3 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM HỒ VĂN DOANH NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VỊNG TRÊN LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC HẠT NHÂN SỐNG NGẮN Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã số: 9.44.01.06 DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: GVHD-1: TS Hồ Mạnh Dũng GVHD-2: PGS.TS Nguyễn Nhị Điền ĐÀ LẠT - 2020 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi với hướng dẫn khoa học TS Hồ Mạnh Dũng PGS.TS Nguyễn Nhị Điền với ý kiến đóng góp anh/chị đồng nghiệp công tác Viện Nghiên cứu hạt nhân Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực đồng ý đồng tác giả cơng trình khoa học cơng bố Ngồi ra, luận án khơng có chép, sử dụng bất hợp pháp kết quả, số liệu từ tài liệu cơng trình khoa học tác giả khác nhờ người khác làm thay Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung trình bày luận án Đà Lạt, ngày 15 tháng 04 năm 2020 Người cam đoan Hồ Văn Doanh ii Lời cảm ơn Nhìn lại chặng đường năm thực Luận án, ngồi nỗ lực cá nhân, khơng thể không kể đến động viên, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình Thầy hướng dẫn anh/chị đồng nghiệp công tác Viện Nghiên cứu hạt nhân Tự đáy lịng mình, tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: TS Hồ Mạnh Dũng định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu truyền đạt kinh nghiệm nghiên cứu khoa học PGS.TS Nguyễn Nhị Điền truyền đạt kiến thức kinh nghiệm, tận tình hướng dẫn từ lúc thực Luận văn thạc sĩ tơi hồn thiện Luận án Ban lãnh đạo Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam; Ban lãnh đạo anh/chị công tác Trung tâm đào tạo hạt nhân hỗ trợ giúp đỡ hoàn thành thủ tục cần thiết để bảo vệ Luận án Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu hạt nhân Trung tâm Lò phản ứng tạo điều kiện thuận lợi để tơi thực thí nghiệm Luận án Ban giám đốc Trung tâm Vật lý Điện tử hạt nhân, anh/chị đồng nghiệp làm việc Viện Nghiên cứu hạt nhân, đặc biệt phịng thí nghiệm phân tích kích hoạt neutron, tận tình giúp đỡ động viên suốt thời gian thực Luận án Và cuối cùng, xin cảm ơn sâu sắc đến gia đình người thân u ln động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập nghiên cứu iii MỤC LỤC Danh mục ký hiệu chữ viết tắt .vii Danh mục bảng xii Danh mục hình vẽ đồ thị x MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VÒNG 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước phương pháp CNAA 1.2 Tình hình nghiên cứu nước phương pháp CNAA 1.3 Phương pháp CNAA theo chuẩn hóa k0 10 1.4 Thời gian chết chồng chập xung 12 1.5 Nhận xét chung Chương 15 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VÒNG 16 2.1 Lý thuyết phương pháp phân tích kích hoạt neutron 16 2.2 Phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng 20 2.2.1 Giới thiệu 20 2.2.2 Nguyên lý CNAA 20 2.2.3 Phương trình kích hoạt lặp vòng 21 2.2.4 Thơng số thời gian kích hoạt lặp vòng 22 2.3 Phương pháp CNAA theo chuẩn hóa k0 25 2.3.1 Phương trình k0-CNAA 25 2.3.2 Hiệu thay đổi thơng lượng neutron k0-CNAA 26 2.3.3 Ước lượng độ không đảm bảo đo phương pháp 28 2.3.4 Giới hạn phát 29 2.4 Thời gian chết chồng chập xung 30 2.4.1 Thời gian chết 30 2.4.2 Chồng chập xung 32 iv 2.4.3 Phương pháp đề xuất cho hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết 32 2.5 Hiệu chuẩn hiệu suất xác định thông số phổ neutron 34 2.5.1 Thông số phổ neutron vị trí chiếu mẫu 34 2.5.2 Hiệu chuẩn hiệu suất cho k0-CNAA 35 2.6 Nhận xét chung Chương …………………………………………………….37 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VỊNG TRÊN LPƯĐL 38 3.1 Hệ kích hoạt lặp vòng 38 3.1.1 Cấu tạo hệ kích hoạt lặp vòng 38 3.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ 40 3.2 Hiệu chuẩn hệ phổ kế gamma …………………………………………………43 3.2.1 Hệ phổ kế gamma ………………………………….……………………43 3.2.2 Hiệu chuẩn hiệu suất đầu dò theo hình học mẫu đo 45 3.3 Xác định thông số phổ neutron …………………………………………….47 3.4 Hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết 51 3.5 Phần mềm k0-IAEA cho k0-CNAA 49 3.6 Thực nghiệm kiểm chứng hệ CNAA LPƯĐL 51 3.6.1 Chuẩn bị mẫu cho kích hoạt lặp vịng 51 3.6.2 Chiếu đo mẫu hệ kích hoạt lặp vịng 53 3.6.3 Xử lý số liệu CNAA theo chuẩn k0 phần mềm k0-IAEA 56 3.7 Nhận xét chung Chương …………………………………………………….57 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 4.1 Kết phát triển phương pháp k0-CNAA LPƯĐL 58 4.1.1 Kết đánh giá phương pháp k0-CNAA dùng mẫu chuẩn SMELS I 58 4.1.2 Kết đánh giá phương pháp k0-CNAA dùng mẫu chuẩn sinh học 61 4.1.3 Kết ước tính độ không đảm bảo đo phương pháp k0-CNAA 64 4.1.3.1 Thời gian chiếu mẫu 64 4.1.3.2 Thông số phổ biến đổi thông lượng neutron 66 4.1.3.3 Hiệu suất hệ phổ kế ……………………………………………69 v 4.1.3.4 Ước lượng độ không đảm bảo đo phương pháp k0-CNAA 71 4.2 Kết hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết cao 73 4.2.1 Kết hiệu số đếm chồng chập xung 73 4.2.2 Kết đánh giá k0-CNAA thời gian chết cao 73 4.3 Kết xác định nguyên tố Selen mẫu sinh học thông qua hạt nhân 77mSe kích hoạt lặp vịng 79 4.4 Nhận xét chung Chương 4…………………………………………………… 86 KẾT LUẬN 87 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 vi Danh mục ký hiệu Kí hiệu σ0 σ̅r I0 I0(α) k0 φth φe φf N0 N1  R T1/2 ti td tc tw T Texp Np Npc B Fc FI N γ ε S D C Gth Ge W w  NA M Chú thích Tiết diện bắt neutron nhiệt vận tốc 2200 m.s-1 Tiết diện hiệu dụng dò phổ neutron phân hạch 235 U Tiết diện tích phân cộng hưởng Tiết diện tích phân cộng hưởng cho phổ neutron nhiệt dạng phân bố 1/E1+α Hệ số k-zero Thông lượng neutron nhiệt Thông lượng neutron nhiệt Thông lượng neutron nhanh Số hạt nhân bền mẫu Số hạt nhân bị kích hoạt mẫu Hằng số phân rã Tốc độ phản ứng Chu kỳ bán rã hạt nhân Thời gian kích hoạt mẫu Thời gian phân rã Thời gian đo mẫu Thời gian đợi từ lúc kết thúc đo đến lúc bắt đầu chiếu lại Chu kỳ vòng lặp (T = ti + td + tc + tw) Tổng thời gian thí nghiệm Số đếm đỉnh lượng quan tâm Số đếm tích lũy n vịng lặp Số đếm phơng Hệ số hiệu số đếm tích lũy Hệ số hiệu biến thiên thơng lượng Số vòng lặp Xác suất phát tia gamma Hiệu suất ghi đầu dò Hệ số bão hòa chiếu Hệ số hiệu phân rã Hệ số hiệu phân rã đo Hệ số hiệu tự che chắn neutron nhiệt Hệ số hiệu tự che chắn neutron nhiệt Khối lượng mẫu Khối lượng nguyên tố quan tâm mẫu Hàm lượng nguyên tố quan tâm Hằng số Avogadro Khối lượng nguyên tử P P vii   Tn A0 Asp Asp,s Asp,m Q0 Q0(α) 𝐸̅𝑟𝛼 ce ex  𝜌̅ Độ phổ biến hay độ giàu hạt nhân Hệ số biểu diễn độ lệch phân bố phổ neutron nhiệt khỏi quy luật 1/E Nhiệt độ neutron Hoạt độ tạo thành thời điểm kết thúc chiếu Hoạt độ riêng hạt nhân quan tâm Hoạt độ riêng hạt nhân quan tâm mẫu Hoạt độ riêng hạt nhân quan tâm dò Tỉ số tích phân cộng hưởng tiết diện vận tốc 2200 m/s Tỉ số tích phân cộng hưởng tiết diện phổ neutron nhiệt phân bố dạng 1/E1+α Năng lượng cộng hưởng hiệu dụng Hàm lượng chứng nhận Hàm lượng thực nghiệm Sai số Hàm lượng trung bình viii Danh mục chữ viết tắt Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AAS Phương pháp phổ hấp thụ ngun tử Phân tích kích hoạt neutron lặp vịng Hệ phổ kế gamma xử lý tín hiệu kỹ thuật số Thời gian chết Vật liệu nhựa mật độ cao Gecmani siêu tinh khiết Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ Phân tích kích hoạt neutron theo phương pháp k-zero Phân tích kích hoạt neutron lặp vòng theo phương pháp k-zero Phần mềm Ko-DALAT Phần mềm k0-IAEA Không bị số đếm đo Đồng hồ đo thời gian sống Giới hạn phát Lò phản ứng nghiên cứu Đà Lạt Phân tích kích hoạt neutron Viện quốc gia chuẩn công nghệ Phân tích kích hoạt neutron giả lặp vịng Hệ chuyển mẫu khí nén Phương pháp chiếu mẫu lặp TC XRF Atomic Absorption Spectrometric Cyclic Neutron Activation Analysis Digital Signal Processingbased gamma-ray spectrometer Dead-Time High Density Polyethylene High Purity Germanium International Atomic Energy Agency Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Neutron Activation Analysis based k-zero method Cyclic Neutron Activation Analysis based k-zero method K0-DALAT Software k0-IAEA Software Loss-Free-Counting Live-Time-Clock Limit of Detection Dalat Research Reactor Neutron Activation Analysis National Institute of Standards and Technology Pseudo-Cyclic Neutron Activation Analysis Pneumatic Transfer System Replicate Neutron Activation Analysis Thermal Column X-Ray Fluorescence ZDT Zero-Dead-Time CNAA DSPEC Pro DT HDPE HPGe IAEA ICP-MS k0-NAA k0-CNAA K0-DALAT k0-IAEA LFC LTC LOD LPƯĐL NAA NIST PCNAA PTS Re-NAA Cột nhiệt lị phản ứng Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X Thời gian chết không ix Danh mục bảng Bảng 1.1: Số liệu hạt nhân số nguyên tố xác định CNAA thông qua hạt nhân sống ngắn Bảng 1.2: Phân loại CNAA nguyên tố xác định CNAA Bảng 1.3: Số liệu hạt nhân nguyên tố Selen ảnh hưởng nhiễu lên Selen NAA … Bảng 1.4: Số liệu hạt nhân nguyên tố Flo Bảng 1.5: Số liệu hạt nhân kích hoạt neutron cho Ag Bảng 2.1: Truyền sai số số hàm phổ biến 28 Bảng 2.2: Các phản ứng tia gamma dùng để tính tốn thông số phổ 34 Bảng 3.1: Các thông số đặc trưng hệ kích hoạt lặp vịng 42 Bảng 3.2: Thời gian chiếu, rã đo cho dò 47 Bảng 3.3: Số hạt nhân nguồn chuẩn 46 Bảng 3.4: Thơng tin dị dùng thực nghiệm 48 Bảng 3.5: Khai báo thơng số mẫu cho chương trình k0-IAEA 50 Bảng 3.6: Kích thước lọ đựng mẫu 51 Bảng 3.7: Kích thước nắp lọ đựng mẫu 52 Bảng 3.8: Chuẩn bị mẫu SMELS I chiếu Cột nhiệt 52 Bảng 3.9: Chuẩn bị mẫu chuẩn NIST-1566b chiếu Kênh 13-2 52 Bảng 3.10: Chuẩn bị mẫu chuẩn NIST-2711A chiếu Cột nhiệt 53 Bảng 3.11: Thơng số phổ neutron vị trí chiếu mẫu hệ lặp vòng 53 Bảng 3.12: Điều kiện chiếu đo mẫu SMELS I Cột nhiệt 53 Bảng 3.13: Thông số thời gian mẫu SMELS I 54 Bảng 3.14: Điều kiện chiếu đo mẫu chuẩn NIST-1566b chiếu Kênh 13-2 54 Bảng 3.15: Thông số thời gian mẫu chuẩn NIST-1566b 54 Bảng 3.16: Điều kiện chiếu đo mẫu chuẩn NIST-2711a chiếu Cột nhiệt 54 Bảng 3.17: Thông số thời gian mẫu chuẩn NIST-2711a 55 Bảng 4.1: Kết hàm lượng thực nghiệm (mg/kg) số nguyên tố mẫu SMELS I xác định k0-CNAA ứng với vòng lặp 59 x mức hàm lượng khác Bên cạnh đó, kết khảo sát cho thấy việc sử dụng hạt nhân sống ngắn có nhiều ưu điểm sử dụng hạt nhân sống dài 75Se Bảng 4.18: Phân tích Selen mẫu chuẩn IAEA-436 NAA sử dụng 77m Se 75Se Hạt nhân Hạt nhân sống dài, 75 Se Hạt nhân sống ngắn, 77m Se Chu kỳ bán hủy 120 d 17,4 s Thời gian chiếu 10 h 3,5 x 1012 (n/cm2/s) 20 s 4,2 x 1012 (n/cm2/s) 20 d 20 s  10 h GMX30190 20 s GMX-4076 0,06  0,07 µg 0,06  0,09 µg 8% 11% 4,35 ± 1,1 µg/g 4,25 ± 0,46 µg/g Thời gian rã Thời gian đếm Giới hạn phát Độ tái lặp Kết phân tích Đối với phép xác định Selen NAA LPƯĐL, hạt nhân sống ngắn 77m Se hạt nhân sống dài 75Se sử dụng Bảng 4.18 trình bày thơng số thí nghiệm dùng để phân tích Selen mẫu sinh học NAA sử dụng 77m Se 75Se Đối với NAA sử dụng hạt nhân sống ngắn 77mSe, không cạnh tranh mặt thời gian phân tích mà độ nhạy đạt gần với NAA sử dụng hạt nhân sống dài Phép phân tích 77mSe thực nhanh đơn giản qui trình Độ lặp lại phép đo thơng thường  11% Độ xác khoảng  8% hầu hết trường hợp Giới hạn phát đạt khoảng 0,06  0,09 µg vài mẫu có phơng sinh học Tuy nhiên, số mẫu có giới hạn phát cao bao gồm lượng lớn Al, Na Cl 82 vòng Số đếm vòng vòng vịng vịng Năng lượng (keV) Hình 4.14: Phổ tích lũy đỉnh 161,9 keV 77mSe mẫu NIST-1598a Đối với số đối tượng mẫu, hàm lượng Selen thấp thường mức ppm, số đếm thu qua phép chiếu đo NAA thơng thường thấp Hình 4.14 Vì vậy, nỗ lực thực để cải thiện giới hạn phát Selen việc áp dụng kiểu lặp vòng khác nhau, bao gồm lặp vịng thơng thường (CNAA), giả lặp vịng (PCNAA), chiếu mẫu lặp (Re-NAA) kết hợp Re-NAA với CNAA PCNAA 83 Hình 4.15: Giới hạn phát Selen mẫu chuẩn IAEA-436 việc kết hợp phổ hai phương pháp Re-NAA PCNAA Hình 4.15 cho thấy giới hạn phát Selen cải thiện đáng kể kết hợp phương pháp Re-NAA PCNAA Giới hạn phát cải thiện theo số mẫu lặp số vòng lặp tăng dần Giới hạn phát cải thiện 2,8 lần tích lũy phổ mẫu lặp vòng lặp thứ Hệ số tăng lên tăng số mẫu lặp số vòng lặp Nếu cần thiết, mẫu lặp chiếu lặp lại lần mẫu đạt hệ số cải thiện đáng kể 4,5 lần Giới hạn phát Selen mẫu IAEA-436 xác định Re-NAA PCNAA có kết tốt khoảng 1,3 lần thời gian phân tích nhanh nhiều so với kỹ thuật trùng phùng gamma gamma ghi kiện – kiện phát triển LPƯĐL [64] Độ tái lặp độ xác phương pháp CNAA đánh giá phân tích số mẫu chuẩn với mức hàm lượng Selen khác Kết trung bình phép phân tích trình bày Bảng 4.19 Số liệu thu cho thấy độ tái lặp phép đo giảm từ vòng lặp thứ đến vòng lặp thứ vòng lặp thứ sau lại tăng dần Độ tái lặp khoảng ± 4% đến 6% dễ dàng đạt loại mẫu chuẩn IAEA-436, NIST-1566b NIST-1577b Kết phân tích hàm 84 lượng Selen phù hợp với ce, với độ lệch nhỏ 8% u-score < 1,64 tất giá trị Bảng 4.19: Kết hàm lượng thực nghiệm (mg/kg) nguyên tố Selen theo số vòng lặp số mẫu chuẩn kích hoạt lặp vịng  (%) 13,5 u-score ex 𝜌̅𝑒𝑥 ±  4,64 ± 0,62 4,87 ± 0,60 12,3 0,31 4,32 ± 0,23 5,4 -0,58 4,29 ± 0,17 4,0 -0,67 4,42 ± 0,43 9,8 -0,32 4,51 ± 0,39 8,6 -0,20 Oyster Tissue, NIST-1566b 2,19 ± 0,29 13,2 0,40 (2,06 ± 0,15) 2,13 ± 0,23 10,8 0,25 1,96 ± 0,08 4,0 -0,58 1,96 ± 0,10 5,3 -0,55 2,01 ± 0,15 7,6 -0,24 2,04 ± 0,15 7,1 -0,09 Bovine Liver, NIST-1577b 0,79 ± 0,13 16,7 0,44 (0,73 ± 0,06) 0,72 ± 0,10 13,8 -0,07 0,81 ± 0,05 6,3 1,07 0,82 ± 0,04 4,8 1,20 0,81 ± 0,11 13,3 0,61 0,79 ± 0,10 13,2 0,46 Mẫu chuẩn (ce ± ce) Tuna Fish, IAEA-436 N (4,63 ± 0,48) 0,01 “GTTB” “RSD” giá trị trung bình (mg/kg) độ lệch chuẩn tương đối giá trị phân tích 85 4.4 Nhận xét chung Chương Phương pháp phân tích kích hoạt lặp vịng theo chuẩn hóa k0 (k0-CNAA) áp dụng để xác định nguyên tố thông qua hạt nhân sống ngắn mẫu chuẩn SMELS I, NIST-1566b NIST-2711A Hầu hết giá trị hàm lượng phân tích qua vịng lặp sai khác so với giá trị chứng nhận không 10% Giới hạn phát cải thiện đáng kể, số nguyên tố phát từ vịng lặp thứ trở Khả hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết cao kiểm chứng thông qua việc phân tích mẫu NIST-2711A đo thời gian chết 62% Độ lệch ex ce nhỏ 15% tất tám nguyên tố xác định mẫu Kết phân tích nguyên tố Selen mẫu sinh học kích hoạt neutron lặp vòng cho thấy ưu điểm trội phương pháp CNAA so với phương pháp NAA truyền thống giảm thời gian chiếu – rã đo đạt độ xác khoảng 8%, giới hạn phỏt hin khong 0,06 ữ 0,09 àg Nu kt hợp với phương pháp Re-NAA PCNAA giới hạn phát giảm đáng kể, khoảng 4,5 lần Kết Chương lấy từ cơng trình tác giả: + Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen (2016), “Combination and optimization of the cyclic NAA modes at the Dalat research reactor for determination of selenium in biological materials using 77m Se”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 309, Issue 1, pp.185-188 + Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Thanh Viet Ha, Quang Thien Tran, Dong Vu Cao (2018), “The upgrading of the cyclic neutron activation analysis facility at the Dalat research reactor”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 315, Issue 3, pp 703-709 86 KẾT LUẬN Qua thời gian thực luận án này, phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng dựa theo chuẩn hóa k0 (k0-CNAA) phát triển áp dụng thành cơng Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt Phương pháp có khả cho kết phân tích nhanh, độ tin cậy độ nhạy cao, đặc biệt nguyên tố vi lượng có tính chất thị dùng nghiên cứu y – sinh học môi trường Luận án giải mục tiêu đặt ban đầu với kết bao gồm: Phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng (CNAA) xây dựng Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt với qui trình thực nghiệm hồn tồn tự động sử dụng hệ kích hoạt lặp vịng phần mềm xử lý số liệu k0-IAEA Phương pháp cho phép xác định nhanh nguyên tố Se, Ag, F, Hf, Sc, Dy, Al, V, Ti, Cu, Ca, Mg thông qua hạt nhân sống ngắn: Các hạt nhân có chu kỳ bán hủy (T1/2) nhỏ 30 giây 27 77m Se, 110 Ag, 20 F, 179m Hf, 46m Sc; T1/2 < 10 phút 28 Al, 52 V, 51 Ti, 66 Cu 49 Ca, Mg Đồng thời, phương pháp k0-CNAA có khả xác định số hạt nhân có thời gian sống trung bình 38Cl, 56Mn, 42K, 24Na, 198Au (T1/2 > 10 phút) Ngồi ra, độ khơng đ ảm bảo đo phương pháp k0-CNAA xác định hầu hết nguồn sai số phương pháp nhận diện định lượng qui trình thực nghiệm Phần mềm k0-IAEA (sau nâng cấp cho k0-CNAA tác giả phần mềm – Dr Menno Blaauw), lần nghiên cứu áp dụng, kiểm tra đánh giá kết Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Phần mềm k0-IAEA có chức xử lý phổ tích lũy áp dụng k0-CNAA hoàn toàn tự động cho kết tin cậy Số liệu thực nghiệm thu cho thấy độ lệch giá trị phân tích giá trị chứng nhận hầu hết nguyên tố nhỏ 10% Sự số đếm chồng chập xung ứng với thời gian chết cao lên đến 62% nghiên cứu hiệu với độ xác nhỏ 15% hầu hết nguyên tố mẫu chuẩn địa chất Qua kết ban đầu thực số loại mẫu 87 chuẩn cho thấy phương pháp CNAA áp dụng để phân tích đối tượng mẫu có phơng phức tạp chẳng hạn mẫu môi trường mẫu địa chất Bên cạnh đó, kết áp dụng phương pháp CNAA để phân tích thử nghiệm nguyên tố Selen mức hàm lượng khác thực luận án Khi kết hợp phương pháp lặp vòng khác chiếu mẫu lặp (Re-NAA) với lặp vịng thơng thường cải thiện giới hạn phát khoảng lần nguyên tố Selen mẫu sinh học Phương pháp k0-CNAA xây dựng luận án xác định Selen loại mẫu y sinh có mức hàm lượng thấp ppm vài bậc, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu thực tế Kết thu luận án đạt số điểm mới, bao gồm áp dụng phần mềm k0-IAEA cho việc xử lý phổ tích lũy lặp vịng, hiệu ảnh hưởng thời gian chết cao đến 62% phát triển thành công phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng dựa theo chuẩn hóa k0 (k0-CNAA) Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt Từ kết đạt kinh nghiệm kiến thức thu qua q trình nghiên cứu hồn thành luận án, tác giả có số đề xuất hướng nghiên cứu sau: - Áp dụng phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng để nghiên cứu lĩnh vực y sinh môi trường thông qua số hạt nhân sống ngắn 77mSe, 20 F 110Ag - Nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng sử dụng neutron nhiệt 88 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Bài báo nước: Van Doanh Ho, Dong Vu Cao, Quang Thien Tran, Ngoc Son Pham, Thi Sy Nguyen, Giang Nguyen, Nhi Dien Nguyen (2014), “A new rapid neutron activation analysis system at Dalat nuclear research reactor”, Journal of Nuclear Science and Technology, Vol 4, No.1, pp 82-91 Van Doanh Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen (2014), “Determination of selenium by short-time NAA using 77mSe at the Dalat research reactor”, Journal of Nuclear Science and Technology, Volume 4, No.3, pp 36-42 Bài báo nước (ISI): Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen (2016), “Combination and optimization of the cyclic NAA modes at the Dalat research reactor for determination of selenium in biological materials using 77m Se”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 309, Issue 1, pp.185-188 Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Van Doanh Ho, Dong Vu Cao, Thi Sy Nguyen (2016), “Quality evaluation of the k0-standardized neutron activation analysis at the Dalat research reactor”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 309, Issue 1, pp.135-143 Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Van Doanh Ho, Thi Sy Nguyen (2016), “Determination of multi-element composition of Vietnamese marine sediment and tuna fish by k0-standardized neutron activation analysis” Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 309, Issue 1, pp 235-241 Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Thanh Viet Ha, Quang Thien Tran, Dong Vu Cao (2018), “The upgrading of the cyclic neutron activation analysis facility at the Dalat research reactor”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 315, Issue 3, pp 703-709 89 Hội nghị khoa học nước quốc tế: Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen, “Investigation of the cyclic techniques in neutron activation analysis on Dalat research reactor for determination of short-lived radionuclides in biological materials”, The 11th National Conference on Nuclear Science and Technology, Da Nang City, Viet Nam, August - 7, 2015 Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen, “Combination and optimization of cyclic NAA modes at Dalat Research reactor for determination of some elements of interest”, The 14th International Conference on Modern Trend in Activation Analysis, Delft, The Netherlands, August 23 - 28, 2015 Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Thinh Duc Le, “A cyclic neutron activation analysis system at Dalat research reactor”, The 12th National Conference on Nuclear Science and Technology, Nha Trang City, Viet Nam, August - 4, 2017 Manh Dung Ho, Menno Blaauw, Van Doanh Ho, Chi Thanh Tran, “Validation of the k0-IAEA software for cyclic neutron activation analysis” The 7th International k0-User’s Workshop, Montreal, Canada, September 3-6, 2017 Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, “A cyclic neutron activation analysis system at Dalat research reactor” The 7th International k0-User’s Workshop, Montreal, Canada, September 3-6, 2017 Van Doanh Ho, Van Giap Pham, Manh Dung Ho, “Correction of dead time effects for cyclic neutron activation analysis”, The 13th National Conference on Nuclear Science and Technology, Ha Long City, Viet Nam, August - 9, 2019 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Greenberg R.R., Bode P., E.A.D.N Fernandes (2011), "Neutron activation analysis: A primary method of measurement", Spectrochimica Acta Part B 66, pp.193-241 [2] Molnar G.L., Revay Z., Szentmiklosi L (2004), "New perspectives for very shortlived neutron activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 262(1), pp.157-163 [3] Hou X (2000), "Cyclic activation analysis", Encyclopedia of Analytical Chemistry, pp.12447-12459 [4] Oswald, Anders U (1961), "Use of very short-lived isotopes in activation analysis", J Anal Chem 33, pp.1706-1709 [5] Anders U (1960), "Determination of Fluorine by neutron activation", J Anal Chem 32, pp.1368-1369 [6] Spyrou N.M (1981), "Cyclic activation analysis - A review", J Radioanal Nucl Chem 61, pp.211-242 [7] Spyrou N.M (1981), "Studies on some problems and applications of cyclic activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 61, pp.175-182 [8] Spyrou N.M (1982), "Usefulness of thermal and epithermal cyclic activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 72(1), pp.155-182 [9] Rao R.R., Mcdowell L.S., Jayawickreme C.K., Chatt A (1991), "Evaluation of homogeneity of selected reference materials for selenium by cyclic neutron activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 151(1), pp 167-175 [10] Ventura M.G.,Freitas M.C., Pacheco A.M.G (2009), "Determination of selenium in food matrices by replicate sample neutron activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 281, pp 197-200 [11] Givens W.W (1968), Cyclic Activation Analysis, Proceeding of International Conference on Modern Trends in Activation Analysis, Washington, DC, pp.139-147 [12] Tani A., Matsuda Y., Yuasa Y., Kawai N (1969), "Repeat pulse activation analysis for measurement of short half life radionuclides", J Radiochem Radioanal Lett., pp.155 -161 91 [13] Spyrou N.M., Kerr S.A (1979), "Cyclic activation: The measurement of shortlived Isotopes in the analysis of biological and environmental samples", J Radioanal Nucl Chem 48, pp.169-183 [14] Becker A.D (1998), "Characterization and use of the new NIST rapid pneumatic tube irradiation facility", J Radioanal Nucl Chem 233, pp.155-160 [15] Chung Y.S (2009), "Characteristics of a new pneumatic transfer system for a neutron activation analysis at the HANARO research reactor", J Nucl Engin Technol 41(6), pp.813-820 [16] Ismail S.S (2010), "A New Automated Sample Transfer System for Instrumental Neutron Activation Analysis", J Autom Methods Manag Chem., pp.1-8 [17] Nyarko B.J.B., Akaho E.H.K., Fletcher J.J., Chatt A (2008), "Neutron activation analysis for Dy, Hf, Rb, Sc and Se in some Ghanaian cereals aand vegetables using short-lived nuclides and Comptin suppression spectrometry", J Appl Radiat Isot 66, pp.1067-1072 [18] Faanhof A., Woittiez J.R.W., Das H.A (1981), Errors in instrumental neutron activation analysis based on short-lived radionuclides", J Radioanal Nucl Chem 62, pp 151-159 [19] Hou X., Das H.A (1997), "Accuracy, precision and sensitivity in cyclic INAA with short-lived radionuclides, J Radioanal Nucl Chem 223, pp.67-72 [20] Dams R., Billiet J., Hoste J (1975), "Neutron activation analysis of F, Sc, Se, Ag, Hf in Aerosols using short-lived isotopes", Inter J Environ Anal Chem 4, pp.141-153 [21] El-Ghawi U.M., Al-Sadeq A.A., Bejey MM, Alamin M.B (2005), "Determination of selenium in Libyan food items using pseudocyclic instrumental neutron activation analysis", J Biol Trace Elem Res 107, pp 61-71 [22] Shi Y S.E., Holzbecher J., Chatt A (1999), "Determination of selenium in Canadian food items by cyclic instrumental neutron activation", J Biol Trace Elem Res., pp.377-386 [23] Zhang W., Chatt A (2009), "Determination of selenium in foods by pseudocyclic neutron activation and anti-coincidence gamma-ray spectrometry", J Radioanal Nucl Chem 282, pp 139-143 92 [24] Zhang H., Chai Z.F., Qing W.Y., Chen H.C (2009), "Cyclic neutron activation analysis for determination of selenium in food samples using 77mSe", J Radioanal Nucl Chem 281, pp.23-26 [25] Zhang W., Chatt A (2014), "Anticoincidence counting further improves detection limits of short-lived products by pseudo-cyclic instrumental neutron activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 302, pp.1201-1211 [26] Nakamura Y., Fukushima M., Chatt A (2019), "Estimation of daily selenium intake by to year old Japanese children based on selenium excretion in 24h urine samples", J Nutr Sci 8, pp.1-8 [27] Kerr S.A., Spyrou N.M (1978), "Fluorine analysis of bone and other biological materials: A cyclic activation method", J Radioanal Nucl Chem 44, pp.159-173 [28] Spate V.L., Baskett C.K., Mason M.M., Reams C.L., Hunter D., Willett W.C (1994), "Determination of Fluorine in human nails via cyclic instrumental neutron ctivation analysis", J Radioanal Nucl Chem 179, pp.27-33 [29] Farooqi A.S., Spyrou N.M (1992), "Fluorine determination in diet samples using cyclic INAA and pige analysis", J Radioanal Nucl Chem 161, pp.71-78 [30] Woittiez J.R.W., Das H.A (1980), "Determination of calcium, phosphorus and fluorine in bone by instrumental fast neutron activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 59, pp.213-219 [31] Spyrou N.M., et al (1989), "Flourine concentrations in Bone Biopsy samples determined by proton-induced gama-ray emission and cyclic neutron activation", J Biol Trace Elem Res., pp.161-168 [32] Tominaga H., et al (1979), "Determination of Fluorine in glasses by cyclic activation analysis using a californium-252 neutron source", J Radioanal Nucl Chem., pp.235-247 [33] Chatt A., et al (1981), "Cyclic neutron activation analysis of biological and metallurgical samples", J Can J Chem., 59, pp.1660-1664 [34] Parry S.J., et al (2000), "Epithermal/fast neutron cyclic activation analysis for the determination of fluorine in environmental and industrial materials", J Radioanal Nucl Chem 244, pp.67-72 93 [35] Egan A., Spyrou N.M (1976), "Detection of Lead via Lead-207m using cyclic activation and a modified sum-coincidence system", J Anal Chem 48, pp.19591962 [36] Dung H.M., Hien P.D (2003), "The application and development of k0standardization method of neutron activation analysis at Dalat research reactor", J Radioanal Nucl Chem 257(3), pp.643-647 [37] Dung H.M., et al (2012), "Development of k0-based cyclic neutron activation analysis for short-lived radionuclides", J Radioanal Nucl Chem 291, pp.485-492 [38] Lindstrom R.M., Fleming R.F (1995), "Dead time, pileup and accurate gammaray spectrometry", Radioactivity & Radiochemistry 6(2), pp.20-27 [39] Pomme S., Fitzgerald R., Keightley J (2015), "Uncertainty of nuclear counting", Metrologia 52, pp.3-17 [40] Blaauw M (1993), The Holistic analysis of gamma-ray spectra in instrument analysis, Ph.D Thesis, Interfaculty Reactor Institute, Delft University of Technology, Delft [41] Ismail S.S., Grass F., Westphal G.P (1998), "A new highly efficient set-up for cyclic and pseudocyclic short time activation analysis with high count rates", J Radioanal Nucl Chem 233, pp.149-153 [42] Tout R.E., Chatt A (1981), "The effect of sample matrix on selection of optimum timing parameters in cyclic neutron activation analysis", J Anal Chim Acta 133, pp.409-419 [43] Al-Mugrabi M.A., Spyrou N.M (1987), "The use of simulation for the optimization of the signal-to-noise ratio in cyclic activation analysis", J Radioanal Nucl Chem., pp.67-77 [44] Landsberger S., Dayman K (2013), "Monitoring of neutron flux changes in short-lived neutron activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 296(1), pp.329332 [45] Hou X., Das H (1997), "Accuracy, precision and sensitvity in cyclic INAA with short-lived radionuclides", J Radioanal Nucl Chem 233, pp.67-72 94 [46] Currie L.A (1999), "Detection and quantification limits: origins and historical overview", J Anal Chim Acta 391,pp.127-134 [47] Kruger P (1970), Principles of Activation Analysis, Stanford, California [48] Woittiez J.R.W., Faanhof A., DAS H.A (1979), "A correction for dead-time losses in gamma-ray spectrometry for a mixture of short-lived radionuclides", J Radioanal Nucl Chem 53, pp.191-201 [49] Wiernik M (1971), "Comparison of several methods proposed for correction of dead-time losses in the gamma-ray spectrometry of very short-lived nuclides", J Nucl Instrum Methods 95, pp.13-18 [50] Schonfeld E (1966), "ALPHA - A computer program for the determination of radioisotopes by least-squares resolution of the gamma-ray spectra", J Nucl Instrum Methods 42, pp.213-218 [51] Alfassi Z.B., Tsechansky A (1980), "On the correction of the self coincidence in gamma ray spectra dependence of resolution time on energy", J Radioanal Nucl Chem 55, pp.135-139 [52] Heydorn K., Damsgaard E (1997), "Validation of a loss-free counting system for neutron activation analysis with short-lived indicators", J Radioanal Nucl Chem 215, pp.157-160 [53] De Corte F., De Wispelaere A (2005), "The use of a Zr-Au-Lu alloy for calibrating the irradiation facility in k0-NAA for general neutron spectrum monitoring", J Radioanal Nucl Chem 263, pp.653-657 [54] Seymour R.S., Andreaco M.S., Pierce J (1988), "Evaluation of energy efficiency fitting functions for HPGe detectors", J Radioanal Nucl Chem 123(2), pp.529-550 [55] Radu, et al (2010), Transfer of detector efficiency calibration from a point source to other geometries using ETNA software, Romanian Reports in Physics [56] X-Ray and Gamma-ray Standards for Detector Calibration, IAEA-TECDOC619 (1991) [57] Schwarz K., Foltz C.M (1957), "Selenium as an integral part of factor against dietary necrotic liver degeneration", J Am Chem Soc 79, pp.3292-3293 95 [58] El-Ghawi U.M., Al-Sadeq A.A., Bejey MM, Alamin M.B (2005), "Determination of selenium in Libyan food items using pseudocyclic instrumental neutron activation analysis", J Biol Trace Elem Res 107, pp 61-71 [59] Bem E.M., et al (1981), "Determination of Selenium in the Environment and in Biological Materials", J Environ Health Perspect.37, pp.183-200 [60] Zhang H., Chai Z.F., Qing W.Y., Chen H.C (2009), "Cyclic neutron activation analysis for determination of selenium in food samples using 77mSe", J Radioanal Nucl Chem 281, pp.23-26 [61] McDowell L.S., Giffen P.R., Chatt A (1987), "Determination of Selenium in individual food items using the short-lived nuclide 77mSe", J Radioanal Nucl Chem 110, pp.519-529 [62] Zhang W., Chatt A (2009), "Determination of selenium in foods by pseudocyclic neutron activation and anti-coincidence gamma-ray spectrometry", J Radioanal Nucl Chem 282, pp.139-143 [63] Behni D., et al (1990), "Combination of Neutron Activation Analysis, Tracer Techniques, and Biochemical Methods in the Investigation of Selenium Metabolism", J Biol Trace Res., pp.439-447 [64] Minh Van Truong., et al (2016), “Determination of the selenium content in biological samples by gamma – gamma coincidence method”, Journal Science and technology development, pp.154-161 96 ... hiệu chuẩn hiệu suất phương pháp xác định thông số phổ neutron 2.1 Lý thuyết phương pháp phân tích kích hoạt neutron Phân tích kích hoạt neutron (NAA) kỹ thuật hạt nhân sử dụng để xác định hàm... hệ số hiệu tự che chắn neutron nhiệt; φth thơng lượng neutron nhiệt; σ0 tiết diện bắt neutron vận tốc 2200 m.s-1; Ge hệ số hiệu tự che chắn neutron nhiệt; φe thông lượng neutron nhiệt; I0 (α)là... phổ neutron vị trí chiếu mẫu thơng lượng neutron nhiệt (φth ), thông lượng neutron nhanh (φf ), hệ số biểu diễn độ lệch phân bố phổ neutron R nhiệt khỏi quy luật 1/E (α), tỉ số thông lượng neutron