Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VAÄT LYÙ 

LÝ DUY NHẤT

Ñeà taøi:

Giaùo vieân höôùng daãn: TS. THÁI KHẮC ĐỊNH

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2009

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này, ngoài những nỗ lực của

bản thân, em còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ và động viên của quí thầy cô trong

khoa Vật Lý trường ĐH Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh.

Em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Thái Khắc Định – thầy đã tận

tình hướng dẫn, truyền thụ cho em những kiến thức bổ ích, đóng góp những kinh

nghiệm quí báu để em thực hiện khóa luận này.

Em không thể nào quên công lao của thầy Hoàng Đức Tâm cũng như các thầy cô

trong tổ bộ môn “Vật Lý Hạt Nhân”, các thầy cô đã động viên giúp đỡ, chỉ bảo tận

tình và truyền cho em lòng nhiệt tình trong nghiên cứu khoa học.

Xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã hỗ trợ về mặt tinh thần cho Nhất hoàn

thành khóa luận này.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn.

Lý Duy Nhất

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 1 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Thí nghiệm vật lý là một phần không thể thiếu trong học tập và nghiên cứu vật lý.

Thực hành vật lý rèn luyện cho sinh viên phương pháp học tập, nghiên cứu và kỹ năng

thực hành vật lý, củng cố các kiến thức lý thuyết đã được học. Nó có tác dụng to lớn

trong việc rèn luyện cho sinh viên những đức tính của người làm công tác khoa học

nói chung, làm công tác vật lý nói riêng. Ngoài ra, thực hành vật lý còn giúp cho sinh

viên làm quen với việc nghiên cứu các hiện tượng vật lý trong phòng thí nghiệm, kiểm

nghiệm lại các định luật vật lý đã được học. Thông qua các bài thí nghiệm vật lý, sinh

viên bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu của bộ môn.

So với các môn học vật lý khác, “VẬT LÝ NGUYÊN TỬ VÀ HẠT NHÂN” là

môn học khó, ngoài việc học những kiến thức khô khan sinh viên cần phải được thực

hành trên những thiết bị ghi đo trong phòng thí nghiệm. Sự kết hợp giữa lý thuyết và

thực hành giúp cho sinh viên nắm được cốt lỗi trong môn học hơn, giúp cho sinh viên

phát triển tư duy và khả năng sáng tạo trong quá trình học tập. Đồng thời làm cho việc

học vật lý trở nên lý thú hơn, có hiệu quả hơn.

Nhờ sự quan tâm của quí thầy cô trong khoa vật lý và lãnh đạo trường Đại Học Sư

Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân được xây dựng và

hoàn thành vào giữa năm 2008. Do đây là phòng thí nghiệm mới được thành lập và

trên con đường hoàn thiện nên việc tìm hiểu các dụng cụ, thiết bị trong phòng thí

nghiệm là vấn đề cấp thiết.

Trước tình hình đó, em quyết định thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài “TÌM

HIỂU VỀ CÁC HỆ GHI ĐO TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ HẠT

NHÂN” nhằm góp một phần nhỏ vào công tác đào tạo cũng như công việc hoàn thiện

phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân của quí trường. Bên cạnh đó khóa luận tốt nghiệp

còn giúp em tự mở rộng thêm sự hiểu biết của mình sang lĩnh vực vật lý hạt nhân.

2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

 Tìm hiểu cơ chế hoạt động của các thiết bị ghi đo bức xạ ion hóa.

 Tìm hiểu cấu tạo, đặc tính kỹ thuật và cách vận hành các thiết bị trong phòng

thí nghiệm vật lý hạt nhân.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 2 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Xây dựng một số bài thí nghiệm dựa trên các dụng cụ ghi đo bức xạ ion hóa

trong phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân.

3. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Từ mục tiêu đã đề ra, em xây dựng cấu trúc của luận văn gồm có ba phần chính:

 Phần mở đầu trình bày về lý do chọn đề tài, mục tiêu và bố cục của đề tài.

 Phần nội dung chia làm ba chương:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC DỤNG CỤ CHÍNH TRONG HỆ

GHI ĐO BỨC XẠ ION HÓA

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ GHI ĐO BỨC XẠ TRONG

PHÒNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ HẠT NHÂN

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM DỰA TRÊN

CÁC THÍ BỊ GHI ĐO TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HẠT NHÂN

 Phần kết luận đưa ra những nhận xét tổng quát về đề tài và những kiến nghị

nhằm hoàn thiện phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 3 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DỤNG CỤ CHÍNH TRONG HỆ GHI ĐO BỨC XẠ ION HÓA

1. TƯƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ VỚI VẬT CHẤT

Các bức xạ được khảo sát bao gồm các hạt tích điện như alpha và beta, các tia

gamma và tia X. Để hiểu được cơ sở vật lý của việc chế tạo ra các thiết bị ghi đo bức

xạ ta cần hiểu các cơ chế tương tác của bức xạ với vật chất.

Trong quá trình tương tác của bức xạ với vật chất, năng lượng của tia bức xạ được

truyền cho các electron quỹ đạo hoặc cho hạt nhân nguyên tử tùy thuộc vào loại và

năng lượng của bức xạ cũng như bản chất của môi trường hấp thụ. Các hiệu ứng chung

khi tương tác của bức xạ với vật chất là kích thích và ion hóa nguyên tử của môi

trường hấp thụ.

1.1. TƯƠNG TÁC CỦA HẠT BETA VỚI VẬT CHẤT

1.1.1. Sự ion hóa

Do hạt beta mang điện tích nên cơ chế tương tác của nó với vật chất là tương tác

tĩnh điện với các electron quỹ đạo làm kích thích và ion hóa các nguyên tử môi trường.

Trong trường hợp nguyên tử môi trường bị ion hóa, hạt beta mất một phần năng lượng

tE để đánh bật một electron quỹ đạo ra ngoài. Động năng

kE của electron bị bắn ra

liên hệ với năng lượng ion hóa của nguyên tử E và độ mất năng lượng

tE như sau:

E



(1.1)

E E 

k

t

Trong đó năng lượng ion hóa E được xác định theo công thức:

1

Rh

.

E Rh 



 

1   

  

Trong nhiều trường hợp electron bắn ra có động năng đủ lớn để có thể ion hóa

nguyên tử tiếp theo, đó là electron thứ cấp (delta electron).

Do hạt beta chỉ mất một phần năng lượng

tE để ion hóa nguyên tử, nên dọc theo

đường đi của mình, nó có thể gây ra thêm một số lớn cặp ion.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 4 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Năng lượng trung bình để sinh một cặp ion thường gấp 2 đến 3 lần năng lượng ion

hóa. Bởi vì, ngoài quá trình ion hóa, hạt beta còn mất năng lượng do kích thích nguyên

tử.

Do hạt beta có khối lượng bằng khối lượng electron quỹ đạo nên va chạm giữa

chúng làm hạt beta chuyển động lệch khỏi hướng ban đầu. Do đó, hạt beta chuyển

động theo đường cong khúc khuỷu sau nhiều lần va chạm trong môi trường hấp thụ và

cuối cùng sẽ dừng lại khi mất hết năng lượng.

1.1.2. Độ ion hóa riêng

Độ ion hóa riêng là số cặp ion được tạo ra khi hạt beta chuyển động được một

centimet trong môi trường hấp thụ. Độ ion hóa riêng khá cao đối với các hạt beta năng

lượng thấp, giảm dần khi tăng năng lượng hạt beta và đạt cực tiểu ở năng lượng

khoảng 1 MeV, rồi sau đó tăng chậm (hình 1.1).

Độ ion hóa riêng được xác định qua tốc độ mất năng lượng tuyến tính của hạt beta

do ion hóa và kích thích, một thông số quan trọng dùng để thiết kế thiết bị đo liều bức

xạ và tính toán hiệu ứng sinh học của bức xạ. Tốc độ mất năng lượng tuyến tính của

hạt beta tuân theo công thức:

ln

/ MeV cm

(1.1)

2 







9 4 (3.10 ) 6 2 (1,6.10 )

)

dE dx

2  E

4 q NZ 2 

2  2 

E E m k 2 (1 I 

m

  

  

    

    

-19

Trong đó:

q = l,6.10 C , điện tích của electron.

N là số nguyên tử chất hấp thụ trong 1 cm3.

Z là số nguyên tử của chất hấp thụ.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 5 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

20

3

NZ cm , số electron của không khí ở nhiệt độ 0oC và

3,88.10 /



áp suất 76 cm thủy ngân.

0, 51

MeV



, năng lượng tĩnh của electron.

mE

kE là động năng của hạt beta.

/v c , trong đó v là vận tốc của hạt beta còn c = 3.1010 cm/s.  

-5

-5

I

MeV

I

Z MeV

8,6.10 1, 36.10 ) đối với không khí và đối

(

 

với các chất hấp thụ khác, là năng lượng ion hóa và kích thích của nguyên tử chất hấp

thụ.

Nếu biết trước đại lượng w, là độ mất năng lượng trung bình sinh cặp ion, thì độ

ion hóa riêng s được tính theo công thức sau:

)

s



(1.2)

/ dE dx eV cm / ( w eV c i . )

(

/

Trong đó

.c i là cặp ion.

1.1.3. Hệ số truyền năng lượng tuyến tính

Độ ion hóa riêng được dùng xem xét độ mất năng lượng do ion hóa. Khi quan tâm

đến môi trường hấp thụ, thường sử dụng tốc độ hấp thụ năng lượng tuyến tính của môi

trường khi hạt beta đi qua nó. Đại lượng xác định tốc độ hấp thụ năng lượng nói trên là

hệ số truyền năng lượng tuyến tính.

Hệ số truyền năng lượng tuyến tính LET (Linear Energy Transfer) được định nghĩa

theo công thức sau:

(1.3)

LET 

dE d

 



Trong đó dE là năng lượng trung bình mà hạt beta truyền cho môi trường hấp thụ

keV m . /

khi đi qua quãng đường dài d . Đơn vị đo thường dùng đối với LET là

1.1.4. Bức xạ hãm

Khi hạt beta đến gần hạt nhân, lực hút Coulomb mạnh làm nó thay đổi đột ngột

hướng bay ban đầu và mất năng lượng dưới dạng bức xạ điện từ, gọi là bức xạ hãm,

hay Bremsstrahlung. Năng lượng bức xạ hãm phân bố liên tục từ 0 đến giá trị cực đại

bằng động năng của hạt beta. Khó tính toán dạng của phân bố năng lượng các bức xạ

hãm nên người ta thường sử dụng các đường cong đo đạt thực nghiệm.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 6 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Để đánh giá mức độ nguy hiểm của bức xạ hãm, người ta thường dùng công thức

gần đúng sau đây:

-4

(1.4)

max

f = 3,5.10 ZE

Trong đó f là phần năng lượng tia beta chuyển thành photon, Z là số nguyên tử của

(MeV) là năng lượng cực đại của hạt beta. chất hấp thụ và

maxE

1.1.5. Quãng chạy của hạt beta trong vật chất

Do hạt beta mất năng lượng dọc theo đường đi của mình nên nó chỉ đi được một

quãng đường hữu hạn. Như vậy, nếu cho một chùm tia beta đi qua bản vật chất, chùm

tia này bị dừng lại sau một khoảng đường đi nào đó. Khoảng đường đi này gọi là

quãng chạy (range) của hạt beta, quãng chạy của hạt beta phụ thuộc vào năng lượng tia

beta và mật độ vật chất của môi trường hấp thụ. Biết được quãng chạy của hạt beta với

năng lượng cho trước có thể tính được độ dày của vật che chắn làm từ vật liệu cho

trước. Một đại lượng thường dùng khi tính toán thiết kế che chắn là độ dày hấp thụ

một nữa (absorber half - thickness), tức là độ dày của chất hấp thụ làm giảm số hạt

beta ban đầu còn lại 1/2 sau khi đi qua bản hấp thụ. Đo đạc thực nghiệm cho thấy độ

dày hấp thụ một nửa vào khoảng 1/8 quảng chạy. Hình 1.2 trình bày sự phụ thuộc

quãng chạy cực đại của các hạt beta vào năng lượng của chúng đối với một số chất hấp

thụ thông dụng. Hình 1.2 cho thấy rằng quãng chạy của hạt beta với năng lượng cho

trước giảm khi tăng mật độ chất hấp thụ.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 7 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Ngoài bề dày tuyến tính d (linear thickness) tính theo centimet người ta còn dùng bề dày mật độ md (density thickness) tính theo mật độ diện tích, đơn vị g/cm2, được

xác định như sau:

2

(

g cm /

)

3 g cm d cm ).

(

/

)

(1.5)

( 

md

Trong đó:  là mật độ khối của chất hấp thụ tính theo g/cm3.

Việc sử dụng bề dày mật độ làm dễ dàng cho việc tính toán vì khi đó bề dày không

phụ thuộc vào vật liệu cụ thể.

Hình 1.3 trình bày đường cong miêu tả sự phụ thuộc quãng chạy của hạt beta tính

theo đơn vị bề dày mật độ vào năng lượng của nó. Đường cong này dùng thay cho các

đường cong trên hình 1.2 khi tính quãng chạy theo đơn vị bề dày mật độ.

Đường cong quãng chạy - năng lượng trên hình 1.3 được biểu diễn bằng công thức

sau đây:

E

2,5

MeV





Đối với miền năng lượng beta 0,01

1,265 0.0954 ln

E



R

= 412.

E

(1.6)

Đối với miền quãng chạy R < 1200.

1 2

E ln

R 6,63 3, 2376.(10, 2146 ln )







(1.7)

Đối với miền năng lượng beta E > 2,5 MeV và miền quãng chạy R > 1200.

530

106

E

R



(1.8)

 Trong đó R là quãng chạy, tính theo mg/cm2 và E là năng lượng cực đại của tia

beta, tính theo đơn vị MeV.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 8 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

1.2. TƯƠNG TÁC CỦA HẠT ALPHA VỚI VẬT CHẤT

1.2.1. Truyền năng lượng của hạt alpha

Cũng giống như hạt beta, hạt alpha khi đi qua môi trường vật chất cũng bị mất năng

lượng do ion hóa và kích thích nguyên tử của môi trường hấp thụ. Khi đi qua phần

không khí của tế bào xốp, hạt alpha mất một lượng năng lượng trung bình 35 eV cho

một cặp ion. Do hạt alpha có điện tích lớn hơn hạt beta hai lần và khối lượng rất lớn,

dẫn tới vận tốc của nó tương đối thấp nên độ ion hóa riêng của nó rất cao, vào khoảng

hàng nghìn cặp ion trên 1 cm trong không khí (hình 1.4).

Tốc độ mất năng lượng tuyến tính của tất cả các hạt tích điện nặng hơn hạt

electron, trong đó có hạt alpha, tuân theo công thức:

2

2

2

2

4 

(1.9)

ln

Mev cm /











6

2

2

9 4 (3.10 ) 

dE dx

2 4 z q NZ 2 Mv

.1,6.10

Mv I

v c

v c

 ln 1  

  

    

    

Trong đó: z là số nguyên tử của hạt gây ion hóa, z = 2 đối hạt alpha.

-19

q C

1,6.10



, điện tích của electron.

zq là điện tích của hạt gây ion hóa.

M là khối lượng tĩnh của hạt gây ion hóa.

-24

M

6,6.10

g



đối với hạt alpha.

v là vận tốc của hạt gây ion hóa. N là số nguyên tử chất hấp thụ trong 1 cm3.

Z là số nguyên tử của chất hấp thụ. NZ là số electron của chất hấp thụ trong 1 cm3.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 9 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

10

c

3.10

cm s /



, là vận tốc ánh sáng.

-5

-5

I

8,6.10

MeV

I

1, 36.10

Z MeV

)

đối với không khí và đối

(





với các chất hấp thụ khác, là năng lượng ion hóa và kích thích của nguyên tử chất hấp

thụ.

1.2.2. Quãng chạy của hạt alpha trong vật chất

Hạt alpha có khả năng đâm xuyên thấp nhất trong số các bức xạ ion hóa. Trong

không khí, ngay cả hạt alpha có năng lượng cao nhất do các nguồn phóng xạ phát ra

cũng chỉ đi được một vài centimet, còn trong mô sinh học quãng chạy của nó có kích

thước cỡ micromet. Có hai định nghĩa về quãng chạy của hạt alpha, là quãng chạy

trung bình và quãng chạy ngoại suy, được minh họa trên hình 1.5.

Trên hình 1.5, đường cong hấp thụ của hạt alpha có dạng phẳng vì nó là hạt đơn

năng lượng. Ở cuối quãng chạy, số đếm các hạt alpha giảm nhanh khi tăng bề dày chất

hấp thụ. Quãng chạy trung bình được một nữa chiều cao đường hấp thụ còn quãng

chạy ngoại suy được xác định khi ngoại suy đường hấp thụ đến giá trị 0.

1.3. TƯƠNG TÁC CỦA TIA X VÀ TIA GAMMA VỚI VẬT CHẤT

1.3.1. Sự suy giảm bức xạ gamma khi đi qua môi trường

Tia X và tia gamma có cùng bản chất sóng điện từ, đó là các photon năng lượng

cao. Do sự tương tác của các tia này với vật chất có tính chất chung nên để đơn giản ta

gọi là tương tác của tia gamma với vật chất.

Sự suy giảm bức xạ gamma khi đi qua môi trường khác với sự suy giảm của các

bức xạ alpha và beta. Bức xạ alpha và beta có tính chất hạt nên chúng có quãng chạy

hữu hạn trong vật chất, nghĩa là chúng có thể bị hấp thụ hoàn toàn, trong khi đó bức xạ

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 10 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

gamma chỉ bị suy giảm về cường độ chùm tia khi tăng bề dày vật chất mà không bị

hấp thụ hoàn toàn.

Ta xét một chùm tia hẹp gamma đơn năng với cường độ ban đầu

oI . Sự thay đổi

cường độ khi đi qua một lớp mỏng vật liệu dx bằng:

dI

Idx 

(1.10)

Trong đó  là hệ số suy giảm tuyến tính (linear attenuation coeficient). Đại lượng

này có thứ nguyên (độ dày)-1 và thường tính theo cm-1. Từ (1.10) có thể viết phương

trình:

dx

 

dI I

Giải phương trình ta được:

I



(1.11)

x I e  o

Hệ số suy giảm tuyến tính  phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ gamma và mật

độ vật liệu môi trường .

( )E ,   



1.3.2. Các cơ chế tương tác của tia X và tia gamma với vật chất

Do sự tương tác của các tia X và tia gamma với vật chất có tính chất chung nên để

đơn giản ta gọi là tương tác của tia gamma với vật chất. Tương tác của gamma không

gây hiện tượng ion hóa trực tiếp như hạt tích điện. Tuy nhiên, khi gamma tương tác

với nguyên tử, nó làm bứt electron quỹ đạo ra khỏi nguyên tử hay sinh ra các cặp

electron - positron (là hạt có khối lượng bằng electron nhưng mang điện tính dương

+e). Đến lượt mình, các electron này gây ion hóa và đó là cơ chế cơ bản mà tia gamma

năng lượng cao có thể ghi đo và cũng nhờ đó chúng có thể gây nên hiệu ứng sinh học

phóng xạ. Có ba dạng tương tác cơ bản của gamma với nguyên tử là hiệu ứng quang

điện, tán xạ Compton và hiệu ứng tạo cặp.

1.3.2.1. Hiệu ứng quang điện

Khi gamma va chạm với electron quỹ đạo của nguyên tử, gamma biến mất và năng

lượng gamma được truyền cho electron quỹ đạo để nó bay ra khỏi nguyên tử. Electron

này được gọi là quang electron (photoelectron). Quang electron nhận được động năng

Ee bằng hiệu số giữa năng lượng gamma tới E và năng lượng liên kết EB của electron

trên lớp vỏ trước khi bị bứt ra. Hình 1.6a

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 11 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

E



(1.12)

E E 

e

B

Theo công thức (1.12) năng lượng của gamma tới ít nhất phải bằng năng lượng liên

kết của electron thì hiệu ứng quang điện mới xảy ra. Tương tác này ra với xác suất lớn

nhất khi năng lượng gamma vừa vượt qua năng lượng liên kết, đặc biệt là đối với các

lớp trong cùng. Hình 1.6b

. Xác suất tổng Khi năng lượng tăng, xác suất tương tác giảm dần theo hàm

1 3 E

cộng của hiệu ứng quang điện đối với tất cả các electron quỹ đạo

E E

trong đó Ek

k

là năng lượng liên kết của electron lớp K, tuân theo quy luật còn khi E >> Ek theo

1 7 2

E

quy luật .

1 E

Do năng lượng liên kết thay đổi theo số nguyên tử Z nên tiết diện tương tác quang

điện phụ thuộc vào Z, theo quy luật Z5. Như vậy tiết diện hiệu ứng quang điện:

5

5

khi và

E E

khi E >> Ek.

photo

photo

k

 (cid:0)

 (cid:0)

Z 7 / 2 E

Z E

Các công thức trên cho thấy hiệu ứng quang điện xảy ra với tiết diện rất lớn đối với

các nguyên tử nặng (chẳng hạn chì) ngay cả ở vùng năng lượng cao, còn đối với các

nguyên tử nhẹ (chẳng hạn cơ thể sinh học) hiệu ứng quang điện chỉ xuất hiện đáng kể

ở vùng năng lượng thấp.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 12 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Khi electron được bứt ra từ một lớp vỏ nguyên tử, chẳng hạn từ lớp vỏ trong cùng

K, thì tại đó một lỗ trống được sinh ra. Sau đó lỗ trống này được một electron từ lớp

vỏ ngoài chuyển xuống chiếm đầy. Quá trình này dẫn tới bức xạ ra các tia X đặc trưng.

1.3.2.2. Hiệu ứng Compton

Trong quá trình Compton, gamma năng lượng cao tán xạ đàn hồi lên electron ở quỹ

đạo ngoài. Gamma thay đổi phương bay và bị mất một phần năng lượng còn electron

được giải phóng ra khỏi nguyên tử (Hình 1.7a). Quá trình tán xạ Compton có thể coi

như quá trình gamma tán xạ đàn hồi lên electron tự do (Hình1.7b).

Trên cơ sở tính toán động học của quá trình tán xạ đàn hồi của hạt gamma chuyển

động với năng lượng E lên electron đứng yên ta có các công thức sau đây đối với năng lượng gamma E’ và electron Ee sau tán xạ phụ thuộc vào góc tán xạ  gamma sau tán

xạ:

E



(1.13)

eE

1

 

(1 cos )   ) (1 cos   

'

E

E



(1.14)

1

1 (1 cos 



) 



31



9,1.10

kg





Trong đó: ; là khối lượng electron và c = 3.108m/s là

em

2

E m c e

2

0,51

MeV



. vận tốc ánh sáng;

em c

Góc tán xạ  của electron sau tán xạ liên hệ với góc  như sau:

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 13 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

1

cotg

(1.15)

tg

  

 2

1



E ' E

Theo (1.15) góc tán xạ của gamma sau tán xạ càng lớn thì E càng bé. Nghĩa là

gamma càng mất nhiều năng lượng. Gamma chuyển phần năng lượng lớn nhất cho electron sau tán xạ bay ra một góc 180o, tức là khi tán xạ giật lùi. Góc tán xạ của gamma tán xạ có thể thay đổi từ 0o đến 180o trong lúc electron chủ yếu bay về phía trước, nghĩa là góc tán xạ  của nó thay đổi từ 0o đến 90o.

Tiết diện quá trình tán xạ Compton tỉ lệ thuận với điện tích Z của nguyên tử và tỷ lệ

nghịch với năng lượng gamma.

Compt

 (cid:0)

Z E

1.3.2.3. Hiệu ứng sinh cặp electron-positron



19 9,1.10

kg



Electron có khối lượng bằng hay năng lượng tĩnh của nó, theo

em

2

mc

0, 51

MeV





công thức Einstein, bằng . Nếu gamma vào có năng lượng lớn

mE

2

thì khi đi qua điện trường của hơn hai lần năng lượng tĩnh electron

1, 02

MeV

2



em c

hạt nhân nó sinh ra một cặp electron - positron (positron có khối lượng bằng khối

lượng electron nhưng mang điện tích dương +le). Đó là hiệu ứng sinh cặp electron -

positron (Hình 1.8).

Sự biến đổi năng lượng thành khối lượng như trên phải xảy ra gần một hạt nào đó

để hạt này chuyển động giật lùi giúp tổng động lượng được bảo toàn. Quá trình tạo cặp

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 14 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

xảy ra gần hạt nhân, do động năng chuyển động giật lùi của hạt nhân rất bé nên phần

năng lượng còn dư biến thành động năng của electron và positron. Quá trình tạo cặp

cũng có thể xảy ra gần electron nhưng xác suất rất bé so với quá trình tạo cặp gần hạt

nhân.

2. CÁC DỤNG CỤ GHI ĐO BỨC XẠ

Con người không cảm nhận được các bức xạ, do đó cần có thiết bị để ghi và đo

chúng. Bộ phận quan trọng nhất trong các thiết bị bức xạ là các detector bức xạ. Đó là

các dụng cụ đo đạc dựa trên sự tương tác của các hạt bức xạ với vật chất. Mỗi loại bức

xạ đều tương tác với vật chất theo một số cơ chế đặc thù, do đó detector thường được

thiết kế để sử dụng cho một hoặc vài loại bức xạ xác định và các thiết bị đo đạc bức xạ

có nhiều dạng khác nhau tùy mục đích sử dụng.

2.1. CÁC DETECTOR DỰA TRÊN SỰ ION HÓA

Có hai loại detector thường được sử dụng nhiều nhất trong việc ghi đo bức xạ dựa

trên sự ion hóa đó là các detector chứa khí và các detector dẫn điện trạng thái rắn.

2.1.1. Các detector chứa khí

2.1.1.1. Cấu tạo

Các detector chứa khí bao gồm một buồng chứa khí (thường là không khí) và hai

tấm điện thế được gọi là các điện cực. Điện cực dương được gọi là anode và thường

nằm ở trung tâm của buồng đo. Nó được cách điện với lớp vỏ bọc bên ngoài. Lớp vỏ

bọc bên ngoài của buồng này thường là điện cực âm (cathode). Hình 2.1 chỉ ra một sơ

đồ đơn giản của một detector chứa khí.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 15 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

2.1.1.2. Nguyên tắc hoạt động

Bức xạ tới tương tác với các vách của buồng hoặc các hạt khí và tạo thành các cặp

ion. Khi một điện thế được áp giữa các điện cực thì các ion dương bị hút về phía

cathode tích điện âm và các electron bị hút về phía anode tích điện dương. Một điện

tích được tích lũy trên anode sẽ gây ra một biến đổi điện thế trong mạch. Sự biến đổi

điện thế này được xem như là một xung và sự có mặt của xung này sinh ra một dòng

điện chảy trong mạch ngoài. Bằng cách ghi đo hoặc là xung hoặc là dòng điện này thì

chúng ta có thể ghi nhận sự có mặt của bức xạ ion hoá.

Kích thước của xung phụ thuộc số electron được thu nhận bởi anode và điểm này

có thể phụ thuộc vào lượng bức xạ ion hoá trong buồng cũng như loại bức xạ và năng

lượng của nó.

Thêm vào đó, kích thước của xung cũng phụ thuộc vào điện thế giữa anode và

cathode. Hình 2.2 chỉ ra cách thay đổi kích thước xung (hoặc độ lớn) khi điện thế áp

vào được tăng lên.

Từ hình 2.2 thì sự thay đổi độ lớn của xung theo điện thế biểu diễn một số vùng

được xác định rõ rệt. Những vùng này được gọi là các vùng: tái hợp (1), buồng ion (2),

tỷ lệ (3), Geiger - Muller (4) và phóng điện liên tục (5).

2.1.1.2.1. Vùng tái hợp

Khi điện thế trong buồng là khá thấp thì lực tác dụng lên các ion (lực hút các ion tới

các điện cực) cũng là khá thấp. Trong trường hợp này, có hai quá trình cạnh tranh đối

với các ion. Một trong hai quá trình này là sự tập hợp ion và hai là sự tái hợp ion. Điều

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 16 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

này có nghĩa là sau khi một ion được tạo thành thì nó có thể tái hợp để trở lại trung hòa

trước khi nó bị hút về các điện cực. Vì vậy xung ở mạch ngoài phụ thuộc vào kết quả

giữa hai quá trình này.

Khi điện thế qua các điện cực được tăng lên thì các ion tới điện cực nhiều hơn và

kích thước của xung tăng lên (xem hình 2.2). Tuy nhiên, sự tái hợp của các ion vẫn là

đáng kể vì vậy vùng này được gọi là vùng tái hợp. Các detector chứa khí thường

không được hoạt động trong vùng này vì sự tái hợp của các ion làm cho nó rất khó đo

được lượng bức xạ tới.

2.1.1.2.2. Vùng buồng ion

Khi điện thế là đủ lớn thì hầu hết các ion được phát ra đều đi tới điện cực và các ion

bị mất do sự tái hợp là không đáng kể. Trong vùng này gần như tất cả các ion sẽ được

thu nhận và kích thước của xung không tăng nữa theo điện thế được áp vào.

Dòng điện trong mạch ngoài cũng tiến tới một giá trị cực đại được gọi là dòng bão

hòa. Dòng bão hòa này tỷ lệ với lượng bức xạ trong buồng và nếu lượng bức xạ được

tăng lên thì dòng bão hòa cũng được tăng lên.

Buồng ion hóa làm việc ở vùng bão hòa này cho phép bảo đảm độ nhạy cực đại đối

với việc ghi đo bức xạ và đồng thời đảm bảo sự ổn định của số đo khi có sự thăng

giáng điện thế giữa hai điện cực. Độ dài miền bão hòa phụ thuộc vào loại chất khí, áp

suất khí, kích thước và bố trí hình học của các điện cực.

Detector làm việc ở vùng này gọi là buồng ion hóa.

2.1.1.2.3. Vùng tỷ lệ

Khi điện thế được tăng nhanh trong vùng buồng ion thì kích thước xung bắt đầu lại

tăng. Bởi vì khi điện thế áp vào được tăng lên thì các ion không chỉ nhận thêm đủ năng

lượng để đi tới các điện cực mà còn nhận thêm đủ năng lượng để được gia tốc nhanh

hơn. Sự gia tốc này sinh ra nhiều cặp ion hơn, chúng được tạo ra qua sự ion hóa thứ

cấp của các hạt trong chất khí. Quá trình này được gọi là sự nhân khí và dẫn đến các

ion được thu nhận nhiều hơn và do đó thu được một xung rộng hơn.

Sự tăng số các ion được thu nhận phụ thuộc vào điện thế đặt giữa anode và

cathode. Tuy nhiên, kích thước xung tổng mà được tạo ra cũng tỷ lệ với số các ion ban

đầu được tạo ra trong chất khí. Vì lý do đó nên vùng này được gọi là vùng tỷ lệ.

Dectector làm việc ở vùng này gọi là ống đếm tỷ lệ.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 17 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

2.1.1.2.4. Vùng Geiger - Muller

Nếu điện thế vẫn được tăng thêm nữa thì sự nhân khí là lớn đến mức mà một hạt

ion hóa đơn lẻ tạo ra nhiều các thác ion dọc theo chiều dài của anode, dẫn đến kích

thước xung là rất rộng. Vùng này gọi là vùng Geiger - Muller (G - M).

Detector làm việc ở vùng này gọi là ống đếm G - M. Đặc trưng tốc độ đếm - điện

thế đối với ống đếm G - M là có miền plateau, tại đó tốc độ đếm không thay đổi khi

tăng điện thế nguồn nuôi. Giống như ống đếm tỉ lệ, ống đếm G - M dùng để đếm các

hạt xạ ion hóa riêng biệt. Tuy nhiên do tín hiệu ra có biên bộ không đổi, không phụ

thuộc vào năng lượng bức xạ vào, nên ống đếm G - M không thể phân biệt được năng

lượng của các bức xạ vào.

2.1.1.2.5. Vùng phóng điện liên tục

Nếu điện thế được tăng lên vượt xa hơn so với trạng thái ổn định của vùng Geiger-

Muller thì điện thế là đủ cao để ion hóa trực tiếp các phân tử khí và một tín hiệu rộng

được phát ra ngay cả khi trường bức xạ bị dịch chuyển. Vùng này được gọi là vùng

phóng điện liên tục và khi đó kết quả đọc có thể sẽ không đúng, các detector ghi bức

xạ sẽ không được hoạt động trong vùng này.

2.1.1.3. Phân giải thời gian, thời gian chết và thời gian phục hồi

Phân giải thời gian của một detector được định nghĩa là lượng thời gian nhỏ nhất

mà phải phân biệt được hai sự kiện để chúng được ghi lại như hai quá trình tách rời

nhau. Nếu phân giải thời gian của một detector là quá dài, thì ở các tốc độ đếm cao sẽ

có nhiều thông tin bị mất. Điều này có nghĩa là tổng các số đếm khi đó có thể bị đánh

giá sai. Phân giải thời gian phụ thuộc vào các tham số sau:

Thời gian chết của delector là độ dài thời gian đối với tín hiệu hoặc xung được tích

luỹ đủ lớn để ghi nhận được nó.

Thời gian phục hồi là độ dài thời gian mà detector khôi phục từ một sự kiện ion hoá

và trở lại trạng thái ban đầu của nó.

Hình 2.3 biểu diễn cách tổ hợp thời gian chết và thời gian phục hồi từ detector

Geiger - Muller để đưa ra phân giải thời gian.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 18 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Phân giải thời gian của detector phụ thuộc vào các tương tác xảy ra trong detector

đó. Tuy nhiên, toàn bộ phân giải thời gian của một thiết bị hoàn chỉnh cũng sẽ phụ

thuộc vào thời gian chết gắn liền với các bộ phận điện tử của một hệ đếm.

2.1.1.4. Các loại detector chứa khí

Có ba loại như sau: Buồng ion hoá; ống đếm tỷ lệ và ống đếm Geiger - Muller.

2.1.1.4.1. Các buồng ion hóa

Các buồng ion hóa (thường được gọi phổ biến hơn là các buồng ion) được thiết kế

để hoạt động ở dòng bão hòa trong vùng buồng ion được biểu diễn trong hình 2.2.

Dòng điện trung bình lối ra được đo và tỷ lệ với lượng bức xạ tới mà buồng này đã

được chiếu xạ. Vì tín hiệu lối ra thì không phụ thuộc vào điện thế nên không cần có

một nguồn điện thế mang tính ổn định cao. Tuy nhiên, điều quan trọng là điện thế đủ

ổn định để bảo đảm rằng dòng bão hòa được duy trì.

Để ngăn cản buồng ion hoạt động trong vùng tỷ lệ thì điện thế áp vào được giới hạn

thấp hơn so với yêu cầu đặt ra để gây ra sự ion hoá thứ cấp của các phân tử khí (điện

thế vào cỡ 25V).

Các dòng điện được tạo trong các buồng ion là rất nhỏ, tiêu biểu vào cỡ 10-12 A và

vì vậy phải được khuếch đại đối với các kết quả đo. Do đó các thiết bị mà kết hợp với

các detector buồng ion thì yêu cầu mạch trạng thái rắn khá phức tạp để khuếch đại các

dòng một chiều vô cùng nhỏ này.

Thiết kế các buồng ion và chọn lựa khí đổ vào phụ thuộc vào ứng dụng riêng của

từng thiết bị. Đối với các thiết bị kiểm tra bức xạ xách tay thì buồng này thường chứa

đầy không khí và được cấu tạo từ các chất có số nguyên tử thấp. Nếu thiết bị được sử

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 19 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

dụng để đo bức xạ alpha hoặc beta; gamma thì buồng này phải có các lớp vách mỏng

hoặc một cửa sổ rất mỏng được chế tạo từ vật liệu thích hợp, chỉ bằng cách đó loại

detector này mới có thể được sử dụng để phân biệt giữa các loại bức xạ alpha hay beta;

gamma từ trong buồng.

Các buồng ion cũng có thể được kết hợp với các thiết bị khác để phân biệt giữa các

năng lượng khác nhau của bức xạ tới. Quá trình này được gọi là quang phổ học.

2.1.1.4.2. Các ống đếm tỷ lệ

Một ống đếm tỷ lệ là detector khí hoạt động trong vùng tỷ lệ hình 2.2. Do ảnh hưởng của sự nhân khí nên có thể tăng số electron được tạo thành gần 104 lần. Điều

này có nghĩa là đối với mỗi electron được tạo ra bởi một sự kiện sự ion ban đầu thì có

thể có thêm 10 nghìn electron được tạo ra. Do đó mỗi sự kiện ion hoá có thể phân biệt

được và đếm được.

Lối ra từ một bộ đếm tỷ lệ là một chuỗi các xung mà được đếm bởi một mạch đếm.

Nói chung, thời gian phân giải thường rất ngắn đối với các bộ đếm này (nhỏ hơn một

micro giây), vì vậy những tốc độ xung lớn có thể đếm được. Ống đếm tỷ lệ có thể

được sử dụng với một mạch phân biệt độ cao của xung để phân biệt giữa các loại bức

xạ trên cơ sở khả năng ion hóa của chúng.

Tuy nhiên, biên độ của một xung cũng rất nhỏ (cỡ bậc milivolt) và sự khuyếch đại

trước là cần phải có trước khi các xung này có thể được đếm, vì độ dốc của đồ thị

trong vùng tỷ lệ là khá dốc. Điều này có nghĩa là một thay đổi nhỏ của điện thế được

áp vào sẽ có một ảnh hưởng tới độ lớn xung. Do đó điều quan trọng là nguồn cao thế

phải rất ổn định.

2.1.1.4.3. Các bộ đếm Geiger – Muller (G - M)

Các bộ đếm Geiger - Muller hoạt động trong vùng Geiger - Muller (G - M) được

giới thiệu trong hình 2.2 và sử dụng một chất khí như P - 10.

Trong vùng Geiger - Muller có sự phóng điện xảy ra dọc dây anode. Sự phóng

điện này phải bị dập tắt để ngăn cản sự tạo nhiều xung. Có thể sử dụng một khí thích

hợp như các khí hữu cơ (ví dụ ethyl alcohol) hoặc các halogen (ví dụ chlorine,

bromine) thêm vào trong bình khí để giúp cho sự dập tắt sự phóng điện. Các khí hữu

cơ ở trên được sử dụng trong suốt quá trình dập tắt, do đó các ống được dập tắt bằng hữu cơ có một giới hạn thời gian sống hữu ích khoảng 109 tổng số đếm. Đối với các

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 20 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

ống chứa khí halogen thì có thời gian sống dài hơn và giúp ích hơn ở các trạng thái có

tốc độ đếm cao. Các bộ đếm Geiger - Meller có thể tạo các hình dạng và kích thước

khác nhau. Nhưng phần lớn trong các ứng dụng thì bộ đếm là một hình trụ nên được

gọi là ống đếm G - M.

Một ống đếm G - M nhỏ có thể đủ nhạy để đo các suất liều thấp trong khi một

buồng ion hóa với độ nhạy tương tự sẽ cần phải có kích thước rộng hơn. Nếu bộ đếm

được sử dụng để đo bức xạ alpha và beta thì nó phải có một cửa sổ mỏng để ngăn cản

bức xạ vào trong ống.

Một ưu điểm của các bộ đếm G - M là ở đó xung lối ra cỡ vài volt, vì vậy tín hiệu

không cần phải khuyếch đại trước và mạch có thể được bảo quản đơn giản. Nên các bộ

đếm Geiger - Muller rất bền và do đó chúng thường được sử dụng ở nơi làm việc để

kiểm tra bức xạ gamma.

Một trong những nhược điểm của một bộ đếm G - M là phân giải thời gian của

chúng dài. Thời gian phân giải này thường cỡ 100 đến 300 micro giây. Bên cạnh đó,

độ lớn của xung lối ra không phụ thuộc năng lượng của hạt ion hoá. Điều này có nghĩa

là nó không thể phân biệt bằng điện tử giữa bức xạ alpha và beta và cũng không thể đo

hoặc phân biệt giữa các mức năng lượng của bức xạ tới.

2.1.2. Các detector dẫn điện trạng thái rắn

2.1.2.1. Giới thiệu

Các detector dẫn điện trạng thái rắn chứa các chất rắn tinh thể bán dẫn. Khi bức xạ

ion hóa tương tác với các chất rắn này thì toàn bộ tính dẫn điện của chất được tăng lên.

Nếu ta đo được sự tăng này thì ta có thể biết được lượng bức xạ tới thông qua sự tương

quan giữa chúng.

2.1.2.2. Nguyên tắc làm việc

Để hiểu cách làm việc của các detector dẫn điện trạng thái rắn chúng ta cần phải

khảo sát sự tương tác của bức xạ ion hóa với các chất bán dẫn trên một qui mô rất nhỏ.

Chúng ta đã biết, các electron chỉ có thể tồn tại trong các mức năng lượng xác định.

Trong các chất rắn các mức năng lượng này được khảo sát như các vùng năng lượng.

Các vùng năng lượng này được phân biệt bởi các vùng được gọi là các vùng cấm và

vùng năng lượng cao nhất mà các electron thường tồn tại được gọi là vùng hoá trị.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 21 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Bức xạ ion hóa có thể truyền đủ năng lượng cho một electron trong một chất rắn

tinh thể bán dẫn để chuyển nó từ mức năng lượng thông thường của nó (trong vùng

hoá trị) qua các mức cấm thông thường (trong vùng cấm) và lên một trạng thái có năng

lượng cao hơn được gọi là vùng dẫn. Khi nó rời khỏi vùng hoá trị thì nó sẽ để lại

khoảng trống hoặc lỗ trống trong vùng hoá trị. (xem hình 2.4)

Sự đưa một electron lên vùng dẫn được gọi là sự ion hóa và kết quả là mỗi cặp

electron – lỗ trống được tạo thành. Giống như cách các ion âm và dương dịch chuyển

giữa các điện cực trong một detector chứa khí, cặp ion này sẽ dịch chuyển trong một

detector trạng thái rắn khi áp vào giữa hai điện cực một điện thế. Sự dịch chuyển này

dẫn đến một xung trong mạch ngoài có thể được đo.

Các detector dẫn điện trạng thái rắn bao gồm các chất bán dẫn mà độ dẫn điện của

chúng được tăng cường bằng cách đưa thêm các tạp chất vào. Quá trình này được gọi

là sự kích thích và các tạp chất được đưa vào để cung cấp thêm hoặc là các electron

(bán dẫn loại n) hoặc là các lỗ trống (bán dẫn loại p).

Các detector bán dẫn trạng thái rắn thực tế bao gồm cả vật liệu loại p và n liên kết

với nhau. Một điện thế được áp vào lớp tiếp giáp của hai loại bán dẫn để các lỗ trống

và các electron dịch chuyển khỏi lớp tiếp giáp. Vùng xung quanh lớp tiếp giáp có các

lỗ trống và electron tự do và nó được gọi là lớp nghèo. Lớp nghèo này là một phần của

vật chất mà nó sẽ ghi đo bất kỳ một bức xạ tới nào (hình 2.5).

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 22 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Khi bức xạ ion hóa đi qua vùng nghèo thì nó tạo thành các cặp electron - lỗ trống.

Các cặp electron - lỗ trống này dịch chuyển về một phía tạo ra một xung trong mạch

ngoài. Sau đó, xung này có thể đo được, bằng cách này thì lớp nghèo tạo thành thể tích

nhạy của detector trạng thái rắn và nó tương đương với một buồng ion trong một

detector chứa khí.

2.1.2.3. Các loại detector dẫn điện trạng thái rắn

Có rất nhiều loại khác nhau của các detector dẫn điện trạng thái rắn có thể sử dụng

để ghi đo bức xạ ion hóa. Các loại của các detetor dẫn điện trạng thái rắn được khảo

 Các diode tiếp giáp khuếch tán.

 Các detector hàng rào mặt.

 Detector cấy ghép ion.

 Detector có chứa Lithium.

 Detector Germanium siêu tinh khiết.

sát trong phần này là:

2.1.2.3.1. Các diode tiếp giáp khuếch tán

Trong các diode tiếp giáp khuếch tán tạp chất loại p được cho phép khuếch tán

hoặc truyền lan vào trong chất loại n. Điều này tạo ra một vùng nghèo ngay dưới bề

mặt tinh thể (phổ biến thường khoảng 1 micromet dưới bề mặt tinh thể) như được chỉ

trong hình 2.6. Lớp bề mặt tương ứng một lớp chết hoặc cửa sổ (window) mà bức xạ

phải đi qua trước khi vào trong thể tích nhạy.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 23 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Cửa sổ này có thể là một nhược điểm trong việc phân biệt các mức năng lượng

khác nhau của bức xạ tới (quang phổ học) bởi vì một vài hạt có năng lượng thấp hơn

không thể ghi nhận được. Để tránh nhược điểm này, trong nhiều ứng dụng quang phổ

học của các hạt tích các diode tiếp giáp khuếch tán thường được thay thế điện bằng các

detector hàng rào mặt. Tuy nhiên, các diode tiếp giáp khuếch tán (được làm từ silicon

hoặc germanium) vẫn được sử dụng để ghi nhận hạt tích điện vì chúng bền hơn so với

các detector hàng rào mặt.

Một công việc thực hành khác sử dụng các diode tiếp giáp khuếch tán silicon đã

được khám phá gần đây. Các diode này (thường được xem như các photodiode PIN

silicon) có thể được kết hợp trong các liều kế điện tử để đo lượng bức xạ gamma được

thu nhận bởi một người trên một khoảng thời gian (tức là để đo liều lượng gamma cá

nhân).

So với các liều kế điện tử cũng được chế tạo cùng với các detector G – M thì

detector trạng thái rắn có trọng lượng nhẹ hơn.

2.1.2.3.2. Các detector hàng rào mặt

Các detector hàng rào mặt có một lớp vật liệu loại p rất mỏng được kết tủa trên vật

chất loại n (hình 2.7). Do lớp vật liệu p của detector hàng rào mặt rất mỏng, nên bức

xạ tới dễ đi qua để tới thể tích nhạy và các hạt tích điện có thể dễ dàng được ghi nhận

hơn.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 24 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Cũng với khả năng ghi đo các hạt tích điện thì các detector hàng rào mặt còn có khả

năng phân biệt tốt các năng lượng khác nhau của bức xạ tới (tức là chúng có phân giải

năng lượng rất tốt, chúng có thể phân biệt ba hạt alpha gần nhau từ Am-241 với các

năng lượng 5.486; 5.443 và 5.389 MeV). Đặc biệt chúng cũng rất nhạy với ánh sáng

bởi vì các photon ánh sáng có thể đi đến thể tích nhạy và tạo ra các cặp electron - lỗ

trống.

Một trong những vấn đề chính của các detector hàng rào mặt đó là bề mặt tinh thể

phải được giữ sạch tức là không bị nhiễm bẩn hoặc các vật liệu khác.

2.1.2.3.3. Các detector cấy ghép ion

Một phương pháp khác để đưa các tạp chất trên bề mặt của một chất bán dẫn là

chiếu xạ lên bề mặt này một chùm các ion được tạo ra bằng một máy gia tốc. Nhờ đó

sẽ có một lớp vật chất loại p được tạo ra gần bề mặt của thiết bị. Phương pháp kích

thích này gọi là sự cấy ghép ion và nó sinh ra một tinh thể bền vững hơn rất nhiều và

nó gần như ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường. Trong thực tế, các detector

loại này là rất bền và chúng có thể được chế tạo cùng với các cửa sổ mỏng để ghi đo

alpha và beta.

Các detector cấy ghép ion có rất nhiều ứng dụng bao gồm phân tích phổ alpha, ghi

đo beta năng lượng thấp và các ion nặng.

2.1.2.3.4. Các detector kéo theo Lithium

Các detector hàng rào mặt và cấy ghép ion rất tốt cho việc phân tích phổ của các

hạt tích điện nhưng do các tạp chất vốn gắn tiền với các tinh thể bán dẫn nên chúng

không có một thể tích nhạy đủ lớn để phân tích phổ photon (tức là tia gamma và tia –

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 25 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

X). Để tránh các ảnh hưởng do các tạp chất này gây ra thì các chất bán dẫn có thể thêm

Lithium để tạo ra một thể tích nhạy lớn hơn.

Vùng giữa các vật chất loại p và loại n thì được gọi là vùng kéo theo Lithium hoặc

vùng thực và kích thước của vùng thực này xác định thể tích nhạy của detector (hình

2.8).

Khi Lithium được thêm vào một tinh thể Germanium thì detector này được gọi là

một detector Germanium có chứa Lithium (hoặc detector Ge(Li) ). Các detector Ge(Li)

luôn luôn được duy trì ở nhiệt độ rất thấp (sử dụng nitơ lỏng), thậm chí ngay cả lúc

không sử dụng. Các detector germanium có chứa Lithium là các detector có khả năng

ghi đo bức xạ gamma và có phân giải năng lượng rất tốt.

Các detector silicon có chứa Lithium (hoặc Si(Li)) bao gồm một tinh thể silicon có

chứa Lithium. Các detector Si(Li) này là rất giống các detector Ge(Li) nhưng có một

ưu điểm đó là chúng có thể được bảo quản ở nhiệt độ phòng mà không gây hư hỏng

cho tinh thể. Chúng có thể hoạt động được ở nhiệt độ phòng nhưng hiệu suất của

chúng sẽ được cải thiện hơn nếu chúng được làm lạnh bằng nitơ lỏng trước khi sử

dụng.

Silicon có số nguyên tử rất thấp so với Germanium vì vậy khả năng tương tác với

các bức xạ gamma thấp. Do đó các detector silicon có chứa Lithium không có khả

năng ghi đo bức xạ gamma như các detector Ge(Li). Vì vậy, chúng thường được sử

dụng để ghi đo tia gamma năng lượng thấp (nhỏ hơn khoảng 150 keV), các tia X và

các hạt beta.

2.1.2.3.5. Các detector germanium siêu tinh khiết

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 26 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Germanium tinh khiết có hiệu suất ghi cao đối với sự ghi đo của bức xạ gamma. Vì

vậy nếu các tạp chất trong một tinh thể Germanium được duy trì thấp thì có thể thu

được các vùng nghèo (các thể tích nhạy) mà chúng có thể so sánh được với các vùng

nghèo của một detector Ge(Li). Detector loại này được gọi là detector Germanium siêu

tinh khiết (hoặc HPGe) (hình 2.9).

Cũng như detector Ge(Li) thì detector HPGe hoạt động với hiệu suất cao cùng với

phân giải năng năng lượng tốt. Nhưng một ưu điểm của của detector HPGe là có thể

bảo quản được ở nhiệt độ phòng khi không sử dụng.

2.2. CÁC DETECTOR DỰA VÀO SỰ NHẤP NHÁY

2.2.1. Nguyên tắc hoạt động

Các detector nhấp nháy dựa trên một vài chất mà chúng sẽ phát ánh sáng nhìn thấy

khi các electron thay đổi mức năng lượng (được gọi là các phosphor). Trong một chất

phosphor thì các electron này không duy trì ở mức năng lượng cao trong một khoảng

thời gian dài. Sau đó các electron này trở lại mức ban đầu của chúng và phát xạ các

photon dưới dạng ánh sáng nhìn thấy (xem hình 2.10)

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 27 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Do các photon được phát xạ và cường độ của ánh sáng này tỷ lệ với năng lượng của

bức xạ tới. Vì vậy, các detector nhấp nháy có thể được sử dụng không chỉ để ghi đo

bức xạ mà còn để phân biệt các mức năng lượng ngoài (tức là chúng có thể được sử

dụng cho các mục đích đo phổ).

2.2.2. Các kiểu của detector nhấp nháy

Các chất phosphor mà có thể được sử dụng trong các detector bức xạ phải có các

 Chúng phải biến đổi một phần lớn năng lượng hấp thụ thành năng lượng ánh

thuộc tính nhất định như:

 Thời gian giữa sự kích thích của electron và sự phát xạ ánh sáng photon phải

sáng.

 Chúng phải cho phép các photon ánh sáng được tạo ra đi qua lớp vật chất.

 Ánh sáng được phát ra cần phải được biến đổi dễ dàng để tạo nên một tín hiệu

ngắn.

điện.

 Các detector sulphide kẽm.

 Các detector natri iodide.

 Các chất nhấp nháy hữu cơ dẻo.

 Các chất nhấp nháy hữu cơ lỏng.

Các loại detector nhấp nháy gồm:

Một vài chất phosphor này có thể có các lượng nhỏ tạp chất (được gọi là các chất

hoạt hóa) chúng được thêm vào để kiểm soát cách mà các electron dịch chuyển về các

mức năng lượng thấp hơn. Điều này bảo đảm rằng các photon này được phát xạ sẽ là

các photon ánh sáng nhìn thấy.

2.2.2.1. Các detector sulphide kẽm

Các detector sulphide kẽm(ZnS) thường có các nguyên tử bạc được thêm vào như

là các chất hoạt hóa. Các detector loại này được gọi là các detector ZnS(Ag), chúng có

khả năng để ghi đo bức xạ ion hóa.

Vì vật chất loại này không cho phép các photon ánh sáng nhìn thấy đi qua nó một

cách dễ dàng nên nó chỉ có thể được sử dụng các lớp mỏng. Nên ưu điểm của các

detector này là giúp ích cho sự ghi đo các hạt alpha và các ion nặng nhưng nhược điểm

chính là lớp mỏng này có thể dể dàng bị đâm thủng bởi các vật nhọn.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 28 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

2.2.2.2. Các detector Natri iodide

Các detector Natri iodide cùng với sự cộng thêm các nguyên tử thallium NaI(Tl) thì

chúng có rất nhiều khả năng ghi đo bức xạ gamma, thậm chí còn nhiều hơn so với các

detector dẫn điện trạng thái rắn. Tuy nhiên, tinh thể này sẽ hấp thụ hơi ẩm từ không

khí làm hư hỏng rất nhanh. Do đó nó được đặt trong một bình kín không khí. Bình này

thường được làm bằng nhôm và có thể có một cửa sổ rất mỏng.

Các tinh thể NaI(TI) có thể được tạo ra với các bề dày khác nhau. Một tinh thể

mỏng có độ dày 3 mm thì có rất nhiều khả năng ghi đo bức xạ gamma với năng lượng

lên tới khoảng 150 keV. Một detector NaI(TI) sử dụng dễ hơn trong công việc môi

trường so với một detector dẫn điện trạng thái rắn bởi vì nó không cần phải làm lạnh.

Nó cũng có nhiều khả năng ghi đo tốt hơn đặc biệt ở các mức năng lượng cao.

Tuy nhiên, phân giải năng lượng của detector NaI(TI) là kém khi được so sánh với

một detector trạng thái rắn.

2.2.2.3. Các chất nhấp nháy hữu cơ dẻo

Các chất nhấp nháy hữu cơ dẻo thì rẻ và có thể được chế tạo trong một sự đa dạng

của các hình dạng và kích thước khác nhau. Chúng thường được sử dụng trong sự liên

kết với các detector ZnS(Ag) để kiểm tra bức xạ alpha và beta.

2.2.2.4. Các chất nhấp nháy hữu cơ lỏng

Các chất nhấp nháy hữu cơ lỏng được sử dụng riêng để kiểm tra bức xạ alpha và

beta đặc biệt là bức xạ beta năng lượng thấp như carbon - 14 và tritium. Sử dụng một

chất nhấp nháy lỏng cho phép chất nhiễm bẩn mà mình quan tâm được trộn trực tiếp

với chất nhấp nháy và có thể dẫn đến hiệu suất ghi rất cao.

2.2.3. Các ống nhân quang điện

2.2.3.1. Giới thiệu

Các ống nhân quang điện (hoặc PM) là cần thiết trong các mạch nhấp nháy để biến

đổi các photon ánh sáng từ chất nhấp nháy sáng thành các xung điện.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 29 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

2.2.3.2. Nguyên tắc hoạt động

Trước tiên, bức xạ tới tương tác với phosphor để tạo một ánh sáng photon. Sau đó

ánh sáng photon này đập vào bề mặt được phủ bằng một chất nhấp nháy sáng được gọi

là một photocathode. Năng lượng từ ánh sáng photon này bị hấp thụ bởi một electron

trong chất nhấp nháy sáng và electron này nhận thêm đủ năng lượng để dời khỏi

photocathode. Electron được phát ra tạo thành dưới dạng cơ bản của tín hiệu điện

nhưng trong các điều kiện thực hành thì tín hiệu này phải được khuyếch đại bằng một

dãy các dynode. Mỗi dynode về cơ bản là một anode mà giải phóng khoảng bốn

electron thứ cấp đối với một trong rất nhiều electron được nó thu nhận.

Để hệ thống dynode hoạt động có hiệu quả cần phải có một nguồn điện cao thế rất

ổn định.

2.2.4. Các thành phần điện tử

2.2.4.1. Giới thiệu

Một khi năng lượng bức xạ ion hóa biến đổi thành tín hiệu điện thì phải có các

thành phần điện được bổ xung thêm thành hệ ghi đo để cung cấp một kết quả đọc có ý

nghĩa.

Các tín hiệu điện được tạo ra bởi các detector có hai loại là dòng một chiều (như

trong buồng ion) hoặc dưới dạng xung.

Nếu tín hiệu được đo là một dòng một chiều thì dòng trung bình qua nhiều sự

tương tác được ghi lại và mạch này được nói rằng nó đang hoạt động ở chế độ dòng.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 30 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Nếu tín hiệu được đo do một sự thay đổi điện thế thì các tương tác riêng được ghi

lại và kích thước của xung phụ thuộc vào số các electron được thu nhận, mạch này

được nói rằng nó đang hoạt động ở chế độ xung. Dòng một chiều lối ra được đo bởi

một máy khuếch đại dòng một chiều trong khi xung lối ra được đo bằng một mạch

đếm. Hình 2.12 chỉ ra các thành phần của một mạch đếm nói chung.

2.2.4.2. Nguồn điện

Một nguồn điện thế một chiều ổn định là cần thiết để cung cấp thế năng hoạt động

cho detector. Thường các thiết bị phụ thuộc vào các bộ ắc qui để cung cấp điện thế.

Mức của cao thế và mức độ ổn định yêu cầu phụ thuộc vào loại detector. Nguồn điện

thường được gọi là nguồn HV (cao thế).

2.2.4.3. Khuếch đại dòng một chiều

Một máy khuếch đại dòng một chiều làm tăng thêm một dòng điện rất thấp cỡ 10-12 A để trở thành một dòng có thể đo được bằng thiết bị đo Ampe, cỡ 10-3A. Điều này

cần phải có một hệ số khuếch đại lớn (hệ số khuếch đại của một máy khuếch đại là tỷ

số của kích thước xung lối ra trên kích thước xung lối vào). Vì hệ số khuếch đại cần là

rất cao nên mỗi sự thay đổi nhỏ trong tín hiệu lối vào cũng có thể ảnh hưởng lớn đến

các phép đo lối ra. Các máy khuếch đại dòng một chiều chủ yếu được sử dụng cùng

với các buồng ion và một vài detector bán dẫn hoạt động ở chế độ dòng.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 31 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

2.2.4.4. Tiền khuếch đại

Lối ra từ hầu hết các detector là quá nhỏ do đó nó phải được khuếch đại trước khi

tới bộ khuếch đại chính. Tiền khuếch đại (pre - amp) thường xây dựng trong ngôi nhà

detector. Trong trường hợp của các detector nhấp nháy thì nó tạo thành một phần của

hệ thống nhân quang điện. Tiền khuếch đại phải có khả năng khuếch đại tín hiệu mà

không tạo thêm tạp âm. Tạp âm điện tử bao gồm các tín hiệu mà có khuynh hướng

giấu tin hiệu tới từ detector và có thể do các sự kiện như sự dịch chuyển nhiệt của các

electron.

2.2.4.5. Khuếch đại xung

Khuếch đại tạo dạng xung và làm tăng độ lớn xung lên một mức mà phù hợp đối

với thiết bị đếm sẽ được sử dụng. Hệ số khuếch đại cung cấp bởi bộ khuếch đại phụ

thuộc vào kích thước của xung đếm từ detector.

2.2.4.6. Bộ phân biệt xung

Một bộ phân biệt xung cho phép chúng ta loại bỏ các xung hoặc là quá lớn hoặc là

quá nhỏ. Một bộ phân biệt xung mức thấp sẽ bỏ qua các xung dưới mức cho phép mà

cái đó rất có ích để loại trừ những tạp âm không cần thiết. Nếu cả bộ phân biệt xung

mức thấp và mức cao đều được sử dụng và mức cho phép là gần nhau thì thiết bị sẽ

hoạt động như một bộ phân tích đơn kênh (SCA) và chỉ chấp nhận các xung của một

dải hẹp. Các bộ phân biệt xung cung cấp một kích thước xung chuẩn cho thiết bị đếm

khi xung nằm trong dải cho phép.

2.2.4.7. Các thiết bị đếm

Có ba loại thiết bị đếm:

Một mạch đếm gộp là bộ phận đưa ra các số đếm mà được tích lũy trong thời gian

đếm. Các mạch đếm gộp hầu hết thường được sử dụng trong thiết bị thực nghiệm để

đếm các mẫu.

Một dụng cụ đo tốc độ: là bộ phận đo tốc độ của các xung đến.

Một máy phân tích độ cao xung (PHA) hoặc máy phân tích đa kênh (MCA) cái mà

sử dụng khi độ cao xung phụ thuộc năng lương của bức xạ ion hóa. Nó phân biệt các

xung trong các kênh khác nhau theo độ cao của chúng. Số xung đếm được trong một

kênh được biểu diễn trên một sự mô tả trực quan và cung cấp thông tin về phổ năng

lượng của bức xạ.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 32 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ GHI ĐO BỨC XẠ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ HẠT NHÂN

1. MÁY ĐẾM ĐƠN KÊNH MODEL 2200

1.1. Giới thiệu

Máy đếm đơn kênh Model 2200 là thiết bị dùng cho việc phân tích phổ gamma

được thiết kế để hoạt động cùng với đầu dò nhấp nháy, ống đếm tỷ lệ hoặc ống đếm

Geiger – Muller. Thông tin đếm được hiển thị gồm số đếm trên đèn LED và tốc độ

đếm trung bình trên mạch đếm kỹ thuật số. Máy có thể kết nối với máy vi tính thông

qua cổng RS – 232 và có phần mềm để xử lý kết quả đo. (Hình 1.1)

1.1.1. Mặt trước của máy (Hình 1.2)

 Đèn đếm (count Lamd): LED đỏ chỉ thị thang đo trong chu trình đếm.

 Công tắc đếm (count Switch): Xoá và khởi động đếm; thang đếm sẽ tự động tắt

Mặt trước của máy bao gồm:

 Thời gian đếm (Count Time): Cơ sở thời gian thông thường tính bằng phút từ 0

khi kết thúc thời gian đã đặt trước.

 Số phút (Minutes): Núm 3 số thập phân dùng để đặt trước thời gian đếm.

– 999 với các thang nhân X0.1 và X1.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 33 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Công tắc chọn chức năng cho bộ đếm tốc độ (Rateme Function Selector): công

tắc có ba vị trí (RATE, HV và BAT) Chức năng của công tắc này cho phép đọc vận

 Ngưỡng (threshold): Núm chọn thế 10 vòng dùng để chọn điểm phân biệt xung

tốc đếm, cao thế HV và kiểm tra tình trạng của pin trên đồng hồ.

cơ sở của thang đo. Việc điều chỉnh này là tuyến tính trong khoảng 1.00 – 10.00. Nếu

 Cửa sổ (window): Nút chọn thế 10 vòng quay dùng để điều chỉnh độ rộng cửa

đặt thấp hơn 1.00, cộng với độ phi tuyến, nhiễu hệ thống sẽ gây ra sai số.

sổ. Nó được định chuẩn cùng với việc điều chỉnh ngưỡng sao cho một vòng quay của

 Tắt mở (ON - OFF): công tắc cho phép đưa vào hoặc loại bỏ cửa sổ.

 Đầu nối vào detector (Detector input connection): đầu nối đồng trục nối tiếp

việc điều chỉnh cửa sổ tương đương với một vòng quay điều chỉnh ngưỡng.

“C”. Nó là đầu điều chỉnh không có số chỉ thị, cho phép chọn điểm làm việc mà không

vượt ra khỏi khoảng tuyến tính của mạch threshold/window hoặc suất điện thế của

detector.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 34 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Độ nhạy khuếch đại cực đại xảy ra khi quay theo chiều kim đồng hồ đến cực

 Công tắc nguồn (Power Switch): Công tắc 3 vị trí (OFF tắt nguồn; LINE cấp

đại.

 Công tắc chọn khoảng (range Selector Switch): Công tắc 4 vị trí cho phép nhân

điện cho nguồn từ lưới 85 - 265 V, 50 – 60 Hz; BAT cáp nguồn từ 4 pin loại "D".

với X1; X10; X100 và X1K. Với thang đo 0 – 500 số đếm trên phút (cpm), toàn bộ

 Công tắc ZERO (ZERO Switch): Khi ấn vào, tụ điện tích hợp phóng điện sẽ đưa

khoảng của thiết bị là 0 - 500.000 cpm.

 Đáp ứng F - S (F - S Response): Công tắc 2 vị trí chỉ thị đáp ứng nhanh hoặc

đồng hồ đo về mức 0.

chậm ở vị trí “F”, đồng hồ đo sẽ chỉ từ 0 đến 90% toàn bộ thang đo trong 4 giây. Ở vị

 Cao thế (HV): Núm chỉnh 10 vòng điều chỉnh cao thế từ 200V đến 2500V. Nó

trí S đồng hồ đo sẽ chỉ từ 0 đến 90% toàn bộ thang đo trong 22 giây.

cho phép điều chỉnh tuyến tính nguồn thế nuôi detector. Việc thay đổi điện thế detector

sẽ làm cho gain của detector thay đổi. Sự thay đổi tuyến tính điện thế sẽ làm gain của

detector thay đổi theo hàm số mũ. Thiết bị hỗ trợ tải ống đếm nhấp nháy 100

 Đồng hồ vận tốc (Ratemeter): Đồng hồ 4 số thập phân với các khoảng đo 0 –

Megaohm đạt tới điện thế 1500 Volt.

500, 0 – 5000; 0 – 50000; 0 – 500.000 cpm. Số đọc trên bảng có kích thước 2.5 inch.

 Đọc số đếm (Count readout): Bảng diot phát quang 6 số thập phân cho biết số

Các thang đo để kiểm tra pin và số đọc cao thế liên kết với công tắc Rate, HV và BAT.

đếm.

1.1.2. Mặt sau máy (Hình 1.3)

 Đầu nối RS232 (RS232 connector): Đầu nối loại “D” chín chân, nối với máy

Mặt sau máy bao gồm:

 Công tắc chìm dữ liệu RS - 232 (RS232 Data Dipswitch): Công tắc chìm 2 cực

tính hoặc máy in.

đặt trên khung phía sau bên dưới nắp định chuẩn; kiểm soát dữ liệu RS-232. Công tắc

chìm phía trên, ký hiệu “PC” và “PRNTR” để điều khiển loại dữ liệu. Ở mode “PC”

dự liệu là loại nhị phân cho phép máy tính khởi phát/dừng đếm. Nếu công tắc chìm

được đặt ở “PC” và vòng ấn được đặt tất cả ở zero, thì thời gian đếm của thiết bị có thể

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 35 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

được thay đổi bằng máy tính thông qua cổng RS – 232. Ở mode “PRNTR” số đếm

của thang đo chỉ xuất hiện ở lúc kết thúc đếm. Nếu công tắc chìm đặt ở “PNTR”, việc

đặt vòng ấn về “000” sẽ đặt thời gian đếm đến vô cùng, cho phép đo với thời gian rất

dài. Công tắc chìm ở dưới, đánh dấu “RECYLE” hoặc “OFF” cho phép đếm lập lại

 Nguồn lối vào (INPUT POWER): Điện lưới 85 – 265 V, 50 – 60 Hz.

 Hộp pin (battery compartment): Chứa 4 pin loại “D”.

thay vì phải điều khiển bằng tay đối với mỗi chu trình đếm.

1.1.3. Điều khiển bên trong

Điều khiển định chuẩn bộ vận tốc đếm (Ratermeter Calibration Controls): Bốn bộ

đo thế được dùng để định chuẩn bộ đo vận tốc đếm. Mỗi khoảng điều khiển được đánh

dấu tương ứng với khoảng vận tốc đếm được đặt trên mặt trước máy.

Công tắc chìm cho cơ sở thời gian (Timebase Dipswitch): Công tắc chìm 2 cực đặt

trên bảng mạch chủ. Nó cho cơ sở thời gian tính bằng giây thay đổi từ 0 đến 999 giây,

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 36 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

với công tắc nhân X1; X10. Đặt vòng ấn tới tất cả bằng zero, thời gian đếm của thiết bị

sẽ được xác định bởi máy tính nối ngoài thông qua cổng RS – 232.

1.2. Đặc tính kỹ thuật

 Nguồn nuôi : 85 - 265 VAC, nguồn một pha, tần số 50 - 60 Hz.

 Pin: 4 pin có thời gian sống 120 giờ, đặt trong thiết bị.

 Độ nhạy lối vào: Độ nhạy điện thế cho tất cả các loại detecter, ống đếm tỷ lệ,

 Cao thế: Điều chỉnh bằng núm xoay 10 vòng từ 200 - 2500 volt; hỗ trợ ống đếm

G–M nhấp nháy.

 Dây nối lối vào: Dây nối đồng trục "C" nối tiếp.

 Thang đo: bảng diot phát quang 6 số (LED).

 Bộ đếm tốc độ đo: Máy đếm tuyến tính 4 số thập phân với các khoảng 0 – 500;

nhấp nháy 100 Megaohm tải đạt tới điện thế l500 volt.

0 – 5000; 0 - 50.000 và 0 - 500.000 cpm. Đồng hồ đo 2.5 inch có các thang riêng cho

 Thời gian: Cơ sở thời gian thông thường tính bằng phút từ 0 - 999 với các thang

việc kiểm tra pin và số đọc cao thế.

 Độ chính xác thời gian: Cơ sở thời gian cho thang đo được kiểm soát bằng tinh

nhân X0.1 và X1.

 Đồng hồ đo: 1mA, thang dài 2.5 inch, cơ chế DC tự bảo vệ.

 Thời gian đáp ứng: ở vị trí fast 4 giây. Ở vị trí Low 22 giây đối với khoảng 10 –

thể và có độ chính xác là +/- 0.2 % số đọc trên núm điều chỉnh.

 Độ chính xác của thang đo: trong khoảng +/- giá trị tham chiếu.

 Độ chính xác của tốc độ đếm: +/- 10% giá trị tham chiếu.

 Điều kiện môi trường làm việc: Chỉ để trong nhà không tính độ cao cực đại;

90% toàn thang đo.

nhiệt độ (-20  50o); độ ẩm tương đối nhỏ hơn 95% (không tụ hơi nước).

1.3. Cách vận hành

1.3.1. Nguồn nuôi:

Ta có thể sử dụng nguồn nuôi bằng cách chọn chế độ dùng điện lưới hoặc dùng pin

bằng công tắc nguồn.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 37 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Vận hành bằng nguồn điện lưới (LINE OPERATION): Nối thiết bị với nguồn

 Vận hành bằng nguồn pin: các ổ pin nằm ở mặt sau của thiết bị. Đặt 4 pin loại

lưới 85 – 265V, 50 – 60 Hz. Bật công tắc về LINE.

“D” vào với cực dương hướng ra ngoài. Bật công tác về BAT, kiểm tra tình trạng pin

bằng cách chọn BAT trên đồng hồ RATE – HV – BAT.

Để kiểm tra hoạt động của thiết bị ta ấn vào núm COUNT lúc này đèn đếm sẽ phát

sáng, máy khởi phát thang đếm. Điều này chứng tỏ máy hoạt động bình thường.

1.3.2. Cách sử dụng phần mềm

1.3.2.1. Giới thiệu chung

Cổng nối tiếp của Model - 2200RS-232 có thể được nối với máy tính hoặc máy in để lấy thông tin. Phần mềm dựa trên WindowMT và cáp được cung cấp cùng với thiết

bị.

Phần mềm máy tính có thể điều khiển thời gian đếm, khởi phát và ngừng đếm, dữ

liệu có ghi thời gian (ngày, tháng), và in ra hoặc lưu trữ số liệu.

Công tắc chìm 2 cực trên mặt sau nằm dưới nắp định chuẩn điều khiển dữ liệu RS –

232.

Công tắc trên, đánh dấu “PC” và “PRNTR”, kiểm soát loại dữ liệu. Ở mode “PC”,

dữ liệu là nhị phân, cho phép máy tính khởi phát hoặc dừng đo. Ở mode “PC” thời

gian có thể thay đổi bởi máy tính, nhưng chỉ khi vòng ấn thời gian đếm đặt ở “000”. Ở

mode “PRNTR” số đếm trên thang đo chỉ được đưa ra khi kết thúc đếm. Công thức

dưới ký liệu “RECYCLE” và “OFF” cho phép đếm theo chu trình thay vì phải ấn bằng

tay nút COUNT đối với mỗi chu trình. Mode này là hữu dụng với máy in để lấy nhiều

số đếm riêng rẽ.

1.3.2.2. Sử dụng phần mềm

Bật về OFF cả hai, máy tính và thiết bị Model 2200.

Nối một đầu cáp RS - 232 vào Model 2200 và đầu kia vào cổng nối tiếp chưa sử

dụng đằng sau máy tính. (Cổng chưa sử dụng này có thể được ký hiệu COM1, COM2

 Cài đặt phần mềm

COM3 hoặc COM4).

Đưa đĩa phần mềm LMFM2200 vào ổ đĩa, sẽ cài đặt tự động. Nếu không được,

nhấn kép lên file “setup.exe” trên đĩa CD.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 38 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Chương trình sẽ cài đặt vào “C:\Program Fileslm2200”. Một biểu tượng khởi phát

menu sẽ được tạo ra dưới Start/programs/Ludlum Measurements, Inc./Model2200.

Trước khi chạy chương trình phải bảo đảm rằng Model 2200 nằm trong mode “PC”

 Chức năng của các nút bấm

 Start/stop Count: nhấn trên nút này để khởi phát đo, nhấn lại sẽ dừng đếm

và vòng ấn thời gian đếm được đặt ở “000”.

 Read Count: Nhấn trên nút này để đọc số đếm hiện tại như đã hiện trên Model

Model 2200 tự động gửi số đếm cuối cùng sang máy tính khi thời gian đếm kết thúc.

 Set Count time: Nhấn nút này để đặt thời gian đếm. Chú ý vòng ấn thời gian

2200.

 Read Count Time Left: Nhấn nút này để đọc thời gian còn lại trong quá trình

đếm phải đặt ở “000”

 Start Logging/stop Logging: Nhấn nút này để bắt đầu lấy một chuỗi các số đếm

đếm thời gian. Nếu số đếm không hiện diện thì nó sẽ trả về “0”.

thời gian. Số các số đếm lấy được có thể được điều chỉnh liên tục: 10 số đếm, 100 số

 Sau khi logging đã dừng, dữ liệu có thể được lưu vào hồ sơ tạm hoặc được đưa

đếm, 200 số đếm hoặc theo giá trị được xác định bởi người dùng.

ra máy in. Hồ sơ tạm gọi là “grid.dat” được tạo ra khi logging khởi phát. Format đối

với hồ sơ này là hồ sơ dạng “comma-delimited text file”. Nếu chương trình bị đóng lại

 Save: Nhấn nút này để lưu các dữ liệu đã được log vào hồ sơ tạm để nhập vào

trước khi dùng nút bấm Save hoặc Print, dữ liệu có thể bị rút khỏi hồ sơ này.

 Print: Nhấn nút này để đưa dữ liệu đã được log ra máy in.

 Dữ liệu đính kèm: Khi đánh dấu kiểm, dữ liệu được gắn vào bảng và khi bỏ

bảng tính hoặc vào chương trình database.

kiểm bảng được xóa đi khi các nút “start logging” hoặc “Log 1 Count” được nhấn.

1.4. Bảo quản thiết bị

Để thiết bị hoạt động ổn định và có hiệu suất cao ta cần phải bảo đảm tất cả các

phép đặt và điều chỉnh đã được thực hiện thỏa đáng.

Model 2200 có thể được lau chùi bằng vải ẩm (Chỉ dùng nước làm tác nhân ẩm).

 Bật công tắc thiết bị về OFF và tháo dây nguồn ra.

Không nhúng thiết bị vào bất kỳ chất lỏng nào. Hãy chú ý:

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 39 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Để thiết bị chờ khoảng 1 phút trước khi chạm vào các bộ phận bên trong.

2. ĐẦU DÒ GAMMA NHẤP NHÁY MODEL 44 - 10

2.1. Giới thiệu

(Hình 2.1)

Model 44 – 10 đầu dò NaI nhấp nháy dùng chủ yếu cho việc đo bức xạ gamma có

năng lượng cao trong khoảng 60keV – 2MeV. Đầu dò gồm: Tinh thể NaI đường kính

2” (5.1cm), bề dày 2” (5.1cm) ghép với bộ nhân quang điện và được bao bọc bởi vỏ

nhôm mỏng 0.062”. Detector phụ thuộc vào năng lượng, nó phản ứng mạnh với mức

năng lượng 5 – 100keV và không phản ứng với mức năng lượng 0,5 đến trên 1MeV

đối với nguồn chuẩn Cs – 137.

Model 44 – 10 sẽ hoạt động với bất cứ dụng cụ Ludlum nào hoặc những dụng cụ

tương đương mà nguồn cung cấp 500 – 1200 Volts. Dụng cụ được tin tưởng với độ

nhạy đầu vào là 10mV hoặc cao hơn.

Đầu dò dùng để kiểm tra phông phóng xạ, vẽ độ nhạy và phân tích quang phổ khi

dùng chung với máy đếm đơn kênh.

2.2. Đặc điểm kỹ thuật

Chất nhấp nháy: tinh thể NaI

Độ nhạy: 900 cpm (Cs – 137 gamma).

Năng lượng đáp ứng: tốt nhất từ 5 – 100keV.

Dụng cụ tương thích: mọi dụng cụ đo đạt và mạch đếm.

Tube: đường kính 2” (5.1cm) bảo vệ bộ phận nhân quang điện.

Điện thế hoạt động: 500 – 1200 volts.

Dây điện trở DYNODE: 60 megaohm.

Kết nối: cổng “C”.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 40 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Cấu trúc:

vỏ nhôm với lớp nhựa tổng hợp có phủ một lớp men. -20oC đến 50oC nhưng có thể làm việc -40oC – 65oC. Nhiệt độ:

đường kính 2.6”(6,6cm), chiều dài 11” (27,94cm). Kính thước:

Cân nặng: 1.04kg.

2.3. Cách vận hành

Kết nối đầu dò vào máy đếm bằng cáp nối.

 Bảo đảm cao thế (HV) phù hợp với detector (900 volts).

 Kết nối detector với dụng cụ và kiểm tra phông cho phù hợp (25 – 50 cpm; 8 –

Kiểm tra detector

) 15

/R hr

Sau khi kiểm tra an toàn thì có thể thực hiện phép đo.

2.4. Cách bảo quản máy

2.4.1. Chú ý về mặt an toàn

 Đặt nơi khô ráo

 Không đặt nơi quá cao.

 Nhiệt độ trong khoảng: -20oC – 50oC, có thể làm việc trong khoảng -40oC –

 Độ ẩm tương đối không quá 95%.

65oC.

2.4.2. Vệ sinh máy

Dùng vải thấm ướt bằng nước để lau Detector, không được nhúng chìm nó vào

 Tắt máy

 Cho máy nghỉ 1 phút.

 Tháo cáp và lau detector.

trong bất kỳ chất lỏng nào. Khi lau chùi cần:

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 41 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

3. MÁY ĐO HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ ALPHA – BETA PHÔNG THẤP UMF

2000

3.1. Giới thiệu

Máy đo hoạt độ phóng xạ alpha - beta dùng để đo tổng hoạt độ phóng xạ alpha -

beta của các mẫu vật như thực phẩm, đất đá, nước, bộ lọc không khí và các chất nhiễm

phóng xạ khác lấy từ môi trường. (Hình 3.1)

Máy UMF 2000 là thiết bị chỉ được dùng trong phòng thí nghiệm là chủ yếu.

Máy UMF 2000 cấu tạo từ 5 bộ phận chính: thiết bị đo, bộ phận điều khiển, bộ

phận bảo vệ hoạt động, bộ phận điện tử, bộ phận đếm gộp hai kênh cùng với đồng hồ

đếm.

3.1.1. Thiết bị đo

Detector bán dẫn được làm từ hỗn hợp silic nhôm có điện trở rất cao, kích thước

detector có kích thước 20 x 20 mm, nó được đặt trên một giá bằng đồng có mạ crom.

Ngoài ra còn có bộ phận phụ như giá đựng mẫu.

3.1.2. Bộ phận điều khiển

Gồm có nguồn cung cấp, cao thế và phần bảo vệ mạch điện.

3.1.3. Bộ phận bảo vệ hoạt động

Dùng để làm giảm sự ảnh hưởng của những tia bức xạ vũ trụ có năng lượng cao

đến phông bên trong máy.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 42 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

3.1.4. Bộ phận điện tử

Được cấu tạo từ các phần riêng biệt: tiền khuếch đại, khối tạo dạng xung, nguồn

cung cấp, mạch điều khiển bộ đếm và hai mạch báo số.

3.1.5. Bộ phận đếm gộp hai kênh cùng với đồng hồ đếm

Bộ phận này cho phép máy làm việc với hai chế độ đếm: beta và thời gian đếm;

beta và alpha.

(1): giá đựng mẫu đo (7): mạch rẽ

(2): mẫu (8): đồng hồ đếm

(3): dụng cụ dò phóng xạ (9): bộ phận nguồn cung cấp

(4): phần bảo vệ hoạt động (10): cao thế

(5): tiền khuếch đại (11): bộ báo số

(6): bộ phận phân biệt xung

3.2. Đặc điểm kỹ thuật

 Khoảng năng lượng bức xạ beta được ghi từ 50 đến 3500 keV.

 Khoảng năng lượng bức xạ alpha được ghi từ 3500 đến 8000 keV.

 Đo hoạt độ phóng xạ beta từ 0.1 đến 3. 103Bq

 Đo hoạt độ phóng xạ alpha từ 0.01 đến 3. 103Bq.

 Sai số tương đối thấp hơn +/-15%.

 Tốc độ đếm phông:

 Đối với hạt alpha thấp hơn 0.001/ giây.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 43 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Đối với hạt beta thấp hơn 0.025/ giây.

 Thời gian đếm được ấn định trước từ 1 đến 9999 giây.

 Sai số đếm: 0.0001 giây.

 Ảnh hưởng của kênh đo alpha lên kênh đo beta với nguồn alpha thấp không quá

 Thời gian khấu hao không vượt quá 30 phút.

 Khoảng thời gian hoạt động xuyên suốt thấp hơn 24 giờ.

 Tính ổn định trong hoạt động liền 8h hơn 95%.

 Nguồn cung cấp: nguồn xoay chiều 220 +22/-33 V; tần số 50 +1/-1 Hz

 Công suất tiêu hao: không quá 40W.

 Nhiệt độ, độ ẩm không khí, áp suất là: 10 đến 35oC; 70% tại 30oC; 84 kPa đến

+/- 8%.

 Thời gian sử dụng hơn 5 năm.

 Kích thước: 350x300x190mm.

 Cân nặng: 30kg

0.2 MPa.

Chú ý: Trong khi làm việc không được tháo, di chuyển, đập… vào máy.

3.3. Cách vận hành

3.3.1. Giới thiệu chung

 Đặt nguồn điện vào nguồn cung cấp, để tránh hư hỏng cần kiểm tra dây nối đất

Để vận hành máy an toàn và ổn định ta cần thực hiện các bước sau:

 Sau khi kiểm tra, bật ON đèn LED đỏ sáng lên, cho biết máy sẵn sàng hoạt

có bảo đảm chưa.

 Nhấn START thì thiết bị bắt đầu đếm.

 Nhấn STOP để thiết bị ngừng đếm và khi đồng hồ đếm thời gian dừng thì đồng

động, máy có thể hiển thị ra ngoài màn hình thông qua cổng RS-232.

hồ đếm hạt beta – alpha cũng dừng lại.

Chú ý:

 Cơ cấu số trên góc trái dùng cho việc chọn thời gian đếm cho máy.

 Đồng hồ trên góc phải chỉ số đếm hạt beta.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 44 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Đồng hồ dưới góc phải chỉ số đếm alpha hay thời gian tùy thuộc vào việc chọn

 Trước khi đo phải hâm nóng máy 30 phút.

 Phải đo phông ít nhất 1000 giây để biết chắc chắn giá trị phông nằm trong giới

chế độ đếm (beta - thời gian hay beta - alpha).

 Để tránh nguy hại cho bề mặt detector không được đo những mẫu chứa axit

hạn cho phép của máy đo.

bagơ với hàm lượng cao.

3.3.2. Đặc điểm hoạt động của máy đo phóng xạ

Để đo hoạt độ của mẫu ta phải đo tốc độ đếm phông (lúc không có mẫu) và lúc có

vật mẫu.

Sai số thống kê của việc đo phông được xác định bởi công thức:

1 2

1.96(

N

)



S N . 



Trong đó: N là số đếm xung của phông

1.96 là hằng số có độ tin cậy là 95%

Thực hiện một vài phép đo trên mẫu, ta thu được kết quả đo là các xung được ghi

bởi máy đo bức xạ trong khoảng thời gian t.

Tốc độ đếm trung bình n từ mẫu với phông được định nghĩa:

k

N

i



i

n



1  k

1 k

t

i



i

1



Trong đó:

iN số đếm trong lần đo thứ i

k tổng số lần đo mẫu

it thời gian đếm của lần đo thứ i

 

Tốc độ đếm trung bình với mẫu lúc không có phông:

on

n n

Trong đó, sai số tuyệt đối của tốc độ đếm được tính bằng công thức:

1 2

n 

1,96

n  



n o t

o

t 

   

   

Trong đó: n tốc độ đếm phông trung bình

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 45 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

ot tổng thời gian tiến hành đo mẫu

t thời gian tiến hành đo phông

Hoạt độ của mẫu đo được tính bởi công thức:

A



on 

Sai số tuyệt đối của phép đo hoạt độ:

A  



A o

n  

Trong đó:  hiệu suất của máy đo

o sai số tương đối của việc xác định hiệu suất

3.3.3. Cách xác định đặc điểm của máy

 Sau khi hâm nóng detector trong 30 phút

 Tiến hành đo phông ở chế độ đo đồng thời alpha – beta với thời gian khoảng 1.5

Để xác định đặc điểm của máy ta tiến hành các bước sau:

giờ trong một lần đo và đo ít nhất 5 lần.

Tốc độ đếm trung bình được tính bởi công thức:

k

n

f

i

n

 i 

f

1 k

Trong đó:

k số lần đo.

ifn giá trị đạt được trong lần đo thứ i.

239

K

Pu

,

,...

 Tiến hành với các nguồn phóng xạ 40

nguồn chuẩn càng tốt. Nên tiến

 Ghi kết quả và báo cáo rộng rải.

hành 5 lần đo với mỗi lần đếm ít nhất 1000.

4. HỆ PHỔ KẾ GAMMA DÙNG DETECTOR BÁN DẪN SIÊU TINH KHIẾT

4.1. Giới thiệu

Như tên gọi của nó, hệ phổ kế gamma dùng detector bán dẫn siêu tinh khiết

(HPGe) là hệ thống thiết bị dùng để ghi đo phổ gamma, đặc biệt chúng có hiệu suất

ghi đo phổ rất cao. Hệ phổ kế này được cấu tạo bao gồm: (1) detector, (2) tiền khuếch

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 46 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

đại, (3) khuếch đại tuyến tính, (4) khối biến đổi tương tự - số, (5) MCA, (6) máy tính,

(7) nguồn nuôi thấp áp, (8) nguồn cao áp nuôi detector.

4.1.1. Detector

Detector của hệ phổ kế gamma trong phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân là detector

dẫn điện trạng thái rắn dùng germanium siêu tinh khiết.

4.1.2. Tiền khuếch đại

Nhiệm vụ chính của bộ phận tiền khuếch đại là khuếch đại điện tích, nó được gắn

rất gần detector để làm giảm tín hiệu ồn, đây là những tín hiệu có khuynh hướng làm

mất tín hiệu tới detector hay những sự kiện do chuyển động nhiệt của electron.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 47 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

4.1.3. Khối khuếch đại chính (khuếch đại tuyến tính)

Hệ phổ kế gamma trong phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân dùng khối khuếch đại

model 570 hãng Ortec sản xuất. Khối khuếch đại model 570 được tích hợp cả khối

 Khoảng khuếch đại: điều chỉnh liên tục từ X1 đến X1500.

 Dạng xung: dạng Gaussian với thời gian đỉnh bằng 2.2T.

 Tính phi tuyến tính: nhỏ hơn 0.05%.

 Mức ồn: nhỏ hơn 8 microvolt.

 Tốc độ đếm ổn định: đỉnh năng lượng phát gamma (1.33 Mev) của nguồn Co-60

biến đổi tương tự, khối MCA và nó có những đặc tính kỹ thuật như sau:

có vị trí tại 85% khoảng phân tích và có bề rộng một nửa độ cao đỉnh (FWHM) là nhỏ

hơn 16% khi tốc độ đếm thay đổi từ 0 đến 100000 cps.

4.1.4. Cao thế cung cấp cho detector

Cao thế cung cấp cho detector với model 659 do hãng Ortec sản xuất có những đặc

 Khoảng dịch chuyển điện áp: 0 đến 5kV hoặc 0 đến 500V. Tùy thuộc yêu cầu xử

tính sau:

dụng ta có thể điều chỉnh bằng núp điều chỉnh điện thế gồm một núp tổng, năm núp

quay, có thể đọc số trực tiếp trên núp hay đọc trên đồng hồ được hiển thị ở mặt trước

 Sự phân cực điện thế: điện thế đầu ra có thể âm hoặc dương tuy thuộc vào việc

của cao thế.

 Cường độ dòng điện xuất ra ngoài: từ 0 đến 100 micro-amper.

 Độ nhạy với nhiệt độ của điện thế đầu ra: nhỏ hơn +/-0,08%/oC.

 Sự ổn định của hiệu điện thế: điện thế thay đổi ở lối ra +/-0,1%/h.

 Mức ồn và độ gợn sóng: nhỏ hơn 10mV ở hai đỉnh liên tiếp ứng với tần số 2 Hz

chọn chế độ sử dụng.

 Thời gian tăng hiệu điện thế: 500 ms.

đến 50 MHz.

4.1.5. Nguồn nuôi thấp áp

Nguồn nuôi thấp áp mang nhãn Ortec model 4006 dùng để cung cấp nguồn cho hệ

gamma hoạt động. Model 4006 có kích thước 24x32 cm, có 6 khe để đặt các hộp thiết

bị thuộc cùng hệ phổ kế này như hộp khuếch đại chính, cao thế…(hình 4.3)

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 48 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Nguồn điện vào là nguồn xoay chiều có điện áp 100, 120, 220, 240 V; tần số 50

Nguồn thấp áp có một số đặc điểm kỹ thuật sau:

 Dòng điện một chiều đi ra có cường độ: 4 A; 1.5 A; 0.75 A; ứng với điện áp ra

hoặc 60 Hz. Sự ổn định điện áp cho phép trong khoảng từ +10% đến -12%.

+/-6 V; +/-12 V; +/-24 V.

4.1.6. Buồng chì và bình chứa nitơ lỏng

Buồng chì là bộ phận không thể thiếu cho hệ phổ kế gamma có thể hoạt động tốt.

 Lớp chì dày khoảng 10 cm được bọc bên ngoài để làm giảm “phông”, “phông”

Buồng chì gồm:

này gây bởi những phản ứng hạt nhân trong bầu khí quyển (do tia vũ trụ gây ra), các

 Lớp kim loại (Cu, Cd) để ngăn các tia X do buồng chì phát ra (Pb - 210) do hiệu

tia gamma do phóng xạ tự nhiên (U, Th, K) phát ra.

ứng quang điện. Trong đó, lớp Cadmium có thể dày 1 – 1.6 mm, lớp đồng có thể dày

0.25 – 0.38 mm.

Bình chứa nitơ lỏng dùng để làm lạnh detector HPGe.

4.2. Cách vận hành

4.2.1. Kết nối các thiết bị điện

 Nối INPUT của hộp khuếch đại chính vào OUTPUT của detector.

 Nối OUTPUT của khuếch đại chính vào IN của thùng CPU của máy tính.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 49 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Nối OUTPUT của cao thế vào INPUT của detector.

 Nối BIAS – SHUTDOWN của cao thế vào BIAS – SHUTDOWN của detector.

 Nối PREAMPLI của hộp khuếch đại chính vào PREAMPLI của detector.

4.2.2. Đặt các nút điều chỉnh

 AMPLIFIER GAIN:

 COARSE GAIN: đặt ở số 20

 SHAPING TIME: đặt ở 6 (microsecond)

đặt ở số 9

 BLR:

có hai chế độ (AUTO/THRESH) đặt AUTO

 POS/NEG:

 Bật ON trên hộp nguồn cung cung cấp

 Bật ON trên cao thế, lúc này đèn SHUTDOWN sáng, để máy vận hành ta nhấn

đặt ở POS

RESET đèn chuyển về ON, cao thế bắt đầu làm việc. Nếu nhấn RESET nhưng đèn

SHUTDOWN không chuyển về ON thì có thể nitơ lỏng trong bình hết detector không

 Lên cao thế một cách từ từ đến 2400 V.

 Khởi động máy tính và tiến hành đo.

thể hoạt động.

4.2.3. Tiến hành đo

 Đặt hộp đựng mẫu cần đo lên detector

 Chọn thời gian đo: vào acquire chọn MCB Properties. Khi cửa sổ hiện ra ta

chọn thời gian đo ở khung Live Time.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 50 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Khởi phát đếm: vào acquire chọn START.

 Dừng đếm: vào acquire chọn STOP.

5. PHỔ KẾ GAMMA 8K DÙNG ĐẦU DÒ NHẤP NHÁY

5.1. Giới thiệu

Phổ kế gamma 8K là máy dùng cho việc phân tích phổ gamma. Nó bao gồm: chất

nhấp nháy, ống nhân quang điện, bộ xử lý xung số, tất cả phần mềm và phần cứng cần

thiết cho việc điều khiển, kết nối thông tin đến CPU của máy tính, tất cả các nguồn

điện cung cấp cho hoạt động. (Hình 5.1; 5.2)

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 51 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

5.2. Đặc điểm kỹ thuật

Detector gồm chất nhấp nháy ống nhân quang điện có khả năng chống va đập. Kích

thước tinh thể NaI(Ti) 76x76 mm.

Cài đặt khuếch đại: phần mềm cho phép có hai cơ chế khuếch đại. cài đặt thô với 3

MeV hay 750 keV một bậc (vạch), độ tinh chỉnh 0.75 hay 1.25.

Xung có dạng hình thang.

Độ ổn định của tinh thể NaI(Ti) và ống nhân quang điện là rất tốt.

Tốc độ đếm tối đa 150000 số đếm/giây với hiệu suất trên 50%

Thời gian phân giải là 600ns

Số kênh phân giải năng lượng là 1024 kênh.

Thời gian thu nhận tín hiệu của bộ phận phân tích MCA nhỏ hơn 10 ms.

Nguồn thấp áp có điện thế 5 V, dòng điện ra cổng USB 150 mA.

Kích thước chung chiều dài 35.5 cm và đường kính 8.3 cm.

Hệ phổ kế được điều khiển thông qua phần mềm chuyên dụng “ADMCA”.

5.3. Cách vận hành

 Khởi động máy tính cùng phần mềm “ADMCA”.

 Đặt nguồn cần đo trước đầu dò từ 2 cm – 9 cm.

 Điều chỉnh thời gian đếm thích hợp.

 Nhấn START cho máy bắt đầu đếm.

 Khi máy ngừng đếm tiến hành lưu phổ vào phần cứng của máy tính.

6. MÁY ĐO LIỀU XÁCH TAY INSPECTOR+

6.1. Giới thiệu

INSPECTOR+ là thiết bị vi xử lý cầm tay gọn nhẹ tiện cho việc ghi đo bức xạ ngoài

trời. Nó có độ nhạy cao đối với các bức xạ alpha, beta, gamma, tia X có năng lượng

thấp. Máy có đồng hồ hiện số, có chuông báo cho mỗi lần đo. (Hình 6.1)

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 52 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

6.2. Đặc điểm kỹ thuật

Dectector là ống Gieger – Muller chứa khí halogen với cửa sổ được làm bằng mica

có diện tích khối 1.4 - 2.0 mg/cm2. Đường kính có ích của cửa sổ là 45mm.

Đồng hồ tinh thể lỏng dùng để hiện thị kết quả đo.

Thời gian trung bình cho mỗi lần đo là 3s, trong trường hợp phông thấp là 30s.

Độ nhạy gamma là 3500cps/mR/hr với nguồn chuẩn Cs – 137 và có thể dò thấy bức

xạ gamma do nguồn I – 125 phát ra với hoạt độ 0.02 Ci . Thời gian cài đặt từ 1 đến

10 phút.

Khoảng hoạt động

 Kênh mR/hr:

từ 0.001 (1µR) đến 100 mR/hr.

 Kênh CPM:

từ 0 đến 350000.

 Kênh µSv/hr:

từ 0.01 đến 1000

 Kênh CPS:

từ 0 đến 5000

 Tổng số đếm:

từ 1 đến 9999000 số đếm.

Nguồn cung cấp: Một pin 9 V, thời gian sử dụng 2160 giờ

Khoảng nhiệt độ cho phép: -10ºC đến 50ºC (14ºF đến 122ºF).

Cân nặng: 275 grams lúc không có pin.

Kích thước: 150 x 80 x 30 mm.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 53 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

6.3. Cách vận hành

 Lắp Pin vào trong máy

 Chọn kiểu đếm thích hợp

 Bật công tắc về ON

 Sau khi nghe tiếng bít đọc chỉ số trên màn hình tinh thề lỏng. Đo 3 đến 5 lần rồi

lấy trung bình.

7. MÁY ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GARMIN-ETREX-HC SERIES

7.1. Giới thiệu

Máy GPS dùng để xác định vị trí một điểm bất kỳ trên Trái Đất. Máy có khả năng

xác định tọa độ, độ cao so với mặt nước biển và có thể lưu giữ những thông tin cho

người sử dụng. Hình 7.1

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 54 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

7.2. Đặc điểm kỹ thuật

Kiểu dáng: loại cầm tay

Số điểm cho mỗi lần đo: 1000 điểm

Khả năng định vị: 50 điểm

Pin sử dụng: hai Pin “AA”

Thời gian sử dụng pin: 25 giờ

Kính thước: 4.2 x 2.2 x 1.2 inch

7.3. Cách vận hành

Lắp đặt pin và thẻ nhớ vào máy.

Lắp dây đeo và dụng cụ cài đặt máy vào thắt lưng.

 Nhấn Enter giữ trong 3 giây, màn hình sau xuất hiện.

 Vào Avg/Enter, ta có màn hình.

Để xác định tọa độ một điểm ta thực hiện thao tác sau:

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 55 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

 Để cho máy tư động đo, khi nào thấy sai số ổn định và nhỏ nhất thì tiến hành lưu

thông tin. Nhấn SAVE màn hình hiển thị:

Sau khi điền đầy đủ thông tin nhấn SAVE.

8. LÒ SẤY MẪU DX402

8.1. Giới thiệu

Lò sấy mẫu DX402 phục vụ cho việc làm khô mẫu đất đá…trước khi thực hiện các

thao tác xử lý tiếp theo. Hình 8.1.

Lò có nút điều chỉnh nhiệt độ, thời gian gia nhiệt tùy theo yêu cầu của người dùng.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 56 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

8.2. Đặc điểm kỹ thuật

Cơ chế sấy: dùng phương pháp đối lưu tự nhiên.

Thời gian đạt đến nhiệt độ cao nhất là 60 phút.

Vật liệu bên trong: thép không rỉ.

Chất cách nhiệt: len thủy tinh.

Công suất phát nhiệt: 1.36 kW.

Kích thước: bên trong 450×410×400; bên ngoài 550×540×730; dung tích 74 lít.

Nguồn cần cung cấp: 100/220 V, tần số 50/60 Hz.

Cân nặng: 38 kg.

8.3. Cách vận hành

Đặt mẫu đo vào tủ, đóng kín nắp tủ và cấm nguồn điện và bật công tắc nguồn.

Đặt thời gian sấy và nhiệt độ cần sấy cho mẫu.

Sau khi kiểm tra thời gian và nhiệt độ, nhấn RUN máy bắt đầu sấy. Lúc này đèn

HEATER nhấp nháy, đèn RUN sáng.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 57 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM DỰA TRÊN CÁC THIẾT BỊ GHI ĐO TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ HẠT NHÂN

1. MỤC ĐÍCH

Nhằm để khai thác các dụng cụ ghi đo bức xạ trong phòng thí nghiệm, em xin xây

 Nắm vững các thao tác cần thiết trên phần mềm “ADMCA”.  Biết cách xác định số kênh tương ứng với vị trí của đỉnh năng lượng trên phổ

dựng một số bài thí nghiệm với mục đích sau:

 Tìm được đường chuẩn năng lượng mô tả sự phụ thuộc giữa năng lượng đỉnh

năng lượng phóng xạ gamma.

 Dùng đường chuẩn năng lượng của phổ kế gamma 8K để xác định năng lượng đỉnh của nguồn phóng xạ gamma chưa biết, từ đó xác định đồng vị phóng xạ chưa biết.

 Giúp cho người học hiểu hơn một vài đặc trưng của phổ gamma: ngoài đỉnh hấp thụ toàn phần còn có thêm các đỉnh khác. Đó là đỉnh nền Compton và đỉnh tán xạ

của bức xạ gamma vào số kênh tương ứng với vị trí của năng lượng đỉnh đó.

 Biết cách xác định số đếm trên máy trong khoảng thời gian t.  Biết cách xác định hoạt độ của nguồn phát gamma bằng hai phương pháp tuyệt

ngược.

 Xác định hệ số hấp thụ khối của chì, nhôm… đối với tia gamma có năng lượng

đối và tương đối.

 Xác định bề dày mật độ hấp thụ một nữa (HVL).  Vẽ được đường cong thể hiện sự phụ thuộc của cường độ tia gamma (I) vào bề

0.662 MeV.

 Nắm vững các thao tác khi sử dụng máy đo tổng hoạt độ phóng xạ alpha phông

dày mật độ (x).

 Xác định tổng hoạt độ phóng xạ alpha bằng phương pháp tương đối và phương

thấp UMF – 2000.

pháp tuyệt đối.

2. MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM DỰA TRÊN CÁC THIẾT BỊ GHI ĐO TRONG

PHÒNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ HẠT NHÂN

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 58 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

BÀI 1: CHUẨN NĂNG LƯỢNG TRÊN HỆ PHỔ KẾ GAMMA 8K

1. MỤC TIÊU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Nắm vững các thao tác cần thiết trên phần mềm “ADMCA”.

 Biết cách xác định số kênh tương ứng với vị trí của đỉnh năng lượng trên phổ

 Tìm được đường chuẩn năng lượng mô tả sự phụ thuộc giữa năng lượng đỉnh

năng lượng phóng xạ gamma.

của bức xạ gamma vào số kênh tương ứng với vị trí của năng lượng đỉnh đó.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Bức xạ gamma

Bức xạ gamma là bức xạ điện từ, có khả năng xuyên sâu rất lớn. Bức xạ gamma

phát ra (với những năng lượng xác định, năng lượng cao nhất có thể tới 8 – 10 MeV)

khi nhân phóng xạ chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản trong các quá

trình phân rã hạt nhân khác nhau. Khi đi qua vật chất, bức xạ gamma bị mất năng

lượng do những quá trình chủ yếu sau: quang điện, Compton và tạo cặp. Bức xạ

gamma là mối nguy hiểm bức xạ mạnh; vì có độ xuyên sâu lớn nên có thể gây nguy

hiểm đáng kể ở những khoảng cách khá xa nguồn.

Các tia tán xạ cũng gây nguy hiểm, do đó khi che chắn phải quan tâm đến mọi

hướng. Tia gamma gây tổn hại cho các mô, bao trùm cả cơ thể nên những mô nhạy

cảm với bức xạ sẽ bị tổn hại khi cơ thể con người có mặt trong trường gamma ngoài.

2.2. Dạng phổ bức xạ gamma

Dạng phổ bức xạ gamma đơn năng được ghi bằng phổ kế gamma nhấp nháy có

dạng như trên Hình 1.1.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 59 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Đỉnh 1 có dạng phân bố Gauss được gọi là đỉnh hấp thụ toàn phần, xuất hiện khi

bức xạ gamma bị hấp thụ toàn bộ năng lượng trong tinh thể.

Vùng 2 là nền Compton liên tục, ứng với các xung điện lối vào khối phân tích có

biên độ tỉ lệ với năng lượng bị hấp thụ, nằm trong khoảng:

2

2

0

E







(1.1)

f E . 

1 2 

2

E  m c 0 E  m c 0

Trong đó m0c2 là năng lượng nghỉ của điện tử.

Đỉnh 3 chính là đỉnh gamma tán xạ ngược lên nguồn hoặc photocatod. Bức xạ

gamma tán xạ ngược bị hấp thụ hoàn toàn trong tinh thể. Biên độ xung lối vào khối

phân tích tỉ lệ với năng lượng gamma tán xạ ngược:

1

E



(1.2)

1 2 

2

E  m c 0

Đỉnh 4 là giới hạn của nền Compton liên tục. Do tán xạ nhiều lần trong tinh thể nên

có những bức xạ gamma tán xạ trong tinh thể lại tiếp tục tương tác với tinh thể. Kết

quả là hao phí năng lượng toàn bộ của bức xạ gamma lớn hơn Emax. Vì vậy giới hạn

của nền Compton liên tục không nhọn như giới hạn điện tử giật lùi có năng lượng cực

đại Emax trong phân bố năng lượng của điện tử giật lùi.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 60 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Phần 5 là phần lõm xuống khá sâu so với nền Compton liên tục. Khi bức xạ gamma

tán xạ nhiều lần, gamma cuối cùng bay ra khỏi tinh thể. Vùng 5 tương ứng với các

xung lối vào khối phân tích tương ứng với năng lượng hao phí nằm trong khoảng Emax

đến E. Xác suất bức xạ gamma có năng lượng nhỏ bay ra khỏi tinh thể là rất nhỏ do

đó vùng 5 lõm xuống so với vùng 2. Trong trường hợp ghi nhận bức xạ gamma năng

lượng lớn E > 1,022 MeV trên phổ còn có xuất hiện đỉnh thoát đơn, đỉnh thoát đôi.

Positron được tạo ra trong quá trình tạo cặp, sau khi tương tác với tinh thể tới động

năng gần như bằng không, tiếp tục kết hợp với một điện tử trong tinh thể tạo thành hai

bức xạ gamma có năng lượng 511 keV. Một hoặc cả hai bức xạ này đều bay ra khỏi

tinh thể sẽ xuất hiện đỉnh thoát đơn hay đỉnh thoát đôi. Đỉnh thoát đơn ứng với năng

E

511

keV

E

1, 022

MeV

 

 

, đỉnh thoát đôi khác ứng với năng lượng . lượng

2.3. Đường chuẩn năng lượng

Đỉnh năng lượng toàn phần ứng với năng lượng bức xạ gamma E có dạng phân bố

Gauss:

2

2

)

(

)

(

K K 

max 2 2 

E E   2 2 

y





(1.3)

y e 0

y e 0

Trong đó: y0 là chiều cao tương ứng với kênh Kmax, vị trí cực đại của đỉnh hấp thụ

toàn phần; y là chiều cao tại kênh n trong đỉnh hấp thụ toàn phần;  là độ lệch chuẩn

của phổ kế.

Với mỗi đỉnh hấp thụ toàn phần ứng với năng lượng E có được một kênh Kmax

tương ứng với vị trí cực đại của đỉnh. Giá trị Kmax tỉ lệ thuận với năng lượng bức xạ

gamma. Đường chuẩn năng lượng là đồ thị mô tả sự phụ thuộc của số kênh tương ứng

với vị trí cực đại của đỉnh Kmax vào năng lượng bức xạ gamma.

Đồ thị có dạng:

(1.4)

E

. a K



 b

max

Trong đó: a là hệ số tỉ lệ có thứ nguyên là năng lượng/1 kênh; b có thứ nguyên là

năng lượng.

Với a được tính:

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 61 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

N

N

N

K



i

i

i

i

  E

i

i

 N K E 1

1



(1.5)

a



2

N

K

2 i

i



1

i

N  N K i 1 



i     

1    

Thay vào phương trình đường chuẩn tìm được b.

Ta có thể tìm các hệ số a, b bằng chương trình excel.

3. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ

Hệ phổ kế gamma 8K

E

0.662

Mev

 

Bộ nguồn chuẩn 137Cs ( ), 60Co.

4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Khởi động máy tính, mở phần mềm “ADMCA” sẵn sàng cho công việc

ghi đo phổ.

Bước 2: Đặt nguồn chuẩn 137Cs cách đầu dò khoảng 2 cm.

Bước 3: Để một khoảng thời gian đủ để xác định rõ vị trí đỉnh trên phổ gamma.

Lưu phổ này vào trong máy tính.

Bước 4: Thay nguồn chuẩn 137Cs bằng nguồn chuẩn 60Co. Làm tương tự như trên

để thu được phổ gamma của nguồn chuẩn 60Co.

137Cs, 60Co phát ra, đọc số kênh tương ứng với năng lượng đỉnh.

Bước 5: Dịch chuyển con trỏ đến từng đỉnh của hai phổ gamma do nguồn chuẩn

Bước 6: Ghi kết quả vào bảng 1.1, dùng phần mềm Excel vẽ đường chuẩn năng

lượng.

Bảng 1.1

STT Năng lượng đỉnh E Số kênh tương ứng maxK

1 0.662

2 1.170

3 1.330

Bước 7: Sau khi xây dựng đường chuẩn năng lượng, kiểm tra năng lượng đỉnh

của giới hạn nền Compton, tán xạ ngược đối với nguồn chuẩn 137Cs, 60Co. Bảng 1.2

Bảng 1.2

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 62 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Năng lượng đỉnh E Số kênh tương ứng maxK

Đỉnh nền Compton 137Cs Tán xạ ngược 137Cs Tán xạ ngược 60Co

5. MẪU BÁO CÁO

BÀI 1: CHUẨN NĂNG LƯỢNG TRÊN HỆ PHỔ KẾ GAMMA 8K

1. Mục tiêu của bài thí nghiệm

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Tóm tắt cơ sở lý thuyết

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

3. Các bước tiến hành

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

4. Báo cáo kết quả

Vẽ đường chuẩn năng lượng theo bảng 1.1

Bảng 1.1

STT Năng lượng đỉnh E Số kênh tương ứng maxK

0.662 1

1.170 2

1.330 3

Tính năng lượng đỉnh nền Compton 137Cs, tán xạ ngược 137Cs, tán xạ ngược 60Co.

Bảng 1.2

Năng lượng đỉnh E Số kênh tương ứng maxK

Đỉnh nền Compton 137Cs Tán xạ ngược 137Cs Tán xạ ngược 60Co

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 63 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

BÀI 2: PHÂN TÍCH NĂNG LƯỢNG CỦA NGUỒN PHÓNG XẠ

GAMMA CHƯA BIẾT BẰNG PHỔ KẾ GAMMA 8K

1. MỤC TIÊU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Nắm vững các thao tác cần thiết trên phần mềm “ADMCA”.

 Biết cách xác định số kênh tương ứng với vị trí của đỉnh năng lượng trên phổ

 Dùng đường chuẩn năng lượng của phổ kế gamma 8K để xác định năng lượng

năng lượng của mẫu phóng xạ gamma.

đỉnh của nguồn phóng xạ gamma chưa biết, từ đó xác định đồng vị phóng xạ chưa biết.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Đường chuẩn năng lượng

Đỉnh năng lượng toàn phần ứng với năng lượng bức xạ gamma E có dạng phân bố

Gauss:

2

2

)

(

(

)

K K 

max 2 2 

E E   2 2 

y





(2.1)

y e 0

y e 0

Trong đó: y0 là chiều cao tương ứng với kênh Kmax, vị trí cực đại của đỉnh hấp thụ toàn phần; y là chiều cao tại kênh n trong đỉnh hấp thụ toàn phần;  là độ lệch chuẩn

của phổ kế.

Với mỗi đỉnh hấp thụ toàn phần ứng với năng lượng E có được một kênh Kmax

tương ứng với vị trí cực đại của đỉnh. Giá trị Kmax tỉ lệ thuận với năng lượng bức xạ

gamma. Đường chuẩn năng lượng là đồ thị mô tả sự phụ thuộc của số kênh tương ứng

với vị trí cực đại của đỉnh Kmax vào năng lượng bức xạ gamma.

Đồ thị có dạng:

E

a K .



(2.2)

 b

max

Trong đó: a là hệ số tỉ lệ có thứ nguyên là năng lượng/1kênh; b có thứ nguyên là

năng lượng.

Với a được tính:

N

N

N

K



i

i

i

i

  E

 N K E 1

i

1

i



a



(2.3)

2

N

K

2 i

i



1

i

N  N K 1 i 



i     

1    

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 64 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Thay vào phương trình đường chuẩn tìm được b.

Với bức xạ gamma chưa biết năng lượng E, ta đo phổ gamma tìm vị trí cực đại của

đỉnh hấp thụ toàn phần, từ phương trình đường chuẩn năng lượng có thể xác định được

năng lượng đỉnh của nguồn phát gamma. Khi biết được năng lượng đỉnh của nguồn

gamma ta có thể xác định được các đồng vị phóng xạ của chúng.

UN

Giả sử số đếm tương ứng với năng lượng đỉnh của nguồn gamma chưa biết là:

Thì từ (2.2) năng lượng của nguồn gamma chưa biết là:

aN



 b

E U

U

3. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ

Hệ phổ kế gamma 8K

E

0.662

Mev

 

Bộ nguồn chuẩn 137Cs ( ), 60Co, nguồn phóng xạ gamma chưa biết.

4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Khởi động máy tính, mở phần mềm “ADMCA” sẵn sàng cho công việc

ghi đo phổ.

Bước 2: Đặt nguồn gamma chưa biết cách đầu dò khoảng 2 cm.

Bước 3: Để một khoảng thời gian đủ để xác định rõ vị trí đỉnh trên phổ gamma.

Lưu phổ này vào trong máy tính.

Bước 4: Lặp lại thí nghiệm với các nguồn gamma khác, ta cũng lần lượt tìm được

các phổ năng lượng.

Bước 5: Dịch chuyển con trỏ đến từng đỉnh của phổ gamma do nguồn gamma

vừa tìm được, đọc số kênh tương ứng với năng lượng đỉnh.

Bước 6: Ghi số kênh tương ứng với năng lượng đỉnh của từng phổ vào bảng 2.1

Bảng 2.1

Số kênh tương ứng Năng lượng đỉnh Tên đồng vị phóng STT

. a N



b 

xạ

UN

E U

U

1

2

3

…

Bước 7: Xác định năng lượng đỉnh và tên đồng vị phóng xạ.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 65 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

5. MẪU BÁO CÁO

BÀI 2: PHÂN TÍCH NĂNG LƯỢNG CỦA NGUỒN PHÓNG XẠ GAMMA

CHƯA BIẾT BẰNG PHỔ KẾ GAMMA 8K

1. Mục tiêu của bài thí nghiệm

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Tóm tắt cơ sở lý thuyết

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

3. Các bước tiến hành

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

4. Báo cáo kết quả

Xác định tên đồng vị phóng xạ

Bảng 2.1

Số kênh tương ứng Năng lượng đỉnh Tên đồng vị phóng STT

a N .



 b

xạ

UN

E U

U

1

2

3

…

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 66 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

BÀI 3: PHÂN TÍCH PHỔ NĂNG LƯỢNG GAMMA CỦA 60Co VÀ 137Cs

1. MỤC TIÊU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

Mục tiêu của bài thí nghiệm này là giúp cho người học hiểu hơn một vài đặc trưng

của phổ gamma: ngoài đỉnh hấp thụ toàn phần còn có thêm các đỉnh khác. Đó là đỉnh

nền Compton và đỉnh tán xạ ngược.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Dạng phổ bức xạ gamma

Dạng phổ bức xạ gamma đơn năng được ghi bằng phổ kế gamma nhấp nháy có

dạng như trên Hình 3.1.

Đỉnh 1 có dạng phân bố Gauss được gọi là đỉnh hấp thụ toàn phần, xuất hiện khi

bức xạ gamma bị hấp thụ toàn bộ năng lượng trong tinh thể.

Vùng 2 là nền Compton liên tục, ứng với các xung điện lối vào khối phân tích có

biên độ tỉ lệ với năng lượng bị hấp thụ, nằm trong khoảng:

2

2

E

(3.1)

0







f E . 

1 2 

2

E  m c 0 E  m c 0

Trong đó m0c2 là năng lượng nghỉ của điện tử.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 67 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Đỉnh 3 chính là đỉnh gamma tán xạ ngược lên nguồn hoặc photocatod. Bức xạ

gamma tán xạ ngược bị hấp thụ hoàn toàn trong tinh thể. Biên độ xung lối vào khối

phân tích tỉ lệ với năng lượng gamma tán xạ ngược:

1

E



(3.2)

1 2 

2

E  m c 0

Đỉnh 4 là giới hạn của nền Compton liên tục. Do tán xạ nhiều lần trong tinh thể nên

có những bức xạ gamma tán xạ trong tinh thể lại tiếp tục tương tác với tinh thể. Kết

quả là hao phí năng lượng toàn bộ của bức xạ gamma lớn hơn Emax. Vì vậy giới hạn

của nền Compton liên tục không nhọn như giới hạn điện tử giật lùi có năng lượng cực

đại Emax trong phân bố năng lượng của điện tử giật lùi.

Phần 5 là phần lõm xuống khá sâu so với nền Compton liên tục. Khi bức xạ gamma

tán xạ nhiều lần, gamma cuối cùng bay ra khỏi tinh thể. Vùng 5 tương ứng với các

xung lối vào khối phân tích tương ứng với năng lượng hao phí nằm trong khoảng Emax

đến E. Xác suất bức xạ gamma có năng lượng nhỏ bay ra khỏi tinh thể là rất nhỏ do

đó vùng 5 lõm xuống so với vùng 2. Trong trường hợp ghi nhận bức xạ gamma năng

E

1 022

 ,

lượng lớn

MeV trên phổ còn có xuất hiện đỉnh thoát đơn, đỉnh thoát đôi.

Positron được tạo ra trong quá trình tạo cặp, sau khi tương tác với tinh thể tới động

năng gần như bằng không, tiếp tục kết hợp với một điện tử trong tinh thể tạo thành hai

bức xạ gamma có năng lượng 511 keV. Một hoặc cả hai bức xạ này đều bay ra khỏi

tinh thể sẽ xuất hiện đỉnh thoát đơn hay đỉnh thoát đôi. Đỉnh thoát đơn ứng với năng

E

511

keV

E

1, 022

MeV

 

 

, đỉnh thoát đôi khác ứng với năng lượng . lượng

2.2. Hiệu ứng Compton

Trong quá trình Compton, gamma năng lượng cao tán xạ đàn hồi lên electron ở quỹ

đạo ngoài. Gamma thay đổi phương bay và bị mất một phần năng lượng còn electron

được giải phóng ra khỏi nguyên tử (Hình 3.2a). Quá trình tán xạ Compton có thể coi

như quá trình gamma tán xạ đàn hồi lên electron tự do (Hình 3.2b).

Trên cơ sở tính toán động học của quá trình tán xạ đàn hồi của hạt gamma chuyển

động với năng lượng E lên electron đứng yên ta có các công thức sau đây đối với năng lượng gamma E’ và electron Ee sau tán xạ phụ thuộc vào góc tán xạ  gamma sau tán

xạ:

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 68 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

E



(3.3)

eE

1

 

(1 cos )   (1 cos )   

'

E

E



(3.4)

1

) 



1 (1 cos 



31



9,1.10

kg





Trong đó: là khối lượng electron và c = 3.108m/s là ;

em

2

E m c e

2

0,51

MeV



. vận tốc ánh sáng;

em c

Từ biểu thức (3.3); (3.4) ta được biểu thức (3.5); (3.6):

) 

(1 cos 

2

E

E



(3.5)

e

1

) 



(1 cos 

2

E m c e E m c e

1

'

E

E



(3.6)

1



(1 cos 

) 

2

E m c e

180o



Trường hợp tán xạ ngược ta được biểu thức (3.7); (3.8):

2

2

E

E



(3.7)

e

1 2 

2

E m c e E m c e

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 69 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

1

'

E

E



(3.8)

1 2 

2

E m c e

Ta biết năng lượng electron nhận được trong quá trình tán xạ là:

'



E E 

(3.9)

eE

2.3. Đường chuẩn năng lượng

Đỉnh năng lượng toàn phần ứng với năng lượng bức xạ gamma E có dạng phân bố

Gauss:

2

2

)

(

)

(

K K 

max 2 2 

E E   2 2 

y





(3.10)

y e 0

y e 0

Trong đó: y0 là chiều cao tương ứng với kênh Kmax, vị trí cực đại của đỉnh hấp thụ

toàn phần; y là chiều cao tại kênh n trong đỉnh hấp thụ toàn phần;  là độ lệch chuẩn

của phổ kế.

Với mỗi đỉnh hấp thụ toàn phần ứng với năng lượng E có được một kênh Kmax

tương ứng với vị trí cực đại của đỉnh. Giá trị Kmax tỉ lệ thuận với năng lượng bức xạ

gamma. Đường chuẩn năng lượng là đồ thị mô tả sự phụ thuộc của số kênh tương ứng

với vị trí cực đại của đỉnh Kmax vào năng lượng bức xạ gamma.

Đồ thị có dạng:

E

. a K



(3.11)

 b

max

Trong đó: a là hệ số tỉ lệ có thứ nguyên là năng lượng/1kênh; b có thứ nguyên là

năng lượng.

Với a được tính:

N

N

N

K



i

i

i

i

  E

 N K E 1

1

i

i



a



(3.12)

2

N

K

2 i

i



1

i

N  N K 1 i 



i     

1    

Thay vào phương trình đường chuẩn tìm được b.

3. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ

Hệ phổ kế gamma 8K

E

0.662

Mev

 

Bộ nguồn chuẩn 137Cs ( ), 60Co.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 70 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Tính năng lượng đỉnh giới hạn nền Compton và đỉnh tán xạ ngược đối

với nguồn chuẩn 137Cs ( ) bằng công thức (3.7).

E

0.662

Mev

 

Bước 2: Dùng đường chuẩn năng lượng xác định số kênh tương ứng năng lượng đỉnh giới hạn nền Compton và tán xạ ngược trên phổ gamma của nguồn chuẩn 137Cs.

Ghi vào bảng 3.1.

Bước 3: Khởi động máy tính, mở phần mềm “ADMCA” sẵn sàng cho công việc

ghi đo phổ.

Bước 4: Đặt nguồn chuẩn 137Cs cách đầu dò khoảng 2 cm.

Bước 5: Để một khoảng thời gian đủ để xác định rõ vị trí đỉnh trên phổ gamma.

Lưu phổ này vào trong máy tính.

Bước 6: Dịch chuyển con trỏ đến từng đỉnh giới hạn nền Compton và tán xạ ngược của phổ gamma do nguồn chuẩn 137Cs, đọc số kênh tương ứng với năng lượng

đỉnh rồi so sánh với kết quả lý thuyết.

Bảng 3.1

Kết quả lý thuyết Số kênh tương ứng Số kênh tương ứng tìm được trên phổ Năng lượng đỉnh

maxK

Đỉnh giới hạn nền Compton 137Cs

Tán xạ ngược 137Cs

Bước 7: Lặp lại các thao tác đối với nguồn 60Co và tìm đỉnh giới hạn nền

Compton, tán xạ ngược rồi ghi vào bảng 3.2.

Bảng 3.2

Kết quả lý thuyết Số kênh tương ứng Số kênh tương Năng lượng tìm được trên phổ đỉnh ứng maxK

giới hạn nền

Đỉnh Compton 60Co (1.33 Mev)

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 71 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

nền hạn giới

Đỉnh Compton 60Co (1.17 Mev) Tán xạ ngược 60Co (1.33

Mev)

5. MẪU BÁO CÁO

BÀI 3: PHÂN TÍCH PHỔ NĂNG LƯỢNG GAMMA CỦA 60Co VÀ 137Cs

1. Mục tiêu của bài thí nghiệm

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Tóm tắt cơ sở lý thuyết

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

3. Các bước tiến hành

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

4. Báo cáo kết quả

Tìm số kênh tương ứng với năng lượng đỉnh giới hạn nền Compton 137Cs, tán xạ

ngược 137Cs.

Bảng 3.1

Kết quả lý thuyết Số kênh tương ứng Số kênh tương ứng tìm được trên phổ Năng lượng đỉnh

maxK

Đỉnh giới hạn nền Compton 137Cs

Tán xạ ngược 137Cs

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 72 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Tìm số kênh tương ứng với năng lượng đỉnh giới hạn nền Compton 60Co (1.33 Mev), đỉnh giới hạn nền Compton 60Co (1.17 Mev), tán xạ ngược 60Co (1.33 Mev), Tán xạ ngược 60Co (1.17 Mev).

Bảng 3.2

Kết quả lý thuyết Số kênh tương ứng Số kênh tương Năng lượng tìm được trên phổ đỉnh ứng maxK

giới hạn nền

Đỉnh Compton 60Co (1.33 Mev)

nền hạn giới

Đỉnh Compton 60Co (1.17 Mev) Tán xạ ngược 60Co (1.33

Mev)

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 73 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

BÀI 4: ĐO HOẠT ĐỘ CỦA MỘT NGUỒN PHÁT GAMMA

1. MỤC TIÊU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Nắm vững các thao tác cần thiết trên phần mềm “ADMCA”.

 Biết các xác định số đếm trên máy trong khoảng thời gian t.

 Biết cách xác định hoạt độ của nguồn phát gamma bằng hai phương pháp tuyệt

đối và tương đối.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Bức xạ gamma

Bức xạ gamma là bức xạ điện từ, có khả năng xuyên sâu rất lớn. Bức xạ gamma

phát ra (với những năng lượng xác định, năng lượng cao nhất có thể tới 8 – 10 MeV)

khi nhân phóng xạ chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản trong các quá

trình phân rã hạt nhân khác nhau. Khi đi qua vật chất, bức xạ gamma bị mất năng

lượng do những quá trình chủ yếu sau: quang điện, Compton và tạo cặp. Bức xạ

gamma là mối nguy hiểm bức xạ mạnh; vì có độ xuyên sâu lớn nên có thể gây nguy

hiểm đáng kể ở những khoảng cách khá xa nguồn.

Các tia tán xạ cũng gây nguy hiểm, do đó khi che chắn phải quan tâm đến mọi

hướng. Tia gamma gây tổn hại cho các mô, bao trùm cả cơ thể nên những mô nhạy

cảm với bức xạ sẽ bị tổn hại khi cơ thể con người có mặt trong trường gamma ngoài.

2.2. Hoạt độ phóng xạ tia gamma

Hoạt độ phóng xạ ra tia gamma là số tia gamma được phóng ra từ chất phóng xạ

trong một đơn vị thời gian.

A



(4.1)

dN dt

Trong đó: dN là số tia bức xạ gamma phát ra, dt khoảng thời gian vi cấp.

Để xác định hoạt độ phóng xạ ra tia gamma ta dùng máy đếm số tia gamma trong

một khoảng thời gian ngắn, sao cho trong khoảng thời gian này hoạt độ của chất phóng

xạ không đổi. Tuy nhiên, hoạt độ của chất phóng xạ luôn thay đổi theo hàm mũ:

t



ln 2 T

(4.2)

A A e  0

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 74 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Như vậy ta chỉ có thể đo hoạt độ phóng xạ đối với các chất phóng xạ có chu kỳ bán

rã lớn hơn rất nhiều so với thời gian tiến hành đo.

2



t

ln T

1

Nếu

T

t

thì

e

neân





A A  0

Có hai cách đo hoạt độ phóng xạ.

Phương pháp tuyệt đối

Phương pháp đo cho phép xác định trực tiếp hoạt độ thực của nguồn được gọi là

phương pháp tuyệt đối.

Từ (4.1) ta có thể viết lại thành (4.3):

A



(4.3)

2 4 d N  . . .P f t S 

Trong đó: N là số đếm hiện trên máy đo

d khoảng cách từ nguồn đến detector

t thời gian ghi đo

S diện tích detector

P hiệu suất đỉnh (tùy thuộc vào năng lượng tia gamma và kích thước

detector đã dùng).

f tỷ số phân rã cho trước bởi bảng 4.1

Bảng 4.1: Tỷ số phân rã gamma ( f )

Năng năng tia gamma

f

Đồng vị (Mev)

137Cs 0.662 0.92

51Cr 0.323 0.09

60Co 1.17 0.99

60Co 1.33 0.99

22Na 1.276 0.99

22Na 0.511 0.99

54Mn 0.842 1.00

65Zn 1.14 0.44

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 75 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Phương pháp tương đối

Phương pháp đo tương đối hoạt độ dựa trên cơ sở so sánh hoạt độ nguồn chưa biết

AU với hoạt độ đã biết trước AS của một nguồn chuẩn

Từ công thức (4.3) ta có thể tìm công thức liên hệ giữa hoạt độ phóng xạ của nguồn

chưa biết và hoạt độ phóng xạ của nguồn chuẩn là:



(4.4)

A U A S

n t U S t n U S

Nếu thời gian đo hai nguồn là như nhau thì:



(4.5)

A U

A S

n U n

S

t



ln 2 T



Và

A S

A e S

SA được tính:

0

Trong đó:

SA là hoạt độ của nguồn chuẩn tại thời điểm đang đo.

0SA là hoạt độ của nguồn chuẩn tại thời điểm xuất xưởng.

Un là số đếm thực của nguồn chưa biết.

3. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ

Hệ phổ kế gamma

E

0.662

Mev

 

Bộ nguồn chuẩn 137Cs ( ), 60Co và mẫu cần đo độ phóng xạ.

4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Phương pháp tuyệt đối

Bước 1: Khởi động máy tính, mở phần mềm “ADMCA” sẵn sàng cho công việc

ghi đo phổ.

Bước 2: Đặt nguồn gamma chưa biết ở mặt trước và cách đầu dò khoảng 9.3 cm.

Bước 3: Cài đặt thời gian đếm cho máy làm việc (khoảng 300 giây).

Bước 4: Sau khi máy dừng đo, đọc số đếm ghi vào bảng 4.2

Bước 5: Lấy nguồn ra và đo phông với cùng khoảng thời gian như trên.

Bước 6: Lặp lại thao tác trên từ 3 hay 5 lần và tiếp tục ghi vào bảng 4.2.

Bảng 4.2

t

Lần đo

bN

UN

bN

UN

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 76 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Phương pháp tương đối

Bước 1: Đặt nguồn chuẩn ở mặt trước cách detector 4 cm.

Bước 2: Đợi một khoảng thời gian (300 s) cho phổ hiện rõ trên màn hình.

Bước 3: Dịch chuyển con trỏ quét vùng đỉnh năng lương hấp thụ toàn phần, xác

định tổng số đếm trên máy.

Bước 4: Lấy nguồn chuẩn ra khỏi detector tiến hành đo phông trong cùng khoảng

thời gian như trên.

Bước 5: Đặt nguồn cần đo vào trước cách detector 4 cm

Bước 6: Tiến hành xác định tổng số đếm và tổng số đếm phông của nguồn cần

đo. Sau đó ghi vào bảng 4.3. Từ biểu thức (4.5) ta có thể viết lại:

U

b



(4.6)

A U

A S

N N

N N

 

S

b

Bước 7: Thay vào biểu thức (4.6) ta tìm được hoạt độ của mẫu đo.

Bước 8: Lặp lại thao tác trên từ 3 hay 5 lần và tiếp tục ghi vào bảng 4.3.

Bảng 4.3

t

Lần đo

bN

UN

SN

bN

UN

SN

5. MẪU BÁO CÁO

BÀI 4: ĐO HOẠT ĐỘ CỦA MỘT NGUỒN PHÁT GAMMA

1. Mục tiêu của bài thí nghiệm

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Tóm tắt cơ sở lý thuyết

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 77 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

.......................................................................................................................................

3. Các bước tiến hành

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

4. Báo cáo kết quả

Xác định hoạt độ phóng xạ bằng phương pháp tuyệt đối.

Bảng 4.2

t

Lần đo

bN

UN

bN

UN

N

N

b



Từ (4.5):

A U

 U t  .

N

N



b



Từ công thức truyền sai số:

 A U

U t

. 



A U

U

A   A U

Xác định hoạt độ phóng xạ bằng phương pháp tương đối.

Bảng 4.3

t

Lần đo

bN

UN

SN

bN

UN

SN

U

b



Từ (4.6):

A U

A S

N N

N N

 

S

b

2

(

)

N

N

S

b

Từ công thức truyền sai số:

N

N







U

b

 A U

 (

 2 )

N

N

A S 

N N )( U b N N 

S

b

S

b



A U

U

A   A U

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 78 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

BÀI 5: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ KHỐI CỦA VẬT LIỆU ĐỐI

VỚI TIA GAMMA

1. MỤC TIÊU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Xác định hệ số hấp thụ khối của chì, nhôm… đối với tia gamma có năng lượng

 Xác định bề dày mật độ hấp thụ một nữa (HVL).

 Vẽ được đường cong thể hiện sự phụ thuộc của cường độ tia gamma (I) vào bề

0.662 MeV.

dày mật độ (x).

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Sự suy giảm bức xạ gamma khi đi qua môi trường

Sự suy giảm bức xạ gamma khi đi qua môi trường khác với sự suy giảm của các

bức xạ alpha và beta. Bức xạ alpha và beta có tính chất hạt nên chúng có quãng chạy

hữu hạn trong vật chất, nghĩa là chúng có thể bị hấp thụ hoàn toàn, trong lúc đó bức xạ

gamma chỉ bị suy giảm về cường độ chùm tia khi tăng bề dày vật chất mà không bị

hấp thụ hoàn toàn.

Ta xét một chùm tia hẹp gamma đơn năng với cường độ ban đầu

oI . Sự thay đổi

cường độ khi đi qua một lớp mỏng vật liệu dx bằng:

dI

(5.1)

Idx 

Trong đó  là hệ số suy giảm tuyến tính (linear attenuation coeficient). Đại lượng

này có thứ nguyên (độ dày)-1 và thường tính theo cm-1. Từ (5.1) có thể viết phương

trình:

dx

 

dI I

Giải phương trình ta được:

I



(5.2)

I e  x o

Hệ số suy giảm tuyến tính  phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ gamma và mật

độ vật liệu môi trường .

)E ( ,   



2.2. Bề dày mật độ và hệ số hấp thụ khối

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 79 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

2

)

x g cm . ( /



Nếu ta đặt gọi là bề dày mật độ.

mx

Lúc này (5.2) được viết lại thành (5.3)

m mx

I



(5.3)

I e  o

2 /

cm g ) và (5.3) là biểu thức của định luật

Trong đó: m là hệ số hấp thụ khối (

Lambert.

Từ (5.3) ta được:

(5.4)

ln

 

x m m

I I

0

thì

0.5

x

HVL









Nếu

m

I I

ln 2  m

0.693  m

0

HVL là độ dày mật độ hấp thụ một nữa.

I là cường độ tia tia gamma (số tia gamma trên một đơn vị thời gian đếm).

3. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ

Hệ phổ kế gamma.

0.662

E

Mev

 

Bộ nguồn chuẩn 137Cs ( ), các tấm kim loại như chì, nhôm, đồng…

có độ dày khác nhau.

4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Khởi động máy tính, mở phần mềm “ADMCA” sẵn sàng cho công việc

ghi đo phổ.

Bước 2: Sau khi xác định số đếm phông, ta đặt nguồn chuẩn 137Cs cách detector

khoảng 5 cm và xác định số đếm hiển thị trên máy đo. Ghi kết quả đo vào bảng 5.1.

Chú ý đợi khoảng thời gian đủ dài sao cho số đếm lớn hơn 6000.

Bước 3: Đặt miếng chì mỏng giữa detector và nguồn chuẩn. Xác định số đếm

phông và số đếm lúc có nguồn. Ghi vào bảng 5.1

Bước 4: Tiếp tục ghép thêm miếng chì khác vào giữa nguồn chuẩn và detector.

Thực hiện các thao tác tương tự. Xác định số đếm phông và số đếm lúc có nguồn. Ghi

vào bảng 5.1. Thực hiện tương tự và dừng lại sau khi thấy số đếm gần với 1000.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 80 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Bảng 5.1

Thời gian = ……….

N

N

x

x

Lần đo

I

mx

CsN

bN

Cs

b

1 0 0

2

3

4

5

6

7

Bước 5: Vẽ đồ thị thể hiện sự phụ thuộc cường độ phóng xạ tia gamma vào bề

dày mật độ.

Bước 6: Thay chì bằng nhôm thực hiện các thao tác trên. Sau đó vẽ đồ thị thể

hiện sự phụ thuộc cường độ phóng xạ tia gamma vào bề dày mật độ. So sánh dạng của

hai đồ thị.

Bước 7: Từ biểu thức (5.4) xác định hệ số hấp thụ khối của chì, nhôm đối với tia

gamma.

Bước 8: Xác định bề dày mật độ hấp thụ hấp thụ một nữa (

)HVL .

5. MẪU BÁO CÁO

BÀI 5: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ KHỐI CỦA VẬT LIỆU ĐỐI VỚI TIA

GAMMA

1. Mục tiêu của bài thí nghiệm

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Tóm tắt cơ sở lý thuyết

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

3. Các bước tiến hành

.......................................................................................................................................

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 81 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

4. Báo cáo kết quả

Xác định hệ số hấp thụ của chì, nhôm.

Bảng 5.1

Thời gian = ……….

N

N

x

x

Lần đo

I

mx

CsN

bN

Cs

b

0 0 1

2

3

4

5

6

…

ln

 

Từ (5.4):

x m m

I I

0

n

0

ln

 mi

I I

i

1

Suy ra: và

 i  

  mi

m

x

n

mi

Nên:

   m

m

   m

Vẽ đồ thị thể hiện sự phụ thuộc cường độ phóng xạ tia gamma vào bề dày mật độ.

0 …. …. ….

xm

I

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 82 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

BÀI 6: ĐO TỔNG HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ ALPHA

1. MỤC TIÊU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Nắm vững các thao tác khi sử dụng máy đo tổng hoạt độ phóng xạ alpha phông

 Xác định tổng hoạt độ phóng xạ alpha.

thấp UMF – 2000.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Hạt alpha

Hạt alpha là hạt nhân 2He4 có điện tích là +2e và khối lượng gần bằng bốn lần khối

lượng nucleon. Phân rã alpha xảy ra khi hạt nhân phóng xạ có tỷ số N/Z quá thấp. Khi phân rã alpha, hạt nhân ban đầu ZXA chuyển thành hạt nhân Z – 2YA – 4 và phát ra hạt

alpha.

ZXA  Z – 2YA – 4 + 2He4

Về quan hệ khối lượng, phân rã alpha thỏa mãn điều kiện:

Mm = MC + m + 2me + Q

Trong đó Mm, MC, m và me tương ứng là khối lượng các nguyên tử mẹ, nguyên tử

con, hạt alpha và hạt electron. Q là khối lượng tương ứng với năng lượng tổng cộng

giải phóng khi phân rã, bằng tổng động năng của hạt nhân con và hạt alpha. Hai hạt

electron quỹ đạo bị mất đi khi hạt nhân mẹ phân rã, hạt nhân con có số nguyên tử thấp

hơn.

Hạt alpha có khả năng đâm xuyên thấp nhất trong số các bức xạ ion hóa. Trong

không khí, ngay cả hạt alpha có năng lượng cao nhất do các nguồn phóng xạ phát ra

cũng chỉ đi được vài centimet, còn trong môi trường sinh học quãng chạy của nó chỉ

vài micromet. Do đó các khi đo nguồn alpha người ta thiết kế khay đặt nguồn ngay sát

đầu dò.

2.2. Đo hoạt độ nguồn alpha

Phương pháp đo tuyệt đối

Phương pháp đo cho phép xác định trực tiếp hoạt độ thực của nguồn được gọi là

phương pháp tuyệt đối. Thông thường số hạt được thiết bị ghi nhận khác với hoạt độ

của nguồn. Hệ số tỉ lệ () giữa các đại lượng này gọi là hiệu suất ghi của thiết bị đo,

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 83 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

phụ thuộc vào các yếu tố như hình học đo, tính chất của detetor, chiều dày nguồn, …

Khi đó hoạt độ nguồn AU được xác định:

(6.1)

A U

Un t  .

Trong đó: Un là số đếm thực; t là thời gian đo.

Phương pháp đo tương đối

Phương pháp đo tương đối hoạt độ dựa trên cơ sở so sánh hoạt độ nguồn chưa biết

AU với hoạt độ đã biết trước AS của một nguồn chuẩn. Số hạt do thiết bị ghi nhận trong

đơn vị thời gian và hoạt độ A của nguồn liên hệ với nhau bằng biểu thức sau:

N

A .

(6.2)

Nếu hiệu suất của thiết bị ghi trong trường hợp nguồn chuẩn S và nguồn cần đo

hoạt độ U có giá trị như nhau, thì từ biểu thức trên ta có thể tìm được AU:



(6.3)

. .

n U n

S

 U  S

A U A S

Từ (6.3) ta tìm được (6.4):



(6.4)

A U

A S

n U n

S

 Các phép đo trong cả hai trường hợp đều được tiến hành trong những điều kiện

Đại lượng U và S có thể bằng nhau nếu các điều kiện sau được thỏa mãn:

 Độ chính xác thống kê các phép đo trong cả hai trường hợp đều như nhau.

 Giá đỡ mẫu và nguồn chuẩn phải được chế tạo từ cùng một loại vật liệu có chiều

hình học như nhau.

 Thành phần đồng vị của các tiêu bản cũng phải như nhau. Ngoài ra bản thân chất

dày như nhau.

phóng xạ cần được phân bố đồng đều theo thể tích của nguồn và chiều dày của nguồn

cũng phải như nhau.

3. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ

Máy đo tổng hoạt độ phóng xạ alpha phông thấp UMF – 2200.

Nguồn chuẩn phát xạ alpha và nguồn phát xạ alpha chưa biết.

4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 84 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Phương pháp đo tuyệt đối

Bước 1: Khởi động máy UMF – 2000 khoảng 30 phút.

Bước 2: Đặt nguồn alpha cần đo vào trong đĩa đựng mẫu của máy đếm.

Bước 3: Cài đặt thời gian đếm cho máy làm việc (khoảng 300 giây).

Bước 4: Sau khi máy dừng đo đọc số đếm ghi vào bảng 6.1

Bước 5: Lấy nguồn ra và đo phông với cùng khoảng thời gian như trên.

Bước 6: Lặp lại thao tác trên từ 3 hay 5 lần và tiếp tục ghi vào bảng 6.1.

Bảng 6.1

Lần đo

t

bN

UN

bN

UN

Hoạt độ nguồn được xác định theo công thức 6.5 như sau:

N

N

b



(6.5)

A U

 U t  .

Trong đó:

UN là số đếm đo trong khoảng thời gian t ;  là hiệu suất ghi của đầu

dò.

Phương pháp tương đối

Bước 1: Đặt nguồn chuẩn vào trong đĩa đựng mẫu của máy đếm.

Bước 2: Cài đặt thời gian đếm cho máy làm việc (khoảng 300 giây).

Bước 3: Sau khi máy dừng đo đọc số đếm ghi vào bảng 6.2

Bước 4: Lấy nguồn chuẩn ra khỏi detector tiến hành đo phông trong cùng khoảng

thời gian như trên.

Bước 5: Tiến hành xác định tổng số đếm và tổng số đếm phông của nguồn cần

đo. Sau đó ghi vào bảng 6.2. Từ biểu thức (6.4) ta có xác định hoạt độ phóng xạ của

nguồn chưa biết:

U

b



A U

A S

N N

N N

 

S

b

Bước 6: Lặp lại thao tác trên từ 3 hay 5 lần và tiếp tục ghi vào bảng 6.2.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 85 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

Bảng 6.2

t

Lần đo

bN

UN

SN

bN

UN

SN

5. MẪU BÁO CÁO

BÀI 6: ĐO TỔNG HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ ALPHA

1. Mục tiêu của bài thí nghiệm

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Tóm tắt cơ sở lý thuyết

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

3. Các bước tiến hành

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

4. Báo cáo kết quả

Đo hoạt độ phóng xạ bằng phương pháp tuyệt đối.

Bảng 6.1

t

Lần đo

bN

UN

bN

UN

N

N

b



Từ (6.5):

A U

 U t  .

N

N



b



Từ công thức truyền sai số:

 A U

U t

. 

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 86 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân



A U

U

A   A U

Đo hoạt độ phóng xạ bằng phương pháp tuyệt đối.

Bảng 6.2

t

Lần đo

bN

UN

SN

bN

UN

SN

U

b



Từ (6.4):

A U

A S

N N

N N

 

S

b

2

N

N

(

)

S

b

Từ công thức truyền sai số:

N

N







U

b

 A U

N

N

 (

 2 )

A S 

)( N N b U N N 

S

b

S

b



A U

U

A   A U

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 87 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

KẾT LUẬN

Sau khi hoàn tất khóa luận tốt nghiệp, ngoài việc em đã được tích lũy nhiều kiến

thức bổ ích về các dụng cụ ghi đo bức xạ ion hóa em cũng đã thực hiện được mục tiêu

chính đề ra ở phần mở đầu đó là:

Tìm hiểu cơ chế hoạt động của các thiết bị ghi đo bức xạ ion hóa.



 Tìm hiểu cấu tạo, đặc tính kỹ thuật và cách vận hành các thiết bị trong phòng

 Xây dựng sáu bài thí nghiệm dựa trên các dụng cụ ghi đo bức xạ ion hóa trong

thí nghiệm vật lý hạt nhân.

phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân.

Nếu được phép của khoa và nhà trường, đề tài này có thể dùng làm tài liệu cho sinh

viên khoa Vật Lý tham khảo, giúp cho các sinh viên có cái nhìn tổng thể về các thiết bị

ghi đo bức xạ ion hóa trong phòng thí nghiệm “Vật Lý Hạt Nhân”, để các bạn bước

đầu làm quen với các thiết bị này tránh được sự bỡ ngỡ trước khi tiến hành làm thí

nghiệm dựa trên cơ sở của những bài thí nghiệm đã xây dựng ở chương ba của phần

nội dung.

Qua việc tìm hiểu về các thiết bị trong phòng thí nghiệm “Vật Lý Hạt Nhân” em

 Do tình hình khí hậu đặc thù ở vùng nhiệt đới là nóng và độ ẩm cao. Để bảo

xin có một vài kiến nghị như sau:

quản detector của các hệ phổ kế, một số các mẫu phóng xạ, nguồn phóng xạ chuẩn và

 Nhằm tạo điều kiện cho việc khai thác triệt để các dụng cụ thí nghiệm và giúp

các thiết bị khác. Phòng thí nghiệm cần trang bị thêm Máy Hút Ẩm.

cho sinh viên thực hiện tốt các bài thí nghiệm, phòng thí nghiệm cần trang bị thêm các

dụng cụ “phụ” kèm theo các hệ ghi đo bức xạ như: nguồn chuẩn, vật che chắn, hộp

đựng mẫu, sổ ghi chép…

Do hạn chế về mặt thời gian cũng như trình độ kiến thức và tầm hiểu biết, nên dù

đã nỗ lực hết sức mình nhưng chắc chắn sẽ có nhiều thiếu xót trong khóa luận này. Rất

mong được sự chỉ dạy tận tình của quí thầy cô để em có thể sửa chữa và kịp thời bổ

sung vào những điểm thiếu xót, giúp cho kiến thức của em ngày càng được hoàn thiện

hơn.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 88 SVTH: Lý Duy Nhất

Đề tài: Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật Lý Hạt Nhân

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thái Khắc Định, Tạ Hưng Quý (2006), Vật lý nguyên tử và hạt nhân, NXB

Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.

[2] Ngô Quang Huy (2004), An toàn bức xạ ion hóa, NXB Khoa học và kỹ thuật.

[3] Ngô Qung Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, NXB Khoa học và kỹ thuật.

[4] Lê Hồng Khiêm (2008), Phân tích số liệu trong ghi nhận bức xạ, NXB Đại

học Quốc gia Hà Nội.

[5] Trương Thị Hồng Loan (2006), Các phương pháp thống kê đánh giá số liệu

thực nghiệm hạt nhân.

[6] Advanced Measurement Technology (2002), Ortec Model 570 Spectroscopy

Amplifier Operating and Service Manual, Advanced Measurement

Technology, Inc.

[7] Advanced Measurement Technology (2002), Ortec Model 659 5-kV Detector

Bias Supply Operating and Service Manual, Advanced Measurement

Technology, Inc.

[8] Advanced Measurement Technology (2002), Ortec Model 4006 Minibin and

Power Supply Operating Manual, Advanced Measurement Technology, Inc.

[9] Ludlum Measurement (2005), Instruction Manual Ludlum Model 2200

Scaler Ratemeter, Ludlum Measurement, Inc.

[10] Ludlum Measurement (2007), Instruction Manual Ludlum Model 44-10

Gamma scintillator, Ludlum Measurement, Inc.

[11] Scientific and Producing Company Doza (2006), Alpha-Beta Radiometer for

Low Activity Measurement UMF-2000.

GVHD: TS. Thái Khắc Định Trang: 89 SVTH: Lý Duy Nhất