(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu phát triển phương pháp chuẩn đơn nguyên tố trên hệ phân tích kích hoạt neutron với nguồn đồng vị am be

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tài Hải Long NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐƠN NGUYÊN TỐ TRÊN HỆ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON VỚI NGUỒN ĐỒNG VỊ Am-Be LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tài Hải Long NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐƠN NGUYÊN TỐ TRÊN HỆ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON VỚI NGUỒN ĐỒNG VỊ Am-Be Chuyên ngành : Vật lí nguyên tử hạt nhân Mã số : 8440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, hoàn thành hướng dẫn thầy PGS.TS Huỳnh Trúc Phương Các kết trình bày luận văn kết chưa cơng bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Tài Hải Long LỜI CÁM ƠN Trong suốt thời gian học cao học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Để có kết q trình nghiên cứu hồn thành luận văn này, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với quý thầy khoa Vật lí, cán phịng Sau Đại học – Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh quý thầy cô Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học trường Xin cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Huỳnh Trúc Phương, thầy nhận lời hướng dẫn, trực tiếp bảo chi tiết có đóng góp q báu cho tơi suốt thời gian thực luận văn Sự giúp đỡ tận tình thầy động lực để tơi hồn thành luận văn Chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trần Thiện Thanh – Trưởng phịng Bộ mơn Vật lý Hạt nhân – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất cho tơi làm thực nghiệm phịng Tơi xin chân thành cảm ơn thầy Trần Đình Toản – Hiệu trưởng Trường THPT Phan Bội Châu, nơi công tác, Sở Giáo dục Đào tạo tỉnh Ninh Thuận tạo điều kiện thuận lợi cho học cao học Cảm ơn người thân gia đình động viên giúp đỡ suốt thời gian học Cuối cùng, xin cảm ơn đến bạn học viên lớp cao học khóa 27 có góp ý giúp đỡ tơi suốt thời gian học trường Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Tài Hải Long MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cám ơn Mục lục Danh mục kí hiệu Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON .5 1.1 Lịch hình thành phát triển phân tích kích hoạt neutron 1.2 Cơ sở vật lý tương tác neutron với vật chất .8 1.3 Nguyên lý phương pháp phân tích kích hoạt neutron 1.4 Phương trình kích hoạt (theo quy ước Hogdahl) 12 1.5 Các phương pháp chuẩn hóa phân tích kích hoạt neutron .19 1.5.1 Phương pháp chuẩn hóa tuyệt đối 20 1.5.2 Phương pháp chuẩn hóa tương đối 22 1.5.3 Phương pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố 24 1.5.4 Phương pháp chuẩn hóa k0 .30 Chương CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON VỚI NGUỒN ĐỒNG VỊ Am-Be 34 2.1 Hệ phân tích kích hoạt neutron 34 2.1.1 Nguồn neutron đồng vị Am-Be (Americium-Beryllium) 34 2.1.2 Hệ chuyển mẫu tự động MTA – 1527 36 2.1.3 Hệ phổ kế gamma với detector HPGe 36 2.2 Phương pháp thực nghiệm đo đường cong hiệu suất detector HPGe 37 2.2.1 Hiệu suất ghi detector HPGe 37 2.2.2 Đường cong hiệu suất theo lượng detector HPGe 39 2.2.3 Thực nghiệm đo hiệu suất detector HPGe theo lượng gamma 40 2.3 Khảo sát thông số đặc trưng phổ neutron nguồn đồng vị Am-Be 43 2.3.1 Phương pháp thực nghiệm đo tỉ số thông lượng neutron nhiệt thông lượng neutron nhiệt, (f) 43 2.3.2 Phương pháp thực nghiệm đo thông lượng neutron chậm (  lượng neutron nhiệt ( th ) , thông lượng neutron nhiệt (  2.3.3 Phương pháp thực nghiệm đo thông lượng neutron nhanh (  ) , thông s ) 45 e f ) 47 2.3.4 Thực nghiệm đo thông số phổ neutron 2.3.4.1 Thực nghiệm đo thông lượng neutron nhiệt (  neutron nhiệt (  e 48 th ) thông lượng 48 ) 2.3.4.2 Thực nghiệm đo thông lượng neutron nhanh (  f 50 ) 52 2.4 Kết luận chương Chương PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA ĐƠN NGUYÊN TỐ - ÁP DỤNG PHÂN TÍCH MẪU XI MĂNG 54 3.1 Thực nghiệm đo hệ số k đồng vị nguyên tố 54 3.1.1 Thực nghiệm đo hoạt độ riêng monitor Au (Asp,Au) 56 3.1.2 Thực nghiệm đo hệ số k nguyên tố monitor Au 57 3.2 Phân tích kiểm chứng hàm lượng nguyên tố quan tâm 61 3.2.1 Chuẩn bị mẫu kiểm định để xác định hàm lượng nguyên tố quan tâm 3.2.2 Phân tích hàm lượng nguyên tố mẫu kiểm định 3.3 Áp dụng phân tích Mn loại mẫu xi măng 61 63 65 3.3.1 Đặt vấn đề 65 3.3.2 Chuẩn bị xử lý mẫu xi măng 66 3.3.3 Kết thảo luận 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC PL1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU I0 () M : khối lượng nguyên tử, -1 (g.mol ) : khối lượng nguyên tố cần phân tích, (g) W w ti td tm T1/2 : khối lượng mẫu cần phân tích, (g) S D C : thời gian chiếu, (s) Asp A * : thời gian rã, (s) sp : thời gian đo, (s) Np NA E  E Cd F Cd : hệ số hiệu chỉnh thời gian chiếu : hệ số hiệu chỉnh thời gian rã Er f G e G th I0 : chu kỳ bán rã, (s) : hệ số hiệu chỉnh thời gian đo : hoạt độ riêng hạt nhân phân tích, (Bq/g) : lượng tia gamma : lượng ngưỡng cadmi : hệ số hiệu chỉnh cho độ truyền qua cadmi neutron nhiệt : lượng cộng hưởng trung bình, (eV) : tỉ số thông lượng neutron nhiệt thông lượng neutron nhiệt : hệ số hiệu chỉnh tự che chắn neutron nhiệt : hoạt độ : hệ số hiệu chỉnh tự che chắn neutron nhiệt riêng hạt : tiết diện tích phân cộng hưởng phổ neutron nhiệt tuân theo nhân chuẩn, : tiết diện tích phân cộng hưởng phổ neutron nhiệt tuân theo (Bq/g) : diện tích đỉnh lượng tồn phần tia gamma : số Avogad ro [=6,023 23 10 -1 (mol )] 1/ E 1/ E1  Q0 : hệ số lệch phổ neutron nhiệt : tỉ số tiết diện tích g phổ neutron nhiệt tuân theo tiết diện neutron vận tốc phân 2200 m.s -1 1/ E cộng hưởn Q ( ) : tỉ số tiết diện tích phân cộng hưởng phổ neutron nhiệt tuân theo 1 1/ E  th -2 -1 : thông lượng neutron nhiệt, (n.cm s ) -2 -1 : thông lượng neutron nhiệt, (n.cm s )   tiết diện neutron vận tốc 2200 m.s f -2 -1 : thông lượng neutron nhanh, (n.cm s ) -1