Khóa luận tốt nghiệp Vật lý: Khảo sát hệ đếm alpha beta tổng RadEye HEC

Chính vì thé, các bài thực hành vật lý hạt nhân được xây dựng nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên nghiên cứu, tìm hiểu vẻ hạt nhân nguyên tử và những ứng dụng của nó với đời sống,

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

KHOA VẶT LÝ

BỘ MON VAT LÝ HẠT NHÂN

co) ĐẠI HỌC

TP HO Ci MINH

LUU CONG CHANH

KHOA LUAN TOT NGHIEP

KHAO SAT

RADEYE HEC

Thanh phố Hồ Chí Minh, Năm 2021

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

LỜI CẢM ƠNTrong quá trình thực hiện khóa luận, em đã nhận được rat nhiều sự giúp đỡ từ

các Thay Cô, bạn bẻ và gia đình Đặc biệt em xin gửi đến ThS Lê Quang Vương,

giảng viên Bộ môn Vật lý Hạt nhân, Khoa Vật lý, Trường Dại học Sư phạm Thành

phố Hỗ Chí Minh lời cảm ơn chân thành và sâu sắc Thay đã tan tình chi bảo và giúp

đỡ em rat nhiều trong quá trình em làm khóa luận Trong quá trình em được Thayhướng dẫn, em đã được học hỏi rất nhiều kiến thức mới, phương pháp làm việc hiệu

quả và có những định hướng mới cho con đường học tập sắp tới.

Em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thay, Cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân và tat cả

Thay Cô Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hỗ Chí Minh đã truyền

đạt cho em vốn kiến thức quý báu dé em có đủ nên tảng kiến thức dé thực hiện khóa

luận này Em xin chân thành cảm ơn hội đồng cham khóa luận đã dành thời gian dé đọc, phát hiện những sai sót và có những góp ý quý giá để khóa luận của em có thé hoàn thành tốt hơn.

Em cũng xin chân thành cảm ơn các bạn lớp Cử nhân Vật lý A K43: các anh

chị bạn bè tại phòng thí nghiệm Vật lý Hạt nhân, Trưởng Đại học Sư phạm Thành

phố Hồ Chí Minh đã luôn đồng hành, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình làm

việc dé em có thé hoàn thành tốt khóa luận này

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thành viên trong gia đình

đã luôn ủng hộ và làm hậu phương vững chắc dé em có thé hoàn thành khóa luận

Tp HCM, ngày 7 tháng 5 năm 2021

Lưu Công Chánh

XÁC NHAN CUA CHỦ TỊCH HOI DONG KHÓA LUẬN

XÁC NHẬN CUA GIANG VIÊN HƯỚNG DAN

Tp HCM, tháng 5 năm 2021

Sinh viên thực hiện

LƯU CÔNG CHÁNH

1.4 Tom tat Churong sẽ 7

CHUONG II DOL TƯỢNG VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU §

2.1 Hệ đếm alpha-beta tong RadEye HEC -2-22setc2xeecczvcrrrrsee §

2.2 Thao tác vận hành hệ đếm alpha-beta tổng RadEye HEC 11

2.3 Nguyên lý ghi nhận bức xạ của hệ đếm alpha-beta tong RadEye HEC 142.4 Quy luật phân bố thống kê số đếm theo phân bố Poisson va phân bố Gauss.15

2.5 Tóm tắt chương ÏÏ 622222222221 31 31122122171107311711022102210222012 122cc 16

CHUONG IIL KET QUA VÀ THẢO LUAN Qo cccsscescseescssecsssseeerseessssecnnneeeeneeen 17

3.1 Xác định vùng plateau của đầu đò hệ đêm alpha-beta tong RadEye HEC 173.2 Khảo sát phân bé thống kê số đếm alpha-beta theo phân bố Poisson 193.3 Khao sát phân b6 thông kê số đếm alpha-beta theo phân bố Gauss 28

Ba beta tek beeen UID co: cuc: 6620002201620160212315555)1206160347/202103211021792101621032100220120036 37

KẾT LUẬN 2¿©22- S2 2222222212211 221 22222 rrrrrrerr 38

IV 1000000917 0084/0(adaddđiađidiia 39

PHU LUC A 2222-2222S22SEEE2EE2211022112111112211721122111122221171112 2112.2222 e2 4I

2000009 9:0 IS äaAA Đ 44

DANH MỤC HÌNH VỀ - ĐÒ THỊ

Hình 1.1 Quang chạy hat alpha trong không khí 555 S<seeeseiererreee

-Hình 1.2 Độ ion hóa riêng của của electron trong không khí - - 6

Hình 1.3 Sự phụ thuộc cường độ electron vào bè dày vật S| 7

Hình 2.1 Hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC c.cesseessessseessesstesseesseesseesseeevees §

Hình 2.2 Sơ đồ quá trình đo không nguồn 22- 2222252 225S52 II

Hình 2.3 Giao diện RadEye HEC khi bắt đầu đo - 2 22s 221121 22112221 cea 12Hình 2.4 Giao diện RadEye HEC khi kết thúc quá trình đo - ‹.‹-: 13

Hình 2.5 Nguồn và sau khi có định nguồn vào khay - 2-22 5s22sz+cs2 13 Hình 3.1 Biéu đồ phân bố số đếm beta theo điện thể c2 22 sec 17

Hình 3.2 Biêu đồ phân bố số đếm alpha theo điện thế ccccc.ce 18

Hình 3.3 Biêu đồ so sánh tần số lý thuyết và tan số thực nghiệm số đếm alpha theo BHẨN DDIEDISEDD- 0006666066 c6020021612506552155210003500057111261716255553211855127033E213E21110231062351 23

Hình 3.4 Biêu đỗ so sánh tan số lý thuyết và tan số thực nghiệm số đếm beta theo 31:10] sói, An ố ốe "ha ch T 28

Hình 3.5 Biéu đồ so sánh tan số lý thuyết và tần số thực nghiệm số đếm alpha theo

BHẨN BBIGHỦfNEuounnuonnnanirnnitniatiditiitiatitbitgiigi0i0161008801848055030810831158618538888148381393883g:8Si 32

Hình 3.6 Biểu đồ so sánh tần số lý thuyết và tần số thực nghiệm số đếm beta theo

0m09 ẽ - qắÁẶđẢI 36

DANH MUC BANG

Bang 2 Chức năng các menu trong hệ đếm alpha-beta tong RadEye HEC 9

Bang 2 Chức năng các menu trong hệ đếm alpha-beta tong RadEye HEC (tU 10

Bang 3.1 Thông tin nguôn, ngày do, thời gian đo khảo sát plateau 17

Bang 3.2 Tan số thực nghiệm và lý thuyết số đếm alpha theo phân bố Poisson khi

đo với nguồn 817 UMF-2000 5-55- 56S: SH 231211112122311312121122111e11e 20 Bang 3.3 Tan số thực nghiệm và lý thuyết số đếm beta theo phân bố Poisson khi đo với nguồn 817 UMF-2000 66 1 112221222111171100111 T11 H11 1121 11g gi 23

Bang 3.4 Tan số thực nghiệm và lý thuyết số đếm alpha theo phân bố Gauss khi do

VOI NUON 10400 )00920bừaadđadđdad 29

Bang 3.5 Tan số thực nghiệm và lý thuyết số đếm beta theo phân bố Gauss khi đo

LỜI MỞ DAUThí nghiệm vật lý là một phần không thẻ thiếu trong quá trình học tập và

nghiên cứu vật lý Các thí nghiệm rèn luyện cho sinh viên phương pháp học tập, kha

năng tư duy, cũng như củng cô những lý thuyết được học Phương pháp thực nghiệm

được xem như là một “phép thứ” giúp kiểm nghiệm lại những lý thuyết đã được đưa

ra Bên cạnh đó các thí nghiệm còn giúp sinh viên làm quen việc nghiên cứu các hiện

tượng vật lý trong phạm vi phòng thí nghiệm, kiêm chứng lại các định luật, hiện tượng vật lý cơ ban Chính vì thé, các bài thực hành vật lý hạt nhân được xây dựng nhằm

tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên nghiên cứu, tìm hiểu vẻ hạt nhân nguyên tử và

những ứng dụng của nó với đời sống, khi mà kiến thức lý thuyết được gắn liền với thực hành Đặc biệt thực hành vật lý hạt nhân giúp sinh viên năm được những yêu cau cơ bản về an toàn khi tiếp xúc với nguồn bức xạ nguy hiểm cho bản thân và cộng

đông Hiện nay, dù gặp một số khó khăn vẻ trang thiết bj, vật chất nhưng phòng thi

nghiệm Vật lý Hạt nhân, Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hò Chí

Minh (gọi tắt là phòng thí nghiệm bộ môn) đã có thé tiến hành tô chức một số các thí

nghiệm liên quan đến Vật lý Hạt nhân Các thí nghiệm tại phòng thí nghiệm bộ môn

đã và đang phục vụ cho các nhu cầu về hoc tập và nghiên cứu của sinh viên ngành

Vật lý học tại khoa Khi được tiếp cận các điều kiện thực nghiệm sinh viên có thể

phát huy khả năng tư duy và học hỏi kiến thức thực tế phục vụ cho công việc sau khi

hoàn thành bậc học Hiện nay, nhằm đảm bảo an toàn khi tiếp xúc với bức xạ, chỉsinh viên ngành Vật lý học đang theo học tại bộ môn có điều kiện tiếp XÚC Với cácbài thực hành vật lý hạt nhân Nhìn chung, các thí nghiệm về hạt nhân còn rất hạn

chế Sinh viên cần phải được thực hiện hành trên các thiết bị ghỉ nhận bức xạ trong

phòng thí nghiệm Sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực hành thông qua các thí

nghiệm giúp sinh viên phát triên được khả năng tư duy sáng tạo trong quá trình học tập.

Nhäm tạo điều kiện cho sinh viên học tập nghiên cứu vé bức xa alpha, beta

và có được kiến thức đảm bảo an toàn khi tiếp xúc với nguồn phat alpha, beta và các

loại bức xạ là hạt mang điện tương tự, thí nghiệm “Khao sát quy luật phan bố sé démtheo phân bố Gauss và phân bố Poisson” đã được xây dựng cho sinh viên tại phòngthí nghiệm bộ môn Thiết bị được sử dụng trong thí nghiệm này hệ đếm alpha-beta

tông RadEye HEC có thé do tổng hoạt độ alpha, beta của hat nhân phóng xa trongcác mẫu như thực phẩm, mẫu dat, nước, phin lọc không khí Vỏ được làm bằng nhựa

mềm, chịu được nhiệt độ cao, thích hợp cho nghiên cứu và do mẫu môi trường Tay

cam tích hợp kết hợp pin cho phép sử dụng lên đến 800 giờ trước khi phải sac lại

Đây là thiết bị mới, phục vụ cho sinh viên chuyên ngành Vật lý học của Trường

Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, học Học phân “Thyc hành hạt nhân” va

phục vụ cho nghiên cứu khoa học Vì thé, khóa luận tiễn hành khảo sát hoạt động của

thiết bị RadEye HEC, nhăm xây dựng cơ sở dữ liệu chuẩn phục vụ học tập và nghiêncứu có liên quan đến thiết bị VỀ Sau Nội dung của khóa luận sẽ tập trung khảo sátvùng điện áp mà đầu đò của thiết bị hoạt động ồn định nhất (vùng plateau), xây dựng

quy trình đo và ghi nhận hoạt độ phóng xa alpha và beta chuân Bên cạnh đó khóa luận tiền hành khảo sát quy luật phân bố số đếm alpha và beta theo phân bố Gauss và phân bỗ Poisson.

Khóa luận với đẻ tai “Khao sát hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC” được

thực hiện nhằm dat các yêu cầu nêu trên Nội dung khóa luận được chia thành:

© Chương L Trình bày cơ sở lý thuyết vẻ phân rã bức xa alpha của các

đồng vị “*U,TMU; phân rã bức xạ beta của đồng vị ***Th,”*Pa: tương

tác của bức xạ alpha-beta với vật chất.

o_ Chương IL Trình bày cấu trúc hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC; các

thông số kỹ thuật, các thao tác vận hành thiết bị: quy luật phân bố thông

kê số đếm alpha-beta theo phân bố Poisson và phân bố Gauss

© Chương III Trình bày cách xác định vùng plateau của hệ dém RadEye

HEC; xác định quy luật phân bồ số đếm alpha-beta theo phân bé Poisson

và phân bố Gauss.

CHƯƠNG I TONG QUAN 1.1 Lý thuyết về bức xa alpha

Hạt alpha có bản chất là hạt nhân ;He, điện tích là +2e, bị lệch trong điện trường

và từ trường Khi phân rã alpha, hạt nhân ban đầu *X chuyền thành hạt nhân “LY

và phát ra hat alpha [1] [2] [8] [12].

Phương trình phân rã alpha tông quát [8]:

^X=>^*Y+*He (1)

Trong đó:

o_ X là hạt nhân ban đầu:

o Y là hạt nhân được tạo thành;

o A là số nucleon;

o_ Z là điện tích hạt nhân ban dau.

Về quan hệ khôi lượng phân rã alpha thỏa mãn điều kiện sau đây [1], [2] [12]:

M„=M, +m, +2m,+Q (1.2)

Trong đó Mm, Mc, mạ và me tương ứng là khối lượng các hạt nhân me, hạt nhân

con, hạt alpha và hạt electron Q là khối lượng tương ứng với năng lượng tông cộng

giải phóng khi phân rã, bằng tông động nang của hạt nhân con và hat alpha [3] Hạt

alpha có khả năng đâm xuyên thấp nhất trong số các bức xạ ion hóa Trong khôngkhí ngay cả hạt alpha có năng lượng cao nhất do các nguồn phóng xạ phát ra cũng

chi đi được vài cm, trong môi trường sinh học quảng chạy của nó chỉ vài micromet

[2-3] Trong Hình 1.1 ở cudi quãng chạy cua bức xa alpha số tốc độ dém giảm nhanhkhi tăng bề dày vật liệu Do đó khi đo nguồn alpha người ta thiết kế khay đặt nguồn

ngay sát đầu đỏ va nguôn gan như đê hở [1].

Độ day bap thu, cm không khí

Hình 1.1 Quãng chạy hạt alpha trong không khí [1]

1.2 Lý thuyết về bức xạ beta

Phân rã beta là sự biến đồi của một hạt nhân thành hạt nhân khác với cùng khối

lượng nhưng điện tích thay đổi một đơn vị kèm theo việc phát ra một electron, hoặc

một positron hay chiếm một electron của lớp vỏ nguyên tử Như vậy có ba loại phân

rã beta là phân rã j3 phân ra B+ và bat electron quỹ dao [1-3].

1.2.1 Phan rã j'

Hạt B- là hat electron (e"} với khối lượng m, =9,1.10'"'kg, điện tích có độ

lớn bằng 1,6.10”C Phân rã 8” xảy ra khi hạt nhân phóng xạ thừa neutron Khi phân

rã - , hạt nhân ban đầu }X chuyền thành hạt nhân „3Ÿ và phát ra một hat electron

Hạt ` được gọi là positron, có khối lượng bằng hạt electron nhưng có điện tích

dương +le Khi phân rã positron, hạt nhân ban đầu 2X chuyên thành hạt nhân „ˆ,Y

và phát ra positron cộng với neutrino.

2X>„%Y+e'+v (1.5)

Phan ra positron là quá trình phân ra của proton thừa trong hat nhan thành

neutron [1-11].

p->n+c°+v (1.6)

1.3 Tương tác của hạt mang điện với vật chất

1.3.1 Sự truyền những hạt mang điện qua vật chất

Khi bức xạ truyền qua môi trường vật chất nó tương tác với các nguyên tử

trong môi trường (tương tác với các electron và hạt nhân trong nguyên tử) Ngoài ra

còn có quá trình tương tác Coulomb, tắn xạ không dan tính với nguyên tử của vật

chất gây ra sự ion hóa và kích thích nguyên tử Trong thực tế có thê xem quá trình này là quá trình làm chậm hạt mang điện bởi bì lúc va chạm nó làm mat một phan năng lượng Trong đó sự ion hóa là nguyên nhân chủ yếu khi hat mang điện truyền

qua môi trường vật chất Động năng của hạt bị mắt đi do kích thích nguyên tử hoặc

ion hóa [1].

Ngoài ra sự mat nang lượng của các hạt mang điện khi truyền qua vật chất còn

đo tán xạ đàn tính của hạt Nó được hiểu là quá trình tương tác giữa hai hạt mà trong

đó tông động năng của chúng được bảo toàn Sau quá trình va chạm động năng của

các hạt được phân bé lại và chiều chuyên động của chúng cũng thay đổi Những hat tích điện có năng lượng thấp bị tán xạ bởi lực Coulomb, trong khi những hạt có năng

lượng cao bị tán xa bởi lực hạt nhân [1-10].

1.3.2 Sự mắt năng lượng của hạt beta khi truyền qua vật chất

Electron có năng lượng tương đối nhỏ (< 2MeV) khi qua vật chat mat năng

lượng của nó do sự ion hóa và sự kích thích của các electron nguyên tử cũng như các

hạt nặng điện tích Diều khác biệt ở đây là nó có thé mat phan lớn năng lượng củamình và bị tán xạ ở những góc lớn Điều này dẫn đến sự thăng giáng của quãng chạy

electron sẽ lớn và đường đi của nó sẽ không tuyến tính như là đối với hạt mang điện.

Electron là hạt mang một điện tích và có khối lượng nhỏ nên nó truyền sâu vào bên

trong vật chất [1-10] Khi electron va chạm với các electron quỳ đạo của nguyên tử

trong môi trường vật chat thì xuất hiện hiệu ứng trao đỏi do không phân biệt được hai

electron này Hiệu ứng trao đôi có ảnh hưởng đáng ké đến quá trình electron truyền

qua vật chất Đối với hat positron thì không có hiệu ứng trao đôi mà có hiệu ứng hủy

cặp electron-positron làm ảnh hưởng đến sự truyền positron qua vật chat [1]

Do hạt electron tạo nên các cặp ion đọc theo đường đi của mình nên nó có độ

ion hóa riêng Độ ion hóa riêng là số cặp ion được tạo thành trên một đơn vị đường

đi của hạt electron Trong Hình 1.2 độ ton hóa riêng khá cao với các electron có năng

lượng thấp, giảm dan khi tăng năng lượng electron và đạt cực tiều ở năng lượng

khoảng [MeV rồi sau đó tăng chậm [1].

1000

E

số cặp ion/cm không khí $s

Độ ton bóa riêng,

CO ——LL1AL H1 XU 1 tr Ìi¿ïp

001 0,08 0,1 05 1,0 $ 10

Nang lượng hat beta, McV

Hình 1.2 Độ ion hóa riêng của của electron trong không khí [1]

Với năng lượng của electron không lớn, độ mat năng lượng của nó chủ yếu do

ion hóa thì đường đi của nó không phải là đường thăng do khối lượng của nó bằngvới khối lượng của electron trong nguyên tử Nên khái niệm về độ ion hóa riêng

không được xác định một cách đơn trị Hình 1.3 mô tả sự phụ thuộc của cường độ

clectron vào bê day vật chat khi nó truyền qua môi trường này.

Raax X

Hình 1.3 Sự phụ thuộc cường độ electron vào be day vat chat [1]

1.4 Tóm tắt Chương I

Trong Chương 1, khóa luận đã trình bay cơ sở lý thuyết về phân rã bức xạ

alpha của các đồng vị ?*U, ?“U; phân rã bức xa beta của đồng vị “Th, TM Pa; tương

tác của hạt mang điện với vật chất

CHƯƠNG II ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Hệ đếm alpha-beta tong RadEye HEC

Hệ dém alpha-beta tong RadEye HEC là thiết bị có thé đo tông hoạt độ alpha,

beta của hạt nhân phóng xa trong các mẫu như thực pham, mẫu đất, nước, phin lọc

không khí Các thông số kỹ thuật của hệ đếm được nhà sản xuất cung cấp như sau:

S

le)

So

©

Đâu dò: bán kính 5 em, đầu dò phát hiện tốt alpha và beta

Khay chứa nguon: đường kính 51,6 mm, bề dày tối đa 9,6 mm Bé day khay

chứa nguồn có thé được điều chỉnh từ 3,2 mm đến 7,9 mm

Don vị ghi nhận số đếm: số dém/ phút (cpm), sô dém/ giây (cps), Becquerel,

Becquerel/ cm?,

Thời gian đếm: tùy chọn thời gian dém từ 1 giây đến vai gid

Hiệu chuẩn: qua chương trình máy tính.

Phan mém máy tính: tiêu chuan RadEye.Exe, phiên bản 1.17.

Nguồn cung cap: điện thé 100-240 V xoay chiều, tần số 50-60 Hz.

Nhiệt độ: thiết bị có thé chịu nhiệt độ từ 0 đến 50°C

Âm thanh: âm thanh RadEye HEC báo hiệu khi thiết bị đã hoàn thành ghi nhận

số đếm.

Kích thước của hệ đêm: 38,1 x 12.1 x 30.5 cm

Khoi lượng của hệ đếm: 4,1 kg.

Báo động: giới hạn cảnh báo do người dùng xác định trên các mẫu.

Hình 2.1 Hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC

Bảng 2 Chức năng các menu trong hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC [7]

Menu chinh Menu con Mô ta chức năng

Switch off Tắt máy

Start measure ment | Bắt đầu đo phông

Cài đặt các thông số (mặc định)

Background Set parameter ;

trước các phép do

Scaler netto Đo với phép đo trừ phông

Chuyên đổi giữa các cài đặt định

Application

trước

Khi thao tác trên máy, đèn nén luôn

Backlight luôn sáng Nếu không thao tác dén

Bảng 2 Chức năng các menu trong hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC (tt) [7]

Menu chinh Menu con Mô ta chức năng

PresetTimeMode Cài đặt thời gian mặc định

Scaler PreseCountMode | Cài đặt số đếm mặc định

parameter Set time/count Cài đặt thời gian và số đếm

Alarm af Cài đặt báo động cho tốc độ đếm af

Khi máy ghi nhận số đếm mỗi xung

Alpha LED

cho một tín hiệu ánh sáng

Khi máy ghi nhận số đếm mỗi xung

Alpha Sound ;

cho một tín hiệu âm thanh

Set Time/ Date Cài đặt thời gian và ngày

Cài đặt cao thế cho máy

Settings : - —

Display af Cho phép hiện thị dong thời so dem

Display œ aP, hay chi hiện thị so đếm œ

Contrast Cai đặt tương phan man hình LCD

Cho phép cai đặt ngôn ngữ (tiếng

Language

Pháp, Anh, Đức)

2.2 Thao tác vận hành hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC

Các bước tiền hành đo không nguồn, được thực hiện dé khảo sát vùng plateaucủa đầu đò Các bước tiễn hành đo này tương tự các bước thực hiện đo có nguồn

Cài đặt điện thể

Chọn “Menu” => “Setting” => “Set

HV” (Điều chỉnh điện thé thích hop)

=> “Yes”

Tiến hành đo

Vào giao điện chính của

máy => “Info”

Hình 2.2 Sơ đò quá trình do không nguồn

Hình 2.2 trình bày sơ lược các bước đo không nguồn Các bước tiễn hành này

được trình bày cụ thé như sau:

Bước 1: Mo may

o Nhân vào phím mũi tên chính giữa trên giao diện máy, giữ trong khoảng 2s

© Sau khi buông tay, máy phát ra tiếng “bip” báo hiệu máy đã được khởi động

o Đợi khoảng 10s Sau đó ta sẽ tiến hành các bước tiếp theo (các thao tác thực

hiện xem phụ lục PA.1)

Bước 2: Cài đặt don vị ghi nhận số đếm

© Đề chọn đơn vị đo thích hợp ta nhắn vào phím “Menu” trên máy

o Nhân phím mũi tên lên xuống trên máy, chon “Measuring unit” Sau khi

chọn, giao điện RadEye HEC sẽ hiện lên các đơn vị: cps (số dém/ giây) cpm(số đếm/phút),

o Dé chon gia tr nhan phim “Select”, dé xác nhận thao tác vừa chon nhân

“Yes” (các thao tác thực hiện xem phụ lục PA.2)

Bước 3: Cài đặt điện thế

eo Đề chọn điện thé cần do ta nhân vào phím “Menu” trên máy.

le) Tiếp tục vào menu chính chon “Setting” => chọn “Set HV” Điều chỉnh điện

thé bằng cách nhắn mũi tên lên xuống, đến giá trị cần đo.

o Dé xác nhận giá trị vừa cải đặt ta nhắn “Yes” (các thao tác thực hiện xem

Bước 5: Tiến hành đo phông = Vào giao điện chính của máy

o Nhân vào phim “Info” dé tiến hành do, sau khi nhấn giao diện sẽ hiện

“STOP” và thời gian bắt đầu dém có nghĩa là máy đang ghi nhận số liệu.

o Nếu muốn dừng lại, nhắn vào phím “Info” để máy dừng do, sau khi nhắn giao

diện sẽ hiện “START” và thời gian dừng đếm có nghĩa là máy đã dừng ghi nhận số liệu.

Nhân vào đây de bắt

dau ghi nhận so đêm

Hình 2.3 Giao diện RadEye HEC khi bắt đầu đo

Nhắn dừng lại dé ghi

nhận sô đêm

Hình 2.4 Giao diện RadEye HEC khi kết thúc quá trình đo

Đối với các phép đo có nguồn tiến hành các bước tương tự với các phép do

không nguồn chỉ bô sung thao tic đặt nguôn vào khay cụ thê như sau:

o Điều chỉnh vị trí nguồn bằng cách dùng cờ-lê lục giác nới lỏng khay

nguôn Điều chỉnh độ sâu của khay đựng nguồn bang cách xoay đáy

của khay đến độ cao thích hợp (dùng thước kẹp dé xác định chính xác

vị trí, hạn chế sai số khoảng cách sẽ hạn chế được sai số của số đêm).

o Đặt nguôn vào khay và cô định vị trí.

Đặt nguồn vào khay [

4

Hình 2.5 Nguôn và sau khi cô định nguon vào khay

2.3 Nguyên lý ghi nhận bức xạ của hệ đếm alpha-beta tổng RadEye HEC

Cau tạo đầu dò hệ đếm alpha-beta tong RadEye HEC là một tô hợp gồm tinhthé nhấp nháy và ống nhân quang điện Tinh thé nhấp nháy trong đầu đò là một tinhthê kép gồm một lớp ZnS(Ag) dùng dé phát hiện bức xa alpha và một lớp nhựa POP

hoặc POPOP dùng dé phát hiện bức xa beta Hình 2.6 mô ta cau tạo tinh thé nhap

nháy của đầu dò gồm hai lớp đề phát hiện đồng thời bức xa alpha va beta

Trong Hình 2.7 khi bức xa đập vào ban nhấp nháy của dau dò nó sẽ ion hóa

và kích thích nguyên tử hay phân tử của chất nhấp nháy Sau khoảng thời gian từ

(10° —10'”}s các phân tử này chuyền về trạng thái cơ bản, chúng sẽ phát ra một ánh

sáng nhấp nháy (các photon ánh sáng) Anh sáng phát ra di vào ống nhân quang điện,

từ đó biến thành dòng điện tín hiệu đầu ra của dau dò nhấp nháy được lay ra bằng

mach RC [1].

Hình 2.7 Minh họa nguyên lý ghi nhận bức xa alpha va beta của hệ đếm

alpha-beta tông RadEye HEC [10]

2.4 Quy luật phân bố thống kê số đếm theo phân bố Poisson va phân bố Gauss

Trong đo đạc thực nghiệm và phân tích hạt nhân, mẫu nghiên cứu thường chứa

nhiều hạt nhân phóng xạ nhưng hệ do chí ghi nhận được một phần nhỏ các hạt phóng

xạ Gọi P là xác suất đề hạt nhân phóng xạ phát ra từ nguôn và được ghi nhận bởi đầu

đò, n là số hạt nhân phóng xạ phát ra từ nguồn Với P 1 và n lớn, sự phân bố sốđếm được tuân theo quy luật thông kê Poisson [1], [4] [5], [6] [9]:

Khi tốc độ đếm tăng, xác suất dé có tốc độ đếm n, trong 1 lần đo tuân theo

phân bố Gauss được tính theo công thức [1], [4] [5] [6] [9]:

Trong đó:

o k: là số lân đo;

Á gf a x IÀ Pa

on: là sô đêm ghi nhận được ở lan do thứ i;

o n:la so đêm trung bình.

2.5 Tóm tắt chương II

Trong chương 2, khóa luận đã trình bày vẻ đối tượng và phương pháp nghiên

cứu bao gồm: các thông số kỹ thuật của thiết bị, chức năng các menu, các thao tác vận hành hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC; nguyên lý ghi nhận bức xạ của hệ

dém alpha-beta tong RadEye HEC; quy luật phân bồ thống kê số đếm alpha-beta theo

phân bố Poisson và phân bố Gauss.

CHUONG IIL KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Xác định vùng plateau của đầu đò hệ đếm alpha-beta ting RadEye HEC

Theo kiến nghị cúa nhà san xuất, đầu đò của hệ dém alpha-beta tổng RadEye

HEC có điện the hoạt động ôn định là 790 V Tuy nhiên, dé đảm bảo an toàn và không

có sai sót trong quá trình thực nghiệm, vùng điện thé hoạt động của dau dò hệ đếm

cần được khảo sát lại Trong khóa luận, mỗi phép đo được thực hiện trong 30 giây,

sự phụ thuộc của số đếm vào điện thé được khảo sát từ 500 V đến 1200 V.

Bang 3.1 Thông tin nguồn, ngày đo, thời gian đo khảo sắt plateau

Ngày đo Nguồn Loại bứcxạ | Thời gian đo

Số đềm

« Số đếm beta không nguồn

= _ Sô đêm beta với nguôn Lu;O;

= Số đếm beta với nguồn §17 UMF-2000

Vùng

R plateau !

Vp

500 600 700 V, 800 V~" 900 1000

Dién thé (V)

Hình 3.2 Biéu đồ phân bố số đếm alpha theo điện thé

Từ 46 thị Hình 3.1 và Hình 3.2 đường plateau là dang đường cong nim ngangtăng dần lên từ phía bên trái ở giữa khá cân bằng và lên cao nhất ở phía bên phải

Đầu dd cần phải được cung cap một điện thế hợp lý đề có thé ghi nhận tín hiệu Gọi

V là điện thế được điều chỉnh dé khảo sát vùng plateau Ở điện thé V < Vo, ống đếmchưa làm việc Khi tăng điện thế V > Vọ, ống đếm bắt đầu làm việc Tiếp tục cho điệnthế tăng đến một khoảng, số đếm thăng giáng it, gần như không có sự thay đôi nhiềutheo điện thế trong một dai từ 100 V đến 200 V, đây là vùng plateau cần quan tâm[1-6] Cụ thẻ, từ 46 thị Hình 3.1 và Hình 3.2 tôi chọn vùng plateau từ 750 V đến 850

V Chọn điện thế tối ưu tại Vp, điểm nằm giữa vùng plateau, khi đó đầu đò hoạt động

dn định, ít phụ thuộc vào sự thăng giáng của điện thế V [1-6] Vì vậy, tôi chọn vùng

plateau này với cao thé tối ưu là 790 V dé tiến hành các thí nghiệm ở phần sau Doancuối của đường plateau gọi là vùng phóng điện V > V; Tại vùng này tốc độ đếm tăngmạnh tạo thành đường dốc trên đồ thị Nếu thiết bị đo vận hành trong vùng phóngđiện, đầu dò rơi vào chế độ phóng điện liên tục dẫn đến hư hỏng thiết bị Tóm lạiđiện thể đo nhà sản xuất kiến nghị hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm đã đo đạc

3.2 Khao sát phân bố thống kê số đếm alpha-beta theo phân bố Poisson

Hệ đếm alpha-beta tông được cài đặt với các thông số:

o Điện thé: 790 V

o Thời gian đo: 30 s

o Số lần do: 200 lan

o Ngày do: 10/11/2020

© Thông tin ngudn:

Ngày san xuất: 25/12/2007

Đông vị: Nguôn chứa 4 đồng vị (””Uu, “UL **Th, ?”Pa), trong đó:

¥Y UU cho số đếm alpha, với hoạt độ 30.7 Bq tại thời điểm

PB.5 đối với số đếm alpha, xem bảng PB.6 đối với số đếm beta Tan số thực nghiệm

trong bảng được thống kê lại từ số lần xuất hiện của số đếm trong phép đo Xác suấtPoisson (P,,,,,,,) được tính bằng máy tính Poisson [11] Sau khi tính được xác suấtPoisson của số đếm alpha-beta, ta tính được tan số lý thuyết theo phân bố Poisson(E ¿} bằng công thức (2.4) Bảng tần số thực nghiệm và tần số lý thuyết số đếm

alpha trình bày ở Bảng 3.2

Bang 3.2 Tan số thực nghiệm và lý thuyết số đếm alpha theo phân bố Poisson khi

đo với nguồn 817 UMF-2000

Bang 3.2 Tan số thực nghiệm và lý thuyết số đếm alpha theo phân bố Poisson khi

đo với nguôn 817 UMF-2000 (tiếp theo)

Số đếm alpha Xác suất Poisson

250 260 270 280 2920 WO 310 320 330

Số dem

Hình 3.3 Biéu đô so sánh tan số lý thuyết và tần số thực nghiệm số đếm alpha

theo phân bố Poisson

Tương tự ta tính được tan số lý thuyết và tần số thực nghiệm số đếm beta theo phân

bé Gauss được trình bày ở Bảng 3.3

Bảng 3.3 Tan số thực nghiệm va lý thuyết số đếm beta theo phân bố Poisson khi đo

với nguồn 817 UMF-2000

Số đếm beta Xác suất Poisson | Tân số lý thuyết

(n,)

381

388 391 392 393

397