Đo Thực Nghiệm Năng Lượng Bị Mất Của Hạt Alpha Có Năng Lượng Từ 4 Đến 6 Mev Trong Không Khí Và Trong Khí Isoisobutan.docx.pdf

Đo thực nghiệm năng lượng bị mất của hạt alpha có năng lượng từ 4 đến 6 MeV trong không khí và trong khí IsoIsobutan docx MỤC LỤC MỞ ĐẦU 7 CHƯƠNG 1 TƯƠNG TÁC BỨC XẠ ALPHA VỚI VẬT CHẤT 10 1 1 Độ mất nă[.]

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TƯƠNG TÁC BỨC XẠ ALPHA VỚI VẬT CHẤT 10 1.1 Độ lượng riêng 10 1.2 Quãng chạy hạt alpha vật chất 15 CHƯƠNG BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 17 2.1 Bố trí thí nghiệm 17 2.2 Phương pháp phân tích .20 2.3 Giới thiệu phần mềm Kspect 21 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SO VỚI TÍNH TỐN 27 3.1 Giới thiệu phần mềm Srim .27 3.2 Kết thí nghiệm 29 3.2.1 Chuẩn lượng 29 3.2.2 Kết phân tích phổ lượng xử lý số liệu 31 3.2.3 So sánh kết thực nghiệm với kết tính tốn Srim 38 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 43 Chương trính máy tính viết Matlab 43 1.1 Khơng khí 43 1.2 Khí Isobutan 48 Độ lượng riêng alpha khí P10 so sánh với SRIM 53 Phổ lượng hạt alpha khơng khí, Isobutan, P10 .54 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Kết sau chuẩn lượng áp suất khơng khí 32 Bảng 3.2 Kết sau chuẩn lượng áp suất Isobutan 33 Bảng 3.3 Kết thực nghiệm Δx ΔE khơng khí 34 Bảng 3.4 Kết thực nghiệm Δx ΔE khí Isobutan 35 Bảng 3.5 Kết thực nghiệm dE/dx tương ứng với giá trị lượng 36 Bảng 3.6 Kết thực nghiệm dE/dx tương ứng với giá trị lượng 37 Bảng 3.7 Kết tính độ lượng riêng phần mềm Srim hạt alpha khơng khí khí Isobutan 38 Bảng P1 Kết đo phổ lượng xác định tâm đỉnh hấp thụ tồn phần 53 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tán xạ hạt alpha electron 10 Hình 1.2 Tán xạ hạt alpha electron lớp hình trụ 11 Hình 1.3 Đường cong Bragg độ ion hóa riêng hạt alpha 14 Hình 1.4 Đường cong hấp thụ hạt alpha 15 Hình 1.5 Sự phụ thuộc quãng chạy – lượng hạt alpha khơng khí 16 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 17 Hình 2.2 Bố trí thí nghiệm thực tế 19 Hình 2.3 Giao diện phần mềm Kspect 21 Hình 2.4 Cửa sổ KSpect Calibration 23 Hình 2.5 Các thơng số tính tốn thơng tin ROI 24 Hình 3.1 Giao diện phần mềm Srim 28 Hình 3.2 Phổ lượng nguồn alpha hỗn hợp 30 Hình 3.3 Đường chuẩn lượng cho hệ phổ kế 30 Hình 3.4 Chuẩn áp suất (a) khơng khí (b) khí Isobutan 31 Hình 3.5 Kết thực nghiệm độ lượng riệng so với tính tốn SRIM hạt alpha khơng khí 39 Hình 3.6 Kết thực nghiệm độ lượng riệng so với tính tốn SRIM hạt alpha khí Isobutan 40 Hình P1 Kết thực nghiệm độ lượng riêng hạt alpha khí P10 so với kết tính tốn SRIM 54 Hình P2 Hình ảnh năm phổ hạt alpha khơng khí hiển thị đồ thị với áp suất khí -3, 100, 200.3, 300.3, 400 màu xanh lục,xanh nước biển, vàng, cam, tím 54 Hình P3 Hình ảnh năm phổ hạt alpha khí Isobutan hiển thị đồ thị với áp suất khí -1, 24.1, 50.1, 74.5,104.6 màu xanh lục,xanh nước biển, vàng, cam, tím 55 Hình P4 Hình ảnh năm phổ hạt alpha khí P10 hiển thị đồ thị với áp suất khí -1.6, 100, 201.7, 301.2, 399.1 màu xanh lục,xanh nước biển, vàng, cam, tím 55 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SRIM Stopping and Range of Ions in Matter ROI Region of interest – Vùng quan tâm PRAL Projection Range Algorihm TRIM The Transport of Ions in Matter ADC Analog-to-digital converter MUSIC Multiple sampling ionization chamber MCA Multi-Channel Analysis MỞ ĐẦU Độ lượng riêng hạt tích điện chất hấp thụ khác thông số quan trọng nhiều lĩnh vực vật lý hạt nhân ứng dụng, phòng chống xạ, sinh học xạ nhiều ngành khoa học liên quan khác Bởi tính quan trọng nó, giá trị độ lượng riêng với dải lượng rộng chất hấp thụ khác tiếp tục đo đạc Hơn nửa, số chương trình tính độ lượng riêng phát triển tiếp tục hiệu chỉnh sử dụng kết thí nghiệm Trong số chương trình này, SRIM chương trình phổ biến mà nhà nghiên cứu sử dụng để tính độ lượng riêng hạt tích điện vật chất định Phiên chương trình SRIM-2013 Có nhiều khí khác sử dụng khí làm chất hấp thụ thí nghiệm hạt nhân Để thiết kế thí nghiệm hạt nhân có kết tốt, độ lượng riêng hạt tích điện khơng khí khí khác yếu tố cần thiết Vì mục đích này, kết tính tốn chương trình SRIM sử dụng thay cho kết thực nghiệm thực tế khơng có nhiều kết độ lượng riêng thực nghiệm Một giá trị thay sử dụng, chúng cần xác nhận độ xác Do vậy, so sánh kết tính tốn kết thực nghiệm độ lượng riêng phải thực Bản luận văn với đề tài “Đo thực nghiệm lượng bị hạt alpha có lượng từ đến MeV khơng khí khí IsoIsobutan” với mục đích xác định độ lượng riêng hạt alpha khơng khí khí isoIsobutan so sánh với kết tính tốn chương trình SRIM Ngồi phần mở đầu phần kết luận, bố cục luận văn chia thành chương : Chương : Tương tác xạ alpha với vật chất - Độ lượng riêng hạt alpha vật chất - Quãng chạy hạt alpha vật chất Chương : Bố trí thí nghiệm phương pháp phân tích - Mơ tả cài đặt thiết bị dùng thí nghiệm - Phương pháp xác định độ lượng riêng - Giới thiệu phần mềm ghi nhận phổ KSpect Chương : Kết thực nghiệm so với tính tốn - Giới thiệu phần mềm tính toán độ lượng riêng SRIM - Kết thí nghiệm - So sánh kết thực nghiệm với giá trị tính tốn SRIM ước lượng sai lệch Luận văn trình bày 53 trang, 20 hình vẽ, bảng biểu tài liệu tham khảo CHƯƠNG TƯƠNG TÁC BỨC XẠ ALPHA VỚI VẬT CHẤT 1.1 Độ lượng riêng Về phương diện động học, tán xạ hạt alpha với electron nguyên tử khác với tán xạ electron tới electron nguyên tử Còn phương diện tương tác, chế lượng chủ yếu hạt alpha qua môi trường tương tác tĩnh điện với electron quỹ đạo ngun tử mơi trường, làm kích thích ion hóa nguyên tử Do đặc điểm tác dụng xa lực Coulomd, chúng tương tác với lượng lớn electron Để nghiên cứu lượng hạt alpha, trước tiên ta xem xét trình va chạm với electron tự Sau lấy tổng hiệu ứng tất electron môi trường Ta xét tương tác hạt alpha có điện tích z = 2e, e = 1,6.10-19 C với electron điện tích – e, khối lượng me Giả sử hạt alpha có vận tốc v bay qua electron với tham số ngắm b trao cho electron động : E  2z2e4 m v2 b2 (1.1) Hình 1.1 Tán xạ hạt alpha electron Để xem xét hiệu ứng tất electron với tham số ngắm b, ta vẽ xung quanh quỹ đạo hạt vào lớp hình trụ dài dx với bán kính b, bề V  2bdbdx Gọi ne mật độ electron dày db Yếu tố thể tích mơi trường, đơn vị đo electron/cm3, số electron lớp hình trụ Vne  2 nebdbdx Khi hạt vào lượng để truyền cho electron yếu tố lớp hình trụ : 4n z2e4 db (1.2) dE  EVn  e dx e m v2 b Hình 1.2 Tán xạ hạt alpha electron lớp hình trụ Độ lượng hạt tới đơn vị đường gọi độ lượng riêng : dE (b)  dx e 4n z2e4 db m v2 (1.3) b Mật độ electron mơi trường ne tính theo công thức : N n   AZ electron / cm3  6 NA Z 10 e A A electron / m3 (1.4) Trong ρ(g/cm3), A(g/mole), Z mật độ, phân tử khối số điện tích phân tử mơi trường, NA = 6.02.1023 phân tử /mol Độ lượng riêng tổng cộng nhận tích phân biểu thức (1.3) theo tất giá trị tham số ngắm b, tức từ đến ∞ Tuy nhiên gặp khó khăn thực tính tích phân giới hạn b = có b nằm mẫu số biểu thức (1.3) giới hạn b = ∞ tích