báo cáo nghiên cứu phương pháp chuẩn k0-inaa tại kênh nhanh của hệ phân tích kích hoạt với nguồn am-be

LOGO ĐẠI HỌC QUỐC GIA- THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Tp. HỒ CHÍ MINH- 09/2014 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA k 0 −INAA TẠI KÊNH NHANH CỦA HỆ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT VỚI NGUỒN Am–Be Người hướng dẫn khoa học: TS. HUỲNH TRÚC PHƯƠNG NGUYỄN THỊ HOÀI THU Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao Mã số: 60 44 05 Nội dung Lý do chọn đề tài 1 Tổng quan về phân tích kích hoạt neutron 2 Thực nghiệm xác định hệ số Q 0 và k 0 của một số nguyên tố tại kênh nhanh nguồn Am-Be 3 Áp dụng phương pháp chuẩn hóa k 0 -INAA phân tích hàm lượng một số nguyên tố 4 5 Kết luận và kiến nghị 2 Lý do chọn đề tài Hệ thống phân tích kích hoạt neutron của Bộ môn Vật lý Hạt nhân sử dụng nguồn neutron đồng vị Am-Be Kênh neutron nhiệt Kênh nhanh Kênh nhiệt nghiên cứu và phát triển phương pháp chuẩn hóa k 0 tại kênh neutron nhiệt của nguồn Am-Be Kênh neutron nhanh: φ f φ e α f cần thiết nghiên cứu phương pháp chuẩn hóa k 0 -INAA tại kênh nhanh của hệ phân tích kích hoạt. 3 I. Tổng quan I.1. Phân tích kích hoạt neutron (Neutron ActIIation Analysis – NAA)  Cho phép xác định định tính và định lượng các nguyên tố.  Khả năng phân tích đồng thời đa nguyên tố.  Độ nhạy đến ppm hoặc ppb.  Không phá mẫu.  Thích hợp trong việc xác định các mức hàm lượng rất thấp trong vật liệu siêu sạch hoặc khi lượng mẫu phân tích rất nhỏ. 4 I.2. Nguyên lý của phương pháp phân tích kích hoạt neutron Sơ đồ mô tả phản ứng (n,γ) I. Tổng quan 5 A 1 A 1 * A 1 Z 0 Z Z X n ( X) X + + + → → + γ  Nguồn neutron (nguồn ĐV, máy phát/máy gia tốc, lò phản ứng)  Dụng cụ thích hợp để phát hiện/ghi nhận & xử lý phổ gamma  Kiến thức tổng hợp về: - Phản ứng hạt nhân của neutron tương tác với hạt nhân bia trong mẫu; - Quá trình phân rã của hạt nhân phóng xạ tạo thành sau phản ứng. I.3. cơ sở vật chất của NAA I. Tổng quan 6 S =1-exp(-λt i ) D = exp(-λt d ) C = [1-exp(-λt m )]/(λt m ) I.4. phương trình kích hoạt 7 I. Tổng quan p A th th 0 e e p m N N .w. [G . G I( )].S.D.C. . t M θ = φ σ + φ α γ ε I. Tổng quan I.5. các phương pháp chuẩn hóa Chuẩn hóa tuyệt đối Chuẩn hóa tương đối Chuẩn đơn nguyên tố Chuẩn hóa k 0 8 I. Tổng quan I.5. các phương pháp chuẩn hóa  Phương pháp chuẩn hóa tuyệt đối Thông số trường neutron Thành phần đo phổ Số liệu hạt nhân Hiệu suất detector Ảnh hưởng bởi nhiều nguồn sai số do sử dụng một loạt số liệu hạt nhân và số liệu thực nghiệm 9 p m * * * * * * * p 0 th 0 * * sp 0 th e 0 p . 6 e N / t M. . G .f G .Q ( ) w.S.D.C ( g / g) . . . 10 A M . . . G .f G .Q ( ) . ε θ γ σ + α ρ µ = θ γ σ + α ε I. Tổng quan I.5. các phương pháp chuẩn hóa  Phương pháp chuẩn hóa tương đối Mẫu Chuẩn rất khó để tạo ra mẫu chuẩn có thành phần hóa học giống với mẫu phân tích không phù hợp để phân tích đa nguyên tố 10 P m * P m 6 N / t w.S.D.C ( g / g) .10 N / t WS.D.C ρ µ =    ÷  ÷   [...]... phân tích kích hoạt neutron Phản ứng hạt nhân Thời gian chiếu Thời gian rã Thời gian đo 13 II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 II.2 Hệ phân tích kích hoạt neutron tại Bộ môn VLHN Cấu hình nguồn neutron Am-Be 14 II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 II.2 Hệ phân tích kích hoạt neutron tại Bộ môn VLHN Hệ chuyển mẫu MTA-1527 nhờ bơm áp lực 15 II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 II.2 Hệ phân tích kích. .. các phương pháp chuẩn hóa  Phương pháp chuẩn đơn nguyên tố M* θ.σ.γ G th f + G e Q 0 (α) ε p k= * * * * * * M.θ σ γ G th f + G e Q 0 (α ) ε p  Hệ số k  Phương trình cơ bản NP / t m ρ(µg / g) = w.S.D.C  k P m   W.S.D.C ÷ ÷    N /t Vì hệ số k phụ thuộc vào các thông số của thiết bị chiếu và hệ đo Không linh hoạt khi thay đổi điều kiện chiếu và đo 11 1 * 10 6 I Tổng quan I.5 các phương pháp chuẩn. .. định hệ số Q0và k0 II.4 Thực nghiệm xác định hệ số k0 Nhận xét  Sai số tương đối của hằng số k0,Au được xác định bằng kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am-Be so kết quả thực nghiệm 51 của De Corte và cộng sự nhỏ hơn 15% Trong đó, sai số tương đối của hằng số k 0,Au( V) là nhỏ nhất (2,5%)  Nguyên nhân:  Hiệu suất detector  Bề dày của mẫu chuẩn không chính xác  Khi xác định các thông số của nguồn và hệ. .. định hệ số Q0và k0 II.3 Thực nghiệm xác định hệ số Q0 Q 0,a ( α ) = FCd,Au = 0,991 Fa = 1 f (FCd,a R Cd,a − 1) f = 3,213 ± 0,013 R Cd = A sp A A sp = * sp W 18 [10] t i t d Np / t m W.S.D.C t m NP II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 II.3 Thực nghiệm xác định hệ số Q0 Chuẩn bị mẫu Nguyên tố phân tích: Au, Mn, V, Mo, Br 19 II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 II.3 Thực nghiệm xác định hệ số Q0 Chuẩn. .. thông số của nguồn và hệ đo như tỉ số thông lượng f, độ lệch phổ α và đường cong hiệu suất εp cũng gặp phải sai số 31 III Áp dụng phương pháp k0-INAA phân tích hàm lượng một số nguyên tố Bảng 3.1: Khối lượng của các mẫu dùng cho phân tích Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Nguyên tố Hợp chất phân tích Hàm lượng Khối lượng (g) Hàm lượng Khối lượng (g) (g/g) Hàm lượng Khối lượng (g) (g/g) (g/g) MnO2 55 Mn 0,0502 0,0117 0,0504... môn VLHN Hệ chuyển mẫu MTA-1527 nhờ bơm áp lực 15 II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 II.2 Hệ phân tích kích hoạt neutron tại Bộ môn VLHN Detector HPGe Máy tính Bình chứa Nitơ lỏng Hệ phổ kế gamma với detector HPGe 16 II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 PHƯƠNG PHÁP II.3.Thực nghiệm xác định hệ số Q0 TỈ SỐ CADMI f = ( FCd,r R Cd,r − 1) Q 0 ( α ) G e,r / G th,r f Au = f a = f (F Cd,Au R Cd,Au − 1) Q0,Au... xác định hệ số Q0và k0 II.3 Thực nghiệm xác định hệ số Q0 Nhận xét  Hệ số Q0 của một số đồng vị dựa trên phổ neutron nguồn Am-Be thấy có sự sai lệch không đáng kể so với phép đo Q0 trên lò phản ứng  Sự sai lệch giữa giá trị thực nghiệm và giá trị tham khảo đều nhỏ hơn 10% (ngoại trừ Mo) 27 II Thực nghiệm xác định hệ số Q0và k0 II.4 Thực nghiệm xác định hệ số k0  Np / t m   ÷ * * * *  w.S.D.C a... 0,1007 0,0252 0,1008 0,0252 51 V2O5 81 KBr Chất nền 2,0002 2,0003 2,0001 2,7022 2,7026 2,7019 CaO Tổng 32 III Áp dụng phương pháp k0-INAA phân tích hàm lượng một số nguyên tố Bảng 3.2 : Các số liệu thực nghiệm của mẫu 1 Mẫu 1 Thời gian chiếu Thời gian đo Thời gian rã Năng lượng Diện tích đỉnh Np ti(s) tm(s) td(s) Eγ (keV) (số đếm) 81240 7200 2520 846,8 654 ± 11,14% 81240 7200 2520 140,5 422 ± 7,99%... 1434,1 65 ± 10,66% 81 Br 554,3 789 ± 8,07% 81240 7200 2520 776,5 643 ± 7,88% Nguyên tố 55 Mn 98 Mo 51 33 III Áp dụng phương pháp k0-INAA phân tích hàm lượng một số nguyên tố Bảng 3.3 : Các số liệu thực nghiệm của mẫu 2 Mẫu 2 Thời gian chiếu ti(s) Thời gian rã td(s) Năng lượng E γ Diện tích đỉnh Np (keV) Thời gian đo tm(s) Nguyên tố (số đếm) 7200 81 846,8 816±6,07% 7200 540 140,5 366 ± 8,44% 10860 140,5... 540 62271 55 669 ± 4,67% 554,3 4551±1,88% 776,5 4102±1,78% 68400 68400 Br 68400 62271 34 10860 III Áp dụng phương pháp k0-INAA phân tích hàm lượng một số nguyên tố Bảng 3.4 : Các số liệu thực nghiệm của mẫu 3 Mẫu 3 Thời gian chiếu ti(s) Thời gian đo tm(s) Thời gian rã td(s) Năng lượng Eγ Diện tích đỉnh Np (số (keV) Nguyên tố đếm) 82260 7200 1200 846,8 880 ± 2,84% 82260 81171 11940 846,8 765 ± 3,41% . tại kênh neutron nhiệt của nguồn Am-Be Kênh neutron nhanh: φ f φ e α f cần thiết nghiên cứu phương pháp chuẩn hóa k 0 -INAA tại kênh nhanh của hệ phân tích kích hoạt. 3 I. Tổng quan I.1. Phân. đề tài Hệ thống phân tích kích hoạt neutron của Bộ môn Vật lý Hạt nhân sử dụng nguồn neutron đồng vị Am-Be Kênh neutron nhiệt Kênh nhanh Kênh nhiệt nghiên cứu và phát triển phương pháp chuẩn. NHIÊN Tp. HỒ CHÍ MINH- 09/2014 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA k 0 −INAA TẠI KÊNH NHANH CỦA HỆ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT VỚI NGUỒN Am–Be Người hướng dẫn khoa học: TS. HUỲNH TRÚC PHƯƠNG NGUYỄN THỊ HOÀI THU Chuyên