Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân trên bia209Bi gâybởi chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 2,5 GeV

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-------------------------------

BÙI THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN TRÊN BIA 209Bi GÂY BỞI CHÙM BỨC XẠ HÃM NĂNG LƯỢNG

CỰC ĐẠI 2,5 GeV

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội  Năm 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-------------------------------

BÙI THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN TRÊN BIA 209Bi GÂY BỞI CHÙM BỨC XẠ HÃM NĂNG LƯỢNG

CỰC ĐẠI 2,5 GeV

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử

Mã số: 60440106

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM ĐỨC KHUÊ

Hà Nội  2017

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành một nghiên cứu khoa học không thể thiếu đi những sự hỗ

trợ. Trong suốt quá trình hoàn thành luận văn của mình, em đã nhận được rất

nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè.

Đầu tiên, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Đức

Khuê, người thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên em trong quá trình hoàn

thành luận văn này.

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn tới PGS. TS Bùi Văn Loát, người

thầy đặc biệt đã giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học cao học cũng

như hoàn thành luận văn.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các giảng viên Khoa Vật lý,

các cán bộ phòng Sau đại học và các học viên lớp cao học Vật lý 2015 - 2017 đã

hỗ trợ và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn.

Nhân dịp này em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn

bè đã luôn bên em, cổ vũ, động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

và thực hiện luận văn này.

Hà Nội, tháng 10 năm 2017

Học viên

Bùi Thị Hồng

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt và từ khoá . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

Danh sách hình vẽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

Danh sách bảng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi

Mở đầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Chương 1. Phản ứng quang hạt nhân với chùm photon hãm năng lượng

cao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.1. Khái niệm phản ứng quang hạt nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1.2. Sự hấp thụ photon bởi hạt nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1.3. Sự khử kích thích của hạt nhân sau khi hấp thụ một photon . . . . . . . . .

1.1.4. Phản ứng photospallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1.5. Phản ứng quang phân hạch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1.Phản ứng quang hạt nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.Tổng quan một số kết quả nghiên cứu về phản ứng quang phân

hạch 209Bi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.1. Máy gia tốc electron tuyến tính 2,5 GeV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3.2. Cơ chế tạo chùm bức xạ hãm trên máy gia tốc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3.Nguồn bức xạ hãm trên máy gia tốc linac . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Chương 2. Phương pháp thực nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.1.Xác định suất lượng phản ứng bằng thực nghiệm . . . . . . . . . 22

2.2.Phổ kế gamma với đêtector bán dẫn siêu tinh khiết HPGe dùng

trong ghi nhận bức xạ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.3.Thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.4.1. Hiệu ứng thời gian chết và chồng chập xung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4.2. Hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma trong mẫu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4.3. Hiệu chỉnh can nhiễu phóng xạ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4.4. Hiệu ứng cộng đỉnh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4.Một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.1.Nhận diện đồng vị phóng xạ tạo thành từ các phản ứng quang

hạt nhân trên bia 209Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.2.Xác định suất lượng các phản ứng sinh nhiều nơtron . . . . . . 50

3.3.Xác định suất lượng phản ứng quang phân hạch 209Bi(γ,f) . 53

3.4.Thảo luận . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Kết luận . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Phụ lục . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I

Danh mục các ký hiệu, chữ

viết tắt và từ khoá

Eγ : Năng lượng tia gamma

Eth : Năng lượng ngưỡng của phản ứng hạt nhân

T1/2 : Thời gian bán rã của đồng vị phóng xạ

λ: Hằng số phân rã

Iγ : Cường độ tia gamma hay xác suất phát xạ

HPGe: Đêtectơ bán dẫn Gecmani siêu tinh khiết

Reaction yield: Suất lượng phản ứng

Linac: Máy gia tốc tuyến tính

Quasi-deutron: Giả đơtron

ti, td,tm: Thời gian kích hoạt, thời gian phân rã, thời gian đo

Pulse heigh: Biên độ xung

ADC: Bộ chuyển đổi tương tự số

MCA: Bộ phân tích biên độ đa kênh

Dead time: Thời gian chết

Pile up: Chồng chập xung

Summing effect: Hiệu ứng cộng đỉnh

Photofission: Phản ứng quang phân hạch

iii

Danh sách hình vẽ

1.1 Tiết diện toàn phần cuả quá trình hấp thụ photon bởi hạt nhân. . . . 6

1.2 Sự phụ thuộc của khả năng phân hạch vào năng lượng photon đối

với các bia W, Pt, Au, Pb và Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3 Phân bố suất lượng quang phân hạch trên bia 197Au với chùm

photon năng lượng từ 300 MeV – 1100 MeV. . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4 Tiết diện quang phân hạch 209Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.5 Phân bố suất lượng phản ứng quang phân hạch hạt nhân theo số khối.12

1.6 Phân bố suất lượng phản ứng quang phân hạch hạt nhân theo số khối.13

1.7 (a).Tiết diện phản ứng theo số khối hạt nhân sản phẩm. (b).Tiết

diện phản ứng theo điện tích hạt nhân sản phẩm. . . . . . . . . . . . 14

1.8 Suất lượng của các phản ứng quang hạt nhân trên bia 197Au và

bia 209Bi với năng lượng chùm bức xạ hãm 1 GeV. . . . . . . . . . . . 15

1.9 Phân bố suất lượng phản ứng quang hạt nhân trên bia 209Bi gây

bởi chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 2,5 GeV. . . . . . . . . . . . 16

1.10 Hình ảnh máy gia tốc electron tuyến tính 2,5 GeV tại PAL, Hàn Quốc.17

1.11 Phổ bức xạ hãm phát ra từ bia W khi bắn phá bởi chùm electron

năng lượng 2,5 GeV được mô phỏng bởi phần mềm Geant4. . . . . . . 19

1.12 Sự phụ thuộc hiệu suất chùm bức xạ hãm vào bề dày bia W. . . . . . 21

2.1 Sự phụ thuộc của hoạt độ phóng xạ vào thời gian kích hoạt (ti),

thời gian phân rã (td) và thời gian đo (tm)[4]. . . . . . . . . . . . . . . 25

2.2 Minh họa phổ gamma thực tế (bên trái) và phổ gamma lý tưởng

(bên phải) được ghi nhận bởi đêtector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.3 Hệ sơ đồ khối thiết bị ghi nhận phổ gamma. . . . . . . . . . . . . . . 28

2.4 Sơ đồ thí nghiệm chiếu xạ bia Bi bằng chùm bức xạ hãm 2,5 GeV. . . 29

2.5 Phổ BiP5T3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.6 Phổ BiP5T13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.7 Sơ đồ phân rã của 207Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.1 Phân bố suất lượng của các phản ứng 209Bi(γ,xn)209−xBi theo số

nơtron phát ra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.2 So sánh kết quả luận văn thực hiện với kết quả của tác giả A.N.

Ermakov và đồng nghiệp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

3.3 Phân bố suất lượng quang phân hạch 209Bi(γ,f) theo điện tích của

hạt nhân sản phẩm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3.4 So sánh số liệu luận văn thực hiện với kết quả của tác giả H. Naik

và đồng nghiệp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Danh sách bảng

1.1 Các thông số chính của Linac tại PAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.1 Thời gian phơi và thời gian đo mẫu Bi kích hoạt. . . . . . . . . . . . . 30

2.2 Kết quả tính hệ số tự hấp thụ tia gamma trong mẫu Bi. . . . . . . . 35

2.3 Các đỉnh gamma can nhiễu cần xử lý. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.1 Kết quả nhận diện các hạt nhân sản phẩm từ phản ứng quang

hạt nhân trên bia Bi gây bởi chùm photon hãm 2,5 GeV. . . . . . . . 40

3.2 Nhận diện các đồng vị tạo thành từ các phản ứng quang phân

hạch trên mẫu 209Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3.3 Các yếu tố cần thiết trong việc xác định suất lượng phản ứng sinh

nhiều nơtron 209Bi(γ,xn)209−xBi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

209Bi(γ,xn)209−xBi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.4 Kết quả xác định suất lượng các phản ứng sinh nhiều nơtron

3.5 Các yếu tố cần thiết trong việc xác định suất lượng phản ứng sinh

nhiều nơtron 209Bi(γ,f). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.6 Kết quả xác định suất lượng quang phân hạch 209Bi(γ,f). . . . . . . . 55

3.7 Đánh giá sai số kết quả thực nghiệm xác định suất lượng phản ứng. . 58

Mở đầu

Cùng với sự phát triển của công nghệ, kỹ thuật, con người càng khám phá

được nhiều điều bí ẩn trong tự nhiên. Một trong số đó là nghiên cứu về các phản

ứng hạt nhân. Nhờ phản ứng hạt nhân mà nhân loại ngày càng hiểu sâu sắc hơn

về cấu trúc vi mô của thế giới vật chất muôn hình muôn vẻ. Từ đó ứng dụng vào

hàng loạt các lĩnh vực trong thực tiễn đời sống như tìm ra nguồn năng lượng

mới – năng lượng hạt nhân, chế tạo các đồng vị phóng xạ, phục vụ trong y học,

ứng dụng trong vật lý thiên văn, chuyển đổi chất thải hạt nhân... Bên cạnh các

loại phản ứng hạt nhân với chùm hạt tích điện và với nơtron, phản ứng quang

hạt nhân cũng đóng một phần vô cùng quan trọng. Phản ứng quang hạt nhân là

phản ứng hạt nhân xảy ra khi có sự tương tác giữa bức xạ gamma hay còn gọi

là photon với hạt nhân, sau tương tác hạt nhân có thể phát xạ nơtron, proton

hoặc các loại hạt khác tùy thuộc vào năng lượng chùm photon tới và số khối hạt

nhân bia. Các phản ứng quang hạt nhân thường xảy ra là: phản ứng sinh nhiều

nơtron (γ, xn), phản ứng photospallation (γ, xnyp), phản ứng tạo pion (γ,πxn),

phản ứng phân hạch hạt nhân (γ, f ), hiện tượng phân mảnh (γ, f r). . . Một trong

các thông số quan trọng trong phản ứng hạt nhân nói chung, phản ứng quang

hạt nhân nói riêng đó là tiết diện phản ứng. Tiết diện phản ứng phụ thuộc vào

năng lượng của hạt tới. Với năng lượng xác định, các kênh phản ứng khác nhau

sẽ cho tiết diện phản ứng khác nhau. Đối với các phản ứng hạt nhân xảy ra với

chùm photon hãm năng lượng liên tục thì thay vì xác định chính xác tiết diện

ta đi xác định suất lượng phản ứng. Việc xác định suất lượng phản ứng cho ta

cái nhìn đúng đắn về cơ chế phản ứng, phản ánh tiết diện phản ứng cũng như

Luận văn Thạc sĩ

Bùi Thị Hồng

phân bố thông lượng, năng lượng chùm hạt tới.

Ngày nay, nhờ vào sự phát triển của máy gia tốc, các nghiên cứu về phản

ứng quang hạt nhân không chỉ bị giới hạn ở những photon năng lượng thấp, mà

còn được mở rộng tới vùng năng lượng cao cỡ GeV. Cho tới thời điểm hiện tại

đã có nhiều công trình nghiên cứu về phản ứng quang hạt nhân ở vùng năng

lượng cao, nhưng có lẽ vẫn chưa đủ để tạo nên một bức tranh đầy đủ về cơ chế

phản ứng quang hạt nhân ở vùng năng lượng này. Đối với chùm photon năng

lượng cao, ngoài các phản ứng hạt nhân thường thấy ở chùm photon năng lượng

thấp, ta đặc biệt chú ý tới phản ứng phân hạch.

Luận văn với đề tài: “Nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân trên bia 209Bi gây

bởi chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 2,5 GeV”, sử dụng máy gia tốc tuyến

tính 2,5 GeV tại trung tâm gia tốc Pohang, Hàn Quốc để gia tốc chùm electron

bắn vào bia W tạo thành chùm photon hãm với thông lượng lớn, có phổ liên tục

từ 0 cho tới năng lượng cực đại đúng bằng động năng của chùm electron. Chùm

photon hãm này được sử dụng chiếu vào bia 209Bi để tạo thành các phản ứng

quang hạt nhân, các đồng vị bền bị biến thành các đồng vị phóng xạ. Nghiên

cứu thực nghiệm được tiến hành dựa trên cơ sở kết hợp phương pháp kích hoạt

phóng xạ với phương pháp ghi nhận phổ gamma bằng đêtector siêu tinh khiết

HPGe có độ phân giải năng lượng cao, từ các đỉnh năng lượng gamma đặc trưng

cho từng đồng vị phóng xạ và chu kỳ bán rã ta có thể nhận diện các đồng vị

phóng xạ tạo thành sau phản ứng, từ đó xác định suất lượng của phản ứng.

Mục đích của luận văn là nhận diện các đồng vị phóng xạ tạo thành sau phản

209Bi, xác định suất lượng phản ứng quang hạt nhân sinh nhiều nơtron (γ, xn)

ứng quang hạt nhân khi chiếu chùm photon năng lượng cực đại 2, 5 GeV vào bia

và suất lượng phản ứng quang phân hạch (γ,f). Các số liệu thu được từ thực

nghiệm được so sánh, đánh giá với các kết quả nghiên cứu khác có liên quan.

• Chương 1: Phản ứng quang hạt nhân với chùm photon hãm năng lượng

Luận văn được chia thành ba chương:

cao.

Luận văn Thạc sĩ

Bùi Thị Hồng

• Chương 2: Phương pháp thực nghiệm

• Chương 3: Kết quả thực nghiệm và thảo luận

Luận văn được hoàn thành với 23 hình vẽ và đồ thị, 11 bảng biểu, và 26 tài

liệu tham khảo.

Chương 1

Phản ứng quang hạt nhân

với chùm photon hãm năng

lượng cao

1.1. Phản ứng quang hạt nhân

1.1.1. Khái niệm phản ứng quang hạt nhân

Photon là hạt truyền tương tác điện từ. Lực điện từ không chỉ tác động lên

toàn bộ hạt nhân mà còn tác động ở mức độ nhỏ hơn nữa của hạt nhân. Do đó

sự tương tác này rất hữu ích cho việc tìm ra các đặc tính chung và từng phần

của hạt nhân nguyên tử. Phản ứng quang hạt nhân là phản ứng hạt nhân xảy

ra khi có sự tương tác giữa photon với hạt nhân, sau tương tác hạt nhân có

thể phát xạ nơtron, proton hoặc các loại hạt khác. Phản ứng quang hạt nhân

là phản ứng thu năng lượng, do đó điều kiện để một phản ứng có thể xảy ra

là năng lượng photon (Eγ) phải lớn hơn năng lượng ngưỡng (Eth). Để có chùm

photon với thông lượng và năng lượng lớn, người ta thường sử dụng chùm bức

xạ hãm sinh ra khi các electron được gia tốc tương tác với các hạt nhân bia

nặng.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Các nghiên cứu về phản ứng quang hạt nhân bắt đầu từ năm 1934, khi mà

Chadwick và Goldhaber công bố một báo cáo về phản ứng của đơteri bị bắn phá

bởi chùm gamma phát ra từ 208Tl (E = 2,62 MeV). Cũng trong năm đó, hai báo

cáo về phản ứng quang nơtron của 7Be, một của Chalmers và một của Gentner

và Szillard được công bố một cách độc lập. Cho tới khi có nguồn beta năng

lượng cao vào đầu những năm 1940, các phản ứng quang hạt nhân chỉ có thể

được nghiên cứu là các quá trình phân tách trong 2D và Be vì chỉ có các nguyên

tố này (trừ một vài hạt nhân dễ dàng phân hạch qua phản ứng photofission ở

năng lượng thấp) có năng lượng ngưỡng đủ thấp bị phân rã bởi các photon từ

các nguồn phóng xạ gamma phát ra. Một ngoại lệ là nghiên cứu của Bothe và

Gentner đã sử dụng tia gamma phát ra ngay từ phản ứng proton như môt nguồn

kích hoạt.

Các nghiên cứu một cách hệ thống về phản ứng quang hạt nhân bắt đầu vào

năm 1950, sử dụng chùm beta, và dữ liệu chính xác đã được xây dựng bắt đầu từ

năm 1960. Sử dụng các chùm photon gần như đơn năng (quaisi-monoenergetic

photons) sinh ra trong quá trình positron tương tác với vật chất mất năng lượng

1.1.2. Sự hấp thụ photon bởi hạt nhân

trên quãng đường bay của nó [6].

Phản ứng hạt nhân gây bởi bức xạ điện từ có thể được mô tả bởi hai quá

trình. Sự hấp thụ một photon dẫn tới một trạng thái kích thích trung gian của

hạt nhân, được gọi là hạt nhân hợp phần, sau đó bị phân rã bằng cách phát

xạ photon, nơtron hoặc các hạt tích điện. Tiết diện toàn phần cho sự hấp thụ

photon bởi hạt nhân được biểu diễn trên hình 1.1 [6].

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

• Sự kích thích của các mức năng lượng hạt nhân rời rạc:

Hình 1.1: Tiết diện toàn phần cuả quá trình hấp thụ photon bởi hạt nhân.

Với năng lượng dưới 10 MeV, các mức năng lượng hạt nhân rời rạc ở trạng

thái kích thích. Nếu photon tới chỉ có năng lượng đúng bằng năng lượng để kích

thích một mức hạt nhân duy nhất thì tiết diện toàn phần tăng mạnh trên một

• Vùng cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ (Giant Resonance):

đỉnh cộng hưởng hẹp.

Vùng năng lượng từ 10 - 30 MeV, một cộng hưởng rất rộng được quan sát

thấy trong tiết diện hấp thụ photon toàn phần. Trái với sự kích thích các mức

năng lượng hạt nhân bị cô lập ở mức năng lượng photon thấp, cái gọi là cộng

hưởng khổng lồ được đặc trưng bởi dao động tập thể của proton và nơtron bên

trong hạt nhân. Sự đóng góp quan trọng nhất của cộng hưởng khổng lồ được

kích thích bởi photon đó là bởi vì chế độ lưỡng cực điện. Cộng hưởng lưỡng cực

điện khổng lồ thường được giải thích như là một chuyển động tập thể của toàn

• Tương tác với photon năng lượng cao:

bộ proton ngược chiều với toàn bộ nơtron.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Với chùm photon tới năng lượng cao bị hấp thụ sẽ tương tác với từng nucleon

riêng lẻ hoặc nhóm các nucleon. Sau vùng cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ (30

< E < 140 MeV) các cơ chế tương tác khác trở nên quan trọng, photon tới sẽ

ưu tiên tương tác với cặp nucleon nơtron-proton (hay còn gọi là giả đơtron).

Trong mô hình này, giả thiết rằng photon tương tác với một cặp n-p (đơtron)

bên trong của hạt nhân làm tăng phát xạ nucleon trực tiếp nếu không có sự

tham gia của các hạt nhân khác. Do sự tương tác của photon năng lượng cao

với chỉ một số ít các nucleon, nên tiết diện hấp thụ là tương đối nhỏ so với vùng

cộng hưởng khổng lồ.

Cuối cùng, các photon với năng lượng trên 140 MeV có thể tạo ra pion (pion

production). Tương tác giữa photon và các nucleon riêng lẻ bên trong hạt nhân

dẫn tới đồng khối được tạo ra bên trong hạt nhân bia, đồng khối này phân rã

thành một pion và một nucleon, quá trình này cạnh tranh với quá trình hấp thụ

photon của các giả đơtron. Tán xạ của các pion và các nucleon giật lùi cũng như

sự hấp thụ các pion bên trong hạt nhân bia tạo thành một thác lũ các nucleon

(intranuclear cascade) bên trong hạt nhân và dẫn tới sự phát xạ các nơtron cũng

như proton và các pion. Các hạt này cũng phát triển thành quá trình thác lũ

nối tầng. Do sự sinh ra các pion mà tiết diện hấp thụ toàn phần tăng lên lần

1.1.3. Sự khử kích thích của hạt nhân sau khi hấp thụ

một photon

nữa vượt ra ngoài ngưỡng của quá trình này [6].

• Tái phát xạ một photon có cùng năng lượng với photon tới. Quá trình này

Năng lượng kích thích có thể được giải phóng từ hạt nhân bởi:

• Phát xạ photon với năng lượng thấp hơn. Loại phản ứng này được biết

được gọi là tán xạ đàn hồi hay phản ứng (γ, γ).

(cid:48)).

• Phát xạ nơtron, proton hoặc hạt tích điện hợp phần nếu năng lượng kích

như là tán xạ photon không đàn hồi hoặc phản ứng (γ, γ

thích cuả các hạt nhân vượt quá năng lượng ngưỡng tách hạt.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Phản ứng quang hạt nhân phụ thuộc mạnh vào năng lượng của chùm photon

tới. Tùy theo năng lượng photon tới mà phản ứng quang hạt nhân phát xạ

neutron hoặc proton hoặc các loại hạt khác tương ứng với nhiều loại phản ứng

khác nhau như: phản ứng (γ, n), (γ, p), phản ứng sinh nhiều neutron (γ, xn), phản

ứng photospallation (γ, xnyp); phản ứng tạo pion(γ, πxn), phản ứng phân hạch

hạt nhân (γ, f ), hiện tượng phân mảnh (γ, f r),. . . [4].

Tiết diện toàn phần của phản ứng quang hạt nhân bao gồm:

σT γA = σ(γ, n) + σ(γ, p) + σ(γ, xn) + σ(γ, xnyp) + σ(γ, f ) + σ(γ, f r)

1.1.4. Phản ứng photospallation

(1.1)

Phản ứng spallation liên quan đến các phản ứng hạt nhân xảy ra khi hạt

có động năng rất lớn (ví dụ như proton, nơtron, photon hoặc pion) tương tác

với hạt nhân nguyên tử, kết quả tạo thành rất nhiều loại sản phẩm khác nhau.

Phản ứng spallation có thể coi là một quá trình hai giai đoạn. Trong giai đoạn

đầu tiên, hạt sơ cấp tương tác với các nucleon (nơtron và proton) bên trong hạt

nhân. Các phản ứng tiếp theo tạo ra một dòng thác lũ proton, nơtron và pion

năng lượng cao (lớn hơn 20 MeV) trong hạt nhân. Suốt quá trình thác lũ, một số

hadron mang động năng thoát ra đóng vai trò là các hạt thứ cấp. Số còn lại tích

lũy động năng trong hạt nhân và tồn tại ở trạng thái kích thích.Trong giai đoạn

thứ 2 (giai đoạn khử kích thích hạt nhân), sự bay hơi diễn ra khi hạt nhân kích

thích giải phóng năng lượng bằng cách phát ra các hạt nơtron, proton, anpha

năng lượng thấp (nhỏ hơn 20 MeV) với phần lớn là các nơtron. Các nơtron năng

lượng thấp được tạo ra trong quá trình khử kích thích là rất quan trọng đối với

một nguồn spallation bởi vì chúng có thể được điểu chỉnh (giảm đi) đến năng

lượng thấp hơn để sử dụng làm đầu dò nghiên cứu. Sau khi bay hơi, các hạt

nhân còn lại có thể phát xạ và có thể phát xạ tia gamma.

Các hạt năng lượng cao thứ cấp được tạo ra trong suốt quá trình thác lũ di

chuyển gần theo hướng của hạt tới và có thể va chạm với các hạt nhân khác

trong bia. Các phản ứng tiếp theo là một chuỗi các phản ứng thác lũ thứ cấp mà

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

tạo ra nhiều hơn nữa các hạt thứ cấp và nơtron năng lượng thấp. Thác hadronic

được gọi là sự tích tụ của tất cả các phản ứng gây bởi hạt sơ cấp và thứ cấp

1.1.5. Phản ứng quang phân hạch

trong bia.

Hiện tượng quang phân hạch (photofission) ở năng lượng cao là quá trình

động học rất phức tạp của sự kích thích các hạt nhân nặng so với quá trình phân

hạch gây bởi các hadron (nơtron, proton), do photon tương tác điện từ với các

hạt nhân thông qua cộng hưởng khổng lồ, cơ chế giả deutron, và phát xạ pion.

Đối với các hạt nhân trước actinide (preactinide) quá trình phân hạch xảy ra ở

ngưỡng năng lượng rất cao và chủ yếu do có chế giả deutron và quá trình pion

production, các photon tương tác với một cặp nơtron - proton hoặc các nucleon

riêng lẻ và truyền phần lớn năng lượng của nó, tuy nhiên lại truyền một momen

góc rất nhỏ [10].

Khả năng phân hạch của các hạt nhân preactinide phụ thuộc mạnh vào năng

lượng kích thích (Hình 1.2) [16]. Trong đó khả năng phân hạch của các hạt nhân

preactinide được xác định bằng tỷ số giữa tiết diện xảy ra phản ứng quang phân

f =

σf σa

hạch trên tiết diện hấp thụ toàn phần xảy ra phản ứng quang hạt nhân.

trong đó: σf là tiết diện phản ứng quang phân hạch hạt nhân và σa là tiết diện

hấp thụ toàn phần phản ứng quang hạt nhân.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 1.2: Sự phụ thuộc của khả năng phân hạch vào năng lượng photon đối với

các bia W, Pt, Au, Pb và Bi.

Phân bố suất lượng của các sản phẩm phân hạch theo số khối có dạng đối

xứng gauss [11]. H. Haba và đồng nghiệp đã xác định và tính suất lượng của

58 hạt nhân sản phẩm với số khối từ 42 - 131 từ phản ứng quang phân hạch

hạt nhân trên bia 197Au gây bởi chùm bức xạ hãm trong khoảng năng lượng

trung bình từ 300 tới 1100 MeV. Các kết quả nghiên cứu cho thấy suất lượng

phản ứng tăng một cách nhanh chóng từ E0 lên tới 600 MeV. Hình 1.3 mô tả suất lượng phản ứng quang hạt nhân trên bia 197Au với các năng lượng E0 khác

nhau. Phân bố suất lượng phản ứng quang hạt nhân theo số khối được mô tả

bởi hàm Gauss với xác suất lớn nhất tại số khối A = 92 ± 1 đơn vị khối lượng

(m.u) và với bề rộng nửa chiều cao là 39 ± 1 đơn vị khối lượng (m.u) [11].

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 1.3: Phân bố suất lượng quang phân hạch trên bia 197Au với chùm

photon năng lượng từ 300 MeV – 1100 MeV.

1.2. Tổng quan một số kết quả nghiên cứu về

phản ứng quang phân hạch 209Bi

Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về phản ứng quang phân

hạch hạt nhân. Các nghiên cứu đã để lại những giá trị to lớn, góp phần làm

sáng tỏ cơ chế phản ứng quang hạt nhân nói chung và phản ứng quang phân

hạch hạt nhân nói riêng.

Đối với phản ứng photofission 209Bi(γ,f) năng lượng của chùm photon tới vào

khoảng 50 MeV thì phản ứng phân hạch bắt đầu xảy ra. Hình 1.4 biểu diễn sự

phụ thuộc của tiết diện phản ứng phân hạch vào năng lượng cực đại của photon

tới đối với 209Bi [8]. A.P Kormar và đồng nghiệp trong công bố [9] đã đo phân

bố khối của các mảnh phân hạch trên bia Bi với chùm bức xạ hãm 1000 MeV

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

trên máy gia tốc U-2000 tại Kharkov, Nga (Hình 1.5).

Hình 1.4: Tiết diện quang phân hạch 209Bi.

Hình 1.5: Phân bố suất lượng phản ứng quang phân hạch hạt nhân theo số

khối.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Năm 1975, trên tạp chí Khoa học "Nuclear Physics", số 251, trang 418-432,

tác giả M. Areskoug và đồng nghiệp đã báo cáo kết quả thí nghiệm phản ứng

quang phân hạch hạt nhân gây bởi chùm bức xạ hãm năng lượng 600 MeV trên

bia 209Bi với thời gian chiếu xạ lên tới 70 giờ. Sau khi chiếu xạ, bia được ghi

nhận bởi đêtectơ Ge(Li) với thể tích 35 cm3. Kết quả thí nghiệm đã nhận diện

và tính suất lượng 43 sản phẩm phân hạch tạo thành từ 59Fe đến 131Ba. Hình

1.6 mô tả kết quả phân bố suất lượng phản ứng quang phân hạch hạt nhân theo

số khối hạt nhân sản phẩm [16].

Hình 1.6: Phân bố suất lượng phản ứng quang phân hạch hạt nhân theo số

khối.

Trên cơ sở tính suất lượng phản ứng, tác giả M. Areskoug và đồng nghiệp đã

xác định tiết diện phản ứng này và vẽ phân bố tiết diện phản ứng theo số khối

và theo điện tích. Theo báo cáo cho biết, tiết diện phản ứng toàn phần xác định

được là 8,8 mb, phù hợp với các kết quả xác định được từ các thí nghiệm sử

dụng đêtector thủy tinh, mica và nhũ tương để ghi nhận bức xạ, tất cả đều chỉ

ra rằng tiết diện phản ứng vào khoảng 7-8 mb. Hình 1.7a và hình 1.7b trình bày

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

phân bố tiết diện phản ứng theo số khối và theo điện tích hạt nhân sản phẩm

tạo thành từ suất lượng phản ứng trong thí nghiệm [16].

Hình 1.7: (a).Tiết diện phản ứng theo số khối hạt nhân sản phẩm. (b).Tiết

diện phản ứng theo điện tích hạt nhân sản phẩm.

Hiromitsu Haba (2002), trên tạp chí "Journal of Nuclear and Radiochemical

Sciences", Vol. 3, No.2, pp. A11-A20 đã công bố kết quả nghiên cứu phân bố

suất lượng của các mảnh phân hạch từ các bia 209Bi và 197Au với chùm photon

hãm năng lượng cực đại 1 GeV [12]. Kết quả thực nghiệm được so sánh với

các tính toán lý thuyết. Hình 1.8 biểu diễn suất lượng phản ứng của các phản

ứng quang hạt nhân trên bia 197Au và bia 209Bi theo thực nghiệm và tính toán

PICA3/GEM [12].

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

209Bi với năng lượng chùm bức xạ hãm 1 GeV.

Hình 1.8: Suất lượng của các phản ứng quang hạt nhân trên bia 197Au và bia

Gần đây nhất vào năm 2009, tác giả H. Naik và đồng nghiệp đã nghiên cứu

phản ứng quang hạt nhân gây bởi chùm bức xạ hãm năng lượng cao 2,5 GeV

lên bia 209Bi. Hình 1.9 mô tả phân bố suất lượng phản ứng tạo thành từ phản

ứng quang hạt nhân trên bia 209Bi [10].

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 1.9: Phân bố suất lượng phản ứng quang hạt nhân trên bia 209Bi gây bởi

chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 2,5 GeV.

Dù đã có khá nhiều báo cáo nghiên cứu về phản ứng quang phân hạch hạt

nhân, tuy nhiên hầu hết tập trung ở vùng năng lượng trung bình. Các báo cáo

nghiên cứu về phản ứng quang phân hạch trong vùng năng lượng cao như 2,5

GeV vẫn còn rất ít. Cần phải có nhiều hơn nữa các nghiên cứu về phản ứng

quang phân hạch ở vùng năng lượng cao trên các bia khác nhau để có cái nhìn

đúng đắn về cơ chế phản ứng quang hạt nhân trong vùng năng lượng này.

1.3. Nguồn bức xạ hãm trên máy gia tốc linac

1.3.1. Máy gia tốc electron tuyến tính 2,5 GeV

Máy gia tốc electron tuyến tính tại Trung tâm Gia tốc Pohang (PAL), Hàn

quốc cung cấp năng lượng 2,5 GeV kể từ năm 2002. Đây là một máy gia tốc lớn

có thể tạo ra chùm electron năng lượng lên tới 2,5 GeV, độ rộng xung 1,5 ns,

tần số của xung 10 Hz, dòng lớn hơn 2A. Hình 1.10 là hình ảnh của thiết bị gia

tốc 2,5 GeV ở PAL.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 1.10: Hình ảnh máy gia tốc electron tuyến tính 2,5 GeV tại PAL, Hàn

Quốc.

Hệ thống RF của linac 2,5 GeV bao gồm bốn hốc đơn, mỗi hốc được cung

cấp bởi một ngồn điện 500 MHz/60 kW. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về

năng lượng và cường độ, Linac đã được cài đặt các thiết bị mới, đó là chương

trình nâng cấp hệ thống RF thay thế klystron công suất 60 kW bằng hệ thống

RF công suất 75 kW và lắp đặt thêm một RF công suất 75 kW. Máy gia tốc

electron tuyến tính có thể cung cấp chùm electron năng lượng đến 3 GeV cho

thiết bị tạo nguồn bức xạ synchotron (storage ring), ngoài ra còn có thể tạo ra

nguồn bức xạ hãm và nơtron năng lượng cao phục vụ nhiều mục đích nghiên

cứu và ứng dụng khác nhau.

Bảng 1.1 mô tả các thông số chính của máy gia tốc tuyến tính 2,5 GeV tại

Pohang, Hàn Quốc.

Nguồn bức xạ hãm trên máy gia tốc tuyến tính 2,5 GeV được tạo thành khi

bắn chùm electron được gia tốc tới năng lượng 2,5 GeV vào bia hãm W có bề

dày 2 mm. Bức xạ hãm có phổ liên tục và năng lượng đạt giá trị cực đại đúng

bằng động năng của electron tới (2,5 GeV). Hình 1.11 biểu diễn phổ bức xạ hãm

của bia W khi bắn phá bởi chùm electron năng lượng 2,5 GeV.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Bảng 1.1: Các thông số chính của Linac tại PAL.

Năng lượng chùm (GeV) 2,5

Chiều dài xung dòng (ns) 1,5

Cường độ xung (A) >2

Chiều dài bó 17∼ 20

Số cột 44

Chế độ vận hành 2π/3

Tần số vận hành (MHz) 2,856

Chiều dài xung () 4,0

Số Kylystron 12

Năng lượng đầu ra của Klystron(MW) 80

Tổng chiều dài của Linac (m) 160

Nhiệt độ của cột gia tốc (oC) 45±0,2

Số lượng bộ ba nam châm tứ cực 7

Số lượng nam châm lái dòng 6

1.3.2. Cơ chế tạo chùm bức xạ hãm trên máy gia tốc

Số lượng nam châm uốn dòng 3

Máy gia tốc electron tuyến tính PLS năng lượng cực đại 2,5 GeV cung cấp

chùm electron năng lượng cao cho thiết bị tạo nguồn bức xạ synchrotron, ngoài

ra còn có thể tạo ra nguồn bức xạ hãm và nơtron năng lượng cao phục vụ nhiều

mục đích nghiên cứu và ứng dụng khác nhau.

Khi chùm electron năng lượng cao tương tác với môi trường vật chất sẽ bị

mất mát năng lượng chủ yếu nhờ hai quá trình ion hóa do va chạm và phát bức

xạ hãm. Sự mất năng lượng do va chạm là kết quả của sự tán xạ không đàn hồi

của electron với electron nguyên tử. Do khối lượng của electron rất nhỏ nên có

thêm một cơ chế mất năng lượng nữa đó là các electron được gia tốc tương tác

với trường Coulombcủa các hạt nhân bia, quỹ đạo của chúng bị thay đổi do lực

hút của hạt nhân và bị hãm lại. Quá trình này dẫn đến sự bức xạ sóng điện từ

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

hay còn gọi là bức xạ hãm.

Hình 1.11: Phổ bức xạ hãm phát ra từ bia W khi bắn phá bởi chùm electron

năng lượng 2,5 GeV được mô phỏng bởi phần mềm Geant4.

Độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm tăng theo hàm logarit tự nhiên

của năng lượng. Khi năng lượng tăng, độ mất mát năng lượng do phát bức xạ

hãm tăng theo, trong khi đó độ mất mát năng lượng do ion hóa hầu như không

đổi. Khi năng lượng của electron cỡ vài MeV trở lên, mối liên hệ giữa độ mất

mát năng lượng do phát bức xạ hãm và do ion hóa tỷ lệ với với nguyên tử số Z

của môi trường theo công thức sau:

≈

(cid:1)

rad (cid:1)

EZ 800

col

(1.2) (cid:0) dE dx (cid:0) dE dx

Với một môi trường hấp thụ cho trước, khi năng lượng nhỏ, độ mất mát năng

lượng do ion hóa và kích thích môi trường chiếm ưu thế. Cho đến một giá trị

năng lượng gọi là năng lượng tới hạn Ec thì độ mất mát năng lượng do phát

bức xạ hãm bằng độ mất mát năng lượng do ion hóa. Rõ ràng năng lượng tới

hạn Ec phụ thuộc vào điện tích hạt nhân hay chính xác phụ thuộc vào nguyên

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

M eV

tử số môi trường được xác định bởi công thức sau:

EC =

800 Z + 1, 2

(1.3)

Khi năng lượng electron lớn hơn nhiều năng lượng tới hạn, sự mất năng lượng

của nó chủ yếu do phát bức xạ hãm. Để đặc trưng cho khả năng hãm bức xạ của

môi trường, người ta đưa ra khái niệm chiều dài bức xạ. Chiều dài làm chậm

bức xạ của một chất là khoảng cách mà năng lượng của electron giảm đi hệ số

1/e do phát bức xạ hãm. Chiều dài bức xạ của một chất phụ thuộc vào số khối

đồng thời phụ thuộc vào nguyên tử số môi trường. Chiều dài bức xạ ký hiệu là

X0 được xác định theo công thức:

X0 =

716, 4 × A Z(Z + 1)ln 287√ Z

(1.4)

trong đó Z là nguyên tử số, A là số khối của nguyên tử môi trường.

Khi đi trong môi trường do tương tác của electron với vật chất, năng lượng

của nó giảm dần. Khi năng lượng của electron lớn hơn năng lượng tới hạn, độ

mất mát năng lượng của electron chủ yếu do phát bức xạ hãm. Sự thay đổi năng

lượng trung bình E như là một hàm của đường đi x của electron trong môi

trường, được xác định bởi công thức sau:

−

¯E = E0exp

x x0

(cid:18) (cid:19) (1.5)

trong đó E0, X0 lần lượt là năng lượng ban đầu của bức xạ beta và chiều dài

bức xạ của môi trường [1,2,4].

Trong nguyên lý của máy gia tốc, chùm electron sau khi đã gia tốc được

lái đến đập vào bia làm phát bức xạ hãm. Với mục đích đó, năng lượng chùm

hạt phải lớn hơn năng lượng tới hạn rất nhiều để phần động năng truyền cho

electron phần lớn chuyển thành năng lượng bức xạ hãm. Và bia phát bức xạ

hãm cũng phải cấu tạo sao cho năng suất phát bức xạ hãm là tối ưu. Do năng

lượng tới hạn tỷ lệ nghịch với nguyên tử số môi trường (từ công thức 1.3) và

chiều dài làm chậm giảm khi nguyên tử số môi trường tăng (từ công thức 1.4)

nên người ta thường sử dụng các bia nặng, tức là các bia có nguyên tử số lớn,

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

để làm bia phát bức xạ. Từ công thức 1.5 ta nhận thấy sự mất mát năng lượng

của chùm hạt electron tỷ lệ với chiều dài đường đi của nó trong môi trường vật

chất, hay năng suất hãm sẽ tăng khi bề dày bia tăng. Tuy nhiên, thực tế thì khi

bề dày quá lớn sẽ kéo theo nhiều hiệu ứng không mong muốn. Khi bề dày quá

lớn, năng lượng của electron bị mất không do phát bức xạ hãm tăng lên. Mặt

khác, các photon của bức xạ sinh ra sẽ bị hấp thụ một phần ngay bên trong bia.

Do đó, việc tính toán bề dày bia cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng quyết

định hiệu suất chùm bức xạ hãm. Khi nghiên cứu hiệu suất chùm bức xạ hãm,

với mỗi năng lượng xác định, đường cong phân bố sự phụ thuộc của hiệu suất

chùm bức xạ hãm vào bề dày của các bia về cơ bản có dạng như hình 1.12 [6].

Hình 1.12: Sự phụ thuộc hiệu suất chùm bức xạ hãm vào bề dày bia W.

Ngoài ra, năng suất chùm bức xạ hãm còn phụ thuộc mạnh vào năng lượng

của chùm electron. Đối với các bia làm bằng nguyên tố nặng, năng suất hãm

P = 82 × E2,63

được xác định bởi công thức:

(1.6)

trong đó: E0 là năng lượng ban đầu của electron.

Chương 2

Phương pháp thực nghiệm

2.1. Xác định suất lượng phản ứng bằng thực

nghiệm

Phương pháp kích hoạt được thiết lập như một phương pháp linh hoạt và

hữu ích không những trong nghiên cứu vật lý hạt nhân mà còn sử dụng nhiều

trong thực tế như phân tích nguyên tố, chế tạo đồng vị phóng xạ,...Nguyên lý

của phương pháp kích hoạt là dựa vào các phản ứng của hạt nhân nguyên tử.

Bằng cách kích hoạt phóng xạ (sử dụng các hạt như neutron, proton. . . hoặc

photon), hạt nhân bia sẽ chuyển sang trạng thái kích thích có thể chuyển từ

đồng vị bền thành những đồng vị phóng xạ. Cả bức xạ và bức xạ tức thời phát

xạ từ hạt nhân sản phẩm đều có thể được đo bằng đêtector thích hợp. Do đó,

từ việc ghi nhận phổ gamma, ta có các dữ liệu định tính và định lượng của đối

tượng, kết hợp với các dữ liệu hạt nhân sẵn có như năng lượng đỉnh gamma đặc

trưng, chu kỳ bán rã, hệ số phân nhánh ta có thể nhận diện đồng thời nhiều

đồng vị phóng xạ mà không cần phải tách hóa học.

Đối với nguồn bức xạ kích hoạt làm việc ở chế độ liên tục. Trong thời gian

• Thứ nhất là quá tình tạo thành hạt nhân phóng xạ từ hạt nhân bền (bia

kích hoạt mẫu có 2 quá trình diễn ra đồng thời:

hạt nhân), quá trình tạo thành hạt nhân phóng xạ trong thời gian phản

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

• Thứ hai là quá trình tạo thành hạt nhân phóng xạ làm giảm số hạt nhân

ứng xảy ra hay trong thời gian chiếu.

phóng xạ có trong bia. Quá trình này phụ thuộc vào chu kỳ bán rã của hạt

nhân phóng xạ tạo thành.

Gọi số hạt nhân bia là N0 (hạt nhân X), φ là thông lượng bức xạ kích hoạt

(n/cm2/giây), σ là tiết diện phản ứng hạt nhân (cm2), λ là hằng số phân rã

(1/giây). Gọi số hạt nhân mới được tạo thành (hạt nhân Y) trong một đơn vị

thời gian là: N0σφ.

Trong khoảng thời gian dt thì số hạt nhân Y được sinh ra là:

dN1 = N0σφdt

(2.1)

Cũng trong khoảng thời gian trên số hạt nhân Y bị phân rã được tính bởi

công thức sau:

dN2 = λN dt

(2.2)

Do đó, số hạt nhân Y có tại thời điểm dt là:

dN = dN1 + dN 2 = N0σφdt − λN dt

(2.3)

Ta có phương trình kích hoạt phóng xạ như sau:

= N0σφ − λN

dN dt

(2.4)

Giải phương trình vi phân (2.4) với điều kiện ban đầu N(0) = 0 ta có nghiệm

N (t) =

(1 − e−λt)

phương trình là:

N0σφ λ

(2.5)

Hoạt độ phóng xạ của hạt nhân Y được xác định bởi:

A(t) = λN (t) = N0φσ(1 − e−λt)

(2.6)

Gọi thời gian chiếu mẫu là ti thì hoạt độ phóng xạ tại thời điểm t>ti là:

A(ti, t) = N0φσ(1 − e−λti)e−λt

(2.7)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Đo hoạt độ phóng xạ từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 (t2>t1>ti) thì tổng

hoạt độ là:

(1 − e−λti)e−λtd(1 − e−λtm)εIγ

A(ti, t1, t2) =

A(ti, t)dt =

N0φσ λ

(cid:90) t2 (2.8)

trong đó: td = t1 – ti là thời gian phân rã (thời gian phơi), được tính từ lúc

dừng chiếu mẫu đến lúc bắt đầu đo; tm = t2 – t1 là thời gian đo.

Do hiệu suất ghi bức xạ đêtector ε <1 và cường độ phát bức xạ đặc trưng cần

xác định Iγ ≤ 1 nên tốc độ đếm tia gamma (số đếm/giây) là: R = ε.Iγ. Hiệu suất

ghi ε của đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch bức xạ gamma đặc trưng, thường

được xác định dựa vào mẫu chuẩn đã biết trước hoạt độ phóng xạ. Mẫu chuẩn

có hình dạng và kích thước như mẫu phân tích, chứa nguyên tố phóng xạ.

Bên cạnh đó có một số tia gamma bị hấp thụ ngay trong mẫu (được gọi là tự

hấp thụ), một phần số đếm bị mất do thời gian chết, hiệu ứng cộng đỉnh, hiệu

ứng chồng chập xung,. . . làm cho tỷ lệ giữa số xung đo được và số xung thực ≤

1. Sử dụng hệ số f là hệ số hiệu chỉnh tính đến sự mất số đếm do các hiệu ứng

thời gian chết, sự chồng chập xung, tự hấp thụ tia gamma trong mẫu, . . . khi

đó f ≤ 1. Vậy phương trình (2.8) được viết lại theo kết quả đo thực tế như sau:

(1 − e−λti)e−λtd(1 − e−λtm)εIγf

A(ti, t)dt =

A(ti, t1, t2) =

N0φσ λ

(cid:90) t2 (2.9)

Hoạt độ tích phân A, chính là diện tích ứng với thời gian đo tm trên hình

2.1.

Sự có mặt của hạt nhân phóng xạ được nhận diện dựa vào đỉnh hấp thụ toàn

phần của vạch bức xạ gamma đặc trưng của hạt nhân phóng xạ, và chu kỳ bán

rã của nó. Số hạt nhân đã phóng xạ A(ti, t1,t2) trong thời gian đo, được xác

định dựa vào diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch bức xạ đặc trưng. Diện

tích đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch bức xạ đặc trưng tỷ lệ thuận với số hạt

nhân bị phân rã trong thời gian đo tm hay trong khoảng thời gian từ t1 đến t2.

Đối với trường hợp chùm hạt tới có phổ liên tục công thức (2.9) được biểu diễn

như sau:

(1 − e−λti)e−λtd(1 − e−λtm)

φ(E)σ(E)dE

C(ti, t1, t2) =

N0εIγf λ

Eth

(cid:90) Emax (2.10)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

trong đó: Eth là năng lượng ngưỡng của phản ứng, Emax là năng lượng cực đại

của chùm bức xạ tới.

Hình 2.1: Sự phụ thuộc của hoạt độ phóng xạ vào thời gian kích hoạt (ti), thời

gian phân rã (td) và thời gian đo (tm)[4].

Suất lượng ở đây được định nghĩa là số phản ứng xảy ra trong một đơn vị

thời gian (thường là 1 giây) và trên một hạt nhân nguyên tử:

φ(E)σ(E)dE

Y =

Eth

(cid:90) Emax (2.11)

Từ hoạt độ phóng xạ ghi nhân được ta có thể xác định được suất lượng của

phản ứng như sau:

φ(E)σ(E)dE =

Y =

Cλ N0εIγf (1 − e−λti)e−λtd(1 − e−λtm)

Eth

(cid:90) Emax (2.12)

Biểu thức (2.12) biểu diễn mối quan hệ giữa diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần

của bức xạ gamma đặc trưng với các đại lượng vật lý và thực nghiệm như tiết

diện kích hoạt, thông lượng bức xạ kích hoạt, thời gian chiếu, thời gian phơi và

thời gian đo mẫu, hiệu suất ghi của đêtector, xác suất phát xạ tia gamma. Với

đồng vị phóng xạ được tạo thành trong phản ứng hạt nhân xác định, thì hằng

số phân rã λ đã biết, cường độ Iγ ứng với bức xạ đặc trưng của vạch gamma đặc

trưng được lựa chọn để phân tích được tra trong bảng số liệu hạt nhân. Thời

gian chiếu mẫu, thời gian phơi mẫu và thời gian đo hoàn toàn xác định được.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hiệu suất ghi của đêtector ε xác định bằng thực nghiệm. Độ chính xác khi xác

định suất lượng phản ứng phụ thuộc vào độ chính xác khi xác định diện tích

đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma đặc trưng cũng như các hiệu chỉnh

liên quan tới việc xác định hoạt độ của hạt nhân phóng xạ tạo thành trong phản

ứng [1,3,4,5].

2.2. Phổ kế gamma với đêtector bán dẫn siêu

tinh khiết HPGe dùng trong ghi nhận bức

xạ

Phần lớn các đồng vị phóng xạ đều có khả năng phát ra bức xạ gamma với

năng lượng và cường độ khác nhau. Để ghi nhận phổ gamma do một đồng vị

phát ra, phải dựa vào tương tác giữa tia gamma với vật chất, ở đây chính là các

đêtector. Do tương tác giữa vật chất trong đêtector và tia gamma rất phức tạp

nên thay vì chỉ ghi nhận được một vạch năng lượng ứng với năng lượng đỉnh

gamma, ta sẽ ghi nhận được một phổ phân bố (hình 2.1). Phổ gamma trong

thực nghiệm là một sự phân bố liên tục của các độ cao xung (pulse height) trong

đó có chứa các đỉnh năng lượng toàn phần có bề rộng xác định. Các quá trình

• Một tia gamma (photon) có năng lượng E đi vào đêtector.

• Các electron sơ cấp với tổng động năng E sinh ra trong vùng nhạy của

hình thành phổ gamma gồm có:

đêtector bởi sự tương tác của photon với vật chất (chủ yếu là các electron

• Các electron sơ cấp này lại tiếp tục tạo ra một lượng lớn các cặp electron

môi trường) trong vùng này.

• Một tín hiệu xung có biên độ V được sinh ra ở đầu vào tiền khuếch đại với

thứ cấp – lỗ trống thông qua các phản ứng ion hóa hay kích thích.

điện dung C.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

• Điện thế V được khuếch đại và biến đổi thành số chỉ vị trí kênh bởi thiết

bị chuyển đổi tương tự - số (Analog – to – Digital Converter – ADC) của

Bộ phân tích đa kênh ( Multi-channel Analyzer – MCA), một số đếm được

• Nhiều tia gamma được ghi nhận và sự phân bố độ cao của xung được hình

cộng vào số đếm tổng tại vị trí kênh tương ứng.

thành (phổ gamma).

Hình 2.2: Minh họa phổ gamma thực tế (bên trái) và phổ gamma lý tưởng

(bên phải) được ghi nhận bởi đêtector.

Việc ghi nhận phổ gamma chủ yếu sử dụng các hệ phổ kế gamma đa kênh,

bao gồm: Đêtectơ bán dẫn Germani siêu tinh khiết HPGe, các hệ điện tử như

tiền khuếch đại, khuếch đại, bộ biến đổi tương tự số (ADC), máy phân tích biên

độ đakênh, nguồn nuôi cao áp,... Ngoài ra còn có thể có các bộ phận khác như

máy phát xung chuẩn hoặc bộ loại trừ chồng chập xung để hiệu chỉnh các hiệu

ứng gây mất số đếm trong trường hợp tốc độ đếm lớn, . . . Hệ phổ kế được ghép

nối với máy tính, việc ghi nhận và xử lý phổ được thực hiện bằng các phần mềm

chuyên dụng.

Phổ kế gamma đa kênh có ưu điểm hơn hẳn so với máy đếm đơn kênh. Nó

không chỉ đơn thuần đếm số hạt bay đến đêtectơ mà còn phân biệt chúng theo

năng lượng. Vì sản phẩm sau phản ứng gồm nhiều đồng vị khác nhau, phát ra

các bức xạ gamma có năng lượng khác nhau, do đó việc sử dụng phổ kế gamma

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

đa kênh giúp cho ta có thể nhận diện được các đồng vị tạo thành và xác định

suất lượng của chúng.

Hình 2.3: Hệ sơ đồ khối thiết bị ghi nhận phổ gamma.

Trong thí nghiệm nghiên cứu đã sử dụng hai hệ phổ kế gamma của Trung

• Đêtector bán dẫn HPGe model 2002 CSL (CANBERRA), thể tích 100 cm3,

tâm Gia tốc Pohang, Hàn Quốc :

phân giải năng lượng 1,8 keV tại đỉnh 1332 keV, các bộ phận điện tử chức

năng được đặt trong một khối riêng, INSPECTOR, và được kết nối với

máy tính. Việc ghi nhận và xử lý phổ gamma thông qua phần mềm Genie

• Đêtector bán dẫn HPGe model GEM-20180-p (ORTEC), thể tích 100 cm3,

2000.

phân giải năng lượng 2 keV tại đỉnh 1332 keV, khuyếch đại phổ model 501,

ADC model 901, 8K MCA card. Phổ gamma được ghi nhận và xử lý bằng

phần mềm Gamma Vision [17,18].

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

2.3. Thí nghiệm

Thí nghiệm trong luận văn được thực hiện tại Trung tâm Gia tốc Pohang,

Hàn Quốc, sử dụng máy gia tốc tuyến tính với chùm electron năng lượng 2,5

GeV, dòng electron tổng cộng là 2,337 × 1014 electron, tốc độ lặp 10 Hz và độ

rộng xung là 1ns, chiếu vào bia W với thể tích 50 mm × 50 mm × 1 mm để

tạo thành chùm bức xạ hãm có năng lượng cực đại 2,5 GeV. Chùm bức xạ hãm

được tạo thành sau đó chiếu vào bia 209Bi kích cỡ 18 × 18 mm, bề dày 0,15 mm

để thực hiện phương pháp kích hoạt. Thời gian chiếu mẫu trong 4 giờ. Sơ đồ thí

nghiệm được mô tả trên hình 2.4.

Hình 2.4: Sơ đồ thí nghiệm chiếu xạ bia Bi bằng chùm bức xạ hãm 2,5 GeV.

Mẫu Bi sau khi chiếu được đo bởi hệ phổ kế gamma đa kênh HPGe, ghi nhận

thành phổ gamma, phục vụ cho việc nhận diện các đồng vị tạo thành, đồng thời

xác định suất lượng phản ứng. Các mẫu được đo ở các thời điểm khác nhau và

ghi nhận thành các phổ gamma khác nhau. Bảng 2.1 mô tả thời gian phơi và

thời gian đo mẫu.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Bảng 2.1: Thời gian phơi và thời gian đo mẫu Bi kích hoạt.

STT Tên phổ Thời gian phơi mẫu Thời gian đo mẫu

1 BiP20T1 2 giờ 44 phút 300 giây

2 BiP5T2 14 giờ 34 phút 300 giây

3 BiP5T3 1 ngày 14 giờ 2 phút 600 giây

4 BiP5T4 2 ngày 14 giờ 26 phút 1200 giây

5 BiP5T5 3 ngày 15 giờ 40 phút 1800 giây

6 BiP5T6 4 ngày 15 giờ 15 phút 3600 giây

7 BiP5T7 5 ngày 18 giờ 36 phút 3000 giây

8 BiP5T8 6 ngày 13 giờ 48 phút 7200 giây

9 BiP5T9 7 ngày 16 giờ 42 phút 10800 giây

10 BiP2T10 9 ngày 15 giờ 7200 giây

11 BiP5T11 13 ngày 3 giờ 22 phút 18000 giây

12 BiP5T12 15 ngày 18 giờ 12 phút 86400 giây

13 BiP5T13 23 ngày 11 giờ 50 phút 108000 giây

Hình 2.5 là phổ gamma đặc trưng của mẫu Bi kích hoạt với thời gian đo 600

giây, thời gian phơi 1 ngày 14 giờ 2 phút. Hình 2.6 là phổ gamma đặc trưng của

mẫu Bi kích hoạt với thời gian đo 108000 (s), thời gian phơi 23 ngày 11 giờ.

Mẫu được đo nhiều lần, ở các thời điểm đo khác nhau, nhằm ghi nhận được

tối đa các đồng vị có thời gian bán rã khác nhau và giảm thiểu các sai số thống

kê cũng như sai số hình học đo. Thời gian đo mẫu ngắn nhất là 5 phút, thời

gian đo mẫu dài nhất là 30 giờ.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 2.5: Phổ BiP5T3.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 2.6: Phổ BiP5T13.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

2.4. Một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác

2.4.1. Hiệu ứng thời gian chết và chồng chập xung

Hiệu ứng thời gian chết (dead time) và chồng chập xung (pile-up) gây nên sự

mất số đếm trong ghi nhận phổ gamma. Các hiệu ứng này đặc biệt quan trọng

trong trường hợp tốc độ đếm lớn.

Thời gian chết của hệ đo được định nghĩa là thời gian cách nhau tối thiểu

của hai bức xạ đến đêtectơ sao cho đêtectơ có thể cho ở lối ra hai xung độc lập,

thời gian chết cần phải tính cho cả hệ đo chứ không chỉ riêng thời gian chết của

đêtectơ, thời gian chết chính là thời gian ADC bận xử lý xung và không thể tiếp

nhận thêm một xung khác. Do hiệu ứng thời gian chết nên sẽ tồn tại khả năng

là bức xạ đã đến được đêtectơ nhưng lại không được ghi nhận. ADC thường có

một thời gian chết trung bình đối với mỗi phép đo. Hầu hết các máy phân tích

biên độ nhiều kênh hiện đại thường có đồng hồ chỉ thị thời gian chết trong quá

trình đo theo đơn vị là %. Ngoài ra còn có đồng hồ để xác định thời gian đo

theo hai chế độ khác nhau là thời gian theo đồng hồ và thời gian đo thực sự.

Với chế độ thời gian đo được xác định theo đồng hồ thì thời gian của phép đo

sẽ được ấn định theo đồng hồ. Còn với chế độ thời gian đo thực sự thì thời gian

cần đo sẽ được máy tự động hiệu chỉnh phần thời gian chết.

Do phân giải thời gian của các hệ phổ kế có giới hạn, khi tốc độ đếm lớn hai

xung liên tiếp có thể chồng chập lên nhau và tạo ra một xung bị biến dạng ở lối

ra của khuyếch đại. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng chồng chập xung. Các xung

do chồng chập rộng hơn và có dạng khác các xung không bị chồng chập. Do đó,

khi tốc độ đếm cao, phổ gamma ghi nhận được thường bị biến dạng so với phổ

thực.

Có hai phương pháp để hiệu chỉnh thường được sử dụng đó là dùng máy phát

xung chuẩn hoặc các giải pháp phần cứng như bộ loại trừ chồng chập xung. Máy

phát xung chuẩn có thể sử dụng để hiệu chỉnh đồng thời sự mất số đếm do thời

gian chết và chồng chập xung. Giả sử tỷ lệ số xung bị mất ở các đỉnh phổ và

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

đỉnh xung chuẩn là như nhau, số đếm của các đỉnh phổ có thể được hiệu chỉnh

p, trong đó Np, N0

p là số đếm của đỉnh xung chuẩn khi có và không có mẫu. Trên phổ gamma đỉnh xung chuẩn thường có dạng hẹp hơn

bằng hệ số: k = Np / N0

các đỉnh gamma do đó khi phân tích phổ cần chú ý đến việc tính diện tích đỉnh

xung chuẩn. Ngoài ra cũng có thể sử dụng nguồn phóng xạ gamma đơn năng

để hiệu chỉnh sự mất số đếm và sự chồng chập xung [1,2,5]. Trong nghiên cứu,

phổ gamma của các mẫu Bi được đo trên hệ phổ kế gamma HPGe, vị trí đặt

bia mẫu Bi được lựa chọn để đảm bảo thời gian chết của các lần đo không vượt

2.4.2. Hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma trong mẫu

quá 5 %.

Mẫu dùng trong phương pháp kích hoạt thường có một thể tích nhất định,

nếu sử dụng các mẫu dày và đo các tia gamma năng lượng thấp sẽ làm kết quả

phân tích không chính xác do mắc phải sai số do hiệu ứng tự hấp thụ. Hiện

tượng tự hấp thụ xảy ra khi tia gamma bị hấp thụ trong thể tích mẫu.

Giả sử nguồn phóng xạ là nguồn điểm dạng trụ bề dày x, có tốc độ phát

photon là I0. Ta có thể dát mỏng nguồn điểm thành từng lát mỏng bề dày dx.

Tất cả các photon phát ra cùng một lát mỏng có cùng bề dày nên có cùng sự tự

hấp thụ. Tốc độ phát sau khi có sự tự hấp thụ là I.

dI =

Tốc độ phát photon của lát mỏng bề dày dx nếu không có sự tự hấp thụ là:

I0 x

(2.13)

dI =

Tốc độ phát photon của lát mỏng bề dày dx khi có sự tự hấp thụ là:

I0e−µx x

(2.14)

trong đó: µ là hệ số hấp thụ tuyến tính

Vậy ta có:

I =

dI = I0

e−µx − 1 −µx

(cid:90) x (2.15)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

F (E) =

Hệ số tự hấp thụ theo năng lượng E được xác định bởi công thức sau:

e−µx − 1 ln(e−µx)

I I0

(2.16)

Đối với các mẫu biết rõ thành phần và hàm lượng của các nguyên tố, ta hoàn

toàn có thể tính được hệ số tự hấp thụ. Bảng 2.2 liệt kê hệ số tự hấp thụ tia

gamma (F) trong mẫu Bi có bề dày 1.5 mm.

Bảng 2.2: Kết quả tính hệ số tự hấp thụ tia gamma trong mẫu Bi.

Năng lượng Hệ số Năng lượng Hệ số

tia gamma tự hấp thụ tia gamma tự hấp thụ

E (keV) E (keV) (F) (F)

100 0.575 800 0.983

150 0.697 1000 0.988

200 0.835 1250 0.991

300 0.875 1500 0.993

400 0.610 2000 0.994

600 0.675 3000 0.995

Ta có thể nhận thấy năng lượng tia gamma càng lớn, hệ số tự hấp thụ càng

tiến gần đến 1. Điều này chứng tỏ sự tự hấp thụ càng ít bị ảnh hưởng đối với

2.4.3. Hiệu chỉnh can nhiễu phóng xạ

các tia gamma có năng lượng lớn.

Can nhiễu phóng xạ là một vấn đề phức tạp vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới

độ chính xác của các kết quả thực nghiệm. Trong nghiên cứu phản ứng quang

• Can nhiễu do quá trình phân rã của các đồng vị phóng xạ.

• Can nhiễu do các đồng vi phóng xạ phát ra các tia gamma có năng lượng

hạt nhân trên bia Fe đã quan tâm tới các loại can nhiễu phóng xạ chủ yếu sau:

gần giống nhau hoặc hoàn toàn giống nhau.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

• Can nhiễu gây bởi các phản ứng hạt nhân cạnh tranh.

Việc hiệu chỉnh các can nhiễu trên có thể dựa vào phương pháp tỷ số diện

tích đỉnh, áp dụng quy luật phân rã phóng xạ theo hàm e-mũ hoặc sử dụng

các phản ứng hạt nhân khác làm đối sánh. Bảng 2.3 trình bày một số đỉnh can

nhiễu cần xử lý trong quá trình xác định suất lượng phản ứng của thí nghiệm.

Bảng 2.3: Các đỉnh gamma can nhiễu cần xử lý.

STT Các đỉnh gamma đặc trưng (keV) Các đỉnh can nhiễu (keV)

1 569,702 - 207Bi 567,0 - 198mTl

568,80 keV - 96Tc

2 803,10-206Bi 804,52 keV - 97Zr

3 1764,36-205Bi 1762,4 keV - 174Ta

4 899,15-204Bi 899,5 keV - 195mHg

898,533 keV - 200Tl

5 820,3-203Bi 818,9 keV - 194Au

820,0 keV - 189Pt

6 960,67-202Bi 960,67 keV – 202mPb

961,22 keV - 184Ir

7 629,1 keV - 201Bi 627,87 keV – 197mPb

628,0 keV - 195Tl

8 1026,5 keV- 200mBi 1025,0 keV - 196Tl

2.4.4. Hiệu ứng cộng đỉnh

9 881,61 keV - 84Rb 881,01 keV - 206Bi

Hiệu ứng cộng đỉnh (summing effect) xuất hiện khi đêtectơ không phân biệt

được về mặt thời gian hai tia gamma độc lập hoặc hai tia gamma nối tầng. Đỉnh

tổng có năng lượng bằng tổng năng lượng của hai tia gamma thành phần. Hiệu

ứng cộng đỉnh làm giảm số xung ở các đỉnh thành phần phụ thuộc vào cường

độ các bức xạ và góc khối tạo bởi mẫu và đêtectơ.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Việc hiệu chỉnh hiệu ứng này tương đối khó khăn, phụ thuộc vào từng nguồn

gamma cụ thể, vào hình học đo, và sơ đồ phân rã,. . .

Giả sử với một sơ đồ phân rã đơn giản chỉ có hai tia gamma nối tầng γ1, γ2

với năng lượng E1 và E2 phát ra trong thời gian phân giải của phổ kế. Hệ số

hiệu chỉnh hiệu ứng cộng đỉnh được tính như sau:

C1 =

1 1 − ε2

Đối với tia γ1:

C1 =

Đối với tia γ2:

1 1 − (cid:0) P1 P2

(cid:1) ε1

trong đó: p1, p2 là xác suất phát xạ của tia γ1, γ2; ε1, ε2 là hiệu suất ghi toàn

phần của tia γ1, γ2.

Với những sơ đồ phân rã nối tầng, để hiệu chỉnh hiệu ứng cộng đỉnh cần phải

có những tính toán rất phức tạp.

Hiệu ứng cộng đỉnh còn có thể hiệu chinh được bằng cách so sánh đường

cong hiệu suất ghi khi sử dụng các nguồn đơn năng (tức là khi đó chỉ có các tia

gamma độc lập) với các điểm hiệu suất ghi khi sử dụng các nguồn đa năng (có

các tia gamma nối tầng), trong trường hợp đối với các nguồn đa năng sẽ có một

số điểm lệch khỏi đường cong hiệu suất ghi được xây dựng với các nguồn đơn

năng, từ độ lệch này ta có thể đánh giá được hệ số hiệu chình trung bình của

hiệu ứng cộng đỉnh.

Phương pháp đơn giản có thể giảm bớt hiệu ứng này là đo các mấu có hoạt

độ lớn ở khoảng cách xa đêtector. Trong thực tế, một đồng vị phóng xạ thường

phát nhiều tia gamma khác nhau với xác suất phát xạ lớn nên ta có thể sử dụng

những tia gamma không bị mất số đếm do hiệu ứng cộng đỉnh gây ra. Sai số do

hiệu ứng cộng đỉnh gây ra vào khoảng 2 ÷ 5 %.

Trong thí nghiệm xác định suất lượng phản ứng sinh nhiều nơtron và suất

lượng phản ứng quang phân hạch, hiện tượng cộng đỉnh xảy ra đối với một số tia

gamma như: 569,703 keV (97,74 %) và 1063,662 keV (74,5 %) của 207Bi; 803,10

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

keV (99 %) và 881,01 keV (66,2 %) của 206Bi; 666,33 keV (33,1 %) và 735,819

keV (4,16 %) của 126I,. . . Hình 2.7 mô tả sơ đồ phân rã của 207Bi [23].

Hình 2.7: Sơ đồ phân rã của 207Bi.

Chương 3

Kết quả thực nghiệm và

thảo luận

3.1. Nhận diện đồng vị phóng xạ tạo thành từ

các phản ứng quang hạt nhân trên bia 209Bi

Các đồng vị phóng xạ tạo thành sau phản ứng quang hạt nhân được nhận

diện căn cứ vào năng lượng của đỉnh năng lượng gamma đặc trưng và chu kỳ

bán rã từ dữ liệu hạt nhân. Các công cụ tìm kiếm và số liệu hạt nhân được sử

dụng từ các Trung tâm nghiên cứu hạt nhân quốc tế uy tín [24,25,26].

Thực nghiệm đã nhận diện được 76 đồng vị tạo thành từ các phản ứng:

(γ,xn), (γ,xnyp), (γ,πxn) và đặc biệt đã nhận điện được 24 đồng vị từ phản ứng

quang phân hạch.

Bảng 3.1 và bảng 3.2 trình bày các đồng vị được nhận diện từ phản ứng

quang hạt nhân và quang phân hạch hạt nhân gây bởi chùm bức xạ hãm năng

lượng cực đại 2,5 GeV trên bia 209Bi

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Bảng 3.1: Kết quả nhận diện các hạt nhân sản phẩm từ phản ứng quang hạt

nhân trên bia Bi gây bởi chùm photon hãm 2,5 GeV.

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

207Bi

209Bi(γ,2n)207Bi

hạt nhân bán rã (MeV) -cường độ (%)

31,55 năm 14,36 569,702 (97,74) 1

206Bi

209Bi(γ,3n)206Bi

1063,662 (74,5)

6,243 ngày 22,46 516,18 (40,7) 2

537,45 (30,5)

803,10 (99)

881,01 (66,2)

205Bi

209Bi(γ,4n)205Bi

15,31 ngày 29,49 703,44 (31) 3

987,62 (16,13)

204Bi

209 Bi(γ,5n)204Bi

1764,36 (32,5)

11,22 giờ 37,98 374,72 (82) 4

899,15 (98)

203Bi

209Bi(γ,6n)203Bi

984,17 (59)

11,76 giờ 45,18 820,3 (30) 5

847,3 (8)

896,9 (13)

202Bi

209Bi(γ,8n)202Bi

1033,8 (9)

1,72 giờ 54,03 422,18 (83,7) 6

657,49 (60,6)

960,67 (99)

201Bi

209Bi(γ,9n)201Bi

629,1 (24) 108 phút 61,43 7

200mBi

209Bi(γ,10n)200mBi

419,7 (21,6) 31 phút 70,55 8

462,34 (37,9)

203Pb

209Bi(γ,1p5n)203Pb

1026,5 (91)

51,873 giờ 43,88 279,1967 (81) 9

401,32 (3,35)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

hạt nhân bán rã (MeV) –cường độ (%)

202mPb

209Bi(γ,1p6n)202mPb

10 3,53 giờ 47,54 422,18 (86)

657,49 (32,4)

786,99 (50)

960,67 (92)

201Pb

209Bi(γ,1p7n)201Pb

11 9,33 giờ 56,28 331,19 (79)

361,27 (9,9)

945,96(7,4)

200Pb

209 Bi(γ,1p8n)200Pb

12 21,5 giờ 63,37 147,63 (37,7)

235,63 (4,3)

257,17 (4,46)

199Pb

209Bi(γ,1p9n)199Pb

13 90 phút 72,47 353,39 (9,5)

366,9 (44,2)

720,24 (6,5)

1135,04 (7,8)

198Pb

209Bi(γ,1p10n)198Pb

14 2,4 giờ 79,70 173,4 (18)

290,3 (36)

365,4 (19)

197mPb

209Bi(γ,1p11n)197mPb

15 43 phút 89,10 222,45 (24,6)

385,85 (74)

387,72 (25,1)

695,62 9 (9,5)

196Pb

209Bi(γ,1p12n)196Pb

16 37 phút 96,57 191,7 (11,1)

253,1 (27 )

366,5 (11,1)

502,1 (26,5)

202Tl

209Bi(γ,2p5n)202Tl

439,56 (91) 17 12,23 ngày 46,21

201Tl

209Bi(γ,2p6n)201Tl

18 72,912 giờ 135,34 (2,565) 53,08

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

hạt nhân bán rã (MeV) –cường độ (%)

167,43 (10)

200Tl

209Bi(γ,2p7n)200Tl

19 26,1 giờ 61,29 367,943 (87)

579,298 (13,8)

828,320 (10,8)

199Tl

209Bi(γ,2p8n)199Tl

20 7,42 giờ 68,35 158,38 (4,96)

247,26 (9,3)

455,46 (12,4)

198m Tl

209Bi(γ,2p9n)198mTl

21 1,87 giờ 76,95 82,8 (28)

411,80 (57)

587,2 (52)

636,4 (57)

198gTl

209 Bi(γ,2p9n)198gTl

22 5,3 giờ 76,95 411,80 (82)

675,88 (11)

1200,6 (9,7)

1420,6 (8,0)

197Tl

209Bi(γ,2p10n)197Tl

23 2,84 giờ 84,21 152,22 (7,3)

425,84 (13,0)

196mTl

209Bi(γ,2p11n)196mTl

24 1,41 giờ 93,13 426,0 (91)

635,5 (51)

695,6 (41)

196gTl

209Bi(γ,2p11n)196gTl

25 1,84 giờ 93,13 426 (84)

610 (11,9)

195Tl

209Bi(γ,2p12n)195Tl

26 1,16 giờ 100,55 242,15 (4,3)

279,19 (3,7)

563,52 (10,5)

203Hg

209Bi(γ,3p3n)203Hg

884,47 (10)

27 46,612 ngày 37,55 70,83 (4,93)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

hạt nhân bán rã (MeV) –cường độ (%)

72,87 (8,4)

199mHg

209Bi(γ,3p7n)199mHg

28 42,6 phút 65,57 158,38 (52)

374,1 (13,8)

197gHg

209Bi(γ,3p9n)197gHg

29 64,14 giờ 80,72 77,35 (18,7)

191,44 (0,632)

197mHg

209Bi(γ,3p9n)197mHg

30 23,8 giờ 80,72 133,99 (33)

279,01 (6)

195gHg

209Bi(γ,3p11n)195gHg

31 9,9 giờ 96,39 61,46 (6,2)

779,8 (7)

195mHg

209Bi(γ,3p11n)195mHg

32 41,6 giờ 96,39 261,75 (30,9)

560,27 (7)

193gHg

209Bi(γ,3p13n)193gHg

33 3,8 giờ 112,49 257,95 (9)

381,6 (16)

861,11 (12,4)

193mHg

209Bi(γ,3p13n)193mHg

34 11,8 giờ 112,49 257,99 (49)

407,63 (32)

192Hg

209Bi(γ,3p14n)192Hg

35 4,85 giờ 119,62 157,2 (7)

274,8 (50,4)

306,5 (5,4)

191mHg

209Bi(γ,3p15n)191mHg

36 50,8 phút 129,11 252,5 (57)

420,1 (18,6)

200mAu

209Bi(γ,4p5n)200mAu

37 18,7 giờ 58,51 255,87 (71)

367,94 (73)

497,77 (73)

199Au

209Bi(γ,4p6n)199Au

38 3,139 ngày 64,72 158,3794 (40)

208,206 (8,37)

198Au

209Bi(γ,4p7n)198Au

39 2,69517 ngày 72,31 411,802 (96)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

hạt nhân bán rã (MeV) –cường độ (%)

675,88 (0,804)

196Au

209Bi(γ,4p9n)196Au

40 6,183 ngày 86,90 332,98 (22,9)

355,68 (87)

195Au

209 Bi(γ,4p10n)195Au

426 (7)

186,09 ngày 93,54 98,85 (10,9) 41

194Au

209Bi(γ,4p11n)194Au

129,7 (0,818)

38,02 giờ 101,97 293,545 (10,4) 42

328,455 (61)

1468,91 (6,4)

193Au

209Bi(γ,4p12n)193Au

43 17,65 giờ 108,86 186,83 (9,4)

255,57 (6,2)

268,22 (3,6)

192Au

209Bi(γ,4p13n)192Au

4,49 giờ 117,56 316,507 (58) 44

197Pt

209Bi(γ,5p7n)197Pt

295,958 (22,3)

19,8915 giờ 78,25 77,351 (17) 45

191,437 (3,7)

191Pt

209Bi(γ,5p13n)191Pt

2,802 ngày 121,42 82,407 (4,9) 46

359,90 (6,0)

409,44 (8,0)

538,90 (13,7)

189Pt

209Bi(γ,5p15n)189Pt

47 10,87 giờ 136,80 544,89 (5,77)

568,84 (7,1)

607,59 (5,5)

188 Pt

209Bi(γ,5p16n)188Pt

721,41 (9,3)

48 10,2 ngày 143,52 187,59 (19,4)

195,05 (18,6)

381,43 (7,5)

187Pt

209Bi(γ,5p17n)187Pt

49 2,35 giờ 152,74 106,46 (9)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

hạt nhân bán rã (MeV) –cường độ (%)

110,04 (5,7)

186Pt

209Bi(γ,5p18n)186Pt

201,52 (6,4)

50 2,2 giờ 159,63 611,5 (5,7)

689,4(70)

190Ir

209Bi(γ,6p13n)190Ir

51 11,78 ngày 127,14 186,72(52,4)

518,55 (34)

557,97 (30)

569,31 (28)

506,24 (39,9)

189Ir

209Bi(γ,6p14n)189Ir

52 13,2 ngày 133,52 69,537 (3,5)

245,09 (6)

188Ir

209Bi(γ,6p15n)188Ir

53 41,5 giờ 141,70 155,03 (29,7)

477,99 (15)

632,99 (18)

187Ir

209Bi(γ,6p16n)187Ir

54 10,5 giờ 148,57 400,89 (3,94)

427,12 (4,12)

610,68(3,93)

186gIr

209Bi(γ,6p17n)186gIr

55 16,64 giờ 157,03 137,157 (41)

296,9 (62,3)

434,84 (33,9)

186mIr

209Bi(γ,6p17n)186mIr

56 1,90 giờ 157,03 137,157 (23)

767,497 (18,4)

773,28 (11,7)

987,03 (10)

184Ir

209Bi(γ,6p19n)184Ir

57 3,09 giờ 172,75 212 (27,5)

493 (86)

502,94 (43,5)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

hạt nhân bán rã (MeV) –cường độ (%)

191Os

209Bi(γ,7p11n)191Os

58 15,4 ngày 118,13 129,421 (29)

185Os

209Bi(γ,7p17n)185Os

59 93,6 ngày 160,18 646,116 (78)

874,81 (6,29)

880,52 (5,17)

183Os

209Bi(γ,7p19n)183Os

60 13,0 giờ 175,47 114,463 (20,63)

381,768 (89,6)

167,844 (8,81)

182Os

209Bi(γ,7p20n)182Os

61 22,10 giờ 182,60 180,23 (33,5)

263,285 (6,71)

510,056 (52)

183Re

209Bi(γ,8p18n)183Re

62 70,0 ngày 172,03 109,7265 (2,87)

162,3219 (23,3)

291,7238 (3,05)

182Re

209Bi(γ,8p19n)182Re

63 64 giờ 180,47 67,74970 (22,2)

100,106 (16,4)

229,320(26)

1121,3 (22)

181Re

209Bi(γ,8p20n)181Re

64 19,9 giờ 187,48 360,70 (20)

365,57 (56)

177W

209Bi(γ,9p23n)177W

65 135 phút 215,31 115,65 (51)

426,98 (13,2)

176W

209Bi(γ,9p24n)176W

66 2,5 giờ 222,45 61,29 (152)

84,14 (81)

94,86 (153)

100,20(1816)

177Ta

209Bi(γ,10p22n)177Ta

67 56,56 giờ 212,00 112,9498 (7,2)

176Ta

209Bi(γ,10p23n)176Ta

68 8,09 giờ 220,44 88,34 (12)

201,83 (6)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng Chu kỳ Eγ (keV) Eth

hạt nhân bán rã (MeV) –cường độ (%)

710,50 (5)

174Ta

209Bi(γ,10p25n)174Ta

1159,28 (25)

1,05 giờ 236,21 91 (16) 69

175Hf

209Bi(γ,11p23n)175Hf

206,5 (58)

70 ngày 224,10 89,36 (2,4) 70

173Hf

209Bi(γ,11p25n)173Hf

343 (84)

23,6 giờ 239,33 123,672 (83) 71

139,634 (12,7)

296,974 (33,9)

172Lu

209Bi(γ,12p25n)172Lu

72 6,70 ngày 244,79 78,7426 (10,6)

181,528 (20,6)

810,064 (16,63)

900,724(29,8)

1093,657 (62,5)

171Lu

209Bi(γ,12p26n)171Lu

73 8,24 ngày 251,77 75,878 (6,08)

667,404 (11,04)

739,78 (47,8)

165Tm 209Bi(γ,14p30n)165Tm

74 30,06 giờ 292,57 242,917 (35,5)

167Tm 209Bi(γ,14p28n)167Tm

806,372 (9,5)

206Po

209Bi(γ,4nπ)206Po

9,25 ngày 276,79 207,801 (41) 75

8,8 ngày 172,681 286,410 (23,8) 76

1032,26(32,9)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Bảng 3.2: Nhận diện các đồng vị tạo thành từ các phản ứng quang phân hạch

trên mẫu 209Bi.

STT Đồng vị Phản ứng hạt nhân Chu kỳ bán rã Eγ (keV)

74As

209Bi(γ,f)74As

– cường độ (%)

82Br

209Bi(γ,f)82Br

17,77 ngày 595,847 (59) 1

35,3 giờ 554,35 (70,8) 2

619,11 (43,4)

83Rb

209Bi(γ,f)83Rb

698,37 (28,49)

3 86,2 ngày 520,39 (44,7)

529,63 (29,3)

552,63 (16,0)

84Rb

209Bi(γ,f)84Rb

4 32,77 ngày 881,610 (69)

86Rb

209Bi(γ,f)86Rb

87Y

209Bi(γ,f)87Y

5 18,631 ngày 1076,64 (9)

6 79,8 giờ 388,53 (82)

484,81 (89,7)

88Y

209Bi(γ,f)88Y

7 106,65 ngày 898,04 (93,7)

1836,06 (99,2)

90mY

209Bi(γ,f)90mY

8 3,19 giờ 202,51 (97,3)

479,17 (90,74)

89Zr

209Bi(γ,f)89Zr

9 78,41 giờ 908,96 (100)

95Zr

209Bi(γ,f)95Zr

10 64,02 ngày 724,199 (44,17)

97Zr

209Bi(γ,f)97Zr

756,729 (54)

11 16,91 giờ 743,36 (93)

95Nb

209Bi(γ,f)95Nb

12 34,975 ngày 765,794 (100)

96Nb

209Bi(γ,f)96Nb

13 23,35 giờ 459,88 (26,62)

566,80 (58)

96Tc

209Bi(γ,f)96Tc

778,224 (96,45)

14 4,28 ngày 778,224 (100)

812,581 (82)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

STT Đồng vị Phản ứng hạt nhân Chu kỳ bán rã Eγ (keV)

– cường độ (%)

99Mo

209Bi(γ,f)99Mo

849,929 (98)

65,94 giờ 140,511 (89,43) 15

103Ru

209Bi(γ,f)103Ru

739,5 (12,13)

39,26 ngày 497,080 (90,9) 16

105Ru

209Bi(γ,f)105Ru

4,44 giờ 316,44 (11,1) 17

469,37 (17,5)

724,21 (47)

110mAg

209Bi(γ,f)110mAg

18 249,79 ngày 657,7622 (94,0)

884,685 (72,2)

3336,240 (45,9)

115Cd

209Bi(γ,f)115Cd

53,46 giờ 336,240 (45,9) 19

111In

209Bi(γ,f)111In

527,900 (27,45)

2,8047 ngày 171,28 (90) 20

245,395 (94)

105Rh

209Bi(γ,f)105Rh

35,36 giờ 306,25 (5,1) 21

122 Sb

209Bi(γ,f)122 Sb

319,14 (19)

126I

209Bi(γ,f)126I

2,7238 ngày 564,119 (71) 22

13,11 ngày 388,63 (34,1) 23

131Ba

209Bi(γ,f)131Ba

666,33 (33,1)

11,5 ngày 123,805 (28,97) 24

216,078 (19,66)

496,326 (47)

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

3.2. Xác định suất lượng các phản ứng sinh

nhiều nơtron

Suất lượng của các phản ứng hạt nhân trên một nguyên tử trong một giây

được xác đinh bằng thực nghiệm dựa trên việc đo hoạt độ gamma của các đồng

vị phóng xạ tạo thành sau phản ứng. Hoạt độ của các đồng vị phóng xạ được

xác định từ diện tích của các đỉnh phổ gamma thu nhận được.

Mối liên hệ giữa suất lượng của phản ứng và diện tích phổ gamma C, được

biểu diễn bằng phương trình sau:

φ(E)σ(E) =

Y =

Cλ N0εIγf (1 − e−λti)e−λtd(1 − e−λtm)

Eth

(cid:90) Emax (3.1)

Bảng 3.3 và 3.4 dưới đây trình bày các yếu tố cần thiết để xác định suất

lượng của các phản ứng hạt nhân sinh nhiều nơtron 209Bi(γ,xn)209−xBi và kết

quả xác định suất lượng phản ứng.

Bảng 3.3: Các yếu tố cần thiết trong việc xác định suất lượng phản ứng sinh

nhiều nơtron 209Bi(γ,xn)209−xBi.

STT Đồng vị Năng lượng (keV) Chu kỳ bán rã Tên phổ gamma

cường độ (%)

207Bi

569,702 (97,74) 31,55 năm 1 BiP5T13

206Bi

205Bi

2 803,10 (99) 6,243 ngày BiP5T9

3 1764,36 (32,5) 15,31 ngày BiP5T12

204Bi

4 899,15 (98) 11,22 giờ BiP5T2

203Bi

5 820,3 (30) 11,76 giờ BiP5T2

202Bi

6 960,67 (99) 1,72 giờ BiP20T1

201Bi

7 629,1 (24) 108 phút BiP20T1

200mBi

8 1026,5 (91) 31 phút BiP20T1

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

209Bi(γ,xn)209−xBi.

Bảng 3.4: Kết quả xác định suất lượng các phản ứng sinh nhiều nơtron

STT Đồng vị Số khối Số nơtron Suất lượng ×10−20

tạo thành (/giây/hạt nhân)

207Bi

1 207 2 1,776 ±0.213

206Bi

205Bi

2 206 3 0.820 ±0.098

3 205 4 0.645 ±0.077

204Bi

4 204 5 0.387 ±0.046

203Bi

5 203 6 0.241 ±0.028

202Bi

6 202 7 0.206 ±0.024

201Bi

7 201 8 0.149 ±0.017

200mBi

8 200 9 0.119 ±0.014

Từ kết quả tính toán thực nghiệm suất lượng phản ứng, ta có đồ thị hình 3.1

mô tả sự phụ thuộc của phân bố suất lượng phản ứng sinh nhiều nơtron theo

số nơtron phát ra.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 3.1: Phân bố suất lượng của các phản ứng 209Bi(γ,xn)209−xBi theo số

nơtron phát ra.

Từ số liệu thực nghiệm ta có hàm mô tả đồ thị suất lượng phản ứng 209Bi(γ,xn)209−xBi

y = 1, 225 × 10−21 × A0,673 × [−27, 148 × A−0,610 × (x − 1)0,61]

như công thức 3.2 sau [18]:

(3.2)

trong đó: A là số khối hạt nhân bia, x là số nơtron phát ra.

Hình 3.2 so sánh kết quả thực nghiệm của luận văn với kết quả thực nghiệm

của tác giả A.N. Ermakov khi nghiên cứu chùm bức xạ hãm năng lượng 60 MeV.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình 3.2: So sánh kết quả luận văn thực hiện với kết quả của tác giả A.N.

Ermakov và đồng nghiệp.

Qua sự so sánh phân bố suất lượng phản ứng giữa kết quả của luận văn và

kết quả của tác giả A.N. Ermakov cho thấy dù với năng lượng photon tới khác

nhau thì phân bố suất lượng phản ứng sinh nhiều nơtron ở cả hai thí nghiệm

là giống nhau và đều có thể được mô tả bằng công thức bán thực nghiệm cho

từng năng lượng photon tới khác nhau.

3.3. Xác định suất lượng phản ứng quang phân

hạch 209Bi(γ,f)

Bảng 3.5 và 3.6 dưới đây trình bày các yếu tố cần thiết để xác định suất

lượng quang phân hạch209Bi(γ,f) và kết quả xác định suất lượng.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Bảng 3.5: Các yếu tố cần thiết trong việc xác định suất lượng phản ứng sinh

nhiều nơtron 209Bi(γ,f).

STT Đồng vị Năng lượng (keV) Chu kỳ bán rã Tên phổ gamma

cường độ (%)

74As

1 595,847 (59) 17,77 ngày BiP5T13

82Br

2 619,11 (43,4) 35,3 giờ BiP5T3

83Rb

3 529,63 (29,3) 86,2 ngày BiP5T13

84Rb

4 881,610 (69) 32,77 ngày BiP5T13

86Rb

5 1076,64 (9) 18,631 ngày BiP5T12

87Y

6 484,81 (89,7) 79,8 giờ BiP5T6

88Y

7 1836,06 (99,2) 106,65 ngày BiP5T13

90mY

8 202,51 (97,3) 3,19 giờ BiP20T1

89Zr

9 908,96 (100) 78,41 giờ BiP5T5

95Zr

10 724,199 (44,17) 64,02 ngày BiP5T13

97Zr

11 743,36 (93) 16,91 giờ BiP5T2

95Nb

12 765,794 (100) 34,975 ngày BiP5T13

96Nb

13 568,80 (58) 23,35 giờ BiP5T3

96Tc

14 778,224 (100) 4,28 ngày BiP5T6

99Mo

15 140,511 (89,43) 65,94 giờ BiP5T5

103Ru

16 497,080 (90,9) 39,26 ngày BiP5T13

105Ru

17 469,37 (17,5) 4,44 giờ BiP20T1

110mAg

18 BiP5T4 657,7622 (94,0) 249,79 ngày

115Cd

19 BiP5T5 336,240 (45,9) 53,46 giờ

111In

20 245,395 (94) 2,8047 ngày BiP5T13

105Rh

21 319,14 (19) 35,36 giờ BiP5T6

122Sb

126I

22 564,119 (71) 2,7238 ngày BIP5T8

131Ba

23 388,63 (34,1) 13,11 ngày BiP5T11

24 496,326 (47) 11,5 ngày BiP5T11

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Bảng 3.6: Kết quả xác định suất lượng quang phân hạch 209Bi(γ,f).

STT Đồng vị Số khối Điện tích Suất lượng ×10−21

(/giây/hạt nhân)

74As

82Br

1 74 33 0,173 ± 0,021

2 82 35 0,226 ± 0,027

83Rb

84Rb

3 83 37 0,139 ± 0,016

4 84 37 0,404 ± 0,048

86Rb

5 86 37 0,504 ± 0,060

87Y

88Y

6 87 39 0,412 ± 0,049

7 88 39 0,429 ± 0,051

90mY

8 90 40 0,678 ± 0,081

89Zr

9 89 39 0,255 ± 0,030

95Zr

10 95 40 0,559 ± 0,067

97Zr

11 97 41 0,543 ± 0,065

95Nb

12 95 41 0,642 ± 0,077

96Nb

13 96 43 0,773 ± 0,092

96Tc

14 97 40 0,736 ± 0,088

99Mo

15 99 42 0,751 ± 0,090

103Ru

16 103 44 0,819 ± 0,098

105Ru

17 105 45 0,820 ± 0,098

110mAg

18 110 44 0,929 ± 0,111

115Cd

19 115 47 0,726 ± 0,087

111In

20 111 49 0,719 ± 0,086

105Rh

21 105 48 0,600 ± 0,072

122Sb

126I

22 122 49 0,363 ± 0,043

131Ba

23 126 51 0,412 ± 0,049

24 131 53 0,269 ± 0,032

Từ kết quả tính toán thực nghiệm suất lượng quang phân hạch, vẽ đồ thị

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

mô tả sự phụ thuộc của phân bố suất lượng quang phân hạch vào số khối của

các sản phẩm tạo thành. Hình 3.3 mô tả suất lượng quang phân hạch 209Bi (γ,f)

theo điện tích hạt nhân sản phẩm.

Hình 3.3: Phân bố suất lượng quang phân hạch 209Bi(γ,f) theo điện tích của

hạt nhân sản phẩm.

Các số liệu về suất lượng quang phân hạch 209Bi(γ,f) được mô tả bởi hàm

85,569

y = 8, 29 × 10−22 × e− (Z−45)2

(3.3)

trong đó: Z là điện tích của hạt nhân sản phẩm, y(Zp) = 8,29×10−22 là suất

lượng phản ứng lớn nhất và Zp = 45 là điện tích có xác suất suất lượng lớn nhất

trong phân bố suất lượng phản ứng theo điện tích.

Hình 3.4 so sánh kết quả thực nghiệm của luận văn với kết quả thực nghiệm

của báo cáo khác. Từ đồ thị phân bố cho thấy có sự giống nhau trong phân bố

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

của thí nghiệm với số liệu của nhóm tác giả H.Naik và đồng nghiệp thực hiện thí

nghiệm về phản ứng quang hạt nhân trên bia 209Bi gây bởi chùm bức xạ hãm

năng lượng 2,5 GeV. Điều này nói lên độ tin cậy của kết quả luận văn.

Hình 3.4: So sánh số liệu luận văn thực hiện với kết quả của tác giả H. Naik và

đồng nghiệp.

3.4. Thảo luận

Từ việc phân tích số liệu, đã nhận diện được 76 đồng vị phóng xạ từ

209Bi(γ,xnyp), và phản ứng tạo pion 209Bi(,πxn). Đồng vị tạo thành có thời gian

phản ứng sinh nhiều nơtron 209Bi(γ,xn)209−xBi, các phản ứng photospalation

bán rã lớn nhất 31,55 năm là 207Bi, và đồng vị có thời gian bán rã nhỏ nhất là

31 phút của 200mBi. Kết quả thực nghiệm trên hình 3.1 cho thấy phân bố suất

lượng phản ứng 209Bi(γ,xn)209−Bi có dạng hàm e mũ theo công thức bán thực

nghiệm. Kết quả thu được đem so sánh với kết quả của thí nghiệm khác thấy

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

được sự giống nhau về mặt phân bố suất lượng phản ứng.

Đặc biệt luận văn đã nhận diện được 24 đồng vị từ các phản ứng quang phân

hạch 209Bi(γ,f) bắt đầu từ đồng vị 74As cho tới 131Ba. Kết quả xác định suất

lượng phân hạch của luận văn được so sánh với kết quả của thí nghiệm do H.

Naik và đồng nghiệp phân tích, qua sự so sánh nhận thấy sự phù hợp về mặt

phân bố suất lượng phản ứng.

Việc tìm ra hàm mô tả suất lượng phản ứng theo công thức bán thực nghiệm

ở cả hai phản ứng sinh nhiều nơtron và phản ứng quang phân hạch hạt nhân có

ý nghĩa rất lớn trong nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân. Từ hàm bán thực

nghiệm này ta có thể ngoại suy được giá trị suất lượng phản ứng theo số nơtron

phát ra, theo điện tích hoặc số khối hạt nhân sản phẩm tạo thành.

Sai số của các kết quả thực nghiệm được đánh giá từ 7 % đến 20 % chủ yếu

do các nguồn sai số như sai số thống kê của số đếm các đỉnh gamma, sai số hiệu

suất ghi của đêtector, sai số trong xử lý phổ gamma, do hiệu ứng cộng đỉnh,

hấp thụ tia gamma trong mẫu, sai số từ số liệu hạt nhân như chu kỳ bán rã,

xác suất phát xạ,. . . Kết quả đánh giá các nguồn sai số chính được liệt kê trong

bảng 3.7. Sai số tổng cộng được tính từ công thức truyền sai số.

Bảng 3.7: Đánh giá sai số kết quả thực nghiệm xác định suất lượng phản ứng.

Các nguồn sai số Sai số (%)

Sai số thống kê 1 ÷ 16

Hiệu suất ghi đêtector 4 ÷ 5

Chu kỳ bán rã 0,1 ÷ 1

Xác suất phát tia gamma (%) 0,2 ÷ 1

Khớp diện tích đỉnh 2 ÷ 7

Hiệu ứng cộng đỉnh 2 ÷ 5

Tự hấp thụ tia gamma trong mẫu 0,5 ÷ 1

Các nguồn sai số khác 5 ÷ 6

Sai số tổng cộng 7 ÷ 20

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

KẾT LUẬN

Bản luận văn trình bày các kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định một

số đặc trưng của các phản ứng quang hạt nhân và quang phân hạch trên bia Bi

gây bởi chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 2,5 GeV trên máy gia tốc electron

tuyến tính tại Trung tâm gia tốc Pohang Hàn Quốc. Các kết quả chính thu được

• Nhận diện được 76 đồng vị phóng xạ tạo thành từ các phản ứng quang

bao gồm:

hạt nhân 209Bi(γ,xn)209−xBi, 209Bi(γ,xnyp), 209Bi(γ,πxn). Đặc biệt hận diện

• Xác định suất lượng tạo thành 8 hạt nhân sản phẩm từ phản ứng quang

được 24 đồng vị phân hạch từ phản ứng quang phân hạch 209Bi(γ,f).

hạt nhân sinh nhiều nơtron và 24 mảnh phân hạch từ phản ứng quang

• Xác định phân bố suất lượng các hạt nhân sản phẩm theo số nơtron sinh

phân hạch.

ra và theo điện tích hạt nhân sản phẩm tạo thành, có sự so sánh và đánh

giá kết quả thu được.

Thí nghiệm sử dụng phương pháp kích hoạt phóng xạ bằng photon và phương

pháp ghi nhận phổ gamma sử dụng đêtector bán dẫn siêu tinh khiết HPGe có

độ phân giải năng lượng 1,8 keV tại đỉnh 1332 keV của 60Co. Các đồng vị tạo

thành sau phản ứng được nhận diện căn cứ vào năng lượng các tia gamma đặc

trưng va chu kỳ bán rã của chúng. Suất lượng phản ứng dược xác định dựa trên

việc xác định hoạt độ phóng xạ của các hạt nhân sản phẩm, sử dụng các phần

mềm GammaVision, FitzPeaks để phân tích phổ, các phần mềm Mathematica

và Origin để tính toán phân tích số liệu. Kết quả thí nghiệm thu được có sự

tương đồng với số liệu của các báo cáo khác.

Thông qua việc xác định suất lượng các phản ứng hạt nhân sinh nhiều nơtron

và quang phân hạch góp phần làm sáng tỏ cơ chế phức tạp của các phản ứng

quang hạt nhân ở vùng năng lượng cao, đặc biệt là quá trình phân hạch các hạt

nhân tiền actinide. Bên cạnh đó các kết quả nghiên cứu có thể có đóng góp về

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

mặt số liệu hạt nhân. Từ kết quả suất lượng hạt nhân tạo thành sau phản ứng,

ta có thể suy ra thông lượng, tiết diện phản ứng. Từ đó ứng dụng trong một

loạt các lĩnh vực thực tiễn như chế tạo đồng vị, che chắn phóng xạ, nghiên cứu

chế tạo bia, đóng góp vào thư viện dữ liệu hạt nhân.

Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã học hỏi thêm được rất

nhiều kinh nghiệm trong phân tích và xử lý số liệu, tìm hiểu và biết cách sử

dụng các phần mềm chuyên dụng trong phân tích như GammaVision, Origin,

Mathematica, Peakfit,. . . đồng thời trau dồi thêm kỹ năng viết và trình bày kết

quả nghiên cứu.

Tài liệu tham khảo

Tiếng việt

[1] Nguyễn Văn Đỗ (2004), Các phương pháp phân tích hạt nhân, NXB Đại học

Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội.

[2] Ngô Quang Huy (2004), Cơ sở Vật lý hạt nhân, NXB Khoa Học và Kỹ

Thuật, Hà Nội.

[3] Lê Hồng Khiêm (2008), Phân tích số liệu trong ghi nhận bức xạ, NXB Đại

học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội.

[4] Phạm Đức Khuê (2013), Tập bài giảng: Phản ứng hạt nhân, Hà Nội 2013.

[5] Đặng Huy Uyên (2005), Vật lý hạt nhân đại cương, NXB Đại học Quốc Gia

Hà Nội, Hà Nội.

Tiếng anh

[6] C.Segebade, H.-P. Weise, G.J.Lutz (1988), "Photon Activation Analy-

sis",Walter de Gruyter, Berlin, New York.

[7] Gary J. Russell (1990), "Spallation physics – an overview", International

Collaboration on Advance neutron sources, Los Alams, New Mexico.

[8] G. A. Vartapetyan, N.A. Demekhina, V.I. Kasilov, Yu. N. Ranyuk, P.V.

Sorokin, A. G. Hudaverdyan (1971), “Nuclear photofission cross sections for

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

the photon energies up to 5 GeV. Supergiant resonance in the photonuclear

reactions”, Yademaya Fizika, vol.14, pp-65.

[9] A.P.Komar, B.A.Bochagov, A.A.Kotov, Yu.N.Ranyuk, G.G.Semenchuk,

G.E.Solyakin, P.V.Sorokin (1970), " Mass and energy distributions of frag-

ments from photofission of U238, Bi209 and Au197", Soviet Journal of Nu-

clear Physics, vol.10, pp-30.

[10] H. Naik, S. Singh, A.V.R.Reddy, V.K.Manchanda, G.N.Kim,K.S.Kim,

M.W.Lee, S.Ganesan, D.Raj, H.S.Lee, Y.D.Oh, M.H.Cho, I.S.Ko,

W.Namkung (2009), “Product yields for the photo-fission of 209Bi with

2.5 GeV bremsstrahlung”, Methods in Physics, Vol. 267, pp.1891.

[11] H. Haba, M. Igarashi, K. Washiyama, H. Matsumura, M. Yamashita, K.

Sakamoto, Y. Oura, S. Shibata, M. Furukawa, and I. Fujiwara (2000),

“Photofission of 197Au at Intermediate Energies”, Journal of Nuclear and

Radiochemical Sciences, Vol. 1, No. 2, pp.53-61.

[12] Hiromitsu Haba. (2002), "Recoil Studies of Photonuclear Reactions at In-

termediate Energies". Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, Vol.

3, No.2, pp. A11-A20.

[13] K. Debertin and R.G.Heimer (1988), “Gamma and X – ray spectrometry

with semiconductor detectors”,North – Holland Elseiver, New York.

[14] K.N.Mukhin (1987), “Experimental nuclear physics”, Mir Publishers, Vol.1,

Moscow.

[15] L. Kroon and B. Forkman (1972), “Photon-induced nuclear reactions above

1 GeV (III). Fission in gold and lead”, Nuclear Physics A197, pp. 81-87.

[16] M. Areskoug, B. Schroder and K. Lindren (1975), “Photofission in bismuth

at intermediate energy”, Nuclear physics A251, pp.418-432.

[17] M. L. Terranovay, G. Ya Kezerashviliz, A. M. Milovz, S. I. Mishnevz, N

Yu Muchnoiz, A. I. Naumenkovz, I. Ya Protopopovz, E. A. Simo (1998),"

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Photofission cross section and fissility of pre-actinide and intermediate-mass

nuclei by 120 and 145 MeV Compton backscattered photons". J. Phys. G:

Nucl. Part. Phys. 24, pp. 205–216.

[18] M. L. Terranova and O. A. P. Tavares (1994), “Total Nuclear Photoabsorp-

tion Cross Section in the Range 0.2 – 1.0 GeV for Nuclei Throughout the

Periodic Table”, Phys. Scri. 49, pp. 267.

[19] N. Ermakov, B. S. Ishkhanov, I. M. Kapitonov, I. V. Makarenko, and V. N.

Orlin (2010), “Photodisintegration of Heavy Nuclei in the Energy Region

above the Giant Dipole Resonance”, Physics of Atomic Nuclei, Vol. 73, No.

5, pp. 737–745.

[20] Nguyen Van Do, Pham Duc Khue, Pham Duc Khue, Kim Tien Thanh and

Nguyen Thi Hien (2013), “Studies of multiparticle photonuclear reactions

in natural Iron induced by 2.5 geV bremsstrahlung”, Nuclear Science and

Technology, Vol. 3, No.2, pp.1-6.

[21] Nguyen Van Do, Pham Duc Khue (2004), “Energy-dependent reaction yields

of the 197Au(γ,xn) processes with high energy bremsstrahlung”, Communi-

cations in Physics, Vol.14, No.3 (2004), pp.1-5.

[22] R. Serber (1947), “Nuclear Reaction in High Energies”, Phys. Rev. 72, pp.

1114.

[23] Richard B. Firestone (1996), “Table of Isotopes”, version 1.0.

[24] http://ie.lbl.gov/toi/

[25] http://cdfe.sinp.msu.ru/

[26] http://nucleardata.nuclear.lu.se/

Phụ lục

Hình P1: Đêtector bán dẫn siêu tinh khiết HPGe, Canbera sử dụng

để ghi nhận phổ gamm, tại trung tâm gia tốc Pohang Hàn Quốc.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình P2: Thí nghiệm chiếu chùm bức xạ hãm vào bia, (phần cuối

của máy gia tốc PAL).

Hình P3: Đường cong hiệu suất ghi đêtector HPGe.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình P4: Giao diện phần mềm GammaVision dùng phân tích phổ

gamma.

Hình P5: Đồ thị sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ vào năng lượng tia

III

gamma trong mẫu Bi.

Luận văn Thạc s

Bùi Thị Hồng

Hình P6: Phân bố suất lượng phản ứng 209Bi (γ,xn)209−xBi theo số

khối.

Hình P7: Phân bố suất lượng phản ứng 209Bi (γ,f) theo số khối.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân trên bia209Bi gâybởi chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 2,5 GeV

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÙI THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN TRÊN BIA 209Bi GÂY BỞI CHÙM BỨC XẠ HÃM NĂNG LƯỢNG

CỰC ĐẠI 2,5 GeV

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội  Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÙI THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN TRÊN BIA 209Bi GÂY BỞI CHÙM BỨC XẠ HÃM NĂNG LƯỢNG

CỰC ĐẠI 2,5 GeV

Hà Nội  2017

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, chữ

viết tắt và từ khoá

Danh sách hình vẽ

Danh sách bảng

Mở đầu

Chương 1

Phản ứng quang hạt nhân

với chùm photon hãm năng

lượng cao

1.1. Phản ứng quang hạt nhân

1.2. Tổng quan một số kết quả nghiên cứu về

phản ứng quang phân hạch 209Bi

1.3. Nguồn bức xạ hãm trên máy gia tốc linac

Chương 2

Phương pháp thực nghiệm

2.1. Xác định suất lượng phản ứng bằng thực

nghiệm

2.2. Phổ kế gamma với đêtector bán dẫn siêu

tinh khiết HPGe dùng trong ghi nhận bức

xạ

2.3. Thí nghiệm

2.4. Một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác

Chương 3

Kết quả thực nghiệm và

thảo luận

3.1. Nhận diện đồng vị phóng xạ tạo thành từ

các phản ứng quang hạt nhân trên bia 209Bi

3.2. Xác định suất lượng các phản ứng sinh

nhiều nơtron

3.3. Xác định suất lượng phản ứng quang phân

hạch 209Bi(γ,f)

3.4. Thảo luận

Tài liệu tham khảo

Tiếng việt

Tiếng anh

Phụ lục

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ: Chế tạo và nghiên cứu tính chất điện, từ của vật liệu multiferroic Ba₀.₇Ca₀.₃TiO₃/ NiFe₂O₄

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu vật liệu biến hóa dạng chuỗi một chiều chế tạo từ kim loại đồng trên đế FR-4 hoạt động tại tần số MHz ứng dụng trong truyền năng lượng không dây

Luận văn Thạc sĩ: Đánh giá khả năng tác động tới môi trường biển của việc xả nước thải từ sự cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima sử dụng công cụ ERICA

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng mô hình đầu dò nơtron và gamma sử dụng nhấp nháy EJ-276 ghép nối với mảng nhân quang silicon

Luận văn Thạc sĩ: Đánh giá khả năng ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đến sức khỏe cư dân khu vực mỏ đất hiếm Đông Pao, xã Bản Hon, huyện Tam Đường, tỉnh Lai Châu

Luận văn Thạc sĩ: Sử dụng phương pháp nhiễu xạ neutron khảo sát cấu trúc tinh thể và pha trật tự từ trong vật liệu Pr2FeCrO6

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc và hoạt tính ức chế NO của các hợp chất thứ cấp từ chủng vi nấm biển Aspergillus sp. CL251

Luận văn Thạc sĩ: Phân tích một số hợp chất bisphenol thôi nhiễm từ bao bì nhựa lên một số mẫu thực phẩm nền tinh bột

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của loài hoa mộc (Osmanthus fragrans (Thunb.) Lour.) ở Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và đánh giá tác dụng kháng viêm của loài côi Turpinia montana (Blume) Kurz

Luận văn Thạc sĩ: Tổng hợp và đặc trưng tính chất vật liệu composite có cấu trúc nano chitosan–cyclodextrin/TiO₂–Ag

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất của màng phủ trên cơ sở nhựa epoxy gốc nước và khung cơ kim - ZIF

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất napthoquinone chứa nguyên tố flo bằng phản ứng đa thành phần

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu điều chế vật liệu Bioglass và tổ hợp lai với polymer ALG-F127 định hướng ứng dụng trong điều trị nội nha

Luận văn Thạc sĩ: Khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase trên một số hợp chất phân lập từ thịt quả bình bát nước (Annona glabra L.).

Luận văn Thạc sĩ: Tổng hợp và đánh giá hoạt tính chống ung thư của hợp chất lai chứa khung tetrahydro-β-carboline và imidazo[1,5-a]pyridine

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của benzazole

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu chiết tách lignin từ vỏ sầu riêng Ri6 (Durio zibethinus Murr.) và tổng hợp vật liệu biocomposite định hướng ứng dụng trong bảo quản sau thu hoạch

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc phủ acid hyaluronic mang doxorubicin định hướng ứng dụng trong điều trị ung thư

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính kháng viêm của loài rau dừa nước (Ludwigia adscendens)

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động