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

LỜI CẢM ƠN Trong sut quá trình hc tp và rèn luyn ti B môn Vt Lý Ht Nhân - Khoa Vt Lý -  i Hc Khoa Hc T Nhiên, nh s tn tình ch dy, ng dn  ca quý Thn nay em t nghip tha mình. Tc ht, em xin chân thành cn quý Thy Cô trong B môn Vt lý Ho mu kin thun li cho em trong sut khóa hc. Em xin gi li bic n Thy Hunhiu thi gian và tâm huyt tng dn nghiên cu, luôn luôn theo dõi quá trình thc hi tài  em hoàn thành lut nghip. Tc bit là các bn hc viên cao hc ng hng viên tinh thn tôi trong quá trình hc tp và thc hin lu Mu c gng hoàn thin lu tránh khi nhng thiu sót, rt mong nhc nha quý Thy Cô và các bn. Em xin chân thành c Tp. H Chí Minh, tháng 04 Nguyn Th Hoài Thu MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv LỜI MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 3 1.1. Gii thiu 3 1.2. Tng quan tình hình nghiên cu v t neutron 4 1.3. Nguyên lý ct 8 1.3.1. T phn ng 9 1.3.2. Các ngun neutron dùng trong phân tích kích hot neutron 10 t 14 1.5. Các phng pháp chun hóa NAA 16 1.5.1. Phng pháp chun hóa tuyi 16 1.5.2. i 17 1.5.3.  18 1.5.4. Phng pháp chun hóa k 0 18 1.6. Vài nét v  0 19 1.6.1. Các h s n c 0 -INAA 19  chính xác c 0 -INAA 23 c nghinh các thông s  p 24 nh h s lch ph  24 1.7.2. Thc nghinh h s c Hogdal) 29 1.8. Kt lu 30 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ Q 0 VÀ k 0 CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TẠI KÊNH NHANH NGUỒN Am-Be 31 c phân tích mu bt neutron 31 2.1.1. Vic la chn các yu t cn thit cho phân tích kích hot neutron 31  gamma 32 2.1.3. X lý ph gamma 32 2.2. H phân tích kích hot neutron ti B môn Vt lý Ht nhân 33 2.2.1. Ngung v Am-Be 33 2.2.2. H chuyn mu t ng MTA1527 35 2.2.3. H ph k gamma 35 2.3. Thc nghinh h s Q 0 36 2.3.1. Chun b mu 38 2.3.2. Chiu 41 2.4. Thc nghinh h s k 0 44 2.5. Kt lu 47 Chƣơng 3. ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN HÓA k 0 -INAA PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TRONG MẪU HÓA CHẤT 48 t v 48 3.2. Chun b mu 48 3.3. Chiu u 49 ng nguyên t b 0 -INAA 51 3.5. Kt qu 56 3.6. Kt lu 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 DANH MỤC CÔNG TRÌNH 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT A sp : Ho riêng ca nguyên t phân tích, (phân rã.s 1 .g 1 ) A sp * : Ho riêng ca nguyên t chun, (phân rã.s 1 .g 1 ) b  tit din ht nhân C : H s hiu chnh thm [= (1-e -m  m ] D : H s hiu chnh thi gian phân rã [= e - ] E ng neutron E Cd : ng cadmi, (E Cd = 0,55 eV) E  ng tia gamma r E ng cng hiu dng trung bình f : T s ng neutron nhing neutron trên nhit F Cd : H s hiu ch truyn qua Cd ca neutron nhit G e : H s hiu chnh t che chn neutron trên nhit G th : H s hiu chnh t che chn neutron nhit HPGe : Detedtor germanium siêu tinh khuyt INAA : Phân tích kích hot neutron dng c I 0 : Tit din tích phân cng ca phân b ng neutron trên nhit ng hng 1/E I 0 () : Tit din tích phân cng ca phân b ng neutron trên nhit không tuân theo quy lut 1/E, (cm 2 ) M : Khng nguyên t ca nguyên t bia, (g.mol 1 ) N p : S ng toàn phn N p /t m : T c cnh tia  u chnh cho thi gian cht và các hiu ng ngt, (s 1 ) n(v) : Mt  neutron  vn tc neutron v Q 0 : T s tit din tích phân cng trên tit din  vn tc neutron 2200 m.s 1 ii Q 0  : T s tit din tích phân cng trên tit dii vi ph neutron trên nhit t i : Thi gian chiu t m : Th T 1/2 : Chu kì bán rã w : khng mu W : khng nguyên t  : H s  lch ph neutron trên nhit  : Xác sut phát tia gamma c  p : Hiu sut ghi tng tia gamma   ph cng v  : Hng s phân rã  0 : Tit din phn ng (n,)  vn tc neutron 2200 m.s 1 , (cm 2 ) (v) : Tit din phn ng (n,)  vn tc neutron v, (cm 2 ) (E) : Tit din phn ng (n,)  ng neutron E, (cm 2 )  f : Thông lung neutron nhanh, (n.cm 2 .s 1 )  s : Thông lung neutron chm, (n.cm 2 .s 1 )  e : Thông lung neutron trên nhit, (n.cm 2 .s 1 )  th ng neutron nhit, (n.cm 2 .s 1 ) (v) ng neutron  vn tc v, (n.cm 2 s 1 ); (v) = n(v).v (E) ng neutron  ng E, (n.cm 2 s 1 ) iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Nhng ngung v 10 Bảng 1.2. Sai s ng c 0 -INAA 24 Bảng 1.3. Các monitor kích hot và d liu h  s nh h s , F Cd =1, ngoi tr Au 27 Bảng 2.1. Khng ca các mu dùng cho thc nghim 39 Bảng 2.2. Thông s ht nhân cng v quan tâm 41 Bảng 2.3. Các s liu thc nghim ca các mu 48 Bảng 2.4. Các s liu tính toán cng v 42 Bảng 2.5. Giá tr Q 0 ca ng v quan tâm 43 Bảng 2.6. Giá tr k 0,Au cng v quan tâm 45 Bảng 2.7. So sánh kt qu hng s k 0,Au cng v 55 Bảng 3.1. Khng ca các mu dùng cho phân tích 48 Bảng 3.2. Các s liu thc nghim ca mu 1 49 Bảng 3.3. Các s liu thc nghim ca mu 2 50 Bảng 3.4. Các s liu thc nghim ca mu 3 51 Bảng 3.5. Các s liu thc nghim Q 0  0,Au,  p ca nguyên t phân tích 53 Bảng 3.6. ng ca các nguyên t phân tích trong mu 1 53 Bảng 3.7. ng ca các nguyên t phân tích trong mu 2 54 Bảng 3.8. ng ca các nguyên t phân tích trong mu 3 54 Bảng 3.9. ng trung bình và sai s trung bình ca nguyên t phân tích trong các m  55 Bảng 3.10. Các s liu tham kho 55 Bảng 3.11. Kt qu ng các nguyên t trong mu 1 56 Bảng 3.12. Kt qu ng các nguyên t trong mu 2 56 Bảng 3.13. Kt qu ng các nguyên t trong mu 3 57 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.  phn ng bt neutron 8 Hình 1.2. Ph neutron trong lò phn ng 13 Hình 2.1. Cu hình ngun neutron Am-Be 34 Hình 2.2. H chuyn mu MTA-1527 nh c 35 Hình 2.3. H ph k gamma vi detector HPGe 36 Hình 2.4. ng ngon t 39 Hình 2.5. Các mu hóa cht dng bt. 40 Hình 2.6. ng mu dùng trong kích hot neutron. 48 1 LỜI MỞ ĐẦU K thut phân tích kích hot neutron (Neutron Activation Analysis  NAA) là mt k thut phân tích kích hot ht nhân hi nh chính xác cao. K thut này hic áp dng rng rãi trong nhic nghiên cu o ca cht, nông-y-sinh h Vi vic x lý mu bng các dng c chuyên dng, ving các detector bán dn và vic x lý s lic máy tính hóa, k thut kích hot ng th40 nguyên t trong hu ht các loi mu mà không cn vic x lý hóa. Vic áp dng các quy trình thun dng c c gi là phân tích kích hot dng c m quan trng nht ca NAA so vi các k thut khác. Nc thc hin vi các mu sau khi kích ho loi tr nhng ng hong v phóng x quan tâm thì k thuc gi là phân tích kích hot có x lý hóa (RNAA). K thut c s dng vì tn nhiu công s  nhy ca mt s nguyên t [2].  môn Vt lý ht nhân - i hc Khoa hc t nhiên Tp. ng và hoàn thin h thng phân tích kích hot neutron vi ngun ng v Am-Be và ho ca mu sau khi chi (Tl) hoc m Geiger-Muller. Cùng vi s phát trin ca b môn Vt lý ht nhân, h phân tích kích ho c phát trin kt hp vi vi    phóng x ca mu bng detector Germanium siêu tinh khit (HPGe) t  Vic kh nhy ca các nguyên t trên h phân tích kích hot vi detector c nghiên cc phát triáp chun hóa k 0 cho h phân tích kích hot v   c thc hi   y gii hn phát hin và h s nhy ca các nguyên t i vi h phân tích kích hot vi ngun neutron Am-i h ph k gamma HPGe cn phi nghiên cu tip theo nh ngày càng hoàn thin cho phép phân tích kích hot neutron ti b môn Vt lý ht nhân. 2 H thng phân tích kích hot neutron ca B môn Vt lý Ht nhân gm có ngu  ng v Am-Be vi hai kênh chiu: kênh neutron nhit và kênh nec khai thác s dng trong vic nghiên cu và ging dng s  nghiên cu và phát tri   n hóa k 0 ti kênh neutron nhit ca ngun Am-i vi kênng neutron nhanh, ng neutron nhi lch ph neutron trên nhit  và t s ng neutron nhit so vng neutron trên nhit f c nghiên cu và thc hi tài gn t ti B môn vt lý ht nhân - i hc Khoa hc t  c nghiên cn hóa k 0 -INAA ti kênh nhanh ca h phân tích kích hot vi ngun Am-Be là cn thit ng nghiên cu ca nhóm phân tích kích ho thc hin nghiên cu này thì cn thc hin mt s thc nghi  n hóa k 0  thc nghinh h s Q 0 , thc nghinh h s k 0 i vi các nguyên t có th c trên h phân tích kích hot ti b môn Vt lý ht nhân. Ni dung lu    ng quan v      t neutron. Trong t s v  kích ho c nghinh h s Q 0 và k 0 ca mt s nguyên t ti kênh nhanh ngun Am-u v h phân tích kích hot neutron vi ngun Am-Be, t c hic nghinh h s Q 0 và k 0 cho vài nguyên t n hóa k 0 -ng mt s nguyên t trong mu hóa chng các nguyên t trong mc phân tích dchun hóa k 0 , kt qu c so sánh vi giá tr pha ch Kt lun và kin ngh. [...]... mẫu với hàm lượng cực thấp Trong giai đoạn này, hàng loạt các phương pháp phân tích kích hoạt dùng neutron hoặc các hạt khác song song phát triển như: phân tích kích hoạt với neutron trên nhiệt, phân tích kích hoạt với gamma tức thời, phân tích kích hoạt với neutron 14 MeV, phân tích kích hoạt với nguồn Cf-252, phân tích kích hoạt với lò phản ứng xung, phân tích kích hoạt cho phép đo U và Th qua phân. .. dụng trong phân tích kích hoạt neutron trong xu hướng triển khai bảo đảm chất lượng/kiểm soát chất lượng cho phòng thí nghiệm INAA - Năm 2012, Huỳnh Trúc Phương và cộng sự [21] nghiên cứu phát triển phương pháp chuẩn hóa k0-INAA trên hệ phân tích kích hoạt với nguồn neutron đồng vị Am-Be tại bộ môn Vật lý hạt nhân, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM 1.3 Nguyên lý của phƣơng pháp phân tích kích hoạt Sau... trong những phát triển đáng kể của NAA Phương pháp này cho phép ta phân tích được đa nguyên tố trong nhiều loại mẫu mà không cần dùng đến mẫu chuẩn như các phương pháp trước đây Phương pháp chuẩn hóa k0 với những ưu điểm như đơn giản, linh hoạt và độ chính xác cực kỳ cao đã giúp cho phương pháp phân tích kích hoạt có những đóng góp đáng kể cho khoa học và đời sống như phân tích các nguyên tố vết, phát... chiếu và đo 1.5.4 Phƣơng pháp chuẩn hóa k0 Phương pháp k0 được A.Simonits và F De Corte giới thiệu vào năm 1975 Đây là phương pháp được sử dụng để khắc phục nhược điểm của phương pháp tuyệt đối và phương pháp chuẩn đơn Nghĩa là nó linh hoạt hơn phương pháp chuẩn đơn trong việc thay đổi điều kiện chiếu và đo đồng thời chính xác hơn phương pháp tuyệt đối Trong phương pháp này, hệ số k0 được xác định bằng... nghiệm giống như các hệ số k trong phương pháp chuẩn đơn, nhưng khác ở chỗ là hệ số k0 chỉ bao gồm các thông số chiếu và điều kiện đo Như vậy hệ số k0 là tổ hợp của các số liệu hạt nhân được xác định từ thực nghiệm và độc lập với thiết bị chiếu và hệ đo 18 1.6 Vài nét về phƣơng pháp k0 Phương pháp chuẩn hóa k0-INAA là phương pháp so sánh đơn được chuẩn hóa cho phép phân tích kích hoạt neutron dụng cụ... phép phân tích 1.5.2 Phƣơng pháp chuẩn hóa tƣơng đối Trong phương pháp tương đối, một mẫu chuẩn có hàm lượng nguyên tố cần phân tích đã biết được chiếu kèm với mẫu phân tích Do đó, các giá trị như thông lượng neutron, tiết diện, thời gian chiếu, hiệu suất ghi,… bị triệt tiêu Dựa vào tỉ số giữa hai phương trình kích hoạt của mẫu và chuẩn theo phương trình (1.5), hàm lượng được tính bằng phương pháp. .. qua phân rã neutron, phương pháp chuẩn đơn và chuẩn hóa k0 trong phân tích kích hoạt neutron Bắt đầu từ 1991, phương pháp chuẩn hóa k0 liên tục được phát triển và áp dụng, tại hầu hết các lò phản ứng trên thế giới đều sử dụng phương pháp INAA để phân tích các nguyên tố trong nhiều loại mẫu khác nhau Năm 1992 Hội nghị Quốc tế đầu tiên cho người sử dụng phương pháp k0 được tổ chức vào tại trường Đại học... TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 1.1 Giới thiệu Phân tích kích hoạt neutron (Neutron Activation Analysis – NAA) là một kỹ thuật phân tích có độ nhạy cao đáp ứng được cả hai yêu cầu định tính và định lượng của phân tích đa nguyên tố trong nhiều loại mẫu khác nhau Từ khi được Geoge de Hevesy và Hilde Levi lần đầu tiên khám phá ra vào năm 1936 cho đến nay, phương pháp phân tích kích hoạt đã có một... ( ) là tích phân cộng hưởng cho phổ neutron 1/E1+α(cm2); G th và Ge lần lượt là hệ số hiệu chỉnh tự che chắn neutron nhiệt và neutron trên nhiệt 9 1.3.2 Các nguồn neutron dùng trong phân tích kích hoạt neutron Nguồn neutron đóng vai trò rất quan trọng trong phân tích kích hoạt neutron Tùy theo yêu cầu và phương pháp phân tích, người ta dùng các nguồn khác nhau Đặc trưng quan trọng nhất cho nguồn neutron... m   WS.D.C    Đây là phương pháp cho kết quả chính xác trong các phương pháp chuẩn hóa của NAA nếu thành phần mẫu chuẩn tương tự như thành phần mẫu cần phân tích Tuy nhiên, phương pháp này không phù hợp để phân tích đa nguyên tố bởi vì việc tạo ra một mẫu chuẩn có đầy đủ các nguyên tố mà chúng ta quan tâm là rất khó 17 1.5.3 Phƣơng pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố Phương pháp này lần đầu được đưa . c nghiên cn hóa k 0 -INAA ti kênh nhanh ca h phân tích kích hot vi ngun Am-Be là cn thit ng nghiên cu ca nhóm phân tích kích ho thc hin nghiên. Kt lu 30 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ Q 0 VÀ k 0 CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TẠI KÊNH NHANH NGUỒN Am-Be 31 c phân tích mu bt neutron. lo tích kích hot dùng neutron hoc các ht khác song song phát tri kích hot vi neutron trên nhit, phân tích kích hot vi gamma tc thi, phân tích kích hot vi