Phân tích hạt nhân phóng xạ clover SVTH : Phùng Thị Vân Nguyễn Thị Hà Ninh Thị Hường Nguyễn Thị Phương Nhung 1 Nội dung Phân tích định tính 1 Hiệu chuẩn định lượng2 Sự nhấp nháy phổ tia gamma 3 Electron biến hoán nội và phổ tia gamma trong chất bán dẫn 4 5 Đặc điểm phổ tia X 2 Phân tích hạt nhân phóng xạ Mong muốn phân tích định tính các hạt nhân phóng xạ 1 Xác định phông và sự có mặt của các hạt nhân phóng xạ 2 Phân tích định lượng những bức xạ đó 3 Phần cuối cùng của một phân tích hóa học phóng xạ là xác định hoạt độ phóng xạ của một hạt cô lập. Sự xác định này bao gồm 3 lý do: 3 1. Phân tích định tính Xác định thành phần của nguyên tố X trong mẫu Y Chọn một phản ứng hạt nhân với các nguyên tố tham gia phản ứng thích hợp Xác định xem liệu các sản phẩm hóa học riêng biệt có thuộc tính nào của sản phẩm dự kiến không? 4 Xác định thành phần của Asen trong tóc người chết Dùng neutron nhanh hay neutron chậm phản ứng với Asen, dự kiến cho sản phẩm là 74 As hay 76 As Xác định xem liệu các sản phẩm hóa học riêng biệt của Asen có thuộc tính nào của hai sản phẩm dự kiến là 74 As hay 76 As không? 1. Phân tích định tính 5 Việc lựa chọn một phản ứng hạt nhân có thể sinh ra một hạt nhân phóng xạ dễ dàng hơn, hoặc làm giảm sự can thiệp của các yếu tố khác. • Phản ứng (n,γ) cho sản phẩm tương ứng là 76 As chu kì bán rã 26.5 giờ (bị phân rã bởi sự phát xạ của các hạt β- và tia γ) • Phản ứng (γ,n) cho sản phẩm 74 As chu kì bán rã 18 ngày (bị phân rã bởi sự phát xạ của các hạt β+ , β- và bức xạ γ) 1. Phân tích định tính 6 Các thuộc tính của hạt nhân phóng xạ xác định danh tính của nó trong phân tích hóa học phóng xạ : 1. Phương pháp sản xuất của nó. 2. Tính chất hóa học của một đồng vị trong mẫu mà ta quan tâm. 3. Chu kì bán rã của nguyên tố ấy. 4. Các loại bức xạ nguyên tố đó có thể phát ra. 5. Năng lượng của các tia phóng xạ. 6. Phân chia tia phóng xạ theo loại và theo năng lượng. 1. Phân tích định tính 7  Phân tích phổ tia gamma (phương pháp này được áp dụng cho cả trường hợp mẫu không tách biệt về mặt hóa học). Nguyên tố T 1/2 N L gamma (mev) NL Bêta (mev) 22 Na 2,6 năm 1,277 0,511 0,542 24 Na 15 giờ 1,38 2,76 1,39 46 Sc 85 ngày 0,89 1,12 0,36 60 Co 5,27 năm 1,332 1,172 0,306 95 Nb 35 ngày 0,745 0,160 131 I 8,14ngày 0,364 0,815 198 Au 2.69ngày 0,412 0,963 203 Hg 47 ngày 0,279 0,208 208 Tl 3,1 phút 2,62 1,79 241 Am 500 năm 0,0596 α So sánh chu kì bán rã, loại và năng lượng của bức xạ với các giá trị trong bảng cho sẵn Đo phổ đặc trưng Đo năng lượng tia gamma 1. Phân tích định tính 8 2. Hiệu chuẩn định lượng  Độ phóng xạ là số hạt nhân phóng xạ phân rã trong một đơn vị thời gian : ( 46 )  Việc xác định định lượng hạt nhân phóng xạ trở thành việc xác định tốc độ phân rã D của hạt nhân từ tốc độ ghi nhận bởi detector và hiệu suất ghi є: A = є . D (47) dN D N dt λ = − = 9 Xác định tốc độ phân rã của hạt nhân phóng xạ Text Text Phương pháp tuyệt đối Phương pháp tương đối 2. Hiệu chuẩn định lượng 10 [...]... (Mev) 0,208 1,79 α Cách xác định tốc độ phân rã 4π Trùng phùng β-γ Đếm α Đếm α21 Máy phân tích đa kênh • Máy phân tích đa kênh được sử dụng để xác định phổ (năng lượng và cường độ của các tia gamma phát ra từ một hỗn hợp của hạt nhân phóng xạ) • Mỗi hạt nhân phóng xạ phát ra tia gamma tạo thành một phổ gamma đặc trưng trong một hệ thống detector nhấp nháy • Đo phóng xạ : + Xác định các phổ đặc trưng +... ra 17 đồng vị phóng xạ của nguyên tố bị cô lập Tổng số đếm Sự gia tăng tốc độ đếm với tăng hiệu điện thế đặt vào trong ống đếm chứa khí xác định vùng plateau, trong detector nhấp nháy được gọi là “phổ tích phân đó là một đặc tính của những nguồn phóng xạ phát ra tia gamma Hình 6.6: Tích phân phổ của 85Sr 18 Tổng số đếm Tại điện 900V, hiệu suất cho tổng số đếm của một số hạt nhân phóng xạ được thể hiện... đối tính 4π Đối với những hạt nhân phóng xạ phát β Sử dụng máy đếm hình học 4π, trong đó hai nguồn bằng nhau theo tỷ lệ được đặt trên một bộ phim siêu mỏng đạt được hiệu suất lên tới > 99.5%, do đó tốc độ phân rã bằng tốc độ đếm Với những hạt nhân phóng xạ phát nhiều loại bức xạ. Trong máy đếm trùng phùng, hai detector được sử dụng, độ nhạy của detector khác nhau với các hạt bức xạ khác nhau, vd, ống đếm... 6.7: Hiệu suất đếm của detector nhấp nháy NaI (Tl) 3 x3 in (a): Tổng số đếm với thiết lập cơ sở ở 0,51 Mev (b): Việc đếm đỉnh phổ 19 Máy phân tích đơn kênh Máy phân tích đơn kênh là ống đếm tia gamma cho tách hóa học hoặc đánh dấu nguồn phóng xạ Đặc điểm của máy phân tích đơn kênh: 1 Đường cơ sở (baseline) : Điện áp tối thiểu đặt vào để detector đếm được 2 Cửa sổ ( window ) : tăng điện áp đường cơ sở... đối đòi hỏi một nguồn phóng xạ chuẩn, tức là ta đã biết chính xác tốc độ phân rã + Nếu mẫu không rõ (u) được thực hiện với các điều kiện giống hệt với nguồn chuẩn (s) thì tỷ số các tốc độ phân rã bằng với tỷ số các tốc độ đếm vì hiệu suất cho hai nguồn giống nhau Hoặc ε Du Du Au = = ε Ds Ds As ( 48 )  Au  Du =  ÷Ds  As  ( 49 ) 11 2.1 Phương pháp tương đối Một số hạt nhân phóng xạ vì chu kì bán rã... Phổ khi có nắp Po (mật độ 0,7 g/cm2) để hấp thụ hạt Beta tán xạ Hình 6.12: Phổ xung cao của 92Y ( T1/2 = 3,6 giờ) 30 Hiệu ứng chồng chất Một số đỉnh quan sát được trong phổ tia gamma bởi : 1 2 3 Phép lấy tổng năng lượng trong mỗi detector Sự trùng phùng tia gamma trong suốt thời gian phân giải của hệ thống Sự trùng phùng trong phân rã của hạt nhân phóng xạ Tốc độ đếm của đỉnh tổng hợp Ns được xác định... E – 1,02 Đỉnh tạo cặp thứ hai E’ = E/(1+2α) Tán xạ Compton (1800) Ece = E/(1+1/2α) Giới hạn Compton E’ tới E Tán xạ Compton một lần Ece tới 0 Một phân bố Compton 0 tới E Tán xạ Compton nhiều lần E tới 0 Nhiều phân bố Compton Ek = 29 keV Tia X vạch K của Iot E – Ek Đỉnh giảm của Iot E, với E’ giật lùi Tán xạ Compton ngoài (1800) E’ = E/(1+2α) Đỉnh tán xạ ngược 23 Phổ đặc trưng Hình 6.9: Phổ Gamma của... độ phân rã của hạt nhân phóng xạ bằng cách tính toán giá trị hiệu suất thực tế ε, thông qua việc đánh giá các thông số của nó ε = (I) (G) F w Fa Fc Fb Fn Fs ( 54 ) ( I ) là xác suất phát hiện một hạt β đi vào ống đếm chứa khí, có khả năng ion Fw là yếu tố cho hiệu quả của các β trong cửa sổ củalácác máy đếm và trong tố cho sự hấp Fn là yếu trong ống đếm thụ tia máy đếm hỗ trợ và chắn tán xạ. .. N là tổng tốc độ đếm của đỉnh phổ 31 ( 55 ) Hiệu ứng chồng chất Hình 6.13: Tác dụng của tốc độ đếm trong sự tăng cường của 32 đỉnh hỗn hợp Hiệu ứng chồng chất • • Một số hạt nhân phóng xạ phát ra hai hay nhiều tia gamma trong từng phân rã bêta Nếu các tia gamma phát ra đồng thời, toàn bộ năng lượng của chúng sẽ xuất hiện như một đỉnh tổng hợp trong phổ Tốc độ đếm của đỉnh tổng hợp được xác định bởi... điện thế đặt vào Với máy phân tích đa kênh, việc xác định định lượng phổ gamma cho nhiều kết quả với hiệu suất khác nhau 35 Xác định định lượng phổ gamma • Hiệu suất phát hiện T(E) được xác định là thương số của tia gamma phát ra từ nguồn (cái mà tương tác với detector) và giá trị đã biết của tiết diện hấp thụ tia gamma τ(E) của detector nhấp nháy (NaI) • Một nguồn điểm phóng xạ nằm trên trục của detector, . phổ tia X 2 Phân tích hạt nhân phóng xạ Mong muốn phân tích định tính các hạt nhân phóng xạ 1 Xác định phông và sự có mặt của các hạt nhân phóng xạ 2 Phân tích định lượng những bức xạ đó 3 Phần. 4. Các loại bức xạ nguyên tố đó có thể phát ra. 5. Năng lượng của các tia phóng xạ. 6. Phân chia tia phóng xạ theo loại và theo năng lượng. 1. Phân tích định tính 7  Phân tích phổ tia gamma. của bức xạ với các giá trị trong bảng cho sẵn Đo phổ đặc trưng Đo năng lượng tia gamma 1. Phân tích định tính 8 2. Hiệu chuẩn định lượng  Độ phóng xạ là số hạt nhân phóng xạ phân rã trong