Giáo trình Vật lý phóng xạ: Phần 2

Giáo trình Vật lý phóng xạ: Phần 2 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩ...

Vat ly phong xa Chương Truong Thi Hong Loan oe DICH CHUYEN GAMMA 3.1 = phe p x Dai cwong 3.1.1 Lịch sử phát — tính chất nguồn gốc tia y Năm 1903, tia y tách khỏi tia œ chùm tia phóng xạ nhờ tác dụng từ trường cường độ lớn -_ Ta y sóng điện từ có bước sóng ngắn khoảng từ 10?A° —› 1A9 tương ứng với lượng từ 0,5 MeV-—>100 MeV Tia y không bị lệch điện trường từ trường, có khả đâm xuyên rât lớn, gây nguy hiểm cho người Hình 3.1.a Mơ hình quỹ đạo tia xạœ, B y từ trường -_ Sự bức.xạ hay hấp thu y có nguồn gốc từ hạt nhân Dịch chuyển y hạt nhân tượng hạt nhân chuyền từ trạng thái kích thích cao trạng thái kích thích thấp trạng thái kèm theo việc phát xạ y (lượng tử y) hay làm bật điện tử từ lớp vỏ điện tử nguyên tử Dịch chuyển y xảy hạt nhân kích thích, sau dịch chuyển hạt nhân không thay đổi khối số A số nguyên tử Z Vì vậy, trình phát tia y không làm thay đổi thành phần cấu tạo hạt nhân mà làm thay đối trạng thái lượng nĨ Có nhiều cách tạo nên trạng thái kích thích hạt nhân Phương pháp đơn giản thông dụng nhât dựa vào phân rã tự nhiên hạt nhân phóng xạ 63 Page 60 of 243 11/01/2018 — Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan Ngồi bắn phá hạt nhân hạt tích dién, neutron hay photon dé chuyển hạt nhân lên trạng thái kích thích Đa số hạt nhân tạo thành sau phân rã B*,B-,œ trạng thái bi kích thích Vì sau q trình phân rã thường có phát tia y kèm theo Do có tượng phóng xạ xảy hạt nhân hạt nhân bị biến đổi nhiều lần phát kèm theo nhiều tia + = ae ¬ ee 2rCO (5,2 nấm) B ` — VA GAN (0.31 MeV) 100% i) 60 — Ni _ 2,5 MeV 1.33 MeV Hình 3.1.b Sơ đồ phân rã y cia Co, 3.1.2 Các phương pháp đo lượng y Người ta thực nhiều phương pháp đo lượng tia 7: Phố kế chuẩn trực Phổ L3MeV_ kế yon wR = qhir YO - dùng để đo lượng tia y không lớn (A>10?A°) Nó dùng tỉnh thể cong loại Cauchois Du Mond 00 hình vẽ (hình 3.2) xác định độ dài sóng tia y nhiễu xạ tính thể Tinh thể khuếch tán Q cong, có bán kính đường kính vịng tròn qui tiêu (khoảng m) Máy dò G đặt sau Q ghi số đếm A Số đếm A hàm theo Ô tức theovj tri | nguồn phóng xạ S Nếu mặt cong Q có tâm C, nguồn phóng xạ có lượng E;¿ đặt S Số đếm cực đại thỏa điều kiện nhiễu xạ Bragg: nÀ.= 2dsinÐ 64 Page 61 of 243 11/01/2018 Ị Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan May ^ \ a! “| N ghi IA Ww À nhận ! “A % % xa ¿ ‹ Hình 3.2 Phố kế nhiễu xa tia gamma Chùm tia khuếch tán vào máy dị G xem phát xuất từ nguồn S’ cho SC=S°C Biết khoảng cách d mạng tính thé, vi du véi NaCl, d = 2,52x10*cm, độ lệch 0, ta xác định lượng Ey Như vậy, với nguồn phóng xạ Au!, cường độ 1Curie, lượng E„ đo là: E, =411,770£0,036keV (A=3,011x10 cm) Trong trường hợp tỉa y có độ dài sóng ngắn, người ta dùng phương pháp gián tiếp băng cách truyền lượng Ey cho electron nguyên tử mơi trường đầu dị xác định lượng electron Sự truyền lượng xảy theo hiệu ứng sau: + Biến đổi nội + Hiệu ứng Compfon, hiệu ứng quang điện + Hiệu ứng tạo cặp (B*,B-~) Trong trường hợp sau, lượng cặp (B“,B-) đo từ phổ kế hình vẽ (hình 3.3) Đối với E,>>1 MeV, tổng số bán kính (B†,B-) khơng đổi 65 Page 62 of 243 11/01/2018 gần Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan (3.1) (3.2) eBR, eBR "%Cc “4Cc =c|—+>+————- Ở day: m, 1a khdi luong tuong doi, R,1a ban kinh cong, v, van téc cia electron va positron tuong img; & la tr Ngay phé ké gamma dau ban dan siéu tinh khiét HPGe sử dụng rộng rãi phịng thí nghiệm nghiên cứu mật độ mức kích thích hạt nhân thơng qua việc đo lượng tia gamma phát từ nguồn, ứng dụng phân tích định tính định lượng nguyên tố đồng vị phóng xạ vi lượng dựa phân tích phố lượng gamma hạt nhân khơng bền phát photon gamma Một ví dụ phé ké gamma phơng thấp bao gồm đầu dị HPGe đặt buồng chì giảm phơng kết nối với thiết bị điện tử kèm trình bày hình 3.4 Đầu đị thu nhận xạ gamma phát từ mẫu vật chuyển chúng thành tín hiệu điện để xử lý thiết bị điện tử Các tín hiệu từ đầu dò khuếch đại qua tiền khuếch đại khuếch đại tuyến tính Sau tín 66 Page 63 of 243 11/01/2018 Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan hiệu khuếch đại, chúng đưa qua biến đổi tương tự sang số (ADC), khối phân tích đa kênh (MCA) cuỗi thể hình máy tính dạng phổ lượng gamma Nguyên tắc hoạt động đầu dị tinh thể HPGe có xạ ion hóa vào đầu đị, tạo nên electron tự thông qua ba hiệu ứng chủ yếu với tỉnh thể bán dan Cac electron tu di chuyển với động lớn làm kích thích electron chuyén lên vùng dẫn, đồng thời để lại lỗ trống mang điện tích đương vùng hóa trị Các cặp lỗ trống — electron tạo vùng nghèo dọc theo quỹ đạo xạ tới Chúng kéo hai điện cực điện trường hiệu điện ngược áp vào đầu dò, electron di chuyển đến cực dương lỗ trống sé di chuyên đến cực âm kết trình cho ta xung dịng điện ngõ Khi mạch điện ngồi đầu dị xuất tín hiệu điện áp Xung điện áp ghi nhận xử lý mạch điện tử phía sau hệ đo Hình 3.4 Hệ phổ kế gamma đầu đị bán dẫn siêu tinh khiết HPGe GC3520 3.1.3 Năng lượng phóng xạ y Trong phóng xạ y, lượng phóng xạ Q xem xấp xỉ lượng photon E, _Q=E, lượng giật lùi E; nhân cịn lại xem khơng đáng kể Thật vậy, theo định luật bảo tồn động lượng ta có: 0=P Page 64 of 243 +P 11/01/2018 & Xà Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan với P động lượng nhân giật lùi, P, động lượng ta y Chiếu lên phương chuyển động hai hạt sản phẩm ta có: P.=P, ẨMWV_ TyE CC mà E,= suy Fr 2m E,=—_——=——= Lập tỷ số: ; (3.4) E cy Feed- meE Fr aby2 Moy Or m mạc Y (3.5) Mo Ở mo khối lượng electron, mr khối lượng hạt nhân giật lùi Pr động lượng hạt nhân giật lùi Eựy, Tr lượng tia gamma động hạt nhân giật lùi Vậy bỏ qua lượng hạt nhân giật lùi trường hợp gần 3.2 Lý thuyết phóng xạ gamma Nghiên cứu q trình dịch chuyển phát tia y giữ vai trò quan trọng vật lý hạt nhân cho biết: - | Nang lugng kich thich cta hat nhan - _ Các số lượng tử ], tính chẵn lẻ x thơng qua định luật bảo tồn momen góc chấn lẻ - Sự vững mẫu hạt nhân từ so sánh thời gian sống trung bình, đo mức kích thích so với thời gian tính từ lý thuyết mẫu hạt nhân Hình 3.5 Sơ đồ chuyển dời phát y lượng fia = E; -E, (bỏ qua lượng giật lùi hạt nhân bia) 68 Page 65 of 243 11/01/2018 Vat ly phong xa Truong-Thi Hong Loan Ị Ag fe Mưưy sya =| ©( 2) Xs bar cligh ) n? \ ‘i | | MeRa p is dis dg ” , Batonfeo tated ee AD Trae ( F- f Khảo sát phân rã y không tách rời việc khảo sát tượng kèm hién tuong biến đổi nội tại, có chất điện từ cạnh tranh với phân rã y Đề mô tả đầy đủ phóng thích hay hdp thu photon hạt nhân ngun tử đòi hỏi đến lý thuyết lượng tử phát xạ Lý thuyết xạ lượng tử vay mượn số biểu diễn cổ điển cách xem nguồn xạ dao động momen điện từ với phân bố điện tích dịng thay đổi theo thời gian Chúng ta dựa quy tắc Fermi để tính xác suất chuyển biến đơn vị thoi gian Ag tir trang thai đầu i đến trạng thái cuối f ~ Ng = —^ 27 i Vạị| VN Ni) r(ễr =Š¡) (3.6) O day, Vạ ma trận dịch chuyền, p; mật độ trạng thái cuối Do bảo toàn lượng nên E, =€,, voi €,€, trạng thái dau i va trang thái cuối f 1a nang lượng toàn phần hệ | 3.2.1 Phần tử ma trận dich chuyển CV tì) Vấn đề khó khăn tìm tốn tử tương tác, trạng thái đầu, cuối mà chúng có liên quan đến cấu trúc hạt nhân Ta nhận thấy: - _ Trạng thái đầu ¡ bao gồm trạng thái kích thích - Trạng thái cuối fbao gdm trạng thái kích thích trạng thái Dùng biểu thức cổ điển tương tác trường xạ điện từ hạt sau: | Goi qj điện tích hạt tht j, 1; 1a vị trí hạt thứ j, v,là vận tốc hạt thứ J AG,,t) vectơ trường xạ vị trí hạt thứ j Khi theo cổ điền, tương tác có dạng: hk V= Sq AG, tv, @ jal Thé vecto AG, t) thỏa: (a aah Với =0 VA =divA =0 AP (Hiệu chuân Coulomb - trường miền dịng điện tích) — Do ta có: 69 Page 66 of 243 11/01/2018 _ Q.8 (3.9) _ 1% r Z Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan Vụ Ya.- dần a°r, ar, A ()®;d j Alo, Œ J A) (3.10) / A'Œ) phần khơng gian nghiệm phức (3.9) Đó hàm sóng phofon -~ y phóng thích ra; ®,, ®œ, hàm sóng đầu cuối; aL, P;= -ihV j tốn tử vận tơc toán tử xung lượng Nếu đặc trưng trang thai photon bang lượng zœ động lượng ðk nó, ta CÓ: (xi NL TA Ys Z Suy rao =ck Hàm sóng phofon - nghiệm phương trình (3.9) — sóng phẳng đơn sắc: L GƯƠN A (24\—A (2) A(i,t)=A(r)e -io t zZ Mà phần không gian (3.12) là: > N =~ Dg hv — 3” ea `\ Ÿphoton A, :, \ x [A@= Accel la hang số chuẩn hóa; " ác S / ƒ ° (3.12) — 5` @.3) £ véc tơ đơn vị xác định hướng phân cực Y Diéu kién (3.9) cho thay tính sóng ngang xạ y Thật vậy: / wy) = ụ Tea at £,k, +e,k, +e,k, =0 hay £k =0 Vậy vectơ phân cực s vng góc phương truyền y Do mặt sóng phăng có phương độc lập tun tính mà ta chọn vng góc nha, gi, =0, E =É; =Ï £, (hình 3.6) (3.14) Hằng số Ao chuẩn hóa khơng gian thể tích nhân — Thật từ A(,t) suy E= -— B=VxA —_ Năng lượng điện từ trường: ho = [5 {ee V Tan AŒ, t)= A, (wee ™ + con, } Nếu ta chuẩn hóa hàm sóng photon cho lượng điện từ chứa thể tích chuẩn V lượng #ø ta tìm được: 79 Page 67 of 243 11/01/2018 Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan ae Oh w pe Jy? \ AY wm A,= ° = Ve wa | h \ 2s,@V G.15) V thể tích chuẩn hóa (bằng thể tích nhân) Các hàm sóng hạt nhân dùng từ mẫu hạt nhân (mẫu tầng suy rộng) Hình 3.6 Biểu diễn tính chất sóng ngang sóng điện từ 3.2.2 Mật độ trạng thái cuối  bi Trạng thái đâu tạo hạt nhân hữu trạng thái kích thích lượng E¡ khơng có photon Năng lượng tồn phần khơng nhiễu loạn hệ là: € = E, trang thai dau Trong trạng thái cuối ta có hạt nhân trạng thái kích thích ban, mức lượng E¿ photon có lượng ðœ, vectơ sóng k Năng lượng thành phần khơng nhiễu loạn hệ là: ế; =E¿ +đ@ (bỏ qua lượng giật lùi) Sự bảo toàn lượng cho š, =Š, (3.16) Suy ho =E, -E, (3.17) Đo lượng #œ photon ta biết lượng kích thích hạt nhân Số trạng thái cuối nr số trang thai cia photon Nếu giả sử photon có phân cực xác định, theo vectơ sóng ta có: dn, =a5V mà p=jk de ` rl ey Me’ lun Suy ra: ST x eo - =-— > dn,= ok y Ky (2x) (2x) 71 Page 68 of 243 11/01/2018 (3.18) Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan we V Vi dé, =fdo œ = ck đœ = cdk dé, = ficdk: oN t dn, V =——= Pr, Dé tinh p, chi cần dùng (=) adQ Onp hele) (^ (3.20) | Cc ni uật bão Ioần lượng (3.16) (3.17): @O= 3.2.3 (3.19) = — < (3.21) Gần photon bước sóng dài Do tính chất phân bố mật độ hạt nhân, phần thành phân (3.10) giá trị r, »Ì He(1”)+ƒ + lân chuyên biên Fermi Gamow Teller 121 Page 119 of 243 11/01/2018 trộn Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan- Một số chất biến chuyển phát B trình bày bảng 4.2 Bảng 4.1 Quy tắc lọc lựa phân rã beta Fermi Gamov Teller Loại chuyển bién Siéu duge Tinh chan lẻ An phép Được phép Cam cap #0 Cấmcấp2 Cam capn -n lẽ - #0 -n chan AJ (Fermi) Log £.T 0,+ (khơng có chun biên - 0) 4-6 chuyên biên - 0) _— AJ (Gamow-Teller) 0, + (khơng có 0, + 1,+ (khơng có 0+1 - 3,7 | 6-10 +2,+3,0-0 (khơng | + 1+2 (khơng có 10 - 14 chun biên - 0, ⁄2- | (khơng có chuyên %, 0-1) bién - 0) có chuyên biên - 2) | chuyên biên - 1) +n,+ (nt+1) tn, + (n -1) > 14 Bang 4.2 Cac bién chuyén phat beta dién hinh Biến chuyển B Dé dang phép !n—#—›!H: +H—*-»3 He Emax(MeV) 0,78 Log(f.T) 3,1 2,9 Được phép 5g—Ê— »CI 0,17 Cam cap °Kr—Ê—>Ÿ?Rb 3,60 7,0 Câm câp !37Cs—Ê—>!?? Ba 1,17 12,2 Câm cấp 3 З——>;sSr 0,27 17,6 4.5 Bắt electron 87 (pte B_ V87 5,0 On+v) Một nhân nguyên tử Z bắt elecfron để trở thành nhân đồng khối A bậc số nguyên tử Z - Thường chuyển biến bắt electron xảy với electron tâng K electron K có mật độ xác suât lớn nhât đê nhân Nhân có thé thu electron s tầng L vào khoảng 10% thu electron tầng K Trong bắt electron, proton nhân chuyên thành neufron theo chê p+e" ->n+v cịn lại có thê trạng thái hay kích thích (phóng thích dang tia X) 122 Page 120 of 243 11/01/2018 nhân Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan Q trình khảo sát trình ngược phân rã B* p->n+e”+v Ví dụ: e +’ Be’ Li+v Nêu ham song electron khac zero nhân, trạng thái s,,,d6i véi tang K va 2s,, tầng L trạng thái quan trọng việc bắt electron hạt có l= có hàm sóng xác định tâm hạt nhân Đóng góp tầng Lụ Lan bé mở rộng hữu hạn hạt nhân hiệu ứng tương đối tính Lý thuyết tính tốn hăng số phân rã bắt electron tươn ø tự phân rã beta _ 2m|H;[ dn (4.44) 5.dE trọng số thống kê liên quan tới mật độ neutrino Gọi Eo lượng giải phóng q trình bắt electron E, =E, —B, Suy dn = Trong 7” (4.45) (4.46) Dy= Ey va dp, = dE C Suy dn dE v V4nE? V(E, -B,) ic? Qn’ hrc? (4.47) Chúng ta quan tâm tới việc bắt electron tầng K Yếu tố ma trận H, = [PHY de = [Yes de (4.48) Gọi yếu tố ma trận hạt nhân Mg =| Pn Pind Sử dụng hàm sóng electron tang K tâm hạt nhân xấp xỉ sóng phẳng tâm nhân Y, (0) = Đ \, =W, (0), hàm sóng neutrino , taco Hạ = TEM;Y,,(0) Jv Page 121 of 243 (4.49) 11/01/2018 (4.50) Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan 3/2 Voi Py 0-72 To exp(—Zr/a,) va % =e 3/2 SH ` Vi a, = hi? mạc" (4.51) Từ tính số phân rã bắt electron Chú ý số elecfron tầng K hai, cần nhân thêm kết cho Ax voi Ww, = 2(02) _ 2gyZ mụ`e |M: Í(ws—wg} (4.52) rh! c , œ số cấu trúc Vì yếu tố ma trận hạt nhân trường hợp bắt electron tương tự phân rã B*, ta tính tốn tỷ số phân nhánh mà độc lập voi ma tran Mg Kết hợp cơng thức tính số phân rã hai q trình, với ý bỏ qua lượng liên kết electron ta có a kạ 3_3 “oe 6,52 hÌc mÌf(,w,) Đối với Z thấp wạ lớn ta có Khi 137] | f„(0,Wạ) —? 30 Âu =120n TẾ137] +w} À Wo _ f„(Z,W,) (4.53) (4.54) (4.55) 8Ÿ Công thức chứng tỏ nguyên tố nhẹ lượng điểm cuối phổ lớn trinh bắt K xảy phát positron Khi W¿ tiến đến lượng ngưỡng positron Z "tăng trình bắt K tăng Hình 4.5 vẽ đồ thị log [2 theo lượng tương đối W, với Z khác 8† 124 Page 122 of 243 11/01/2018 Truong Thi Hong Loan } bo logis {hy 22 =Ị \ tea Vat ly phong xa Ts max (Mey) Hình 4.5 Tỷ số xác suất bắt K với xác suất phát B* [2] Trong nhân nặng có thuận lợi lớn để bắt electron phóng thich positron Vi du voi Z’ = 80 tmg voi B* cé T;„„ = 0,51 MeV (W,= 2) xác suất phóng thích B” khoảng 1000 lần nhỏ xác suất thu điện tử K Sau bắt electron, nguyên tử trạng thái kích thích với thiếu electron tầng K thừa electron tầng ngồi nên có đặt lại electron phóng thích tia X tương ứng logo (Ax / hy} Đối với nguyên tố nhẹ có nhiều xác suất để photon X y va chạm vào electron bên để electron bị bắn gọi electron Auger Hai tượng thứ cấp phát tia X bắn điện tử Auger góp phần quan trọng việc phát tượng bat electron Chứng cớ thực nghiệm lý thuyết bat electron chi yếu dựa vào phép đo tỳ số Bi pt Xác suất tương đối việc bắt K bắt L liên quan trực tiếp đến mật độ xác suất tương đối nhân L K Tỉ số thực nghiệm số phân rã bắt K bắt L 0,087 phù hợp với giá trị tính tốn 0,082 Z AI Page 123 of 243 11/01/2018 Vat ly phong xa Truong Thi Hong Loan Téc độ bắt electron tùy thuộc vào phạm vi nhỏ ftrong môi trường nhân định vị Vì ham song electron cần hiệu chỉnh chút nguyên tử trạng thái liên kết Hiệu ứng lớn nhân nhẹ Có khác biệt khoảng 0,8% tốc độ rã 7Be BeF¿ Be kim loại Do có khác lớn lượng ngưỡng trinh bắt electron va phat positron (2m,c’ -B, ) nhân không bền phat positron cling sé bat K Nếu nhân đủ nặng, ba trình phát B~, B* bắt K xảy ví dụ 2°Cl va As 4.6 Điều kiện lượng phân rã B | 4.6.1 Đối với phóng xạ B” Cơ chế phân rã §” viết 2X——>/,Y+e +Ÿ (n->p+e+Ÿ) Giả sử hạt nhân mẹ đứng yên trước phóng xạ, bảo tồn lượng cho phép ta có thê viết M,,(A, Z)c* =M,,(A,z+]c* +m,c? +T, +m,c*+T,, +Ty +E; Mar (A,Z) va Mu„(A.,Z+J) (4.56) khối lượng hạt nhân mẹ X hạt nhân Y Ty động giật lùi hạt nhân Y ứng với mức kích thích thứ Th va T, la dOng nang cua hat B Ÿ tương ứng với hạt nhân Y mic kich thich thir i m,,m, kh6i luong tĩnh ctia electron va neutrino Vì khối lượng V Ty /,Y++v (p>n+e*+v) Tương tự ta có M„(A,Z)c” =Mu„(A,Z— 1)c” + mạc” +1, „+ my©” + Bị Cộng hai cho Zm,c? M„(A,Z)c” =M„(A,z~ Dcˆ +2mc” +T., max, TMC +E; Để phóng thích B* diéu kién 1a | M,, (A, Z)c’ -M,, (A, Z—Dec? = 2m,¢? (4.60) Năng lượng phóng xạ phân rã §" là: Q,, =M,„(A,Z)c”=M,„(A,Z~l)e?~2mạc? 4T, +m,c? +E; 4.6.3 Doi voi bat electron (EC) ile ( boy ¢ đu Co Co ché bat electron nhu sau 127 Page 125 of 243 11/01/2018 > éaS (4.61) Vat ly phong xa sec ` Lrưong Thi Hong Loan ;X+e —>,,Y+V (p+e ->n+v) Trong tượng hạt nhân nguyên tử có bậc số nguyên tử Z bắt electron tang K chang hạn để trở thành nguyên tử trạng thái kích thích lượng kích thích phóng thích Xem lượng liên kết B„, electron tầng K nguyên tử tương Ứng Sự bảo toàn lượng cho phép ta viết M., (A,Z)c” =M„(A;z—1)c?+B„ ¡+T, +Ty +m,cŸ Do để tượng bắt electron xảy ta phải có | M„(A,Z)c?=M„(A,z—l)c? >Bz„ (4.62) Vì B„, ln ln nhỏ 2m,©? ta thấy điều kiện phóng thích B* thoả điều kiện bắt electron thỏa Do ln ln xảy su bat electron trường hợp có phóng thích B” Tuy nhiên B,, Hỏi phổ neutrino tương ứng sơ đồ phân rã nào? 4.4 Chứng tỏ thừa số Fermi F(Z',) công thức (4.11) tiến Z° nhỏ vận tốc v lớn 4.5 Giải thích cách định tính nguyên tử có Z cao, xác suất bat electron nhiều phân rã Ð' 4.6 “7 Giai thich tai bat electron, bat K chiém uu thé hon bat L | «& " ` 4.7 a Hãy phân loại biến chuyển B sau theo quy tắc Fermi, G-T bä hai *H(y")>? He(+") é “nado / ( J 45% & °He(0*)—>° Lif1* (0) (F) “o(0*) 4.8 Phan loại dịch mờ — = 3103 giây _—»⁄ oO sf lân SIM, Cr ches - for IXỈ lẫn B* Khảo sát vùng lượng thấp Hà: ` ( ĐÙA \ S* Ne ề ỏ \ca 129 Bg ; © 11/01/2018 ác xá “ve os H5 ( Cob ttwib Page 127 of 243 #®Sa1 k4ade teml Ye Ae Š Tuled & N(0*) cho thấy it positron hon electron Giai thich sao?) \ vahộ oy eS) fe) “4O —>! N siêu cho phép, cho phép hay bị cấp Cho biết ft Hạt nhân 5“Cu phân rã US c in \ | | i hac ay - file fee J / _ Matdy-phong.xa “ — Truong Thi Hong Loan ceput Aik tmmes) "` _ { huy >) u) cực cấu _ XB _ ~~ bla = At = TN 41 10 Nguyên tử He có thơi lượng nặng, $Li hạt ƒ' phat béi SLi 067 Moe c ?⁄4 Xác định lượng cực đại _ ——- —————— _ _4.11. Trong chuỗi phóng xạ uranium, hạt nhân đầu chuỗi ià ?°U hạt nhân cuối chuỗi ‘nb Hỏi có phân rã phát œ vàà uranium phân rã tới chì bền cuối a cing 4.12 7” ) 1C ot) Mot neutron tr phan B theo phuwong trình ny) ® +e tax +9 y f Héi hiệu khối lượng neutron va nguyén tir Hidro bang 840 pu thi lượng cực „dại đ ¡ phố B bao nhiêu? (u đơn vị khếi lượng nguyên tử) 4.13 he, 32S (29) Một electron phát từ nhân có khối lượng trung bình (ví dụ A== 150) với động: 1,0 MeV _ a Tính bước sóng LDe Broglie electron Oy a ee » Bre he ˆ b Tính ban | kính hạt nhân phân rã y\~— (KY c ~ ` cho rang electron tôn bên hạt nhân? - Nuclide phong xa ?”P phan *? S nhu sau: - 3P >3 S+e+v _ p= ¬ _ Ve ` pt 2T B2¢ MeV aoe 32g Tinh dong nang nhân giật lùi tương ứng với trường hợp (Gợi ý: elecron cần dùng biểu thức tương đối tính cho động động lượng Đối với nguyên tử 32S chuyển động tương đối chậm có thê ding co hoc Newton) 4.15 Cho biết khối lượng nguyên tử nhân có A = 12 la: | M("STe)= 125,94420 u; MCS)= 125,94612 u; M('2? Xe) = 125,94476 u cho biét m,= 0,51 MeV; u= 931,141 MeV a “°I sé trai qua nhimg loai qua trinh phéng xa beta nao b Néu qua trinh dé dan dén trang thai co ban cua nhan thi déng nang cuc dai hạt beta phát bao nhiều Véso đô phân rã J cho phân rã aA A ne , ^ ~ “21 126 Page 128 of 243 Go wont ~ 11/01/2018 Am % +)” ® : Ie Trong xác suất đó, electron phát với động lớn 1,7 c ) Một electron “nhốt? sóng đứng frong một “hộp” có kích thước câu b khơng? Bạn có thê dùng số để bác bỏ lập luận 4.14 Tt BM 524 Vat ly phong xa _ 4.16 Hạt nhân %Cu phân rã theo loại nào? Tính động cực đại hạt phóng thích Cho biết: M(5 Ni)= 63, 927958 u; M($ Zn)= 63,929145 u; M(55 Cu) = 63,929759 u 17 )Cho biết: MEW) = 50,956585 u; MO) = 50,957959 u: M(G3Ca) = 38,970691 u M(?’K)= 38, 963710 u; MC on) = 62,93125u; MẾ( 6u) = 62,929594 u ÿ' ; a Hãy cho biết q trình phân rã sau có Xây hay không: °!V phân rã 3°Ca phân rã B”; bắt K ` ~—> Tìm động cực đại hạt bay giả sửr rang cac hat nhan co n xem — Le trạng thái g vắnus) LÍ ( ~~ b one có al Có mg Sr dé cing voi mg Sr khong phóng › xạ tạo mẫu cũ wf SG 7` ap bo fe a xạ riêng 1370 Ci/g Biết thời gian bán: rã 20Sr 51 ngày lo , 4.18 SƠN 19 Bà i ty sựC l A£3% Wal is ` #4 Ộ bién chuyén = giả sử [Mi =3\véi ho phân rã ạH——gHe í 3-4 bya ~ < 4.20 DẠNG can b nc — i — ro Mg co Ne = — TT No de AO VE ‘ an Igi hay tbị cảm? Chuyên biên dễ dàng thuận Cho sơ đồ phân rã {Be ` _ \4 +(Wy” vy anh _ 3W,” < W,! ca Với f(0,W,)=(W¿Ÿ “yee "an \ y= FZ ? w, ==, 2° 9NI @—— ~ giây: Cho biết f(Z,W,)~e”f(0,W,)khi Z/a n np MeV ome TS ~ động cực đạt: | beta 14 0,018 Xác định thời gian song .của 1H a ".-~ “Tỳ | We S49 > Sy & NT từ, SỈ Gi (qui ng ` nhu hinh BT.4.1 voi thoi gian ban toan phan 1a T, = $ rã xuống mức 1⁄- sLi phân lượng 53 ngày, a ga làQ = 861,815 keV với độ xác suất phân nhánh 10,52 % Hãy xác định a 7Be thành Phân rã ’Li phat loai hat beta gi? Tinh AJ va tính chăn lẻ biên chuyên Biên chuyên xuông mức dé dàng Tại sao? b kích thích Xác định thời gian bán rã riêng phan cia {Be chuyén bién xuống mức _ 477,61 keV Ing N Than | - 2) \ tà Ty tận if ) Nec (27 131 UN Te (8) 5? { Vy ` Page 129 of 243 % “—~ 11/01/2018 SOF (5 | } | cA { _ Vat ly phong xá Iruong-Thi Hong Loan Cane - Dp + Tan : » c ox Nad _ Ứng với gamma tir mirc 477,61 keV SLi cé chuyền biến da cực nào? d Tính lượng phóng xạ chuyển biến từ ,Be thành ;Li mức kích thích e Xác định động (keV) vận tốc HH , ,Be xuống V2 ;Li O trang thaikdchShiehs eB AVee of { cà aay 2 ~ LựanM ẴG & ko A Ấ & Lệ @p c7: A © Z| ’ Be 53 12r3 (-4) vai, O x - Lg a F a bà > or ) ty —Đ # + .Ô ca Brey, % tt ) “ xe 4š 477,611 keV 472,6 ev Ls + §3 485 HAE a he OkeV TT S3É = ke > ~ pork 3% THT en ~ 81S ) 492.64 * + 9” è | ` V8 - TƠ GĨT bg a J x=-—l, với J momen xung lượng toàn yl s No Vice " 132 Page 130 of 243 _ 11/01/2018 PAR ale Cd | the v = (4 Hình BT.4.1 Sơ đồ phân rã ?Be Chú ý: ký hiệu 3/27 có nghĩa J=3/2 phần; z tính chin lẻ mức rà = fay > TL; Hp bá ve - lo E t1 ( aa | S | phan, ra, S9 „SN pod bai > Q=861,§815 keV Í yo _ ; Eom Ẳ - CP hạt beta bay me TY — „6V = Tellew ị Matlyphongxa Truong Thi Hong Loan TAI LIEU THAM KHAO [1] W.N Cottingham, D.A Greenwood, “An Introduction to Nuclear Physics”, second | edition, Cambridge University Press, 2004 — “The Atomic Nucleus”, McGraw-Hill, [2] Robley D Evans, [3] Anwar Kamal, “Nuclear Physics”, Springer, 2014 [4] Joseph Magill, Jean Galy, [5] https://en.wikipedia.org/wiki/Decay_chain Page 131 of 243 1988 “Radioactivity — Radionuclides 2005 11/01/2018 — Radiation”, Springer,