BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
VÕ THANH TUẤN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NHANH Sr-90/Y-90,
ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG
VÀ Y HỌC HẠT NHÂN
Chuyên ngành: Vật lý học
Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NHANH Sr-90/Y-90,
ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG
VÀ Y HỌC HẠT NHÂN
Người thực hiện: VÕ THANH TUẤN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ CÔNG HẢO
Thành phố Hồ Chí Minh, Năm 2020
i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp, tôi đã được sự
quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, bạn bè tại Bộ môn Vật lý Hạt nhân
trường Đại học Khoa học Tự nhiên, cũng như phòng Vật lý Hạt nhân trường Đại học
Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh và Trung tâm đào tạo Viện Nghiên cứu Hạt nhân
Đà Lạt.
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Lê Công Hảo, người
đã tận tình hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện khóa luận tại Bộ môn Vật lý Hạt
nhân. Tuy thời gian thực hiện khóa luận tương đối ngắn ngủi, nhưng với sự hướng
dẫn tận tình của Thầy đã giúp tôi hoàn thành khóa luận này một cách tốt nhất.
Kế đến, Tôi muốn bày tỏ lời cảm ơn đối với Thầy Nguyễn Minh Tuân – Phó
Giám đốc Trung tâm Lò phản ứng Hạt nhân Đà Lạt và TS. Nguyễn Thị Thu -
Trung tâm nghiên cứu và điều chế đồng vị phóng xạ đã quan tâm, động viên cũng
như giúp đỡ tôi nghiên cứu và hoàn thiện phương pháp đếm tổng hoạt độ beta xác
định nhanh tỷ số hoạt độ Sr-90/Y-90 và các tài liệu liên quan về hai đồng vị phóng
xạ Sr-90 và Y-90 để tôi có thể hoàn thành khóa luận một cách tốt nhất.
Tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô tại Viện nghiên cứu Hạt nhân
Đà Lạt, đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Xuân Hải và ThS. Phạm Quỳnh Giang đã lắng
nghe và nhiệt tình giải đáp các thắc mắc cũng như hỗ trợ các thiết bị đo phóng xạ
trong quá trình tôi học tập và thực hiện khóa luận tại Đà Lạt.
Ngoài ra, để khóa luận được hoàn thiện như bây giờ, tôi cũng muốn gửi lời cảm
ơn đến Thầy Trần Ngọc Huy và cô Nguyễn Thị Thanh Loan – giảng viên Khoa
Vật lý trường Đại học Sư Phạm TPHCM đã giúp đỡ tôi về cơ sở vật chất cũng các
thiết bị mà tôi còn thiếu để hoàn thành các kết quả thực nghiệm trong khóa luận.
Một lần nữa, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến gia đình, thầy cô, bạn bè
đã luôn sát cánh, ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp.
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2020
VÕ THANH TUẤN
ii
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .............................................................................. vi
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ BETA – STRONTIUM VÀ YTTRIUM
.................................................................................................................................... 4
1.1. Cơ sở lý thuyết về bức xạ beta ............................................................................ 4
1.1.1. Giới thiệu về phân rã beta .......................................................................... 4
1.1.2. Tính chất của phân rã beta ......................................................................... 7
1.1.3. Cân bằng năng lượng trong phân rã beta ................................................... 8
1.1.4. Phổ năng lượng của hạt beta ...................................................................... 9
1.1.5. Xác định năng lượng cực đại của phổ beta .............................................. 11
1.1.6. Thời gian bán rã suy rộng của phân rã beta ............................................. 12
1.1.7. Các quy tắc lựa chọn trong phân rã beta .................................................. 13
1.1.8. Tương tác của hạt beta với vật chất ......................................................... 16
1.2. Tổng quan về Strontium–90 (Sr-90) .................................................................. 22
1.3. Tổng quan về Yttrium–90 (Y-90) ...................................................................... 24
1.4. Kết luận chương 1.............................................................................................. 27
CHƯƠNG 2 HỆ ĐO TỔNG BETA BẰNG ỐNG ĐẾM GEIGER – MULLER
.................................................................................................................................. 28
2.1. Ống đếm chứa khí Geiger – Muller ................................................................... 28
2.1.1. Nguyên tắc hoạt động .............................................................................. 28
2.1.2. Đặc trưng plateau ..................................................................................... 29
2.1.3. Thời gian chết và thời gian hồi phục ....................................................... 30
iii
2.1.4. Hiệu suất ghi của đầu dò .......................................................................... 31
2.2. Các ống đếm Geiger - Muller nghiên cứu trong khóa luận ............................... 32
2.2.1. Ống đếm Geiger - Muller nghiên cứu tại Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh. ..................................... 32
2.2.2. Ống đếm Geiger Muller tại viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt................. 33
2.3. Kết luận chương 2.............................................................................................. 35
CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Sr-90/Y-90 TRONG KHÓA
LUẬN ....................................................................................................................... 36
3.1. Phương pháp đếm tổng hoạt độ beta xác định nhanh tỷ số hoạt độ Sr-90/Y-90 36
3.1.1. Phương pháp ............................................................................................ 36
3.1.2. Chuẩn bị mẫu và thiết bị đo ..................................................................... 38
3.2. Phương pháp tách Sr-90 và Y-90 bằng từ trường nam châm ............................ 41
3.2.1. Phương pháp ............................................................................................ 41
3.2.2. Chuẩn bị mẫu và thiết bị đo ..................................................................... 45
3.2.3. Đo cảm ứng từ của 3 loại nam châm sử dụng trong khóa luận................ 47
3.3. Kết luận chương 3.............................................................................................. 48
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 49
4.1. Phương pháp đếm tổng hoạt độ beta xác định nhanh tỷ số hoạt độ Sr-90/Y-90 49
4.1.1. Kết quả khảo sát vùng Plateau của hệ đo beta tổng GC 602A ................ 49
4.1.2. Kết quả phương pháp đếm tổng hoạt độ beta xác định nhanh tỷ số hoạt độ
Sr-90/Y-90 ......................................................................................................... 51
4.1.3. Xử lý số liệu và kết quả ........................................................................... 53
4.1.4. Kết luận .................................................................................................... 54
4.2. Phương pháp tách Sr-90 và Y-90 bằng từ trường nam châm ............................ 55