Khóa luận tốt nghiệp Sư phạm vật lý: Đánh giá giới hạn phát hiện của hệ phổ kế gamma Nal(T1)

MỞ DAUHiện nay, hệ phỏ kế gamma phông thắp với đầu đò nhấp nháy NalTI được sử dụng phô biến cho việc phân tích hàm lượng của các đồng vị phóng xạ phát gamma trong mẫu môi trường hoặc chấ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA VAT LÝ

DAIHOC gummy

<3 SP

TP HO CHi MINH

NGUYEN THI HANG

KHOA LUAN TOT NGHIEP

CHUYEN NGANH: SU PHAM VAT LI

TP Hồ Chí Minh - Năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA VAT LY

Giảng viên hướng dẫn: ThS LE QUANG VƯƠNG

Sinh viên thực hiện: NGUYEN THỊ HANG

Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí

TP Hồ Chí Minh - Năm 2021

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và làm việc dé hoàn thành khóa luận nay, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn quý báu của các thay cô, anh chị và các các bạn Dé tỏ

lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người

luôn đồng hành và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.

Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Lê Quang Vuong, giảng viên

hướng dẫn tôi thực hiện khóa luận này Thay đã hết lòng hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi thực hiện các phép đo cũng như hướng dẫn tôi rất tận tình trong quá trình thực

hiện khóa luận.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm

Thành phố Hỗ Chí Minh đã trang bị cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm cũng như tạo

điều kiện vẻ vật chat và tinh than trong quá trình học tập và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa

luận này.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị và các bạn Phòng Thí nghiệm

Vật lý Hạt nhân, người thân và gia đình đã luôn động viên và nhiệt tình hỗ trợ tôi trong

suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận.

Minimum Detectable Activity

Full Width Half Max

Multi Channel Analyzer

Relative Deviation

Tiếng Việt

Giới hạn phat hiện hoạt độ

Bè rộng một nửa chiều cao

Máy phân tích đa kênh

Độ lệch tương đôi

So đồ tán xạ gamma lên electron tự đO - sec Hs, 5

Mơ hình hiệu ứng tạo cắp và hủy cặp electron — positron - 6

Pho gamma thực nghiệm của nguồn Co đo bằng đầu đị Nal(TI) IIĐường chuẩn năng lượng của hệ phd kế gamma NaÏ(T]) 12

MDA của '*"Cs với phép đo phơng thực nghiệm 2-2555 5s52 20

MDA của * Na với phép đo phơng thực nghiệm - ¿5255525 20

MDA của “Co với phép đo phơng thực nghiệm - 5-5-5552 21

MDA của "Cs từ phổ gamma thực nghiệm đo bởi đầu dị Nal(TI) 23

ill

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 2.1 Thông tin các nguồn phóng Xa - 22 22 ©2222 222 2£ 2£CS£22c22ce£zrrsrer 9

Bang 2.2 Vị trí kênh trung tâm ứng với năng lượng từ các nguồn đồng vị 13

Bảng 2.3 Số đếm tại năng lượng 661.67 keV của đồng vị "Cs của phô thực nghiệm Bang 2.4 (tiếp theo) Số đếm tại năng lượng 661.67 keV của đồng vị !'?Cs của phô thực ñEHlÔHñồl:::::-:::c:zc-zc:sc:zcicssisncit2ci222022231225722512553594365266156613881855353838586586519288855385559638558555885853558 1§ Bang 2.5 Hoạt độ của nguồn phát gamma tại thời DƯ adđddiia 17 Bang 2.6 Hiệu suất đình của đầu dò ứng với năng lượng E -2- 552552 17 Bảng 3.1 Dữ liệu làm khớp hàm MDA đối với phé phông thực nghiệm 19

Bảng 3.2 Độ lệch tương đối của MDA tính toán so với giá trị trung bình 23

Bảng 3.3.(tiếp theo) Độ lệch tương đôi của MDA tính toán so với giá trị trung bình 24

Bảng P1 MDA của đồng vị '*?Cs (661,67 keV) từ phô phông thực nghiệm 29

Bảng P2 MDA của đồng vị Co (1173,23 keV) từ phố phông thực nghiệm 30

Bảng P3 MDA cua đồng vị Co (1132,50 keV) từ phố phông thực nghiệm 31

Bang P4 MDA của đồng vi 22Na (1274.54 keV) từ phô phông thực nghiệm 32

Bang PS MDA của đồng vị ''?Cs (661,67 keV) từ pho thực nghiệm 33

IV

MỤC LỤC

LỢI CẢM ƠN : con n5 G20010053101010166010381630163618416834016148123613854315631130386ã05c880Ä i DAN RUCHED VEER TA can anaaaoaeaeaenananeaoi ii

DANA MUC HINE VE VA DO) THY sscsssscssscicscsssassscassacsssannsasssassacoassssnvarsnssancasnensnassnca iii

DANH MỤC BANG BIỂU - 5 S52 3215152121215 21721217 2117211121012 211 7101211221 1 se iv

MDAU ca ca nnnnnnnnnnnannynn |CHƯƠNG I CƠ SỜ LÝ THUYẾTT-:cccccoioccoooccoiiccooDooooooooootionoioLGG000002100000126562065n826 31.1 Tương tác của bức xạ gamma với vật chất ĩc c2 2 21.02021011 12 ee 3

II;1.1 Hiện/đg:Quađ6:điện! :¡:-::::::sc:c:ii2t000020120002311123123310312656114333535123163355353255463558 3 1.1.2 Hiệu ứng CompLON cọ 1 2 1S SH 211 1H HH HH 0n nưp 4 1.1.3 Hiệu ứng tạo cặp electron — pOSItTION 5H HH nkp 6

1.2 Giới hạn phát hiện hoạt độ của đầu dị -2:-222222222122 x2 ccrrrcrrrrrrrrree 7

1.3 Tĩm tat chương Ì 26-22 S1E21511021121112112 112 11 T11 HH HH ng 0y §

CHƯƠNG 2 DOI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

2.1 Hệ phơ kế gamma NaÏ(TI) - s5 2522222222 22122552 2522206 "¬ 9

2.1.1 Đầu dd Nal(TM) csscssccssccsssssssasssaessacssncssnessnessnessnecsvecssecssecssesseesssenseeneseness 9

2.1.2 Nguồn chuẩn phat #amma - 2-22-2222 922112211211 11 211 21102110221021723 2 xe 90D) ES Gitar Rie nga AR xxx s6 8i61101201221002100230022)00220002123111001310611109200321002)20210327 10

2.3 Đường chuẩn năng lượng va FWHM của dau đị NaÏl(TÌ) 5 55- 10

DS ID ais Caveat Wh ANS ATVI sss esc csesccsccasccessacscecsscessrcorevsvsssecheassscassanseasressseneees 10

2.3.2 Giá tri FWHM theo kênh của đầu dị Nal(TI) -2- +2 2Es2ExSv£z<zExZxzccz 13

2.4 Hiệu suất đính năng lượng tồn phẳn ào cinnhirereiierrrrrrrsrree 16

2.5 Thm tat chuong 2 0 ccccscssscesscsessssessseesssecssvesssecssecesnessnesssuesesessssessssessseecssecesneesnes 17CHƯƠNG 3 KET QUA VA THẢO LUẬN oo55555555556565555sse 19

3.1 Giới han phat hiện hoạt độ cho trường hợp đo phơng thực nghiệm 19

V

3.2 Giới han phát hiện hoạt độ cho phép đo phổ thực nghiệm đồng vị phóng xạ

3.3 TOm tit Churong c8 ẽ .

MỞ DAU

Hiện nay, hệ phỏ kế gamma phông thắp với đầu đò nhấp nháy Nal(TI) được sử

dụng phô biến cho việc phân tích hàm lượng của các đồng vị phóng xạ phát gamma

trong mẫu môi trường hoặc chất thải phóng xạ Đầu dò nhấp nháy có ưu điểm làcường độ nhấp nháy và biên độ lối ra tỉ lệ thuận với năng lượng của hạt bức xạ Hiệu

suất ghi lớn, hoạt động không cần sự làm lạnh nên đầu đò sử dụng tỉnh thê nhấp nháy

rắn có độ hiệu dụng rat cao đối với tia gamma, hệ đo sử dụng đầu đò Nal(TI) nhỏ gọnnên thường dùng dé đo bức xa gamma trong trường hợp xác định nhanh sự có mặt

của bức xa gamma.

Giới hạn phát hiện hoạt độ (MDA) là một thông sỐ quan trọng khi thực hiện các

phép đo khao sát hệ phố kế gamma liên quan đến các nguồn phóng xạ hoạt độ thấp.Giới hạn phát hiện hoạt độ được định nghĩa là hoạt độ thấp nhất mà hệ phô kế gamma

ghi nhận được Trong các phép đo hoạt độ phóng xạ thấp, MDA là một trong những

thông số quan trọng hảng đầu đánh giá khả năng phát hiện và định lượng của quy

trình Nếu hoạt độ trong mẫu dưới mức MDA, khả năng phát hiện hoạt độ của hệ phô

kế không có độ tin cậy cao Giá trị MDA của một quy trình đo lường nên được đánhgiá trước và sau đó sẽ được cung cấp cho người dùng MDA càng thấp thì khả năng

phân tích hoạt độ của hệ phd kế gamma càng tốt Ngoài ra, MDA của phép đo phóng

xạ còn phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm đặc tính của dụng cụ đo, phương pháp

đo, đặc tính của mẫu, điều kiện đo Vì thể việc xác định MDA là một trong những đè

tài được các nhà nghiên cứu quan tâm.

Trong các nghiên cứu trước đây, K.B Lee và cộng sự [1] đã thảo luận về một

phương pháp xác định giá trị MDA trong các phép đo hoạt độ thấp Phương pháp này

dựa trên phương pháp tiếp cận Feldman — Cousins, kết hợp việc xây dựng khoảng tin

cậy với việc xác định giới hạn đo Lp va MDA Kết quả cho thay phương pháp này cólợi thé hon phương pháp ISOI 1929 vi chi yêu cầu xác định trước một giá trị xác suất

L Done và cộng sự [2] tiền hành khảo sát MDA của hệ pho ké gamma với dau dò

HPGe, các mau có cấu trúc hình học và hàm lượng phóng xạ khác nhau bằng ba

phương pháp tinh MDA là “Currie”, “KTA” và *ISO1 1929 Kết quả cho thay, MDA

là một hàm theo thời gian và không phụ thuộc vào độ nhạy dau dd Lê Quang Vương

và cộng sự [3] đã tiền hành khảo sát MDA của các đông vị “2K, ??Th, *8U (và các sản phẩm phân rã của chúng) với các cau hình che chan sử dụng dau dò Nal(TI) Kết

quả MDA của các đông vị trên giảm thấp nhất 2,6 lần và cao nhất 4,24 lần so với khikhông che chắn MDA của **U nhỏ hơn hoạt độ phân tích các mẫu đất bề mặt tại

Việt Nam Việc khảo sát giới hạn phát hiện của hệ phô ké gamma với đầu dd Nal(TI)

nhằm xác định hoạt độ tối thiêu của nguồn phóng xạ là cần thiết đề phục vụ khảo satthực nghiệm Vì những lý do trên, chúng tôi thực hiện khóa luận với đề tài *Đánh giá

giới hạn phát hiện của hệ phô kế gamma Nal(T1)”.

Khóa luận này bao gồm các nội dung sau:

Chương 1 Cơ sở lý thuyết: trình bày về các cơ chế tương tác của bức xạ gamma

với vật chất, bao gồm hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton và hiệu ứng tạo cặp Bên cạnh đó, các công trình nghiên cứu vẻ giới hạn phát hiện hoạt độ (MDA) cũng

được néu ra.

Chương 2 Dối tượng và phương pháp nghiên cứu: chúng tôi trình bày về cách

bồ trí hệ thực nghiệm với dau dd Nal(TI) và các nguồn chuẩn gamma, cũng như các

các giá trị cần thiết phục vụ cho việc tính toán MDA.

Chương 3 Kết quả và thảo luận: xác định giới hạn phát hiện hoạt độ MDA của

hệ phô kế gamma Nal(TI): trình bày kết quả tính toán MDA của các đông vị !?Cs,

%0Co, 2Na sử dụng phô phông thực nghiệm; kết quả tính toán MDA sử dụng phê đo thực nghiệm nguồn chuân !*?Cs,

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYÉT

Bức xa gamma có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất nhỏ (cỡ 10 cm) so

với kích thước nguyên tử Tia gamma không bị lệch trong điện trường và từ trường,

có khả năng đâm xuyên lớn Bức xạ gamma có cả tính sóng và tính hạt nên được gọi

là lượng tử gamma hay photon Tương tắc của gamma không gây hiện tượng ion hóa

trực tiếp nhưng khi tương tác với nguyên tử, nó làm bit electron quỹ đạo ra khỏi

nguyên từ hoặc sinh ra các cặp electron — positron và các electron này gây ion hóa

môi trường Có ba dạng tương tác cơ bản của gamma với nguyên tử được kế đến là

hiệu ứng quang điện, tin xạ Compton, hiệu ứng tạo cặp electron — positron Trong

chương này, chúng tôi sẽ trình bày các cơ chế tương tác của bức xạ gamma với vật chất Ngoài ra, chúng tôi cũng trình bày về khái niệm giới hạn phát hiện hoạt độ của

đầu dò

1.1 Tương tác của bức xạ gamma với vật chất

1.1.1 Hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng quang điện là quá trình tương tác của lượng tử gamma với electron

quỹ đạo của nguyên tứ, khi đó gamma biến mắt và năng lượng toàn phần của bức xạ

gamma được truyền cho electron quỹ đạo làm cho electron bị birt ra khỏi nguyên tử.

Electron này gọi là quang electron (photoelectron) Quang electron nhận được động

nang E; bằng hiệu số giữa năng lượng gamma tới E và năng lượng liên kết e, trên lớp

Vỏ trước khi bị burt ra Qua trình này được thẻ hiện qua Hình 1.1:

E, =hv-e&y, (1.1)

Trong đó:

e E.: động năng của quang electron

e hv: năng lượng gamma tới

s® 8, năng lượng liên kết của electron với hạt nhân

Từ công thức (1.1) chúng ta thấy rằng, hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra khi năng

lượng của lượng tử gamma ít nhất bằng năng lượng liên kết của electron, nghĩa là nếu

năng lượng gamma lớn hơn năng lượng liên kết của electron ở lớp K thì hiệu ứng chỉ

3

xây ra với các lớp L, M, Tương tự nếu năng lượng gamma lớn hơn năng lượngliên kết ở lớp L thì hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra với các lớp M, N, Hiệu ứng

quang điện không xảy ra đối với electron tự đo Khi electron được butt ra từ một lớp

vỏ nguyên tử sẽ tạo ra một lỗ trồng, lỗ trồng này sẽ được một electron từ lớp vỏ ngoài

lap vào Quá trình nay sẽ tạo ra các tia X đặc trưng va electron Auger

Hình 1.1 Hiệu ứng quang điện 1.1.2 Hiệu ứng Compton

Hiệu ứng Compton được khám phá bởi A H Compton vào năm 1923 và được

trao giải Nobel vật lý nam 1927 Hiệu ứng Compton xuất hiện khi năng lượng gamma

tăng đến giá trị lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết của các electron trong lớp Kcủa nguyên tử Khi đó có thê bỏ qua năng lượng liên kết của electron so với tán xạ

gamma và tắn xạ gamma lên electron có thé coi như tán xạ với electron tự do Tan xạ

này gọi là tán xạ Compton, là tán xạ đản hồi của gamma tới với các electron chủ yếu

ở qu¥ đạo ngoài cùng của nguyên tử Hình 1.2 minh họa quá trình tấn xạ Compton của của lượng tử gamma lên các electron tự do.

Hình 1.2 Hiệu ứng Compton

4

Sau tán xạ, lượng tử gamma thay đôi phương bay và mat một phan năng lượng

còn electron được giải phóng ra khỏi nguyên tứ (Hình 1.3) Gamma tới có động lượng

P, và ning lượng E tương tác với một electron dang đứng yên Sau quá trình này,

xuất hiện gamma tán xạ có động lượng p,' va năng lượng E', còn electron có năng

lượng E, và động lượng p,

Hình 1.3 Sơ đồ tán xạ gamma lên electron tự do

Từ định luật bảo toàn năng lượng và động lượng, năng lượng của photon sau

tan xạ, động năng cua electron bật ra và góc tấn xạ được xác định bằng công thức

(1.2) (1.3) và (1.4) [10]:

: E E=—— (1.2)

E

e a= >

m c7

e E: năng lượng gamma tới

e© E: năng lượng gamma sau tắn xa

e E.: năng lượng electron sau tan xạ

¢ ©: góc bay cua gamma sau tan xạ

e @: góc bay cua electron sau tan xạ

1.1.3 Hiệu ứng tạo cặp electron — positrion

Theo công thức Einstein, electron có năng lượng tĩnh m.c? = 0.51 MeV Nếu gamma vao có năng lượng lớn hơn hai lan năng lượng tinh electron (1,02 MeV) thì

khi đi qua điện trường của hạt nhân nguyên tử nó sinh ra một cặp electron ~ positron.

Kết qua này gọi là hiệu ứng tao cặp electron — positron Tổng động năng của electron

và positron bay ra bằng hiệu số năng lượng E— 2m c” Quá trình tạo cặp xáy ra gần

hat nhân do động năng chuyển động giật lùi của hạt nhân rat bé nên phần năng lượng

còn dư biến thành động năng của electron và positron Electron mat dan năng lượng

dé ion hóa các phan tử môi trường Positron và electron gặp nhau sẽ nhanh chóng hủy lan nhau do điện tích của chúng bị trung hòa, gọi là hiện tượng hủy electron — positron Khi đó, hai lượng tử gamma được sinh ra bay ngược chiêu nhau, mỗi lượng

tử có năng lượng 0,51 MeV, nghĩa là năng lượng tông cộng của hai hạt electron và

positron 1,02 MeV.

Hình 1.4 Mô hình hiệu ứng tạo cặp và hủy cặp electron — positron

1.2 Giới hạn phát hiện hoạt độ của đầu dò

Phóng xạ là một quá trình ngẫu nhiên và tốc độ phân rã phóng xạ tuân theo phân

bố Poisson Ta có thể xác định nền phông bằng mẫu “tring” lý tưởng giống mẫu phóng xạ nhưng không có nguồn cần đo như trong mẫu thật Nếu xét trong khoảng

thời gian AL thì [10]:

N, = NrT—Ng (1.5)

Trong đó:

® N,: số đếm thuần của lượng phóng xạ cần khảo sát

© ˆN,: số đêm tông của mau

e Ng: số đếm phông

Trong trường hợp mẫu có hoạt độ thấp, cần phải xác định giới hạn Nạ —N„ với độ tin cậy cho trước đê khang định số đếm ghi nhận có được coi là số đếm phóng

xạ hay không Giới hạn này gọi là giới hạn tới han Le Giá trị Le chỉ xác định số đếm

Ns thuộc nén phông hay thuộc hiệu ứng phóng xạ Do đó giá trị giới hạn dưới phép

do Lp được đưa vào là giới hạn dưới mà với độ tin cay cho trước, các giá trị N, > Lụ

mới được xem là thuần phóng xạ tạo ra Đối với mức tới han Lc và giới han dưới Lp

được sử dung với đỗi tượng là số đếm, còn trong giới hạn phát hiện hoạt độ tính cho

hoạt độ phóng xạ Nhằm đánh giá khả năng phát hiện hay ước lượng tín hiệu nhỏ nhất

mà dau dò có thé ghi nhận được bức xa đến với độ tin cậy cho trước có thé xác định

giới hạn phát hiện hoạt độ MDA trên cơ sở giới hạn do Lp [ 10].

Giới hạn phát hiện hoạt độ (MDA, Minimum Detectable Activity) là hoạt độ

thấp nhất mà hệ có thé đo được với một mức độ tin cậy cho trước, được xác định bằng

công thức [2]:

L

MDA = —2— (1.6)

el (E)t

Trong trường hợp đo phông không nguồn, không che chắn, khoảng giá trị tin

cậy 95% thì giới hạn phát hiện hoạt độ MDA được tính bằng công thức [2]:

k? + 2kV2B

cl (E)t MDA = (1.7)

Trong trường hợp do nguồn không che chan, phông có đỉnh định xứ, MDA được tính

theo công thức [2]:

k?+2k,|B+B N

2m MDA =———————— 1.8

el (E)t

Trong đó:

e© k= 1,645: hệ số bat định (tương ứng với độ tin cậy 95%);

e B: tông số đêm phông tại đỉnh nang lượng tương ứng:

e N: số kênh trong vùng ROL;

em: số kênh bên trái và bên phải vùng ROI;

ee: hiệu suất đỉnh của đầu đò ứng với năng lượng E:

¢ _I (E):xác suất phát bức xạ gamma có năng lượng E của đồng vị phóng xạ;

e t: thời gian ghi nhận bức xa.

Tổng số đếm phông tại đỉnh năng lượng tương ứng B được xác định bằng số

dém trong vùng ROI Vùng ROI được xác định bằng 4 lần FWHM cộng với hai kênhbên trái và hai kênh bên phải từ kênh trung tâm được xác định trước Hệ số m đượcxác định là số kênh bên trái và bên phải của vùng ROI [2]

1.3 Tóm tắt chương 1

Trong chương | của khóa luận, chúng tôi đã trình bay cơ sở lý thuyết về các cơchế tương tác cơ bản của bức xạ gamma với vật chất, cũng như khái niệm giới hạnphát hiện hoạt độ của đầu đò Các cơ sở lý thuyết trên là nền tảng để chúng tôi thựchiện việc đo đạc, tính toán và đánh giá giới hạn phát hiện hoạt độ của hệ phô kếgamma sử dụng dau dò Nal(T))

CHƯƠNG 2 ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Hệ pho kế gamma Nal(TI)

2.1.1 Đầu dò Nal(TI)

Đầu dd Nal(TI) là loại dau đò sử dụng tinh thé nhấp nháy vô cơ Nal(TI) ngày

càng được sử dụng phô biến Tinh thé Nal sạch là chất nhấp nháy chi ở nhiệt độ nito

lỏng (-192°C) và trở thành chất nhấp nháy ở phòng thí nghiệm khi thêm vào một lượng nhỏ thallium [10] Ưu điểm của tính thê vô cơ là hiệu suất biến đôi cao nên

biên độ điện ở lỗi ra của đầu đò khá lớn và ít phụ thuộc vào khả năng ion hóa của hạtghi Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng đầu dò nhấp nháy Nal(TI) được trang bị

tại Phòng thí nghiệm Vật lý Hạt nhân, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hỗ Chí Minh đề thực hiện đánh giá giới hạn phát hiện hoạt độ Dau đò này sử dụng tính thể

nhấp nháy Nal(TI) với kích thước 76x 76mm do nhà sản xuất Amptek, Hoa Kỳ cung

cấp Bộ phân tích đa kênh (MCA) có thẻ điều chính và cai đặt tối đa 8192 kênh [8].

Dau dò nhấp nháy Nal(TI) có thê làm việc với mọi điện thế cung cap, có thé kết nối

với máy tính qua công USB.

2.1.2 Nguồn chuẩn phát gamma

Py x a ‘ 5 ` Py la

Các nguồn chuẩn phát được sử dụng là nguồn '*”Cs, Co, “Na với các đặc trưng

năng lượng bức xa gamma được chi ra trong Bang 2.1 [7].

Bảng 2.1 Thông tin các nguồn phóng xạ

2.2 Bồ trí thực nghiệm

Khóa luận sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua đầu đò Nal(TI) với tinh thê là một khối hình trụ kích thước 76mmx 76mm do nhà sản xuất Amptek (Hoa Kỳ) cung

cap [8] Thực nghiệm được bồ trí như Hình 2.1 với khoảng cách từ đầu đò đến nguồn

là 20 cm Phần mềm ghi nhận phô ADMCA với MCA của hệ đo được cài đặt ở chế

độ 8192 kênh Thời gian thực hiện mỗi phép đo thực nghiệm từ 0,5 h đến 24 h, bước

tang 0,5 h.

2.3 Đường chuẩn năng lượng và FWHM của dau dò Nal(T)

2.3.1 Đường chuẩn năng lượng

Đường chuẩn năng lượng là một trong những công việc đầu tiên cần được thực hiện trước khi thực hiện các phép đo phé bảng đầu đò Trong khóa luận, việc tiền

hành xây dựng đường chuan năng lượng chính xác giúp cung cấp dữ liệu xác định

vùng ROI đỉnh năng lượng đẻ tính toán các giá trị can thiết phục vụ cho việc tính

10

MDA Ngoài ra, đường chuẩn năng lượng còn sử dụng dé đánh giá về hiện tượng

địch đỉnh khi đo phé gamma trong thời gian dai.

Hệ phô kế gamma Nal(TI) được nối với máy tinh cài sẵn phần mềm ghi nhận

phô ADMCA Tiên hành cài đặt và đo thực nghiệm các nguồn chuẩn phát gamma

3 Na, Co, '"Cs trong thời gian 1800s Hình 2.2 minh họa phô gamma thực nghiệm của nguồn chuẩn ©Co do bởi đầu đò Nal(TI) được ghi nhận bằng phần mềm

Hình 2.2 Phô gamma thực nghiệm của nguén “Co do bang dau dò Nal(TI)

Đường chuẩn năng lượng được do bằng dau dò nhấp nháy Nal(T)) có dang tuyến

tính của năng lượng theo kênh Do vậy, đường chuẩn năng lượng có đạng:

E=axK+b (2.1) Trong đó:

© a,b là các hệ số thu được bằng cách khớp phương trình (2.1) với dữ liệu

thực nghiệm.

e Ela năng lượng bức xạ gamma (keV).

© K là vị trí kênh tương ứng của đỉnh năng lượng hap thụ toàn phan.

11

Từ các phô thực nghiệm thu được, chúng tôi xác định vị trí kênh tương ứng cho

từng đỉnh năng lượng Kết quả xác định vị trí kênh được trình bày trong Bảng 2.2 Từ

dữ liệu về năng lượng và kênh tương ứng chúng tôi tiến hành khớp phương trình (2.1) với đữ liệu trên Việc làm khớp được thực hiện bằng chương trình Origin Kết

quả thu được a =0,32013+0,00042 keV và b= -12,22925+1,50217 keV với hệ sốR? =0,99999 Trong Hình 2.3 là kết qua hàm khớp năng lượng theo kênh của đầu ddnhấp nháy Nal(TI)

Hình 2.3 Dường chuan năng lượng của hệ phô kế gamma Nal(T)

Với giá trị a và b thu được chúng tôi xác định lại kênh trung tâm từ hàm khớp.

Kết qua được trình bày trong Bảng 2.2 Kết quả độ lệch của kênh trung tâm tính lại bang hàm khớp so với kênh trung tâm thu được từ thực nghiệm đưới 0.06% cho tất

cả các đồng vị phóng xạ khảo sát Đây là một kết quả tốt và việc sử dụng đường chuẩnnăng lượng (2.1) với các hệ số a = 0,32013 keV và b = -12,22925 keV có độ tin cay

cao.

12

Bảng 2.2 Vị trí kênh trung tâm ứng với năng lượng từ các nguồn đồng vị

Độ lệch tương đối (% )

=Na 1274,54 4017 4020 0,06

2.3.2 Giá trị FWHM theo kênh của đầu đò Nal(TI)

Ngoài đường chuan năng lượng, FWHM cũng là một thông số quan trọng dé

đánh giá độ phân giải của đầu đò Độ phân giải năng lượng càng tốt thì đầu dò càng

có kha năng tách các dinh trong phỏ năng lượng [10] Trong thực nghiệm, FWHM

được xác định theo công thức sau [4]:

với ø là độ lệch chuẩn.

Việc xác định FWHM giúp chúng tôi xác định được tông số đếm tại đính nang

lượng cần khảo sát, phục vụ cho việc tính toán MDA Trong trường hợp đo phô

thực nghiệm đồng vị '*’Cs, xảy ra hiện tượng dịch đỉnh, vì thé, chúng tôi tiền hànhxác định lại FWHM của từng phô đo bằng phan mềm Colegram Kết quả xử lí phổ

thực nghiệm được sử dụng đẻ tính toán FWHM và được chúng tôi trình bày trong

Bảng 2.3 đối với đồng vị '*’Cs

13