันเป็นข่าวที่น่ายินดีมากในปฏิทินที่ค่อนข้างยุ่งของโครงการ ในสัปดาห์นี้มีงานเลี้ยงแชมเปญเนื่องในโอกาสที่ประสบความสำเร็จในการจัดซื้อเลขที่ 4.1.P2.CN.01 และ 4.1.P2.CN.02 ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ทางกฎหมายและโครงสร้างทางเทคนิคสำหรับอุปกรณ์แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ/กระแสตรงของ ITER และ เครื่อง Reactive Power Compensator กับ Harmonic filtering

ตัวแทน ITER ประเทศจีนจัดซื้อตัวแปลง Polodal Field (PF) 14 ตัว ที่ช่วยควบคุมกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดแม่เหล็กโพลอยด์ (Polodal Field coils) ทั้ง 6 ของ ITER แพคเกจการจัดซื้อประกอบไปด้วย การออกแบบ การผลิต การส่งมอบ การติดตั้ง การประกอบ การบูรณาการ และการทดสอบตำแหน่งที่มีการยอมรับของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า มันเป็นระบบที่มีความท้าทายเป็นอย่างมากของระดับพลังงานที่ไม่เคยมีมาก่อน และยังเป็นวงจรไฟฟ้ากระแสสั้น และไดนามิกที่สูงมากเกินไปจากความต้องการที่จะควบคุมของพลาสมา

ตัวแทน ITER ของประเทศจีนจัดซื้อระบบ Reactive Power Compensator และ Harmonic Fitering ของ ITER ที่มีค่า 750 Mvar ที่ทำให้ระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าคงที่ และเพื่อต้องการจัดการคุณภาพพลังงานไฟฟ้าที่จำเป็นที่ทำให้ ITER เคลื่อนที่ มันคือระบบที่มีลักษณะพิเศษเหมาะสมกับการติดตั้งพลังงาน ซึ่งมีความต้องการสูงในด้าน เวลาในการตอบสนองและค่าโหลด

การเซ้น PA เลขที่ 54 และ 55 ระหว่าง ITER กับ ตัวแทนประเทศจีน

ในวันพุธที่ 27 เมษายน 2554 ได้มีการลงนามในการจัดหา (PAs) ระหว่าง โอซามุ โมโตจิมะ Osamu Motojima ผู้อำนวยการ ITER ตัวแทนขององค์การ ITER และ ลัว เดลอง Luo Delong ตัวแทนหน่วยงานภายในของประเทศจีนเกี่ยวกับการจัดซื้อภายใต้ระบบนี้ โดยที่ผู้นำหน่วยงานภายในพร้อมด้วยคณะผู้แทนจากกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศจีนมาเยือนเมืองคาดาราช Cadarache

ในการลงนามการจัดซื้อนี้นับเป็น ครั้งที่ 54 และครั้งที่ 55 สำหรับสัญญาที่ ITER ทำกับหน่วยงานภายในประเทศ สัญญาทั้งสองนี้เป็นการบ่งชี้ความก้าวหน้าของโครงการที่ชัดเจน โดยรวมมูลค่าการจัดหาจากการให้เปล่าทั้งหมด สูงกว่า 2 ล้านหน่วย (IUA) หรือหากเอาให้ชัดเจนก็คือ 2011.3498 kIUA ซึ่งประมาณเท่ากับ 3.13 ล้านยูโร

————————————-

จาก http://www.iter.org/newsline/174/702 (29 เมษายน 2554)

เรียบเรียงโดย คณาทิพ และ เกตุแก้ว (มหาวิทยาลัยทักษิณ)

วิเคราะห์ข้อมูลแบบจำลองทรงกลม

Posted on วันพฤหัส, 12 พฤษภาคม 2011 by ketkaew33

การศึกษานี้เป็นการทดสอบโปรแกรม MCNP ให้นับวัดรังสีจากจุดศูนย์กลางทรงกลม ที่ระยะรัศมีต่าง ๆ

โดยกำหนดให้ ทรงกลมมีรัศมีภายใน 30 cmและภายนอก 40 cm มีแหล่งกำเนิด คือ Co-60 ซึ่งมีค่าพลังงานเท่ากับ 1.17325 MeV และ 1.33250 MeV อยู่ที่ตำแหน่งศูนย์กลางของทรงกลม ทรงกลมภายในและภายนอกบรรจุก๊าซอาร์กอน(Ar) ดังรูป

จากผลการทดลองเพื่อคำนวณอนุภาคที่ผ่านพื้นที่ผิวทำให้ทราบค่า f1 (จำนวนอนุภาค) ที่ค่า nps ต่าง ๆ ดังนี้

  nps      mean     error   vov  slope    fom
      8000   1.0010E+00 0.0004 0.1246  4.4 1.2E+10
     16000   1.0009E+00 0.0003 0.0525  4.6 1.4E+10
     24000   1.0009E+00 0.0002 0.0399  5.8 1.5E+10
     32000   1.0010E+00 0.0002 0.0256 10.0 1.3E+10
     40000   1.0010E+00 0.0002 0.0208 10.0 1.3E+10
     48000   1.0011E+00 0.0002 0.0175 10.0 1.4E+10
     56000   1.0011E+00 0.0001 0.0142 10.0 1.3E+10
     64000   1.0011E+00 0.0001 0.0133 10.0 1.4E+10
     72000   1.0011E+00 0.0001 0.0132 10.0 1.3E+10
     80000   1.0010E+00 0.0001 0.0121 10.0 1.3E+10
     88000   1.0010E+00 0.0001 0.0110 10.0 1.4E+10
     96000   1.0010E+00 0.0001 0.0102 10.0 1.4E+10
    100000   1.0010E+00 0.0001 0.0101 10.0 1.4E+10

จากนั้นมีการนำข้อมูลมาวิเคราะห์โดยการเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าเฉลี่ยของอนุภาคที่ผ่านพื้นที่ผิวทรงกลมกับจำนวนอนุภาค ดังนี้

จากกราฟข้างต้น สรุปได้ว่าเมื่อมีการเพิ่มจำนวนอนุภาค (nps) ให้มากขึ้น ค่าความคลาดเคลื่อนก็จะลดน้อยลงเรื่อย ๆ เช่นเดียวกับค่าเฉลี่ยของอนุภาคที่ผ่านพื้นที่ผิวทรงกลมที่เมื่อเพิ่มจำนวนอนุภาคค่าที่ได้ก็จะมีการเปลี่ยนแปลงที่น้อยลงหรือคงที่ในที่สุด

คำตอบที่ได้เป็นไปตามคาดหมายคืออนุภาคทุกตัวที่ปล่อยออกมาจะต้องวิ่งผ่านพื้นผิวทรงกลมทั้งสอง

——————————

จัดทำโดย: คณาทิพ และ เกตุแก้ว (มหาวิทยาลัยทักษิณ)

แบบจำลองกล่องลูกบาศ์กโดยการใช้โปรแกรม MCNP

Posted on วันอังคาร, 10 พฤษภาคม 2011 by naekanatip

ในการสร้างแบบจำลองแสดงกล่องลูกบาศ์กโดยการใช้โปรแกรม mcnp จะกำหนดให้แต่ละด้านมีขนาดเท่ากับ 50 เซนติเมตรซึ่งอ้างอิงจากระบบพิกัดคาร์ทีเชียนโปรแกรมmcnp จะมีการรับข้อมูลในรูปแบบcode ดังนี้

1 PZ 50 $ top of cubic
2 PZ 0 $ base of cubic
3 PX 0 $ backside of cubic
4 PX 50 $ front-view of cubic
5 PY 50 $ right-side of cubic
6 PY 0 $ left-side of cubic

ซึ่งแสดงผลออกมาดังภาพ

กำหนดให้

ตำแหน่งที่ 1 คือ ระนาบxy ที่ตั้งฉากกับแกนz ที่ z=50 cm

ตำแหน่งที่ 2 คือ ระนาบxy ที่ตั้งฉากกับแกนz ที่ z=0 cm

ตำแหน่งที่ 3 คือ ระนาบyz ที่ตั้งฉากกับแกนx ที่ x=0 cm

ตำแหน่งที่ 4 คือ ระนาบyz ที่ตั้งฉากกับแกนx ที่ x=50 cm

ตำแหน่งที่ 5 คือ ระนาบxz ที่ตั้งฉากกับแกนy ที่ y=50 cm

ตำแหน่งที่ 6 คือ ระนาบxz ที่ตั้งฉากกับแกนy ที่ y=0 cm

จากภาพข้างต้น กำหนดให้กล่องลูกบาศ์กมีด้านทุกด้านเท่ากับ 50 cm เป็นวัสดุตัวที่ 1 โดยที่ภายในกล่องใช้วัสดุตัวที่ 1เป็นเนื้อเยื่อ (tissue) และกำหนดให้ส่วนบนของลูกบาศ์กมีความสูงขึ้นไปจากกล่องแรก 60 cm เป็นวัสดุตัวที่ 2 โดยที่ภายในกล่องใช้วัสดุตัวที่ 2 เป็นอากาศ (air) ซึ่งวัสดุทั้งสองเป็นตัวกำบังรังสีที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดรังสี ที่ตำแหน่งความสูง 100 cm

ตัวอย่างการเขียนแบบจำลองวิธีการวัดค่าปริมาณรังสีโดยใช้โปรแกรม mcnp

dose measurement
c cells
1 1 -1.127 -1 2 3 -4 -5 6 imp:p,n=1 $ tissue
2 0 #3 #1 imp:p,n=0 $ void
3 2 -0.001205 -7 1 3 -4 -5 6 imp:p,n=1 $ air

c surfaces
1 pz 50 $ top of cubic
2 pz 0 $ base of cubic
3 px 0 $ backside of cubic
4 px 50 $ front-view of cubic
5 py 50 $ right-side of cubic
6 py 0 $ left-side of cubic
7 pz 110 $ top source

c data
mode p
m1   1000  -0.101330  $ tissue
     6000  -0.775498
     7000  -0.035057
     8000  -0.052315
     9000  -0.017423
     20000 -0.018377
m2   6000  -0.000124  $ air
     7000  -0.755268
     8000  -0.231781
     18000 -0.012827
sdef par=2 pos=25 25 100 erg=1.0 $ source
c f6:p 1 $  energy deposition, unit MeV/g $ type of particle tallies
f2:p 1 $ average surface flux, unit #/cm^2
nps 10000 $ counts
print

จากตัวอย่างข้างต้นมีการ input ข้อมูลที่สำคัญ ประกอบไปด้วย

1.cell ซึ่งจะประกอบไปด้วย 4 ส่วนหลักๆ

ส่วนที่ 1 จะระบุถึงชนิดวัสดุของวัสดุที่นำมาพิจารณาในแต่ละเซลล์
ส่วนที่ 2 จะระบุถึงค่าความหนาแน่นของวัสดุที่นำมาพิจารณาในแต่ละเซลล์ (เครื่องหมายลบ หมายถึง g/ $cm^2$ )
ส่วนที่ 3 จะระบุถึงปริมาตรภายใต้พื้นที่ผิวของเซลล์ที่พิจารณา (เครื่องหมายลบ หมายถึง ทิศทางที่ตรงข้ามกับแกนอ้างอิง)
ส่วนที่ 4 imp จะระบุถึงอนุภาคที่สำคัญในเซลล์ที่พิจารณา

2.พื้นที่ผิว จะระบุถึงระนาบของแต่ละด้านในเซลล์ที่พิจารณาซึ่งประกอบขึ้นเป็นแบบจำลอง

3.ข้อมูล ซึ่งประกอบไปด้วย 2 ส่วนหลักๆ

ส่วนที่ 1 จะระบุถึงวัสดุของเซลล์ที่พิจารณา ประกอบด้วย เลขอะตอมของธาตุที่เป็นส่วนประกอบของวัสดุที่พิจารณา และความหนาแน่นของธาตุ
ส่วนที่ 2 แหล่งกำเนิดรังสี จะระบุถึงตำแหน่งของแหล่งกำเนิดรังสี จำนวนอนุภาค พลังงาน ชนิดของ Tally ที่จะใช้พิจารณา และจำนวนครั้งที่ใช้ในการวัด

output (แสดงผลข้อมูล) นำไปใช้วิเคราะห์การสร้างแบบจำลองการกำบังทางรังสีของแหล่งกำเนิดรังสีที่ปริมาณต่างๆ ผลที่ออกมาจะบอกให้รู้ถึงค่าต่างๆ อาทิเช่น

1.mean ค่าเฉลีี่ย

2.relative error ค่าความไม่แน่นอนสัมพัทธ์

3.variance of the variance (VOV) วาเรียนซ์ของวาเรียนซ์

4.figure of merit (FOM) ค่าคุณภาพของคำตอบ

จากการแสดงผลข้อมูลในการวัดจำนวนครั้งที่แตกต่างกัน ได้แก่ ที่ 100 ครั้ง/วินาที และ10000 ครั้ง/วินาที โดยแสดงค่าได้ดังนี้

1.ที่การวัด 100 ครั้ง/วินาที

mean ${4.67189}\times{10}^{-5}$
relative error ${4.01029}\times{10}^{-1}$
variance of the variance ${2.15832}\times{10}^{-1}$

2.ที่การวัด 10000 ครั้ง/วินาที

mean ${3.91692}\times{10}^{-5}$
relative error ${5.18445}\times{10}^{-2}$
variance of the variance ${6.20781}\times{10}^{-2}$

จากผลการทดลองที่ได้นำมาตรวจสอบกับเงื่อนไขทางทฤษฎี พบว่า เมื่อเพิ่มจำนวนในการวัดจะทำให้ค่า mean และ relative error ลดลง จึงทำให้การวัดมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น โดยที่ค่า relative error และ variance of the variance จะต้องมีค่าน้อยกว่า 0.1 แต่ค่า figure of merit ไม่เป็นไปตามเงื่อนไขทางทฤษฎีเนื่องจากค่าที่ได้จากการทดลองมีการเปลี่ยนที่ไม่คงที่

คำจำกัดความของ variance of the variance

Variance หมายถึง ความแปรปรวนที่ได้จากการวัดการกระจายของข้อมูล

คำนวณค่า variance of variance ได้จากสมการ $VOV=\frac{S^2 ({S_{\bar{x}}^2})}{S_{\bar{x}}^2}=\frac{\Sigma_{i=1}^N{(x_i-\bar{x})^4}}{[\Sigma_{i=1}^N{(x_i-\bar{x})^2}]^2}-\frac{1}{N}$

เมื่อ $S^2(S_{\bar{x}}^2)$ คือ ความแปรปรวนของ $S_{\bar{x}}^2$

Sucrose XRD

Posted on วันอังคาร, 10 พฤษภาคม 2011 by radiationtatum

จากการวัดและวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำตาลด้วยเครื่อง XRD (x-ray diffraction) จะทำให้ทราบว่า สูตรโครงสร้างทางเคมีของน้ำตาลทราย (Sucrose) คือ $C_1$ $_2$ $H_2$ $_2$ $O_1$ $_1$ เมื่อแบ่งตัวอย่างเพื่อทำการทดลองในสภาวะที่แตกต่างกัน ทำให้รูปร่างของพีคที่ได้จากกราฟระหว่างค่านับวัดและมุม 2 theta แตกต่างกัน โดยแบ่งออกเป็น 2 ชุดการทดลองดังนี้

1. ไม่ได้ทำการหมุนตัวอย่างขณะวัด

- Sucrose ที่ไม่ได้ผ่านการบด และเวลาที่ใช้ในการหมุนหัววัดแต่ละ Step คือ 1 วินาที

- Sucrose ที่ผ่านการบด และเวลาที่ใช้ในการหมุนหัววัดแต่ละ Step คือ 1 วินาที

2. ทำการหมุนตัวอย่างขณะวัด 15 รอบต่อนาที

- Sucrose ที่ไม่ได้ผ่านการบด และเวลาที่ใช้ในการหมุนหัววัดแต่ละ Step คือ 2 วินาที

- Sucrose ที่ผ่านการบด และเวลาที่ใช้ในการหมุนหัววัดแต่ละ Step คือ 2 วินาที

ซึ่งจะได้ผลการทดลองดังนี้ เมื่อทำการหมุนตัวอย่างขณะวัด 15 รอบต่อนาที และใช้เวลาในการหมุนตัวอย่างแต่ละ Step เป็นเวลา 2 วินาที พบว่าตัวอย่างที่ไม่ได้ผ่านการบด ที่มุม 2 theta เท่ากับ 20.5 องศา จะมีรูปร่างของพีคที่สูงที่สุด สำหรับในช่วงมุม 2 theta ที่มีค่าระหว่าง 20.6 ถึง 60 องศา จะมีรูปร่างของพีคที่ต่ำกว่าสภาวะอื่น ๆ ส่วนตัวอย่างที่ผ่านการบดจะมีรูปร่างของพีคที่สูงกว่าสภาวะอื่น ๆ ตั้งแต่ในช่วงมุม 2 theta มีค่าเท่ากับ 20 ถึง 60 องศา แสดงให้เห็นว่าการบดตัวอย่างมีผลต่อรูปร่างของพีค ดังนั้นเมื่อไม่ได้หมุนตัวอย่างรูปร่างของพีคก็จะต่ำกว่าสภาวะที่ทำการหมุนตัวอย่าง ดังแสดงในภาพที่ 1

ภาพที่ 1 รูปร่างของพีคที่ได้จากการเปรียบเทียบซูโครสเมื่อทำการทดลองกับตัวอย่างในสภาวะต่าง ๆ

วิจารณ์ผลการทดลอง ตัวอย่างที่ทำการหมุนขณะวัด 15 รอบต่อนาที ใช้เวลาในการหมุนตัวอย่างแต่ละ Step เป็นเวลา 2 วินาที และไม่ได้ผ่านการบด จากการทดลองที่มุม 2 theta เท่ากับ 20.5 องศา มีค่านับวัดสูง (พีคสูง) อาจเนื่องมาจากตัวอย่างที่นำมาทำการทดลองมีความบริสุทธิ์ไม่มากเพียงพอ

————

โดย อดิศักดิ์ และ ทิพธัญญา (มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์)

การกระเจิงนิวตรอนกับการกระเจิงรังสีเอ็กซ์

Posted on วันอังคาร, 3 พฤษภาคม 2011 by tipthanya

เปรียบเทียบการใช้งานการกระเจิงนิวตรอน (Neutron scattering) กับการกระเจิงรังสีเอ็กซ์ (X-ray diffraction : xrd)

เทคนิคการกระเจิงนิวตรอน (Neutron Scattering) เป็นเทคนิคหนึ่ง ที่สามารถนํามาใช้วิเคราะห์ธาตุตัวอย่างได้ กระเจิงของนิวตรอนเกิดได้ทั้งแบบยืดหยุ่น (Elastic Scattering) และแบบไม่ยืดหยุ่น (Inelastic Scattering) ในการศึกษากระเจิงแบบยืดหยุ่นนั้น เราจะศึกษาการเกิดปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน (Diffraction) จากนิวตรอนที่กระเจิงออกมาจากลําของนิวตรอนที่ตกกระทบกับตัวอย่าง การวัดปริมาณของนิวตรอนที่เกิดการเลี้ยวเบนในลักษณะ Angular Distribution หรือ Angle-dispersive โดยเทียบกับมุมตกกระทบเริ่มต้นของลํานิวตรอน ซึ่งเป็นรูปแบบของการเลี้ยวเบน (Diffraction Pattern) ที่สามารถบ่งบอกถึงโครงสร้างของวัสดุภายในได้ แต่ข้อเสียของการวิเคราะห์ธาตุโดยวิธีนี้คือ จะใช้ระยะเวลาค่อนข้างนานในการทดลอง

โดยแหล่งกำเนิดนิวตรอนมาจากปฎิกิริยาฟิชชันของยูเรเนียมภายในเครื่องปฎิกรณ์นิวเคลียร์ นิยมใช้นิวตรอนเพื่อวิเคราะห์หาชนิดและปริมาณของธาตุต่างๆที่มีอยู่ในตัวอย่างแร่ เช่น แร่ดีบุก แร่พลวง แร่ยูเรเนียม เพื่อการค้นหาแหล่งแร่ การวิเคราะห์ตัวอย่างอาหารที่บริโภค เช่น ข้าว ผัก ผลไม้ เพื่อการหาธาตุที่เป็นมลพิษที่มีอยู่ในตัวอย่างการวิเคราะห์อวัยวะต่างๆของมนุษย์ เช่น เล็บ เส้นผม เลือด และปัสสาวะ เพื่อใช้ในการศึกษาสมุฏฐานของโรค

การกระเจิงของนิวตรอนที่เกิดแบบยืดหยุ่น (Elastic Scattering)

การกระเจิงของนิวตรอนที่เกิดแบบไม่ยืดหยุ่น (Inelastic Scattering)

สำหรับเทคนิคการกระเจิงรังสีเอ็กซ์นั้น อาศัยหลักการของ Bragg ที่ว่าเมื่อรังสีเอ็กซ์พลังงานเดี่ยวตกกระทบผลึกหรือโครงสร้างที่มีการจัดเรียงตัวเป็นระนาบของอะตอมอย่างมีระเบียบ จะเกิดการสะท้อนบนระนาบของผลึก และเมื่อผลต่างของระยะทางเดินของรังสีเอ็กซ์มีค่าเท่ากับจำนวนเท่า(n) ของความยาวคลื่นของรังสีเอ็กซ์ (λ) จะทำให้เกิดรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสี ซึ่งรูปแบบดังกล่าวเรียกว่า Diffraction pattern ดังนั้นเมื่อเราทราบความยาวคลื่น และวัดมุมที่เกิดการเลี้ยวเบน (θ) เราก็สามารถคำนวณหาค่าระยะระหว่างระนาบของผลึกได้ (d)

โดยแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์จะมาจาก X-ray Tube ที่มีขั้วแอโนดเป็น Cu นิยมใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ เพื่อหาโครงสร้างของอะตอม หรือโมเลกุลในธาตุ หรือสารประกอบที่มีการเรียงตัวเป็นระเบียบซ้ำๆ กัน เช่น เพชร โซเดียมคลอไรด์ รวมทั้งชีวโมเลกุลที่มีโครงสร้างซับซ้อน เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก เป็นต้น

เอกสารอ้างอิง

Summer Training 2011

blog ฝึกงาน 2554