Xác Định một số Đặc trưng của liều kế quang phát quang tại trung tâm hạt nhân thành phố hồ chí minh

Việc nghiên cứu, xác định một số đặc trưng cơ bản của iễu kế OSL, kế là điều cần thiếc Đó cũng là lý do mỡ ra đề ài cho khóa luận: Xác định một số đặc trưng của liễu kế quang phát quang

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

XÁC DINH MOT SO DAC TRUNG CUA LIEU KE QUANG PHAT QUANG TAI TRUNG TAM HAT NHAN THÀNH PHO HO CHi MINH

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HQC: TS TRUONG TRUONG SON

‘Thanh phé Hd Chi Minh — Nam 2024

TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH

KHOA VAT Li

25 (m KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

XÁC ĐỊNH MỘT SO DAC TRUNG CUA LIEU KE QUANG PHAT QUANG TAI TRUNG TAM HAT NHAN THANH PHO HO CHi MINH (Chuyên ngành: Sự phạm Vật í

Hinh viên thực hiện: Lê Mạnh Trí

|MSSV: 46.01.102.085

Khoa: Vat it

Người hướng dẫn khoa học: TS Trương Trường Sơn

“Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2024

XAC NHAN CUA CHU TICH HOI DONG

“Thành ph Hồ Chí Minh ngày 06 tháng 05 năm 2024

Sinh viên thực hiện

Mạnh Trí

Đầu tiên, tôi xin gửi lời tí ân đến TS Trương Trường Sơn - người đã tận tỉnh

hướng dẫn, hỗ trợ, truyền đạt những kinh nghiệm, bài học quý giá trong suốt quá trình cứu và tr đy khoa học trong lĩnh vực đặc thủ như Vật í Hạt nhân Điều đ giúp tôi có

thêm những góc nhìn về Vật lí và những định hướng mới cho tương lai của mình

“Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Trung tâm Hạt nhân Thành phd

HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi tiếp cận các mấy móc, thiết bị hiện dại để

phục vụ quá trình nghiên cửu Đặc biệt, tôi vô cùng biết ơn Th§ Lê Hữu Lợi, cùng ThS

“Trịnh Thị Thảo Quyền đã luôn sẵn sing giúp đỡ, động viên, đồng hành cùng tôi, cho tôi nghề cứu tại Trung tâm,

Tôi in cảm ơn đến quý thằy/cô khoa Vật lí, rường Đại học Sư phạm TP.HCM

đã giảng dạy, chỉ dẫn và tạo cho tôi môi trường học tập và nghiên cứu hiệu quả Cuối cùng, tôi biết ơn gia đình, bạn bê đã ở bên cạnh, cùng tôi cha sẻ, thầu hiểu những khó

khăn trong quá trình hoàn thành khóa luận Một lẫn nữa, tôi xin chân thành cảm ơn đến

tắt cả mọi người

“Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 03 năm 2024

Lê Mạnh Trí

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIET TAT DANH MUC CAC BANG

DANH MỤC CÁC HÌNH VỀ VÀ ĐÔ THỊ

MO DAU

CHUONG 1 TONG QUAN Li THUYET VE LIEU KE OSL

1.1 Cơ chế tương tác của bức xạ với vật chất

Lid Hig ứng quang điện

1.1.2, Higu img compton

1.1.3 Hiệu ứng tạo — hủy cặp

1.2 Cơ sở lý thuyết vỀ hiện tượng quang phát quang

1221 Lý thuyết vùng năng lượng

1.3.2, Vai ưò của vậtliệu nhôm oxitpha earbon (ALOs:C)

133, Corché nhin liều hấp thụ của liễu kế OSL,

1.4 Một số thuật ngữ thường dùng trong việc đo liễu kế cá nhân

42, Kemna

143 Độ nhạy

44, Tương đương liều cá nhân

'CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRUNG CO BAN CUA LIEU

KE OSL

2.1 Thiết bị sử dụng ong việc đọc iều kế cá nhân

2.1.1, Hệ đọc liều kế mieroStar của hãng Landauer

2.1111 Cấu tạo đầu đạc liều KẾ mieroStar

2.1.1.2, Nguyén If hoat dng cia diu doc microStar

2.1.2 Nguồn phat bite xq photon

2.1.2.1 HG chiéu chuin gamma Cs-137

2 3.2 Hệ chiếu chuẳn tỉa X ph hẹp

2.24 Bap ứng tuyển tính trong dài liễu tấp

2.25 Độ suy giảm tín hiệu theo thời gian

2.2.6, Khả năng gỉ nhận liều chiếu hỗn hợp của liễu kế OSL

16

2.3 Độ không đảm bảo đo kết quả đọc của liều kế 2

2⁄3.1 Độ không đảm bảo đo loại A 26 2.3.2 Độ không đảm bảo đo loại B, 26

24, Phuong phipxic dinh gid tr trung bình và độ không đảm bảo đo của kết quả thụ được trong một bộ liêu kế 27

'CHƯƠNG 3 KET QUA VA THAO LUAN CAC DAC TRUNG CO BAN CUA LIEU

3.1 Khảo sát sự dn dinh ctia hệ đọc liễu ké microStar 28

32 Thiết lập thí nghiệm 30 3.3 Ngưỡng nhạy 2 3⁄4 Độ đồng đều 3 3⁄5 Độ lặp lại 36 3.6, Đáp ứng tuyển tính trong đãi liễu hấp 38 3.1 Độ suy giảm tín hiệu the thời gian 4i 3.8 Khả năng ghỉ nhận liễu chiến hỗn hợp của iễu kế 4 3.9 Sự phụ thuộc góc chiếu 45

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 47

STT Chữviếttắt Tiếng Anh “Tiếng Việt

Intemational Atomie Enerey CCơ quan năng lượng

3 TAEA Agency nguyên tử quốc tế

4 ike International lecrotcchnical | Ủy bankithuật điện thé ‘Commission giới Intemational Commission on | Uy ban quốc tế vềbio vệ

«| ice Radiation Units and Measurements | hudmg vit Dam vi Bite x9 Intemational Commission on | Uy ban Quée té v8 Do

7 PMT Photomultiplier Tube (Ong nhan quang điện

‘Secondary Standard Dosimetry, ð ăn cải

3L SSDL y Sondard D Phòng chuẩn lều cấp 2

tk “Trung tâm Hạt nhân Thành

9 cnt Center for Nuclear Technologies | TUNE EN Ha

wl mo International Organization for | TỔ chúc tiêu chuẳn hóa Standardization quốc tế

"Nguồn gốc độ không đảm bảo đo loại B

Kết quả khảo sắt độ ôn định của hệ đọc mieroStar

Giá trị v của liễu kế OSL với nguồn phát aX, phẩm chất

DANH MYC CAC HÌNH VẼ VÀ ĐÓ THỊ

Hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng compton

Hiệu ứng tạo — hùy cặp

Cia trie mang tinh thé cia Sodium Cloride (NaCI)

Lý thuyết vùng năng lượng

Mô hình tỉnh thể của chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp

Mô hình tỉnh thể chất bán dẫn ở nỉ êt độ cao CCác bẫy điện từ và ỗ trống trong chất bán dẫn

Mô hình quang kích thích phát quang

Mô hình quang kích thích phát quang CW-OSI,

Mô hình quang kích thích phát quang LW-OSL

Mô hình quang kích thích phát quang POSI Mat te va mat sa etn fu KE OSL tai CNT

Hệ đọc liều kế microStar của hãng Landauer

Nguyên lý hoạt động của hệ đọc microStar

Giao diện phần mm uSur

Hệ chiếu chuẩn bite x9 gamma (G10-1-12-B) ngudn Cs ~ 137,

Ba tắm chắn chi X4, X10 va X25

Hệ chiếu chuẩn tỉa X phổ hep X80-160-5

viii

Hinh 21, Đỏ thị khảo sát sự ôn định của hệ đọc microStar 29

Hình 22, Thiếtbi xóa liều Annerler Pocket của hãng Landauer tại CNT, 30 inh 23, Mat uén cua Slab phantom wate 30 Wink 24, Vimfcổđimhliẻ slab phantom water 31 Hinh 25, May PCE —THB 40 cia CNT 31 Hình 26 - Đồ thị khảo sit 46 đồng đều của 20 nhóm liễu kể OSL, 36

Hinh 27 Bd thi khao sit dp ứng tuyến tính của liều kế OSL với bức xa gamma.40 Hình 28 Dé thi khio sát đáp ứng tuyển tính của liễu kế OSL với bức xa tia X 4

Hình 29 D8 th khao sit sr suy gidm tin higu theo thời gian của liều kế OSL 43

Hinh 30, Đỏ thị khảo sát sự phụ thuộc vào góc chiều của liễu kế OSL với bức xạ tia

X, phẩm chit N-80 46

Đức xạ ion hóa tổn tại xung quanh con người chúng âm thẳm tác động lên sức khỏe con người nhưng chúng ta lại chẳng thể nào cảm nhận được quả trình tác động đó Các loại bứ

cơ thể, chúng phá vỡ cấu trúc ADN, thay đổi chức năng của tế bào, làm tăng nguy cơ

xạ mang năng lượng cao, có khả năng ion hóa vật chất, khi xâm nhập vào

mắc các bệnh lí nguy hiểm như ung thư, giảm bạch cầu, vô sinh, Hiện nay, khoa học

hạt nhân ngày càng phát tiển, con người tiếp xúc nhiễu hơn với các loại bức xạ, do đó

thức kiểm soát giới hạn an toàn bức xạ Một trong những phương thức đang được sử

dụng phổ biến trên th giới là sử dạng lều kế cá nhân quang phát quang (SLD) vi

những tủ điểm vượt trội của chúng Tuy nhiền, sử dụng liều kế OSL vẫn gặp nhiều hạn

chế i Việt Nam Việc nghiên cứu, xác định một số đặc trưng cơ bản của iễu kế OSL,

kế là điều cần thiếc Đó cũng là lý do mỡ ra đề ài cho khóa luận: Xác định một số đặc trưng của liễu kế quang phát quang tại Trung tâm Hạt nhân Thành phổ Hồ Chí Minh”

"Nghiên cứu này nhằm khảo sất các đặc trưng cơ bản của 100 Inlight model 2 tai CNT bao

sự suy giảm tín hiệu theo thời gian, khả năng hấp thụ liều hỗn hợp, sự phụ thuộc vào,

kế OSL loại

ngưỡng nhạy, độ đồng đều, độ lp hũ, độ uyn tính,

"Để thực hiện các nội dung này, cần sử dụng 100 liu ké OSL loa Inlsht model

2 của hãng Landauer tại Phòng chuẳn iễu cắp 2 - Trung tâm Hạt nhân Tp.HCM được chùm tỉa X phổ hẹp theo chuẳn ISO 4087:2019 Kết quả tương đương iễu cá nhân do

cấp

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thực nghiệm dé thu thập các s liệu từ 100

liều kế, sau đó sử dụng phương pháp so sánh và đánh giá các kết quả thu được với các, tiêu chuẩn của TEC và khuyến cáo của IAEA.

“Chương I: Tổng quan lí huyết v các cơ chế trơng tắc của bức xạ với vật chất: hiện tượng quang phát quang; cấu tạo và nguyên lí hoạt động côa liễu kế OSL: giới thiệu một số thuật ngữ thường đùng trong việc đảnh giá liễu kế cá nhân Thông qua nội dung

này ta có thể xác định các tính chất cơ bản, cũng như xác định được cơ chế hắp thụ bức

xa của liễu kế OSL

Chương 2: Giới thiệu các thiết bị được sử dụng trong quá trình thực hiện thí mm: hệ đọc liều kế microStar; hệ cÌ

nghiệm bao ấu chuẩn ta gamma nguồn Cạ-137,

hệ chiếu chuẩn tia X phổ hẹp Trình bày nội dung thực nghiệm đánh giá các đặc trưng

sơ bản của liều kế OSL, cũng như xác định độ không dim bảo đo của các yếu tổ ảnh

hưởng lên kết quả đọc liều kế,

“Chương 3: Tình bày các bước tiền hành thí nghiệm, kết quả thu được tử thực nghiệm và đưa ra các đánh giá, nhận xét kết quả đựa trên các tiêu chuẩn của IBC và

khu cáo của IAEA Từ đổ, ta có thề xác định được chất lượng lễ kế OSL tai CNT

"và khả năng sử dụng chúng trong thực tế

CHUONG 1 TONG QUAN Li THUYET VE LIEU KE OSL 1.1 Cơ chế trơng tác của bức xạ với vật chất

CCác bức xạ như gammma hay tia X đều có bản chất là sóng điện từ có bước sóng

rit ngắn, mang năng lượng cao Photon (lượng tử ánh x 12) chính là hạt lượng tử của mọi bức xạ điện từ Hạt lượng tử này không mang điện tích do dé không chịu tác dụng,

sửa trường thể Coulomb; không có khối lượng nghỉ nên chuyển động trong chân không

ới tốc độ ánh síng và không có khả năng tự phân rã Khi xuyên qua vật chất photon sé tương tác với các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chất theo những cơ chế khác nhan

'Có ba hiệu ứng tương tác chính lả: hiệu ứng quang điện, hiệu ứng compton, higu img

sinh ~ hủy cặp [1] [2]

1.LI.- Hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng quang điện là quá trình tương tác giữa photon và các electron quỹ đạo

lớp trong (lớp K hoặc L), điện từ bắp thụ toàn bộ năng lượng từ phoAon và bứt ra khỏi nguyên tữ gợi là quang điện tờ (Hình 1 Hiệu ứng quang điện chỉ xây m khi năng lượng

(gọi là công thoát) Động năng của quang điện tử chính là phần năng lượng chênh lệch

giữa năng lượng chùm pholon và công thoát

T.=lw~E, a

“Trong dé, T, la dong ning cia electron biit ra khỏi nguyén tir; ¢ = fn’ là năng lượng

photon; là hằng sé Planck, # =6,636,10ˆ* Js vn số chùm bức xạ tới, E, là công

thoát hay năng lượng liên kết của electron tại lớp ¿ ( = Ñ, E ) [2|

so với bạn đầu (Hình 2) Các định luật bảo toàn năng lượng bảo toản xung lượng cho ta

6, = hv, cha photon như sau: [2]

Nếu như hiệu ứng quang điện và tán xạ Compton xảy ra khi photon tương tác với

sleetron của nguyên tử thì hiệu ứng tạo cặp chủ yếu là kết quả tương tác của photon với

trường điện của hạt nhân Khi tiến vào trường Coulomb của proton, một photon sẽ biển

443i thanh m6t cap electron ~ positron (posiron có cùng khối lượng, cùng năng lượng

lượng bức xạ tới phải ối tiểu bằng năng lượng nghỉ của 2 hạt tạo thành Với công thức

Einstein E = me", năng lượng nghỉ của electron va positron Adu bing E, =m,c? =0,51

MeV, như vậy năng lượng chùm photon phải lớn hon 1,02 MeV Theo định luật bảo, toàn năng lượng, năng lượng chùm photon tới z được xác định như sau:

1⁄2 Lý (huyết vùng năng lượng

Diga trchi tn ti rong nguyên tử ở các trạng thấi dùng cổ năng lượng ác định Đối với chất ấn, các điện ừ iênkếtchặt chế với nha tạo thành cấu trúc mạng tỉnh thể đặc trưng cho tùng chất (HÌnh 4)

Hinh 4, Cấu trúc mạng tình thể của Sodiom Cloride (NaCl) Mỗi điện tử đều có các mức năng lượng riêng lẻ khác nhau nhưng khi tồn tại cùng nhau trong mạng tình thể thì các mức năng lượng này chẳng chất với nhau tạo thành các vùng năng lượng riêng biệt Tuân theo nguyên If ngoai tri Pauli và nguyên lý năng lượng eye tiểu, năng lượng của

điện tie duge chia thành 3 vàng chính là: vùng hóa tị, vàng sắm và vùng đẫn (Hình 5)

+ Vũng hóa tị: là vùng cổ năng lượng tự đo thấp nhất và l vùng được u tên lấp dy

chặt với hạt nhân nguyên tử ở nút mạng tỉnh th, Liên kết của điện tử lúc này đóng vai

tr là liên kết hóa học tạo nên cầu trúc mạng, xây dung các đặc tính hóa, lý của vật liệu Điện tử trong vùng hóa trị không linh động và không có khả năng tham gia vào quả trình dẫn điện

+ Vùng dẫn: là vùng có mức năng lượng tr do cao nhất Cúc điện từ tồn tại ong vùng

tác Coulomb gita ching và hạt nhân giảm mạnh Các clscưon ở vùng dẫn có thể dễ

khả năng tham gia vào quá trình dẫn điện

+ Vũng cắm: a ving nim giữa vùng hóa tị và vùng dẫn Theo Neils Bohr, các clscron

chỉ có thể hoạt động ở các trạng thái dừng có năng lượng xác định, khoảng giữa các trạng thá dùng là mức năng lượng mà chúng khong thé tại chính những vùng không gian này đã tạo nên vùng cắm Năng lượng vùng cắm E, còn só thể được xem là năng lượng cần thiết để đưa điệ tử từ vùng hóa tlên vàng dẫn I4]

Vang dẫn

Vũng din

Vang hóa trị Vang héa tri Ving hóa trị

'Chất cách điện Chất bán dẫn ‘Chat dẫn điện

Hình § — Lý thuyết vùng năng lượng

12.2 Chat ban din

Mội nguyên từ đều có xu hướng đạt đến trạng thi bền vũng như khí hiểm theo quy Ốc bát tử (Ocfetrul), tức là phải có đồ 8 leetron ở lớp võ ngoài cùng Thay vì cho thực hiện quy tắc bát tử bằng cách chia sẻ bốn elecrơn lớp vỏ ngoài cùng của nó với

bến electron ciia 4 nguyén tử lân cận Như vậy, lớp võ hóa trị của nguyên tử được lắp

đầy hoàn toàn Sự liên kết giữa hai electron cia bai nguyên tử kế cận nhau tạo ra các

"liên kết hóa trị” (Hình 6)

điện Tuy nhiên ở nhiệt độ cao, electron nhận được năng lượng đưới dạng nhiệt, chúng

sẽ đao động mạnh mẽ, làm gãy các liên kết, bút ra khỏi nguyên tử và khi năng lượng vào vùng dẫn

ên và trở thành các điện từ tự do Việc ra đi cia ee electron lam xuất hiện các lỗ trồng tại vùng hóa trì (Hình 7) Chính lỗ trồng và leeton sẽ đông vai tr là các hạt điện rong chất bán dẫn

xứ này có thể chia làm hai loại: các mức nằm bên dưới vùng dẫn, trên mức fermi (E;) có

xa hưởng bắt các điện ử (bẫy điệ tí); các mức nằm rên vàng hóa tỉ và dưới mức

fermi c6 xu hướng bắt các lỗ trống (bẫy lỗ trồng) (Hình 8) [3], [5]

Vang din

Bay điện tử

| Mie Fermi E,

Bẫy lỗ trốn;

” y lỗ trống

‘Ving hóa trị

Hình 8 Mô hình bẫy điện từ và lỗ rồng đơn giản tong chất bán dẫn

1.2.3 Hiện tượng quang phát quang

Hiện tượng quang kích thích phát quang gọi tắt là hiện tượng quang phát quang

là hiện tượng chất phát quang sau khi bị kích thích bởi ánh sắng có bước sóng Á sẽ phát

ra ánh sắng có bước sống 2”

Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng quang phát quang xuất phít từ quá tình chuyển

“động của các hạt tải điện giữa các trạng thái không hoàn hảo bên trong cầu trúc vật liệu Khi clecon bị kích thích bổi các bức xạ ion hóa, chúng nhảy lên vùng dẫn, đồng thời

“khi chúng bị bắt giữ tại các mức năng lượng tồn tại trong vùng cắm gọi là e ,

Lúc này, vật liệu đang ở trạng thái kích thích, néu dùng một nguồn sáng có bước sóng, thích hợp thì năng lượng từ nguổ sáng giúp điện tử được giải phóng, dẫn đến sự tái hợp

trở lại giữa elscon và lỗ trồng ti tâm phát quang Quá trình tấi hợp sẽ phát ra năng

lượng dưới dạng bức xạ điện từ có bước sóng trong vùng ánh sáng khả kiến (Hình 9)

Ding ánh sáng để phát ra ánh sáng, hiện tượng này chính là hiện tượng quang phát quang [3], [4] I6] [7]

“Có ba mô hình quang kích thích phát quang chính đó là:

ˆ+ Mô hình quang phát quang sử dụng nguồn sáng có cường độ sáng Œ không đổi theo

Stimulated Luminescence: CW-OSL) (Hinh 10),

©

CW-OSL

Hinh 10 Mô hình quang kích thích phát quang CW-OSL

10

-+ Mô hình sử dụng nguồn sắng có cường độ tuyển tính theo thời gian kích thích (Linear

Modulation Optically Stimulated Luminescence: LM-OSL) (Hình 11)

A()=®,+/,' (0-2) 6)

Hình II Môhình quang kíchthích phát quang LW-OSL

+ Mô hình sử dụng nguồn sảng dưới chế độ xung (Pulsed Optically Stimulated

Luminescence: POSL) (Hinh 12) Kĩ thuật này giúp làm giảm đáng kể quá trình lọc,

tăng độ nhạy của đầu đọc và cải thiện l tín hiệu nhiễu của phép đo quang học

®

Hình 12 Mô hình quang kích thích phát quang POSL

Mỗi một mô hình đều có ưu và nhược điểm của riêng nó, trong bài luận này sẽ chỉ đề cập lên mô hình CW-OSL và nó cũng là mô hình được sử dụng trong hệ đọc liễu

kế microStar [6], [7|

1.3 Liễu kế OSL, loại Inlight model 2

13 Chu tgo

Liễu kế OSL loại Ilight có khả nãng đo liễu bức xạ ia Xia gamma va beta vi

công nghệ quang phát quang — là một trong những công nghệ tiền tiền nhất trong việc

Kì Liễu kế được sử dụng đẻ xác định tương đương liễu cá nhân bao gồm: liễu hiệu dụng

liều bọta Liễu kế OSL có

Hu(10), liễu thủy nh thể của mắt Hr(3), liễu da (0.07)

dải đo từ 10uSv đến hơn 100 Sv Ngoài ra, dải năng lượng mà liễu kể có thể đáp ứng

keV và đối với bức xạ neutron là 40 keV — 5000 keV [8]

“Cấu tạo của lều kế OSL loại Inlight model 2 gém só 3 thành phần chính: võ ng

kẾ, thanh trượt và thân liễu kể (Hình 13)

+ Võ liều kế: Võ được làm bằng nhựa polycarbonate với kích thước 74mm x 36mm x

11mm Polycarbonate là một loại nhựa tổng hợp có khả năng chịu nhiệt tốt, độ bền cơ

học cao, chống được va đập mạnh và có khả năng chống được tia UV Những điều này

giúp bảo vệ liều kế tránh khỏi những tác động vật lý và các bức xạ ion hóa từ môi trường

6 thé lam suy giảm đến hiệu suất của quá tình phát quang Ngoài ra, trên vỏ liều kế

còn một mã vạch giúp xác định các thông tin cơ bản của riêng liễu kế đó

+ Thanh trược Thanh trượt được làm bằng nhựa ABS (Acryloniuin Butadien Styren) (4, lam tr vt igu oxi nm pha carbon (AL:O+-C) Cée du dé thường dạng hình đĩa tròn với đường kính 5mm, bề dày 0.9mm,

+ Thân Ê OSL: là loại XÃ Inlight model 2 Trên thân liễu kế chứa các màng lạc bức xạ tương ứng với 4 vị trí đầu dò Các màng lọc có vai trò khác nhau, kết hợp với

các đầu dỏ trên thanh trượt để xác định được các giá trị tương đương liễu hiệu dụng

HH,(10), tương đương iều thủy tind thể của mắt HaG3) tương đường liều da Ha{007) và liều beia |4], I6]

1.3.2 - Vai trò của vật liệu nhôm oxit pha carbon (Al:Oa:C) Vật liệu bán dẫn nhôm osit pha carbon (AIOs;C) là thành phần chính trong cầu

đò của H

to SL Al:OsC có nguyên tử khổi hiệu dụng Z«r = 11.4 nỗng độ

éu ké OSL dus

pha tạp carbon khodng S000ppm Véi ALOxC, thư dang sở hữu các

đặc tính gần giống với một liều kể thụ động lí tưởng như: độ nhạy cao, tình thù và kích thước đa dạng, có khả năng đo được iễu hắp thụ của cả chùm tia photon va beta cing

năng lượng vùng cắm rộng, khoảng 9.5 eV cho phép thiết kế nhiều loại bẫy điện tử bẩy

Hổ trống với độ nông, sâu khác nhau; cùng với đỏ các trung tâm phát quang hoạt động

một cách ôn định Kích thích quang học chỉ lầm một phần điện tử bị y thoát ra ngoài,

giải phóng là có thể xác định được giá trị liều đọc chính xác Năng lượng photon phát

ra ti trang tim phát quang trong quá tình tái hợp của các điện từ này lệ với năng

lượng chùm bức xạ ion hóa cẳn đo đạc [6]

bC hấp

thụ năng lượng, bịLách thích dao động mạnh mẽ im gy cc ita kết hóntịvà di chuyển Khi liều kế tiếp xúc với môi trường có nguồn bức xạ, electron của Al; lên vùng dẫn Sự ra đi eda electron dé ại cho vùng hóa trị các lỗ trồng tự do Thời gian tổn tại tên các trạng thái kích thích của clectron là vô cùng ngắn, chỉ khoảng 10*“ giấy Sau thời gian này, chúng rơi trở lại vùng cắm Tại đây, khuyết tật mang do carbon gây ác bẫy) cho pháp điện tử tổn

ra trong tình thể Al:O;, tạo ra các mức năng lượng (gọi là

tai Năng lượng điện từ tích lũy trong các bly ti xạ mà vậtliệu đã

"hấp thụ bạn đầu với năng lượng bú

1.4 Mật số thuật ngữ thường ding trong việc đo liều kế cá nhân

L4 Liềhấpthụ

Liễu hắp thụ Ð được định nghĩa bing ti sé: D = = với dé là năng lượng bức

xe ion hóa mà vật chất nhận được trong một đơn vị thể tích và dim là khối lượng vật chất

e6 trong thể tích đó, Đơn vị liễu hấp thy trong hg SI Ii Gray (Gy) Mot Gy bing năng

ì ta ò_4D lượng 1 Joule truyền cho lhg vật chất Suất liễu hấp thụ: D=“I” [Gyigiy hoặc Gy/phúu là sự thay đổi của liều hấp thụ đD trong khoảng thời gian dr [4]

142 Kerma

c 8 ne da

Kerma K được định nghĩa bằng tỉ số: K = “TS Voi dB, ting dng ning ban

đầu của tất cả các điện tử được sinh ra đo các hạt ion hỏa không mang điện trong một

đơn vị th tích vật chất có khối lượng dự Trong hệ SI đơn vị của suất Kerma fa Joule

trên kilogram [J/kg] hoje Gray [Gy]

Liễu hấp thụ là năng lượng mà một đơn vị khối lượng của vật chất hắp thụ từ các

bức xạ ion hóa bắt kì, bay nói cách khác thì liều hấp thụ chính là năng lượng thực sự

<duge hấp thụ va tich lay trong vật chất Còn Kermma là động năng của các điện tử được

4

giải phóng bởi các bức xạ ion hóa gián tiếp trong một đơn vị khối lượng của vật chit

sau khi bị chiếu xạ |2], [4]

"Độ nhạy liều kế phụ thuộc vào nhiễu yếu tổ như: bản chắt của vật liệu, phương

pháp kích thích quang học, hiệu suất làm việc của hệ đọc liễu kế Do đó, độ nhạy có tính

tương đối Thông thường, người ta ánh giá độ nhạy bằng cách so sính nó với độ nhạy

của một vật liệu được coi là tiêu chuẩn Độ nhạy là thông số được xác định bởi nhà sản + độ nhạy cũng cao, liễu kế càng có Khả năng phân ứng tốt với bức xa lường càng chính xác [2|

1.4.4 Tương đương liều cá nhân

“Tương đương liều cá nhân Hạ(Ð), khái niệm được đưa r bởi ICRU giúp đánh giá mức độ rửi ro của cá nhân khiếp xúc với bức xạ, là tương đương liễu trong mô mễm

xác định dựa trên liễu hấp thụ thực tế; được

trí bị chỉ 1 xa trên cơ thể Đơn vị thường dùng là Sivert (Sv) lậu chuẩn tùy thuộc vào loại bức xạ và vị Các liều kế nhân hiện nay thông thường có thể xác định tương đương liễu cá I0 mm H(10) là liều h

các bức xạ xâm nhập mạnh,

Hi(0,07) là liều đa |2] 4]

nhân ở các độ sâu: dụng toàn thân được khuyến cáo với

~ 3 mm HạÑ) liễu thủy ình thể của mắt: d= 007 mm

LIEU KE OSL

2⁄1 Thiết bị sử dụng trong việc đạc lều kế cá nhân

241 HG dge litu ké microStar cia hing Landauer Sau khi chiếu xa, liễu kế OSL sẽ được đưa vào hệ đọc iéu microStar~ sn xuit bởi hãng Landauer, Hoa Kì Hệ thống mieroStar cung cắp khả năng đọc liều kể, hiễn

sổ lu sau khi được thu thập từ đầu đọc, được xử lý và hiển thị kết quả bởi phần mềm

Star (Hình 16) tích hợp trên máy tính kết nối với hệ thông

“Thiết bị xóa liều,

Máy tính kết nối với May quét

hệ thống mã vị

Hinh 14 Hệ đọc liều kế microStar của hãng Landauer

2.1-L1 Cấu tạo đầu đục lều kế microStar

Đầu đọc mieroStar có kích thước 12cm 33em - 24 cm, ning 16 ke, duge sit

dụng để đọc iễu cho các loại liều kế Inight hoặc nanoDot, có khả năng đọc 100 iễu kế đánh sáng

Đầu đọc mieroStar sử dụng 36 diot phat quang (LEDs) với nhiệm vụ cung cấp nguồn sing có bước sóng phù hợp để kích thích cúc điện tử thoát ra khỏi bẫy đang bị

bắt giữ trong tình thé ALOs — thành phần cấu tạo nên các đầu đò từ E1 đến E4 của liều

kế Mặc

trong vùng xanh lam, tuy nhiên để phân biệt ánh sáng kích thích và ánh sáng phát quang, L bước sóng hiệu quả nhất cho kích thích quang phát quang của Al:Os:C nằm trieroStar sử dụng nguồn sáng mầu lục với nh phổ rơi vào khoảng 525 nm 6]

b Tắm lọc quang học

Tắm lọc quang học có nhiệm vụ loại bỏ những bức xạ nhiễu, chỉ thu nhận ánh

sáng phát quang từ liều kế, Điều này giúp tăng độ nhạy cũng như độ chính xác của hệ

đọc liều kế, MieroStar thường sử dụng tắm lọc Hoya B-370, có bẻ dày 7,5 mm, cho phép

sắc bức xg có bước sóng từ 300 nm đến 450 nm truyễn qua

e Hệ thu nhận ánh sáng

Anh sing sau khi được lọc nhiễu sẽ được truyển tới ống nhân quang dign (PMT),

ín hiệu quang học thu được sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện tương ứng Dưới dạng tín hiệu điện, thông ta liễu bức xạ có thể để dang ghi nhận, xử lý và hiễn thị kết quả bằng các thiết bị điện từ

2.1.1.2 Nguyên lý hoạt động của đầu đọc mieroStar

Muốn thủ nhận kết quả của liều kể sau khi bị chiếu xạ, ta đặt chúng vào trong đầu đạc mieroSur Nguồn sáng từ 36 LEDs phát ra Ánh sắng màu lục với đình phổ

khoảng S25 nm, năng lượng từ nguồn sáng giải phóng điện tử Điện tử tự do tái hợp với

Tỗ trống tạ tâm phát quang Quá tình này inh ra một nguồn năng lượng dưới dạng bức

xạ điện từ trong vùng ánh sáng xanh da trời với định phổ khoảng 415 nm Ánh t phát

ra có thể bị nhiễu do đó chúng cần được di qua tắm lọc quang học để loi bỏ các ánh sau khi loại nhiễu sẽ được ghỉ nhận bối ông PMT, Tại đây, lượng áng sing thu được sẽ

17

bị một núm xoay để thay đổi vị trí chiếu sáng vào các đầu dò OSL từ EI đến E4, kết hợp với các màng lọc trên thân liễu kế giúp ta đo được các giá tị liều cá nhãn mong muốn H;(10), Hi), Hạ(0/07) hoặc liều beta (Hình 15) (4), 6], II I9]

Hình 15 Nguyên lý hoạt động của hệ đọc microStar

Hình l6 Giao dign phin mém pStar

2.1.2 Nguồn phat bite xa photon

Lidu ké OSL durge chiéu xa tai phong chuẩn liễu cắp 2 thuộc Trung tâm hạt nhân

“Thành phố Hỏ Chí Minh theo tiêu chuẩn ISO 4037:2019 Thiết bị chiếu xạ Hopewell

Designs bao gdm hệ chiếu chuỗn bite xa Gamma G10 Irradiator System (G10-I-12-E)

và hệ chiếu chuẩn bức xạ tia X phé hep Model X80-160-E với các phẩm chat bite xa Khác nhau: N-40, N-60, N-80, N-00 và N-120,

2.1.2.1 Hệ chiếu chuẩn gamma Cs-137

Phòng chuẩn gamrma tại CNT được xây dựng theo tiêu chuẳn ISO 4037:2019, sử dụng nguồn gamma loại GSR-Cs137/A có hoại độ phóng xa la 26,973 Ci (13/05/2019), CClorua và được khuyến nghị sử dụng trong thời hạn 10 năm Phẫn muốt bội này được

nguồn được thiết ké theo dạng khối chì hình trụ bọc thép khong gi, bé dày lớp chỉ tương

ứng với nguồn Cs-137 là 6,5 cm (Hình 17) Suất liều bức xạ tối đa tính từ bán kính 30cm

từ bộ phận chứa nguồn là dưới 5 uSv/h khi được che chắn Máy chiếu xạ G10 có ống

kế theo tiêu chuẩn ISO 4037, được dùng để thiết lập hình dạng và kích thước của chàm tia phát Trụ chứa nguồn còn có 3 tắm chắn chì đặt trước ống chuẩn bức xạ gamma lần lượt 4 lần, 10 lần, 25 lần (Hình 18) [10]

chuẩn trực thiết

Hinh 17, Hệ chiếu chuẩnbúc xạgamma(GI0.1-12E) nguồn Cs~ 137