NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ GAMMA TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP FSA SỬ DỤNG HỆ PHỔ KẾ HPGe 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SVTH: Võ Thanh Bình CBHD: TS. Trương Thị Hồng Loan CBPB: TS. Trần Duy Tập THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2014 Đề tài: ĐẶT VẤN ĐỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  NGUỒN ĐIỂM VÀ MẪU THỂ TÍCH  HỆ PHỔ KẾ GAMMA  PHƯƠNG PHÁP FSA VÀ PHƯƠNG PHÁP WA KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ MẪU NGUỒN ĐIỂM  PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ MẪU MÔI TRƯỜNG 2 NỘI DUNG ĐẶT VẤN ĐỀ Trong việc xác định hoạt độ dùng phổ kế gamma HPGe, có hai pp:  Phương pháp WA: sử dụng số đếm diện tích đỉnh. -Phương pháp này đòi hỏi việc trừ phông và tách đỉnh tốt. -Bên cạnh đó: các hiệu ứng trùng phùng thực, tự hấp thụ, sai số trong số liệu từ thư viện hạt nhân dẫn đến làm tăng hay giảm diện tích đỉnh ảnh hưởng đến kết quả tính toán hoạt độ.  Phương pháp FSA: sử dụng số đếm toàn phổ. -Phương pháp FSA liên quan đến việc tính toán trên toàn phổ nên khắc phục được một số hạn chế trên của pp WA. -Trong khóa luận này tác giả tiếp tục nghiên cứu chi tiết cách tiến hành thực hiện phương pháp FSA nhằm xây dựng qui trình phân tích tốt nâng cao khả năng và độ chính xác trong phân tích hoạt độ. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ngoài nước:  Các công trình nghiên cứu về phương pháp này có thể kể đến chẳng hạn như Crossley và Reid (1982), Minty và cộng sự (1998), de Meijer (1998) , Hendriks và cộng sự (2001) ,  Trong những năm gần đây, phương pháp FSA đã và đang dần dần được áp dụng vào việc tính toán hoạt độ phóng xạ của các mẫu môi trường được đo bằng các detector trong phòng thí nghiệm, một trong những công trình tiêu biểu nhất có thể kể đến là Maphoto (2004). Trong nước:  Khóa luận tốt nghiệp của Lê Thị Hỗ (2008) và Luận văn của Nguyễn Thị Cẩm Thu (2010) 4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu:  Phân tích hoạt độ gamma của nguồn điểm đơn và đa năng  Phân tích hoạt độ gamma 238 U, 232 Th, 40 K của mẫu đất dạng Marinelli. Phương pháp  Phân tích hoạt độ gamma bằng phương pháp FSA.  So sánh với kết quả từ pp WA.  Sử dụng hệ phổ kế GMX đầu dò HPGe 5 6 HỆ ĐO GMX Hình 1. Hệ phổ kế GMX đầu dò HPGe Giả sử mẫu phân tích chứa các đồng vị ( 238 U, 232 Th và 40 K) -Chuẩn bị ba phổ chuẩn ( 238 U, 232 Th và 40 K). -Phổ cần phân tích S(i) được xem như là sự chồng chập có trọng số của ba phổ chuẩn S U (i), S Th (i), và S K (i) .Về mặt toán học có thể biểu diễn theo phương trình: S(i) = C U ×S U (i) + C Th ×S Th (i) + C K ×S K (i) (1) S(i), S U (i), S Th (i), và S K (i) lần lượt là phổ của mẫu phân tích, mẫu chuẩn 238 U, 232 Th và 40 K. Thực hiện việc làm khớp phổ phân tích theo các phổ chuẩn ta xác định được các hệ số C U , C Th , và C K . Từ đó suy ra hoạt độ của các hạt nhân phóng xạ 238 U, 232 Th và 40 K trong mẫu phân tích. PHƯƠNG PHÁP FSA KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phân tích hoạt độ nguồn dạng điểm  Nguồn điểm chuẩn: bao gồm 133 Ba, 109 Cd, 57 Co, 60 Co, 54 Mn, 22 Na, 65 Zn và 137 Cs cung cấp bởi hãng Eckert & Ziegler của Mỹ.  Nguồn phân tích: bao gồm 7 nguồn điểm của hãng TSpectrum, trong đó có 6 nguồn một đồng vị phóng xạ: 133 Ba, 109 Cd, 57 Co, 60 Co, 54 Mn, 22 Na và một nguồn kết hợp hai đồng vị phóng xạ ( 65 Zn- 137 Cs).  Đặt tại khoảng cách 25cm so với mặt đầu dò (HPGe), trên giá đỡ bằng mica. 8 9 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 10 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN [...]... loại phóng xạ tự nhiên, nguồn gốc phóng xạ trong môi trường -Tìm hiểu nguyên lí và cấu tạo của hệ phổ kế gamma và các đặc trưng của nó -Xây dựng thành công thuật toán xác định hoạt độ bằng phương pháp FSA -Áp dụng phương pháp FSA cho phân tích nguồn điểm và kết quả rất tốt -Áp dụng phương pháp FSA cho phân tích mẫu môi trường tuy kết quả có sự sai lệch lớn ở ba mẫu BT,YT,TH nhưng đã tìm được nguyên nhân... (2008), Xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên trong mẫu đất xung quanh trung tâm chiếu xạ Vina -Gamma, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM  [2] Lê Thị Hỗ (2008), Xác định hoạt độ mẫu môi trường bằng phương pháp FSA, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM  [3] Nguyễn Thị Cẩm Thu (2010), Khảo sát phông nền và tối ưu hóa hiệu suất cho hệ phổ kế HPGe trong. .. 0,79 148,37 ± 4,65 FSA 22,56 ± 0,09 39,23 ± 0,08 96,98 ± 1,01 Độ lệch 10% 8% 34,6% WA TH 21,90 ± 0,17 WA YT Hoạt độ 40K (Bq/kg) Độ lệch BT Phương pháp Hoạt độ 232Th (Bq/kg) WA Mẫu đất Hoạt độ 238U (Bq/kg) 23,13 ± 0,17 38,94 ± 0,70 119,00 ± 3,70 FSA 21,16 ± 0,07 36,67 ± 0,06 60,10 ± 0,69 Độ lệch 8,5% 6% 49,5% 23 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 11 Biểu đồ so sánh hoạt độ 40K của các mẫu bằng FSA và WA 24 KẾT... tính toán hoạt độ của hai phương pháp FSA và WA đối với nguồn điểm có một đồng vị 12 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 5 Biểu đồ so sánh kết quả tính toán hoạt độ hai phương pháp FSA và WA của nguồn điểm kết hợp hai đồng vị 13 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 6 Tỉ số hoạt độ (FSA/ WA) của nguồn điểm và sai số tương ứng 14 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K của các mẫu đất  Mẫu chuẩn: -Mẫu chuẩn... với mẫu môi trường:  Hoạt độ tính bởi FSA và WA cho kết quả lệch nhau dưới 12%  Ngoại trừ ba mẫu cuối (BT,YT,TH) cùng cho sai lệch khá lớn ở 40K (BT:36,8%, YT:34,6%,TH:49,5%)  Đa số hoạt độ tính từ FSA nhỏ hơn WA Giải thích: Mẫu dạng thể tích (Marinelli) nên bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng mật độ  Đa số các mẫu phân tích có mật độ nhỏ hơn mẫu chuẩn  Đặc biệt đối với 40K, sự chênh lệch mật độ giữa mẫu. .. thấy một số mặt hạn chế của phương pháp này  30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Tác giả có một số kiến nghị cho hướng nghiên cứu sau này: -Sử dụng thuật toán làm khớp khác có hiệu quả cao hơn -Hiệu chỉnh hiệu ứng mật độ cho phép đo mẫu môi trường khi mẫu chuẩn và mẫu phân tích không cùng mật độ -Sử dụng nguồn chuẩn và mẫu chuẩn để kiểm chứng lại tính chính xác của phương pháp FSA 31 TÀI LIỆU KHAM KHẢO  Tiếng... So sánh kết quả phân tích hoạt độ 238U, 232Th , 40K của 12 mẫu đất ở ĐắkLắk 84,89 ± 1,46 623,48 ± 18,15 FSA 56,06 ± 0,13 82,19 ± 0,12 571,18 ± 1,85 2,3% 3,2% 8,4% 30,59 ± 0,21 49,15 ± 0,87 245,54 ± 7,30 FSA 29,62 ± 0,09 47,08 ± 0,08 217,37 ± 1,19 Độ lệch 3,2% 4,2% 11,5% WA BR 57,38 ± 0,32 WA BC Hoạt độ 40K (Bq/kg) Độ lệch BCH Phương pháp Hoạt độ 232Th (Bq/kg) WA Mẫu đất Hoạt độ 238U (Bq/kg) 58,89 ± 0,32... 302,15 ± 8,89 FSA 33,15 ± 0,09 51,81 ± 0,08 276,12 ± 1,22 3,6% 6% 8,6% 58,76 ± 0,30 88,44 ± 1,49 660,12 ± 19,10 FSA 59,21 ± 0,11 86,45 ± 0,10 636,99 ± 1,68 Độ lệch 0,76% 2,3% 3,5% WA BEB 34,39 ± 0,22 WA T1 Hoạt độ 40K (Bq/kg) Độ lệch BM Phương pháp Hoạt độ 232Th (Bq/kg) WA Mẫu đất Hoạt độ 238U (Bq/kg) 59,53 ± 0,30 86,44 ± 1,46 638,21 ± 18,49 FSA 58,61 ± 0,12 85,95 ± 0,11 596,16 ± 1,69 Độ lệch 1,54%... kế HPGe trong phép đo của mẫu môi trường, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM  [4] Nguyễn Thị Hoàng Oanh (2008), Xây dựng quy trình chế tạo mẫu chuẩn Uran và Kali để xác định hoạt độ phóng xạ bằng tia gamma trong mẫu đất, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM  [5] Trương Thị Hồng Loan (2010), Giáo trình Vật lí phóng xạ, Trường Đại Học Khoa Học Tự... BB 41,55 ± 0,24 WA BD Hoạt độ 40K (Bq/kg) Độ lệch BK Phương pháp Hoạt độ 232Th (Bq/kg) WA Mẫu đất Hoạt độ 238U (Bq/kg) 51,13 ± 0,27 76,20 ± 1,29 515,27 ± 14,96 FSA 50,18 ± 0,10 74,36 ± 0,01 493,46 ± 1,52 Độ lệch 1% 2,4% 4,2% 22 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Bảng 5: So sánh kết quả phân tích hoạt độ 238U, 232Th , 40K của 12 mẫu đất ở ĐắkLắk 37,90 ± 0,69 94,40 ± 3,01 FSA 19,98 ± 0,07 34,88 ± 0,06 59,70 ± 0,07 . NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ GAMMA TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP FSA SỬ DỤNG HỆ PHỔ KẾ HPGe 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ. ĐỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  NGUỒN ĐIỂM VÀ MẪU THỂ TÍCH  HỆ PHỔ KẾ GAMMA  PHƯƠNG PHÁP FSA VÀ PHƯƠNG PHÁP WA KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ MẪU NGUỒN. ĐIỂM  PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ MẪU MÔI TRƯỜNG 2 NỘI DUNG ĐẶT VẤN ĐỀ Trong việc xác định hoạt độ dùng phổ kế gamma HPGe, có hai pp:  Phương pháp WA: sử dụng số đếm diện tích đỉnh. -Phương pháp này đòi