Khai thác và vận hành hệ đo tổng Alpha, Betaumf-2000 tại phòng thí nghiệm hạt nhân Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh: Luận văn tốt nghiệp

BBỘỘ GGIIÁÁOO DDỤỤCC VVÀÀ ĐĐÀÀOO TTẠẠOO

TTRRƯƯỜỜNNGG ĐĐẠẠII HHỌỌCC SSƯƯ PPHHẠẠMM TTHHÀÀNNHH PPHHỐỐ HHỒỒ CCHHÍÍ MMIINNHH

KKHHOOAA VVẬẬTT LLÝÝ

------------  ------------

LLUUẬẬNN VVĂĂNN TTỐỐTT NNGGHHIIỆỆPP ĐĐẠẠII HHỌỌCC

Đề tài:

SVTH: NGUYỄN THỊ MỸ TIỀN

GVHD: ThS. LÊ CÔNG HẢO

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2010

Lời cảm ơn

Ngày hôm nay để có thể thực hiện và hoàn thành bài luận này là nhờ vào kiến thức

tích lũy được trong 4 năm đại học dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô. Bên cạnh

sự cố gắng của bản thân, em cũng đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ các thầy cô và bạn

bè.

Em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trong khoa Vật lý đã truyền đạt kiến thức,

các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm hạt nhân trường Đại học Sư Phạm đã tận tình

giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình đo đạt thực nghiệm.

Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm, các

bạn lớp Lý 06 ngành Vật lý Hạt nhân trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.Hồ Chí

Minh đã giúp đỡ cơ sở vật chất và hướng dẫn nhiệt tình trong quá trình tạo mẫu.

Và nhất là em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Công Hảo, thầy đã trực tiếp hướng

dẫn em thực hiện bài luận, giúp em những kiến thức chuyên môn cũng như kiến thức

thực tế trong quá trình thực hiện khóa luận.

Em cũng xin cảm ơn đến thầy phản biện đã dành thời gian đọc và đóng góp ý kiến

cho bài luận văn này được hoàn thành tốt hơn.

Cảm ơn các bạn đã quan tâm chia sẻ trong thời gian qua.

Cuối cùng, xin cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ cùng toàn thể gia đình đã luôn bên con

trong thời gian qua, ủng hộ động viên con trong quá trình thực hiện luận văn.

LỜI MỞ ĐẦU

Các tia phóng xạ luôn tồn tại tràn ngập trong thế giới của chúng ta từ bức xạ tự nhiên alpha,

beta, gamma, các tia vũ trụ,… cho đến bức xạ nhân tạo của các vụ nổ hạt nhân, các cuộc thử

nghiệm,…. Trong các loại bức xạ đó thì bức xạ alpha, beta là những loại bức xạ cần quan tâm vì đặc

tính không tác hại khi bị chiếu ngoài nhưng lại gây nguy hiểm khi chúng được phát ra từ bên trong

- Trong không gian, bức xạ alpha không truyền xa và bị cản lại toàn bộ bởi một tờ giấy hoặc

cơ thể. Cụ thể như sau:

màng ngoài của da. Tuy nhiên nếu một chất phát tia alpha được đưa vào trong cơ thể nó sẽ làm

ion hóa mạnh các tế bào tạo ra liều chiếu trong đối với các mô nhạy cảm mà các mô này không

- Bức xạ beta bao gồm các electron có điện tích nhỏ hơn so với hạt alpha và có khả năng xuyên

có lớp bảo vệ bên ngoài như da.

sâu hơn, beta có khả năng cản lại bởi tấm kim loại, kính hay quần áo bình thường, nó có thể

xuyên qua lớp ngoài của da và làm tổn thương lớp da bảo vệ. Nếu các bức xạ beta phát ra

trong cơ thể nó có thể chiếu xạ các mô bên trong.

Trong đó, với tính chất đặc trưng quan trọng là quãng chạy ngắn nên việc khảo sát các vấn đề

alpha, beta thường hay gặp khó khăn từ quá trình làm mẫu cho đến thiết bị mà việc xác định hiệu

suất của máy một cách chính xác là một vấn đề thiết yếu ảnh hưởng lớn đến kết quả đo đạc. Do vậy

“Khai thác và vận hành hệ đo tổng alpha, beta UMF-2000 tại phòng thí nghiệm hạt nhân

trường Đại học Sư phạm Thành Phố Hồ Chí Minh” được thực hiện với mục đích xác định hiệu

suất của máy, cùng với 10 mẫu điện phân khác nhau được tạo ra nhằm xác định hoạt độ của các mẫu

dựa trên ưu điểm nổi bật của máy là có thể xác định đồng thời tổng hoạt độ bức xạ alpha và tổng

hoạt độ bức xạ beta phát ra từ mẫu. Qua đó đánh giá về độ chính xác của máy khi so sánh hoạt độ

của các mẫu trên hệ máy này với hoạt độ của các mẫu khi đo trên hệ Alpha Analyst của phòng thí

nghiệm hạt nhân Đại học Khoa học Tự nhiên. Từ kết quả khởi đầu này có thể tiến hành đo mẫu môi

trường với những hiệu chỉnh thích hợp để đạt được kết quả chính xác.

Với mục đích như trên thì bố cục của bài luận gồm 3 chương về cơ sở lý thuyết và quá trình

thực nghiệm như sau:

Chương 1: Các tính chất của bức xạ alpha, beta. Trong chương này trình bày về các quá trình

phân rã alpha, beta cũng như tính chất của các quá trình phân rã đó và tương tác của bức xạ alpha,

beta với vật chất.

Chương 2: Giới thiệu hệ đo tổng alpha, beta UMF -2000 tại phòng thí nghiệm hạt nhân trường

Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh. Phần này giúp cho việc khai thác vận hành hệ máy dễ

dàng với việc mô tả các thiết bị, nguyên tắc hoạt động, các đặc trưng và dữ liệu cần thiết cho quá

trình chuẩn hóa.

Chương 3: Thực nghiệm trình bày quá trình chuẩn bị mẫu, quá trình đo đạc, xử lí kết quả.

Phần kết luận

Đưa ra kết quả và những nhận xét trong quá trình tiến hành thí nghiệm, từ đó có những đề xuất

giúp cho hệ máy có những ứng dụng rộng rãi.

CHƯƠNG 1:

CÁC TÍNH CHẤT CỦA BỨC XẠ

ALPHA, BETA

1.1 Cơ sở lý thuyết về bức xạ alpha, beta [1]

1.1.1 Phân rã alpha

Hạt alpha gồm hai proton và hai neutron liên kết với nhau giống như hạt nhân helium, do đó có thể viết là 2He4, có điện tích bằng +2e và có khối lượng gần bằng 4 lần khối lượng nucleon. Hạt

alpha xuất hiện trong quá trình phân rã của hạt nhân phóng xạ nặng như uranium, radium,…đôi khi

quá trình phân rã alpha làm hạt nhân ở trạng thái khích thích do đó sẽ kèm theo phân rã gamma để

giải phóng năng lượng.

Phân rã alpha xảy ra khi hạt nhân phóng xạ có tỉ 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

(1.1)

Hình 1.1 Phân rã alpha

Về quan hệ khối lượng, phân rã alpha thỏa mãn điều kiện:

 M M m 2m Q









(1.2)

trong đó Mm, Me, mα và me tương ứng với khối lượng các nguyên tử mẹ, nguyên tử con, hạt

nhân alpha và hạt electron.

Q là khối lượng tương đương 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 ra

hạt nhân con có số nguyên tử thấp hơn.

Hạt alpha phát ra với năng lượng xác định và suất ra cố định, có năng lượng là dạng phổ vạch.

Theo sau quá trình phân rã alpha thường kèm theo sự phân rã gamma. Hình 1.2 là sơ đồ phân rã

alpha và gamma của hạt nhân 88Ra226 với 94,3% hạt alpha có động năng 4,8 MeV và 5,7% có động

năng 4,6 MeV. Ở nhánh phát alpha năng lượng thấp 4,6 MeV hạt nhân con vẫn ở trạng thái kích

88Ra226

thích và phát tiếp bức xạ gamma bằng 0,2 MeV trở về trạng thái cơ bản.

4,785

4,785 94,4%  4,652 5,5% 

0,186

3,3% 

86Rn222

Hình 1.2 Sơ đồ phân rã alpha của 88Ra226

Hiện nay có hơn 200 hạt nhân phân rã alpha, chủ yếu xảy ra đối với các hạt nhân nặng với

Z>83. Ngoài ra có một số nhỏ hạt nhân vùng đất hiếm cũng phân rã alpha với A = 140 đến 160.

1.1.2 Các tính chất của phân rã alpha

1.1.2.1 Các đặc trưng của phân rã alpha

Các đặc trưng quan trọng của phân rã alpha là thời gian bán rã T1/2 của hạt nhân trước phân rã,

- Thời gian bán rã T1/2 được xác định trực tiếp nhờ phép đo độ suy giảm hoạt độ theo thời gian

động năng E và quãng chạy R của hạt alpha.

hoặc được xác định theo số phân rã trong một đơn vị thời gian hay từ quy luật cân bằng thế kỷ.

- Năng lượng hạt alpha có thể xác định bằng phổ kế từ hay buồng ion hóa. Năng lượng các hạt

Thời gian bán rã của các hạt nhân phân rã alpha thay đổi trong một dãy rất rộng từ vài giây đến vài tỉ năm như 82Pb204 có T1/2=1,4.107 năm còn 86Rn215 có T1/2=10-6 s.

bay ra thay đổi trong một dãy rất hẹp, đối với các hạt nhân nặng thì năng lượng thay đổi từ 4

- Quãng chạy của hạt alpha được xác định bằng buồng bọt Wilson hay nhũ tương ảnh. Dựa vào

đến 9 MeV, đối với nhóm đất hiếm từ 2 đến 4,5 MeV.

3/ 2

hệ thức liên hệ giữa năng lượng và quãng chạy, ta có công thức tính quãng chạy trong không



0,318E

kkR

1/3

khí 3 – 7 cm là , còn trong môi trường với hạt nhân A thì tính theo công thức

R 0,56R A



Tính chất quan trọng nhất của các hạt nhân phân rã alpha là sự phụ thuộc của thời gian bán rã

T1/2 vào năng lượng E của hạt alpha bay ra. Chẳng hạn như nếu giảm 1% năng lượng thì có thể làm

tăng thời gian bán rã lên một bậc, nếu giảm 10% năng lượng thì T1/2 thay đổi từ 2 đến 3 bậc.

lg T

  C

Sự phụ thuộc của T1/2 vào E tuân theo định luật Geiger- Nuttall như sau:

1/2

D E

(1.3)

Với C và D là hằng số không phụ thuộc vào số khối A.

1.1.2.2 Cấu trúc tinh tế của phổ năng lượng alpha

Dựa vào việc năng lượng giảm đều đặn khi tăng số khối cho phép ta xác định được năng lượng

các hạt alpha đối với đồng vị khác của một nguyên tố nào đó.

Các hạt alpha phát ra từ cùng một đồng vị sẽ có năng lượng như nhau, tức là phổ năng lượng

đơn sắc. Nhưng thí nghiệm chính xác chứng tỏ phổ năng lượng alpha thường có cấu trúc tinh tế, tức

là có các vạch năng lượng nằm sít nhau. Nên trong thực tế có một số hạt nhân chỉ có một nhóm ứng

với một giá trị năng lượng nhưng cũng có một số hạt nhân phát ra nhiều hạt alpha với năng lượng

khác nhau. Đó chính là cấu trúc tinh tế của phổ alpha.

1.1.2.3 Điều kiện về năng lượng đối với phân rã alpha

Xét quá trình phân rã alpha theo công thức (1.1). Để phân rã alpha xảy ra thì năng lượng liên

kết của hạt nhân mẹ EA,Z phải nhỏ hơn tổng năng lượng liên kết của hạt nhân con EA-4,Z-2 và hạt

alpha Eα. Tức là:

 

E E





 lk,A 4,Z 2



lk ,



lk,A,Z

>0 (1.4)

Hạt nhân mẹ có năng lượng liên kết là 28 MeV do đó năng lượng liên kết riên trên một

nucleon là 7 MeV, như vậy để phân rã alpha xảy ra thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân mẹ

phải nhỏ hơn 7 MeV. Vì vậy các hạt nhân nhẹ không thể phân rã alpha vì năng lượng liên kết riêng

của chúng cỡ 8 MeV.

1.1.2.4 Cơ chế phân rã alpha

Ba yếu tố cần tính đến trong cơ chế phân rã alpha là trường thế Coulomb quanh hạt nhân, lực

- Trường thế Coulomb và hiệu ứng đường ngầm

ly tâm và cấu trúc hạt nhân.

Để giải thích sự phụ thuộc mạnh của thời gian bán rã hạt nhân vào năng lượng hạt alpha thì

cần phải xem xét cơ chế để hạt alpha thoát ra khỏi hạt nhân. Giả thuyết gần đúng nhất được xem xét

là coi hạt alpha hình thành và tồn tại trong hạt nhân trước khi thoát khỏi hạt nhân. Hạt alpha là hạt

mang điện nên ngoài lực tương tác hạt nhân còn chịu tác dụng của lực Coulomb.

Để giải bài toán tương tác này ta giả sử hạt alpha đi từ ngoài vào. Thế Coulomb do hạt nhân



tương tác lên tỉ lệ nghịch với khoảng cách r theo biểu thức:

Coulomb

2Ze r

(1.5)

Hàm này được thể hiện qua hình

U(r)

Eα

0 R r

Hình 1.3 Thế tương tác hạt nhân và thế Coulomb đối với hạt alpha

Thế tăng dần trong miền ngoài bán kính hạt nhân, tại đó lực hạt nhân bằng 0. Đến biên hạt

nhân r = R thì lực hạt nhân đóng vai trò quan trọng và đường biểu diễn tăng giảm đột ngột theo

đường thẳng đứng. Dạng bên trong hạt nhân r < R chưa được biết tường tận, ở đây giả thuyết thế có



30 MeV

dạng hố hình chữ nhật với thế không đổi bên trong hạt nhân, chiều cao bờ thế Coulomb tại r = R = 10-12 cm với Z=100 là

2Ze r

(1.6)

Hạt alpha phân rã từ các hạt nhân nặng có năng lượng từ 4 đến 9 MeV, tức là nhỏ hơn chiều

cao hàng rào thế. Theo cơ học cổ điển thì hạt alpha không thể vượt ra rào thế để ra ngoài, tức là

không thể xảy ra quá trình phân rã alpha. Tuy nhiên, theo cơ lượng tử thì hạt alpha có thể truyền qua

hàng rào thế Coulomb theo hiệu ứng đường ngầm.

Giải bài toán về hiệu ứng đường ngầm ta thu được hệ số truyền qua D



(1.7)  D exp  (U E)dr  2m 2       

Nếu hạt alpha trong hạt nhân có vận tốc v thì nó đi đến bờ thế trung bình v/R lần trong 1 giây.

Như vậy hằng số phân rã alpha bằng:



(1.8)   D  exp  (U E)dr  2m 2  v R v R      

T 

0,693 



, do đó thời gian bán rã phụ thuộc rất mạnh vào bán kính hạt nhân R. Mà

 D e





16 10 s



. Để đánh giá bậc của thời gian bán rã ta coi U0 – E = 20 MeV, d = 2.10-12 cm, khi đó

T 1/2

1 

Do đó 109 năm. Thời gian này là hợp lý vì cùng cỡ thời gian bán rã của 238U.

1.1.2.5 Vai trò của bờ thế ly tâm

Trong các tính toán trên ta coi hạt alpha bay ra với moment quỹ đạo l = 0, nếu hạt alpha bay ra

0 thì nó phải vượt qua bờ thế ly tâm bổ sung ngoài thế Coulomb:





với l

 l(l 1) 2 2mr

(1.9)

1 2 r

trong lúc bờ thế Coulomb giảm chậm Bờ thế ly tâm này không lớn lắm do giảm theo hàm

1 r

hơn theo hàm , nhưng do độ thay đổi này còn chia cho hằng số Planck trong hàm số mũ nên nó

làm tăng đáng kể thời gian bán rã của hạt alpha.

Bảng 1.1 Hệ số k suy giảm hằng số phân rã λ với các giá trị l = 0 – 5 đối với trường hợp E = 5

MeV và R = 9,6.10-13 cm

L 0 1 2 3 4 5

K 1 0,85 0,60 0,35 0,18 0,08

1.1.3 Phân rã beta

Các tia beta được phát ra bởi các hạt nhân không bền khi nó phân rã phóng xạ tức thời. Một hạt beta có điện tích 1,6.10-19C và khối lượng rất nhỏ (0,00055 amu). Sự biến đổi hạt nhân thường phát

 và positron

 .

ra electron năng lượng cao

1.1.3.1 Phân rã beta

Phân rã beta xảy ra khi hạt nhân phóng xạ thừa neutron, tức là tỉ số N/Z quá cao hơn đường cong bền của hạt nhân. Khi phân rã beta hạt nhân ban đầu ZXA chuyển thành hạt nhân Z+1 YA và phát

ra hạt eletron cùng phản hạt neutrino ν

 



 

 Z 1

(1.10)

Hình 1.4 Phân rã beta

Quá trình trên là kết quả của phân rã neutron thừa trong hạt nhân để biến thành proton.

 

55Cs137

(1.11) n p e  

56Ba137m

0.51 MeV (95%) β-

1.17 MeV (5%) β-

56Ba137

β 0.662 MeV γ

Hình 1.5 Sơ đồ phân rã beta của Cs-137

Sơ đồ phân rã cho thấy hạt nhân con trong quá trình phân rã beta có số nguyên tử nhỏ hơn 1 so

với hạt nhân mẹ.

1.1.3.2 Phân rã positron

Hạt positron là hạt có khối lượng bằng khối lượng hạt electron song có điện tích dương +1e.





 

n e

  (1.12)

Phân rã positron xảy ra khi hạt nhân có tỉ số N/Z quá thấp và phân rã alpha không xảy ra do không thỏa mãn điều kiện về năng lượng. Khi phân rã positron hạt nhân ban đầu ZXA chuyển thành hạt nhân Z-1 YA, phát hạt positron và hạt neutrino.

Quá trình phân rã giống với quá trình tương tác của neutrino với hạt nhân.



A Y + e

ν + X Z

Z-1

(1.13)

Khác với electron, hạt positron không tồn tại lâu trong tự nhiên. Positron gặp electron trong

nguyên tử và hai hạt huỷ nhau cho ra hai tia gamma có năng lượng bằng năng lượng tĩnh của

electron 0,511 MeV.

- Lực tương tác: đặc điểm chính của quá trình phân rã beta là chung được gây bởi lực tương tác

1.1.4 Các tính chất của phân rã beta

- Bản chất của quá trình phân rã: phân rã beta là quá trình biến đổi bên trong hạt nucleon. Đó

yếu.

chính là các quá trình phân rã neutron thành proton hay hay quá trình phân rã proton thành

- Nguồn gốc các hạt bay ra từ phân rã beta: theo quan điểm lí thuyết các hạt electron, neutrino

neutron.

- Dãy các nguyên tố phân rã beta: dãy các nguyên tố phân rã rất rộng, từ neutron tự do đến các

và các hạt khác sinh ra trong quá trình phân rã do sự tương tác của các hạt cơ bản.

- Năng lượng giải phóng khi phân rã beta: biến thiên từ 0,02 MeV đến 13,4 MeV.

nguyên tố nặng nhất.

1.1.4.1 Cân bằng năng lượng trong phân rã beta

- Phân rã β –

Để xảy ra quá trình phân rã beta phải thỏa mãn các điều kiện về khối lượng như sau:

Phân rã β – phải thỏa mãn quan hệ khối lượng như sau:

M(Z, A) M(Z 1, A) m





(1.14)

Trong đó M(Z,A) và M(Z+1,A) là khối lượng hạt nhân ZXA và Z+1YA bỏ đi khối lượng các

electron quỹ đạo, m là khối lượng electron.

Tuy nhiên trong thực tế người ta không đo khối lượng hạt nhân mà đo khối lượng nguyên tử

trước phân rã Mi và khối lượng sau phân rã Mf như sau

(1.15) Mi = M(Z,A) + Zm và Mf = M(Z+1,A) + (Z+1)m

- Phân rã β +

Khi đó điều kiện phân rã beta là Mi > Mf.

Đối với phân rã β + thì điều kiện về khối lượng hạt nhân là

M(Z,A) > M(Z-1,A) + m (1.16)

Còn điều kiện về khối lượng nguyên tử là

(1.17) Mi > Mf + 2m

Trong đó Mi = M(Z,A) + Zm và Mf = M(Z - 1,A) + (Z - 1)m

1.1.4.2 Phổ năng lượng hạt beta

Khác với phân rã alpha, phân rã beta có hai hạt bay ra là electron và phản neutrino. Do đó

phân bố năng lượng trong phân rã beta không chỉ quan tâm đến năng lượng tổng cộng mà cả phân

bố năng lượng giữa hai hạt bay ra đó, ở đây ta bỏ qua năng lượng giật lùi rất bé của hạt nhân con.

Do tính chất thống kê của quá trình phân rã nên sự phân chia năng lượng giữa electron và phản

neutrino trong một phân rã là ngẫu nhiên, và năng lượng electron có thể có giá trị bất kì từ 0 đến

năng lượng cực đại khả dĩ Emax. Tuy nhiên đối với một số lớn phân rã beta thì phân bố năng lượng

của electron không phải là ngẫu nhiên mà có dạng xác định. Phân bố năng lượng này gọi là phổ

electron của phân rã beta.

1.1.5 Các họ phóng xạ tự nhiên phát alpha và beta

Có 3 họ phóng xạ tự nhiên là họ Thorium (Th-232), Uranium (U-238) và Actinium (U-235).

Chuỗi phân rã uranium chứa vài đồng vị phóng xạ, các tính chất địa hóa khác nhau của dãy đồng vị

này làm cho các hạt nhân trong chuỗi bị cắt phân đoạn trong môi trường địa chất khác nhau.

Uranium gồm 3 đồng vị khác nhau: khoảng 99,3% uranium thiên nhiên là U238, khoảng 0,7% là U235 và khoảng 0,0005% là 234U. 238U và 234U thuộc cùng một họ uranium, còn 235U là thành viên đầu tiên của họ actinium. 232Th là thành viên đầu tiên của họ thorium.

Hình 1.6 Họ Thorium [10]

Hình 1.7 Họ Uranium [10]

Hình 1.8 Họ Actinium [10]

- Thành viên thứ nhất là đồng vị phóng xạ sống lâu, thời gian bán rã được tính theo đơn vị địa

Các họ phóng xạ tự nhiên có đặc điểm chung là:

- Mỗi họ đều có một thành viên tồn tại dưới dạng khí phóng xạ, chúng là đồng vị khác nhau của nguyên tố Radon: trong họ uranium là 222Rn (radon), trong họ thorium là 220Rn (thoron), trong họ actinium là 219Rn (actinon).

- Sản phẩm cuối cùng của mỗi họ đều là chì: 206Pb trong họ uranium, 207Pb trong họ actinium và

208Pb trong họ thorium.

chất.

Tất cả các hạt nhân nặng với số khối lượng lớn hơn 209 đều phân rã alpha do năng lượng

Coulomb tăng. Nếu số khối lượng lớn hơn giá trị 209 thì hạt nhân này chuyển thành hạt nhân bền

bằng một số phân rã gồm phân rã α và phân rã β xen kẽ nhau. Khi phân rã α thì số khối lượng giảm

đi 4 đơn vị còn số điện tích giảm 2 đơn vị, do đó số phần trăm của các hạt neutron tăng. Theo tính

chất các hạt nhân bền đối với phân rã β khi A bé cần chứa số neutron với phần trăm không lớn vì

vậy đối với hạt nhân nặng sau một vài phân rã α trở thành không bền đối với phân rã β. Do đó trong

họ phóng xạ, các quá trình phân rã α và β xen kẽ nhau.

1.2 Tương tác của bức xạ với vật chất

Khi chùm tia bức xạ đi qua một môi trường vật chất thì sẽ tương tác với môi trường vật chất và

truyền năng lượng của chúng cho electron quỹ đạo hoặc hạt nhân nguyên tử. Điều này phụ thuộc

vào loại bức xạ, năng lượng của bức xạ và đặc tính của môi trường vật chất. Phần lớn các hạt sẽ

- Tán xạ Coulomb đàn hồi trên các hạt nhân nguyên tử: các hạt mang điện với năng lượng thấp

tham gia tương tác Coulomb với nguyên tử là chủ yếu, tương tác gây ra theo 2 hiệu ứng sau:

có thể bị có thể bị tán xạ do lực Coulomb hạt nhân còn các hạt mang điện nặng có năng lượng

cao bị tán xạ do lực hạt nhân. Quá trình trên làm cho chùm hạt tới bị lệch đi so với hướng

chuyển động ban đầu, do có khối lượng lớn hơn nhiều so với electron nên hướng chuyển động

của các hạt nặng khi va chạm thay đổi không đáng kể. Sự mất năng lượng của hạt do hiệu ứng

- Ion hóa và kích thích các nguyên tử của môi trường: đây là kết quả của quá trình va chạm

này là nhỏ hơn nhiều so với tiêu hao năng lượng ion hóa.

không đàn hồi của hạt mang điện với các electron trên lớp vỏ nguyên tử. Năng lượng của hạt

mang điện đã bị tiêu tốn để ion hóa và kích thích các nguyên tử của vật chất được gọi là độ

mất năng lượng riêng. Đối với hạt mang điện ion hóa là nguyên nhân cơ bản làm tiêu hao năng

lượng của hạt.

1.2.1 Tương tác của bức xạ alpha với vật chất [11]

1.1.2.6 Độ mất năng lượng do ion hóa và kích thích nguyên tử

Tương tác chủ yếu của hạt nặng có điện tích với môi trường là va chạm không đàn hồi với

nguyên tử và phân tử của môi trường. Một trong các đại lượng vật lý đặc trưng cho sự truyền qua

môi trường của các hạt mang điện là độ mất năng lượng. Theo định nghĩa độ mất năng lượng riêng

là năng lượng bị mất trên một độ dài quãng đường đi qua của hạt.

Nếu hạt alpha chuyển động với tốc độ chuyển động gần bằng tốc độ của ánh sáng, ta có công





thức tính độ mất năng lượng riêng do ion hóa chính xác như sau:

N ln e

dE dx

2m v e 2  I(1-

)

  

  

ion

2 4  4 z e 2 m v e

  

  

(1.18)

trong đó:

β=v/c, c là vận tốc ánh sáng

z điện tích hạt nặng

e điện tích của electron

me khối lượng của electron

Ne mật độ electron

v vận tốc hạt mang điện

I năng lượng ion hóa trung bình

Trong trường hợp β<<1 (v<

tính độ mất năng lượng ion hóa sau



N ln e

dE dx

2m v e I

  

  

ion

2 4  4 z e 2 m v e



(1.19) Mà

 Z N A

(1.20)

Với NA số Avogrado

A số khối của chất hấp thụ

Thay (1.20) vào (1.19)





dE dx

2m v e 2  I(1-

)

  

  

ion

2 4   4 z e Z N 2 A m v e

  

  

(1.21)

Từ công thức (1.21) ta thấy độ mất năng lượng tỉ lệ thuận với mật độ vật chất, tức là nếu chiều dày chất hấp thụ được biểu diễn theo chiều dày khối ρx (có thứ nguyên g/cm2) thì độ mất năng

dE   x



   

   

chỉ phụ thuộc vào đặc trưng vật lý của chất thông qua tỉ số lượng trên một độ dài khối

dE   x



   

   

Z/A, nhưng vì Z/A=1/2 nên giá trị khác nhau không nhiều.

Công thức (1.19) cho thấy độ mất năng lượng riêng tỉ lệ với mật độ electron của chất hấp thụ, tỉ lệ với bình phương điện tích của hạt Z2 và tỉ lệ với 1/v2 (hay tỉ lệ nghịch với động năng hạt) và độ

mất năng lượng riêng (-dE/dx) phụ thuộc rất mạnh vào điện tích và tốc độ hạt tới.

Do hạt tích điện truyền năng lượng cho các electron nên nó ion hóa môi trường tức là tạo nên

các cặp ion dọc theo đường đi của mình. Độ ion hóa riêng là số cặp ion tạo ra trên một quãng đường

đi đơn vị của hạt tích điện. Do hạt alpha có điện tích +2e và khối lượng lớn dẫn đến vận tốc của nó

tương đối thấp nên độ ion hóa riêng của nó rất cao khoảng vài chục nghìn cặp ion trên 1cm không

khí. Dọc theo đường đi do bị mất năng lượng nên hạt alpha đi chậm dần và độ ion hóa riêng tăng

dần. Đến khi sắp hết năng lượng, độ ion hóa tăng nhanh và sau đó giảm đến 0 khi hạt alpha dừng

chuyển động, được minh họa trên đường cong Bragg, hình 1.10.

Độ ion hóa riêng

1,0 0,8 0,6

0,4 0,2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 R,cm

Hình 1.9 Đường cong Bragg đối với độ ion hóa riêng của hạt alpha

1.1.2.7 Độ mất năng lượng trong tán xạ Coulomb

Khi các hạt nặng mang điện có năng lượng nhỏ đi vào môi trường vật chất, ngoài hiện tượng

tương tác với các electron của nguyên tử (ion hóa) chúng còn bị tán xạ đàn hồi do lực Coulomb của

hạt nhân gây ra (tương tác với hạt nhân). Tương tác này có thể làm cho hạt tới thay đổi năng lượng

và hướng chuyển động so với ban đầu.

Sự tiêu hao năng lượng của hạt năng mang điện do tán xạ đàn hồi trên hạt nhân nguyên tử



.N.ln



được tính

dE dx

  

  

tan xa

2 4 .z .Z .e  2 M .v hn

2.m .v e  2 I 1- 

(1.22)



   

   

trong đó

N là mật độ nguyên tử môi trường

Z là điện tích hạt nhân môi trường

Mhn khối lượng hạt nhân môi trường

A số khối hạt nhân môi trường

Mp khối lượng proton

 Thừa số m .Z m .Z e e  A.m M 1 4000

Do đó tiêu hao năng lượng do tán xạ đàn hồi nhỏ hơn năng lượng do ion hóa vài nghìn lần vì

vậy có thể bỏ qua hiệu ứng này.

1.1.2.8 Quãng chạy của hạt tích điện trong vật chất

Khi hạt đi vào môi trường sẽ mất dần động năng trên đường đi và đến khi động năng của hạt

bằng 0 thì hạt dừng lại. Như vậy quãng chạy của hạt là chính là quãng đường hạt đi được trong môi

trường vật chất. Quãng chạy phụ thuộc vào động năng ban đầu, khối lượng và điện tích của hạt.

Quãng chạy được kí hiệu là R và được tính bằng công thức

(1.23)



dE dE-







f (v)

Thay (-dE/dx) từ công thức (1.18) vào (1.23)

M 2 z

(1.24)

hàm số f(v) có dạng như nhau đối với các hạt nặng có khối lượng khác nhau nhưng chuyển

động trong cùng một môi trường.

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 các môi trường rắn hay lỏng quãng chạy của nó có kích thước cỡ micromet. Có

2 quãng chạy của hạt alpha là quãng chạy trung bình và quãng chạy ngoại suy.

Trên hình 1.10: đường cong hấp thụ của hạt alpha có dạng phẳng vì nó là hạt đơn năng lượng.

Ở cuối quãng chạy số đếm của hạt alpha giảm nhanh khi tăng bề dày chất hấp thụ. Quãng chạy

trung bình được xác định ở nữa chiều cao đường hấp thụ còn quãng chạy ngoại suy được xác định

khi ngoại suy đường hấp thụ đến giá trị 0.

i ố đ g n ơ ư t

1 0,5

Quãng chạy ngoại suy Quãng chạy trung bình

m ế đ ộ đ c ố T 0 1 2 3 4

Độ dày hấp thụ, cm không khí

Hình 1.10 Đường cong hấp thụ của hạt alpha

1.1.2.9 Năng lượng ion hóa trung bình và mật độ ion hóa

Một hạt mang điện khi chuyển động trong môi trường sẽ làm ion hóa và kích thích nguyên tử

dọc theo quãng chạy của nó. Năng lượng để tạo ra một cặp ion w lớn hơn năng lượng ion hóa Iion.

Năng lượng w được xác định bởi bản chất của môi trường và ít phụ thuộc vào loại và năng

lượng phần tử bức xạ tới tương tác với môi trường, do năng lượng ion hóa và năng lượng kích thích

nguyên tử cũng như tỉ số của xác suất ion hóa và xác suất kích thích là những đặc trưng của môi

trường hãm và không phụ thuộc vào hạt tới.

Bảng 1.2 Năng lượng tạo ra một cặp ion-electron của một số loại khí với bức xạ alpha và năng

lượng ion hóa của một số loại khí

He Khí Ar O2 N2 H2 CO2

w(eV)

26,3 32,3 37 42 36,5 33

15,7 12,5 15,6 24,4 15,6 13,7 Iion(eV)

Mật độ ion hóa là số cặp ion-electron được tạo ra trên 1cm quãng chạy của hạt mang điện.

 

1 dE   dxw 

  

(1.25)

Như vậy khi hạt đi vào môi trường hãm thì mật độ ion hóa cũng thay đổi giống như độ tiêu

hao năng lượng do ion hóa và kích thích nguyên tử.

Khi biết được giá trị năng lượng trung bình tạo ra một cặp ion-electron w đối với từng loại khí

ứng với mỗi loại bức xạ tới có năng lượng là Ebx thì ta tính được số cặp ion - electron được tạo thành

khi hạt mang điện tương tác với vật chất.



bxE w

(1.26)

1.2.2 Tương tác của bức xạ beta với vật chất [1]

Các tia beta và positron được phân loại theo năng lượng và tương tác mạnh với vật chất do lực

tĩnh điện của điện tích chúng mang. Tia beta gây ion hóa môi trường vật chất trong suốt quãng

đường mà chúng đi qua. Chúng bị tán xạ và làm lệch hướng do các lực va chạm, mất năng lượng và

dần bị làm chậm, khi bị làm chậm chúng phát ra các photon Bremsstrahlung.

Các positron có sự khác nhau quan trọng là chúng cũng tương tác và ion hóa vật chất mạnh

như beta nhưng khi bị làm chậm chúng lại kết hợp với electron tạo ra sự huỷ cặp và phát ra 2

photon.

1.2.2.1 Ion hóa [2]

Tương tự như hạt alpha, hạt beta cũng là hạt mang điện nên cơ chế tương tác của nó với vật

chất cũng 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 Et để

đánh bật một electron quỹ đạo ra ngoài. Động năng Ek của electron bị bắn ra liên hệ với năng lượng

ion hóa của nguyên tử E và độ mất năng lượng Et như sau:

(1.27) Ek = Et – E

trong đó năng lượng ion hóa được xác định theo công thức

E=Rh

-1 =-Rh

1   

  

(1.28)

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 Et để ion hóa nguyên tử nên dọc theo đường đi của

mình nó có thể gây ra thêm một số lớn cặp ion. Năng lượng trung bình để sinh ra một cặp ion

thường gấp 2, 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. Vì vậy hạt beta chuyển động theo đường cong khúc

khuỷu sau nhiều lần va chạm và dừng lại khi mất hết năng lượng.

1.2.1.1 Độ ion hóa riêng

Độ ion hóa riêng là số cặp ion tạo ra trên quãng đường đi đơn vị của hạt beta. Độ ion hóa riêng

khá cao đối với hạt beta năng lượng thấp, giảm dần khi tăng năng lượng hạt beta, đạt cực tiểu ở

năng lượng khoảng 1 MeV, rồi sau đó tăng chậm.

í h k

g n ê i r a ó h

g n ô h k m c / n o i

n o i

p ặ c ố S

ộ Đ

1000 500 100 50

0,01 0,05 0,1 0,5 1,0 5 10

Năng lượng hạt beta, MeV

Hình 1.11 Độ ion hóa riêng đối với không khí phụ thuộc vào năng lượng hạt beta

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



và kích thích. Tốc độ mất năng lượng tuyến tính tuân theo công thức





dE dx

9 2 q NZ(3.10 ) -6 2 (1, 6.10 ) E

E E  m k 2 2  I (1-

)

 m

  

  

  ln   

    

(1.29)

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:

dE (eV / cm) s  (1.30) dx w(eV / c.i)

1.2.1.2 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.

Năng lượng bức xạ hãm thay đổi liên tục từ 0 đến giá trị cực đại E0 của động năng hạt electron

vào.

Sự mất năng lượng của hạt electron trong trường hợp này gọi là mất năng lượng do bức xạ.

Cường độ bức xạ hãm W là lượng năng lượng bức xạ trong 1s



 a

2 2 3 e z 3 2 c

(1.31)

Như vậy sự mất năng lượng bức xạ chỉ có giá trị đáng kể đối với hạt electron chứ không quan

trọng đối với hạt nặng tích điện. Ngoài ra sự mất năng lượng do bức xạ đối với hạt electron chủ yếu

do tương tác với hạt nhân chứ không phải do tương tác với electron quỹ đạo.

1.2.1.3 Quãng chạy của hạt beta trong vật chất

Hạt beta gây ion hóa môi trường vật chất nên bị mất năng lượng dọc theo đường đi, vì vậy nó

chỉ đi được một quãng đường hữu hạn. Với năng lượng của hạt không lớn thì đường đi của hạt

không phải là đường thẳng do khối lượng của nó bằng khối lượng electron trong nguyên tử. Như

vậy quãng chạy của hạt beta là quãng đường mà chùm tia bị dừng lại sau 1 khoảng đường đi nào đó

khi nó đi qua một bản vật chất, phụ thuộc vào năng lượng tia beta và mật độ vật chất của môi trường

hấp thụ.

x Rmax

Hình 1.12 Sự phụ thuộc cường độ electron vào bề dày lớp vật chất

Trên hình số electron giảm đơn điệu theo bề dày và đạt đến 0 tại giá trị Rmax. Đối với electron

ta có 2 đại lượng về quãng chạy là quãng chạy cực đại và quãng chạy trung bình. Quãng chạy cực

đại là độ dày tối thiểu của lớp vật chất giữ lại toàn bộ electron. Đây chính là quãng đường đi toàn

phần của hạt electron trong vật chất. Quãng chạy trung bình là độ dày lớp vật chất mà electron

truyền qua khi tính trung bình. Trong thực tế thường dùng quãng chạy cực đại hơn, nhưng việc tính

toán gặp khó khăn nên người ta thường sử dụng công thức bán thực nghiệm



0,526E - 0, 24

maxR

(1.32)

trong đó E tính theo đơn vị MeV và Rmax theo đơn vị g/cm2

1,38

0, 407E

0,15 E 0,8 MeV

 

Quãng chạy trung bình của electron năng lượng E bằng

2 R(g / cm )

0,543E - 0,133 0,8 E 3 MeV

 

   

(1.33)

, a t e b

Không khí

t ạ h a ủ c i ạ đ

c ự c

Nước

1000 100 10 1 Plactic

m c

y ạ h c g n ã u Q

Nhôm

0,1 0,01

0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 4

Năng lượng hạt beta, MeV

Hình 1.13 Các đường cong quãng chạy cực đại- năng lượng của electron đối với một số chất hấp

thụ.

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÁY ĐO TỔNG HOẠT ĐỘ

ALPHA, BETA UMF - 2000

2.1 Mô tả và thao tác [5]

2.1.1 Giới thiệu

Máy đo hoạt độ phóng xạ alpha, beta dùng để đo tổng hoạt độ của hạt nhân phóng xạ phát

alpha, tổng hoạt độ của hạt nhân phóng xạ phát beta trong mẫu thực phẩm, mẫu đất, mẫu nước,

không khí và chất hấp thụ sau khi chiết xuất hóa chất phóng xạ.

Máy đo tổng hoạt độ phóng xạ UMF 2000 là thiết bị được dùng trong phòng thí nghiệm là chủ

yếu, để đo lường nhân phóng xạ phát alpha, beta.

Hình 2.1 Máy đo alpha, beta phông thấp UMF-2000 tại phòng thí nghiệm hạt nhân trường Đại học

Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh

 Năng lượng bức xạ beta ghi nhận được trong khoảng từ 50 đến 3500KeV.

 Năng lượng bức xạ alpha ghi nhận được trong khoảng từ 3500 đến 8000KeV.



2.1.2 Đặc điểm kỹ thuật [7]



Phạm vi hoạt độ đo lường đối với



Bức xạ beta từ 0,1 đến 3.103 Bq. Bức xạ alpha từ 0,01 đến 3.103 Bq.

Phạm vi của sai số tương đối chấp nhận được trong đo lường hoạt độ phóng xạ alpha beta



với hệ số tin cậy 0,95 là không quá ±15%.



Tốc độ đếm phông trong kênh ghi nhận

Của bức xạ alpha không quá 0,001 c-1. Của bức xạ beta không quá 0,025 c-1.



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

 Ảnh hưởng của kênh đo alpha lên kênh đo beta với nguồn alpha mỏng không quá ±0,8%.



Sai số thời gian đếm 0,0001s.

 Khoảng thời gian hoạt động liên tục không quá 24 giờ.



Thời gian khấu hao không vượt quá 30 phút.

 Nguồn cung cấp: nguồn xoay chiều

Tính không ổn định của số chỉ trong suốt 8h hoạt động liên tục ±5%.

220 

22 33

150

 Hz.

 Công suất tiêu hao không quá 40 Watt.

 Các hệ số ổn định của môi trường liên quan đến điều kiện làm việc, đặc trưng của máy đo là:



V, tần số



Nhiệt độ trong khoảng từ 10 đến 350C. Độ ẩm không khí 70% ở 300C.



Áp suất khí quyển từ 84 kPa đến 2 MPa.

Trong suốt quá trình thao tác, máy đo bức xạ không bị dao động sốc và không bị va chạm với



những thiết bị khác.

 Kích thước: 350x300x190 mm.



Thời gian sử dụng hơn 5 năm.

 Điều kiện vận chuyển:



Trọng lượng không quá 30 kg.

Nhiệt độ từ 30 đến 500C. Độ ẩm 95% ở 350C. Hiệu ứng va chạm với gia tốc 30 m/s2 và tần số va chạm từ 10 đến 120 va chạm/phút.

2.1.3 Cấu trúc của máy



Máy đo bức xạ bao gồm các bộ phận sau:



Thiết bị đo phóng xạ



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

4 5 6 7

10 9 8 2

stop start

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của máy UMF 2000

Trong đó:

(1) giá đựng mẫu đo

(2) mẫu đo

(3) thiết bị dò phóng xạ

(4) phần bảo vệ hoạt động

(5) tiền khuếch đại

(6) bộ phận phân biệt xung

(7) mạch rẽ

(8) đồng hồ đếm

(9) bộ phận nguồn cung cấp

(10) cao thế

(11) bộ báo số

Mặt trước của máy có nút ấn Start và Stop, đèn báo số, công tắc đếm và 2 đèn Led để hiển thị

liên quan giữa máy đo bức xạ đến mạng lưới và quy trình đếm. Phía sau máy là cầu chì và công tắc

mạng lưới.

2.1.4 Nguyên lí và chức năng hoạt động

Khi bức xạ alpha, beta đi vào môi trường vật chất bên trong detector, các tương tác vật lý xuất

hiện. Kết quả là lối ra detector xuất hiện một tín hiệu xung điện, do biên độ xung điện quá nhỏ nên

phải làm lớn hơn nhiều lần bằng các mạch khuếch đại. Thường trong hệ thống thì ngay sau detector

là bộ tiền khuếch đại không những chỉ đảm bảo một phần khuếch đại yêu cầu mà còn nhiệm vụ phối

hợp trở kháng với hệ điện tử phía sau. Để loại bỏ những xung điện có biên độ nhỏ hơn một mức

ngưỡng cho trước thì cần có bộ phân biệt xung. Trong một hệ đếm đơn giản tất cả các xung điện có

biên độ lớn hơn một giá trị ngưỡng ấn định trước sẽ được đếm trong một khoảng thời gian xác định.

Một bộ nguồn cao thế cung cấp từ vài trăm đến vài ngàn volt để phân cực cho detector gọi là nguồn



nuôi detector và cao thế để cung cấp điện thế cho các mạch điện tử trong hệ đo.



Thiết bị đo phóng xạ gồm có:

Detector bán dẫn được làm từ hợp kim silic với nhôm, có kích thước 20x20 mm được



đặt trên một giá bằng đồng có mạ crom.

Ngoài ra còn có giá đựng mẫu.

Hình 2.3 Hình lát cắt của giá đựng mẫu

Detector bán dẫn biến đổi năng lượng hạt alpha, beta thành tín hiệu điện thông qua hệ tiền

khuếch đại. Detector có khả năng ghi nhận hạt beta có năng lượng từ 50 keV, trong trường hợp bức

xạ alpha thì detector có thể ghi nhận dưới tín hiệu phổ.

Giá đựng mẫu có 4 khay đếm để đặt mẫu với đường kính 45 mm. Khay có 4 vị trí cố định, di

chuyển dễ dàng bằng khóa nhỏ của khay khi quay nó. Tại đó, để mẫu đo phù hợp với vị trí cố định

 Bộ phận điều khiển gồm có nguồn cung cấp, cao thế và phần bảo vệ mạch điện.

 Bộ phận bảo vệ hoạt động bao gồm ống đếm phóng điện đặt vào dưới thiết bị cung cấp của

trong det, khay được xoay đến vị trí tiếp.

mẫu cần đo lường. Thiết bị bảo vệ chủ yếu để giảm ảnh hưởng của phông từ bức xạ vũ trụ có

năng lượng cao. Khi hạt tích điện rơi vào thể tích làm việc của detector, tín hiệu ở dạng xung điện

thế từ detector được cố định và truyền qua mạch đếm trong thời gian chờ mà không có xung nào

 Bộ phận điện tử được làm từ những phần riêng biệt: tiền khuếch đại, khối tạo dạng xung,

trong thiết bị bảo vệ hoặc hệ thống nguồn bảo vệ. Nói cách khác xung từ detector được bỏ qua.



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

Tiền khuếch đại làm từ mạch điện trở “cổ điển”, mà nhờ đó dòng điện chậm lại, cho

phép cung cấp mức độ sự tự giao thoa 5-15 keV. Tín hiệu khuếch đại đầu tiên này cung cấp

đầu vào cho khuếch đại chính. Khuếch đại chính cung cấp biên độ tín hiệu ra của hạt beta



từ 20 mV đến 1V.

Tín hiệu khuếch đại cung cấp mạch lọc trong phần điện làm thành cơ sở của mạch

tích phân. Ngưỡng của mạch được thiết lập sẵn vì vậy mạch trigo thứ nhất trong suốt quá

trình truyền qua của xung chỉ thu được từ hạt alpha và hạt beta, và mạch thứ hai chỉ từ hạt

alpha. Tín hiệu của mạch cung cấp mạch phản trùng phùng mà chỉ cho phép đếm hạt beta.



Trong suốt quá trình đếm alpha chỉ tín hiệu từ mạch thứ 2 được đếm.

 Bộ phận đếm gộp hai kênh cùng với thời gian cho phép làm việc với 2 chế độ “alpha và

Phần điện tử kết hợp với nguồn cung cấp và cao thế.

beta”, “beta và thời gian”. Thời gian thực hiện được xác định bởi 4 ô chứa số. Vị trí nút ngắt điện

được đặt ở trước bảng cho phép bắt đầu đo lường đồng thời với việc lặp lại kết quả của lần đo



trước và ngừng đo lường ở bất kì thời điểm nào.

Xung từ hạt alpha được đếm ở kênh đầu tiên, hạt beta được đếm ở kênh thứ hai. Các

nút “alpha, beta”, “beta, thời gian” có thể thay đổi. Trong cách đo “alpha, beta” bộ chỉ thị

số hiển thị kết quả đếm ở kênh alpha và kênh beta, trong cách đo “beta, thời gian”, kết quả



đếm hiện ra ở kênh beta và kênh thời gian.

Khi hết thời gian cài đặt số đếm ngừng lại bởi kí hiệu âm thanh. Tín hiệu này có thể

ngắt bởi nút Stop hoặc bằng cách bắt đầu phép đo mới.

2.2 Cách vận hành

2.2.1 Thao tác chuẩn bị

Trước khi bắt đầu thí nghiệm cần đảm bảo rằng nguồn cung cấp kết nối phù hợp và không gây

nguy hiểm, để tránh hư hỏng cần kiểm tra dây nối đất. Sau đó, cắm phích của máy đo bức xạ vào ổ

điện, nhấn nút On, tiếp theo đèn Led sẽ sáng lên.

Sau khi đã có năng lượng, máy có thể hoạt động. Ở tại đó, bộ chỉ thị số phía trên sẽ hiển thị số

bên trong máy đo bức xạ, bộ chỉ thị số phía dưới hiển thị thời gian. Ấn và đẩy nút cầu dao, bộ lọc

thời gian sẽ hiển thị giá trị thời gian thiết lập ở phía trên bộ chỉ thị. Bằng cách thay đổi bộ chọn lọc

thời gian với nút ấn xuống, nó có thể kiểm tra sự phù hợp của giá trị của bộ lọc thời gian với hệ thời

gian đếm thật sự. Ấn nút Start để bắt đầu tiến hành thí nghiệm.

Máy có thể hiển thị qua màn hình thông qua cổng RS-232.

Cổng kết nối với màn hình máy tính

Công tắc khởi động



Hình 2.4 Mặt sau của máy UMF – 2000

Trước khi khởi động máy đo bức xạ cần phải đưa thời gian về '0000'. Ở tại đó, máy đo bức

 Chọn nút “ alpha, beta” hoặc “beta, thời gian".



xạ ngừng để hoạt động lại.

 Nên thực hiện đo phông với thời gian không ít hơn 1000s; ở đó vật chứa trống, đầu tiên lau

Làm nóng máy trong 30 phút.

với khăn giấy được làm ẩm với cồn, được đưa vào vị trí đếm. Đảm bảo rằng giá trị phông nằm

trong giá trị cho phép của máy đo. Nếu phông tăng lên trong quá trình đo, tìm nguyên nhân và

 Đặt nguồn điều chỉnh từ hệ thống hoàn chỉnh của máy vào thiết bị đo lường và thực hiện đo

loại bỏ.

trong 300s. Giá trị tốc độ đếm thu được không vượt quá giới hạn xác định trong giá trị cho phép.

2.2.2 Đặc trưng hoạt động của máy đo bức xạ

Tiến hành đo lường để xác định hoạt độ của mẫu bao gồm đo tốc độ đếm phông (lúc không có

mẫu) và lúc có mẫu. Giá trị phông được sử dụng trong suốt quá trình đo, chứa trung bình 8 – 10 lần

đo phông, vì vậy trong quá trình đo không nên đo ít hơn 10 lần. Hơn nữa tại đó, mục đích đo phông

bao gồm xác định sự phù hợp của giá trị phông với giá trị trung bình, việc khảo sát mang tính thống

1/2



kê. Sai số thống kê của phông được xác định theo công thức:

S(N ) 1,96(N ) 



(2.1)

trong đó N là số đếm phông

1,96 là hằng số khảo sát với độ tin cậy 95%

Thực hiện vài phép đo trên mẫu: lượng xung ghi nhận được bởi máy đo bức xạ ở cả 2 kênh



trong thời gian t là kết quả của phép đo.

Tốc độ đếm trung bình từ mẫu với phông được xác định theo công thức:

 

1 k

N t

 i 1

(2.2)

trong đó Ni là số đếm trong lần đo thứ i

k là tổng số lần đo mẫu



 

ti thời gian đếm của lần đo thứ i

n n 

Tốc độ đếm thực:



 S(n) 1,96



Khi đó, sai số tuyệt đối được tính theo công thức:

n t



   

1/2    

(2.3) Trong đó n  là

tốc độ đếm phông trung bình

tn là thời gian tiến hành đo mẫu

 Hoạt độ của mẫu được tính theo công thức:

A 

t là thời gian tiến hành đo phông

nn 

(2.4)

S(A)



 

Và sai tuyệt đối của phép đo hoạt độ

S(n) 

(2.5)

là sai số tương đối của việc xác định hiệu suất

Trong đó ε là hiệu suất của máy đo

δ0

Chú ý: Không được đo những mẫu chứa axit, bazơ với hàm lượng cao vì sẽ gây nguy hại cho

bề mặt detector.

2.3 Kỹ thuật bảo quản

2.3.1 Chỉ dẫn chung

Bảo quản được thực hiện với mục đích cung cấp thời hạn sử dụng đúng và dài của máy đo



bức xạ. Tính chất bảo quản ngăn ngừa thường xuyên được đưa ra:



Sự kiểm tra bên ngoài...............................................mỗi tháng một lần.



Làm sạch bề mặt bên ngoài......................................mỗi tháng một lần.

Kiểm tra các thông số chính.......................................mỗi năm một lần.

2.3.2 An toàn đo lường

Đây là điều cần thiết, trước tiên phải đọc sổ tay vận hành trước khi bắt đầu thí nghiệm.



Yêu cầu kèm theo trong quá trình vận hành của máy:



Tiêu chuẩn an toàn bức xạ.



Quy tắc vệ sinh cơ bản của an toàn bức xạ.



Quy tắc kĩ thuật vận hành của người sử dụng thiết bị điện.

Quy tắc an toàn trong quá trình vận hành của người sử dụng thiết bị điện.

Trong suốt quá trình hoạt động máy phải được nối đất và vị trí nối đất ở gần bảng điều khiển.

Nguồn cung cấp cho máy hoạt động với điện thế từ 400 V đến 1200V, vì vậy không được mở

máy sớm hơn 10 phút sau khi đã ngắt dòng.

Chỉ những nhân viên đã trải qua đào tạo mới có thể sửa chửa và điều chỉnh các thiết bị.

2.3.3 Kĩ thuật bảo quản

Kĩ thuật bảo quản chia ra làm 2 hướng: dịch vụ bảo quản thông dụng và dịch vụ bảo quản tuần

 Dịch vụ bảo quản thông dụng



hoàn.

Dịch vụ bảo quản thông dụng được thực hiện trong suốt quá trình vận hành thường



xuyên của máy đo.

Dịch vụ bảo quản thông dụng bao gồm sự kiểm tra bên ngoài của máy đối với kiểm

tra hiện hành và loại bỏ hệ số mà có thể gây ảnh hưởng đến vận hành và an toàn.

Trong trường hợp bị biến dạng hoặc hư hại, chúng sẽ bị loại bỏ trực tiếp để ngăn chặn sự hỏng

 Kĩ thuật bảo quản tuần hoàn



của máy.

Kĩ thuật bảo quản tuần hoàn bao gồm chuẩn hóa có tính chu kì.

2.4 Phương pháp chuẩn hóa

2.4.1 Chỉ dẫn chung

Chuẩn hóa của máy được thực hiện bởi mỗi quốc gia theo luật đo lường hoặc bởi cá nhân có

thẩm quyền hoặc tổ chức có quyền thực hiện chuẩn hóa. Tất cả những sản phẩm mới, máy đang sửa

chửa và máy đo đều cần chuẩn hóa.

Chuẩn hóa sơ cấp được thực hiện đối với máy mới sản xuất và của máy sau khi đã sửa chữa.

Chuẩn hóa tuần hoàn được thực hiện trong quá trình vận hành của máy.

Khoảng cách giữa những lần chuẩn hóa là 1 năm.

2.4.2 Phương pháp chuẩn hóa sơ cấp

Giá trị đặc trưng đo lường trong việc chuẩn hóa sơ cấp được thực hiện trong suốt quá trình vận

hành của máy theo mục đích đo lường riêng.

Hiệu suất ghi nhận bức xạ alpha, beta phụ thuộc vào khối lượng của mẫu phân tích, giá trị tốc

độ đếm xung của nguồn chuẩn Sr-90 và Pu-239 đồng dạng hình học, giá trị phông của alpha beta

- Cách thức vận hành và chuẩn hóa

được xác định trong suốt quá trình chuẩn hóa của máy.

Trong quá trình vận hành, chuẩn hóa được thực hiện và thiết bị áp dụng như bảng 2.1

Bảng 2.1 Cách thức chuẩn hóa và phương tiện thực hiện chuẩn hóa sơ cấp

Thao tác Cách thức chuẩn hóa và đặc trưng kĩ thuật

Kiểm tra bên ngoài Bằng mắt.

Thao tác vận hành

Xác định đặc trưng đo lường Cs-137 và Sr-90(Y-90) đặt trong dụng cụ

chứa bằng thủy tinh, tương ứng với vật

chứa mẫu phân tích với khối lượng 50-500

mg.

Nguồn mẫu trong khối K-40 với kích thước

hạt không quá 50 micromet và hoạt độ

riêng 10-50 Bq/g.

Nguồn mẫu trong khối Pu-239 với kích

thước hạt không quá 5 micromet và hoạt độ

riêng 10-50 Bq/g.

Dạng phổ của nguồn mẫu với hiệu ứng tự

hấp thụ không quá 15 KeV, với hoạt độ 1-

50 Bq trong vật chứa, tương ứng với vật

chứa mẫu phân tích.

Nguồn kết hợp U-238+Th-234+Pa-234+U-

234 với hoạt độ 20-200Bq.

Vật chứa mẫu phân tích.

Cân tiểu ly.

Cồn.

Đồng hồ bấm giây.

Dụng cụ khuấy.

Nhíp.

- Tiến hành chuẩn hóa

 Kiểm tra bên ngoài

Xử lí kết quả đo lường



Trong kiểm tra bên ngoài cần chú ý:



Bộ hệ thống hoàn chỉnh của máy đo bức xạ;



Không tồn tại những hiệu ứng ảnh hưởng đến quá trình đo;



Khả năng áp dụng tài liệu vận hành.



Thao tác vận hành

Trong quá trình hoạt động, máy đo được khởi động, đèn Led và bộ chỉ thị số được

kiểm tra, nút Start up và Stop được kiểm tra khả năng hoạt động. Đối với mục đích của

phần này thì ta sẽ bật nút “beta, thời gian”, hệ thực hiện trong 1s và nút Start up được nhấn.

Tốc độ đếm sẽ hiện ở dưới bộ chỉ thị số. Kiểm tra và ngừng đếm sau 1s. Lặp lại các bước



với thời gian tiến hành 10, 100, 1000s.

Khi sử dụng vật chứa mẫu đo thì phải chuẩn bị mẫu đo từ khối K-40 và Pu-239 với

khối lượng từ 50 đến 500mg. Quá trình chuẩn bị cho mẫu cần phân tích phải tương tự đối

 Xác định đặc trưng đo lường

với nguồn chuẩn.

Sau khi máy đo được làm nóng và tiến hành hoạt động, thực hiện đo phông đồng thời bởi kênh

alpha và beta với thời gian thực hiện khoảng 3000s không ít hơn 5 lần. Việc đo phông được thực

hiện với vật chứa trống (không để mẫu), được đặt vào vị trí đếm của thiết bị. Tính toán được tốc độ

đo phông theo công thức:

  i 1 k

(2.6)

Trong đó i= 1…k

k là số lần đo

ni là giá trị đo phông ở lần thứ i

Tiến hành đo tốc độ đếm của các mẫu đo đã chuẩn bị từ mẫu nguồn K-40, Pu-239, Pu-239

(nguồn mỏng), Cs-137 và Sr-90 (Y-90), giống như đo nguồn. Việc đo lường được thực hiện với số

 Xử lí kết quả đo lường

đếm không ít hơn 1000 bởi 2 kênh đồng thời, không ít hơn 5 lần. Kết quả được ghi trên form đo.

Dựa vào bảng báo cáo, có thể xác định được giá trị của đặc trưng đo lường:

1) Tính toán được tốc độ đếm thực trung bình n và sai số thống kê của mỗi hạt nhân S(n)

  i 1 k.t



(2.7)

S(n) 1,96 



n t



   

1/2    

(2.8)

Trong đó: tn là tổng thời gian đo

Ni là số xung ghi nhận được.

 

2) Tính toán được hiệu suất của máy

n A

(2.9)

Sai số hiệu suất theo công thức

 

   A

S(n) A

(2.10)

trong đó As là hoạt độ nguồn chuẩn

ε là hiệu suất máy đo

3) Tính toán độ ảnh hưởng χ của tốc độ đếm alpha thêm vào kênh beta từ nguồn mỏng Pu-239



 

bởi công thức

n n



(2.11)

trong đó nα là số đếm từ kênh alpha

nβ là số đếm từ kênh beta

4) Xác định sai số hoạt độ bức xạ trong mẫu đo.

Xác định sai số phép đo hoạt độ được thực hiện bằng nguồn mẫu, sử dụng giá trị A0 của bức

xạ đặc trưng. Thông số phép đo được cung cấp bởi điểm hoặc thể tích hình học. Việc đo lường được

thực hiện đối với 2 giá trị hoạt độ từ phạm vi đo lường của máy. Sai số phép đo được tính theo công

thức

 A



.100 A

 

 A A t A

(2.12)

trong đó At là giá trị của hoạt độ đo được.

As, δAs là hoạt độ nguồn mẫu và sai số chuẩn hóa.

Kết quả thu được được so sánh với giá trị đặc trưng của máy, được cung cấp trong tiêu chuẩn

kĩ thuật.

2.4.3 Phương pháp chuẩn hóa tuần hoàn

- Cách thức tiến hành và chuẩn hóa

Khoảng giữa những lần chuẩn hóa tuần hoàn là 1 năm.

Quá trình thực hiện chuẩn hóa tuần hoàn trong vận hành và cách thức định rõ trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Cách thức chuẩn hóa và phương tiện thực hiện chuẩn hóa tuần hoàn

Thao tác Cách thức chuẩn hóa và đặc tính kĩ thuật

Kiểm tra bên ngoài Bằng mắt.

Thao tác thí nghiệm

Xác định đặc trưng đo lường Cs-137 và Sr-90(Y-90) trong dụng cụ

chứa bằng thủy tinh, tương tự như vật

chứa để đo mẫu với khối lượng trong

phạm vi từ 50-500mg.

Nguồn chuẩn Sr-90(Y-90), Pu-239 với

hoạt độ 20Bq.

Vật chứa mẫu đo.

Cân phân tích.

Cồn.

Dụng cụ khuấy.

Nhíp.

Đồng hồ bấm giây.

Xử lí kết quả đo lường

- Tiến hành chuẩn hóa

 Kiểm tra bên ngoài



Trong quá trình kiểm tra bên ngoài cần chú ý



Hệ thống hoàn chỉnh của máy.



Sự có mặt của mối hàn.



Không tồn tại những khuyết tật ảnh hưởng đến quá trình đo.



Ghi quá trình vận hành vào tài liệu.



Sự có mặt của dấu chuẩn hóa của lần chuẩn hóa trước.

Thao tác thí nghiệm

Trong quá trình vận hành, máy được khởi động, đèn Led và đèn chỉ thị số sáng lên, nút Start

up và nút Stop và thời gian được kiểm tra đối với khả năng hoạt động. Riêng mục đích bài này máy

đo bức xạ được bật ở chế độ “beta, thời gian”, thời gian thực hiện là 1s và nút Start up được nhấn.

Tốc độ đếm sẽ hiện ở dưới của bộ chỉ báo dạng số. Thiết lập hệ thống đếm ngừng lại sau 1s. Lặp lại

 Xác định đặc trưng đo lường



các bước với thời gian thực hiện lần lượt là 10, 100, 1000 giây.

Sau khi máy đo được làm nóng lên và đã ấn các nút vận hành, thực hiện đo đồng thời

phông của kênh alpha-beta với thời gian 3000s, không ít hơn 5 lần. Việc đo phông được



thực hiện với vật trống (không để mẫu), đặt vào vị trí của thiết bị dò.

Tính toán được tốc độ đếm của phông theo công thức

  i 1 k

(2.13)

Trong đó i=1….k

k là số lần đo



ni là giá trị phông của lần đo thứ i

Thực hiện đo tốc độ đếm từ nguồn mẫu để xác định sai số hoạt độ đo của máy. Hơn

nữa, có thể xác định hoạt độ đo của hai nguồn với hoạt độ đã biết A0 của hạt nhân riêng.

Giá trị đo hoạt độ nguồn sẽ không vượt quá phạm vi làm việc của máy đo bức xạ alpha,

 Xử lí kết quả đo lường

beta.

Xác định giá trị tốc độ đếm điều chỉnh từ nguồn chuẩn và sự phù hợp của chúng so với giá trị

cung cấp trong chuẩn hóa sơ cấp. Sự chênh lệch không được vượt quá 10%.

Xác định hoạt độ trong mẫu đo

A  t

n t 

(2.14)



trong đó ε là hiệu suất máy đối với nguồn này.

 A



.100 A

 

Sai số của hoạt độ

 A A t A

(2.15)

Sai số không vượt quá 15%.



Chú ý:

 Quá trình chuẩn hóa được thực hiện trong các điều kiện sau:



Trong quá trình vận hành cần đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn kỹ thuật bảo quản.



Nhiệt độ không khí: (20±5)0C;



Độ ẩm tương đối: từ 30 đến 80%;



Áp suất khí quyển: từ 84 đến 106,7kPa; Phông bức xạ: không quá 0,2 mkZvh-1.

Trong quá trình chuẩn hóa có thể xảy ra việc tăng phông từ bên ngoài nguồn, cần phải loại

bỏ.

2.5 Quá trình bảo quản

Máy đo bức xạ trước khi vận hành phải sẽ được bảo quản ở kho trong bao bì của nhà sản xuất

ở nhiệt độ từ 5 đến 400C và độ ẩm tương đối 80% ở 250C.

Thời hạn sử dụng mà không có bảo quản là 3 năm. Điều kiện bảo quản của máy đo bức xạ không có bao bì ở nhiệt độ từ 10 đến 350C và độ ẩm

tương đối 80% ở 250C.

Những điều kiện bảo quản trên không có bụi, axit, và hơi nước kiềm, khí ô nhiễm hoặc chất

bẩn gây hại khác. Đó là những nguyên nhân gây bào mòn.

Điều kiện bảo quản trên sẽ ngăn chặn ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào máy.

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM

3.1 Chuẩn bị mẫu điện phân

Phương pháp tạo mẫu là một bước quan trọng vì hạt alpha, beta là những hạt có quãng chạy

ngắn nên cần tạo mẫu có bề dày mỏng để các hạt không bị mất năng lượng nhiều khi đi vào

detector. Ở đây sử dụng phương pháp mạ điện phân kết tủa để tạo mẫu, và hỗn hợp các đồng vị để tạo thành mẫu là uranium (234U, 238U) trong bột uranyl acetate.

3.1.1 Giới thiệu về uranyl acetate [6]

Uranyl acetate UO2(CH3COO)2.2H2O có dạng bột, tinh thể màu vàng có khối lượng riêng là 2,893 g/cm3, mất nước ở nhiệt độ 1100C, ở nhiệt độ 2750C phân hủy tạo thành UO3, độ tan trong nước ở 150C là 7,73%, trong nước nóng bị thủy phân. Tan trong etanol, ete, axit.

Uranyl acetate được điều chế bằng cách cho acetate tác dụng với UO2(OH)2 hoặc UO3. Dung

dịch uranyl acetate 1% và 2% được dùng như chất chỉ thị, và là dung dịch chuẩn khi nó tạo thành

một dạng muối không tan với natri. Uranyl acetate được dùng như chất phẩm màu để soi kính hiển

vi điện tử. Hầu hết các quá trình xử lý trong kính hiển vi điện tử cho các yêu cầu sinh học đều sử

dụng uranyl acetate. Ngoài ra uranyl acetate còn dùng trong phân tích thể tích. Nồng độ giới hạn của uranyl acetate trong không khí là 0,019 mg/m3.

Uranyl acetate dùng trong thương mại được làm từ uranium nghèo, có hoạt độ phóng xạ cỡ

0,31÷0,51 μCi/g, độ phóng xạ nhẹ này không đủ để gây nguy hiểm khi nó ở bên ngoài cơ thể. Tuy

nhiên nó rất độc nếu bị nuốt, bị hít hoặc tiếp xúc với da khi bị trầy xước. Và nếu bị chiếu trong thời

gian dài sẽ gây nguy hiểm do các ảnh hưởng tích lũy lại.

Uranyl acetate rất nhạy sáng đặc biệt là ánh sáng UV. Thậm chí một số ánh sáng huỳnh quang

có thể làm kết tủa và gây ảnh hưởng có hại khác cho mẫu. Do đó nên để tránh xa ánh sáng vì sự

nhuốm màu, cần cất giữ dung dịch nước hoặc tinh thể khô được tốt. Do tính chất nhạy sáng nên

uranyl acetate ở dạng bột hay dung dịch đều phải được giữ trong tối, tránh ánh sáng trực tiếp để đảm

bảo các tính chất của nó không bị phá hủy.

Hình 3.1 Bột uranyl acetate tại phòng thí nghiệm Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân trường Đại học Tự

Nhiên TP. Hồ Chí Minh



3.1.2 Hóa chất



Bột uranyl acetate.



Nước cất.



Dung dịch axit HCl 1M.



Dung dịch (NH4)2SO4 0,15M.

Dung dịch acetone CH3COCH3.

 Bộ phận điện phân.



3.1.3 Dụng cụ

Ống inox: dùng để bao ống teflon và nối với bộ nguồn. Ống inox có chiều cao 3,7 cm,

đường kính ngoài 4 cm, đường kính trong 3 cm. Bên trong ống inox có các khớp răng cưa

để có thể bao chặt ống teflon giúp cho dung dịch khi điện phân không bị gỉ ra ngoài và

không bị dính vào ống inox.



Hình 3.2 Ống inox

Ống teflon: có chiều cao 5,2 cm, đường kính ngoài 3 cm, đường kính trong 2,2 cm.

Với kích cỡ đó ống có thể chứa tối đa 19 ml dung dịch, ống còn có tác dụng giữ cố định

miếng thép không gỉ, ngăn cách miếng thép không gỉ và dây platin. Một phần phía ngoài

ống teflon được tạo răng cưa để khớp chặt với ống inox.



Hình 3.3 Ống teflon

Thép không gỉ: mỏng, có dạng đĩa tròn, đường kính 2,6 cm, được đặt dưới đáy ống

inox, được kẹp chặt giữa ống inox và teflon. Thép không gỉ được nối với cực âm của bộ



nguồn dùng làm catod để uranium tinh khiết kết tủa xuống và bám chặt lên bề mặt.



Dây platin: dùng làm anod, nối với cực dương của bộ nguồn.



Bộ cung cấp nguồn DC có thể điều chỉnh hiệu điện thế, cường độ dòng điện.

Đèn hồng ngoại

Hình 3.4 Thép không gỉ Hình 3.5 Dây Platin

Hình 3.6 Bộ cung cấp nguồn DC Hình 3.7 Đèn hồng ngoại



Hình 3.8 Pipet 5 μl, 5ml

Ngoài ra trong quá trình thí nghiệm cần có bộ dụng cụ khuấy để đánh tan bọt khí Cl2,

NH3, SO2 sủi bọt, giúp cho uran bám tốt trên bề mặt thép. Và cũng do dây Pt nhỏ không thể

tạo dạng hình học tương đồng với thép nên để giúp các ion phân bố đều lên bề mặt thì cần

có dụng cụ khuấy.



Hình 3.9 Bộ dụng cụ khuấy



Cốc thủy tinh



Phễu



Cân tiểu ly



Nhíp



Giấy lọc

Khăn giấy



Bao tay làm thí nghiệm

Dây Pt

+ -

Ống teflon

ống inox

Hình 3.10 Mô hình bộ điện phân

Ống teflon

Dây Platin

Ống inox

Thép không gỉ (Catot)

Hình 3.11 Hình dạng lát cắt của bộ điện phân

Bộ dụng cụ khuấy

Bộ cấp nguồn DC

Bộ điện phân

Hình 3.12 Các bộ phận điện phân



3.1.4 Các bước tiến hành

Tạo dung dịch điện phân

Tạo dung dịch HCl 1M từ dung dịch HCl đậm đặc với nồng độ 98% như sau:

Lấy 100 ml nước cất cho vào cốc thủy tinh, sau đó cân 3,72 g dung dịch HCl 98% cho vào

cốc, khuấy đều để tạo thành dung dịch HCl 1M.

Tạo dung dịch điện phân: cân 0,035 uranyl acetate cho vào cốc thủy tinh, thêm 10 ml HCl 1M

vào khuấy đều.

Sau đó, lọc dung dịch đã pha ở trên bằng giấy lọc, rồi cất dung dịch. Vì uranyl acetate rất nhạy

sáng nên các quá trình thao tác trên cũng như quá trình cất giữ dung dịch nên để nơi tránh ánh sáng

trực tiếp hoặc tốt nhất là để trong tối.

Sau khi tạo dung dịch điện phân xong thì các dụng cụ nên rửa sạch và rửa lại với acetone.

Phản ứng xảy ra giữa dung dịch uranyl acetate UO2(CH3COO)2.2H2O với dung dịch axit HCl

tạo thành dung dịch muối uranyl cloride như sau:





2CH COOH 2H O



UO (CH COO) .2H O 2HCl UO Cl 2

- Khi tiến hành điện phân dung dịch tức là có phản ứng oxi hóa - khử xảy ra ở các điện cực.



(3.1)



 4H 6e

  

U 2H O

Ở catod (cực âm -) xảy ra quá trình khử ion UO2

2 2



(3.2)

Ở anod (cực dương +) xảy ra quá trình oxi hóa ion Cl-

2Cl

   2

(3.3)

Kết quả của quá trình điện phân ở canod ta sẽ thu được uranium nguyên chất, ở anod sẽ có khí



Cl2 thoát ra.

Tạo dung dịch đệm

Tạo dung dịch (NH4)2SO4 0,15M như sau: đầu tiên cân khoảng 2g bột (NH4)2SO4 vào cốc thủy

tinh rồi thêm 100ml nước cất vào cốc, khuấy đều ta thu được dung dịch (NH4)2SO4 0,15M.

 Các yêu cầu để tạo được mẫu tốt

Mẫu tốt, đạt yêu cầu là mẫu có bề mặt mạ phải bóng, mịn, không bị bong và có độ bám chắc

cao. Để tăng khả năng bám tốt, chất kết tủa không bị rời ra, không bị dạng cát thì bề mặt vật liệu mạ

tức là tấm thép không gỉ phải được làm nhẵn, bóng, loại bỏ các tạp chất và tẩy sạch các chất bám



lên bề mặt. Có 2 phương pháp để làm sạch bề mặt là:

Phương pháp cơ học: dùng giấy nhám chà sạch bề mặt thép không gỉ, sau đó dùng



dung dịch rửa acetone rửa lại thật sạch rồi đem sấy khô dưới đèn hồng ngoại.

Phương pháp hóa học: dùng acetone rửa sạch bề mặt không qua giai đoạn làm sạch cơ

học, dùng khăn giấy lau sạch lại rồi làm khô dưới ngọn đèn hồng ngoại.

Trong bài luận này chỉ làm sạch bề mặt theo phương pháp hóa học.

Ngoài ra, để tạo được mẫu tốt thì cần tạo dung dịch đệm điện phân để làm tăng khả năng dẫn

điện cho dung dịch và phân cực tốt giữa anod và catod để quá trình điện phân diễn ra thuận lợi, ta

dùng dung dịch (NH4)2SO4 0,15M làm dung dịch đệm điện phân. Dung dịch (NH4)2SO4 là dung

dịch được tạo giữa bazơ yếu NH4OH với axit mạnh axit sunphuric H2SO4 sẽ làm tăng độ dẫn điện

cho dung dịch ban đầu.

Tất cả các thiết bị điện phân (ống inox, ống teflon, dây Pt) trước và sau điện phân đều được

rửa sạch, lau lại bằng khăn giấy, dùng bơm thổi các bụi khăn dính vào ra khỏi dụng cụ.

Một yếu tố khác ảnh hưởng đến kết quả điện phân, đến sự phân bố lớp mạ trên bề mặt thiếc là

dạng hình học của anod và khoảng cách giữa anod và catod. Anod có dạng tương đồng với hình

dạng của catod. Catod dùng trong quá trình điện phân là thép không gỉ có dạng đĩa nên anod có

dạng tương tự là tốt nhất. Khoảng cách giữa anod và catod khoảng 7-10 mm là phù hợp. Do điều

kiện trong phòng thí nghiệm không có dây Pt đủ dài nên dây Pt ở đây có hình dạng chữ U ngang

như hình 3.3, khoảng cách anod và catod trong quá trình thí nghiệm này là 5mm.

Uranium khó bám trên bề mặt thép không gỉ nên trong quá trình tiến hành thí nghiệm cần sử

dụng thêm bộ dụng cụ khuấy để giúp quá trình điện phân đạt kết quả.

Vì uranium chủ yếu phát alpha và chỉ phát gamma với cường độ yếu, trong đó tia alpha có

quãng chạy ngắn, dễ bị hấp thụ trong môi trường vật chất. Do đó, ta không tạo mẫu có lớp kết tủa

quá dày sẽ gây ra hiện tượng tự hấp thụ trong mẫu, làm cho hiệu suất ghi nhận giảm dẫn đến phép

đo không chính xác. Để tránh việc này khi tiến hành điện phân ta nên điều chỉnh thời gian, hiệu điện

thế hoặc dòng điện, tốc độ khuấy.

3.1.5 Tiến trình thực hiện

Trước khi tiến hành thực hiện thì cần phải rửa các dụng cụ điện phân và lau khô, làm sạch bề

mặt catod.

Quy trình điện phân như sau:

Bước 1: dùng pipet hút acetone để lau sạch bề mặt thép không gỉ, dùng khăn giấy lau khô lại.

Bước 2: cho thép không gỉ vào ống inox. Vặn chặt ống teflon vào ống inox

Bước 3: dùng pipet hút dung dịch đệm (NH4)2SO4 vào trước rồi dùng pipet hút uranyl cloride

vào, đặt dây Pt nằm trong dung dịch để làm anod.

Bước 4: dùng bộ cấp nguồn DC để cung cấp cho quá trình điện phân. Nối cực dương của nguồn

với dây Pt, cực âm với điểm tiếp xúc của tấm thép không gỉ. Dùng bộ dụng cụ khuấy dung dịch

cho đều, chỉnh dòng điện hoặc điện thế thích hợp.

Điện phân với dung dịch uranyl cloride 50 μl (mẫu 50 μl): ứng với mỗi mẫu chứa 50 μl

dung dịch uranium thì có tổng hoạt độ phát alpha khi đo trên máy Alpha Analyst là 6,0  0,2

Bq.

Quy trình chung: trong quá trình điện phân bước đầu tiên cần thực hiện là lau sạch các

dụng cụ trong bộ điện phân, làm sạch bề mặt thép không gỉ để cho uranium dễ bám vào. Quá

trình điện phân được thực hiện với các thông số chung như dùng pipet hút 4,5 ml dung dịch đệm

(NH4)2SO4, và 50 μl dung dịch uranyl clorua khuấy đều dung dịch với nhau, mắc vào bộ cấp

nguồn DC. Và với các thông số riêng như dòng điện, hiệu điện thế, tốc độ khuấy để tạo ra những

mẫu điện phân khác nhau dùng khảo sát độ chính xác của máy đo tổng hoạt độ alpha, beta. Sau

khi điện phân xong, tháo bộ cấp nguồn, lấy tấm thép ra rửa bằng acetone và đem sấy dưới đèn

hồng ngoại 20 phút. Đánh dấu mẫu và cất vào túi nilon.

 Mẫu M50.1: điện phân theo như quy trình chung với dung dịch uranyl cloride (UO2Cl2) 50 μl

Tiến hành điện phân để tạo ra 5 mẫu M50.1, M50.2, M50.3, M50.4, M50.5 như sau:

và dung dịch đệm 4,5 ml. Đem điện phân với dòng điện 100 mA, hiệu điện thế 5V trong thời

gian 35 phút. Dùng bộ cấp nguồn DC để cung cấp cho quá trình điện phân. Nối cực dương của

nguồn với dây Pt, cực âm với điểm tiếp xúc của tấm thép không gỉ. Trong quá trình điện phân

tiến hành khuấy 3 lần, mỗi lần 4 phút, cứ 2 phút thì đảo cực 1 lần. Lúc đầu khuấy mạnh sau đó

giảm tốc độ khuấy trung bình. Sau khi điện phân xong, tháo bộ cấp nguồn, lấy tấm thép ra rửa

 Mẫu M50.2: làm tương tự như mẫu M50.1 nhưng điện phân với dòng điện 120 mA, hiệu điện

bằng acetone và đem sấy dưới đèn hồng ngoại 20 phút. Đánh dấu mẫu và cất vào túi.

thế 5V trong thời gian 40 phút. Trong quá trình điện phân tiến hành khuấy 3 lần, mỗi lần 4

 Mẫu M50.3: làm tương tự như mẫu M50.1 nhưng điện phân với dòng điện 80 mA, hiệu điện

phút, cứ 2 phút thì đảo cực 1 lần. Lúc đầu khuấy mạnh sau đó giảm tốc độ khuấy trung bình.

thế 5V trong thời gian 50 phút. Trong quá trình điện phân tiến hành khuấy 5 lần, mỗi lần 4

 Mẫu M50.4: làm tương tự như mẫu M50.1 nhưng điện phân với dòng điện 100 mA, hiệu điện

phút, cứ 2 phút thì đảo cực một lần. Lúc đầu khuấy mạnh sau đó giảm tốc độ khuấy trung bình.

thế 5V trong thời gian 60 phút. Dùng bộ cấp nguồn DC để cung cấp cho quá trình điện phân.

Trong quá trình điện phân tiến hành khuấy 6 lần, mỗi lần 4 phút, cứ 2 phút thì đảo cực 1 lần.

 Mẫu M50.5: làm tương tự như mẫu M50.1 nhưng điện phân với dòng điện 80 mA, hiệu điện

Lúc đầu khuấy mạnh sau đó giảm tốc độ khuấy trung bình.

thế 4,5V trong thời gian 60 phút. Trong quá trình điện phân tiến hành khuấy 6 lần, mỗi lần 4

phút, cứ 2 phút thì đảo cực 1 lần. Lúc đầu khuấy mạnh sau đó giảm tốc độ khuấy trung bình.

Hình 3.13 Hình mẫu M50.4

Điện phân với dung dịch chứa uranium 100 μl (mẫu 100 μl): ứng với mỗi mẫu chứa 100 μl

dung dịch uranium thì tổng hoạt độ phát alpha là 10,0  0,2 Bq khi đo trên hệ Alpha Analyst

của PTN hạt nhân Đại học Tự nhiên.

Tiến hành thí nghiệm tương tự như đối với mẫu điện phân 50 μl dung dịch uranyl cloride để

thu được 5 mẫu: M100.1, M100.2, M100.3, M100.4, M100.5.

Hình 3.14 Hình mẫu M100.5

3.2 Nguồn chuẩn

 Nguồn chuẩn alpha: dùng để xác định các thông số đối với bức xạ alpha.

Nguồn chuẩn có hình dạng đĩa làm bằng thép không gỉ với đường kính 24,1 mm và chiều dày

0,65 mm.

Nguồn chuẩn được tạo từ phương pháp mạ điện phân kết tủa. Tổng hoạt độ phát alpha được



xác định bằng detector nhấp nháy ZnS.



Ngày chuẩn hóa: 1/4/2004.



Tổng hoạt độ: 391 dpm = 6,517 Bq.



Sai số: 3 dpm = 0,050 Bq.

Khoảng năng lượng: 3700 – 7950 keV.

Bảng 3.1 Các đồng vị trong nguồn chuẩn alpha [3]

Chu kỳ bán rã Phạm vi năng lượng Đồng vị Hoạt độ (dpm) (năm) (keV)

98,3  2,0 U-238 3900 – 4290

96,7  2,0 U-234 4580 - 4860

Pu-239 4950 - 5240 97,3  2,0

4,468.109 2,455.105 2,410.104 4,322.102 Am-241 5275 – 6690 93,6  2,0

 Hiệu chỉnh hoạt độ của nguồn chuẩn



 t

0,693 T 1/ 2

Hình 3.15 Hộp đựng nguồn chuẩn alpha và nguồn chuẩn alpha

Công thức tính hoạt độ: (3.4)   A A e 0 A e 0

trong đó A0 là hoạt độ tại thời điểm sản xuất.

A là hoạt độ cần hiệu chỉnh.

T1/2 chu kì bán rã của đồng vị cần quan tâm.

t là thời gian từ ngày sản xuất đến nay.

0,693

1/ 2

Tuy nhiên các đồng vị trong nguồn chuẩn có thời gian bán rã rất lớn so với thời gian từ ngày

 Te

 nên A = A0. Vì vậy có thể sử dụng hoạt độ tại

sản xuất đến nay (khoảng 6 năm). Do đó



thời điểm sản xuất để tính toán.



 Nguồn chuẩn beta: dùng để xác định các thông số đối với bức xạ beta Nguồn bao gồm các đồng vị: 238U + 234Th + 234U + 234Pa.



Ngày sản xuất: 25/12/2007.



Tổng hoạt độ phát beta của nguồn: 44,1 Bq.

Sai số: 4,41 Bq.

Hình 3.16 Hộp đựng nguồn chuẩn và nguồn chuẩn beta

Tổng lượng chất nhiễm bẩn lên hoạt độ nguồn không vượt quá 1%. Mức độ nhiễm bẩn khi vấy

vào không quá 1 Bq.

 Hiệu chỉnh hoạt độ: Tương tự như đối với nguồn chuẩn phát alpha vì thời gian bán rã lớn

hơn nhiều so với thời gian từ lúc sản xuất đến lúc đo (khoảng 3 năm) nên có thể tính toán theo

hoạt độ tại thời điểm sản xuất.

3.3 Đo đạc và kết quả

3.3.1 Xác định hiệu suất của máy [4]

Trong các phép đo phóng xạ khác nhau không phải hạt nào cũng được ghi khi rơi vào detector.

Hơn nữa nếu tương tác xảy ra thì tín hiệu cũng chỉ được ghi nhận nếu nó có giá trị lớn hơn độ nhạy

của hệ ghi. Vì vậy hiệu suất ghi là một trong những thông số cơ bản của máy trong quá trình xác

định hoạt độ của mẫu.

 

- Hiệu suất được tính theo công thức (2.4)

n A

Hiệu suất ghi của thiết bị đo là tỉ số giữa số hạt được ghi nhận với hoạt độ của nguồn.

  i 1 5

là tốc độ đếm trung bình trong 5 lần đo. với



As là hoạt độ của nguồn chuẩn đã biết.

 

 



n  A

Sai số hiệu suất tính theo công thức truyền sai số (2.5)



với  là sai số tuyệt đối hiệu suất.

 

n 1,96



n t



   

1/2    

là sai số tốc độ đếm.





 A A

là sai số tương đối của hoạt độ.



Đo phông trong thời gian 300 s tiến hành với 5 lần đo.



Số đếm phông alpha trung bình là 0 số đếm

Số đếm phông beta trung bình là 9 số đếm

Hình 3.17

Hì

ản

đo

ôn

trê

áy UMF – 2000

Đo nguồn chuẩn trong thời gian 300 s tiến hành với 5 lần đo.

Hình 3.18 Hình đo số đếm nguồn chuẩn alpha trên máy UMF – 2000

Hình 3.19 Hình đo số đếm nguồn chuẩn beta trên máy UMF – 2000

Số đếm trung bình

Nguồn Nguồn chuẩn alpha Nguồn chuẩn beta

Tốc độ đếm thực trung bình

558 2334

 Xác định hiệu suất ghi của máy đối với:



1,8610,154 7,7500,141



28,56%

 

n s A

1,861 6,517

 

 



 .28,56% 2,58%

  

 n A

0,154 6,517

0,05 6,517

Bức xạ alpha

 28,56% 2,58%

 



Vậy:



17,57%

 

n s A

7, 750 44,1

 

 

 .17,57% 2,06%

  

 n A

0,141 4, 41  44,1 44,1

Bức xạ beta

Vậy:

 17,57% 2,06%

 

3.3.2 Xác định hoạt độ các mẫu điện phân: dùng phương pháp tương đối [4]

Phương pháp đo tương đối hoạt độ dựa trên cơ sở so sánh hoạt độ nguồn chưa biết At với hoạt

độ đã biết trước As của nguồn chuẩn.

A  s

n 

Với (3.5)

A  t

n 

(3.6)

s và mẫu điện phân

t có giá trị như

Hiệu suất của thiết bị ghi trong trường hợp nguồn chuẩn



nhau nếu thỏa mãn các điều kiện sau:

Các phép đo trong cả hai trường hợp đều được tiến hành trong những trường hợp như



nhau.



Độ chính xác thống kê các phép đo trong cả hai trường hợp đều như nhau.

Các chất phóng xạ cần phân bố đồng đều theo thể tích và chiều dày của nguồn và mẫu

 Nếu

s =

t thì từ công thức (3.5), (3.6) ta có thể tìm được At.

  

A A

cũng cần như nhau

A A

n n



(3.7)

Sai số hoạt độ được tính theo công thức truyền sai số:















t 2

A n

n n

  

  

  

  

   

   

(3.8)

Đo đạc và kết quả

MẪU 50 μl

- Bảng kết quả

Hình 3.20 Hình đo số đếm mẫu M50.3 trên máy UMF – 2000

Hoạt độ phát alpha của mẫu 50 μl

Số đếm tổng

Mẫu M50.1 M50.2 M50.3 M50.4 M50.5

trung bình

Tốc độ đếm

434 441 435 517 528

trung bình

Hoạt độ

1,4470,136 1,4710,137 1,4490,136 1,7240,149 1,7610,150

phát alpha

5,0650,452 5,1490,460 5,0720,453 6,0360,543 6,1670,555

Hoạt độ phát beta của mẫu

Số đếm tổng

Mẫu M50.1 M50.2 M50.3 M50.4 M50.5

trung bình

202 201 190 233 241

Số đếm thực

trung bình

Tốc độ đếm

193 192 181 224 232

thực trung bình

Hoạt độ phát

0,6440,042 0,6410,041 0,6030,040 0,7450,045 0,7330,045

beta

3,6550,254 3,6460,253 3,4330,245 4,2410,275 4,3970,281

MẪU 100 μl

- Bảng kết quả

Hình 3.21 Hình đo số đếm mẫu M100.2 trên máy UMF – 2000

Hoạt độ phát alpha của mẫu

Số đếm

tổng trung

Mẫu M100.1 M100.2 M100.3 M100.4 M100.5

bình

Tốc độ đếm

850 852 862 869 825

trung bình

2,8330,190 2,8410,191 2,8730,192 2,8950,193 2,7500,188

phát alpha

Hoạt độ 9,9201,062 9,9481,064 10,0571,074 10,1371,080 9,6281,037

Hoạt độ phát beta của mẫu

Số đếm tổng

Mẫu M100.1 M100.2 M100.3 M100.4 M100.5

trung bình

Số đếm thực

413 422 411 415 406

trung bình

Tốc độ đếm

404 413 402 406 397

thực trung bình

Hoạt độ phát

1,3450,059 1,3770,060 1,3390,059 1,3540,059 1,3240,059

beta

7,6550,389 7,8340,395 7,6210,388 7,6900,380 7,5340,386

Hoạt độ phát alpha của mẫu 50 μl và 100 μl trên hệ đo Alpha Analyst

Mẫu 50 μl Mẫu 100 μl

6,2  0,2 (Bq) 10,0  0,2 (Bq)

So sánh hoạt độ phát alpha trên máy đo tổng hoạt độ alpha, beta và máy đo Alpha Analyst ta

thấy 2 hoạt độ này tương đối gần bằng nhau, tuy có sai số nhưng vẫn nằm trong khoảng chấp nhận.

KẾT LUẬN



Tổng kết đề tài: “ Khai thác và vận hành hệ đo tổng alpha, beta UMF – 2000 tại phòng thí

nghiệm hạt nhân trường Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh”

Trong quá trình tiến hành đo phông, số đếm phông thấp chứng tỏ hệ máy không bị nhiễm bẩn

phóng xạ là một trong những yếu tố giúp cho việc tiến hành đo đạc đạt được kết quả chính xác.

Kết quả tính toán cho thấy hiệu suất ghi của máy tương đối cao: hiệu suất ghi bức xạ alpha đạt

28,56%, hiệu suất ghi bức xạ beta đạt 17,57% với sai số thấp hơn 15%, phù hợp với tiêu chuẩn nhà

sản xuất đưa ra.

Với việc xác định hoạt độ các mẫu điện phân 50 μl, 100 μl cho kết quả hoạt độ tương đối phù

hợp với hoạt độ của mẫu khi đo trên hệ máy phân tích alpha của phòng thí nghiệm hạt nhân trường

Đại học Khoa học Tự Nhiên.

Như vậy, có thể nói việc khai thác và vận hành máy đo tổng alpha, beta bước đầu đạt được kết

quả tốt.

Điểm đặc biệt của thiết bị là có thể xác định được đồng thời số đếm của bức xạ alpha và bức

xạ beta phát ra trong cùng một mẫu, tuy nhiên việc ghi nhận beta chưa thể có kết luận chính xác vì

không có hệ đo beta để kiểm chứng. Đồng thời máy cũng có nhược điểm là không có buồng hút

chân không, mà bức xạ alpha là bức xạ có quãng chạy ngắn nên trong quá trình đo có thể dẫn đến

sai sót của số đếm, ngoài ra không biết chính xác thông tin về khoảng cách giữa detector và khay để

 Đề xuất và hướng phát triển

mẫu nên không thể đưa ra một kết luận thật chính xác về hệ máy đo tổng hoạt độ alpha, beta.

Để kết quả đo đạc trên máy đo tổng alpha, beta được chính xác thì cần phải tạo ra mẫu tốt có

độ dày bé do đó cần trang bị hệ thống chuẩn bị mẫu cho phòng thí nghiệm như đầy đủ các loại hóa

chất axit, bazơ, các hóa chất tách hóa, các dụng cụ thí nghiệm…

Với ưu điểm hiệu suất ghi khá cao, xác định đồng thời bức xạ alpha và beta thì có thể:

- Tiến hành đưa hệ máy vào sử dụng trong các bài thí nghiệm: xác định tổng hoạt độ alpha, xác

định tổng hoạt độ beta, xác định hiệu suất ghi của máy….

- Hay khảo sát ảnh hưởng của bức xạ alpha, beta từ môi trường chẳng hạn như khảo sát mẫu

rắn, mẫu lỏng. Đối với mẫu rắn cần phải sấy khô và xử lí để đạt độ đồng nhất và lượng chất rắn phải

đồng đều khi đưa vào đĩa kim loại để tạo thành mẫu, còn mẫu lỏng thì cần được axit hóa, cô đặc sấy

khô trước khi đưa vào đĩa kim loại. Từ đó có thể xác định hoạt độ, khảo sát phân bố bức xạ alpha,

beta có trong môi trường xung quanh để có thể có những biện pháp khắc phục, xử lý kịp thời.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS-TS Ngô Quang Huy, Cơ sở vật lý hạt nhân (2006), NXB Khoa học và kỹ thuật.

[2] PGS-TS Ngô Quang Huy, An toàn bức xạ ion hóa (2004), NXB Khoa học và kỹ thuật.

[3] Lê Công Hảo, Nguyễn Đình Gẫm, Hồ Viết Sinh, Mai Văn Nhơn (2008), Khai thác và vận hành

hệ đo Alpha Analysyt với bộ mẫu chuẩn, Tạp chí phát triển khoa học và công nghệ, trang 79-

84.

[4] Giáo trình thực tập Vật lý hạt nhân năm 3, trường Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh.

[5] Scientific and Producing Company Doza (2006), Alpha – beta Radiometer for Low activity

Measurement UMF – 2000.

[6] Đoàn Thị Hiền (2008), Nghiên cứu chế tạo mẫu chuẩn 234U, 238U dùng trong phân tích mẫu

môi trường bằng phương pháp mạ điện phân kết tủa, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Đại học

Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh.

[7] Lý Duy Nhất (2009), Tìm hiểu về các hệ ghi đo trong phòng thí nghiệm Vật lý hạt nhân, Khóa

luận tốt nghiệp Đại học, Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh.

[8] www.google.com

[9] www.vi.wikipedia.org

[10] www.rsc.org

[11] www.truonghphong.violet.vn

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Bảng số liệu đo nguồn chuẩn và phông trên máy UMF - 2000

Nguồn chuẩn Nguồn chuẩn Phông Phông Lần đo alpha beta alpha 817

1 559 2316 0 10

2 584 2339 0 11

3 539 2301 0 8

4 547 2333 0 9

5 563 2382 0 8

Phụ lục 2: Bảng số

liệu đo số đếm alpha của các mẫu 50 l

Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Lần đo M50.1 M50.2 M50.3 M50.4 M50.5

1 459 461 432 547 537

2 436 461 442 484 528

3 399 449 424 484 544

4 428 415 444 548 494

5 448 420 430 523 539

Phụ lục 3: Bảng số liệu đo số đếm beta của các mẫu 50 l

Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Lần đo M50.1 M50.2 M50.3 M50.4 M50.5

250 226 194 207 198 1

231 225 193 196 193 2

252 232 165 203 224 3

244 253 208 205 211 4

228 228 187 196 181 5

Phụ lục 4: Bảng số liệu đo số đếm alpha các mẫu 100 l

Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Lần đo M100.1 M100.2 M100.3 M100.4 M100.5

1 843 871 866 855 812

2 838 826 871 883 823

3 893 895 822 876 838

4 844 837 882 856 881

5 832 833 868 873 771

Phụ lục 5: Bảng số liệu đo số đếm beta của các mẫu 100 l

Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Lần đo M100.1 M100.2 M100.3 M100.4 M100.5

1 441 422 398 398 399

2 377 415 455 424 400

3 410 421 410 434 415

4 415 444 399 420 407

5 421 409 393 397 411

Phụ lục 6: Hình ảnh phổ alpha được đo trên máy alpha của phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân

- Mẫu M50.4

- Mẫu M100.4

trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh

Luận văn tốt nghiệp: Khai thác và vận hành hệ đo tổng Alpha, Betaumf-2000 tại phòng thí nghiệm hạt nhân Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh

Chủ đề:









Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

Xác nhận đăng nhập

Đăng nhập từ tài khoản này?

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi