BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ  LÊ THỊ MỘNG THUẦN Người hướng dẫn: Thầy HOÀNG ĐỨC TÂM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành vật lý hạt nhân Thành phố Hồ Chí Minh-tháng năm 2009 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn, cố gắng nỗ lực thân, em nhận nhiều quan tâm, hướng dẫn động viên quý thầy cô, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy Hoàng Đức Tâm tận tình hướng dẫn kiến thức chuyên môn kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành luận văn Các thầy phụ trách phòng thí nghiệm tạo điều kiện tốt để em hoàn thành việc đo đạc thực nghiệm Gia đình tập thể lớp lý Cử Nhân K-31 động viên em suốt thời gian học đại học thời gian thực luận văn MỞ ĐẦU Các nhân phóng xạ có khắp nơi môi trường sống Môi trường chịu tác động ngày lớn từ hoạt động người như: trình công nghiệp hóa - đại hóa, thăm dò, khai thác tài nguyên…Song song khoa học công nghệ đặc biệt kỹ thuật hạt nhân ngày phát triển đại Và vấn đề phóng xạ môi trường mối quan tâm hàng đầu Nghiên cứu phóng xạ môi trường bắt đầu việc đo hoạt độ mẫu môi trường: đất, nước, bụi khí… Có hai phương pháp xác định hoạt độ mẫu môi trường  Phương pháp tương đối: mẫu cần đo đo dạng hình học với mẫu chuẩn Tỉ số diện tích đỉnh tương ứng với nguyên tố quan tâm hai phổ dùng để tính hoạt độ  Phương pháp tuyệt đối: dùng đường cong hiệu suất để xác định trực tiếp hoạt độ Phương pháp tương đối cho kết xác cao việc làm mẫu chuẩn đòi hỏi nhiều thời gian công sức Và khó khăn, tốn phải chuẩn bị loạt mẫu chuẩn với hoạt độ xác định để đo kèm với mẫu Do đó, phạm vi sai số cho phép phương pháp tuyệt đối - tính hoạt độ dựa vào đường cong hiệu suất - phương pháp tương đối hiệu quả, kinh tế dễ thực Luận văn trình bày chi tiết “Xác định hoạt độ số nguyên tố phương pháp xây dựng đường cong hiệu suất” Luận văn hình thành sở: tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động hệ phổ kế gamma phông thấp - phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân trường đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, từ xây dựng đường cong hiệu suất ghi detector mẫu khối hình trụ, áp dụng vào xác định hoạt độ nguyên tố điển hình 40 K mẫu chuẩn đơn IAEA-RGK-1; mẫu chuẩn đa nguyên IAEA-375 (vì hai mẫu biết hoạt độ 40 K IAEA cung cấp), số mẫu đất Sau đem so sánh với kết có sẵn để kiểm tra tính đắn đường cong hiệu suất phương pháp tính hoạt độ trực tiếp Bố cục luận văn gồm:  Mở đầu : giới thiệu nội dung mục đích đề tài  Chương I: Tóm tắt sở lý thuyết tổng quan ghi đo xạ  Chương II: Thực nghiệm: trình bày bước xây dựng đường cong hiệu suất, tính toán hiệu suất detector cho mẫu khối hình trụ, thao tác chuẩn bị mẫu, đo mẫu, cách tính hoạt độ đường cong hiệu suất  Kết luận: tổng kết đề tài số nhận xét 40 K CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TỔNG QUAN VỀ GHI ĐO BỨC XẠ 1.1 Các nguồn phóng xạ Các nguồn phóng xạ chia làm hai loại: nguồn phóng xạ tự nhiên nguồn phóng xạ nhân tạo Các nguồn phóng xạ tự nhiên có nguồn gốc từ Trái Đất tia vũ trụ Các nguồn phóng xạ nhân tạo người tạo cách kích hoạt hạt nhân lò phản ứng, sản phẩm phản ứng hạt nhân…Sau ta tìm hiểu chi tiết nguồn phóng xạ 1.1.1 Các nguồn phóng xạ tự nhiên: 1.1.1.1 Bức xạ vũ trụ Các xạ proton, alpha,…năng lượng cao từ không gian rơi vào khí Trái Đất gọi tia vũ trụ sơ cấp Trên đường đến Trái Đất, chúng tương tác với bầu khí sinh tia vũ trụ sơ cấp Các tia vũ trụ sơ cấp - Các tia vũ trụ sơ cấp chia thành nhóm sau:  Nhóm p gồm proton, deutron trion  Nhóm gồm 23He  Nhóm hạt nhân nhẹ (Z= 5) gồm Lithium, Beryllium Boron  Nhóm hạt nhân trung bình (Z= 69) gồm Cacbon, Oxygen, Nitrogen Flourine  Nhóm hạt nhân nặng gồm hạt nhân với Z 10  Nhóm hạt nhân nặng gồm hạt nhân với Z 20  Nhóm hạt nhân siêu nặng gồm hạt nhân với Z 30 Bảng 1-1Thành phần hóa học tia vũ trụ sơ cấp Nhóm hạt nhân p Z N/Nnặng tia Giá trị trung bình vũ trụ sơ cấp N/Nnặng vũ 650 47 trụ 3360 258 6830 1040 -5 3.3 10 2.64 10 10.1 20 0.26 0.06 0.05 30 0.3*10 Hạt nhẹ 3-5 Trung bình Nặng 6-9 10 Rất nặng Siêu nặng -4 0.6*10 -5 -5 Với N/Nnặng tỉ số số hạt nhóm xét so với số hạt hạt nhân nặng Hai cột cuối ứng với số liệu thực nghiệm Từ bảng ta thấy tia vũ trụ sơ cấp, vật chất vũ trụ chủ yếu gồm hạt proton anpha Trong vật chất vũ trụ tỉ số N/N nặng lớn nhiều lần so với tia vũ trụ Ngược lại, thành phần hạt siêu nặng hạt nhẹ tia vũ trụ lớn nhiều lần so với vật chất vũ trụ Các tia vũ trụ thứ cấp Tia vũ trụ thứ cấp sinh tia vũ trụ sơ cấp tương tác với vật chất bầu khí Tia vũ trụ thứ cấp chia thành ba phần: Thành phần kích hoạt hạt nhân gồm hạt hadron (pion, proton, neutron,) Thành phần cứng gồm hạt muon, sinh phân rã hạt pion tích điện:  + (1.1) Các muon lượng cao có khả đâm xuyên lớn lượng trình ion hóa xạ hãm môi trường Thành phần mềm gồm electron, psitron gamma Tia gamma lượng cao sinh đồng thời với hạt hadron trình phân rã hạt pion trung hòa: o  + (1.2) Các gamma lượng cao xuyên qua môi trường, sinh cặp electron-positron cặp eletron-positron sinh tia gamma hãm Quá trình xảy lượng eletron positron giảm đến cỡ 72 MeV Các hạt sơ cấp có lượng lớn, sau tạo ra, chúng tiếp tục ion hóa môi trường khí Các hạt thứ cấp bị hấp thụ, bay xuống mặt đất Cường độ tia vũ trụ sơ cấp phụ thuộc vào độ cao bầu khí Thành phần hadron giảm nhanh theo chiều cao từ xuống Thành phần electron- photon có cường độ lớn độ cao lớn bị hấp thụ nhanh, xuống mặt đất cường độ không đáng kể so với thành phần hạt muon 1.1.1.2 Bức xạ có nguồn gốc từ Trái Đất 238 Các nhân phóng xạ vỏ Trái Đất chủ yếu gồm họ phóng xạ uranium ( U) actinium 235 232 nhân phóng xạ nhẹ khác 40K, 87Rb,…Sau sơ đồ phân ( U), thorium ( Th) hạt rã họ phóng xạ Bảng 1-2: Chuỗi 238U  Đồng vị 206 Pb Kiểu phân rã Năng lượng Cường độ(%) xạ (MeV) Chu kỳ bán rã α β 4,2 0,2 0,1 100 % 56% 44% 4,47*10 năm 24,1 ngày β 0,5 1,2 90% 10% 1,18 phút α 4,8 100% 2,44*10 năm α 4,7 4,6 75% 25% α 4,8 4,6 93% 7% 7,7*10 năm 1600 năm α 5,5 100% 2,382 ngày α 6,0 100% 3,05 phút β 0,7 100% 26,8 phút β 3,2 1,7 23% 77% 19,8 phút Po-214 α 7,7 100% 1,64*10 giây Pb-210 Bi-210 β β 0,03 1,2 100% 100% 22,3 năm 5,01 ngày Po-210 α 5,3 100% 138,4 ngày Pb-206 đồng vị bền - - - Kiểu phân rã Năng lượng xạ (MeV) Cường độ Chu kỳ bán rã α β 4,5 0,2 100% 100% 7,04*10 năm 25,6 α 5,0 4,7 8,4% 16% β 0,02 100% 3,25*10 năm 21,8 năm α 6,1 5,8 46% 54% 18,72 ngày α 5,7 5,5 76% 24% 11,4 ngày α 6,7 6,3 84% 16% 3,96 giây α 7,4 100% 1,78*10 giây 238 U Th 234Pa 234U 230Th 226Ra 222Rn 218Po 214Pb 214Bi 234 Bảng 1-3: Chuỗi Actinium 235U  Đồng vị 235 231 U Th Pa 227Ac 227Th 223Ra 219Rn 231 Po 215 207 4 Pb -3 211 β α Pb Bi 207Tl 211 207 Pb 232 Th 228 Ra Ac 228Th 224Ra 220Rn 216Po 212Pb 228 212 Bi 212 Po 208 Tl 208 Pb 20% 80% 84% 16% 36,1 phút 2,13 phút β 1,5 100% 4,76 phút trạng thái bền - - - Bảng 1-4: Chuỗi thorium: 232Th  Đồng vị 0,5 6,6 6,6 6,3 208 Pb Kiểu phân rã Năng lượng xạ (MeV) Cường độ(%) Chu kỳ bán rã α β 4,0 0,002 100% 100% 1,4*10 năm 5,75 năm β 1,6% 100% 6,13 α 5,4 5,3 72% 28% 9,91 năm α 5,7 5,4 95% 5% 3,64 ngày α 6,3 100% 55,6 giây α 0,014% β 6,8 β 0,3 0,6 66,3% β 2,3 33,7% α 5,6 5,8 6,0 6,1 1% 2% 70% 27% α 8,8 100% 3,0*10 giây β 1,8 100% 3,05 phút trạng thái bền - - 10 0,15 giây 88% 12% 0,24 60,6 phút -5 - Ba họ phóng xạ có đặc điểm chung là: hạt nhân thứ đồng vị phóng xạ sống lâu Họ thorium với hạt nhân 232 Th với thời gian bán rã 1.4*10 không giảm trình tồn Trái Đất Hạt nhân sống 4.5*10 năm nên bị phân rã phần, 235 238 10 năm nên thorium U họ uranium có thời gian U có thời gian bán rã 7*10 năm nên phân rã đáng kể Vì vỏ Trái Đất nhiều thorium, lượng 235 U bé 140 lần so với thorium Mỗi họ có thành viên dạng khí phóng xạ, chúng đồng vị khác nguyên tố radon: họ uranium khí thoron họ actinium khí 219 222 Rn gọi radon; họ thorium, khí 220 Rn gọi Rn gọi actinion Radon khí trơ, không tham gia phản ứng hóa học nào, tác nhân gây ung thư hàng đầu chất gây ung thư phổi Trong không khí radon thoron dạng nguyên tử tự do, sau thoát từ vật liệu xây dựng, đất đá, chúng phân rã thành chuỗi đồng vị phóng xạ cháu, nguy hiểm 218 Po Sản phẩm cuối họ phóng xạ chì: 206 Pb họ uranium, 207 Pb họ 208 actinium Pb họ thorium Ngoài họ phóng xạ trên, tự nhiên tồn số đồng vị phóng xạ với số nguyên tử thấp Các đồng vị phóng xạ quan trọng liệt kê bảng 1.5 Bảng 1-5: Một số đồng vị phóng xạ với số nguyên tử thấp Hạt nhân Độ giàu đồng vị (%) T1/2 (năm) Hoạt độ riêng (Bq/kg) 31635 0.11 4.8*10 10 8.88*10 62.9 4.3*10 10 In-115 95.8 6*10 8.88*10 184.26 Pt-190 0.013 6.9*10 La-138 0.089 1.12*10 Nd-144 23.9 2.4*10 Sm-148 11.27 >10 Hf-176 2.6 2.2*10 K-40 V-50 0.0118 0.25 1.3*10 Rb-87 27.9 Re-187 6*10 14 Một nguồn đồng vị trên, 11 Năng lượng xạ (MeV) 1.33 0.78 0.28 -3 0.003 3.18 765.9 9.25 1.88 4.07 4.01 10 0.048 13.32 11 14 1.46 1.55 -2 8.88*10 0.28 0.81 0.043 0.043 0.31 40 K phổ biến môi trường Hàm lượng trung bình đất đá khoảng 27 g/kg; đại dương khoảng 380 mg/L; động vật, thực vật thể người vào khoảng 1.7 g/kg 1.1.2 Các nguồn phóng xạ nhân tạo Các nguồn đồng vị nhân tạo gồm đồng vị phóng xạ phát tia xạ anpha, bêta gamma, nguồn neutron phát theo phản ứng hạt nhân ( , n) ( , n) Các chất đồng vị phóng xạ phân rã anpha bêta thường kèm theo phát gamma Do nguồn coi nguồn anpha, bêta gamma tùy theo mục đích sử dụng Bảng 1-6: Các nguồn phóng xạ anpha, bêta gamma thường dùng Tên Ký hiệu Americium 241 Krypton Loại xạ Năng lượng (MeV) T1/2 5.48 0.06 458 năm 0.67 10.6 năm 2.27 28 năm 1.173 ; 1.32 5.27 năm 0.66 30 năm 0.08; 0.248; 0.364; 0.637 ngày 140.5 1.711 15 ngày Am Kr 85 Strontium Sr 90 Cobalt Co 60 Caesium 137 Cs Iodine 131 Tecnecium 99m Photphorus I Tc 32 P 1.2 Sơ lược hệ phổ kế gamma 1.2.1 Tương tác xạ gamma với vật chất hình thành phổ 1.2.1.1 Tương tác xạ gamma với vật chất: Hiệu ứng quang điện Quang electron Epc=E- M K K Photon E L (a) (b) Tia X Electron Auger ECA= (c) K- L- M (d) Hình 1-1: Hiệu ứng quang điện Khi lượng tử gamma va chạm với electron quỹ đạo nguyên tử, gamma biến mất, toàn lượng truyền hết cho electron, electron bay khỏi nguyên tử gọi quang electron (photoelectron hình a, b ) Phần lượng dư chuyển thành động quang electron bay Năng lượng dạng động quang electron tính sau: Ee= E - (1.1) b Với E = h* lượng photon tới b lượng liên kết electron lớp vỏ nguyên tử trước bị Khi electron lớp K bay để lại lỗ trống, electron lớp chuyển vào lấp đầy lỗ trống phát tia X đặc trưng (hình c), electron Auger (hình d) Hiệu ứng quang điện không xảy với electron không đảm bảo định luật bảo toàn lượng động lượng.Thật vậy: Định luật bảo toàn lượng: E Ee E 'e c2 me hc m c e v c2 E m c2 v e E c2 me c 2 (1.2) với2v2 c2 Định luật bảo toàn động lượng: P Pe E me v c E me c c E (1.3) me c2 Từ (1.2) (1.3) ta có: 1 1 88 2232 Y 106.7 247 1836.6 99.2 2263 49 0.2916 Đường cong hiệu suất ứng với h=4cm hiệu su ất (%) 10 0.1 10 100 1000 10000 E (keV) Hình 2-10: Đường cong hiệu suất (E) với h= 4cm Các hệ số: Hệ số a E210 5.408 b 14.45 -0.8803 c -1.502 Với h= 5cm, t= 3465.8 (s) Bảng 2-10: Hiệu suất detector theo lượng độ cao h= cm Hạt A(Bq)- T1/2 A(Bq)- E nhân 20/07/ 07 (ngày) 23/06/08 (keV) Cd 22679 462.6 13647 88 3.61 34452 255 2.0177 Co 1557 271.8 656 122.06 85.6 46034 259 2.3654 Ce 1479 137.6 268 165.85 79.88 16054 176 2.1637 Cs 1956 10983 1915 661.6 85.1 32700 198 0.579 Mn 2045 312.3 964 834.55 99.98 15142 150 0.4533 Y 2232 106.7 247 898.04 93.7 3525 110 0.4395 Co 2539 1925 2247 1173.2 99.97 25954 170 0.3334 Co 2539 1925 2247 1332.5 99.98 23114 154 0.2969 Y 2232 106.7 247 1836.6 99.2 1884 45 0.2219 109 57 139 137 54 88 60 60 88 a (%) N ∆N H.suất ghi (%) Đường cong hiệu suất ứng với h=5cm hiệu suất (%) 10 0.1 10 100 1000 10000 E (keV) Hình 2-11: Đường cong hiệu suất (E) với h= 5cm Các hệ số: Hệ số a E210 5.36 b 13.47 -0.9097 c -1.394 2.3.2 Xác định phụ thuộc hiệu suất theo độ cao Đỉnh 1461 keV nằm vùng E> Ec= 210 keV, đường hiệu suất vùng có dạng bậc Các phương trình đường cong hiệu suất theo lượng vùng E> E c là: ln( ) = 6.904 – 0.8936*ln(E) với h= 0.15(cm) ln( ) = 6.663 – 0.8797*ln(E) với h= 0.5(cm) ln( ) = 6.543 – 0.8951*ln(E) với h= 1(cm) ln( ) = 6.148 – 0.8959*ln(E) với h= 2(cm) ln( ) = 5.748 – 0.8865*ln(E) với h= 3(cm) ln( ) = 5.408 – 0.8803*ln(E) với h= 4(cm) ln( ) = 5.36 – 0.9097*ln(E) với h= 5(cm) Lần lượt thay E= 1461 keV vào hàm hiệu suất h(E) đây, ta giá trị hiệu suất ghi đỉnh 1461 (keV) theo độ cao - ký hiệu E(h) Kết tính liệt kê bảng 2.11 Bảng 2-11: Hiệu suất ghi detector theo độ cao đỉnh 40K (1461 keV) h (cm) 0.15 0.5 (%) 1.480 1.287 1.021 0.683 0.490 0.365 0.281 Các thao tác tính phần mềm [Efficiency as a function of energy] xin xem phụ lục Dùng chương trình làm khớp bình phương tối thiểu[Least squares fitting calculation] hình 2.12 để làm khớp E(h) với bước sau: Hình 2-12: Làm khớp bình phương tối thiểu Nhập hai cột giá trị:  X độ cao h (cm)  Y hiệu suất ghi đỉnh lượng E (ở E= 1461 keV) ứng với độ cao h -1 Chọn dạng hàm muốn làm khớp, chọn dạng Y= y X=x Nghĩa phương trình E(h) có dạng sau: E(h) E(h) = (a+b h + c h + d h ) –1 làm khớp dạng nghịch đảo hàm đa thức bậc nên mục “Order of eq” ta chọn “3” Nhấp “OK” ta kết đồ thị hệ số làm khớp a, b, c, d hình 2.12 Vậy phương trình hiệu suất ghi đỉnh 1461 keV theo độ cao: E(h) -4 = (0.6207+0.3054 h + 0.05568 h + 1.41*10 h ) –1 2.3.3 Tính hiệu suất detector mẫu khối hình trụ Theo công thức 2.2, để tính hoạt độ 40 K cần xác định hiệu suất ghi đỉnh E= 1461(keV) Nếu mẫu cần đo có dạng hình đĩa (hoặc dạng nguồn điểm), muốn tính hiệu suất ghi ta cần thay E= 1461 vào phương trình h(E) ứng với độ cao đo mẫu Nhưng mẫu cần đo mẫu khối hình trụ nên hiệu suất detector lúc tính phương pháp lấy tích phân hiệu suất nguồn đĩa phụ thuộc khoảng cách E(h) Nguyên lý: Phương pháp dựa tập họp nhiều đĩa mỏng có bán kính thành hình trụ Vì hiệu suất đỉnh mẫu khối hình trụ xác định phương pháp lấy tích phân hàm hiệu suất đỉnh nguồn đĩa phụ thuộc khoảng cách, tính đến hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma bên thành phần mẫu Hình 2-13: Nguyên lý tính hiệu suất mẫu hình trụ Cách tính: Thanh điều chỉnh độ cao Hàm làm khớp ηE = (a + b h + c h2 + d h3 ) -1 ηE Nguồn đĩa H2 H CEC h Kết tính Xử lý số liệu Tích phân vùng h R H1 Ge crystal h(cm) H2 Hình 2-14: Cách tính hiệu suất Hiệu suất ghi detector đỉnh lượng E quan tâm mẫu hình trụ tính sau: v (H, ) H H H E (h)*e h dh (2.3) Với v(H, ) hiệu suất ghi đỉnh E nguyên tố quan tâm mẫu khối hình trụ H= H2 - H1 chiều cao mẫu hệ số hấp thụ tuyến tính E(h) phương đường cong hiệu suất phụ thuộc độ cao ứng với đỉnh lượng quan tâm, E=1461(keV), phương trình E(h) tìm 2.3.2 Sử dụng phần mềm tính tích phân hiệu suất nguồn đĩa [Intergration of disk source efficiency], ví dụ muốn tính hiệu suất v(H, ) đỉnh 1461 keV mẫu IAEA-RGK-1 sau: Hình 2-15: Tính tích phân phần mềm Với CEC bề dày lớp chết = bề dày tinh thể không hoạt động + bề dày vỏ nhôm CEC= 0.07 + 0.127 = 0.197 (cm) Bán kính detector R= 2.56 (cm) Các hệ số a, b, c d đường h(E) làm khớp 2.3.2 Nhấp “Calculation” để xuất giao diện hình 2.16, tính lại hệ số hấp thụ tuyến tính m= 0.0508 sau: Chất mẫu IAEA-RGK-1 KCl, nhấp vào K, Cl, sau nhấp “OK” ta kết Nhấp “Close” để đóng giao diện lại Cuối nhấp vào “OK” giao diện hình 2.15 ta kết Hình 2-16: Tính hệ số hấp thụ tuyến tính phần mềm Tiến hành tương tự với mẫu lại ý: cách gần xem chất Al 2O3 ta kết bảng 2.12 Bảng 2-12: Hiệu suất ghi detector đỉnh 40K mẫu hình trụ Mẫu IAEA-RGK-1 Đa nguyên Bình Thuận Đồng Nai IAEA-375 (%) 0.5694 0.5681 2.4 Tính hoạt độ 40 0.5647 0.556 K Bảng 2-13: Kết tính hoạt độ 40K mẫu đo Khối lượng Mẫu N (kg) Hoạt độ A (Bq) ∆N Hoạt độ riêng A/m ∆A (Bq/kg) IAEARGK-1 180*10-3 15220 131.6 0.5695 2319.578 12887 20.05 IAEA375 180*10-3 3244 82.9 0.5682 61.941 344 1.58 BT-03 186.49*10 -3 9392 114.6 0.5647 180.411 967 2.055 ĐN-04 203.19*10 -3 259 62.4 0.5560 5.053 25 1.22 Chú ý: N diện tích đỉnh trừ phông buồng chì (do đo thời gian dài (24 giờ) nên phải trừ phông) N=G–B Theo công thức truyền sai số : N 2 G G; Suy sai số N ( G )2 N N; G N B B G Với N B B ( B)2 Hoạt độ A tính công thức: A N (2.4) a* *t Sai số ∆A: A A * N (2.5) N 2.5 Sai số nhận xét Hoạt độ riêng (Bq/kg) Mẫu Theo IAEA Đo phương pháp xây dựng đường cong hiệu suất Sai số tương đối (%) IAEA-RGK-1 14000 12887 7.95 IAEA-375 424 344 18.87 Sai số tương đối lớn nguyên nhân sau:  Diện tích đỉnh 1461 keV phông buồng chì đóng góp cao (B=1128 41), sau trừ phông diện tích đỉnh thấp (N= 259 mẫu ĐN- 04) không đủ thống kê  Nguồn đĩa chuẩn mượn viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt để xây dựng đường cong hiệu suất phụ thuộc lượng h(E) Tại thời điểm thực đề tài số nguyên tố đĩa chu kỳ bán rã ngắn nên hoạt độ yếu: 88 Y có T1/2 =106.7 ngày; 139 Ce có T1/2= 137.6 ngày, dẫn đến việc thiếu số điểm khoảng đường cong hiệu suất nên việc làm khớp không xác gây sai số tính toán  Việc hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma mẫu ảnh hưởng đến việc tính hiệu suất , nên ảnh hưởng đến kết hoạt độ o Đối với mẫu chuẩn đơn nguyên IAEA-RGK-1, biết rõ chất KCl, nên việc hiệu chỉnh tượng tự hấp thụ xác, ta thấy sai số tương đối nhỏ o Đối với mẫu đa nguyên IAEA-375 chất nền, cách gần xem chất có thành phần matrix tương tự Al2O3 nên việc hiệu chỉnh dẫn đến sai số tương đối lớn KẾT LUẬN Đề tài “Xác định hoạt độ số nguyên tố phương pháp xây dựng đường cong hiệu suất” sau thời gian thực hoàn thành mục tiêu đề số kết sau Đã xây dựng đường cong hiệu suất theo lượng, áp dụng tính hiệu suất hoạt độ cho nguyên tố phát gamma có lượng khoảng từ 80 keV đến MeV theo bước sau:  Xây dựng đường cong hiệu suất theo độ cao E(h) ứng với đỉnh lượng E cách thay E vào phương trình đường cong hiệu suất h(E) xây dựng sẵn  Dùng phần mềm tính tích phân để tính hiệu suất ghi detector đỉnh lượng E mẫu hình trụ  Tính hoạt độ công thức (2.4) Đã xây dựng đường cong hiệu suất theo độ cao ứng với đỉnh lượng 1461 keV xác định hoạt độ riêng Thuận Đồng Nai 40 K, từ 40 K hai mẫu chuẩn IAEA hai mẫu đất tỉnh Bình 3.Đã tính hiệu suất ghi detector ứng với đỉnh lượng 40 K, nhận thấy lên cao hiệu suất detector giảm So sánh với phương pháp xác định hiệu suất đỉnh sử dụng nguồn chuẩn khối khác, phương pháp tích phân hiệu suất nguồn đĩa có đặc trưng sau:  Độ xác hiệu suất đỉnh cao tính toán hình học xác đồng vị phóng xạ phân bố đồng đĩa  Có thể hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ mẫu có thành phần khác nhau, biết chất việc hiệu chỉnh xác  Việc tính toán phần mềm đảm bảo kết có độ tin cậy cao  Ít tốn hơn, đo hoạt độ không cần mẫu chuẩn Sau xây dựng đường cong hiệu suất ta dễ dàng lưu trữ sử dụng để đo nhiều mẫu với dạng hình trụ nguồn điểm Đó ý nghĩa thực tiễn đề tài Qua trình thực đề tài, tác giả nắm sở lý thuyết phương pháp ghi nhận xạ, thực nghiệm xử lý mẫu, đo mẫu, xử lý phổ hệ phổ kế gamma phông thấp, nắm rõ nguyên tắc hoạt động ghi nhận phổ gamma hệ đo Tuy nhiên trình tính toán, sai số tương đối lớn, chế tạo nguồn đĩa bổ sung thêm số nguyên tố có có lượng gamma khoảng đường cong hiệu suất theo lượng đường cong hiệu suất làm khớp xác Đồng thời cải tạo phông buồng chì để giảm sai số Đó hướng phát triển đề tài Tài liệu tham khảo Ngô Quang Huy - Cơ sở vật lý hạt nhân – NXB Khoa học kỹ thuật Ngô Quang Huy – An toàn xạ ion hóa – NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh Châu Văn Tạo – An toàn xạ ion hóa – NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh 4.Nguyễn Văn Đỗ - Các phương pháp phân tích hạt nhân – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 5.Hoàng Đắc Lực – Giáo trình hệ phổ kế gamma 6.Giáo trình thực tập Vật lý hạt nhân chuyên ngành năm 4, trường đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh 7.Nguyễn Đình Gẫm, Nguyễn Minh Cảo – Giáo trình thiết bị ghi nhận xạ - trường đại học Khoa học tự nhiên Tp Hồ chí Minh 2003 8.Nguyễn Thanh Bình, Nguyễn Trọng Ngọ, Trương Ý – Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt – Kỹ thuật quan trắc phân tích phóng xạ môi trường 9.Phùng Thị cẩm Tú – Xác định hoạt độ phóng xạ vật liệu xây dựng - Khóa luận tốt nghiệp Đại học 2005 trường ĐHSP Tp Hồ Chí Minh 10.M Noguchi – Gamma ray specstromertry for environmental sample, Joint VAEC – JAERI Training course on Radiation Measurement, Hanoi 2003 11.www.radon.com 12.www.IAEA.org 13.http://varans.gov.vn 14.wikipedia.org 15.hyperphysics.phy 16.thuviencongdong.org Phụ lục 1:TÓM TẮT QUÁ TRÌNH ĐO PHỔ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU Đo phổ nguồn đĩa Tính hiệu suất đỉnh h(E) Làm khớp bình phương tối thiểu để xác định Đo phổ nguồn đĩa chuẩn độ cao h khác Ở đo với h= 0.15; 0,5; 1; 2; 3; 4; (cm) Tính h,E đỉnh lượng Cr-51, Mn-54, Co-57, Co-60, Sr-85, Y-88, Cd-139, Cs137 công thức (2.2) Ứng với độ cao h, xác định đường cong hiệu suất phụ thuộc lượng, có dạng :ln h(E) Làm khớp bình phương tối thiểu để xác định E(h) Tính hiệu suất ghi = a + b ln E + c (ln E) Ứng với đỉnh lượng quan tâm,chẳng hạn E=1461(keV), thay E vào phương trình h(E) để tính E(h),sau làm khớp ta E(h) = (a + b h + c h2 + d h3 ) –1 Tính hiệu suất ghi đỉnh E=1461 mẫu hình trụ có bề dày H= H2-H1 tích phân sau: v(H,μ) = H E (h) e-μh dh / H εV(H,μ), tính hoạt độ H1 Thay vào công thức (2.4) để tính hoạt độ Phụ lục TÍNH HIỆU SUẤT ĐỈNH CỦA CÁC NGUYÊN TỐ TRONG NGUỒN ĐĨA 2: CHUẨN BẰNG PHẦN MỀM [ Peak efficiency determination ] Giao diện phần mềm sau Các bước thực sau:  Nhấp chuột vào nguyên tố cần tính (E)  Nhập giá trị A0, t0, tm hoạt độ, thời gian thời điểm ban đầu thời điểm đo  Nhập thời gian đo phổ t  Nhập S (count) diện tích đỉnh phổ nguyên tố tương ứng  Nhấp vào “OK” ta kết hình “Sum effect” để hiệu chỉnh hiệu ứng tổng cộng nguyên tố phát nhiều tia gamma (Ví dụ 60 Co) Phụ lục 3: LÀM KHỚP ĐƯỜNG CONG HIỆU SUẤT THEO NĂNG LƯỢNG BẰNG PHẦN MỀM [ Efficiency as a function of energy ] Như trình bày phần (1.1.3), đường cong hiệu suất phụ thuộc lượng h(E) chia làm hai miền: miền lượng thấp h(E) có dạng bậc 2, miền lượng cao h(E) có dạng bậc nhất, nên làm khớp exel ta tìm hệ số Ta dùng phần mềm để tính hiệu suất ứng với đỉnh E= 1461 keV 40 K hình sau Nhập hai cột giá trị E (keV) lượng tia gamma  (%) hiệu suất đỉnh nguyên tố nguồn đĩa tính phụ lục  Nhấp vào “OK” ta kết đồ thị hệ số h (E) hình Nhập giá trị lượng bên đồ thị để tính hiệu suất đỉnh lượng Phụ lục 4: Hình phổ đo