Xác định nguyên tử số hiệu dụng zeff của một số chất lỏng

1 MỞ ĐẦU Kĩ thuật kiểm tra không hủy mẫu (NDT) ứng dụng phổ biến ngành công nghiệp NDT giúp kiểm tra hệ thống máy móc, vật liệu, sản phẩm cơng nghiệp cách nhanh chóng, tiện lợi với độ xác cao Ưu điểm phương pháp kiểm tra không phá hủy so với phương pháp khác NDT khơng làm ảnh hưởng đến khả sử dụng vật kiểm tra sau Ngồi NDT kiểm tra mẫu nằm dây chuyền sản xuất mà dừng dây chuyền sản xuất lại Trong kĩ thuật NDT có nhiều phương pháp khác như: kiểm tra thẩm thấu màu, kiểm tra phương pháp siêu âm, kiểm tra dịng điện xốy, chụp ảnh phóng xạ, phương pháp kiểm tra hạt từ, kiểm tra truyền âm, phương pháp nhận diện vật liệu thực, Trong phương pháp NDT nêu trên, phương pháp có ưu điểm riêng hạn chế riêng Ứng với trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn phương pháp kiểm tra phù hợp Phương pháp siêu âm dễ áp dụng chi phí thấp Trên sở phân tích tia phản xạ lại chùm tia siêu âm phát vào vật liệu, phương pháp có khuyết điểm kiểm tra bề mặt vật liệu không xuyên sâu vào bên vật liệu nên khơng xác định xác khuyết tật vật liệu Phương pháp chụp ảnh phóng xạ mặc độ xác cao rủi ro phóng xạ cao tương đương hình ảnh phim không cho ta biết chiều sâu khuyết tật Kiểm tra chất lỏng thẩm thấu phương pháp phát vết nứt bề mặt kim loại, mối hàn vật liệu không nhiễm từ thép không rỉ Trong phương pháp người ta phun chất lỏng có khả thẩm thấu có màu sắc dễ nhận diện lên bề mặt vật cần kiểm tra Chất thẩm thấu ngấm vào đọng lại vết nứt bề mặt vật liệu Sau trình thẩm thấu kết thúc, người ta loại bỏ phần chất thẩm thấu thừa tiếp tục lên bề mặt kiểm tra chất gọi “chất màu” làm cho phần chất thẩm thấu rõ Hạn chế phương pháp bề mặt vật kiểm tra phải khơ khơng thích hợp với bề mặt bị bám bẩn có độ nhám cao Phương pháp gamma tán xạ nhà nghiên cứu quan tâm, phức tạp mặt lý thuyết bố trí hệ đo Ngồi phương pháp nêu trên, phương pháp gamma truyền qua sử dụng nhiều để xác định thông số tương tác photon với vật liệu đánh giá khả che chắn vật liệu nguyên tử số hiệu dụng, hệ số suy giảm, tiết diện tương tác photon, mật độ electron, Nguyên tử số Z tham số phổ biến vật lý hạt nhân ngành công nghiệp kiểm tra không phá hủy Biết nguyên tử số thuận tiện cho việc tính tốn tương tác tia X đặc trưng tia gamma [1], ví dụ, thiết kế che chắn xạ tính tốn liều hấp thụ xạ trị Đối với loại vật liệu cấu tạo từ đơn nguyên tử đồng, chì, nhơm, xác định ngun tử số cho vật liệu dễ dàng Tuy nhiên thực tế, người ta cần phân tích loại vật liệu hỗn hợp loại nhựa, dung dịch chất lỏng hay vật rắn cấu tạo từ nhiều loại nguyên tử khác Trong nghiên cứu Hine [2] nêu, nguyên tử số đơn lẻ đại diện cho nguyên tử số hợp chất phức tạp Vì với trình di chuyển, tia X tia gamma tương tác với vật chất bao gồm nhiều nguyên tử cấu tạo nên vật liệu nên số nguyên tử khác vật liệu phải tính tốn có trọng số Trong trường hợp đó, cần tìm nguyên tử số hiệu dụng Zeff thay cho nguyên tử số Z nguyên tố đơn nguyên tử Nguyên tử số hiệu dụng không thực số loại vật liệu [2] mà tham số phục thuộc vào lượng photon q trình tương tác có liên quan (hiệu ứng quang điện, tán xạ compton, tạo cặp) Nguyên tử số hiệu dụng Zeff tính phương pháp khác cụ thể chia thành hai loại là: phương pháp trực tiếp từ công thức, phương pháp nội suy Zeff suy từ nhiều tham số phản ứng khác như: tiết diện phản ứng toàn phần, hệ số suy giảm khối lượng, tỉ số R/C (đối với gamma tán xạ), mật độ electron hiệu dụng Neff [3] Khóa luận trình bày trình bày cách tính Zeff khác tổng hợp từ nghiên cứu trước sử dụng phương pháp tính tốn trực tiếp tính tốn dựa hệ số suy giảm khối lượng m   /  , nghĩa phương pháp tính phải biết trước nguyên tố vật liệu Trong nghiên cứu trước đây, tiết diện tổng vật liệu hỗn hợp sử dụng để xác định nguyên tử số hiệu dụng cách nội suy từ đồ thị biểu diễn tiết diện tổng nguyên tố tinh khiết hàm theo nguyên tử số [4] Phương pháp áp dụng để xác định Zeff cho mô sinh học, vật liệu ứng dụng đo liều, phân biệt mô thường mô ung thư [4] Đối với tính tốn khóa luận, tơi tìm tiết diện tổng vật liệu dựa cơng thức có đóng góp hệ số suy giảm khối lượng m Nhiều nghiên cứu trước thực tính tốn ngun tử số hiệu dụng cho nhiều loại vật liệu khác như: Polymer [5 − 6] , hỗn hợp khí [7] , hợp kim [2,8 − 10] , vật liệu xây dựng [11] , thủy tinh [12 − 13] , aminoaxit [14] , mẫu sinh học [15 − 16] Có thể nói đề tài Zeff có nhiều quan tâm từ nhà nghiên cứu Tuy nhiên, có nghiên cứu tính tốn Zeff dung dịch- đặc biệt cho axit vơ [2], tơi định xác định nguyên tử số hiệu dụng Zeff cho số loại axit Sau đó, tơi đánh giá kết cách so sánh độ chênh lệch phương pháp so với giá trị chuẩn NIST Tương tự nguyên tử số hiệu dụng Zeff , hệ số suy giảm khối  m , mật độ ρ tham số quan trọng vật liệu Có mật độ xác chất lỏng, người ta tính tốn tỉ trọng chất lỏng so với nước Ứng dụng việc lĩnh vực dầu khí để phân biệt loại dầu, hay công nghiệp, người ta đánh giá hàm lượng chất hòa tan sử dụng [18] Phương pháp cổ điển sử dụng để xác định mật độ chất lỏng đo khối lượng chất lỏng thể tích tương ứng nó, kết mật độ tỉ số khối lượng chất lỏng thể tích tương ứng Phương pháp cho kết với độ xác cao Tuy nhiên, với chất lỏng có tính độc hại loại axit mạnh hay benzene, phương pháp gây nguy hiểm trực tiếp đến sức khỏe người làm thí nghiệm sơ suất tiến hành thí nghiệm bay chất lỏng Trong khóa luận này, tơi làm việc trực tiếp với đối tượng axit nghiên cứu tính chất chúng phương pháp gamma truyền qua Vì thế, đề xuất phương pháp xác định mật độ chất lỏng việc sử dụng kĩ thuật gamma truyền qua Thơng qua kĩ thuật hạt nhân, tiến hành đo mật độ chất lỏng ống đựng chất lỏng đóng kín Cho chùm tia gamma qua ống đựng axit, chùm photon sau qua vật liệu mang thông tin mật độ chất lỏng đến đầu dị Phân tích phổ gamma ghi nhận để thu mật độ chất lỏng chứa ống Kĩ thuật nhiều nhóm nghiên cứu thực trước [18] Tơi tiến hành nghiên cứu với mục đích: (1) tính tốn giá trị ngun tử số hiệu dụng Zeff cho loại axit phương pháp tính trực tiếp nội suy, (2) So sánh đánh giá kết thực nghiệm mô Monte Carlo phần mềm MCNP6, (3) Xây dựng đường chuẩn mật độ axit với phương pháp mà sử dụng phương pháp mô thực nghiệm Ở phần bên tơi trình bày tóm tắt nội dung chương khóa luận nội dung khóa luận Chƣơng 1: Tổng quan gamma truyền qua Chương trình bày lý thuyết có liên quan đến cơng thức, định luật, quy luật sử dụng khóa luận Chương chia làm hai phần Đầu tiên, giới thiệu tổng quan tương tác xạ gamma hệ số cần quan tâm trình suy giảm chùm tia gamma qua vật liệu Tiếp theo, tơi trình bày cách xác định mật độ khối ρ Chƣơng 2: Cách xác định nguyên tử số hiệu dụng Trong chương này, tơi trình bày lý thuyết bốn phương pháp nhà nghiên cứu sử dụng để tính nguyên tử số hiệu dụng phương pháp gamma truyền qua Chƣơng 3: Khảo sát nguyên tử số hiệu dụng mật độ axit mô MCNP thực nghiệm Ở chương 3, hai phương pháp nghiên cứu khóa luận thực nghiệm mô đưa Về phần mơ phỏng: khóa luận mơ phần mềm MCNP6 Phần trình bày đặc điểm chương trình MCNP phương pháp Monte Carlo mơ tương tác photon với vật chất chương trình MCNP Đồng thời giới thiệu mơ hình mơ hệ đo sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) chương trình MCNP6 Về phần thực nghiệm: nêu cách bố trí thí nghiệm, phương pháp xử lý phổ thực nghiệm phương pháp tính sai số Chƣơng 4: Xác định nguyên tử số hiệu dụng mật độ số axit Cơng việc chương trình bày kết tính tốn hệ số suy giảm khối lượng µm , nguyên tử số hiệu dụng Zeff , xây dựng đường chuẩn mật độ cho axit ρ Sau đánh giá độ sai biệt RD(%) phương pháp tính Zeff , so sánh kết thực nghiệm mơ Cuối cùng, tơi trình bày kết luận sau thực khóa luận đề xuất hướng nghiên cứu phát triển đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ GAMMA TRUYỀN QUA 1.1 Vài nét xạ gamma Năm 1900, nghiên cứu xạ phát từ Radium, nhà khoa học người Pháp - Paul Villard tìm xạ gamma Tuy nhiên, ông người đặt tên cho tia Sau hai báo Villard xuất năm 1900 việc phát tia gamma, ông không nghiên cứu thêm chúng Vào thời Villard, việc nghiên cứu chùm tia xạ có tính đâm xun cao gamma khơng nhận quan tâm nhà nghiên cứu [19] Paul Villard thất vọng ơng khơng khơi dậy cảm hứng nghiên cứu tia xạ mà ông vừa phát cộng đồng khoa học đương đại Do đó, suốt ba năm, “tia mới” Paul Villard phát không đặt tên Tên “gamma ray” tức “tia gamma” nhà khoa học Ernest Rutherford đề xuất nghiên cứu ơng Trước đó, Ernest Rutherford sử dụng hình thức mô tả “tia không bị lệch hướng vật chất có tính đâm xun cao” để nói tia gamma số báo tạp chí Philosophical Magazine, tháng Một, năm 1903 Tuy nhiên, vào tháng Hai năm, ba khái niệm α,β,γ xuất hiện, với tia gamma ông định nghĩa sau: “Tia gamma, không bị lệch từ tường có tính chất đâm xuyên.” [19] Tia gamma (kí hiệu γ) xạ điện từ (chùm photon) giống sóng vơ tuyến, xạ hồng ngoại, xạ tử ngoại, tia X vi sóng Chúng có bước sóng nhỏ lượng lớn sóng phổ điện từ Theo NASA, tia gamma tạo vật thể nóng lượng lớn vũ trụ, chẳng hạn neutron pulsar, vụ nổ siêu tân tinh khu vực xung quanh lỗ đen Trên Trái Đất, sóng gamma tạo vụ nổ hạt nhân hoạt động phân rã phóng xạ Trong hạt nhân, xạ gamma phát hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái 1.1.1 Tƣơng tác gamma với vật chất Các photon qua vật chất truyền lượng, kích thích ion hóa ngun tử phân tử Tương tự hạt tích điện khác, xạ gamma bị hấp thụ vật chất tương tác điện từ chúng nguyên tử vật chất Tuy nhiên chế bị hấp thụ hai loại hạt tích điện gamma khác Các hạt tích điện có qng chạy hữu hạn mơi trường vật chất, nghĩa chúng bị hấp thụ hoàn toàn vật chất Trong đó, tia gamma bị suy giảm cường độ tăng bề dày lớp vật chất mà không bị hấp thụ hồn tồn Do đó, lượng tử gamma khơng có khái niệm qng chạy Thơng thường, gamma có ba q trình tương tác với vật chất: hiệu ứng hấp thu quang điện, hiệu ứng tán xạ Compton hiệu ứng tạo cặp (photon ban đầu phải có lượng lớn 1022 keV) • Hiện tượng quang điện – Thành phần tương tác: điện tử lớp vỏ (hầu lớp vỏ bên trong) – Kết quả: photon để lại toàn lượng cho electron quỹ đạo Điện tử lớp thoát khỏi nguyên tử Phát tia X đặc trưng • Tán xạ Compton – Thành phần tương tác: điện tử lớp vỏ (hầu lớp vỏ bên ngoài) – Kết quả: photon để lại phần lượng cho electron chuyển thành động electron Photon bị lệch hướng bay Điện tử lớp ngồi khỏi ngun tử • Tạo cặp – Thành phần tương tác: hạt nhân nguyên tử – Kết quả: lượng gamma chuyển hóa thành lượng cặp electron positron Tạo cặp electron positron, sau hủy cặp tạo hai photon có lượng 511 keV Nếu hai photon khỏi hạt nhân tạo nên đỉnh thoát đơn phổ gamma Hoặc hai photon khỏi hạt nhân tạo nên đỉnh đơi 1.1.2 Sự phụ thuộc xác suất xảy hiệu ứng với nguyên tử số Z Như trình bày phần 1.1.1, gamma tương tác với vật chất có ba hiệu ứng xảy là: hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton tạo cặp electronpositron Tiết diện vi phân tương tác tổng cộng trình tương tác gamma với vật chất xác định bằng: σ total = σ photo + σ Compt + σ pair , đó: σ total ,σ photo ,σ Compt ,σ pair (1.1) tiết diện tương tác tổng, tiết diện tương tác hiệu ứng quang điện, tiết diện tương tác tán xạ Compton tiết diện tương tác hiệu ứng tạo cặp Các tiết diện biểu diễn với đơn vị barn (1barn = 10-24 cm2 ) Quá trình hấp thụ thụ quang điện [20]: σphoto ∼ Z5 E 7/2 (1.2) Z E (1.3) Quá trình tán xạ Compton [20]: σCompton ∼ Quá trình tạo cặp [20]: σpair ∼ Z ln(E) (1.4) Từ phương trình (1.2), (1.3), (1.4) ta thấy tùy theo lượng xạ gamma tính chất mơi trường mà đóng góp q trình có khác Hay nói cách khác khả xảy loại tương tác phụ thuộc vào nguyên tử số Z vật liệu lượng photon Tại vùng lượng thấp, hiệu ứng quang điện chế chủ yếu Trong vùng lượng trung bình, đóng góp q trình tán xạ Compton chủ đạo lượng lớn 1022 keV hiệu ứng tạo cặp chiếm ưu Với môi trường vật chất khác giới hạn cao thấp lựơng xạ gamma khác 1.1.3 Phổ gamma Khi xét riêng lẻ hiệu ứng tia gamma vào đầu dò tương ứng với lượng để lại phổ hình thành phổ Nhưng thực tế ba hiệu ứng nêu xảy đồng thời, phổ lượng gamma thu có dạng phân bố lượng phức tạp hình 1.1 511 keV hv 1022 keV Năng lƣợng (keV) keV Hình 1.1 Phổ lượng gamma đó: • FEA: Đỉnh hấp thụ lượng tồn phần; • SS: Tán xạ đơn; • MS: Tán xạ nhiều lần; • BS: Tán xạ ngược; • SPE: Đỉnh đơn; • DPE: Đỉnh đơi Phổ lượng xạ gamma có lượng hồn tồn xác định đặc trưng cho nguyên tố Ví dụ, nguồn 137Cs đỉnh FEA có lượng gần 662keV Trong thực nghiệm, đầu dò ghi nhận chùm gamma kết nối với phần mềm ADMCA Phổ gamma ghi nhận phần mềm cho ta biết thông tin thời gian đo mẫu, số đếm đỉnh phổ, số kênh, độ phân giải lượng đỉnh (FWHM), diện tích đỉnh sai số, phân bố dạng Gauss đỉnh,… thơng tin giúp ta việc tính tốn xử lý số liệu cần quan tâm Vậy xử lý phổ gamma, ta quan tâm đến đỉnh hấp thụ lượng tồn phần thơng tin cần thiêt cung cấp đỉnh 1.2 Sự suy giảm cƣờng độ gamma 1.2.1 Đối với chùm tia hẹp Khi cho chùm tia gamma hẹp chuẩn trực có cường độ I0 , qua lớp vật chất có bề dày x (cm), mật độ ngun tử mơi trường ρ , chùm tia truyền qua vật chất mà khơng tương tác với vật chất có cường độ suy giảm theo hàm e mũ bề dày vật liệu tăng Nguồn gamma Vật liệu Đầu dị Hình 1.2 Gamma truyền qua với chùm tia chuẩn trực 10 Theo công thức Beer - Lambert, thay đổi cường độ qua lớp vật liệu dx là: dI  Idx , (1.5) dI  dx , I (1.6) Từ biểu thức (1.5) ta có phương trình: Lấy tích phân phương trình (1.6) với cận x, cận 0, ta được: I  I0ex  I0emx , (1.7) đó: • x bề dày lớp vật liệu (cm); • I0 cường độ nguồn xạ gamma ban đầu; • I cường độ nguồn xạ gamma sau qua lớp vt liu cú b dy x; ã l h số suy giảm tuyến tính vật cm-1 ; • µm hệ số suy giảm khối vật liệu cm2/g Theo cơng thức (1.7) tính hệ số suy giảm tuyến tính sau:  I    ln   x  I0  (1.8) Hệ số suy giảm khối: µm  µ ,  (1.9) đó: ρ mật độ khối (g/cm3 ) Hệ số suy giảm khối hợp chất tính tổng hệ số suy giảm khối thành phần cấu tạo nên hợp chất đó: m   i m i với w i hàm i  lượng  %  nguyên tố thứ i     i  1 i  Phần 1.1.2 đề cập gamma tương tác với lớp vỏ electron nguyên tử nên thông số q trình tương tác có tỉ lệ với số nguyên tử Z Đối với hệ số suy giảm khối, hệ số tăng theo số nguyên tử Z nguyên tố vật liệu bia Với 43 Với R MP ,R TN tỉ số R mơ thực nghiệm Vì hai giá trị R MP , R TN gần nên xây dựng đường chuẩn mật độ theo R MP nội suy giá trị mật độ thực nghiệm việc thay R TN vào hàm khớp Bảng 4.7 Tỉ số R chất mô STT Loại axit Mật độ (g.cm-3 ) Tỉ số R Ln (R) Oleic 0,781 1,05 0,04 Montanic 0,819 1,04 0,04 Cerotic 0,820 1,04 0,04 Lignoceric 0,821 1,04 0,04 Behenic 0,822 1,04 0,03 Arachidic 0,824 1,04 0,03 Palmitic 0,852 1,03 0,03 Palmitoleic 0,894 1,02 0,02 Myristic 0,990 1,00 0,00 10 Lauric 1,007 1,00 0,00 11 Acetic 1,045 1,00 0,00 12 Acrylic 1,051 1,00 0,00 13 Leucine 1,170 0,97 -0,03 14 Lactic 1,206 0,97 -0,03 15 Formic 1,220 0,97 -0,03 16 Aminobutanoic 1,230 0,96 -0,04 17 Adipic 1,360 0,94 -0,06 18 Nitric 1,513 0,92 -0,08 19 Photphoric 1,685 0,89 -0,12 20 Perchloric 1,770 0,88 -0,13 21 Sunfuric 1,830 0,87 -0,14 22 Nước cất 1,000 1,00 0,00 44 Dựa vào bảng số liệu mô phỏng, thu đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỉ số R MP số đếm Làm khớp liệu mô trên, thu đường chuẩn mật độ hình bên với R  0,995 Hình 4.4 Đường chuẩn mật độ theo tỉ số R MP Vậy hàm khớp có dạng: y  a  bX  y  0,17718   0,17392  x (4.2)  ln  R   0,17718   0,17392   Với diện tích đỉnh axit thực nghiệm có sẵn, lập tỉ số R thực nghiệm Thay giá trị tỉ số R thực nghiệm vào hàm khớp vừa thu tơi tìm giá trị mật độ phương pháp nội suy Kết trình bày bảng 4.8 Bảng 4.8a Mật độ axit Mật độ (g/cm3) STT Loại axit R TN Mật độ chuẩn Mật độ Độ sai biệt nội suy (%) Acetic 0,99 ± 0,01 1,045 1,074 ± 0,079 2,65 Formic 0,97 ± 0,01 1,220 1,186 ± 0,080 2,85 Lactic 0,97 ± 0,01 1,206 1,171 ± 0,078 2,95 45 Bảng 4.8b Mật độ axit Mật độ (g/cm3) STT Loại axit R TN Mật độ chuẩn Mật độ Độ sai biệt nội suy (%) Nitric 0,93 ± 0,01 1,390 1,419 ± 0,076 2,05 Phosphoric 0,85 ± 0,01 1,693 1,967 ± 0,071 13,95 Sunfuric 1,839 1,886 ± 0,072 2,51 0,86 ± 0,01 Hình 4.5 Giá trị mật độ nội suy so với lý thuyết Nhận xét: Giá trị mật độ nội suy từ hàm khớp với giá trị mật độ lý thuyết có độ lệch tương đối từ 2,05% đến 13,95 % axit acetic, lactic, formic, nitric, phosphoric sunfuric Các kết đạt độ tin cậy tốt, hầu hết chất có độ lệch 3% với sai số thấp Tuy nhiên, hợp chất phosphoric, giá trị mật độ nội suy có độ lệch lớn (13,95%) vùng sai số cho phép phosphoric Nguyên nhân chênh lệch đến từ việc phosphoric loại axit dễ bị bị bay trình làm thực nghiệm, chùm tia từ nguồn đến đầu dò bị lệch khỏi tâm ống đo Tuy nhiên, nhìn chung đường chuẩn mật độ xây dựng số liệu mơ phù hợp với thực nghiệm nên nhận xét việc mơ có độ phù hợp tốt với thực nghiệm 46 KẾT LUẬN Như vậy, với đề tài “Xác định số hiệu nguyên tử hiệu dụng số chất lỏng”, tiến hành mô tồn q trình thực nghiệm chương trình MCNP6 đồng thời sử dụng phương pháp gamma truyền qua để tiến hành thực nghiệm Kết mà đạt bao gồm: – Xác định hệ số suy giảm khối toàn phần vật liệu đơn nguyên tử loại axit – Kiểm tra phương pháp xác định nguyên tử số hiệu dụng Kết tốt với độ lệch tương đối RD không 8% cho mô 11% thực nghiệm – Xây dựng đường chuẩn mật độ cho loại axit sử dụng mô nội suy với giá RTN Kết loại axit thực nghiệm có loại axit: acetic, formic, lactic, nitric phosphoric có giá trị mật độ nội suy lệch chuẩn 3% Riêng axit sunfuric độ lệch tương đối 13,95% Mặc dù thực phép đo thực nghiệm với số lượng mẫu đo hạn chế kết tốt cho thấy bước đầu thành cơng việc thực tính tốn với mơ hình bố trí thí nghiệm với ống trụ phương pháp gamma truyền qua Ngồi ra, tơi nhận xét áp dụng phương pháp mơ chương trình MCNP6 để khảo sát giá trị Zeff Tuy nhiên, cần phải cải tiến mô hình mơ với việc đo thêm nhiều mẫu axit để cải thiện độ xác độ tin cậy Các kết sở để tơi xác định thêm Zeff mật độ  nhiều loại axit khác kĩ thuật gamma truyền qua, đặc biệt việc tiến hành thực nghiệm với axit ống đo chứa mẫu hình trụ trịn 47 ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU Sau hồn thành khóa luận, tơi nhận thấy số điểm hạn chế cách khắc phục chúng – Một nguyên nhân dẫn đến độ chênh lệch thực nghiệm giá trị chuẩn việc sử dụng ống trụ trịn Có thể thay ống trụ trịn hộp chứa axit hình hộp chữ nhật để bề dày vật liệu Tuy nhiên, với đối tượng đo axit yêu cầu hộp chứa axit phải làm từ vật liệu không bị nóng chảy axit thủy tinh, mà việc tạo hình hộp thủy tinh có bề dày vừa đủ nhỏ khơng dễ dàng – Ngồi ra, phương pháp sử dụng khóa luận yêu cầu phải biết thành phần cấu tạo hợp chất để tìm tiết diện tổng Điều làm giới hạn ứng dụng dùng để nghiên cứu vật liệu biết trước, tơi có đề xuất số hướng nghiên cứu tiếp theo:  Xác định nguyên tử số hiệu dụng hợp chất với hai phương pháp chưa xác định thành phần hợp chất: cơng thức XMudat, nội suy  Tìm lại giá trị m công thức XMuDat phù hợp cho axit có khoảng mật độ rộng trải  Thực thí nghiệm có tính đến đóng góp hệ số tích lũy B 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S.R.Manohara, S.M Hanagodimath, K.S Thind, and L Gerward, “On the effective atomic number and electron density : A comprehensive set of formuals for all types of materials and energies above keV”, vol 266, pp 3906 − 3912, 2008 [2] R A M Rizk, “Determination of atomic cross-sections and effective atomic numbers for some alloys” , vol 27, pp 1333–1343, 2000 [3] M S S Gobo, L D H Soares, and M E Poletti, “Effective atomic number of breast tissues determined by transmission and scattering methods”, Radiat Phys Chem., 2019 [4] Michel S.S Gobo, “Effective atomic number of breast tissues determined by transmission and scattering methods”, Radiation Physics and Chemistry, vol 167, 2019 [5] N Kucuk, M Cakir, N A Isitman, and G Campus, “Note Mass Attenuation Coefficients, Effective Atomic Numbers and Effective Electron Densities For Some” , vol 153, no 1, pp 127–134, 2013 [6] N G Nayak, M G Vijaya, and K Siddappa, “Effective atomic numbers of some polymers and other materials for photoelectric process at 59 54 keV,” vol 61, pp 559–561, 2001 [7] V P Singh and N M Badiger, “Effective atomic numbers,electron densities, and tissue equivalence of some gases and mixtures for dosimetry of radiation detectors”, Nuclear Technology Radiation Protection, vol 27, no 2, pp 117–124, 2012 [8] I Han, M Aygun, L Demir, and Y Sahin, “Determination of effective atomic numbers for 3d transition metal alloys with a new semi-empirical approach”, Annals of Nuclear Energy, vol 39, no 1, pp 56–61, 2012 [9] M Kurudirek, M Buyukyıldız, and Y.Ozdemir, “Effective atomic num ber study of various alloys for total photon interaction in the energy region of 1keV– 49 100GeV”, Nuclear Instrument sand Methods in Physics Research A,vol.613,pp.251– 256, 2010 [10] V R K Murty, “Effective atomic numbers for W/Cu alloy for total photon attenuation” , Radiation Physics and Chemistry,vol 71, no 3-4, pp 667– 669, 2004 [11] A H El-Kateb, R A M Rizk, and A M Abdul-Kader, “Determination of atomic cross-sections and effective atomic numbers for some alloys”, Annals of Nuclear Energy, vol 27, no 14, pp 1333–1343, 2000 [12] N Damla, H Baltas, A Celik, E Kiris, and U Cevik, “Calculation of radiation attenuation coefficients, effective atomic numbers and electron densities for some building materials”, Radiation Protection Dosimetry, vol 150, no 4, Article ID ncr432, pp 541–549, 2012 [13] J Kaewkhao and P Limsuwan, “Mass attenuation coefficients and effective atomic numbers in phosphate glass containing Bi O , PbO and BaO at 662 keV”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol 619, no 1–3, pp 295– 297, 2010 [14] H Gill, G Kaur, K Singh, V Kumar, and J Singh, “Study of effective atomic numbers in some glasses and rocks”, Radiation Physics and Chemistry, vol 51, no 4–6, pp 671–672, 1998 [15] S Gowda, S Krishnaveni, and R Gowda, “Studies on effective atomic numbers and electron densities in amino axits and sugars in the energy range 30– 1333 keV”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B: Beam Interactions with Materials and Atoms, vol 239, no 4, pp 361–369, 2005 [16] V Manjunathaguru and T K Umesh, “Effective atomic numbers and electron densities of some biologically important compounds containing H, C, N and O in the energy range 145– 1330 keV”, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol 39, no 18, article 025, pp 3969–3981, 2006 50 [17] N.Koc and H.Ozyol,“Z-dependence of partial and total photon interactions in some biological samples”, Radiation Physics and Chemistry, vol 59, no 4, pp 339–345, 2000 [18] Trinh Thi Ngoc Huyen, Hoang Duc Tam, “ Comparison of gamma transmission method and gamma scattering method in determining the density of liquids by Monte Carlo simulation”, Ho Chi Minh City University of education Journal of Science, Vol 16, No (2019): 477-485 [19] Leif Gerward, “Paul Villard and his Discovery of Gamma Rays”, Phys Perspect, Vol (1999) 367–383 [20] Trần Phong Dũng, “Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X”, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003 [21] Michael E Wieser, “Atomic weights of the elements 2007”, Pure Appl Chem., Vol 81, No 11, pp 2131–2156, 2009 [22] D F Jackson and D J Hawkes, “X-ray attenuation coefficients of elements and mixtures”, Physics Reports, vol 70, no 3, pp 169–233, 1981 [23] Anne Bonnin ,“Concept of effective atomic number and effective mass density in dual-energy X-ray computed tomography”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, no 318, pp.223–231, 2014 [24] T Goorley, “Features of MCNP6”, Annals of Nuclear Energy, 2015 [25] Hồng Đức Tâm, “Phân tích sai số liệu thực nghiệm”, NXB Đại học Sư phạm TPHCM, 2018 [26] Marie-Christine Lépy, “Presentation of Colegram Software”, Laboratoire National, 2004 51 PHỤ LỤC A Dữ liệu đầu vào mô MCNP6 C THE INPUT SPECTROMETER FILE SIMULATES GAMMA TRANSMISSION C IT INCLUDE: SOURCE BLOCK + TARGET + DETECTOR BLOCK C SOURCE: 137Cs COL DIAMETER OF SOURCE: 0.96 CM C TARGET: PIPE-GLASS PYLEX OUTSIDE DIAMETER OF PIPES: CM THICKNESS OF PIPES: 0.185 CM LENGTH: 15.5 CM C DETECTOR: 802 NaI(Tl)-CANBERRA INC C THE DISTANCE BETWEEN SOURCE AND PIPE-CENTER : 12.4 CM C THE DISTANCE BETWEEN PIPE-CENTER AND DETECTOR: 12.4 CM C ********** BLOCK 1: CELL CARDS ********** C CELL CARDS OF SOURCE BOX 1 -11.35 (62 -4 -3 -8 9)(-2:6:4) IMP:P=1 $ lEAD WALL CONTAIN SOURCE -11.35 (1 -2 -3 -8 9) (-5:10) IMP:P=1 $ LEAD WALL BEHIND SOURCE -3.990 (5 -2 -10) IMP:P=1 $ SOURCE VOLUME 4 -0.001205 (2 -4 -6) IMP:P=1 C CELL CARDS OF TARGET 12 -1.5129 (25 -26 -23) IMP:P=1 $ SOLUTION VOLUME INSIDE PIPE HNO3 -0.001205 (20 -21 -22) (24:23:-25) IMP:P=1 $ GLASS PYLEX -0.001205 (26 -24 -23) IMP:P=1 -0.001205 (-21 20 -27 22) IMP:P=1 -0.001205 (-20 28 -27) IMP:P=1 10 -0.001205 (-27 -28 29) IMP:P=1 C CELL CARDS OF DETECTOR 52 11 -3.67 (42 -43 -50) IMP:P=1 $ CRYSTAL NaI OF DETECTOR 12 -0.55 (42 -44 -51) (50:43) IMP:P=1 $ ALUMINIUM OXIDE REFLECTOR 13 -2.329 (44 -45 -51) IMP:P=1 $SILICON PAD 14 -2.648 (41 -42 -51) IMP:P=1 $ GLASS WINDOW 15 -2.699 (41 -46 -52) (45:51) IMP:P=1 $ ALUMINIUM BODY WALL 16 -2.699 (40 -41 -55) IMP:P=1 17 -0.001205 (41 -46 -53 52) IMP:P=1 18 -11.35 (57 -47 53 58 -59 60 -61) IMP:P=1 $ LEAD WALL 19 -0.001205 (46 -47 -54) IMP:P=1 20 -11.35 (-53 46 -47 54) IMP:P=1 21 -0.001205 (-57 40 55 58 -59 60 -61):(-55 53 -57 41) IMP:P=1 22 -0.001205 (40 -41 55 -53) IMP:P=1 C OTHERS 23 -0.001205 (-70) (-1:4:-9:8:-7:3) (21:27:-29) & (47:-40:-58:59:-60:61) IMP:P=1 24 (70) IMP:P=0 25 -0.001205 (-62 -8 -3)(-2:6:62) IMP:P=1 C ********** BLOCK 2: SURFACE CARDS ********** C SURFACE CARDS OF SOURCE BLOCK PZ -3.380 PZ PY 6.197 PZ 2.1 $ LENGTH OF SOURCE COLLIMATOR PZ -0.2 $ LENGTH OF ACTIVE VOLUME OF SOURCE CZ 0.251 $ RADIUS OF SOURCE COLLIMATOR 53 PY -6.197 PX 6.197 PX -6.197 10 CZ 0.25 $ RADIUS OF ACTIVE VOLUME OF SOURCE 62 PZ 0.00002 C SURFACE CARDS OF TARGET 20 PZ -7.70 21 PZ 8.10 22 CZ 1.525 $ OUTER RADIUS OF PIPE 23 CZ 1.34 $ INNER RADIUS OF PIPE 24 PZ 8.0 25 PZ -7.50 26 PZ 7.50 27 CZ 4.0 28 PZ -8.7 29 PZ -16.6 C SURFACE CARDS OF DETECTOR BLOCK 40 PZ -19.48 41 PZ -8.13 42 PZ -7.83 43 PZ -0.21 44 PZ -0.079 45 PZ 0.121 46 PZ 0.271 47 PZ 2.50 $ LENGTH OF DETECTOR COLLIMATOR 50 CZ 3.81 51 CZ 4.0 54 52 CZ 4.05 53 CZ 4.186 54 CZ 0.5015 $ RADIUS OF DETECTOR COLLIMATOR 55 CZ 4.6 57 PZ -8.00 58 PX -6.2035 59 PX 6.2035 60 PY -6.2035 61 PY 6.2035 C OTHERS 70 SO 100.0 C ********** BLOCK 3: DATA CARDS ********** MODE P *TR1 0 12.4 90 90 0 90 90 90 90 *TR2 0 24.8 180 90 90 90 90 90 90 180 SDEF ERG=0.661657 PAR=2 POS=0 0 AXS=0 RAD=D2 EXT=D3 CEL=3 & VEC=0 DIR=D4 SI2 0.25 SP2 -21 SI3 -0.2 0.0 SP3 -21 SI4 -1.0 0.996 1.0 SP4 0.0 0.998 0.002 SB4 0.0 0.0 1.0 E0 1E-5 0.00013784 8164I 3.10474376 55 FT8 GEB -0.00526 0.06096 0.01401 F8:P 11 RAND GEN=2 SEED=9219741426499971445 STRIDE=152917 HIST=1 NPS 6000000000 M1 82204 -0.015 82206 -0.236 82207 -0.226 82208 -0.523 $ LEAD M2 17035 -0.210579 55137 -0.789421 $ CESIUM CHLORIDE SOURCE M3 13027 -1.000 $ ALUMINIUM M4 6012 -0.000124 7014 -0.755268 8016 -0.231781 18040 -0.012827 $ DRY AIR M5 11023 0.499 53127 0.500 81205 0.001 $ NaI(Tl) M6 13027 -0.529411 8016 -0.470589 $ ALUMINIUM OXIDE M7 14028 -0.922297 14029 -0.046832 14030 -0.030871 $ SILICON M8 8016 -0.532565 14028 -0.467435 $ SILICA SIO2 M11 5011 -0.040066 8016 -0.539559 11023 -0.028191 13027 -0.011644 & 14028 -0.377220 19039 -0.003320 $ GLASS PYREX M12 1001 -0.015996 7014 -0.222284 8016 -0.761720 $ HNO3 56 B Bảng số liệu thể trùng khớp hai phƣơng pháp tính nguyên tử số hiệu dụng công thức trực tiếp phƣơng pháp tính tốn từ tiết diện ngun tử STT Loại axit Zeff theo NIST Zeff phƣơng pháp tiết diện RD (%) Acetic 3,99 3,99 0.01 Acrylic 4,23 4,22 0,19 Adipic 3,90 3,90 0,08 Aminobutanoic 3,74 3,50 6,38 Arachidic 2,84 2,84 0,02 Behenic 2,83 2,82 0,14 Cerotic 2,80 2,80 0,09 Formic 4,79 4,79 0,00 Histine 4,09 4,09 0,00 10 Lactic 3,99 3,99 0,01 11 Lauric 2,95 2,95 0,16 12 Leucine 3,27 3,27 0,00 13 Lignoceric 2,75 2,81 2,16 14 Methionine 4,71 5,18 10,01 15 Montanic 2,79 2,79 0,14 16 Myristic 2,91 2,91 0,15 17 Nitric 6,29 6,43 2,12 18 Oleic 2,93 2,93 0,12 19 Palmitic 2,88 2,88 0,07 20 Palmitoleic 2,96 2,96 0,10 21 Perchloric 9,71 6,94 28,56 22 Photphoric 6,18 6,19 0,17 23 Stearic 2,85 2,85 0,00 24 Sunfuric 7,14 7,14 0,00 57 ... tốn có trọng số Trong trường hợp đó, cần tìm ngun tử số hiệu dụng Zeff thay cho nguyên tử số Z nguyên tố đơn nguyên tử Nguyên tử số hiệu dụng không thực số loại vật liệu [2] mà tham số phục thuộc... trị nguyên tử số hiệu dụng Z eff phương pháp nội suy 18 2.4 Xác định nguyên tử số hiệu dụng công thức XMuDat XMuDat chương trình máy tính có khả tính tốn giá trị ngun tử số hiệu dụng cho hợp chất. .. liệu hỗn hợp sử dụng để xác định nguyên tử số hiệu dụng cách nội suy từ đồ thị biểu diễn tiết diện tổng nguyên tố tinh khiết hàm theo nguyên tử số [4] Phương pháp áp dụng để xác định Zeff cho mô