ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  BÙI THỊ HƢƠNG ĐÁNH GIÁ BẰNG THỰC NGHIỆM ƢU ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN NỘI HIỆU SUẤT GHI VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC 1q – 50 - xb Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  BÙI THỊ HƢƠNG ĐÁNH GIÁ BẰNG THỰC NGHIỆM ƢU ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN NỘI HIỆU SUẤT GHI VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Vật lý hạt nhân nguyên tử lƣợng cao Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Văn Loát Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS-TS Bùi Văn Loát người hướng dẫn khoa học giúp đỡ, bảo tận tình cho em trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý, Phòng Sau đại học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập thực luận văn Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình bạn bè thường xuyên động viên, khuyến khích dành điều kiện để em hoàn thành luận văn Hà nội, ngày tháng 12 năm 2015 Học viên Bùi Thị Hương MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG PHÂN RÃ PHÓNG XẠ 1.1 Hiện tƣợng phân rã phóng xạ 1.1.1 Định nghĩa đặc điểm tượng phân rã phóng xạ 1.1.2 Quy luật phân rã phóng xạ 1.2 Chuỗi phóng xạ liên tiếp Hiện tƣợng cân phóng xạ .5 1.2.1 Chuỗi phóng xạ liên tiếp 1.2.2 Hiện tượng cân phóng xạ 1.3 Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên 1.3.1 Dãy phóng xạ Urani 1.3.2 Dãy phóng xạ Thori 14 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .16 2.1 Phƣơng pháp chuẩn nội hiệu suất ghi 16 2.2.1 Phương pháp phổ gamma .16 2.1.2 Phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi 17 2.2 Hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra 18 2.2.1 Đầu dò bán dẫn BEGe, Model BE530 20 2.2.2 Buồng chì: .20 2.2.3 Khối tiền khuếch đại, model Canberra 2002C: 21 2.2.4 Khối khuếch đại phổ, model Canberra 2026: 21 2.2.5 Khối cao thế, model Canberra 3106D: 22 2.2.6 Khối phân tích đa kênh: 22 2.3 Phân tích phổ gamma 22 2.3.1 Mục đích phân tích phổ gamma 22 2.3.2 Phần mềm phân tích phổ gamma 24 2.3.3 Đường cong hiệu suất ghi detecto 26 2.4 Một số hiệu chỉnh nâng cao độ xác kết đo 28 2.4.1 Hiệu ứng thời gian chết 28 2.4.2 Hiệu chỉnh chồng chập xung 28 2.4.3 Hiệu ứng cộng đỉnh 29 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 30 3.1 Xác định tỉ số hoạt độ 208Tl / 228Ac nguồn TS5 .30 3.1.1 Nguồn không bọc chì đặt song song với bề mặt detecto 32 3.1.2 Nguồn bọc chì 1,5mm 33 3.2 Xác định tỷ số hoạt độ số đồng vị dãy 238 U 36 3.2.1 Đánh giá tính cân phóng xạ dãy 238U 37 3.2.2 Xác định tỉ số hoạt độ 235U 238U 39 3.3 Đánh giá sai số 41 KẾT LUẬN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TÊN VIẾT TẮT BEGe - Broad Energy Germaniumdetector - Đầu dò bán dẫn gecmani siêu tinh khiết dải rộng FWHM - Full Width at Half Maximum, độ rộng nửa chiều cao đỉnh, gọi độ phân giải lượng Iγ - Gamma ray intensity, cường độ xạ tia gamma, gọi xác suất phát xạ ADC – Analog to Digital Converter, biến đổi tương tự số MCA – Multichannel Analyzer, phân tích biên độ nhiều kênh DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ ̣ phổ kế gamma 19 Hình 2.2 Hệ phổ kế gamma BEGe Bộ môn Vật lý hạt nhân Trường ĐHKHTHĐHQGHN 19 Hình 2.3 Phân tích phổ gamma GammaVision 6.03 25 Hình 2.4 Nhận diện sơ đồng vị công cụ FitzPeaks 3.66 25 Hình 3.1: Mặt trước mẫu TS5 31 Hình 3.2: Mặt sau mẫu TS5 31 Hình 3.3: Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo nguồn không bọc chì đặt song song với mặt đềtéctơ thời gian đo 69270s 32 Hình 3.4 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu TS5 cấu hình đo không bọc chì song song 33 Hình 3.5 Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo bọc chì thời gian đo 83181 34 Hình 3.6 Đường cong chuẩnnội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu TS5 cấu hình đo bọc chì .35 Hình 3.7 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu US2 38 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các xạ gamma đặc trưng hệ số phân nhánh đồng vị phóng xạ dãy 238U .10 Bảng 1.2 Các xạ gamma đặc trưng hệ số phân nhánh đồng vị phóng xạ dãy 235U .12 Bảng 1.3 Các xạ gamma đặc trưng hệ số phân nhánh đồng vị dãy phóng xạ 232Th 14 Bảng 3.1 Kết thực nghiệm với cấu hình son song, thời gian đo 69270 giây 32 Bảng 3.2 Cấu hình bọc chì thời gian đo 83181s 34 Bảng 3.3: Bảng so sánh kết thực nghiệm với hai cấu hình đo bọc chì không bọc chì .36 Bảng 3.4 Kết tỉ lệ hoạt độ 208Tl 228Ac với hai cấu hình đo khác 36 Bảng 3.5 Bảng số liệu kết xử lý mẫu US2 37 Bảng 3.6 Bảng số liệu kết xử lý hai đỉnh lượng 186,21keV 185,75keV 39 Bảng 3.7 Tỉ lệ hoạt độ 235U 238U theo lý thuyết thực nghiệm 40 MỞ ĐẦU Trong nhiều toán Vật lý hạt nhân liên quan tới tỉ số hoạt độ hai đồng vị mẫu đo Trong [6] đưa công thức xác định độ giàu tuổi nhiên liệu hạt nhân Tuổi nhiên liệu hạt nhân xác định thông qua tỷ số hoạt độ Độ giàu đồng vị xác định thông qua việc đo tỉ số hoạt độ Hiện độ giàu nhiên liệu hạt nhân xác định phổ biến theo phương pháp phổ gamma, phương pháp xác định độ chảy theo tỉ lệ hoạt độ ứng dụng Trong nghiên cứu tỉ số suất lượng đồng phân phương pháp đo phổ gamma tỷ số suất lượng xác định thông qua đo tỷ số hoạt độ Về nguyên tắc để xác định tỷ số hoạt độ cần xác định hoạt độ đồng vị Như biết, hoạt độ đồng vị xác định thông qua tốc độ đếm đỉnh hấp thụ toàn phần xạ gamma đặc trưng Biết hiệu suất ghi đỉnh hệ số hình học xác định hoạt độ đồng vị Để nâng cao độ xác [4] cần nâng cao hệ số tự hấp thụ mẫu, hiệu chỉnh hấp thụ cửa sổ detecto, hiệu chỉnh thời gian chết Hiệu suất ghi xác định dựa vào đường cong hiệu suất ghi xây dựng đo mẫu chuẩn có hình học giống mẫu phân tích Nhưng với nhiều toán hình học mẫu đo khác nhau, việc tính toán hình học đo gặp nhiều khó khăn Để khắc phục khó khăn [6] đưa phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi Theo phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi tỷ số hoạt độ hai đồng vị xác định dựa vào tỷ số tốc độ đếm chia cho hệ số phân nhánh hai xạ đặc trưng cho hai đồng vị quan tâm Hai xạ chọn có lượng lượng xấp xỉ Tỷ số tốc độ đếm chia cho hệ số phân nhánh đồng vị xác định trực tiếp thông qua việc đo phổ gamma mẫu, Còn tỷ số tốc độ đếm chia cho hệ số phân nhánh đồng vị thứ hai thu từ đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi xây dựng dựa vào tỷ số lượng Eγ đồng vị thứ hai gây Ưu điểm phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi không cần mẫu chuẩn áp dụng cho hình học đo Mục tiêu luận văn kiểm tra thực nghiệm việc xác định tỷ số hoạt độ hai đồng vị có mẫu không cần mẫu chuẩn, không phụ thuộc vào hình học đo Mục tiêu thứ hai áp dụng phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi để đánh giá trạng thái cân đồng vị phóng xạ dãy 238 U nguồn, tỷ số hoạt độ 235 U 238 U Ngoài phần mở đầu, kết luận Luận văn chia thành chương Chương Tìm hiểu khái quát phân rã phóng xạ, tượng cân phóng xạ số đặc điểm dãy phóng xạ tự nhiên Chương Trình bày phương pháp thực nghiệm, phương pháp phổ gamma, phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi, hệ đo hần mềm xử lý Một số phương pháp hiệu chỉnh nâng cao độ xác kết đo Chương Trình bày kết thực nghiệm xác định tỷ số hoạt độ mẫu TS5 Xác định tỷ số hoạt độ thực nghiệm tính toán lý thuyết dựng từ nguồn đơn năng, từ độ lệch ta đánh giá hệ số hiệu chỉnh trung bình hiệu ứng cộng đỉnh Phương pháp đơn giản giảm bớt hiệu ứng đo mẫu khoảng cách xa đetectơ CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ Bản luận văn tiến hành đánh giá thực nghiệm tính ưu việt phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi thông qua việc xác định tỉ số hoạt độ đồng vị 238 Th cháu nguồn TS5 Và tiến hành xác định tỉ số hoạt độ số đồng vị dãy 238 U, xác định tỉ số hoạt độ 235 U 238 U thực nghiệm lý thuyết 3.1 Xác định tỉ số hoạt độ 208Tl / 228Ac nguồn TS5 Luận văn tiến hành xác định tỉ số hoạt độ 208 Tl 228 Ac mẫu TS5 (Hình 3.1; 3.2) với hai cấu hình đo khác +) Cấu hình Nguồn không bọc chì đặt song song với mặt đềtéctơ +) Cấu hình Nguồn bọc chì 1,5mm 30 Hình 3.1: Mặt trước mẫu TS5 Hình 3.2: Mặt sau mẫu TS5 Trong dãy 232Th đồng vị 232Th có chu kỳ bán rã nhỏ nên dãy 232 Th coi cân phóng xạ với Trong chuỗi phân rã đồng vị 228 232 Th Ac phát nhiều vạch gamma có lượng lớn dải rộng Vì luận văn chọn vạch gamma 338,3 keV; 409,5keV; 463keV; 794,9keV; 911,2keV; 969keV 228 Ac để xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi 31 Trong dải lượng đồng vị 208 Tl có vạch 583,2keV, 763,1keV, 860,6keV phát với hệ số phân nhánh cao Hoạt độ 208 Tl dựa vào vạch 583,2keV phát với hệ số phân nhánh cao Luận văn sử dụng phần mềm Gamma Vision, Origin8.0, Microsoft Excel 2010 để xử lý phổ gamma TS với cấu hình khác Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần đỉnh xác định Bảng 3.1; 3.2 3.1.1 Nguồn không bọc chì đặt song song với bề mặt detecto Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo song song hình 3.3 Hình 3.3: Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo nguồn không bọc chì đặt song song với mặt đềtéctơ thời gian đo 69270s Với thời gian đo 69270 giây, thông số đặc trưng trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Kết thực nghiệm với cấu hình son song, thời gian đo 69270 giây E N ΔN (keV) t Δn N (s) Br (%) ΔBr n/Br (%) Δ (n/Br) 338,3 1464970 4168 69270 21,148 0,060 11,3 0,019 187,16 0,533 409,5 213355 1075 69270 3,080 0,0155 1,94 0,004 158,76 0,864 463 442823 1751 69270 6,393 0,0252 4,44 0,007 143,98 0,612 32 794,9 256485 888 69270 3,703 0,0128 4,36 0,007 84,92 0,342 969 264542 1212 69270 3,819 0,0195 16,2 0,03 23,57 0,126 583,2 2443198 2192 69270 35,271 0,0316 84,5 0,007 166,14 0,141 Từ số liệu thu xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi tương ứng dựa đỉnh lượng 338,3keV, 409,3keV, 463keV, 794,9keV, 969keV 228Ac biểu diễn hình 3.4 Hình 3.4 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu TS5 cấu hình đo không bọc chì song song Hàm khớp hiệu suất ghi dựa đỉnh lượng đỉnh lượng 409,3keV, 463keV, 794,9keV, 969keV 228Ac Với tiêu chuẩn khớp 0,9999 Trong E lượng xạ gamma tính keV Nội suy giá trị 583,2 hàm theo keV ta có: Áp dụng biểu thức 3.1.2 Nguồn bọc chì 1,5mm 33 Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo bọc chì biểu diễn hình 3.5 Hình 3.5 Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo bọc chì thời gian đo 83181 Các kết thực nghiệm với cấu hình đo bọc chì trình bày Bảng 3.2 Bảng 3.2 Cấu hình bọc chì thời gian đo 83181s E N ΔN (keV) 338,3 t Δn n (s) 865244 Br ΔBr (%) (%) 0,0019 n/Br Δ (n/Br 1855 83181 10,4019 0,022 11,3 92,053 0,1978 409,5 157194 1324 83181 1,8898 0,016 1,94 0,004 97,412 0,8447 463 353832 1217 83181 4,2538 0,015 4,44 0,007 95,805 0,3625 794,9 265465 1004 83181 3,1914 0,012 4,36 0,007 73,198 0,3007 911,2 1472600 2358 83181 17,7036 0,028 26,6 0,04 66,555 0,1461 969 864930 6225 83181 10,3982 0,075 16,2 0,03 64,186 0,4770 583,2 2226330 2886 83181 26,7649 0,035 84,5 0,007 88,131 0,1356 Từ số liệu thu xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi tương ứng dựa đỉnh lượng 338,3keV, 409,3keV, 463keV, 794,9keV, 911,2keV, 969keV 228Ac thể hình 3.6 34 Hình 3.6 Đường cong chuẩnnội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu TS5 cấu hình đo bọc chì Hàm khớp hiệu suất ghi tương ứng dựa đỉnh lượng 338,3keV, 409,3keV, 463keV, 794,9keV, 911,2keV, 969keV 228Ac Với tiêu chuẩn khớp 0,99838 Trong E lượng xạ gamma tính keV Nội suy giá trị 583,2 hàm theo keV ta có: Áp dụng biểu thức Với hai cấu hình đo bọc chì không bọc chì ta có bảng so sánh sau 35 Bảng 3.3: Bảng so sánh kết thực nghiệm với hai cấu hình đo bọc chì không bọc chì E Cấu hình đo nguồn không bọc chì Cấu hình đo nguồn bọc chì đặt song song với mặt đềtéctơ dày 1,5mm 338,3 21,148 0,060 187,2 0,5 10,4019 0,022 92,1 0,2 409,5 3,080 0,0155 158,8 0,9 1,8898 0,016 97,4 0,8 463 6,393 0,0252 143,9 0,6 4,2583 0,015 95,8 0,4 794,9 3,703 0,0128 84,9 0,3 3,1914 0,012 73,2 0,3 911,2 20,768 0,0196 78,1 0,2 17,7036 0,028 66,6 0,1 969 3,819 0,0195 24,2 0,1 10,3982 0,075 65,8 0,5 583,2 35,271 0,0361 116,1 0,1 26,7649 0,035 88,1 0,1 Từ bảng 3.3 ta thấy tốc độ đếm tỷ số hoạt độ đỉnh hai cấu hình đo khác Thí dụ đỉnh 338,3keV tỷ số n/Br không bọc chì 187,2 cấu hình bọc chì lại 92,1 Tương tự đỉnh 583,2keV vạch chọn để tính hoạt độ có tỷ số n/Br với cấu hình không bọc chì 116 cấu hình bọc chì 88 Bảng 3.4 thể kết xác định tỉ số hoạt độ 208Tl 228Ac theo hai cấu hình đo nguồn bọc chì nguồn không bọc chì Bảng 3.4 Kết tỉ lệ hoạt độ 208Tl 228Ac với hai cấu hình đo khác Cấu hình song song Cấu hình bọc chì Kết cho thấy mẫu với hai cấu hình đo khác cho kết tỉ lệ hoạt độ hai đồng vị 208 Tl 228 Ac xấp xỉ Từ thấy tính ưu việt phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi 3.2 Xác định tỷ số hoạt độ số đồng vị dãy 36 238 U 3.2.1 Đánh giá tính cân phóng xạ dãy 238U Trong daỹ 238 238 U 234Th, 234mPa, 234Pa có chu U đồ ng vi ̣tiế p theo của kỳ bán rã nhỏ nên đồ ng vi ̣đầ u đươ ̣c coi là cân bằ ng phóng với Sự mấ t cân 226 bằ ng bắ t đầ u xảy từ 226 Ra Hoạt độ Ra thường đươ ̣c xác đinh ̣ dựa vào đồ ng vị 214Bi và 214Pb Vì để đánh giá trạng thái cân phóng xạ dãy 238 U, Đề tài đã tiế n hành xác đinh ̣ hai tỷ số hoa ̣t đô ̣ là A A(214Pb)/A(214Bi) Hoạt độ 238 U đươ ̣c xác đinh ̣ dựa vào đin ̉ h ga mma lươ ̣ng 214m 1001,03 keV đồ ng vi ̣còn la ̣i (238U)/A(214Bi) Pa (có chu kì bán rã 1,17 phút) cân với 238 U Trong 214 Bi phát nhiề u va ̣ch gamma có cường đô ̣ lớn và dải rô ̣ng Vì đã cho ̣n các va ̣ch gamma : 609,31 keV; 806,17 keV; 1120,29 keV; 1377,67 keV; 1509,23 keV; 1729,59 keV; 1764,49 keV 214 hiê ̣u suấ t ghi Trong dải lươ ̣ng đồ ng vi ̣ với ̣ số phân nhánh cao Hoạt độ 214 Bi đề xây dươ ̣ng đưởng chuẩ n nô ̣i 214 Pb có va ̣ch 785,96 keV phát 214 Pb dựa vào vạch 785,96keV Pb phát Luận văn đã sử du ̣ng phầ n mề m GammaVision , Origin 8.0… để sử lý phổ gamma của mẫu 238 U Diê ̣n tích đỉnh hấ p thu ̣ toàn phầ n của các đỉnh đã đươ ̣c xác định bảng 3.5 Từ các số số liệu xác định được, ta tiế n hành xác đinh ̣ tỷ số n /Br ứng với các vạch tương ứng Bảng 3.5 Bảng số liệu kết xử lý mẫu US2 Đồng vị E Br N t n n/Br 609,31 46,1 1075958 16058 67,0045 145,346 214 Bi 806,17 1,22 24134 16058 1,50293 123,191 214 Bi 1120,29 15,10 226003 16058 14,0742 93,206 214 Bi 1377,67 4,00 52309 16058 3,25750 81,438 214 Bi 1509,49 2,11 25920 16058 1,61415 76,499 214 Bi 1729,59 2,92 33131 16058 2,06321 70,658 214 Bi 1764,49 15,40 168342 16058 10,4834 68,074 214 Bi 785,96 1,07 21684 16058 1,35035 126,201 214 37 Pb 1001,03 0,837 14230 16058 0,886163 105,874 234m Pa Từ bảng số liệu trên, luận văn xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi dựa tỉ số n/Br phụ thuộc đơn trị vào tia gamma lượng: 609,31 keV; 806,17 keV; 1120,29 keV; 1377,69 KeV; 1509,49keV; 1729,59 keV; 1764,49 keV; 214Bi Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi ứng cấu hình đo xây dựng hình 3.7 Hình 3.7 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu US2 Hàm f(E) thu đươ ̣c từ việc khớp h àm đa thức bậc hai hiệu suất ghi tương đối đỉnh 609,31 keV; 806,17 keV; 934,06 keV; 1120,29 keV; 1377,67 keV; 1509,49 keV; 1729,59 keV; 1764,49 keV 214 A( 214Pb )/A(214Bi ) A( 234mPa )/A( 214Bi) Hàm Hệ số khớp R = 0,99654 Suy Vậy 38 Bi Từ xác đinh ̣ tỷ số hoa ̣t đô ̣ Kết cho thấy đồng vị phóng xạ dãy 238 U cân phóng xạ với 3.2.2 Xác định tỉ số hoạt độ 235U 238U 3.2.2.1 Xác định theo phương pháp chuẩn nội Để xác định tỉ số hoạt độ 235 U 238 U luận văn dựa vào đỉnh lượng 186,21keV 226Ra cân với 238U đỉnh lượng 185,75keV 235U với tổng số đếm hai đỉnh N=205531 cho bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng số liệu kết xử lý hai đỉnh lượng 186,21keV 185,75keV E(keV N=205531 t(s Br(% 186,21 16058 3,6 185,75 16058 57,2 Nội suy giá trị 186,21 hàm Đồng vị 226 Ra 235 U ta Suy Vậy Ta có N=N186,21+N185,75 mà N185,75 = n185,75.t Tỉ lệ hoạt độ phóng xạ 235U 238U Vậy theo phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi tỉ lệ hoạt độ 39 235 U 238 U tính 3.2.2.2 Xác định theo lý thuyết Trong tự nhiên235U với chu kỳ bán rã 7,02.108 năm chiếm 0,72% khối lượng Uran tự nhiên 238 U với chu kỳ bán rã 4,47.109 năm chiếm 99,27% Uran tự nhiên Vậy Hoạt độ 235U 238U xác định theo (1.7 Vậy Theo (1.6 Số hạt nhân 235U 238U xác định sau Thay (3.4), (3.6) (3.7) vào (3.5) Bằng lý thuyết luận văn xác định tỉ lệ hoạt độ 235U 238U Kết tính toán tỉ lệ hoạt độ 235 U 238U phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi lý thuyết tổng hợp bảng (3.7) Bảng 3.7 Tỉ lệ hoạt độ 235U 238U theo lý thuyết thực nghiệm 40 Theo lý thuyết Bằng thực nghiệm Từ kết luận văn cho thấy xác định tỉ lệ hoạt độ 235 U 238U phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi cho lết phù hợp với lý thuyết Từ kết thu việc xác định tỉ số hoạt độ nguồn TS5 tính caa phóng xạ dãy 235 U/ 238 238 208 Tl / 228 Ac U, xác định tỉ số hoạt độ U thực nghiệm lý thuyết cho thấy độ xác phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi 3.3 Đánh giá sai số Sai số kết thực nghiệm bao gồm sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống Việc giảm thiểu sai số thường cách tiến hành phép đo nhiều lần theo điều kiện thời gian khác nhau, tăng thời gian đo, tăng khối lượng mẫu đảm bảo thống kê số đếm, giảm thời gian chết, chuẩn hiệu suất ghi xác cho hệ đo,… Trong trình xử lý số liệu, đỉnh gamma lựa chọn đỉnh có số liệu thống kê tốt, không bị can nhiễu đỉnh gamma khác, hiệu chỉnh hiệu ứng cộng đỉnh, sử dụng công cụ toán học bổ trợ việc khớp đỉnh tách đỉnh chập giúp giảm phần đáng kể sai số số đếm diện tích đỉnh Việc xác định sai số kết thực nghiệm sử dụng hàm truyền sai số: F   F   i  ai n   ai2  Các sai số đánh giá bao gồm: Thống kê số đếm đỉnh gamma , sai số trình nội suy ngoại suy qua hàm hiệu suất ghi f(E), sai số số liệu hạt nhân chu kỳ bán rã, tỷ số rẽ nhánh xạ gamma, hiệu ứng cộng đỉnh, sai số khác, Sai số toàn phần tính theo công thức truyền sai số xác định nằm phạm vi cho phép Việc áp dụng kỹ thuật chuẩn vào vùng lượng trung bình phổ xạ gamma hoàn toàn thích hợp việc phân tích thành phần hàm lượng đồng vị có mẫu nhiên liệu, vật liệu hạt nhân Kết so sánh với hàm lượng xác định trước cho thấy độ xác phương pháp 41 hoàn toàn chấp nhận Cùng với việc phân tích thành phần hàm lượng đồng vị mẫu urani có giả hàm lượng rộng, hình dạng cho thấy ưu trội phương pháp áp dụng vào việc khảo sát đặc trưng nhiên liệu hạt nhân thực tế 42 KẾT LUẬN Bản luận văn trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm xác định số đặc trưng dãy phóng xạ tự nhiên phương pháp phân tích sử dụng khối phổ kế gamma bán dẫn với ưu điểm không cần phá mẫu, quy trình thực nghiệm không phức tạp cho độ xác cao kết hợp với kỹ phân tích xử lý số liệu Các kết luận văn bao gồm + Nghiên cứu khái quát phân rã phóng xạ, tượng cân phóng xạ, đặc điểm dãy phóng xạ tự nhiên + Tìm hiểu phương pháp kỹ thuật thực nghiệm đánh giá tính cân phóng xạ dãy phóng xạ tự nhiên Tập trung vào phương pháp đo phổ gamma sử dụng phổ kế gamma bán dẫn kết hợp với kỹ thuật chuẩn + Xây dựng công thức tính toán tỷ số hoạt độ, xây dựng đường cong hiệu suất ghi tương đối cho phép đo + Xác định tỷ số hoạt độ 208 Tl / 228 Ac mẫu TS5 với hai cấu hình đo khác + Đánh giá tính cân phóng xạ dãy phân rã 238U +So sánh tỷ số hoạt độ 235U / 238U lý thuyết thực nghiệm Qua việc thực luận văn học viên có thêm kiến thức bản, kỹ tính toán phân tích số liệu kinh nghiệm thực nghiệm vật lý hạt nhân 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1]: Nguyễn Văn Đỗ, 2005 “Phương pháp phân tích hạt nhân”, Nhà xuất ĐHQG Hà Nội [2]: Ngô Quang Huy, 2006“Cở sở Vật lý hạt nhân”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [3]: Bùi Văn Loát, 2009“Địa vật lý hạt nhân”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [4]: Đặng Huy Uyên, 2006 “Vật lý hạt nhân đại cương”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Tài liệu tiếng Anh [1]: Cong Tam Nguyen,(2005)103“Age-dating of highly enriched uranium by gamma-spectrometry”, Nucl.Instr And Meth B229 [2]: Huda Abduirahman Al-Sulaiti, 2011 Determination of Natural Radioactivity Levels in the State of Using High- Resolution Gamma- Ray Spectrometry A thesis of Dortor of Phylosophy- University of Surey, UK [3]: K.N Mukhin,1987 “Experimental Nuclear Physis”, Vol I Mir Publisher Mosscow 44 [...]... trong dải năng lượng làm việc của đetectơ Đường cong hiệu suất ghi là đường cong mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi vào năng lượng bức xạ gamma Có thể xác định hiệu suất ghi của detectơ bằng tính toán lý thuyết hoặc đo đạc thực nghiệm Việc tính toán hiệu suất ghi thường được sử dụng phương pháp Monte - Carlo dựa trên việc mô hình hóa lịch sử của các photon Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi những thông... cong chuẩn nội hiệu suất ghi Sau đó làm khớp các kết quả đo thực nghiệm với các hàm giải tích thích hợp ta thu được dạng của hàm Phương pháp tính tỉ số hoạt độ dựa trên đường cong hiệu suất ghi này được gọi là phương pháp chuẩn nội 2.2 Hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra Luận văn tiến hành xác định tỷ số hoạt độ của một số đồng vị trong nguồn TS5 với hình học đo khác nhau từ đó khẳng định tính ưu. .. thước vùng nhạy, vùng chết của tinh thể, hình học nguồn – đêtectơ, thành 26 phần, mật độ của vật chất đetectơ, hệ số tắt dần của photon, tiết diện tương tác của photon với vật chất,…vì thế dễ mắc phải sai số trong tính toán Trong thực tế, người ta thường sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định hiệu suất ghi là thiết lập một công thức bán thực nghiệm mô tả đường cong hiệu suất ghi trên toàn bộ vùng năng... của các hạt nhân con, nên cả ba dãy phóng xạ cho đến nay đều xảy ra hiện tượng cân bằng phóng xạ Khi hiện tượng cân bằng phóng xạ xảy ra, hoạt độ phóng xạ của nguyên tố trong cùng một dãy đều bằng nhau Để đánh giá xem trong dãy phóng xạ có xảy ra hiện tượng cân bằng hay không, thực nghiệm đi xác định tỷ số hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong dãy CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Phƣơng pháp chuẩn. .. ̣y 2.3.3 Đường cong hiệu suất ghi của detecto Thông thường để xác định hàm lượng của các nguyên tố phóng xạ trong mẫu phân tích, theo phương pháp phổ gamma, cần biết hiệu suất ghi của đetectơ ứng với vạch hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma đặc trưng Vì vậy, ngoài việc chuẩn năng lượng, trước khi đưa hệ phổ kế gamma vào hoạt động, cần phải xác định được hiệu suất ghi của đetectơ ứng với các năng lượng... số liệu hiệu suất ghi của đetectơ được xác định từ thực nghiệm khi sử dụng nguồn gamma đơn năng 2.4 Một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác kết quả đo 2.4.1 Hiệu ứng thời gian chết Loại hiệu ứng này gây nên sự mất số đếm trong ghi nhận phổ gamma Các hiệu ứng này đặc biệt quan trọng trong trường hợp tốc độ đếm lớn Thời gian chết là thời gian ADC bận xử lí xung, không thể tiếp nhận thêm một xung khác... xạ gamma, hoạt độ phóng xạ của nguồn chuẩn tính được thông lượng của bức xạ gamma quan tâm bay vào đetectơ Từ đó xác định được hiệu suất ghi của đetectơ tại năng lượng tương ứng với năng lượng của bức xạ gamma được chọn làm chuẩn Để xác định chính xác diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch bức xạ gamma được chọn để xây dựng đường cong hiệu suất ghi phải có cường độ lớn và ở xa các vạch khác Vì vậy,... Nghiệm của phương trình (1.6) có dạng (1.8) Còn nghiệm của phương trình có dạng (1.7) Trong đó N10 và N20 là số hạt nhân 1 và số hạt nhân 2 tại thời điểm t=0 5 Nếu ban đầu trong mẫu không có hạt nhân 2 thì N20 = 0 Phương trình (1.9) có dạng sau a Trường hợp ban đầu chỉ có hạt nhân mẹ và chu kỳ bán rã của hạt nhân mẹ rất nhỏ so với chu kỳ bán rã của hạt nhân con Với thời gian đủ lớn so với chu kỳ bán rã của. .. quan tâm Vấn đề này được giải quyết bằng cách làm khớp các kết quả đo thực nghiệm với các hàm giải tích thích hợp Hiệu suất ghi ở từng năng lượng cụ thể được xác định bằng phương pháp nội suy Trong thực tế khó có một hàm khớp thỏa mãn cho nhiều loại đetectơ, nhiều hình học đo đạc khác nhau trong dải năng lượng rộng Đối với các đetector HPGe thông dụng có thể sử dụng hàm khớp sau [11]: 5 ln    ai... bền Phương trình vi phân của hiện tượng phóng xạ liên tiếp có dạng như sau Nghiệm của N1 và N2 có dạng như là (1.8) và (1.9) tương ứng, còn N3 có nghiệm tổng quát sau Trường hợp ban đầu chỉ có hạt nhân mẹ, chưa có các hạt nhân con N20=N30=0 Khi đó phương trình (1.17) có dạng 1.2.2 Hiện tượng cân bằng phóng xạ Xét trường hợp thực tế chu kỳ bán rã của hạt nhân đầu dãy rất lớn so với chu kỳ bán rã của ... bày phương pháp thực nghiệm, phương pháp phổ gamma, phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi, hệ đo hần mềm xử lý Một số phương pháp hiệu chỉnh nâng cao độ xác kết đo Chương Trình bày kết thực nghiệm. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  BÙI THỊ HƢƠNG ĐÁNH GIÁ BẰNG THỰC NGHIỆM ƢU ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN NỘI HIỆU SUẤT GHI VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Vật... hoạt độ U thực nghiệm lý thuyết cho thấy độ xác phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi 3.3 Đánh giá sai số Sai số kết thực nghiệm bao gồm sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống Việc giảm thiểu sai số thường