Ứng dụng mô hình học máy và mô phỏng monte carlo Để xác Định bề dày vật liệu dựa trên kỹ thuật Đo gamma truyền qua

Ví dụ như trong việc sản xuất các tắm thép, đội và độ bền của thép, do đó quy tình kiểm tra bề dầy là cần thiết để đảm bảo chất lượng chiếu xạ ở bệnh viện, bề đầy của các tưởng bê tông c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HỎ CHÍ MINH

ssp

NGUYEN THINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

UNG DUNG MO HINH HQC MAY VA MO PHONG

MONTE CARLO DE XAC BINH BE DAY VAT LIEU

DUA TREN KY THUAT DO GAMMA TRUYEN QUA

CHUYEN NGÀNH: SU PHAM KHOA HQC TY NHIEN

‘THANH PHO HO CHi MINH - 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

‘TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH

KHOA LUAN TOT NGHIEP

UNG DUNG MO HiNH HQC MAY VA MO PHONG MONTE CARLO DE XAC BINH BE DAY VAT LIEU

DỰA TREN KY THUAT DO GAMMA TRUYEN QUA

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thịnh

ố sinh viên: 46.01.401.249

Giảng viên bướng dẫn: Thể Nguyễn Thành Đạt

Chủ tịch Hội đẳng "Người hướng dẫn khoa học (Kí va ghi rd họ tên) (Kí và ghỉ rõ họ tên)

THANH PHO HO CHÍ MINH - 2024

Để có thể hoàn thành khóa luận này, bên cạnh nỗ lực từ chính barnt hân mình, tôi đã

bè Tôi xin bày tỏ lòng biết ơm sâu sắc cũa mình và gửi li cảm ơn chan thin dé: + Th§, Nguyễn Thành Đạt, giảng viên hướng dẫn tôi thực hiện khóa luận, đã tân tình hỗ tr, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất hỗ tr ti trong suốt

“quá tình thực hiện khóa luận này

Ban chủ nhiệm Khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm Thành phó Hồ Chí Minh

đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cả về vật chất và tinh than, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này

« - Tổ Vậtlý Hạt nhân đã hỗ trợ cho tôi mượn Phòng Thí nghiệm Vật lý Hạt nhân

để tôi có thể hoàn thành thực nghiệm trong khóa luận này

“Các thầy cô, anh chị trong nhóm nghiên cứu đã nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ trong

thời gian thực hiện khóa luận

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bề đã luôn đồng hành, động viên tôi hoàn thành khóa luận này

TP HCM, ngày — thắng — năm 2024

Nguyễn Thịnh

qua" là công trình nghiên cứu của tôi đưới sự hướng

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thịnh

DANH MUC CAC CHU VIET TAT

DANH MUC CAC HINH ANH

DANH MỤC CÁC BANG BIEU

1.2.3 Higu tng tạo cặp electron = posiMon

1.4 Hệ số suy giảm khối của vật liệu trong tương tác với bức xạ 1.4 Sự suy giảm cường độ bức x9 gamma khi di qua vat chit CHƯƠNG 2, PHƯƠNG PHÁP MÔ PHÒNG MONTE CARLO VA CHUONG

“TRÌNH MCNP6

2.1 Phương php Monte Carlo

2.2 Mô phỏng hệ đo bài toán

2.2.1, Tiêu đề và các thông tin cằn thiết

2.2.2 Thẻ khai báo 6 mang (Cell Cards)

2.2.3, Thẻ khai báo mặt (Surface Card)

2.2.4, The khai báo dữ liệu (Data Cards)

'CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DU LIEU DO BE DAY VAT LIEU BANG

MO PHONG MONTE CARLO VA THUC NGHIEM

311 Vật liệu và bổ tí thực nghiệm

3.2 Xây dựng phép đo bê dày vật liệu trong chương trình MCN6, 19

3.2.2 Mô hình mô phỏng phép đo bề dày vật liệu 19

4.1.3, Cf chi 8 va cng thie inh gid mang no-ron akin tao 30 .4.2 Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo cho phép đo bể dày vật liệu 31

5.1 Xác định b dày vật liệu trong phép đo thực nghiệm dựa trên đường chuỗn

3.11 Đường chuẫn tuyển tin tr dt iệu mô phông 35 5.1.2, Kết quả xác định bể dày vật liệu trong phép đo thực nghiệm 37 5.2 Dur doin bé dy vt igu của mô hình ANN da ti ru 38 5.3 So sánh kết quả xác định bể đày vật liệu từ phương pháp đường chuẳn và mô

“TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIỆT TÁT

Hình 2.1 Vĩ dự thể khai báo 6 mang (Cell Cards) " Hình 22 Vĩ dụ thẻ Khai béo mat (Surface Cards) 2 Hình 2.3 Vĩ dự phần khai báo vật liệu (Matsrial Card) “

Hình 3.2 Bổ tri phép đo thực nghiệm xác định bể dày vật liệu 7

Hình 3.5 Mô hình phép đo bề diy vật liệu trong MCNP6 20 Hình 36 Phổ gammna của nguồn '”Cs từ mô phỏng và thực nghiệm: 2l Hình 37 Phổ mô phỏng của nhôm có bể dày 20 mm sau khi xử lý bằng phần mễm

Colegram 23 Hình 3/8 Phổ thực nghiệm của nhôm có bề đầy 41.11 mm sau khi xử lý bằng phần

Hình 4.1 Mô hình mạng nơ-ron nhiều lớp truyén thing MLP 28

Hình 54 Đồ thị kết quả bề đày của nhôm được xác định từ phương pháp đường

Hình 55 Đồ thị kết quả bề dày của sắt được xác định từ phương pháp đười

inh 5.6 Đồ thị kết quả bề dày của sắt được xác định từ phương pháp đường chuẫn

“Thông tin cia div dd Nal (Tl) do hãng AMPTEK cung cắp Một am kích hoạt thường được sử dụng

Dữ liệu làm khóp hàm tuyến ính đối với mô phỏng Kết quả thực nghiệm dựa trên đường chun

‘Cau trúc mạng nơ-ron nhân tạo dùng đẻ dự đoán bẻ dày vật liệu Kết quả bề dày vật liệu mô hình ANN dự đoán dựa rên đữ lu thục

phẩm, máy móc được sản xuất trong các nhiễu lĩnh vực như luyện kim, x

cơ khi Ví dụ như trong việc sản xuất các tắm thép, đội

và độ bền của thép, do đó quy tình kiểm tra bề dầy là cần thiết để đảm bảo chất lượng chiếu xạ ở bệnh viện, bề đầy của các tưởng bê tông cần được xác định chính xác để

kỹ thuật kiểm tra

đầy của vật liệu

đảm bảo yêu cầu che chắn bức xạ theo tiêu chuẳn Hiện nay, nhiều

không tiếp xúc và khổ phá hủy đã được phát triển để đánh giá dạng tắm Các kỹ thuật này có nguyên tắc hoạt động dựa trên sóng siêu âm [1], chụp ảnh nhiệt hỗng ngoại [2], đồng điện xoáy [3], bức xạ aX [4] hay ta gamma, Việc

trưởng Trong các kỹ thuật nói trên, kỹ thuật kiểm tra không hủy mẫu dựa trên nguyên

lý truyền qua hay tần xạ của ta gamrma có các ưu điểm như bổ tr hệ đo thực nghiệm đơn gián, hệ đo có thể hoạt động liên tục mà ít bị ảnh hưởng bởi yếu tổ môi trường như nhiệt độ, chỉ phí vận bành và bảo thấp, ph hợp với nhiễu loại vật iện khác nhau đảm loi, nhựa, bê ông Thực ế các kỹ thuật đo gamtma truyền qua hay tấn

xạ đã được đánh giá và đạt độ chính xác tốt trong phép đo b dày trong các nghiên

ày bằng kỹ thuật garmma tuyễn qua it kiệm nhiều thời

mô phỏng Monte Carlo để mô phòng lại các phép đo và sử dụng dữ liệu mô phòng thấy sự ph hợp tốt giữa dữ liệu thực nghiêm và mô phỏng, đông thời kết quả dự đoàn

từ đường chuẩn được xây dựng cho thấy độ chính xác tốt với các kết quả đối c

“Tuy nhiên cách sử dụng đường chuẩn có hạn ch lớn là mỗi đường chuẳn xây dựng chỉ có thẻ sử dụng cho một loại vật liệu Vì vậy, khi muốn áp dụng để đo bẻ dày của nhiễu loại ậtiệu khác nhau thì cách tiếp cận này đối hỏi nhiễu thôi gian để xây dựng đường chuẳn cho mỗi lại vật liệu

Chúng tôi đề xuất một phương pháp tiếp cận msi da trên các thuật toán học mắy để có thể đo b dày cho nhiễu loại vậtiệu khác nhau dựa trên kỹ thuật đo gamma truyền qua Các mô hình học máy đã và đang là một xu thể được ứng dụng trong các nghiên cứu về kỹ thuật kiểm trả không hủy để xác định mật độ hay nông độ của chất

Jong [8], [9], tinh toán nồng độ nguyên tổ [10], xác định bề dày của các ống thép dẫn

xây dựng mô hình đựa trên mỗi dầu [II1.Trong cách tiếp cận đề xuất, ching

liên hệ về cường độ chùm tia, thành phần và khối lượng riêng của mỗi vật liệu với bÈ

dầy với cơ sở đữ liệu được huấn luyện từ mô phòng Monte Calo Sau đỏ mô hình

việc so sánh với giá trị tham khảo và các phương pháp khác.

CHUONG 1 TUONG TAC CUA BUC XA GAMMA VOL VAT CHAT 1.1 Bức xa gamma

Khoảng năm 1900, trong khi đang nghiên cứu bức xạ phát ra từ radium, nhà vật lý học người Pháp Paul Villard (1860 ~ 1934) đã phát hiện ra "tủa gamma” Tên tên vào năm 1903 Tia gamma (ky hiệu là y) là một trong những bức xạ điện tử, có

bản chất sóng điện từ, đó là các photon mang năng lượng E cao hàng chục keV đến hàng chục MeV [12], có kha nding kim xuyên rất lớn

'Bức xạ gamima thường được tạo ra khi hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích

về trạng thấi cơ bản trong các quế tình hạt nhân khắc nhắc nhau như phân rã alpha, gamma có năng lượng cao nhất có thể ừ 8 MeV ~ ]0 MeV Bức xạ gamma cổ năng lượng được xác định bằng công thúc

E=hu he a ay

Khi bức xạ gamma đi qua vật chất sẽ gặp phải quá bình hấp thụ thông qua tương tíc điện từ, tương tự như các hạttích điện như lpha và beta Tuy nhiên, có hai điểm khác biệt đáng chú ý trong quá trình này Thứ nhất, bởi vì không mang điện tích nên bức xạ gamrma không chịu tác động của lực Coulomb, vì ây lượng tử gamma ít

bị lệch hướng, do các electron và hạt nhân ít ánh hướng đến lượng tử gamma Thứ bai, bức xạ gammma không có khối lượng ngh, do đồ không bị lầm châm trong môi

trường vật chất như các hạt tích điện Thay vào đó, nó có thể bị hấp thụ, tần xạ hoặc

thay đổi hướng di chuyển Trong khi các hại tích điện có quãng chạy hữu hạn khi đi

qua vật chất lượng từ gammmachỉ ải qua suy giảm về cường độ mà không bi hip thụ hoàn toàn, do đó không có khái niệm về quãng chạy cho bức xạ gamma,

cơ bản của tia gamma với nguyên tử, bao gồm hiệu ứng quang điện, tin xa Compton

và hiệu ứng sinh cặp electron ~ positron, [12]

1.2.1 Higu dng quang điện

Khi chiếu tia gamma e6 bước sóng thích hợp vào kim loi xảy ra hiện tượng eleetron ở bề mặt kim loại bj bứt ra gọi là hiệu ứng quang điện Đối với các electron

tự do thì cơ chế quang điện này không xảy ra vì vỉ phạm định luật bảo toàn năng lượng và động lượng Các electon bứt ra gọi là quang eleeron và có năng lượng E, bằng hiệu số giữa năng lượng gamrma E, và năng lượng liên kết; của lscon trên lớp võ trước khi bị bút ra (hình 1.1) [12]

a2)

= Ey ee

trong dé

+E, landing lugng ciia quang electron

+ By lining lurgng eta bie xa gamma

+ li nang huomg lin két cia clecuon với hạt nhân

Điều kiện để xảy ra hiệu ứng quang điện sẽ tùy thuộc vào năng lượng bức xạ

ông

samma Electron ở từng lớp trên quỹ đạo của nguyên từ có năng lượng không

lớp, ta được biểu thie: Eig > Ext >

nhau So sánh năng lượng liên kết giữa

— lần lượt là năng lượng liên kết lớp K, L va M) [13]

Eụ_m Với Bes Bea

Dựa vào công thức (1.2) để hiệu ứng quang điện xảy ra thì năng lượng của gamma

vào ít nhất phải bằng năng lượng liên kết của electron,

s

“Trái ngược với hiệu ứng quang điện, khi năng lượng của bức xạ gamma lớn hơn đáng

kể so vai nding luong electron trong lip K, bức xa gamma xem cic electron ở quỹ đạo như electron tự do và quá trình tần xạ xảy ra Trong quá trình này, gamma tán xạ tương tác đàn hồi với lsctron lớp ngoài, làm mắt một phần năng lượng và thay đổi

phương bay [12]

ing lượng của photon và clecon sau tần xạ được tính toán dựa trên cơ sở

tính oán động học của quá nh ấn xạ dân hồ ta thu được lần lượ các công thức sau II:

1 a3) T+ a(l —cos9)

+, lamang lung cia photon sau tin xa

+ _ E, là năng lượng của photo tới

+ E, là năng lượng của lcron sau tần xạ

+ ølà gốc lần xạ của gamma,

Mình 1.2 Mô hình hiệu ứng Compton

1.2.3 Hiệu ứng tạo cặp eleetron — positron

Khi một photon có năng lượng lớn hơn hai lần năng lượng nghi ciia electron (1022 KeV) thì hiệu ứng tạo cặp xây ra Kết quả của hiệu ứng tạo cặp là photon tạo

ra một cặp eleetron - positron khi đi qua lực điện trường của hạt nhân Sau khi được

tạo ra, elecon mắt dẫn năng lượng để ion hóa các nguyên tử xung quanh, rong khi positron tương tác với clsctron của nguyên tứ dẫn đến hiện tượng hủy cặp clecươn ~ được sinh ra ngay sau sự hủy cặp đó

1.4, Hệ số suy giảm khối của vật liệu trong trơng tác với bức xạ

Trong môi trường, bức xạ sẽ bị suy giảm, để ghỉ nhận được ta quan tâm đến

xe suất xây ra của ba quá tình là hiệu ứng quang điện, tín xạ Compton và hiệu ứng tạo cặp electron — positron Dại lượng tiết diện tương tác toàn phần ø là tổng tiết điện của tắt củ các quấ tình tương ác giữa photon và vật chất được thể hiện qua công thức

121

jad +80 + đục as) vong đó

+ đạg là tết diện tương tc của hiệu ứng quang điện

+ ơ, là it diện tương tác của tín xạ Compton

+ ˆ đục là tiết điện tương tác của hiệu ứng tạo cặp elecon ~ positron

Khi nhân tiết diện vi mô với nguyên tử N có trong Lem ta được hệ số suy giảm

tuyển tính [12]

u=N.ø d6)

Trong đồ là hệ số suy giảm tuyển tính

Hệ s uy giảm tuy tính được lê diễn qua hệ suy giảm khối Hệ số suy

giảm khối không phụ thuộc và mật độ chất và có thể áp dụng với các dạng vật chất

như ấn, lòng, khí Hệ số su giảm khối được tính bởi công thức (L2) [I2]

«— ø là mật độ vat chat (gem!)

Nếu sắc định hệ số suy giảm tuyến tính dựa vào sổ đêm, ta có công thức [12]

N = No.exp(—xT) as) Trong đó:

« _ Mll số đếm đầu đồ ghỉ nhận được ở trường hợp có mẫu đo

+ Nạ là số đếm đầu dò ghỉ nhận được ở trường hợp không có mẫu đo

+ —T là bể đầy vật

Hệ số suy giảm khối gụ, còn được xác định theo số đếm ghi nhận bởi đầu dò thông

‘qua công thức sau:

thụ bởi vật chất thông qua tương tác điện từ tương tự như các hạt mang điện Cường

độ của chùm tia gamma giảm di khí bề đày của vật liệu tăng theo hàm số mũ

Dựa vào định luật Beer ~ Lambert, cường độ của chùm tỉa khi qua một lớp

vật liệu đT được tính như sau [12]}

+ zlà hiệu sất gỉ nhận đỉnh năng lượng toàn phần của đần dồ

+ œ tết diện mặt cắt của chàm ta

+ £là thời gian ghi nhận của đầu đồ

Trường hợp không có mẫu thì diện tích định của chùm ta là

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP MÔ PHÒNG MONTE CARLO VÀ CHƯƠNG

“TRÌNH MCNP6

2.1 Phương pháp Monte Carlo

Monte Carlo là một phương pháp thử thống kê Monte Carlo N — Paricles hay viế tắt là MCNP sử dụng phương php Monte Carlo, được ứng dụng từ những năm

1940 tại Trung tâm thí nghiệm Quốc gia Los Alamos MCNP có khả năng mồ phòng rit da dang, bao gdm các quá tình vận chuyển các hạt neuton sammma và gamima lĩnh vực liên quan tới k thuật hạt nhân như: y học hạt nhân [15] che chấn bức xạ

lò phân ứng hạt nhân

CQua nhiều phiên bản phát triển, MCNP 6 biện nay đã được cải iến để có khả năng mô phỏng 37 loại hạt khác nhan Các loại hạ này được phân loại thành ba nhóm inh bao gdm cc hat co ban (elementary particles) nhir electron, proton, neutron, các het ting hop (composite particles) hay hadron va ede ht nbn (nuclei)

2.2, Ma phing hé do bai toán

Phin quan trọng để có một chương trình MCNP chính là tập tin đầu vào (inpat

file), Cấu trúc một tệ tin đầu vào MCNP gồm:

Tiêu để và thông tín cần thiết của bài toán

“Thể khai báo ô mạng (Cell Cards)

2.2.1 Tiêu để và các thông tin cần thiết

Phần tiêu dé này nằm ở dòng đầu của tập tin đầu vào, Cho phép người ding dign thong tin ede thông tin cẳn thiết như thông tin Tai diy không có dòng trống È nguồn, vật liệu, đầu

tập tin đầu vào có thể có hoặc không cần có thé

tiêu đẻ,

2.2.2 Thé khai bio 6 mang (Cell Cards)

Trong MCNP, cel là các vũng không gian được xác định bởi các mặt biên

được định nghĩa trong thẻ khai báo mặt (Surface Cards), thực hiện bằng cách sử dụng

‘fe toán từ giao (khoảng trắng), hội () và bù (#) Khi khai báo ô mạng việc đảm bio

rằng ô mạng đó đã được bao bọc bởi các mặt biên là rất quan trọng, nếu không thì

việc mô phỏng có thể không chính xác và chương rình sẽ báo lỗi Cell Caris có

ậtchấthên trong cll giới hạ các mặt độ, độ quan rong acl ee ghỉ chú [19]

Cũ pháp được mô tả theo cú pháp sau

‘goem la diy các mặt hình thành nên ô mạng đó

params là các tham số tùy chon: imp, u, tre lat, fll,

S ALUMINIUM BODY WALL Hinh 2.1 Vi dy the khai bio 6 mang (Cell Cards) 2.2.3 Thé khai báo mat (Surface Card)

Surface Cards Id cée mat ding 4 to nén ede 6 mang va cha thong tn v8 các dạng mật của những điểm đã biẾt như chỉ số mặt, ý hiệu loại mặt và tham số mặt [I9]

Mot dng Surface Cards được mô tà theo cú pháp

(C SURFACE CARDS OF SOURCE BLOCK

2.2.4 Thẻ khai báo dữ liệu (Data Cards)

Để thực hiện được quá trình mô phỏng bằng phin mém MCNP6, chúng ta cần ác thông tin về nguồn phát, vật liệu, năng lượng, loại hại cho chương

o thể khai báo dữ liệu cung cấp

tình Các thông tin nay sẽ được nhập

a Khai báo loại hạt (Mode Cards)

Mod Cardslà phần khai báo loại hạt mà ta cần dùng đến Cú pháp khai báo

như sau:

MODE, x

B

“Trong đó: X là loại hạt ta cần dùng Ta có thể thay X là N, P, E tương ứng với trường hop loai hat cn ding la neutron, photon, electron,

b Khai báo chuyến trục toa d@ (Coordinate Transformation Card — TRn)

“Trong chương trình MCNPó, khối nguồn, mẫu và đầu đò đều nằm ở cùng một

vị tí, Do đó, ta cần chuyển trục tọa độ tới vị trí mong muốn để phù hợp với thực nghiệm Cú pháp để khai báo chuyển trục tọa độ như sau:

Trong đó:

+ nhà chỉ số cho việc chuyển rục tọa độ

+ OI,O3,.3 là các vector chuyển đổi vĩ của tọa độ mới so với tọa độ cũ)

BỊ đến B9 là ma trận đặc trưng cho tương quan góc giữa các trục tọa độ của mới Ở *TRn, Bì là góc

+ M= Tà dịch chuyển trụ tợa độ vector từ vĩ trí gốc của hệ trực tọa độ phụ

1 là địch chuyển trục tọa độ

được xác định qua hệ trụ tọa độ chính: M

vector từ vị tí gốc của hệ trực tọa độ chính được xác định qua hệ trục tọa độ phụ

Khai báo nguồn (Souree Cards)

Chúng ta được phép sử dụng nhiễu loại nguồn khác nhau thông qua các thông số về năng lượng, thời gian, hướng phát, Một số nguồn được xác định trong MCNP như: nguồn tổng quát (SDEF), nguồn điểm (KSRC) nguồn mặt (SSR/SSW), nguồn bất kỳ để phù hợp với bài toán cẳn khảo sát thông qua việc khai báo nguồn

tổng quát với cú pháp như sau:

SDED._ các tham số nguồn = giá trị

4 Khai bio Tally F8

Tally F8 hay cdn goi la tally 49 cao xung (Pulse height tally), cho phép ghi

nhận xung và cung cấp các xung theo phân bổ năng lượng được tạo ra trong mat 6

Vi du, trong khóa luận, chúng tôi sử dụng tally F8 ghỉ nhận photon ở ô số 6, nên cú pháp khai báo là

F86

Khai bao vit ligu (Material Cards)

Phin Kkhai bdo vật liệu cho phép mô tả cụ thể (thành phần, tỉ lệ phần trăm ) loại vật liệu được sử dụng để lấp đầy một ô tong quá trình mô phỏng Cú pháp để khai báo là

MI 82204 -0.015 $2206 0236 $2207 ‹0236 $2008 0.523 SLEAD M2 17035 -0.210579 55137 -0.789421 § CESIUM CHLORIDE SOURCE M3 13027 -1.000 $ ALUMINIUM

Mé 6012 -0.000124 7014 -0:755268 8016 :0231781 18040 -0.012827 S DRY AIR

MS 11023 0.499 53127 0500 81205 0001 $ Nal(T1)

M6 13027 -0.529411 $016 -0.470S89 § ALUMINIUM OXIDE M7 14028 -0922297 14029 -0.046832 14030 0.030871 § SILICON

MS 8016 <0532565 14028 -0.467435 $ SILICA S102

M9 26000 -1.000 $ IRON

Hình 23 Ví dụ phần khai báo vệ gu (Material Cards)

1s

CHONG 3 XAY DUNG CO SO DU LIEU DO BE DAY VAT LIEU BANG

MO PHONG MONTE CARLO VA THYC NGHIEM 3.1 Vat ligu va bé tri thye nghigm

31 Vit lig

“Trong khóa luận này, chúng tôi tiến hành dùng phép đo gamma truyền qua với sắc loi vật liệu như nhôm, sắt và PMMA cổ kích thước 30 em % 15 cm (chiều đầi x chiều rộng) và có bề dày khác nhau để đánh giá phép đo Lí do chúng tôi chọn các âtliệu này vì chúng đền a những vật liệu thông dụng và có tính ứng dụng cao trong thự tế

Hình 34L Vật liệu sử dụng trong khóa luận

Bê dày của các tắm vật liệu được đo bằng thước kẹp điện tử cỏ độ chính xác 0.08 mm và được đo bên lẫn ở bổn mặt khác nhau để xác định bề dày trung bình BE day nay sẽ được sử đụng làm giá trị bề dày tham khảo để đánh giá phép do Bang 3.1, .32 và 3⁄3 trình bày về kết quả đo bề dây các tắm nhôm, sit vi PMMA (Mica)

thước kẹp điện tử trong thực nghiệm.

Bang 3.1, Két qua do bé dày bằng thước kẹp của các tắm nhôm

Bể dày của các tắm nhôm (mm) = Mật độ: 2,70 g/em"

ST

Polini | Đolần? | Đolần3 | Đolần4 | Bề đầy trungbình MẫuL| 2022 2024 2048 2036 2033 Miu2| 2502 25.06 25.20 2500 2507 Mẫu3 | 3024 30.12 30.18 30,16 3018 Mind) 3540 3534 3516 2506 3522 MẫuS | 4020 3998 30.14 40,10 40,11

"Bảng 32 Kết quả đo bề đày bằng thước kẹp của các tắm sắt

"Bề đầy của các tắm sắt (mm) ~ Mật độ: 7.784 g/em” STT

Đolần! | Đolần2 | Đolầằn3 | Đolần4 | BỀ đầy trungbình Mẫu | 1644 16.26 16,46 1620 1634 Mẫu? | 2040 2026 2048 20,12 2027 Mẫu3 | 3026 30.18 30,10 3004 3015 Bang 3.3 Két qua do bé diy bằng thước kẹp của các tắm PMMA (Miea)

Bề dày của các tắm PMMA (mm) = Mật độ: 1,18 g/em" STT

Đolần! | Đolần2 | Đolần3 | Đolần4 | BỀ đầy trungbình Miut | 3936 3996 39,66 30.74 3978 Mẫu? | 5078 5014 49.98 49.92 50.21

3.1.2 Bb tri phép đo thực nghiệm

Hinh 3.2 cho thấy bổ trí thí nghiệm của hé do gamma truyền qua được sử dụng

để đo độ dày của các tắm vậliệu nhôm, sắt và PMMA với khoảng cách từ bỀ mặt trước của vật liệu đến bề mặt đầu dò và bề mặt nguồn phóng xạ lần lượt là 14 em và

2 em Phin mém ghỉ nhận phổ là ADMCA được cung cắp bởi nhà cung Mỗi vậtliệu được đo bai lần để đánh giá độ ôn định của hệ đo, Nhiệt độ được giữ ôn định trong khoảng từ 20°C - 24°C trong suốt quá trình làm thí nghiệm Ngoài ra, các phép do không có nguồn và vật liệu cũng được thực hiện đùng để mờ phông

THình 32 Bồ trí phép đo thực nghiệm xác định bề dày vật liệu

“Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng nguồn phóng xạ là nguồn '*”Cs, phát gamma năng lượng 6ÓI.7 keV Các thông số nguồn chuỗn được thé lên trong hình 2.6 Nguồn phóng xạ được đặt trong buồng chỉ có kích thước 12,5 em x 12,5 cm x 5.0 em (chiễ cài x chiều rộng x chiễu cao) Nguồn được chuẩn trực với ống chuẩn

trực có đường kính 0.5 em,

“Trong khóa luận, úng tôi sử dụng đầu dò nhấp nháy Nai (TI) với tỉnh thể

iy dang trụ, đường kính và chiều dai của tỉnh thể đều là 7.62em được cung cấp bởi hãng Amptek Đầu dò được đặt trong hop et

nhấp nỈ

có kích thước 12,5 em x 12,5

‘cm X 13,8 em Ông chuẩn trực đặt phía trước đầu dò có đường kính trong là 1,0 em

Bảng 34 Thông tin của đầu dò Nai (TI) do hãng AMPTEK cung cấp

tượng nghiên cứu “Thông số Mật độ tỉnh thể Nal (11) 3/610 em" Mật độ lớp nhôm 2,699 em Mật độ lớp oxide nhôm 3,970 em" Mật độ lớp silicon 2.330 cm Đường kính nh thể 762 cm Chiều dài nh thể 762 cm

3⁄2, Xây dựng phép đo bé day vat liệu trong chương trình MCNP6 3⁄21 Vậ

sử dụng trong mô phỏng

Vật liệu được sử dụng trong quá trình mô phỏng có dạng tắm với kích thước 30

‘om x 15 cm (chigu dai x chiễu rộng) Trong khóa luận này, chúng tôi tiễn hành xây

và mica (PMMA) với các

dựng phép đo mô phỏng cho các loại vật liệu là nhôm, s

130 mm, bước nhảy là 5 mm Cụ thể với mỗi vật liệu như sau:

“Trong quá tình xây dụng đường chuẩn để xác định bể dày vật liệu, chúng tôi

xây dựng mô hình mô phỏng MCNP sử dụng cấu hình hệ đo gammia truyền qua, Dé

đảm bảo tính chính xác cho kết quả giữa mô phỏng và thực nghiệm, chúng tôi đã đầu dò và đến bŠ mặt nguồn được khai báo đúng như thực nghiệm Bên cạnh đó, để đảm bảo tính thống kẻ, bài toán được khảo sát với số lượng hạt là sấu tỷ hạt

Ngiền — Mẫuvitlệu ‘Bud Nal (1)

Chuẩn trực — TT nguồn Chuẩn trực đầu đồ quang điện Sng nhan

Hình 34 Bồ trí thí nghiệm trong mô phỏng

”

Chun rye Chuẩn trực nguện đâu dà

Hình 3.5 Mô hình phép đo bề dày vật liệu trong MCNP6

‘quan (rong ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả đo Ta có thể thấy được sự phù hợp

tương đổi tốt về dạng phổ giữa phổ mô phông và phổ thực nghiệm đổi với ba mẫu vật liệu

mềm Colegram để tính toán số đếm của đỉnh năng lượng hắp thụ toàn phần

Trước tiên, chúng tôi chọn một vũng (ROI) xung quanh đình phổ Sau đổ sử dung him Backgroud One-step được dùng để mô tả hình dạng của các phông nền chẳng lên nhau, gây ra bởi các ỉa gammma thứ cắp và được xác định bằng công thức: