Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý: Tổng quan các phương pháp phân tích 210PO trong mẫu môi trường bằng hệ phổ kế alpha

Chia sẻ: Minh Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài có cấu trúc gồm 3 chương trình bày: Tổng quan về bức xạ alpha và polonium; giới thiệu hệ đo alpha analystp phương pháp xác định 210po trong mẫu nước bằng hệ phổ kế alpha. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý: Tổng quan các phương pháp phân tích 210PO trong mẫu môi trường bằng hệ phổ kế alpha

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ ------------------------------ NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT Đề tài: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 210Po TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG HỆ PHỔ KẾ ALPHA Ngành: Sư Phạm Vật Lý Mã số : 102 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS. LÊ CÔNG HẢO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2013
1 Lời cảm ơn em ba mẹ, chị, Con xin gửi lời cả ơ â ắ ến ba mẹ cùng toàn thể luôn bên con trong thời gian qua, ng hộ ộng viên con trong quá trình th c hiện lu n Em xin chân thành cả ơ B G Hệ ờ Đ ih S P m thành ph Hồ C í M ều kiện thu n l ể em h c t p và hoàn thành t t khóa h c. Em xin gửi lời cả ơ ến quý th y cô trong khoa V ờ Đ ih S Ph m thành ph Hồ C í M ề t kiến thứ ơ ả ể ó ơ ở ể th c hiệ ề tài lu Và nhất là em xin chân thành cả ơ y Lê Công Hảo, th c tiếp ng d n em th c hiện lu ững kiến thứ ê ũ k ến thức th c tế trong quá trình th c hiện khóa lu n. E ũ x ả ơ ến các th y cô phản biệ ờ c và ó ó k ến cho bài lu c hoàn thành t ơ . Cả ơ ất cả các b è â ẻ ộ ê tôi trong quá trình h c t p và làm lu Mặ ù gắng rất nhiều trong quá trình làm lu ắc chắn sẽ không tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý th y cô t n tình chỉ bảo. Em xin chân thành cả ơ y cô.
2 MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................................... 2 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... 5 DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................. 8 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .................................................................................... 9 LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ALPHA VÀ POLONIUM ...................... 12 1 1 Cơ ở lý thuyết về bức x alpha ............................................................................. 12 1.1.1 Gi i thiệu về phân rã alpha........................................................................... 12 1.1.2 Tính chất c a phân rã alpha .......................................................................... 13 1121C ặ a phân rã alpha ....................................................... 13 1.1.2.2 Cấu trúc tinh tế c a phổ ng alpha ....................................... 14 1 1 2 3 Đ ều kiện về i v i phân rã alpha ................................ 14 1 1 2 4 Cơ ế phân rã alpha......................................................................... 15 1.1.2.5 Vai trò c a bờ thế li tâm ................................................................... 16 1.2 Tổng quan về polonium ......................................................................................... 17 1.2.1 Gi i thiệu về polonium ................................................................................. 17 1.2.1.1 Nguồn g c c a polonium .................................................................. 17 1 2 1 2 Sơ ồ phân rã v ồng vị phóng x c a 210Po ............................ 17 1.2.2 Tính hóa lý c a polonium ............................................................................. 20 1.2.2.1 Polonium kim lo i ............................................................................. 20 1.2.2.2 Tr ng thái oxi hóa ............................................................................. 21 1.2.2.3 Những mu i hòa tan và không hòa tan trong polonium ................... 21 1.2.2.4 Những h p chất polonium không hòa tan ........................................ 21 1.2.3 Lắ ê ĩ k i bằ ơ ắ ng t ện phân .......................................................................................... 21 1.2.3.1 Kỹ thu t lắ ng t phát polonium lên bề mặt kim lo i ............... 21 1.2.3.2 Kỹ thu ện phân polonium lên bề mặt kim lo i............................ 23 1.2.4 210Po trong các m ờng .................................................................... 24
3 1.2.4.1 Nguồn g c c a 210P ờng............................................. 24 210 1.2.4.2 Bụi phóng x Po trong khí quyển ................................................. 25 1.2.4.3 210P c ng c u ng ............................................... 26 1.2.4.4 210P ất ................................................................................... 26 1.2.4.5 210Po trong th c v t ........................................................................... 27 1.2.4.6 210Po trong thu c lá ........................................................................... 27 1.2.4.7 210Po trong th c phẩm nói chung ...................................................... 28 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ ĐO ALPHA ANALYS ........................................... 30 2.1 Tiện ích ................................................................................................................... 30 2.2 Buồng chân không.................................................................................................. 31 2.3 Detector .................................................................................................................. 32 2.3.1 Detector PIPS ............................................................................................... 32 2.3.2 Detector Alpha PIPS ..................................................................................... 33 2.4 Bộ tiền khuế i .................................................................................................. 34 2.5 Bộ khuế i ......................................................................................................... 35 2.6 Bộ ADC (bộ biế ổ ơ thành s ) ............................................................... 36 27M â í ê ộ kê MCA .................................................................... 36 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 210Po TRONG MẪU NƯỚC BẰNG HỆ PHỔ KẾ ALPHA ................................................................................................... 38 3.1 Mụ í ................................................................................................................. 38 3.2 Nguyên tắc ............................................................................................................. 39 3.3 Hóa chất và thiết bị ................................................................................................ 40 3.3.1 Tracers .......................................................................................................... 40 3.3.2 Thiết bị .......................................................................................................... 41 3.3.3 Hóa chất ........................................................................................................ 41 34P ơ ........................................................................................................... 42 3.4.1 Chuẩn bị m u bằ ơ kết t x (M O2) ............... 42 3.4.2 Tách hóa h c ................................................................................................. 42 3.4.2.1 Chiết bằng dung môi DDTC ............................................................. 43
4 3.4.2.2 Chiết suất sắc ký sử dụng nh ổi ion Sr ................................ 45 3.4.3 Chuẩn bị nguồn ............................................................................................. 47 35Đ ờng................................................................................................................. 48 3.6 Biểu thức kết quả.................................................................................................... 48 3.6.1 Nồ ộ ho ộ c a 210Po vào ngày tách và sai s ...................................... 48 3.6.2 Nồ ộ ho ộ c a 210Po vào ngày lấy m u và sai s ............................... 51 3.6.3 Gi i h n phát hiện ........................................................................................ 56 3.7 Kiểm soát chấ é ................................................................................ 58 3.7.1 Sai s ơ ic ơ ............................................................... 58 3.7.2 Gi i h n lặp l i ............................................................................................. 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 61 PHỤ LỤC 1: CHUẨN BỊ HÓA CHẤT ....................................................................... 62 PHỤ LỤC 2: CÁC CÔNG THỨC TÍNH SAI SỐ ....................................................... 63
5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Multi Channel Máy phân í ê ộ kê Analyzer (MCA) Multi Channel Buffer T ệ ê ộ kê (MCB) Passivated Implanted Plannar Silicon Detector silic nuôi cấy ion thụ ộng (PIPS) Silicon Surface Detector hàng rào mặt Barrier (SSB) Diffused Junction Mặt n i khuếch tán (DJ) Analog to Digital Bộ biế ổ ơ thành s Coverter (ADC) Genie – 2000 Alpha Ph n mềm ứng dụng trên máy tính Acquisition &Analyst FWHM Độ phân giả ng Đơ ị ất Torr (1 torr = 1,3158 x 10-3 atm) C6H8O6 Axit ascorbic CH3COOH Axit axetic U Uranium Th Thorium Ac Actinium Ra Radium Rn Radon a# Gi i h n phát hiện [Bq/L] fT Hệ s ều chỉnh s phân rã c a chấ ấu 209Po
6 trong khoảng thời gian giữa ngày tham chiếu chấ dấu và ngày tách polonium Hệ s ều chỉnh s phân rã c a 210Po trong khoảng thời f2-Po gian giữa lúc tách polonium và lúc bắ ờng f3-Po Hệ s ều chỉnh s phân rã c a 210Po trong thờ Kh ng c a dung dịch chấ ấu 209P c mT thêm vào [g] VS Thể tích m u [L] R Hiệu suất tách hóa polonium Nồ ộ ho ộ c ghi nh n c a 210Po trong m u c [Bq/L] rL Gi i h n lặp l i [Bq/L] Rn T ộ ếm th c 210Po [s-1] Rnt T ộ ếm th c 209Po [s-1] Rg T ộ ếm tổng cộng 210Po [s-1] rgt T ộ ếm tổng cộng 209Po [s-1] r0 T ộ ếm phông c a 210Po [s-1] r0t T ộ ếm phông c a 209Po [s-1] t0 Thờ ếm phông [s] Khoảng thời gian giữa ngày tham chiếu chấ ấu tT 209 Po và ngày tách [ngày] Khoảng thời gian giữa ngày lấy m u và ngày tách t1-Po [ngày] Khoảng thời gian giữa ngày tách 210Po và ngày bắ u t2-Po ờng [ngày] t3-Po Thờ ếm m u [ngày] ̅̅̅ Giá trị ờng trung bình c é [B /L] Xi Giá trị ờng riêng c é ứ i [Bq/L]
7 λPb Hằng s phân rã c a 210Pb [d-1] λT Hằng s phân rã c a chấ ấu 209Po [d-1] λPo Hằng s phân rã c a 210Po [d-1] Δ Sai s ơ ic ơ k ểm tra [%] Ε Hiệu suất ghi nh n c a detector Bq/L Đơ ị c a nồ ộ ho ộ Bq/m2 Đơ ị c a nồ ộ ho ộ Bq/m3 Đơ vị c a nồ ộ ho ộ S / Đơ ị c a liều hiệu dụng hằ
8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bả ồng vị phóng x c a polonium....................................................... 17 Bảng 2.1 Bề dày cửa sổ detector PIPS, SSB ............................................................ 32 Bảng 2.2 Một s detector Alpha PIPS do hãng CANBERRA sản xuất ................... 32 Bảng 2.3 Hai lo i tiền khuế i Si c a hãng CANBERRA .................................. 34 Bảng 2.4 Đặc tính c a bộ tiền khuế i 2004 ....................................................... 34 Bảng 3.1 Kết quả â í ị ng các nguyên t ó c máy lấy từ các phòng thí nghiệm c a IAEA, Seibersdorf, Áo .......................................................... 37 Bảng 3.2 Kết quả kiể ộ lặp l i và hiệu suất thu hồi ........................................ 56
9 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phân rã alpha ............................................................................................. 11 Hình 1.2 Sơ ồ phân rã alpha c a 226Ra ................................................................... 12 Hình 1.3 Thế ơ t nhân và thế C i v i h t alpha ....................... 14 Hình 1.4 Chuỗi phân rã uranium .............................................................................. 16 Hình 2.1 Sơ ồ kh i c a hệ Alpha Analyst .............................................................. 29 Hình 2.2 Phổ kế alpha ............................................................................................. 30 Hình 2.3 Bơ â k .................................................................................. 30 Hình 2.4 Buồ ệ alpha .................................................................................... 30 Hình 2.5 Detector PIPS ........................................................................................... 31 Hình 3.1 Sơ ồ kh i diễn tả quá trình tách hóa h c polonium bằ ơ chiết sử dụng dung môi DDTC ................................................................................ 43 Hình 3.2 Sơ ồ kh i diễn tả quá trình tách hóa h c polonium bằ ơ chiết suất sắc ký sử dụng nh a ổi ion ............................................................. 45 Hình 3.3 Sơ ồ c a một bộ dụng cụ lắng t ộng ................................................... 46 Hình 3.4 Phổ ng alpha c a 210Po và chấ ấu 209Po .......................... 47 Hình 3.5 Khoảng thời gian giữa ngày tham chiếu, ngày lấy m u, ngày tách hóa polonium ờng ..................................................................................... 47
10 LỜI MỞ ĐẦU Trong không gian, bức x alpha không truyề c xa và bị cản l i toàn bộ bởi một tờ giấy hoặc bởi l p màng ngoài c a da. Tuy nhiên, nếu một chất phát tia ơ ể, nó sẽ phát ng ra các tế bào xung quanh. Các bức x h â ó l ể gây ion hóa. S ion hóa nguyên tử hay phân tử ổi tính chất hóa h c hay sinh h c - làm tổ ơ i các phân tử sinh h c. Tổ ơ â ởi bức x là hệ quả c a các tổ ơ ở nhiều mứ ộ liên tục diễ ơ ể s ng từ tổ ơ â ử, tế bào, mô ến tổ ơ ơ ệ th ng c ơ ể. H u quả c a các tổ ơ này làm phát sinh những triệu chứng lâm sàng, có thể d ến tử vong. Khi bức x alpha chiếu vào tế bào trong bất cứ n nào c a chu trình tế bào thì tế bào ũ ị tổ ơ Các tế bào t o nên ơ ộng một cách có hệ th ng. Nếu tế bào mất khả ặc các chứ a tế bào bị h n chế ơ ũ ị ổi, gây nên các bệnh về hệ th ng t o ờng ruột, th n kinh, các bệnh Ngoài ra, bức x alpha là một trong những tác nhân â ột biến các thông tin di truyền. Nó ứt gãy các dãy g c trong phân tử ADN. Khi thông tin c a tế bào gi ng bị biế ổi và tế bào gi c thụ tinh thì thế hệ con cháu c ời bị chiếu x sẽ có khuyết t t di truyề ột biến. 210 Po là một nguồn bức x alpha. Nó c coi là một trong những h t nhân phóng x t nhiên quan tr ộc h i nhất. 210Po là chất c c kỳ nguy hiểm, một 210 ng bột Po có kh ng nhỏ ơ 1 gram có thể làm cho mộ ời tử vong. Nghiên cứ Cơ Bảo vệ Sức khỏe Anh th c hiệ 2007 ấy 210 một khi Po xâm nh p vào máu c a một ời thì khả ứu s ờ ó g ằng không. Nguyên nhân d ến tử vong là do các h t alpha bắn phá nên ơ ội t ng, phổi, th n và t x ơ a n n nhân sẽ bị h y ho i từ bên trong. 210 Po phân b rộng rãi ờng. Nó có khả ếp xúc v i con ời thông qua ờng tiêu hóa ờng hô hấp. Để tránh những tác h i c a bức
11 x alpha thì việc tiếp xúc v i bức x t quá gi i h ờng nên c giữ ở mứ ộ càng thấp càng t t. Vì v y, phân tích 210Po trong các m ờng là một việc làm rất c n thiết. Hiện nay, một s phòng thí nghiệ ặ k ók ể có c kết quả y trong việ x ịnh 210Po. Nên yêu c ặt ra là phải phát triển một t p h ơ ểx ịnh 210Po trong các m ờng. Một trong nhữ ơ x ịnh ho t ộ c a 210Po là sử dụng c tách hóa 210Po và tiến hành ờng bằng hệ phổ kế alpha. Việc ch ề “Tổng 210 quan các phương pháp phân tích Po trong mẫu môi trường bằng hệ phổ kế alpha” nhằm ơ ổng quát ể x ịnh ho ộ phóng x c a 210Po trong các m ờng v ộ chính xác cao ơ Qua ó chúng ta có thể 210 c mứ ộ nguy h i c a Po ờng có thể gây ra cho con ời và kịp thờ a ra những biệ ể giảm thiểu việc tiếp xúc, hấp thụ bức x alpha sinh ra do s phân rã c a 210Po. Lu 3 ơ i các nộ : C ơ 1: ổng quan về bức x alpha và p C ơ ề quá trình phân rã alpha và các tính chất c a polonium. C ơ 2: Gi i thiệu về hệ Alpha Analyst t i phòng thí nghiệm bộ môn V t lý H â ờ Đ i h c Khoa h c T nhiên thành ph Hồ Chí Minh. Ph n này mô tả các thiết bị có trong hệ ờ ó ể sử dụ c dễ dàng. 210 C ơ 3: Trình bày tổng quan về ơ â í Po trong m u c bằng hệ phổ kế alpha.
12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ALPHA VÀ POLONIUM 1.1 Cơ sở lý thuyết về bức xạ alpha 1.1.1 Giới thiệu về phân rã alpha H t alpha gồm hai proton và hai neutron liên kết v i nhau gi t nhân ó có thể viết là 42 He ó ện tích bằng +2e và có kh ng g n bằng 4 l n kh ng nucleon. H t alpha xuất hiện trong quá trình phân rã c a các h t nhân phóng x nặ … k quá trình phân rã alpha làm h t nhân ở tr k í í ó ẽ kè â ể giả ó ng. Phân rã alpha xảy ra khi h t nhân phóng x có tỉ s N/Z quá thấp. Khi xảy ra phân rã alpha, h â u A Z X chuyển thành h t nhân A-4 Z-2 X và phát ra h t alpha. A Z X → A-4 Z-2 X+ 4 2 He (1.1) Hình 1.1 Phân rã alpha Phân rã alpha thỏ ều kiện sau [1]: Mm = Me + mα + 2me + Q (1.2) T ó Mm, Me, mα và me ơ ứng v i kh ng các nguyên tử mẹ, nguyên tử con, h t nhân alpha và h t electron.
13 Q là kh ơ ơ ng tổng cộng giải phóng khi phân rã, bằng tổ ộng a h t nhân con và h t alpha. Hai h t electron quỹ o bị mấ k t nhân mẹ phân rã ra h t nhân con có s nguyên tử thấ ơ H t alpha phát ra v x ịnh và suất ra c ị ó ng là d ng phổ v ch. â ờng kèm theo s phân rã 226 gamma. H 12 ơ ồ phân rã alpha và gamma c a h t nhân Ra v i 94,3% h ó ộ 4 8M V 5 7% ó ộ 4 6MeV [3]. Ở nhánh phát ng thấp 4,6MeV h t nhân con v n ở tr ng thái kích thích và phát tiếp bức x gamma bằng 0,2MeV trở về tr ơ ản [3]. 226 88 Ra 4,785 4,785 4,652 94,4% 5,5% α α 0,186 γ 3,3% 0 226 Hình 1.2 Sơ ồ phân rã alpha c a Ra Hiệ ó ơ 200 t nhân phân rã alpha. Phân rã alpha ch yếu xả i v i các h t nhân nặng có Z > 83 [1]. Ngoài ra có một ng nhỏ h â ù ất hiế ũ â i s kh i A = 140 ến 160 [1]. 1.1.2 Tính chất của phân rã alpha 1.1.2.1 Các đặc trưng của phân rã alpha C ặ ng c a phân rã alpha là thời gian bán rã T1/2 c a h t â c phân rã, ộ E y R c a h t alpha. Thời gian bán rã T1/2 x ịnh tr c tiếp nhờ é ộ suy giảm ho ộ theo thời gian hoặ x ịnh theo s phân rã trong mộ ơ ị thời gian hay từ quy lu t cân bằng thế kỷ. Thời gian bán rã c a các h â â ổi trong một dãy rất rộng từ vài giây ến vài tỉ 204 82 Pb có T1/2 = 1,4.107 còn 215 86 Rn có T1/2 = 10-6 s.
14 N ng h t alpha có thể x ịnh bằng phổ kế từ hay buồ ó N ng các h t ổi trong một dãy rất hẹ i v i các h t nhân nặng thì ổi từ 4 ến 9MeV, v ó ất hiếm từ 2 ến 4,5MeV [1]. Quãng ch y c a h c xá ịnh bằng buồng b W ũ ơ ảnh. D a vào hệ thức liên hệ giữ ng và quãng ch y, ta có công thức tính quãng ch y trong không khí 3 – 7cm là Rkk = 0,318.E3/2 ò ờng v i h t nhân có s kh i A thì tính theo công thức R = 0,56.Rkk.A1/3 [1]. Tính chất quan tr ng nhất c a các h t nhân phân rã alpha là s phụ thuộc c a thời gian bán rã T1/2 ng E c a h t alpha bay ra. Chẳng h ếu giả 1% ng thì có thể ời gian bán rã lên một b c, nếu giảm 10% ng thì T1/2 ổi từ 2 ến 3 b c. S phụ thuộc c a T1/2 E â ịnh lu t Geiger - N : D lgT1/2  C  E (1.3) V i C và D là hằng s không phụ thuộc vào s kh i A. 1.1.2.2 Cấu trúc tinh tế của phổ năng lượng alpha D a vào việ ng giả ề ặ k kh é x ịnh ng các h iv ồng vị khác c a một nguyên t ó Các h t alpha phát ra từ cùng mộ ồng vị sẽ ó K ó phổ ng là phổ ơ ắc. Trong th c tế, một s h t nhân chỉ có một nhóm ứng v i một giá trị ũ ó ột s h t nhân phát ra nhiều h t alpha v k Đó í ấu trúc tinh tế c a phổ alpha. 1.1.2.3 Điều kiện về năng lượng đối với phân rã alpha Xét quá trình phân rã alpha theo công thứ (1 1) Để phân rã alpha xảy ra thì ng liên kết c a h t nhân mẹ EA,Z phải nhỏ ơ ổ ng liên kết c a h t nhân con EA-4,Z-2 và h t alpha Eα. Tức là: ΔE  E lk, A4,Z2  E lk  E lk, A,Z  0 (1.4) H t alpha ó ng liên kết là 28M V ó ng liên kết riêng trên một nucleon là 7MeV. N ể phân rã alpha xả ng liên kết
15 riêng c a h t nhân mẹ phải nhỏ ơ 7MeV. Vì v y các h t nhân nhẹ không thể phân rã alpha vì n ng liên kết riêng c a chúng c 8MeV. 1.1.2.4 Cơ chế phân rã alpha Ba yếu t c í ế ơ ế â ờng thế Coulomb quanh h t nhân, l c ly tâm và cấu trúc h t nhân. - ờng thế Coulomb và hiệu ứ ờng ng m Để giải thích s phụ thuộc m nh c a thời gian bán rã h â ng h t alpha thì c n phả x xé ơ ế ể h t alpha thoát ra khỏi h t nhân. Giả thuyết g ấ c xem xét ến là coi h t alpha hình thành và tồn t i trong h t â c khi thoát khỏi h t nhân. H t alpha là h ện nên ngoài l ơ tác h t nhân còn chịu tác dụng c a l c Coulomb. Để giả ơ , ta giả sử h ừ ngoài vào. Thế Coulomb do h â ơ ê ỉ lệ nghịch v i khoảng cách r theo biểu thức: 2Ze2 U Coulomb  r (1.5) H c thể hiện qua hình 1.3. V(r) 2Z1e2 r E 0 R Rc r -V0 Hình 1.3 Thế ơ t nhân và thế C i v i h t alpha Thế n trong miền ngoài bán kính h t nhân, t ó c h t nhân bằng 0. Đến biên h t nhân r = R thì l c h â ó ò ng v ờng biểu diễn ả ột ngộ ờng thẳ ứng. D ng bên trong h â
16 k ổi bên trong h t nhân, chiều cao bờ thế Coulomb t i r = R = 10-12cm v i Z = 100 là: 2Ze 2 UCoulomb   30MeV (1.6) r H t alpha phân rã từ các h t nhân nặ ó ng từ 4 ến 9MeV, tức là nhỏ ơ ều cao hàng rào thế ơ c cổ ển thì h t alpha không thể t ra rào thế ể ra ngoài, tức là không thể xảy ra quá trình phân rã alpha. Tuy nhiên, theo ơ ng tử thì h t alpha có thể truyền qua hàng rào thế Coulomb theo hiệu ứng ờng ng m. Giải bài toán về hiệu ứ ờng ng m ta thu c hệ s truyền qua D là [1]:  2m  D  exp   (U  E) dr   2  (1.7) Nếu h t alpha trong h t nhân có v n t ó ến bờ thế trung bình v/R l n trong 1 giây [3]. N y hằng s phân rã alpha bằng: v v  2m  λ D  exp   (U  E) dr  R R  2  (1.8) 0,693 Mà T1/2  nên thời gian bán rã phụ thuộc nhiều vào bán kính h t nhân λ R. Để c c a thời gian bán rã ta coi U0 – E = 20MeV, d = 2.10-12cm. 1 K óD= -84 ≈ 10-36 D ó T1/2  = 1016s ≈ 109 Thời gian này là h p lý vì λ nó vào c thời gian bán rã c a 238U. 1.1.2.5 Vai trò của bờ thế li tâm Nếu h t alpha bay ra v i l ≠ 0 thì nó phả t qua bờ thế ly tâm bổ sung ngoài thế Coulomb:  2l(l  1) U lt  2mr 2 (1.9)
17 1 Bờ thế ly tâm này không l n lắm do giảm theo hàm trong lúc bờ thế r2 1 Coulomb giảm ch m ơ ộ ổi này còn chia cho hằng r s Planck trong hàm s ũ ê ó kể thời gian bán rã c a h t alpha [1]. 1.2 Tổng quan về polonium 1.2.1 Giới thiệu về polonium 1.2.1.1 Nguồn gốc của polonium Polonium c tìm ra bở P M C 1898 k kiếm ho ộ phóng x trong khoáng chất uranium và thorium. H thấy rằng polonium ơ v i bitmut ó polonium c tách ra từ bitmut bằng s â k 210 Po (RaF) có trong t nhiên trong chuỗi phóng x uranium - radium, tỷ s cân bằng c a uranium v i polonium là 1,19.1010 nên s t p trung c a polonium trong quặng uranium i 0,1mg/tấn. 1.2.1.2 Sơ đồ phân rã và các đồng vị phóng xạ của 210Po 234 238 U U 4,5 x 10 9 2,4 x 105 β α 234 Pa α 234 β 1,2 phút 230 Th Th 7,7 x 104 24 ngày α 226 Ra 1,6 x 103 α 222 Rn 3,8 ngày α 214 210 218 Po Po Po 3,1 phút β 160 µs 210 β 138,4 ngày 214 Bi α Bi α α β 214 β 20 phút 210 5 ngày 206 Pb Pb Pb 22 bền 27 phút Hình 1.4 Chuỗi phân rã uranium
18 C ồng vị phóng x c a 210Po c cho trong bảng 1.1. Bảng 1.1 Bả ồng vị phóng x c a polonium N ơ P ơ Đồng vị Chu kì bán rã Phân rã phóng x (MeV) pháp chuẩn 196 Po 1,9 phút α 6,14 197 Po 4 phút α 6,040 198 Po 6 phút α 5,935 199 Po 11 phút α 5,846 200 Po 11 phút α 5,770 EC 201 Po 18 phút α 5,671 EC 202 Po 51 phút 99% EC 1% α 5,575 Nhân con c a 206Rn 203 Po 42 phút EC 204 Po 3,8 giờ 99% EC Nhân con c a 208Rn 1% α 5,370 Nhân con c a 204At 205 Po 1,8 giờ 99+% EC 204 0 74% α 5,2 Pb (α,3n) 206 Po 8,8 ngày 95% EC Nhân con c a 210Rn 5% α 5,218 Nhân con c a 206At γ 207 206 Po 5,7 giờ 99+% EC Pb (α,3n) 10-2% α 5,10
19 γ 208 207 Po 2 897 α 5,108 Pb (α 3 ) 209 EC Bi (p,2n) 209 γ Bi (d,3n) 209 Po 103 0,5% EC Nhân con c a 209At 209 99+% α 4,877 Bi (p,2n) 209 Bi (d,n) 210 209 Po 138,401 ngày 99+% α 5,305 Bi ( γ) (RaF) 10-3% α 4,5 210 Bi→210Po Nhân con c a 210Bi (RaE) 211m Po 25 giây α 7,14 7,85 8,70 211 Po 0,52 giây α 7,442 Nhân con (A C’) c a 211Bi 212 Po 3.10-7 giây α 8,780 Nhân con ( C’) c a 212Bi 213 Po 4,2.10-6 giây α 8,35 Nhân con c a 213Bi Nhân con c a 217Rn 214 Po 1,64.10-4 giây α 7,68 Nhân con (R C’) c a 214Bi 215 Po 1,83.10-3 giây α 7,36 Nhân con (AcA) c a 215Bi Nhân con