Báo cáo tiểu luận: Phân tích hạt nhân phóng xạ

ạ

Phân tích h t nhân phóng xạ clove r

ị

ễ

SVTH : Phùng Th Vân Nguy n Th Hà Ninh Th H ng Nguy n Th Ph ng Nhung ị ị ườ ị ễ ươ

N i dung

ộ

1

Phân tích đ nh tính

ị

2

Hi u chu n đ nh l ẩ

ệ

ị

ượ

3

S nh p nháy ph tia gamma

ự

ấ

ổ

ế

ộ

ổ

4

Electron bi n hoán n i và ph tia gamma trong ch t bán d n ẫ ấ

5

Đ c đi m ph tia X

ể

ặ

ổ

Phân tích h t nhân phóng x

ạ

ầ ủ ạ ạ ố ị

Ph n cu i cùng c a m t phân tích hóa h c phóng x là xác đ nh ho t đ phóng x c a m t h t cô l p. S xác đ nh này bao g m 3 lý do: ự ộ ộ ạ ạ ủ ọ ị ậ ồ ộ

1

Mong mu n phân tích đ nh tính các h t nhân phóng x ố ạ ị ạ

Xác đ nh phông và s có m t c a các h t nhân phóng x ặ ủ ự ạ ị ạ

2

Phân tích đ nh l ng nh ng b c x đó ị ượ ứ ạ ữ

3

1. Phân tích đ nh tính

ị

ọ

ệ ị

t ng thích h p Ch n m t ph n ả ộ ng h t nhân v i ớ ạ ứ các nguyên ố t tham gia ph n ả ứ ợ Xác đ nh xem ị s n các li u ả ệ ph m hóa h c ọ ẩ có t riêng bi thu c tính nào ộ c a s n ph m ẩ ả ủ d ki n không? ự ế Xác đ nh thành ph n c a ủ ầ X nguyên ố trong m u Yẫ

1. Phân tích đ nh tính

ị

ầ

Xác đ nh thành ph n c a Asen ủ i ườ trong tóc ng ch tế

neutron Dùng hay nhanh ch m ậ neutron ng v i ph n ớ ứ ả Asen, d ki n ế ự cho s n ph m là ẩ ả 74As hay 76As Xác đ nh xem ị s n các li u ả ệ ph m hóa h c ọ ẩ t c a riêng bi ủ ệ thu c ộ Asen có tính nào c a hai ủ s n ph m d ả ự ẩ 74As hay ki n là ế 76As không?

1. Phân tích đ nh tính

ị

ệ ự

ả ứ

ể

ạ

ọ

ộ

ạ ễ

ả

ặ

Vi c l a ch n m t ph n ng h t nhân có th sinh ra m t h t nhân phóng x d dàng h n, ho c làm gi m s ự can thi p c a các y u t khác. ủ

ộ ạ ệ

ế ố

ng ng là

ứ

ẩ

76As chu kì (b phân rã b i s phát x c a các h t

γ) cho s n ph m t ả ờ

ươ ở ự

ạ ủ

ạ

ị

• Ph n ng (n, ả ứ bán rã 26.5 gi β- và tia γ)

ẩ

γ,n) cho s n ph m ả ở ự

ạ ủ

74As chu kì bán rã 18 ngày (b phân rã b i s phát x c a các h t β+ , β- và ạ b c x

• Ph n ng ( ả ứ ị ạ γ)

ứ

1. Phân tích đ nh tính

ị

ủ ạ ộ ị

ủ trong phân tích hóa h c phóng x : Các thu c tính c a h t nhân phóng x xác đ nh danh tính c a nó ạ ạ ọ

1. Ph ng pháp s n xu t c a nó. ươ ấ ủ ả

2. Tính ch t hóa h c c a m t đ ng v trong m u mà ta quan tâm. ộ ồ ủ ấ ẫ ọ ị

3. Chu kì bán rã c a nguyên t y. ủ ố ấ

4. Các lo i b c x nguyên t ạ ứ ạ ố đó có th phát ra. ể

5. Năng l ượ ng c a các tia phóng x . ạ ủ

6. Phân chia tia phóng x theo lo i và theo năng l ng. ạ ạ ượ

1. Phân tích đ nh tính

ị

c áp d ng cho c tr ng  Phân tích ph tia gamma (ph ổ ượ ả ườ ụ

h p m u không tách bi t v m t hóa h c). ẫ ợ ươ ệ ề ặ ng pháp này đ ọ

Nguyên tố

T1/2

N L gamma (mev)

NL Bêta (mev)

22Na

2,6 năm

0,542

1,277 0,511

24Na

1,39

15 giờ

1,38 2,76

Đo ph ổ đ c tr ng ặ ư

46Sc

85 ngày

0,36

0,89 1,12

60Co

5,27 năm

0,306

ứ

1,332 1,172

35 ngày

95Nb

0,745

0,160

8,14ngày

131I

0,364

0,815

Đo năng l ng

2.69ngày

198Au

0,412

0,963

So sánh chu kì bán rã, lo i và ạ ng năng ượ c a b c x v i ạ ớ ủ tr ị giá các trong b ng cho ả s nẵ

ượ tia gamma

47 ngày

203Hg

0,279

0,208

208Tl

3,1 phút

2,62

1,79

241Am

500 năm

0,0596

α

2. Hi u chu n đ nh l

ệ

ẩ

ị

ượ

 Đ phóng x là s h t nhân phóng x phân rã trong m t đ n

ộ ơ

ạ

ố ạ

ộ ạ v th i gian : ị ờ

dN =- = ( 46 ) dt

 Vi c xác đ nh đ nh l

ị

ệ

ng h t nhân phóng x tr thành vi c t c đ ghi nh n

ị

ị ố

ạ ở ộ

ệ ậ

ừ ố

ạ

ượ xác đ nh t c đ phân rã D c a h t nhân t ộ b i detector và hi u su t ghi

ạ ủ є:

ệ

ở

ấ A = є . D (47)

2. Hi u chu n đ nh l

ệ

ẩ

ị

ượ

Text

ng pháp ươ tuy t đ i ệ ố

ộ

Xác đ nh t c ố ị đ phân rã c a h t nhân ạ ủ phóng x ạ

Ph t

ươ ươ

ng pháp ng đ i ố

Text

2.1. Ph

ng pháp t

ươ

ng đ i ố

ươ

ố

ỏ

ồ

+ Ph ẩ

ng pháp t ứ

ng đ i đòi h i m t ngu n phóng x ạ ộ ộ ế

+ N u m u không rõ (u) đ

ươ chu n, t c là ta đã bi ẫ

ế

t chính xác t c đ phân rã. ố ự

ề

ớ

ượ ẩ

ồ

ố

ệ

c th c hi n v i các đi u s các t c đ ộ s các t c đ đ m vì hi u su t cho

ệ ỷ ố ệ

ộ ế

ố ấ

ố

ki n gi ng h t v i ngu n chu n (s) thì t ệ ớ phân rã b ng v i t ớ ỷ ố ằ hai ngu n gi ng nhau.

ố

ồ

e e

D u D s

D = = u D s

A u A s

( 48 ) Ho cặ ( 49 )

=(cid:231)

(cid:230) (cid:246)

D u

D s

‚

A u A s

Ł ł

2.1. Ph

ng pháp t

ươ

ng đ i ố

ộ ố ạ ườ ạ ắ ng cong h p th vô ấ ụ

M t s h t nhân phóng x vì chu kì bán rã ng n, hay đ cùng ph c t p. Chu n hóa có th th c hi n theo hai cách ph bi n: ể ự ứ ạ ổ ế ệ ẩ

Trùng phùng Trùng phùng

Tuy t đ i tính 4 Tuy t đ i tính 4

π π

ệ ố ệ ố

ố ớ ớ ạ ữ

ữ ử ụ ạ ề ứ

ằ

ượ ử ụ ạ

đ ỷ ệ ượ ỏ ộ ớ

ộ ấ ố

Đ i v i nh ng h t nhân phóng x ạ ạ phát β. S d ng máy đ m hình ế π, trong đó hai ngu n b ng h c 4ọ ồ c đ t trên m t l nhau theo t ặ ộ c hi u b phim siêu m ng đ t đ ệ ạ ượ i > 99.5%, do đó t c đ su t lên t ộ ố phân rã b ng t c đ đ m. ộ ế ớ ằ ố ậ

ấ

V i nh ng h t nhân phóng x ạ phát nhi u lo i b c x .Trong ạ trùng phùng, hai máy đ m ế c s d ng, đ nh y detector đ c a detector khác nhau v i các ủ h t b c x khác nhau, vd, ng ạ ứ ạ đ m t l dùng ghi nh n tia β, ỷ ệ ế detector nh p nháy dùng ghi nh n tia γ ậ

2.1. Ph

ng pháp t

ươ

ng đ i ố

M t s đi u ch nh là c n thi

t :

ộ ố ề

ầ

ỉ

ế

Ch nh phông detector

Trùng phùng ng u nhiên

ỉ

ẫ

Th i gian hao phí

ờ

Phân rã đi n t

ệ ử

chuy n đ i ổ ể

2.1. Ph

ng pháp t

ươ

ng đ i ố

Hình 6.5: Bi u đ s l c c a h th ng đ m hi n t ng trùng ồ ơ ượ ủ ệ ố ệ ượ ế ể

phùng Bêta-Gamma 14

2.1. Ph

ươ

ng đ i ố

ng pháp t (Trùng phùng tia β và γ)

β = єβ . D ( 50 )

 T c đ đ m c a ng đ m tia β là : A ủ ố ộ ế ế ố

γ = єγ . D ( 51 )

 T c đ đ m c a ng đ m tia γ là : A ủ ố ộ ế ế ố

b g .A A Ac

 T c đ đ m trùng phùng : Ac = ộ ế ố єβ . єγ . D ( 52 )

c : ( 53 ) ế ợ

 K t h p (50) và (51) ta đ ượ

2.2. Ph

ươ

ng pháp tuy t đ i ệ ố

ạ ằ ạ ố ộ

Dùng xác đ nh t c đ phân rã c a h t nhân phóng x b ng cách tính ủ ự ế e , thông qua vi c đánh giá các thông s ố ị ị ệ ệ ấ

( 54 )

toán giá tr hi u su t th c t c a nó. ủ

ε = (I) . (G) . Fw . Fa . Fc . Fb . Fn . Fs

ộ ạ

ứ

ả

ắ

ế ổ ủ ồ ế

ề

ộ

( I ) là xác su t phát hi n m t h t β đi vào ng đ m ch a khí, có kh năng ion ố ệ ấ cho s h p th tia β trong c a s c a các máy đ m và trong Fw là y u t ự ấ ử ụ ố ế ế cho hi u qu c a các máy đ m h tr và lá ch n tán x electron Fn là y u t ạ ỗ ợ ế ả ủ ệ ế ố hóa khí trong ng đ m. ế ố tán x c a ngu n h p th hay t cho các hi u ng tán x . cho s t Fs là y u t Fa là y u t ồ ạ ủ ự ụ ự ự ấ ế ố ạ ệ ứ ế ố cho hi u l c c a b t kì tài li u nào, g m các m u v i b phim Fc là y u t ớ ộ ẫ ệ ấ ủ ệ ự ế ố không khí gi a ngu n và c a s . ổ ử ồ ữ Fb là các y u t c c a electron di chuy n ra kh i ng hi u d ng tán x ng ụ ỏ ố ể ủ ượ ạ ế ố ệ bên ngoài vào các góc hình h c r n trong máy đ m t ọ ắ ừ (G) là m i quan h hình h c gi a ngu n và đ nh y v kh i l ng c a máy ạ ệ ữ ồ ố ố ượ ọ ủ m ng b o v (ví d , gi y bóng kính…) ỏ ấ ụ ệ ả đ m c a các v t li u h tr ngu n. ồ ỗ ợ ậ ệ ủ ế đ m.ế

3. S nh p nháy quang ph tia gamma

ự

ấ

ổ

Đo b c x gamma có th th c hi n b ng 3 cách : ể ự ứ ệ ằ ạ

Máy đ m đ n kênh Máy đ m đa kênh ế ơ ế T ng s đ m ố ế ổ

ả ữ ỉ ế ỉ

ộ ượ ề

ng nào đó Ch đ m nh ng đ nh cao xung r i gi a 2 giá ơ tr quy đ nh đ T t c các xung có ấ đ l n trên m t giá ộ ớ tr ng ị ưỡ ữ c đ m ế ượ ị ị

ả

c s p Các xung đ ắ x p theo chi u cao ế vào các kênh đi n ệ , m i s đ m ch t ỉ ỗ ố ế ử trong nh ng xung ữ d i thu h p chi u ề ẹ cao xung.

ượ ổ ế

i quy t các tia gamma phát ra 17 Quang ph tia gamma đ đ ng v phóng x c a nguyên t c s d ng đ gi b cô l p ử ụ ố ị ể ả ậ ạ ủ ồ ị

T ng s đ m

ố ế

ổ

ố ế ặ ộ ế ệ ệ ế ớ

ố ượ ấ ị

ộ ặ ữ ồ

S gia tăng t c đ đ m v i tăng hi u đi n th đ t vào trong ng đ m ự c g i là ch a khí xác đ nh vùng plateau, trong detector nh p nháy đ ứ ọ “ph tích phân” đó là m t đ c tính c a nh ng ngu n phóng x phát ra tia ạ ủ ổ gamma.

ổ ủ 85Sr

Hình 6.6: Tích phân ph c a 18

T ng s đ m

ố ế

ổ

T i đi n 900V, hi u su t cho t ng s đ m c a m t s h t nhân phóng x đ ố ế ủ ệ ấ

ạ ượ ả ổ ấ ệ

ệ

ủ

ế

ấ

Hình 6.7: Hi u su t đ m c a detector nh p nháy NaI (Tl) 3 x3 in

(a): T ng s đ m v i thi

t l p

ớ

(b): Vi c đ m đ nh ph

ố ế ổ c s ở ở ơ ỉ

ế ậ 0,51 Mev. ổ

ệ ế

ố ng 0,2 MeV và kho ng 40% ộ ố ạ ế năng l năng l c ạ ệ th hi n trong hình 6.7. Hi u su t toàn ph n cho ng đ m NaI (Tl) 3x3 in kho ng ể ệ 80% tr lên ở ng l n h n 2MeV. ơ ầ ả ượ ượ ớ ở ở

tăng điện áp đường cơ sở ở đó thiết lập chiều cao tối đa ( window ) : : tăng điện áp đường cơ sở ở đó thiết lập chiều cao tối đa

Máy phân tích đơn kênh Máy phân tích đơn kênh Máy phân tích đơn kênh là ống đếm tia gamma cho tách hóa học hoặc đánh Máy phân tích đơn kênh là ống đếm tia gamma cho tách hóa học hoặc đánh dấu nguồn phóng xạ. Đặc điểm của máy phân tích đơn kênh: dấu nguồn phóng xạ. Đặc điểm của máy phân tích đơn kênh: 1. Đường cơ sở (baseline) : Điện áp tối thiểu đặt vào để detector đếm được. 1. Đường cơ sở (baseline) : Điện áp tối thiểu đặt vào để detector đếm được. 2. Cửa sổ ( window ) 2. Cửa sổ xung chấp nhận được xung chấp nhận được

ộ

ượ

2020

Hình 6.8: Ph khác nhau ổ c a ủ 85Sr trong m t detector (Tl) nh p nháy NaI ấ c ch t o v i 3x3inchs đ ớ ế ạ c a s phân tích xung cao ử ổ đ n năng 0,2 V ơ

B ng 6.7: Ngu n chu n có ích cho s chia đ c a Gamma tăng c

ng.

ộ ủ

ự

ẩ

ả

ồ

ườ

Năng l

ố

Năng l

Cách xác đ nh t c

Ngu nồ

Th i gian ờ bán rã

ng ượ Bêta (Mev)

ố ị đ phân rã

ộ

ng ượ Gamma (Mev)

S Gamma trên m t ộ phân rã

22Na

2,6 năm

0,542

1,277 0,511

1,11b 2,00b

Đ m 4ế Trùng phùng β-γ

24Na

1,39

15 giờ

1,38 2,76

1,00 1,00

Đ m 4ế Trùng phùng β- γ

46Sc

85 ngày

0,36

0,89 1,12

0,995 1,00

Đ m 4ế Trùng phùng β- γ

60Co

5,27 năm

0,306

1,332 1,172

1,00 1,00

Đ m 4ế Trùng phùng β- γ

95Nb

35 ngày

0,745

1,00

0,160

4π Trùng phùng β-γ

131I

8,14ngày

0,364

0,80

0,815

4π

198Au

2.69ngày

0,412

0,957

0,963

4π

203Hg

47 ngày

0,279

0,81

0,208

4π Trùng phùng β-γ

208Tl

3,1 phút

2,62

1,00

1,79

Đ m ế α

241Am

500 năm

0,0596

1,357

Đ m ế α

2121

Máy phân tích đa kênh

• Máy phân tích đa kênh đ ử ụ ượ ể ổ

ượ ng đ c a các tia gamma phát ra t c s d ng đ xác đ nh ph (năng l ị ủ ừ ộ ng m t h n h p c a h t ạ ợ ườ ỗ

và c ộ ủ nhân phóng x ). ạ

• M i h t nhân phóng x phát ra tia gamma t o thành m t ph ổ ạ ạ ạ ộ ỗ

gamma đ c tr ng trong m t h th ng detector nh p nháy. ộ ệ ố ư ặ ấ

ổ ặ

ng c • Đo phóng x :ạ + Xác đ nh các ph đ c tr ng ị + Xác đ nh đ nh l ị ượ ư ng đ ph . ộ ườ ổ ị

ng tác c a các tia gamma v i v t li u t ng h p detector d n • T ớ ậ ệ ủ ẫ ổ ợ

đ n ph tia gamma ph c t p ươ ế ứ ạ ổ

Ph đ c tr ng

ổ ặ

B ng 6.8: Đ gi m photon và ngu n g c c a đ nh trong ph xung cao. ồ

ố ủ ỉ

ộ ả

ả

ổ

ng

ượ

Năng l

Ngu n g c ồ

ố

ượ

ng đ nh ỉ

Tên đ nhỉ

Đ gi m năng l ộ ả c a photon ủ

H p th toàn ph n

ụ

ấ

ầ

Đ nh ph

ỉ

ổ

ạ

ặ

ả

ặ

0,51MeV

E – 0,51

Quá trình t o c p và gi m m t photon

ộ

Đ nh t o c p ạ đ u tiên

ỉ ầ

ặ

ạ

ả

ạ

ặ

1.02 MeV

E – 1,02

Quá trình t o c p và gi m hai photon

Đ nh t o c p th ứ ỉ hai

Tán x Compton (180

E’ = E/(1+2a )

ạ

Ece = E/(1+1/2a )

Gi i h n ớ ạ Compton

ộ

i 0ớ

E’ t

Tán x Compton m t l n

i Eớ

ộ ầ

ạ

Ece t

M t phân b ố Compton

0 t

Tán x Compton nhi u l n

E t

i Eớ

ề ầ

ạ

i 0ớ

Nhi u phân b ố ề Compton

ủ

Tia X v ch K c a Iot

ủ

ạ

Ek = 29 keV

E – Ek

Đ nh gi m c a ả ỉ Iot

t lùi

E’ = E/(1+2a )

E, v i E’ gi ớ

ậ

Tán x Compton ngoài ạ (1800)

Đ nh tán x ạ ỉ ng

cượ

Ph đ c tr ng

ổ ặ

Hình 6.9: Ph Gamma c a ổ ủ 24Na th i gian bán rã 15 gi ờ ờ

Ph đ c tr ng

ổ ặ

• Đ nh ph đ i di n cho s h p thu năng l ng tia gamma toàn ph n ổ ạ ệ ỉ ầ

theo các quy trình c a hi u ng quang đi n và tán x Compton. ủ ạ ự ấ ệ ứ ượ ệ

ng t ượ ươ ng đ i c a các đ nh đ i v i các quá trình khác ph ụ ố ủ ố ớ ỉ

thu c vào: • Tr ng l ọ ộ

ng tia gamma ượ

+ Năng l + V t li u nh p nháy ấ ậ ệ + Các đ c tính v t lý c a môi tr ặ ủ ườ

ạ ướ ng h th ng phát hi n (hình ệ ố ậ c c a detector, hình d ng m u, m t đ và ạ ệ ậ ẫ ộ

d ng và kích th kho ng cách các tinh th ). ủ ể ả

Ph đ c tr ng

ổ ặ

S m t mát c a tia X đ c tr ng

ự ấ

ủ

ặ

Tán x t

ạ ừ

detector và v t li u che ch n ắ ậ ệ

S h p th b c x beta

ụ ứ ạ

ự ấ

S h y c a quá trình t o c p positron

ự ủ ủ

ạ ặ

Hi u ng trùng phùng c a các t

ng tác

ệ ứ

ủ

ươ

Ph có th b nhi u lo n b i các hi u ng t môi tr ng phát hi n : ệ ứ ể ị ễ ạ ở ổ ừ ườ ệ

Đ nh thoát tia X kh i v ch K c a Iot

ỏ ạ

ủ

ỉ

i 150 keV t ượ ả ớ ướ ươ ng tác v i ớ

ng kho ng d NaI (Tl) ch y u là hi u ng quang đi n. • Các tia gamma v i năng l ệ ứ ủ ế ệ

ng 29 keV. N u t t v i năng l ặ ế ươ ượ

• Tia X đ c tr ng v ch K c a I ư ầ ạ ề ặ ủ ể ả

ị ấ ụ ể

i trong detector là (Eγ – 29 keV). ươ ng còn l ng ủ ố ớ tác x y ra g n b m t c a tinh th , các tia X có th thoát ra ngoài ể mà không có t ng tác trong tinh th → tia gamma b h p th , nh ng năng l ượ ư ạ

ng tia gamma trong ph gamma. • Do đó, k t qu đ nh gi m năng l ả ỉ ế ả ượ ổ

• Hi u ng này đ c minh h a trong ph c a ệ ứ ượ ổ ủ 61Co (th i gian bán rã ờ ọ

99 phút) (Eγ = 0,068 MeV)

Đ nh thoát tia X kh i v ch K c a Iot

ỏ ạ

ủ

ỉ

ủ ạ

Hình 6.10: Tia X v ch K c a Iot trong ph xung cao c a ổ ủ 61Co (th i gian bán rã 99 phút). ờ

Tán x ng

ạ

ượ

ủ ạ ắ

ầ ng 0.835 MeV xung cao v i tia Gamma thu đ c có năng l Hình 6.11: Hi u ng che ch n detector c a thành ph n tán x trong ph ổ ượ ệ ứ ớ ượ

Mi n liên t c c a tia Bêta ụ ủ

ề

Trong thành ph n ph Bêta có các đ nh c a ph gamma b che ủ ầ ổ ổ ỉ ị

khu t ấ

(1): Ph Beta thu đ c không có ổ

(2): Ph khi có v t h p th là Be

ụ 2) gi a ữ

ượ v t h p th . ụ ậ ấ ậ ấ (m t đ 1,18 g/cm ngu n và detector.

ổ ậ ộ ồ ổ

ụ ạ

(3): Ph khi có n p Po (m t đ ậ ộ ắ 0,7 g/cm2) đ h p th h t ể ấ Beta tán x .ạ

Hình 6.12: Ph xung cao c a ổ ủ 92Y

( T1/2 = 3,6 gi ) ờ

Hi u ng ch ng ch t ấ

ệ ứ

ồ

M t s đ nh quan sát đ

c trong ph tia gamma b i :

ộ ố ỉ

ượ

ở

ổ

1

Phép l y t ng năng l

ấ ổ

ượ trong m i detector

ỗ

2

ờ

ố

ả ủ

i c a h ệ

S trùng phùng tia gamma trong su t th i gian phân gi ự th ng ố

S trùng phùng trong phân rã c a h t nhân phóng x . ạ

ủ

ự

ạ

3

T c đ đ m c a đ nh t ng h p N

ộ ế

ủ

ố

ổ

ợ

ỉ

ượ

c xác đ nh b i công th c ở

ứ :

ị

s đ

( 55 )

Nt= 2

Trong đó: N là t ng t c đ đ m c a đ nh ph .

ộ ế

ủ

ổ

ố

ỉ

Hi u ng ch ng ch t ấ

ệ ứ

ồ

tăng c ỗ Hình 6.13: Tác d ng c a t c đ đ m trong s ụ ự ủ ố ộ ế ng c a đ nh h n h p ợ ủ ỉ ườ 32

Hi u ng ch ng ch t ấ

ệ ứ

ồ

ạ ộ ố ạ ề

ế ồ ờ

ư ộ ỉ ượ ủ ẽ ấ ợ ổ

( 56 )

N ee

0 1 2W

c xác đ nh b i công th c sau: • M t s h t nhân phóng x phát ra hai hay nhi u tia gamma trong t ng phân rã bêta. N u các tia gamma phát ra đ ng th i, toàn b ộ ừ ng c a chúng s xu t hi n nh m t đ nh t ng h p trong năng l ệ ph .ổ ố • T c đ đ m c a đ nh t ng h p đ ủ ộ ế ượ ứ ổ ở ợ ị ỉ

ngu n. ng đ i c a hai tia ừ ệ ươ ệ ồ ố ủ ố 1 và e

Trong đó: + N0 là t c đ đ m tia gamma phát ra t ộ ế + e 2 là hi u su t phát hi n t ấ gamma. + W là h s hi u ch nh ệ ố ệ ỉ

Hi u ng ch ng ch t ấ

ệ ứ

ồ

ề ệ ượ

đ Hình 6.14: Ph c a nhi u hi n t ổ ủ c trong ph xung cao c a ổ ượ

ng trùng phùng thu ủ 94Nb (th i gian bán rã 2.10 ờ năm)34

Xác đ nh đ nh l

ng ph gamma

ị

ượ

ổ

ệ ấ ế ượ c xác đ nh b i công th c: ở ứ ị

e =

( 57 )

( ) A E Dg

Hi u su t đ m đ

i ng ưỡ ạ ố ng c c đ i c a hi u đi n th . ế ệ ệ

Trong đó: + A là t c đ đ m t ộ ế + Dγ là t c đ phát tia gamma c a ngu n. ộ ạ ủ ồ ự ủ ố

ồ ệ ộ ằ ấ ế ụ ộ ố

H ngu n - detector có hi u su t đ m là m t h ng s , ph thu c vào : ệ + Năng l ng tia gamma. + Hi u đi n th đ t vào. ệ ượ ệ ế ặ

ng ph gamma cho ớ ệ ị ượ ổ

V i máy phân tích đa kênh, vi c xác đ nh đ nh l ị nhi u k t qu v i hi u su t khác nhau. ệ ả ớ ế ề ấ

Xác đ nh đ nh l

ng ph gamma

ị

ượ

ổ

ấ ệ ượ c xác đ nh là th ị ươ

• Hi u su t phát hi n T(E) đ ngu n (cái mà t t c a ti ươ ừ ớ ng s c a tia gamma phát t di n ệ ế ủ ố ủ ị ế

τ(E) c a detector nh p nháy (NaI). ệ ra t ồ h p th tia gamma ấ ụ ng tác v i detector) và giá tr đã bi ấ ủ

• M t ngu n đi m phóng x n m trên tr c c a detector, hi u su t c a ấ ủ ạ ằ ụ ủ ể ệ ộ ồ

detector là:

tan

)

h 0

t 0

q q

T E (

)

1 exp

(

)

sin

+ d

t 0 cos

1 2

( 58 )

- (cid:230) (cid:236) (cid:252) Ø ø (cid:231) - - (cid:237) (cid:253) (cid:242) Œ œ (cid:231) º ß (cid:238) (cid:254) Ł

tan

h 0

q q

1 exp

(

)

sin

r 0 sin

h 0 q cos

tan

)

h 0

t 0

- (cid:246) (cid:236) (cid:252) Ø ø (cid:230) (cid:246) ‚ - - - (cid:237) (cid:253) (cid:231) ‚ Œ œ (cid:242) ‚ - Ł ł º ß (cid:238) (cid:254) ł

Xác đ nh đ nh l

ng ph gamma

ị

ượ

ổ

ấ ủ ượ ệ ộ

c tính cho m t ngu n Hình 6.15: Hi u su t c a detector đ ồ đi m và m t ngu n đĩa c a b c x và m t detector hình tr . ụ ủ ứ ạ ồ ể ộ ộ

Xác đ nh đ nh l

ng ph gamma

ị

ượ

ổ

p đ

ệ ấ ủ ỉ ượ ấ

ng E c xác đ nh là xác su t mà năng l ngu n s xu t hi n trong đ nh ph c a ph ổ ượ ồ ổ ủ ị ấ ệ ẽ ỉ

ổ e + Hi u su t c a đ nh ph c a tia gamma phát ra t ừ ủ c quan sát. xung cao đ ượ

ng pháp gián ti p đ đo hi u su t c a đ nh ph d a vào công th c ươ ấ ủ ỉ ổ ự ứ ể ế ệ

e =

p T E P (

( 59 )

+ Ph :

c) và P là t ượ l ỷ ượ ng s đ m ố ế

ổ

i (tính đ Trong đó: T(E) là hi u su t phân gi ấ ả ệ c a ph xung cao xu t hi n trong đ nh ph . ệ ỉ ấ ủ c xác đ nh b i công th c: + Giá tr c a P có th đ ở ể ượ ổ ị ủ ứ ị

N E dE

(

( 60 )

N Ntot l a

(cid:242)

N E d E

). (

(

)

(cid:242)

Xác đ nh đ nh l

ng ph gamma

ị

ượ

ổ

P trong ph

Hình 6.16: Vi c xác đ nh N ệ ị ỷ ố ươ s cho vi c đánh giá ệ

hi u su t đ nh ph c a ấ ỉ ệ ng pháp t ổ ủ 54Mn (th i gian bán rã 300 ngày) ờ

Xác đ nh đ nh l

ng ph gamma

ị

ượ

ổ

Hình 6.17: Không gian ba chi u c a đ

ng đ c tr ng b c x ạ ư

ườ

ứ

ủ

ặ

ề gamma đ n năng khi dùng detector NaI 3 x 3 in

4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d n

ế

ẫ

ấ

ổ

ầ

ủ

ầ

ử ụ ẫ

ư ả

ệ

ặ

ạ

ộ

• Detector Li v i vùng nh y r ng h n 1 cm đ

c dùng cho

• Thành ph n s d ng đ u tiên trong vùng nghèo c a detector bán đ n là các h t mang đi n n ng nh m nh ạ phân h ch hay h t alpha có đ ion hóa riêng. ượ

ớ

electron bi n hoán và ph tia gamma.

ạ ộ ổ

ủ

ổ

ợ

đ đ phân gi

ổ ượ ộ

ẫ

ả

ẫ

ả

phép electron bi n hoán t

ế • Ph năng l ng liên t c c a tia beta là ph tia beta ụ ượ h n h p h t nhân phát beta v i c xác đ nh và đo t ớ ạ ừ ỗ ị i c a detector bán d n. ả ủ i năng l ấ ủ ượ h t nhân cho tr ừ ạ

ng c a ch t bán d n cho ướ

• Kh năng phân gi ế

4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d n

ế

ấ

ẫ

ổ

Hình 6.18: Ph electron bi n hoán c a

ổ

ử ụ

t đ Nit

ủ 207Bi, s d ng l ng

ệ ộ

ơ ỏ

ế detector Ge (Li) p-i-n nhi ở 42

4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d n

ế

ẫ

ấ

ổ

ấ ấ

ệ

Hình 6.19: H s h p th riêng và hi u su t h p ụ th toàn ph n c a tia gamma trong Ge

ệ ố ấ ầ

ủ

ụ

4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d n

ế

ấ

ẫ

ổ

Hình 6.20: Ph Gamma c a ổ ủ 137Cs khi s d ng detector bán d n Ge (Li) ử ụ ẫ

đ ng kính 2,5 cm và sâu 3,5 mm ườ

4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d n

ế

ẫ

ấ

ổ

Hình 6.21: Hi u su t đ nh năng l ng toàn ph n cho hai kích th c ấ ỉ ệ ầ ướ

ượ c a detector Ge (Li) ủ

5. Đ c đi m ph tia X

ể

ặ

ổ

ế

Quá trình bi n hoán n i ộ

Quá trình b t đi n t ệ ử ắ qu đ o ỹ ạ

Tia X đ c tr ng ặ

T o ra các l ỗ ạ tr ng trong các ố l p v đi n t ỏ ệ ử ớ

Hi u ng ệ ứ chuy n ti p ế ể c a các l p v ỏ ớ ủ phía đi n t

ệ ử

ngoài

B ng 6.9: S n ph m kích ho t neutron phát ra tia X.

ả

ạ

ẩ

ả

S n ph m b t electron

ả

ắ

ẩ

S n ph m

EC (%)

E (tia X) (kev)

Nguyên tố

ẩ

ả

Argon

37Ar 35 ngày

100

Crom

51Cr 27,8 ngày

100

55Fe 2,6 năm

100

S tắ

Đ ngồ

64Cu 12,8 giờ

Germani

71Ge 11,4 ngày

100

Selen

75Se 120 ngày

100

Brom

80Br 17,6 phút

Paladi

103Pd 17 ngày

100

113Sn 115 ngày

100

Thi cế

Atimon

122Sb 2,8 ngày

Europi

152meu 9,3 giờ

Ebiri

100

165Er 10,3 giờ

Iridi

192Ir 72,4 ngày

4,4

B ng 6.9: S n ph m kích ho t neutron phát ra tia X.

ả

ẩ

ạ

ả

S n ph m v i h s bi n hóa n i > 1 ớ ệ ố ế

ẩ

ả

ộ

H s (e

S n ph m

E (tia X) (kev)

Nguyên tố

ả

ẩ

ệ ố k/g ) 41

Cobal

60mCo 10,5 phút

Germani

75mGe 48 giây

1,4

Selen

79Se 3,9 phút 81mSe 57 phút

7 9

11 11

Brom

82mBr 6,1 phút

268

Niobi

94mNb 6,3 phút

840

Camium

111mCd 48,6 phút

1,5

117Sn 14 ngày

Thi cế

L nớ

Telua

129mTe 34 ngày

L nớ

Xenon

133mXe 2,3 ngày

Xezi

2,6

134mCs 2,9 giờ

Dyprosi

165mDy 1,26 phút

3,4

Ebiri

169Er 9,4 ngày

106

Tholium

170Tm 130 ngày

1,6

Luteti

1,2

176mPu 3,7 giờ

Planti

195mPt 4,1 ngày

5. Đ c đi m ph tia X

ể

ặ

ổ

Hình 6.22: Ph tia X t v i th i gian chi u x kho ng 7 đ n 10 phút c a l ổ ỷ ệ ớ ủ ế ế ả ạ ờ

(a) 0,5 μg Br; (b) 100 μg Na; (c) 100 μg Na + 0,5 μg Br.