BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH - Nguyễn Thị Quý NGHIÊN CỨU PHÉP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON NHANH TRÊN NGUỒN NEUTRON Am-Be LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH - Nguyễn Thị Quý NGHIÊN CỨU PHÉP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON NHANH TRÊN NGUỒN NEUTRON Am-Be Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Hai năm học cao học, thời gian không dài đầy thử thách sống quanh bộn bề công việc phải lo lắng Trong trình đó, nhận nhiều động viên, giúp đỡ thầy cô, bạn bè người thân Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn đến thầy hướng dẫn TS Huỳnh Trúc Phương, thầy gợi ý, hướng dẫn dành nhiều thời gian để đọc chỉnh sửa luận văn cho Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn học viên, sinh viên thực hướng đề tài phòng thí nghiệm Vật lý hạt nhân trường Đại học KHTN Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ việc tìm tài liệu làm mẫu Bên cạnh đó, chân thành cảm ơn thầy, cô tận tình giảng dạy học phần vừa qua Cảm ơn bạn khóa 22 động viên nhiều đặc biệt bạn Nguyễn Kiến Trạch Cuối cùng, Tôi xin gửi lời cảm ơn đến người thân gia đình động viên, tạo điều kiện để hoàn thành khóa học Nguyễn Thị Quý MỤC LỤC LIỆT KÊ CÁC KÍ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10 MỞ ĐẦU 11 Chương - TỔNG QUAN CƠ SỞ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 13 1.1 Neutron 13 1.1.1 Nguồn neutron 13 1.1.1.1 Nguồn neutron đồng vị (hay nguồn neutron loại (α , n ) ) 13 1.1.1.2 Nguồn neutron từ máy gia tốc 14 1.1.1.3 Nguồn neutron từ lò phản ứng hạt nhân 15 1.1.2 Phổ neutron 16 1.1.2.1 Neutron nhiệt (thermal neutron) 17 1.1.2.2 Neutron nhiệt (epithermal neutron) 18 1.1.2.3 Neutron nhanh (fast neutron) 19 1.2 Tương tác neutron với vật chất 19 1.2.1 Tán xạ đàn hồi X (n,n) X 20 1.2.2 Tán xạ không đàn hồi A (n,n’)A* 23 1.2.3 Bắt neutron ( n, γ ) 24 1.2.4 Neutron gây phản ứng phân hạch hạt nhân 25 1.3 Phương trình phép phân tích kích hoạt neutron .26 1.3.1 Giới thiệu .26 1.3.2 Nguyên lý phương pháp phân tích kích hoạt neutron 28 1.3.3 Phương trình phép phân tích kích hoạt 28 Chương - KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT 32 2.1 Giới thiệu hệ phân tích kích hoạt 32 2.1.1 Nguồn neutron đồng vị Am-Be 32 2.1.2 Hệ phổ kế gamma 34 2.2 Khảo sát đặc trưng phổ neutron nguồn Am - Be 35 2.2.1 Phép đo thông lượng neutron nhanh 35 2.2.1.1 Phương pháp thực nghiệm cho việc xác định thông lượng neutron nhanh 35 2.2.1.2 Thực nghiệm xác định thông lượng neutron nhanh 35 2.2.2 Phép đo thông lượng neutron nhiệt 39 2.2.2.1 Phương pháp thực nghiệm cho việc xác định thông lượng neutron nhiệt 39 2.2.2.2 Thực nghiệm xác định thông lượng neutron nhiệt 40 2.2.3 Phép đo hệ số lệch phổ neutron nhiệt 𝛂𝛂 tỉ số thông lượng neutron nhiệt nhiệt 42 2.2.3.1 Phương pháp thực nghiệm cho việc xác định hệ số lệch phổ neutron nhiệt 42 2.2.3.2 Thực nghiệm xác định hệ số lệch phổ neutron nhiệt 44 2.3 Kết luận 47 Chương - ÁP DỤNG PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG NGUYÊN TỐ TRONG MỘT SỐ LOẠI MẪU 48 3.1 Phân tích mẫu với hàm lượng biết trước 48 3.1.1 Đặt vấn đề 48 3.1.2 Chuẩn bị mẫu 48 3.1.3 Chiếu đo mẫu 49 3.1.4 Kết 49 3.2 Phân tích hàm lượng Fe Al số mẫu địa chất 50 3.2.1 Chuẩn bị mẫu phân tích 50 3.2.2 Chiếu đo mẫu 52 3.2.3 Kết phân tích hàm lượng nguyên tố 53 3.3 Kết luận .55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 KIẾN NGHỊ VÀ PHÁT TRIỂN 57 DANH MỤC CÔNG TRÌNH 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 LIỆT KÊ CÁC KÍ HIỆU A sp : Hoạt độ riêng nguyên tố phân tích, (phân rã.s–1.g–1) C : Hệ số hiệu chỉnh thời gian đo [= (1 − eλt ) / λt m ] D : Hệ số hiệu chỉnh thời gian rã [= e−λt ] E : Năng lượng neutron (eV) E Cd : Năng lượng ngưỡng cadmi, (E Cd = 0,55 eV) Er : Năng lượng cộng hưởng hiệu dụng trung bình Eγ : Năng lượng tia gamma f : Tỉ số thông lượng neutron nhiệt thông lượng neutron nhiệt F Cd : Hệ số hiệu chỉnh cho độ truyền qua Cd neutron nhiệt Ge : Hệ số hiệu chỉnh tự che chắn neutron nhiệt G th : Hệ số hiệu chỉnh tự che chắn neutron nhiệt m d HPGe : Detector germanium siêu tinh khiết I0 : Tiết diện tích phân cộng hưởng phân bố thông lượng neutron nhiệt trường hợp lý tưởng 1/E, (cm2) I (α) : Tiết diện tích phân cộng hưởng phân bố thông lượng neutron nhiệt không tuân theo quy luật 1/E, (cm2) M : Khối lượng nguyên tử nguyên tố bia, (g.mol–1) Np : Số đếm vùng đỉnh lượng toàn phần N p /t m : Tốc độ xung đo đỉnh tia γ quan tâm hiệu chỉnh cho thời gian chết hiệu ứng ngẫu nhiên trùng phùng thật, (s–1) n(v) : Mật độ neutron vận tốc neutron v Q0 : Tỉ số tiết diện tích phân cộng hưởng tiết diện vận tốc neutron 2200 m.s–1 Q (α) : Tỉ số tiết diện tích phân cộng hưởng tiết diện phổ neutron nhiệt −λt i S : Hệ số hiệu chỉnh thời gian chiếu [= − e td : Thời gian rã (chờ) ti : Thời gian chiếu tm : Thời gian đo T 1/2 : Chu kì bán rã w : Khối lượng mẫu W : Khối lượng nguyên tố α : Hệ số lệch phổ neutron nhiệt γ : Xác suất phát tia gamma cần đo εp : Hiệu suất ghi đỉnh lượng tia gamma θ : Độ phổ cập đồng vị λ : Hằng số phân rã σ0 : Tiết diện phản ứng (n,γ) vận tốc neutron 2200 m.s–1, (cm2) ] σ(v) : Tiết diện phản ứng (n,γ) vận tốc neutron v, (cm2) σ(E) : Tiết diện phản ứng (n,γ) lượng neutron E, (cm2) φe : Thông luợng neutron nhiệt, (n.cm–2.s–1) φ(E) : Thông lượng neutron lượng E, (n.cm–2s–1) φf : Thông luợng neutron nhanh, (n.cm–2.s–1) φ th : Thông lượng neutron nhiệt, (n.cm–2.s–1) φ(v) : Thông lượng neutron vận tốc v, (n.cm–2s–1); φ(v) = n(v).v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Những nguồn neutron đồng vị Bảng 1.2: Các nguyên tố tạo phản ứng với neutron nhanh Bảng 1.3: Loại tương tác chiếm ưu theo lượng Bảng 2.1: Khối lượng mẫu phản ứng hạt nhân quan tâm Bảng 2.2: Dữ liệu phản ứng hạt nhân diện tích đỉnh lượng Bảng 2.3: Thông lượng neutron nhanh kênh nhanh Bảng 2.4: Dữ liệu phản ứng hạt nhân xảy diện tích đỉnh lượng Bảng 2.5: Thông lượng neutron nhiệt kênh nhanh Bảng 2.6: Khối lượng mẫu dùng cho thực nghiệm Bảng 2.7: Phản ứng hạt nhân đặc trưng quan tâm Bảng 2.8: Các số liệu thực nghiệm monitor Bảng 2.9: Hoạt độ riêng tỉ số cadmi monitor Bảng 2.10: Thông số cộng hưởng monitor Bảng 2.11: Thông số phổ neutron kênh nhanh nguồn neutron Am-Be Bảng 3.1: Hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn Bảng 3.2: Diện tích đỉnh lượng thu mẫu chuẩn Bảng 3.3: Thông số hạt nhân đồng vị quan tâm Bảng 3.4: Kết xác định hàm lượng Bảng 3.5: Khối lượng mẫu phân tích Bảng 3.6: Diện tích đỉnh lượng thu Bảng 3.7: Kết tính hàm lượng nguyên tố mẫu địa chất DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phổ neutron theo lượng Hình 1.2: Tán xạ đàn hồi neutron với nhân bia Hình 1.3: Tán xạ đàn hồi cộng hưởng neutron với nhân bia Hình 1.4: Tán xạ không đàn hồi neutron nhân bia Hình 1.5: Sơ đồ minh họa trình bắt neutron hạt nhân bia Hình 2.1: Cấu hình nguồn neutron Am-Be môn Vật lý hạt nhân Hình 2.2: Hệ chuyển mẫu MTA - 1527 nhờ bơm áp lực Hình 2.3: Hệ phổ kế gamma với detector HPGe Hình 2.4: Phổ lượng tia gamma mẫu Al-01 Hình 2.5: Phổ lượng tia gamma mẫu Al - 0,1%Au (chiếu bọc) Hình 3.1: Quy trình xử lý mẫu MỞ ĐẦU Kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron lò phản ứng hạt nhân đời từ năm 1940 Ngày 90% lò phản ứng giới dùng kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron để xác định hàm lượng nguyên tố vật liệu kỹ thuật phân tích có tính vượt trội so với phương pháp khác không hủy mẫu, phân tích nhanh, độ xác cao, đơn giản thực nghiệm…Kỹ thuật phân tích dựa phản ứng hạt nhân bia với neutron từ lò phản ứng, máy gia tốc hay nguồn neutron đồng vị [14] Vào năm 1994, môn Vật lý hạt nhân - Trường Đại học Khoa học tự nhiên Tp HCM xây dựng hoàn thiện hệ thống phân tích kích hoạt neutron MTA - 1527 với nguồn neutron đồng vị Am - Be (5Ci) hoạt độ mẫu sau chiếu neutron đo detector NaI (Tl) ống đếm Geiger – Muller [13] Cùng với phát triển môn Vật lý hạt nhân, hệ phân tích kích hoạt phát triển kết hợp với việc đo hoạt độ phóng xạ mẫu detector Germanium siêu tinh khiết (HPGe) từ năm 2004[11] Hệ thống phân tích kích hoạt neutron môn Vật lí hạt nhân có hai kênh là: kênh neutron nhiệt kênh neutron nhanh Trong đó, kênh neutron nhiệt khai thác nhiều năm [2],[11],[13] đạt kết định, chẳng hạn phân tích hàm lượng Al, Na Mn xi măng [2] Gần đây, phương pháp chuẩn hóa k cho hệ phân tích kích hoạt phát triển [6],[12] Tuy nhiên, tất công trình nghiên cứu trước dựa kích hoạt bia với neutron nhiệt kênh chiếu neutron nhiệt, kênh neutron nhanh chưa nghiên cứu sử dụng Vì vậy, để đưa vào khai thác sử dụng kênh nhanh dùng cho kích hoạt neutron việc nghiên cứu phát triển kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron kênh nhanh cần thiết có ý nghĩa Nếu nghiên cứu thành công thông số phổ neutron kênh nhanh việc phân tích hàm lượng nguyên tố Al, Fe, Ti, Zn,…trong mẫu đất đá dễ dàng xác định Với ý nghĩa khoa học thực tiễn nêu, thực đề tài: “Nghiên cứu phép phân tích kích hoạt neutron nhanh nguồn neutron Am-Be” Mục tiêu đề tài nghiên cứu phép phân tích kích hoạt neutron nhanh nguồn Am-Be dựa vào phản ứng hạt nhân (n, p), (n, α ) ứng dụng phân tích hàm lượng nguyên tố Fe, Al mẫu địa chất Để phát triển kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron nhanh kênh nhanh nguồn Am-Be, luận văn tiến hành nghiên cứu:  Tổng quan sở phân tích kích hoạt neutron  Khảo sát đặc trưng hệ phân tích kích hoạt bao gồm đặc trưng hệ phổ kế gamma với detector HPGe đặc trưng phổ neutron nguồn Am-Be  Áp dụng phân tích hàm lượng nguyên tố Fe, Al mẫu địa chất kích hoạt neutron nhanh Chương TỔNG QUAN CƠ SỞ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 1.1 Neutron Trước tìm neutron người ta biết sử dụng hạt mang điện (như α, p, d) việc thực phản ứng hạt nhân Các hạt mang điện nên chịu lực cản Coulomb gần hạt nhân, hạn chế khả xuyên sâu vào bên hạt nhân nên làm giảm tiết diện phản ứng Với neutron, nhược điểm khắc phục cách dễ dàng Sự bắt neutron xảy neutron có lượng bất kỳ, va chạm với hạt nhân tùy ý Chính sau phát neutron, hàng loạt phản ứng hạt nhân thực hiện, làm xuất vô số đồng vị phóng xạ mở hướng nghiên cứu thực nghiệm 1.1.1 Nguồn neutron Nguồn neutron quan trọng phân tích kích hoạt neutron Trong thực tế, có nhiều loại nguồn neutron, tùy theo yêu cầu phương pháp phân tích để lựa chọn loại nguồn phù hợp Đặc trưng quan trọng nguồn neutron lượng neutron thông lượng neutron phát 1.1.1.1 Nguồn neutron đồng vị (hay nguồn neutron loại (α , n ) ) Phần lớn nguồn neutron đồng vị thường sử dụng vật liệu phóng xạ phát Anpha Radi, Poloni, Plutoni… (nguồn phát) trộn với Berili neutron sinh theo phản ứng (α,n) Trong đó, nguồn Be9 (α, n) C12 tiện lợi, có tiết diện hiệu dụng lớn, công suất lớn ổn định theo thời gian (1,2.107÷1,7.107 neutron/s) nên dùng tạo nguồn neutron nhỏ dùng phòng thí nghiệm để thăm dò phân tích địa chất Phổ lượng neutron tạo nguồn phổ liên tục có giá trị 1÷13 MeV; trung bình lượng neutron sinh 4÷5 MeV[14] Một số nguồn neutron đồng vị thường sử dụng cho bảng 1.1 Bảng 1.1: Những nguồn neutron đồng vị [14] Chu kỳ bán rã Cường độ neutron (s-1Ci-1) Năng lượng neutron trung bình (MeV) 227 Ac 22 năm 1,5×107 4,0 241 Am 432 năm 1,5x107 5,7 239 2,4×104 năm 1,4×107 4,5 210 Po 138 ngày 2,5×107 4,3 226 Ra 1620 năm 1,3×107 3,6 Nguồn phát Pu 1.1.1.2 Nguồn neutron từ máy gia tốc Neutron tạo từ phản ứng bắn phá hạt nhân bia khác hạt mang điện p hay d tăng tốc máy gia tốc mạnh: A ZX + 1H → Z+1 XA+1 + o n1 + Q A ZX + 1H → Z+1 XA + o n1 + Q Các phản ứng đặc biệt có lợi dùng làm nguồn neutron, neutron trường hợp đơn với lượng cường độ lớn Một phản ứng điển hình dùng hạt đơtron tăng tốc bắn vào bia Triti: 1H + 1H → He4 + o n1 + Q Phản ứng sinh neutron đơn với lượng 14 MeV, cường độ neutron sinh khoảng 1011 - 1012 n.s-1 tương đương với thông thượng neutron nhanh khoảng 109 - 1010 n.cm-2.s-1 Đây phản ứng dùng máy phát neutron đại Máy phát neutron thường dùng để xác định số nguyên tố có tiết diện hấp thụ lớn neutron nhanh, nguyên tố phân tích kích hoạt theo neutron loại cho bảng 1.2 Bảng 1.2: Các nguyên tố tạo phản ứng với neutron nhanh [14] Nguyên tố Phản ứng T 1/2 Aluminium (Al) Al27(n, p)Mg27 9,5 phút Magnesium (Mg) Mg26(n, α )Ne23 37,6 giây Silicon (Si) Si28(n, p) Al28 2,3 phút Iron (Fe) Fe56(n, p) Mn56 2,58 Zirconium (Zr) Zr90(n,2n) Zr89m 4,2 phút Nickel (Ni) Ni60(n,p)Co60m 10,5 phút 1.1.1.3 Nguồn neutron từ lò phản ứng hạt nhân Các lò phản ứng có khả kích hoạt mạnh nhất, tùy theo cách cấu tạo, chúng cung cấp neutron với thông lượng không đổi Các lò phản ứng lớn cho neutron với thông lượng khoảng 1015 n.cm-2.s-1 lò phản ứng thông thường số vào khoảng 1012 n.cm-2.s-1 [14] Vật liệu hạt nhân chủ yếu 233U , 235U 239 Pu Trung bình vỡ hạt nhân có 2,5 neutron nhanh phát ra, neutron làm chậm trở thành neutron nhiệt tiếp tục gây phản ứng phân chia khác Ngoài neutron nhiệt, neutron nhiệt neutron nhanh dùng phân tích kích hoạt Lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm hoạt động vùng lượng nhiệt lớn (100 kW-10MW) với thông lượng neutron nhiệt khoảng 1012 - 1014 n.cm-2.s-1 Đây nguồn neutron hiệu cho phân tích kích hoạt tiết diện hấp thụ neutron cao vùng nhiệt đa số nguyên tố Ngoài ba loại nguồn phát neutron thông dụng vừa trình bày trên, số nguồn neutron phổ biến + Các nguồn neutron từ phản ứng (γ, n): A ZX + γ → Z XA-1 + o n1 + Q Chiếu lượng tử γ (từ nhân phóng xạ tự nhiên nhân tạo) vào nhân bia Berili Dơteri thu neutron đơn theo phương trình: Be9(γ, n) Be8 hay D2(γ, n)H1 Với loại nguồn nhận 107 neutron/s curi phóng xạ gamma (có lượng 1,692 MeV) với bia Sb + Một số nguồn phân hạch tự phát nguồn Cf (chu kì 2,6 năm) Qua 252 trình phân hạch, nguồn 252Cf tạo 3,76 neutron có lượng 1,5 MeV phản ứng Một miligam 252Cf phát 2,28×109 neutron/s 1.1.2 Phổ neutron Tiết diện bắt thông lượng neutron phụ thuộc vào lượng neutron Phổ neutron lò phản ứng theo lượng chia làm ba miền hình 1.1 [3] Hình 1.1: Phổ neutron lò phản ứng Trong hình 1.1 ta thấy, thông lượng neutron nhiệt lớn nhất, thông lượng neutron nhiệt neutron nhanh bé phụ thuộc vào đặc điểm phản ứng đặc biệt phụ thuộc vào lựa chọn chất làm chậm 1.1.2.1 Neutron nhiệt (thermal neutron) Như biết, neutron sinh từ loại nguồn neutron neutron nhanh, sau neutron dần lượng tương tác với môi trường chất làm chậm cuối bị nhiệt hóa Vậy, neutron nhiệt neutron trạng thái cân nhiệt với môi trường chất làm chậm, chúng có lượng khoảng từ - 0,5 eV Phổ neutron nhiệt tuân theo phân bố Maxwell - Boltzmann [3] E − dn 2π = e kTn E dE n ( πkTn ) (1.1) Trong đó, n số neutron tổng cộng hệ, dn số neutron có lượng khoảng E đến E+dE, k hệ số Boltzmann T n nhiệt độ neutron Phân bố thông lượng neutron nhiệt độ T n sau: E e φ'm ( E ) = φm kT ( n) − ( E kTn ) (1.2) Trong đó, φm thông lượng neutron toàn phần 1.1.2.2 Neutron nhiệt (epithermal neutron) Đây neutron trình làm chậm, chúng có lượng khoảng từ 0,5 eV - 0,5 MeV Vùng gọi vùng trung gian hay vùng cộng hưởng Một cách lí tưởng, phân bố neutron nhiệt tỉ lệ nghịch với lượng neutron, hay nói cách khác phổ neutron nhiệt mô tả quy luật 1/E[3] φ φ'e = e E (1.3) Trong đó, φe thông lượng neutron nhiệt, φ'e thông lượng neutron nhiệt thực cho khoảng logarit lượng Do cấu trúc môi trường vật chất lò phản ứng, neutron bị hấp thụ làm cho phổ neutron nhiệt bị lệch khỏi quy luật 1/E Trên thực tế , ta biểu diễn theo công thức gần đúng: φe α φ'e = 1+α (1eV ) E (1.4) Trong đó: α số đặc trưng cho lệch phổ so với phổ lí tưởng, hay gọi độ lệch phổ neutron nhiệt, không phụ thuộc vào lượng, có giá trị khoảng [-1,1] 1.1.2.3 Neutron nhanh (fast neutron) Neutron nhanh hay neutron phân hạch neutron có lượng lớn 0,5 MeV Một số công thức bán thực nghiệm biểu diễn phổ neutron nhanh thường dùng [3]: Phổ phân hạch Watt = φ'f 0, 484φf e − E sinh 2E (1.5) Phổ phân hạch Cranberg φ'f ( E ) = 0, 453φf e −E 0,965 sinh 2, 29E (1.6) Phổ phân hạch Grundl Usner φ'f ( E ) = 0, 77φf e −0,776E sinh 2, 29E (1.7) Trong công thức trên, E lượng neutron (MeV), φf (E) thông lượng toàn phần neutron, φ'f ( E ) thông lượng neutron cho khoảng đơn vị lượng 1.2 Tương tác neutron với vật chất Khi xuyên qua vật chất, neutron tương tác với vật chất theo nhiều chế khác nhau, tán xạ đàn hồi, tán xạ không đàn hồi hay phản ứng hạt nhân Sự tương tác neutron với vật chất xảy chủ yếu neutron tương tác với hạt nhân nguyên tử phụ thuộc mạnh vào lượng Ở lượng xác định, loại tương tác chiếm ưu Bảng 1.3 cho thấy phân loại neutron theo lượng tương tác chiếm ưu tương ứng [9],[17] [...]... tài: Nghiên cứu phép phân tích kích hoạt neutron nhanh trên nguồn neutron Am- Be Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu phép phân tích kích hoạt neutron nhanh trên nguồn Am- Be dựa vào phản ứng hạt nhân (n, p), (n, α ) và ứng dụng phân tích hàm lượng nguyên tố Fe, Al trong mẫu địa chất Để phát triển kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron nhanh tại kênh nhanh của nguồn Am- Be, luận văn tiến hành nghiên cứu: ... cứu:  Tổng quan cơ sở phân tích kích hoạt neutron  Khảo sát các đặc trưng của hệ phân tích kích hoạt bao gồm đặc trưng của hệ phổ kế gamma với detector HPGe và đặc trưng của phổ neutron của nguồn Am- Be  Áp dụng phân tích hàm lượng nguyên tố Fe, Al trong mẫu địa chất bằng kích hoạt neutron nhanh Chương 1 TỔNG QUAN CƠ SỞ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 1.1 Neutron Trước khi tìm ra neutron người ta chỉ... tại kênh chiếu neutron nhiệt, còn kênh neutron nhanh vẫn chưa được nghiên cứu sử dụng Vì vậy, để đưa vào khai thác sử dụng kênh nhanh dùng cho kích hoạt neutron thì việc nghiên cứu phát triển kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron trên kênh nhanh này là cần thiết và có ý nghĩa Nếu nghiên cứu thành công các thông số phổ neutron tại kênh nhanh này thì việc phân tích hàm lượng các nguyên tố như Al, Fe, Ti,... hủy mẫu, phân tích nhanh, độ chính xác cao, đơn giản trong thực nghiệm…Kỹ thuật phân tích này dựa trên phản ứng hạt nhân bia với neutron từ lò phản ứng, máy gia tốc hay nguồn neutron đồng vị [14] Vào năm 1994, bộ môn Vật lý hạt nhân - Trường Đại học Khoa học tự nhiên Tp HCM đã xây dựng và hoàn thiện hệ thống phân tích kích hoạt neutron MTA - 1527 với nguồn neutron đồng vị Am - Be (5Ci) và hoạt độ của... Ngoài neutron nhiệt, neutron trên nhiệt thì neutron nhanh cũng được dùng trong phân tích kích hoạt Lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm hoạt động trong vùng năng lượng nhiệt lớn (100 kW-10MW) với thông lượng neutron nhiệt khoảng 1012 - 1014 n.cm-2.s-1 Đây là nguồn neutron hiệu quả nhất cho phân tích kích hoạt do tiết diện hấp thụ neutron cao trong vùng nhiệt đối với đa số các nguyên tố Ngoài ba loại nguồn. .. neutron rất quan trọng trong phân tích kích hoạt neutron Trong thực tế, có nhiều loại nguồn neutron, vì vậy tùy theo yêu cầu và phương pháp phân tích để lựa chọn loại nguồn phù hợp Đặc trưng quan trọng nhất của một nguồn neutron là năng lượng neutron và thông lượng neutron do nó phát ra 1.1.1.1 Nguồn neutron đồng vị (hay nguồn neutron loại (α , n ) ) Phần lớn nguồn neutron đồng vị thường sử dụng là những... Phổ năng lượng tia gamma của mẫu Al-01 Hình 2.5: Phổ năng lượng tia gamma của mẫu Al - 0,1%Au (chiếu bọc) Hình 3.1: Quy trình xử lý mẫu MỞ ĐẦU Kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron trên lò phản ứng hạt nhân ra đời từ những năm 1940 Ngày nay hơn 90% lò phản ứng trên thế giới đều dùng kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron để xác định hàm lượng nguyên tố trong vật liệu vì kỹ thuật phân tích này có tính vượt... kênh neutron nhiệt đã được khai thác nhiều năm nay [2],[11],[13] và đã đạt được những kết quả nhất định, chẳng hạn như phân tích hàm lượng Al, Na và Mn trong xi măng [2] Gần đây, phương pháp chuẩn hóa k 0 cho hệ phân tích kích hoạt này đã được phát triển [6],[12] Tuy nhiên, tất cả các công trình nghiên cứu trước đây đều dựa trên kích hoạt bia với neutron nhiệt tại kênh chiếu neutron nhiệt, còn kênh neutron. .. chiếu neutron được đo trên detector NaI (Tl) hoặc ống đếm Geiger – Muller [13] Cùng với sự phát triển của bộ môn Vật lý hạt nhân, hệ phân tích kích hoạt này đã được phát triển kết hợp với việc đo hoạt độ phóng xạ của mẫu bằng detector Germanium siêu tinh khiết (HPGe) từ năm 2004[11] Hệ thống phân tích kích hoạt neutron của bộ môn Vật lí hạt nhân có hai kênh là: kênh neutron nhiệt và kênh neutron nhanh. .. còn gọi là độ lệch phổ neutron trên nhiệt, không phụ thuộc vào năng lượng, có giá trị trong khoảng [-1,1] 1.1.2.3 Neutron nhanh (fast neutron) Neutron nhanh hay neutron phân hạch là những neutron có năng lượng lớn hơn 0,5 MeV Một số công thức bán thực nghiệm biểu diễn phổ neutron nhanh thường dùng [3]: Phổ phân hạch của Watt = φ'f 0, 484φf e − E sinh 2E (1.5) Phổ phân hạch của Cranberg φ'f ( E ) = 0,