BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ - ĐOÀN THỊ ÁNH XUÂN KHẢO SÁT BỀ DÀY VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ  - ĐOÀN THỊ ÁNH XUÂN KHẢO SÁT BỀ DÀY VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ Mã số: 102 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS HOÀNG ĐỨC TÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2012 LỜI CẢM ƠN Lời muốn dành lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến ThS Hoàng Đức Tâm – giảng viên hướng dẫn thực đề tài luận văn Thầy người định hướng, tạo điều kiện thuận lợi cho nhận xét quý báu để hoàn thành luận văn với hiệu cao Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Trần Thiện Thanh, giảng viên trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh dành cho kinh nghiệm quý báu trình thực mô Xin bày tỏ lòng biết ơn quý Thầy Cô Khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đem đến cho giảng thú vị giảng chất lượng tảng kiến thức vững để thực đề tài luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình người bạn quan tâm, giúp đỡ động viên suốt thời gian học tập mái trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh suốt khoảng thời gian thực luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG - PHƯƠNG PHÁP TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA KHẢO SÁT BỀ DÀY VẬT LIỆU 11 1.1 Tương tác xạ gamma với vật chất [1, 7, 9] 11 1.1.1 Hiệu ứng quang điện 11 1.1.2 Hiệu ứng tạo cặp 12 1.1.3 Tán xạ Compton 12 1.2 Ứng dụng tán xạ ngược gamma đo bề dày vật liệu 13 1.2.1 Sự suy giảm cường độ xạ gamma qua vật chất [1] 13 1.2.2 Phương pháp tán xạ ngược gamma xác định bề dày vật liệu 15 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ CẤU TRÚC XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 18 2.1 Giới thiệu phương pháp Monte Carlo 18 2.1.1 Phương pháp Monte Carlo [2, 8] 18 2.1.2 Đặc trưng phương pháp Monte Carlo [2] 19 2.1.2.1 Định lý giới hạn trung tâm 20 2.1.2.2 Luật số lớn 20 2.1.2.3 Số ngẫu nhiên 20 2.1.3 Các thông số đánh giá độ tin cậy phương pháp Monte Carlo 20 2.1.3.1 Độ lệch chuẩn S x sai số tương đối R 21 2.1.3.2 Tiêu chuẩn FOM 22 2.2 Chương trình MCNP [10, 11] 22 2.2.1 Sơ lược MCNP 22 2.2.2 Khai báo chương trình MCNP [11] 23 2.2.2.1 Cấu trúc tệp đầu vào chương trình MCNP 23 2.2.2.2 Hình học MCNP 24 2.2.2.3 Khai báo ô mạng (Cell Card) 24 2.2.2.4 Khai báo mặt mạng (Surface Card) 25 2.2.2.5 Khai báo liệu (Data Card) 25 2.2.3 Đánh giá Tally F8 27 CHƯƠNG – MÔ PHỎNG HỆ ĐO TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 28 3.1 Cấu hình hệ đo mô hệ đo chương trình MCNP 28 3.1.1 Cấu hình hệ đo 28 3.1.1.1 Nguồn Cs-137 [14] 29 3.1.1.2 Vật liệu cần đo bề dày 29 3.1.1.3 Đầu dò NaI [13] 29 3.1.2 Mô hình hóa hệ đo chương trình MCNP 32 3.1.2.1 Khai báo 32 3.1.2.2 Xử lý kết thu [4] 34 3.2 Kết thảo luận 36 3.2.1 Năng lượng tán xạ Compton 36 3.2.2 Nhận xét mối liên hệ bề dày cường độ tán xạ 39 3.2.2.1 Kết thu từ mô vật liệu giấy đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 40 3.2.2.2 Kết thu từ mô vật liệu nhôm đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 43 3.2.2.3 Kết thu từ mô vật liệu thép đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 46 3.2.2.4 Kết thu từ mô vật liệu đồng đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 49 KẾT LUẬN 53 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Tán xạ Compton 12 Hình 1.2: Chùm tia gamma chiếu xuyên qua vật chất 14 Hình 1.3: Đồ thị biểu diễn suy giảm cường độ chùm tia gamma chiếu qua vật chất 15 Hình 1.4: Sơ đồ mô phương pháp tán xạ ngược gamma [3] 15 Hình 1.5: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ số đếm tán xạ bề dày vật liệu 16 Hình 1.6: Nguyên tắc xác định số đếm tổng 17 Hình 2.1: Sơ đồ thuật toán phương pháp Monte Carlo 19 Hình 2.2: Cấu trúc ô mạng 25 Hình 3.1: Cấu hình hệ đo tán xạ 28 Hình 3.2: Mô nguồn Cs-137 29 Hình 3.3: Sơ đồ khối hệ phổ kế gamma 30 Hình 3.4: Cấu trúc vùng hoạt động bên đầu dò NaI 31 Hình 3.5: Các ô mạng mặt mạng cấu thành đầu dò NaI 32 Hình 3.6: Phổ tán xạ mô vật liệu nhôm dày 4cm 35 Hình 3.7: Phổ tán xạ mô không vật liệu 35 Hình 3.8: Phổ tán xạ mô trừ vật liệu nhôm dày 4cm 35 Hình 3.9: Sự suy giảm lượng chùm tia gamma tán xạ 37 Hình 3.10: Đồ thị biễu diễn số đếm tổng theo bề dày thu mô từ hàm làm khớp vật liệu giấy đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 41 Hình 3.11: Bề dày bão hòa giấy 42 Hình 3.12: Đồ thị biễu diễn số đếm tổng theo bề dày thu mô từ hàm làm khớp vật liệu nhôm đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 44 Hình 3.13: Bề dày bão hòa nhôm 45 Hình 3.14: Đồ thị biễu diễn số đếm tổng theo bề dày thu mô từ hàm làm khớp vật liệu thép đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 47 Hình 3.15: Bề dày bão hòa thép 48 Hình 3.16: Đồ thị biễu diễn số đếm tổng theo bề dày thu mô từ hàm làm khớp vật liệu đồng đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 50 Hình 3.17: Bề dày bão hòa đồng 51 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Ý nghĩa giá trị sai số tương đối 22 Bảng 2.2: Cấu trúc tệp đầu vào 23 Bảng 3.1: Bảng số liệu FWHM theo lượng giá trị lượng tương ứng với kênh đo 31 Bảng 3.2: Năng lượng tán xạ theo bề dày giấy, nhôm, thép, đồng đặt nghiêng góc 30o so với trục đầu dò 37 Bảng 3.3: Năng lượng tán xạ theo bề dày giấy, nhôm, thép, đồng đặt nghiêng góc 45o so với trục đầu dò 38 Bảng 3.4: Bảng giá trị số đếm tổng theo bề dày vật liệu giấy đặt nghiêng góc 30o góc 45o so với trục đầu dò thu từ mô 40 Bảng 3.5: Hàm làm khớp biểu diễn mối liên hệ số đếm tổng bề dày vật liệu giấy đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 40 Bảng 3.6: Số đếm tổng theo bề dày thu từ mô suy từ hàm làm khớp đối vật liệu giấy đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 41 Bảng 3.7: Bảng giá trị số đếm tổng theo bề dày vật liệu nhôm đặt nghiêng góc 30o góc 45o so với trục đầu dò thu từ mô 43 Bảng 3.8: Hàm làm khớp biểu diễn mối liên hệ số đếm tổng bề dày vật liệu nhôm đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 43 Bảng 3.9: Số đếm tổng theo bề dày thu từ mô suy từ hàm làm khớp đối vật liệu nhôm đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 44 Bảng 3.10: Bảng giá trị số đếm tổng theo bề dày vật liệu thép đặt nghiêng góc 30o góc 45o so với trục đầu dò thu từ mô 46 Bảng 3.11: Hàm làm khớp biểu diễn mối liên hệ số đếm tổng bề dày vật liệu thép đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 46 Bảng 3.12: Số đếm tổng theo bề dày thu từ mô suy từ hàm làm khớp đối vật liệu thép đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 47 Bảng 3.13: Bảng giá trị số đếm tổng theo bề dày vật liệu đồng đặt nghiêng góc 30o góc 45o so với trục đầu dò thu từ mô 49 Bảng 3.14: Hàm làm khớp biểu diễn mối liên hệ số đếm tổng bề dày vật liệu đồng đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 49 Bảng 3.15: Số đếm tổng theo bề dày thu từ mô suy từ hàm làm khớp đối vật liệu đồng đặt nghiêng góc 30o 45o so với trục đầu dò 50 Bảng 3.16: Bề dày bão hòa loại vật liệu 52 + Khi khai báo vùng không khí bao quanh đầu dò, nguồn vật chất quan tâm đến có mặt khí oxi khí nitơ - Chưa tiến hành thực nghiệm để kiểm chứng kết thu từ mô HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Sau thực đề tài với nội dung đạt trên, tiếp tục nghiên cứu sâu hướng sau: - Khảo sát góc tán xạ tối ưu - Mô hệ đo NaI có tính đến thể tích dạng hình học nguồn - Nghiên cứu thiết lập hệ đo xác định bề dày vật liệu phương pháp tán xạ ngược gamma TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương, (2005), Phương pháp ghi xạ ion hóa, NXB ĐHQG TP.HCM [2] Trương Thị Hồng Loan, (2009), “ Áp dụng phương pháp mô Monte Carlo để nâng cao chất lượng hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò bán dẫn HpGe”, Luận án tiến sĩ Vật lý, TP.HCM [3] Trương Thị Hồng Loan, Phan Thị Quý Trúc , Đặng Nguyên Phương, Trần Thiện Thanh, Trần Ái Khanh, Trần Đăng Hoàng, (2008), Nghiên cứu phổ gamma tán xạ ngược đầu dò HpGe chương trình MCNP, Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ , Tập 11, Số 06 [4] Trương Thị Hồng Loan, (2010), Giáo trình xử lý số liệu, ĐHQG TP.HCM [5] Hoàng Sĩ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng, (2010), Mô Monte Carlo chương trình MCNP kiểm chứng thực nghiệm phép đo chiều dày vật liệu hệ chuyên dụng MYO-101, Tạp chí phát triển khoa học công nghệ, Tập 13, Số T2 [6] Trần Thanh Sơn, (2004), Khảo sát gamma tán xạ ngược ứng dụng kiểm tra bề dày mật độ, ĐHKHTN TP.HCM [7] Châu Văn Tạo, (2004), An toàn xạ ion hóa, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM [8] Trần Thiện Thanh, (2007), Hiệu chỉnh trùng phùng tổng hệ phổ kế gamma sử dụng chương trình MCNP, Luận văn thạc sĩ Vật lý, TP.HCM Tiếng Anh [9] Ahmad Saleem Salem Alzoubi, Interaction of photon with matter, Najran University, Semina [10] J F Briesmeister, (1993), A general Monter Carlo N- particle code, version 4A, Los Alamos National Laboratory report LA-12625 [11] J K Shultis, R E Faw, An MCNP Primer, Department of Mechanical and Nuclear Engineering Kansas State University Manhata, KS 66506 [12] W.R Leo, (1993), Tecniques for nuclear and particle physics experiments Một số trang Web tham khảo [13] http://www.amptek.com/grad.html [14] http://laraweb.free.fr/ [15] http://www.matweb.com/search/QuickText.aspx?SearchText=cellulose [16] http://physics.nist.gov/cgi-bin/Star/compos.pl?matno PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1:MỘT SỐ HÌNH ẢNH PHỔ THU ĐƯỢC Đỉnh tán xạ Đỉnh quang điện Hình 1: Phổ tán xạ vật liệu đồng dày 4cm thu từ mô Đỉnh tán xạ Đỉnh quang điện Hình 2: Phổ tán xạ không vật liệu thu từ mô Số đếm tổng Đỉnh tán xạ Giới hạn bên trái Giới hạn bên phải đỉnh tán xạ đỉnh tán xạ Hình 3: Phổ tán xạ trừ vật liệu đồng dày 4cm thu từ mô PHỤ LỤC 2: CÁC BẢNG THAM KHẢO Bảng 1: Dạng code Maple để tìm hệ số a, b, c cho GEB >restart: >with(Statistics): >X:=Vector([0.030973,0.080997,0.356015,0.66166,1.173238,1.332 502],datatype=float): >Y:=Vector([0.006195,0.009969,0.019183,0.03976,0.051067,0.055 634],datatype=float): >Fit(a+b*sqrt(t+c*t^2),X,Y,t); −0.00152197833801800 + 0.0390258516575737 t + 0.489359360557237 t Bảng 2: Các loại mặt mạng thường dùng khai báo Loại mặt mạng Mặt phẳng Mặt cầu Mặt trụ Phương trình toán học Khai báo Ax + By + Cz -D =0 x–D=0 y–D=0 z–D=0 P PX PY PZ List tương ứng ABCD D D D X2+ Y2+ Z2 - R2 = (X-a)2+(Y-b)2+(Z-c)2-R2=0 (X-a)2+Y-b2+Z2-R2=0 X2+(Y-b)2+Z2-R2=0 X2+Y2+(Z-c)2-R2=0 (Y-b)2+(Z-c)2 - R2=0 (X-a)2+(Z-c)2 -R2=0 (X-a)2+(Y-b)2 -R2=0 Y2+Z2-R2=0 X2+Z2-R2 =0 X2+Y2-R2=0 SO S SX SY SZ C/X C/Y C/Z CX CY CZ R abcR aR bR cR bcR acR abR R R R Bảng 3: Giá trị mật độ thành phần phần trăm nguyên tố cầu thành vật liệu Vật liệu Giấy Nhôm Thép Đồng Mật độ Thành phần Số (g/cm3) hóa học hiệu C 12 0,444456 H 1 0,062164 O 16 0,49338 Al 13 27 Fe 26 56 0,977 C 12 0,012 Ni 28 58 0,0065 Mn 25 56 0,003 N 14 28 0,0015 Cu 29 64 1,3 2,6989 7,75 8,96 Số khối Thành phần phần trăm khối lượng Bảng 4: Giá trị số đếm tổng theo bề dày suy từ hàm làm khớp số đếm theo bề dày vật liệu giấy, nhôm, thép, đồng đặt nghiêng góc 30o so với trục đầu dò Bề dày (mm) Giấy góc nghiêng 300 21463 27880 33866 39441 44628 49448 53919 58061 61893 Số đếm tổng Nhôm Góc nghiêng 300 -10310 3301 15542 26529 36369 45163 53007 59990 66193 Thép Góc nghiêng 450 25775 46824 65305 81453 95489 107620 118040 126930 134457 Đồng Góc nghiêng 300 76530 85179 92774 99411 105184 110179 114474 118147 121265 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 65432 68694 71697 74455 76984 79298 81410 83333 85080 86663 88093 89381 90537 91571 92491 93307 94027 94659 95211 95688 96098 96448 96742 96986 97186 97346 97472 97566 97634 97678 97702 97711 97705 97690 97666 97638 97606 97574 97543 97516 97494 97480 97476 71695 76567 80875 84681 88040 91004 93620 95930 97973 99783 101392 102826 104111 105266 106310 107258 108123 108917 109647 110320 110942 111516 112045 112530 112971 113369 113723 114033 114297 114516 114688 114815 114899 114940 114943 114914 114857 114783 114701 114625 114568 114550 114591 140777 146036 150365 153886 156713 158946 160677 161990 162959 163650 164122 164425 164603 164695 164731 164737 164734 164737 164757 164803 164878 164983 165116 165273 165448 165635 165825 166011 166182 166332 166453 166539 166591 166555 166481 166376 166251 166120 166002 165923 165913 166008 166251 123894 126093 127916 129413 130631 131609 132386 132996 133467 133827 134099 134302 134454 134569 134660 134736 134804 134871 134940 135013 135091 135174 135261 135349 135437 135521 135597 135663 135714 135749 135765 135760 135734 135687 135620 135537 135442 135343 135247 135167 135114 135106 135160 53 54 55 97482 97502 97536 114715 114949 115323 166692 167387 167385 135299 135548 135935 Bảng 5: Tệp đầu vào chương trình MCNP mô hệ đo tán xạ ngược đồng đặt nghiêng góc 45o so với trục đầu dò C CELL CARD C khai bao dau 1 -3.67 -23 24 -27 IMP: P = $ VUNG TINH THE NaI 2 -3.95 (-28 -22 23):(-28 25 -24):(-28 27 24 -23) IMP: P = $ VUNG NHOM OXIT 3 -2.329 -28 22 -21 IMP: P=1 $ VUNG SILICON 4 -2.699 (-29 21 -20):(-29 26 -25):(-29 28 25 -20) IMP: P=1 $ VUNG NHOM C khai bao vat chat be day -7.75 30 -31 32 -33 -34 35 IMP: P = $ VUNG DONG C khai bao vung chua nguon Cs -11.35 -39 40 -37 36 IMP: P = $ VUNG CHUA NGUON -11.35 -39 -38 37 IMP: P = $ VUNG CHUA NGUON -0.001205 -40 -37 36 IMP: P = $ VUNG BAO QUANH C Khai bao Colimator -11.35 -29 43 20 -42 IMP: P = 10 -0.001205 -43 20 -42 IMP: P = $ VUNG BAO QUANH C vung khong gian bao quanh 11 -0.001205 (42:29:-26)(-30:31:-32:33:34:-35)(38:39:-36) -41 IMP: P = $ VUNG BAO QUANH 12 41 IMP: P = $ VUNG NGOAI CUNG C SURFACE CARD 20 px 21 px -0.15 22 px -0.35 23 px -0.65 24 px -8.25 25 px -8.55 26 px -8.75 27 cx 3.8 28 cx 29 cx 4.15 30 p -1 15 31 p -1 15.7071 32 p 1 6.51472 33 p 1 23.48528 34 pz 35 pz -6 36 py 12 37 py 16 38 py 17 39 c/y 15 40 c/y 15 41 so 150 42 px 43 cx C DATA CARD MODE P SDEF ERG = 0.662 POS = 15 15 PAR = E0 1E-5 1.36E-4 8126I 1.5564 NPS 1000000000 $ SO HAT DUOC TAO RA F8:P FT8 GEB -0.00152197833801800 0.0390258516575737 0.489359360557237 M1 11023 -0.153 053127 -0.847 $ NaI M2 13027 -0.529 008016 -0.471 $ Al2O3 M3 14028 -1.0 $ Si M4 13027 -1.0 $ Al M5 82204 -0.015 82206 -0.236 82207 -0.226 82208 -0.523 $ chi hap thu M6 8016 -0.22 007014 -0.78 $ khong M7 26056 -0.977 6012 -0.012 28058 -0.0065 25056 -0.003 14028 -0.0015 $ THEP PRINT PHỤ LỤC 3: PHẦN MỀM ĐƯỢC SỬ DỤNG Trong luận văn này, để chuẩn bị số liệu cho tệp đầu vào xử lý số liệu thu từ kết chạy mô MCNP, sử dụng phần mềm sau: - Phần mềm ADMCA: sử dụng để lấy số liệu FWHM E a + b E + cE đồng thời lấy tương ứng để làm khớp hàm FWHM = số liệu lượng kênh đo tương ứng để chuẩn kênh lượng cho hệ đo NaI - Phần mềm Maple: sử dụng để khớp hàm FWHM tìm hệ số a, b, c cho tệp đầu vào - Microsoft Excel: sử dụng để thực phép tính toán đơn giản - Phần mềm xử lý phổ Genie 2000: phần mềm xử lý phổ xuất phổ, trừ phông, thu số đếm đỉnh phổ tán xạ - Phần mềm vẽ đồ thị Origin 6.0: sử dụng để vẽ đồ thị PHẦN MỀM ADMCA Bước 1: trình đo phổ nguồn Co-60, Cs-137, Ba-133…, đầu dò kết nối với máy tính sử dụng chương trình ADMCA để xuất phổ Dưới giao diện ADMCA: Hình 4: Giao diện ADMCA Bước 2: Sử dụng lệnh Define Roi Calibrate để xác định số liệu FWHM, lượng E, kênh đo Ch tương ứng PHẦN MỀM MAPLE 15 Bước 1: Nhập đoạn code vào giao diện Classic Worksheet Maple 15 dùng để khớp hàm FWHM theo lượng E Bước 2: Dùng kết thu nhập vào file input MCNP Dưới giao diện Classic Worksheet Maple 15: Hình 5: Giao diện Classic Worksheet Maple 15 PHẦN MỀM GENIE 2000 Sử dụng phần mềm Genie 2000 để trừ phổ, tính diện tích giới hạn đỉnh tán xạ Bước 1: Xuất phổ có vật chất Genie 2000 Bước 2: Dùng lệnh Strip để xuất phổ không chứa vật chất, chương trình tự động trừ phông Bước 3: Xác định số đếm đỉnh phổ tán xạ lệnh Auto Roi, định vị hai chân đỉnh phổ, dùng lệnh Add Roi để xác định số đếm đỉnh phổ Hình 6: Cách trừ phông sử dụng Genie 2000 Hình 7: Cách xác định số đếm đỉnh phổ lệch ROI PHẦN MỀM ORIGIN 6.0 Bước 1: Nhập số liệu vào bảng Data Bước 2: Dùng lệnh Plot để biểu diễn số liệu đồ thị Dưới giao diện Origin 6.0 Hình 8: Giao diện Origin 6.0 [...]... giúp tôi chọn đề tài Khảo sát bề dày vật liệu bằng phương pháp tán xạ ngược gamma sử dụng chương trình MCNP làm đề tài khóa luận tốt nghiệp 2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Khảo sát bề dày một số loại vật liệu đơn giản như giấy, nhôm, thép, đồng và xác định bề dày bão hòa của từng loại vật liệu bằng phương pháp tán xạ ngược gamma sử dụng chương trình mô phỏng MCNP, hệ đo được sử dụng là đầu dò NaI và... ngược gamma khảo sát bề dày vật liệu Nội dung chính của chương là những kiến thức cơ bản về tương tác giữa bức xạ gamma với vật chất và phương pháp tán xạ ngược gamma xác định bề dày vật liệu Chương 2: Tổng quan về mô phỏng và cấu trúc chương trình MCNP Trong chương này tôi sẽ trình bày những kiến thức tổng quan về chương trình MCNP, cấu trúc và cách viết một tệp đầu vào MCNP Chương 3: Mô phỏng hệ đo tán. .. MCNP Chương 3: Mô phỏng hệ đo tán xạ ngược gamma bằng sử dụng chương trình MCNP Chương 3 bao gồm những nội dung chính về cấu hình hệ đo tán xạ ngược gamma trong mô phỏng, những thao tác cơ bản để xử lý kết quả mô phỏng và kết quả đạt được CHƯƠNG 1 - PHƯƠNG PHÁP TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA KHẢO SÁT BỀ DÀY VẬT LIỆU 1.1 Tương tác giữa bức xạ gamma với vật chất [1, 7, 9] Bức xạ gamma là sóng điện từ có bước sóng... ta đã thiết lập nhiều phương pháp xác định bề dày hay mật độ của các loại vật liệu Hai phương pháp thông dụng nhất là: phương pháp gamma truyền qua và phương pháp tán xạ ngược gamma Mặc dù phương pháp gamma truyền qua được sử dụng rộng rãi nhưng còn vướng phải một số hạn chế cần được thay thế bởi phương pháp tán xạ ngược gamma Và bây giờ tôi sẽ giới thiệu hai phương pháp nêu trên bằng những khái niệm... tia tán xạ cũng tăng theo, và khi bề dày chưa lớn lắm thì cường độ chùm tia tán xạ tăng gần như tuyến tính khi bề dày tăng Nhưng khi bề dày của vật liệu đạt đến một giá trị nào đó thì cường độ chùm tia tán xạ tăng rất chậm và đạt giá trị bão hòa Bề dày mà cường độ tán xạ đạt giá trị bão hòa gọi là bề dày bão hòa Bề dày bão hòa rất quan trọng trong việc khảo sát tán xạ ngược gamma, vượt quá bề dày này... cường độ chùm tia gamma khi chiếu qua vật chất 1.2.2 Phươngpháp tán xạ ngược gamma xác định bề dày vật liệu Phương pháp tán xạ ngược gamma có thể được bố trí hệ đo như hình 1.4 Theo bố trí thí nghiệm hình 1.4 thì sau khi truyền đến vật chất thì chùm tia gamma tán xạ bị lệch một góc θ so với chùm tia gamma tới và cường độ của chia tán xạ bị suy giảm Vật chất θ Nguồn Chùm tia gamma tán xạ Buồng chì Đầu... Đầu dò được sử dụng trong hệ đo là đầu dò NaI 76BR76 thuộc phòng thí nghiệm Vật lý hạt nhân Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Vật chất cần khảo sát bề dày gồm giấy, nhôm, thép và đồng Trong quá trình khảo sát bề dày vật liệu bằng chương trình MCNP thì bề dày được thay đổi từ 5 mm đến 55 mm, mỗi lần khảo sát thì bề dày của vật liệu được tăng thêm 5 mm Hình 3.1: Cấu hình hệ đo tán xạ 3.1.1.1... trình mô phỏng MCNP (viết tắt của cụm từ Monte Carlo N -Particle) Tuy nhiên tại Việt Nam, số công trình nghiên cứu và sử dụng chương trình mô phỏng MCNP để khảo sát phương pháp tán xạ ngược gamma còn khá hạn chế Xuất phát từ nhu cầu của thực tế, mong muốn được nghiên cứu, tìm hiểu đồng thời tạo cơ sở cho các quá trình thực nghiệm xác định bề dày vật liệu bằng phương pháp tán xạ ngược gamma là động lực... xạ gamma 3 Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài có những nhiệm vụ cơ bản sau: - Nghiên cứu những kiến thức cơ bản về tương tác giữa bức xạ gamma với vật chất và phương pháp tán xạ ngược gamma trong việc khảo sát bề dày vật liệu, tìm hiểu cấu hình hệ đo - Nghiên cứu những kiến thức tổng quan về chương trình mô phỏng MCNP, cách viết một chương trình MCNP - Nghiên cứu hệ đo tán xạ ngược. .. đồ mô phỏng phương pháp tán xạ ngược gamma [3] Hình 1.5: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa số đếm tán xạ và bề dày vật liệu Trong luận văn này tôi đề xuất hàm làm khớp số đếm tổng và bề dày vật liệu có dạng hàm cho bởi biểu thức 1.4 [6]: I= a + bx + cx 2 + dx 3 + ex 4 + fx 5 (1.4) Trong đó I là số tổng(số đếm tán xạ) và x là bề dày vật liệu Dựa vào đồ thị hình 1.5 thấy rằng: khi bề dày vật liệu tăng ... sở cho trình thực nghiệm xác định bề dày vật liệu phương pháp tán xạ ngược gamma động lực giúp chọn đề tài Khảo sát bề dày vật liệu phương pháp tán xạ ngược gamma sử dụng chương trình MCNP làm... chính: Chương 1: Phương pháp tán xạ ngược gamma khảo sát bề dày vật liệu Nội dung chương kiến thức tương tác xạ gamma với vật chất phương pháp tán xạ ngược gamma xác định bề dày vật liệu Chương. .. cứu đề tài Khảo sát bề dày số loại vật liệu đơn giản giấy, nhôm, thép, đồng xác định bề dày bão hòa loại vật liệu phương pháp tán xạ ngược gamma sử dụng chương trình mô MCNP, hệ đo sử dụng đầu