tổng quan các phương pháp phân tích 210po trong mẫu môi trường bằng hệ phổ kế alpha

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ - - NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT Đề tài: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 210Po TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG HỆ PHỔ KẾ ALPHA Ngành: Sư Phạm Vật Lý Mã số : 102 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS LÊ CÔNG HẢO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2013 Lời cảm ơn em ba mẹ, Con xin gửi lời â ắ chị, ến ba mẹ toàn thể bên thời gian qua, ng hộ ộng viên trình th c lu n B Em xin chân thành ph Hồ C í M G Hệ ều kiện thu n l Đ ih S P m thành ể em h c t p hoàn thành t t khóa h c Em xin gửi lời ến quý th y cô khoa V Ph m thành ph Hồ C í M ể th c hiệ ề ả t kiến thứ Đ ih ể ó S ề tài lu Và em xin chân thành y Lê Công Hảo, th ững kiến thứ ng d n em th c lu c tiếp ê ũ k ến thức th c tế trình th c khóa lu n E ó ũ ó Cả x ả ến th y cô phản biệ k ến cho lu ất b c hoàn thành t è â ẻ ộ c ê trình h c t p làm lu Mặ ù gắng nhiều trình làm lu ắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý th y cô t n tình bảo Em xin chân thành y cô MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ALPHA VÀ POLONIUM 12 1 Cơ lý thuyết x alpha 12 1.1.1 Gi i thiệu phân rã alpha 12 1.1.2 Tính chất c a phân rã alpha 13 1121C ặ a phân rã alpha 13 1.1.2.2 Cấu trúc tinh tế c a phổ 1 Đ ều kiện 1 Cơ ng alpha 14 i v i phân rã alpha 14 ế phân rã alpha 15 1.1.2.5 Vai trò c a bờ li tâm 16 1.2 Tổng quan polonium 17 1.2.1 Gi i thiệu polonium 17 1.2.1.1 Nguồn g c c a polonium 17 2 Sơ phân rã v ồng vị phóng x c a 210Po 17 1.2.2 Tính hóa lý c a polonium 20 1.2.2.1 Polonium kim lo i 20 1.2.2.2 Tr ng thái oxi hóa 21 1.2.2.3 Những mu i hòa tan không hòa tan polonium 21 1.2.2.4 Những h p chất polonium không hòa tan 21 1.2.3 Lắ ê ĩ k i bằ ắ ng t ện phân 21 1.2.3.1 Kỹ thu t lắ 1.2.3.2 Kỹ thu 1.2.4 210Po m ng t phát polonium lên bề mặt kim lo i 21 ện phân polonium lên bề mặt kim lo i 23 ờng 24 1.2.4.1 Nguồn g c c a 210P 1.2.4.2 Bụi phóng x 210 1.2.4.3 210P Po khí 25 c ng 1.2.4.4 210P ờng 24 c u ng 26 ất 26 1.2.4.5 210Po th c v t 27 1.2.4.6 210Po thu c 27 1.2.4.7 210Po th c phẩm nói chung 28 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ ĐO ALPHA ANALYS 30 2.1 Tiện ích 30 2.2 Buồng chân không 31 2.3 Detector 32 2.3.1 Detector PIPS 32 2.3.2 Detector Alpha PIPS 33 2.4 Bộ tiền khuế 2.5 Bộ khuế i 34 i 35 ổ 2.6 Bộ ADC (bộ biế 27M â í ê ộ thành s ) 36 kê MCA 36 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 210Po TRONG MẪU NƯỚC BẰNG HỆ PHỔ KẾ ALPHA 38 í 38 3.1 Mụ 3.2 Nguyên tắc 39 3.3 Hóa chất thiết bị 40 3.3.1 Tracers 40 3.3.2 Thiết bị 41 3.3.3 Hóa chất 41 34P 42 3.4.1 Chuẩn bị m u bằ kết t x (M O2) 42 3.4.2 Tách hóa h c 42 3.4.2.1 Chiết dung môi DDTC 43 3.4.2.2 Chiết suất sắc ký sử dụng nh ổi ion Sr 45 3.4.3 Chuẩn bị nguồn 47 35Đ ờng 48 3.6 Biểu thức kết 48 3.6.1 Nồ ộ ho ộ c a 210Po vào ngày tách sai s 48 3.6.2 Nồ ộ ho ộ c a 210Po vào ngày lấy m u sai s 51 3.6.3 Gi i h n phát 56 é 3.7 Kiểm soát chấ 3.7.1 Sai s ic 58 58 3.7.2 Gi i h n lặp l i 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 1: CHUẨN BỊ HÓA CHẤT 62 PHỤ LỤC 2: CÁC CÔNG THỨC TÍNH SAI SỐ 63 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Multi Channel Analyzer (MCA) Multi Channel Buffer (MCB) Máy phân í ệ T ê ê ộ ộ kê kê Passivated Implanted Plannar Silicon Detector silic nuôi cấy ion thụ ộng (PIPS) Silicon Surface Barrier (SSB) Diffused Junction (DJ) Analog to Digital Coverter (ADC) Genie – 2000 Alpha Acquisition &Analyst FWHM Torr Detector hàng rào mặt Mặt n i khuếch tán ổ Bộ biế thành s Ph n mềm ứng dụng máy tính Độ phân giả Đơ ị ng ất (1 torr = 1,3158 x 10-3 atm) C6H8O6 Axit ascorbic CH3COOH Axit axetic U Uranium Th Thorium Ac Actinium Ra Radium Rn Radon a# Gi i h n phát [Bq/L] fT Hệ s ều chỉnh s phân rã c a chấ ấu 209Po khoảng thời gian ngày tham chiếu chấ dấu ngày tách polonium f2-Po f3-Po mT ều chỉnh s phân rã c a 210Po khoảng thời Hệ s Hệ s ều chỉnh s phân rã c a 210Po thờ Kh ng c a dung dịch chấ Thể tích m u [L] R Hiệu suất tách hóa polonium ộ ho Nồ ộ [Bq/L] Gi i h n lặp l i [Bq/L] Rn T ộ ếm th c 210Po [s-1] Rnt T ộ ếm th c 209Po [s-1] Rg T ộ ếm tổng cộng 210Po [s-1] rgt T ộ ếm tổng cộng 209Po [s-1] r0 T ộ ếm phông c a 210Po [s-1] r0t T ộ ếm phông c a 209Po [s-1] t0 Thờ t1-Po t2-Po c c ghi nh n c a 210Po m u rL tT ấu 209P thêm vào [g] VS c ờng gian lúc tách polonium lúc bắ ếm phông [s] ấu Khoảng thời gian ngày tham chiếu chấ 209 Po ngày tách [ngày] Khoảng thời gian ngày lấy m u ngày tách [ngày] Khoảng thời gian ngày tách 210Po ngày bắ ờng [ngày] t3-Po Thờ ếm m u [ngày] ̅̅̅ Giá trị ờng trung bình c Xi Giá trị ờng riêng c é é [B /L] ứ i [Bq/L] u λPb Hằng s phân rã c a 210Pb [d-1] λT Hằng s phân rã c a chấ λPo Hằng s phân rã c a 210Po [d-1] Δ Sai s Ε Hiệu suất ghi nh n c a detector Bq/L Đơ ị c a nồ ộ ho ộ Bq/m2 Đơ ị c a nồ ộ ho ộ Bq/m3 Đơ vị c a nồ ộ ho ộ S / Đơ ấu 209Po [d-1] ic k ểm tra [%] ị c a liều hiệu dụng hằ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bả ồng vị phóng x c a polonium 17 Bảng 2.1 Bề dày cửa sổ detector PIPS, SSB 32 Bảng 2.2 Một s detector Alpha PIPS hãng CANBERRA sản xuất 32 Bảng 2.3 Hai lo i tiền khuế i Si c a hãng CANBERRA 34 Bảng 2.4 Đặc tính c a tiền khuế Bảng 3.1 Kết â í ị i 2004 34 ng nguyên t ó c máy lấy từ phòng thí nghiệm c a IAEA, Seibersdorf, Áo 37 Bảng 3.2 Kết kiể ộ lặp l i hiệu suất thu hồi 56 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phân rã alpha 11 Hình 1.2 Sơ phân rã alpha c a 226Ra 12 Hình 1.3 Thế t nhân C i v i h t alpha 14 Hình 1.4 Chuỗi phân rã uranium 16 Hình 2.1 Sơ kh i c a hệ Alpha Analyst 29 Hình 2.2 Phổ kế alpha 30 Hình 2.3 Bơ â k Hình 2.4 Buồ ệ alpha 30 30 Hình 2.5 Detector PIPS 31 Hình 3.1 Sơ kh i diễn tả trình tách hóa h c polonium bằ chiết sử dụng dung môi DDTC 43 Hình 3.2 Sơ kh i diễn tả trình tách hóa h c polonium bằ chiết suất sắc ký sử dụng nh a ổi ion 45 Hình 3.3 Sơ c a dụng cụ lắng t Hình 3.4 Phổ ộng 46 ng alpha c a 210Po chấ ấu 209Po 47 Hình 3.5 Khoảng thời gian ngày tham chiếu, ngày lấy m u, ngày tách hóa polonium ờng 47 51 Biểu thức tính sai s c a nồ u (aT ) ộ ho ộ x c a 210Po vào ngày tách: u (rn ) u (rnt ) u (V S )    a 2T r n r nt V 2S u (c Po,1 )  c Po,1 u (mT ) u ( f T ) u ( f  Po ) u ( f 3 Po )     m 2T f 2T f 2  Po f 3 Po (3.18) V i: rg ro to (3.19) rot to (3.20) u( f T )  f T tT u(T ) (3.21) u( f 2 Po )  f 2Po t 2Po u(Po ) (3.22) u (rn )  t3 Po  rgt u (rnt )  t3 Po   exp( Po t3 Po )  u (Po ) u ( f 3 Po )  f 3 Po 1  Po t3 Po   exp( Po t3 Po )  Po  (3.23) 3.6.2 Nồng độ hoạt độ 210Po vào ngày lấy mẫu sai số ờng, Trong m 210 P ờng không tr ng thái cân v i h t nhân mẹ c a 210Pb [5] Nếu ho t ộ phóng x so v i ho t ộ phóng x c a 210 ộc a 210 polonium dài ho u c a 210P ều Po khoảng thời gian lúc lấy m u tách P ổ kể so v i giá trị ho ộ t i ngày lấy m u [5] Nguyên nhân c a s thay ổi việc sản sinh 210 rã c a 210Pb s t phân rã c a 210Po [5] Đ ề ến tiến hành í ể Vì 210 ều xé ộ phóng x c a 210Po ngày lấy m u Po có chu kì bán rã ngắn nên sai s c a nồ ến ngày lấy m u bị ả ngày lấy m u so v i sai s c a nồ ó [5] Vì v y, sai s Po từ s phân ộ ho ộc a 210 Po tính kể khoảng thời gian ngày tách ộ ho ộc a 210 Pb khoảng thời i tiêu chuẩn c a 210Po vào ngày lấy m theo khoảng thời gian ngày lấy m u ngày tách polonium ổi 52 ờng h Trong h u hế m u tách ph n l n s c a 210 P xé tách m u 210B ộ ó ến việ ó í a a 210 210 Po thời gian lúc lấy Pb nên ộ phóng x ộ a 210 ó ó Po lúc lấy lúc c giả ịnh tr ng thái cân lâu dài v i 210Pb m u ờng h p chuỗ ó ồng vị phóng x : 210 P → 210B → 210P → 206Pb (bền vững) G i NPb(t1-Po), NBi(t1-Po), NPo(t1-Po) l phân rã t i thờ ểm t1-Po thờ NBi(0), NPo(0) s h t 210 ể Pb, 210Bi, 210P ểm lấy m u 𝜆Pb, 𝜆Bi, 𝜆Po l t s h t 210 Pb, 210 Bi, 210 P ị c lúc tách hóa polonium NPb(0), ị phân rã t i thờ ểm t = thời t s phân rã c a 210Pb, 210Bi, 210Po Áp dụng ịnh lu t phân rã phóng x : dN Pb (t1 Po )  Pb N Pb (t1 Po ) dt dN Po (t1 Po )   Bi N Bi (t1 Po )   Po N Po (t1 Po ) dt Mà 210B (3.25) c giả ịnh tr ng thái cân phóng x bền v i 210Pb Nên: dN Po (t1 Po )   Pb N Pb (t1 Po )   Po N Po (t1 Po ) dt P (3.24) (3.26) (3.24) có nghiệm d ng : N Pb (t1 Po )  APb (t1 Po ) exp( Pb t1Po ) (3.27) V i APb(t1-Po) hàm s theo biến t1-Po K ó (3 24) c viết l i là:   Pb APb (t1 Po ) exp(  Pb t1 Po )  A' Pb (t1 Po ) exp(  Pb t1 Po )   Pb APb (t1 Po ) exp(  Pb t1 Po ) (3.28)  A' Pb (t1 Po ) exp( Pb t1 Po )   A' Pb (t1Po )  APb (0)  const (3.29) Nên: N Pb (t1 Po )  APb (0) exp( Pb t1 Po ) (3.30) 53 T i thờ P ểm t = 0: N Pb (0)  APb (0) exp( Pb 0)  APb (0) (3.31)  N Pb (t1 Po )  N Pb (0) exp( Pb t1 Po ) (3.32) (3 26) có nghiệm d ng: N Po (t1 Po )  APo (t1 Po ) exp( Po t1 Po ) (3.33) Thay (3.33) vào (3.26) ta có:   Po APo (t1 Po ) exp(  Po t1 Po )  A' Po (t1 Po ) exp(  Po t1 Po )   Pb N Pb (0) exp(  Pb t1 Po )   Po APo (t1 Po ) exp(  Po t1 Po ) (3.34)  A' Po (t1 Po ) exp( Po t1 Po )  Pb N Pb (0) exp( Pb t1 Po ) (3.35)  A' Po (t1 Po )  Pb N Pb (0) exp[( Po  Pb ).t1 Po ] (3.36)  APo (t1 Po )   A' Po (t1 Po )dt   Pb N Pb (0) exp[( Po  Pb ).t1 Po ].dt  APo (t1 Po )  K Pb N Pb (0) exp[( Po  Pb ).t1 Po ]  APo (0) Po  Pb (3.38) ó:   Pb N Pb (0) exp[(  Po   Pb ).t1 Po ]  exp(  Po t1 Po )   Po   Pb N Po (t1 Po )     APo (0) exp(  Po t1 Po )   N Po (t1 Po )  T i thờ  Pb N Pb (0) exp(  Pb t1 Po )  APo (0) exp(  Po t1 Po )  Po  Pb (3.40) Pb N Pb (0) exp(  Pb 0)  APo (0) exp(  Po 0) Po  Pb  N Po (0)  ó ể viết: (3.41) Pb N Pb (0)  APo (0)  Po  Pb (3.42)  Pb N Pb (0) Po   Pb (3.43)  APo (0)  N Po (0)  ó (3.39) ểm t = thì: N Po (0)  K (3.37) 54   Pb N Pb (0)      exp(  Pb t1 Po )  N Po (0) exp(  Po t1 Po ) Po Pb  N Po (t1 Po )     Pb N Pb (0)      exp(  Po t1 Po )  Po Pb    (3.44)   N Po (0)  N (0)   N Po (t1 Po )  Pb Pb [exp( Pb t1 Po )  exp( Po t1 Po )] exp( Po t1 Po )  Po  Pb  (3.45) Mặt khác: N Po (0)  VS c Po,0  Po N Po (t1 Po )  N Pb (0)   c Po,0 Po exp( Po t1 Po )  c Po,1 Po  c Pb,0 Po  Pb (3.46) VS c Po,1  Po (3.47) VS c Pb,0  Pb (3.48) [exp( Pb t1 Po )  exp( Po t1 Po )] (3.49) Mà: c Pb,0  c Pb,1 exp( Pb t1 Po ) V y nồ cPo,1  c Po,0  ộ c a 210Po vào ngày lấy m ộ ho (3.50) c tính theo công thức:  Po c exp(  Pb t1 Po )exp(  Pb t1 Po )  exp(  Po t1 Po )  Po   Pb Pb,1 exp(  Po t1 Po ) (3.51) V i cPb,1 3.4.2.2 x ịnh từ dung dị c từ c 3.4.2.1 hoặ c 55 Lấ o hàm thành ph n d n xuấ c Po,0 c Po,1 c Po,0 c Pb,1 c Po,0  Pb c Po,0  Po (3.51) c: I (3.52)   Po y (3.53)  J (t1 Po exp(  Pb t1 Po )  y ) (3.54)  c Po,1 t1 Po I  J (t1 Po I   Pb y)  Po (3.55) V i: I  exp( Po t1 Po ) J  c Pb,1 y Vì v y, sai s c a nồ  Po (3.56) Po Po  Pb (3.57) I  exp(  Pb t1 Po )   Pb ộ ho (3.58) ộ c a 210Po vào ngày lấy m u u(cPo,0) c tính theo công thức sau: I u (c Po,1 )  ( Po y ) u (c Pb,1 )  J (t 1 Po exp(  Pb t1 Po )  y ) u ( Pb ) u (c Po,0 )      c Po,1 t1 Po I  J (t1 Po I  Pb y ) u ( Po )  Po   (3.59) Trong tính toán, m u N 210 210 B c giả ịnh tr ng thái cân bền v i s m u, 210 Pb Bi không tr ng thái cân bền v i ờng tỉ lệ ộ phóng x Pb Ví dụ H u hết 210 ờng h p gây sai s nhỏ Tuy nhiên, 210 Bi/210Pb nhỏ i v i s lo i m u c c kỳ cân (ví dụ c công nghiệp lấy từ ngành công nghiệp khai khoáng) việc thêm vào hệ s ều ể ó ộ xác 56 c n thiết Các ộ bấ ịnh ến mức t i thiểu cách c giả giữ khoảng thời gian lúc lấy m u lúc phân tích ngắn t t 3.6.3 Giới hạn phát Theo tiêu chuẩn ISO 11.929-7, gi i h n phát a# c tính bằ â [5]: Giả sử: α = β k ó k1-α = k1-β = k 2.a *  (k w) / t3 Po a   k u ( w) # (3.60) V i: VS  R (3.61) k1 r0 r  VS  R t3 Po t (3.62) w a*  Sai s ic w c tính bằ â :  u ( w)   u ( R)   u (VS )   u ( )          w   R   VS     Do sai s c a thờ kể nên sai s 2 (3.63) ếm sai s c a s phân rã c a i c a hiệu suất tách hóa R 209 Po không c tính bằ sau: 2  u (r )   u (aT )   u ( )   u (mT )   u ( R)          nt       r a  m  R     T   nt   T  Để x chuẩn ịnh hiệu suất ghi nh n c a detector, 210 P ế c kh ng ho ờng dùng nguồn ộ phóng x c a nguồn chuẩn vào lúc lấy m u nguồn chuẩn Sau khoảng thời gian t sau lấy m ho K ó (3.64) ời ta tiến ộ phóng x c a nguồn chuẩn detector ệu suất ghi nh n c a detector là:  rnc anc mnc exp(  Po t ) (3.65) 57 ộ ho V i: anc nồ mnc kh rnc t ộ ng c a nguồn chuẩn ộ ếm c ũ Hiệu suấ ết c a nguồn chuẩn i v i nguồn chuẩn ệu suất ghi nh n c a detector tiế ờng v i m u 210Po c Bỏ qua sai s thời gian sai s i c a hiệu suất ghi nh n c a detector c tính theo công thức: 2 2  u (r )   u (anc )   u (mnc )   u ( Po )   u ( )             nc        rnc   anc   mnc    Po  Gi i h n phát c (3.66) c mô tả bảng 3.2 sau [5]: ộ lặp l i hiệu suất thu hồi Bảng 3.2 Kết kiể P Thông s Chiết dung môi DDTC Giá trị trung bình (̅̅̅̅) thử nghiệm Chiết suất sắc ký dùng nh a trao ổi ion 1,55  0,06 1,58  0,05 0,17 0,14 0,64 1,28 Hiệu suất thu hồi (R), (%) 54 – 97 50 – 94 Gi i h n phát (a#), (mBq/l) 2* 2* lặp l i (Bq/L) Gi i h n lặp l i (rL) (Bq/L) Sai s * Hiệu suấ i (δ) (%) ếm ε = 25% ếm t3-Po = 250.000s; thể tích m u 500mL 58 3.7 Kiểm soát chất lượng phép đo ề sai s Kết kiểm tra m i gi i h n lặp l i 3.7.1 Sai số tương đối phương pháp Một m ic ể c phân tích lặp l i 10 l ộ xác Sai s c tính theo công thức sau:  i (%)  c  Xi 100 c (3.67) 3.7.2 Giới hạn lặp lại Gi i h n lặp l có chứa 210 Po v i ho ng cách phân tích 10 c a m u ộ phóng x ết phân tích, thời gian ngắn nhất, Gi i h n lặp l rL  Sr  2,8 ều kiện lặp l i dụng cụ, nhà c tính theo công thức sau [5]: (3.68) 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tổng kết đề tài Đề tài lu c a 210 trình bày ểx tổng ê Po phổ kế alpha m ũ v y, â ũ ộ phóng x ũ ờng tiến hành c áp dụng cho m u dung dịch Bất kì m phân tích phổ kế ịnh ho ều phải chuyển chúng d ng dung dịch Vì quan ể phân tích 210 Po m u môi ờng P bao gồ â : c ch yế Chuẩn bị m u: sử dụng MnO2 ể t p trung polonium từ ng m u l n ể tránh nhiễu từ nguồn phát x alpha Tách hóa h c làm s ch poloni t nhiên nhân t o ph n tử ổ Chuẩn bị nguồn cách lắ ng t ịnh khác m u thử nghiệm ộng polonium lên mộ ĩ c ờng phổ kế alpha Tiế Tính toán kết sai s 210 Po h t nhân phát x alpha tồn t i m u môi ờng Để ộ phóng x c a alpha phải tách m u l n việ 210 210 ờng phổ kế Po m Po khỏi nguồn phát x alpha khác Đ i v i mộ u tiên c n làm cô lắng ề tài c x Khi polonium Po từ dung dịch m u Hiệ x lắng v i sắt hidroxit v i polonium từ m 210 ng ể cô lắng c sử dụ trình bày x c lo i bỏ khỏi polonium s ng cô lắng c sử dụng mangan ết hóa dung môi Diethylammonium diethyldithiocarbamate (DDTC), chiết suất sắc ổi ion Sr C ký sử dụng nh ể tách hóa polonium dung môi DDTC chiết suất sắc ký ũ T c trình bày lu c tách hóa h c, polonium c tách biệt hoàn toàn khỏi h t nhân phóng x phát alpha yếu t chất Vì v bày c lắ ng p ê ĩ c ể ảm bả ề c tách biệt 60 ờng hoàn toàn v i chất phát x alpha gây cản trở phổ kế alpha c mức ộ phóng x c a 210Po m Để ta phả x ịnh ho ộc a 210 Po vào lúc lấy m u N ộ phóng x c a 210Po m u ho khoảng thời gian nhấ ờng chúng tiế ếm s h t alpha phát c tính bằ ịnh k ờng, c hiệ c tách polonium khỏi h t nhân phóng x alpha yếu t chất có m u Khoảng ế thời gian từ lấy m 210 Po m ổi N mát, s mấ ó ũ ể ho ả ến ho ộ phóng x c a ng 210Po bị ó ũ v y, lu hệ s ờng dài, ộ phóng x c a 210 Po Vì ức tính hiệu suất tách hóa polonium ều chỉnh s phân rã c a polonium Từ công thức ề trình bày chi tiết công thức tính nồ polonium lúc lấy m ũ ộ ho ộc a 210 ểm ể góp ph m ờng í x ển Po vào lúc tách hóa ức tính sai s c a nồ c a 210Po thờ k ộ ho ộ ộ c a 210Po Đề xuất hướng phát triển Đề tài trình bày nhữ c N ờng nhiên, m áp dụ ơ ản c a việc phân tích ềc ến lu 210 Po m u ờng tồn t i d ng rắn nên ể c n nghiên cứu chuyển m u phân tích từ d ng rắn d ng dung dịch Ngoài ra, ể c hiệu suấ ó dụng tách hóa polonium t c n nghiên cứu hóa chất thích h p sử 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Ngô Quang Huy (2006) Cơ v t lý h t nhân, Nhà xuất khoa h c kỹ thu t [2] PGS.TS Ngô Quang Huy (2004), An toàn x ion hóa, Nhà xuất khoa h c kỹ thu t [3] Huỳ C í Dũ (2011) Đ ộ phóng x c a Po-210 s m u thu c hệ phổ kế alpha, Lu t nghiệ ih Đ i h c S P m TP Hồ Chí Minh [4] Ph V (2004) K ảo sát hệ phổ kế Alpha PIPS – CANBERRA SSB – ORTEC, áp dụ ih P -210 m u thu c lá, Khóa lu n t t nghiệp Đ i h c Khoa h c T nhiên TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh [5] IAEA, Vienna (2009), A Procedure for the Determination of Po-210 in Water Samples by Alpha Spectrometry [6] Bertil R.R Persson, Elis Holmb, Polonium-210 and lead-210 in the terrestrial environment: a historical review [7] Tran Nguyen Thuy Ngan (2012), Determination of 210Po and 210Pb activity concentration in cigarettes produced in Vietnam by alpha spectroscopy, Undergraduate thesis, University of Science 62 PHỤ LỤC 1: CHUẨN BỊ HÓA CHẤT  KMnO4 nồn ộ 0,2M: hòa tan 3,161g KMnO4 100mL c cấ S ó l c dung dịch s i th y tinh dày (Whatman GF/F) giữ mộ ẻ tránh ánh nắng  MnO2 nồng ộ 0,3M: hòa tan 5,938g MnCl2.4H2O 100mL c cất  DDTC 0,1% CH3CCl3: hòa tan 0,1g DDTC 100mL CH3CCl3  H2O2 1% HCl 2M: cho 20mL HCl 32% vào mộ 100mL thêm vào bình 79mL c cất sau ó ộ tích ê 1mL dung dịch H2O2 30%  H2O2 1% HCl 5M: cho 50mL HCl 32% vào mộ 100mL thêm vào bình 49mL 30% c cấ ó ộ tích ê 1mL dung dịch H2O2 63 PHỤ LỤC 2: CÁC CÔNG THỨC TÍNH SAI SỐ Công thức tính sai số nồng độ hoạt độ 210Po vào ngày tách 2  c   c Po,1   c    u (aT )   Po,1  u (mT )   Po,1  u (rn )  aT   mT   rn  2  c Po,1   c   c   u (VS )   Po,1  u (rnt )   Po,1  u ( f T ) u (c Po,1 )     f T   VS   rnt  2  c Po,1   c   u ( f 2 Po )   Po,1  u ( f 3 Po )    f 2 Po   f 3 Po  m r a    T nt T fT f 2 Po f 3 Po   VS rnt   u (aT ) u (rn ) u (rnt ) u (VS )        r n r nt V S  aT   u (mT ) u ( fT ) u ( f 2 Po ) u ( f 3 Po )       f 2T f 2 Po f 3 Po   mT u (aT ) u (rn ) u (rnt ) u (VS ) u (mT )     a 2T r n r nt V 2S m 2T  u (cPo,1 )  cPo,1 u ( fT ) u ( f 2 Po ) u ( f 3 Po )    f 2T f 2 Po f 3 Po Công thức tính sai số tốc độ đếm thực a Công thức tính sai số tốc độ đếm 210Po G i: Sg: s ếm 210Po toàn ph n So: s ếm phông c a 210Po rn  V y: Sg t 3 Po  S0 t0 Theo công thức truyền sai s ta có:  r u rn    n  S  g         u ( S g )   rn  u (t 3 Po )   rn  u ( S )   rn  u (t )  t   S   t    3 Po   0  0  2 64 Do sai s c a thời gian k kể nên:  r u rn    n  S  g     u ( S g )   rn  u ( S )  S    0  V i: u (S g )  S g u (S )  S 2   1  S g    S  u (rn )    t3 Po   t0  S g  rg t3 Po S  r0 t0 Mà: Nên: u (rn )  rg t3 Po  r0 t0 b Công thức tính sai số tốc độ đếm 209Po G i: Sgt: s ếm 209Po toàn ph n Sot: s ếm phông c a 209Po V y: rnt  S gt t 3 Po  S 0t t0 Theo công thức truyền sai s ta có:  r u rnt    nt  S  gt      u ( S gt )   rnt  u (t 3 Po )   rnt  t   S   3 Po   0t  Do sai s c a thời gian k  r u rnt    nt  S  gt V i: u (S gt )  S gt   r  u ( S 0t )   n   t kể nên:    u ( S gt )   rnt  S   0t    u ( S 0t )  u ( S 0t )  S 0t   u (t )  65 2   1  S gt    S0  u (rnt )    t3 Po   t0  Mà: S gt  rgt t 3 Po S 0t  r0t t Nên: u (rnt )  rgt t3 Po  r0 t0 Công thức tính sai số hệ số điều chỉnh phân rã  f u ( f T )   T  T Do sai s c a thời gian   f  u (T )   T   tT k  f u ( f T )   T  T kể nên:   u (T )  tT f T u (T )   f u ( f 2 Po )   2 Po   Po Do sai s c a thời gian   u (tT )  k   f  u ( Po )   2 Po   t 2 Po   u (t 2 Po )  kể nên:  f  u ( f 2 Po )   2 Po  u (Po )  t 2 Po f 2 Po u (Po )  Po   f u ( f 3 Po )   3 Po   Po Do sai s c a thời gian k   f  u ( Po )   3 Po   t 3 Po   u (t 3 Po )  kể nên:  f  u ( f 3 Po )   3 Po  u ( Po )   Po   exp  Po t 3 Po   u (Po )  f 3 Po 1  Po t3 Po   exp  Po t3 Po  Po  [...]... phát ờng bằng hệ phổ kế alpha Việc ch quan các phương pháp phân tích c giữ ở ộ phóng x c a 210Po ịnh ho Qua ó chúng ta có thể ờng có thể gây ra cho con Po ể giảm thiểu việc tiếp xúc, hấp thụ bức a ra những biệ x alpha sinh ra do s phân rã c a 210Po 3 Lu C ơ ơ : i các nộ 1: ổng quan về bức x alpha và p C ơ ề quá trình phân rã alpha và các tính chất c a polonium C ơ 2: Gi i thiệu về hệ â V t lý H ờ Alpha. .. tả các thiết bị có trong hệ ó ể sử dụ c dễ dàng C ơ 3: Trình bày tổng quan về c bằng hệ phổ kế alpha ơ â í 210 Po trong m u 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ALPHA VÀ POLONIUM 1.1 Cơ sở lý thuyết về bức xạ alpha 1.1.1 Giới thiệu về phân rã alpha H t alpha gồm hai proton và hai neutron liên kết v i nhau gi ó có thể viết là 42 He l n kh ó ện tích bằng +2e và có kh t nhân ng g n bằng 4 ng nucleon H t alpha. .. trong các m mứ ờng là một ặ k ók việc làm rất c n thiết Hiện nay, một s phòng thí nghiệ ịnh 210Po Nên yêu c y trong việ x c kết quả ơ triển một t p h ểx ơ Một trong nhữ x tách hóa 210Po và tiến hành 210 ịnh 210Po trong các m ổng quát ể x trong các m ờng v ộ chính xác cao ơ ộ nguy h i c a 210 ề c Tổng Po trong mẫu môi trường bằng hệ phổ kế ơ ời và kịp thờ ờng ịnh ho t ộ c a 210Po là sử dụng alpha ... thể c tìm thấy Po trong các m u thứ Po trong các chuỗi thứ kể so v i các m u rau và g o Do ho ơ c a ộ khác nhau ừ 5 - 15 l n [6] ộng vào 30 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ ĐO ALPHA ANALYST 2.1 Tiện ích ĩ Phổ kế alpha có vai trò quan tr ịnh các h c v t lý h t nhân Việc xác â ặc tính c a môi ờng và bảo vệ bức x Vì v y phổ kế alpha liên tụ ộ chính xác và ổ Ngày nay, phổ kế A Hệ A Tính chất c a hệ A ết bị A ệ â... catot bằng platin ở m trichloroacetic lắ ờ ơ ũ ện phân thì polonium lắ c nghiên cứu ể ện phân khi sử dụng các axit hữ l p m không t t ờng các axit này Khi sử dụng axit ng khá t t trên catot Một s ờ ơ ện phân Tuy nhiên, quá ất nhiều thời gian và chấ ng 24 1.2.4 210Po trong các mẫu môi trường 1.2.4.1 Nguồn gốc của 210Po trong môi trường ến s hiện diện c a 210Po trong những l Nguyên nhân d ất sâu và trong. .. bức x gamma bằng 0,2MeV trở về tr 226 88 4,785 Ra 4,785 94,4% α 4,652 5,5% α 0,186 γ 3,3% 0 Hình 1.2 Sơ ồ phân rã alpha c a ó ơ 200 Hiệ 226 t nhân phân rã alpha Phân rã alpha ch yếu xả v i các h t nhân nặng có Z > 83 [1] Ngoài ra có một hiế ũ â Ra ng nhỏ h â i ù ất i s kh i A = 140 ến 160 [1] 1.1.2 Tính chất của phân rã alpha 1.1.2.1 Các đặc trưng của phân rã alpha C â ặ ng c a phân rã alpha là thời... lý khi dùng hệ A c th c hiện trên máy tính bằng ph n mềm ứng dụng: Genie – ều kiện m 2000 Alpha Acqiisition & Analyst V i ệ i do hãng CANBERRA sản xuất ờng phát ra alpha[ 3] Các thao tác c k ịnh cao t alpha trong miề phù h p v i các m Analyst ch yế c phát triển và hoàn thiện Trong hệ c chuẩn bị t t c bảo vệ an toàn trong buồng chân không, ảm s h t alpha phát ra từ m u bằng s h chung hệ Alpha Analyst... ng nucleon H t alpha xuất hiện trong quá trình phân rã c a các h t … nhân phóng x nặ nhân ở tr k í í k ó ẽ kè quá trình phân rã alpha làm h t â ể giả ó ng Phân rã alpha xảy ra khi h t nhân phóng x có tỉ s N/Z quá thấp Khi xảy ra phân rã alpha, h â u A Z X chuyển thành h t nhân A-4 Z-2 X và phát ra h t alpha A Z X → A-4 Z-2 X+ 4 2 He (1.1) Hình 1.1 Phân rã alpha Phân rã alpha thỏ ều kiện sau [1]: Mm... một nhóm ứng v i một giá trị ũ k alpha v é kh ồng vị khác c a một nguyên t iv Các h t alpha phát ra từ cùng mộ phổ ặ k Đó í ó ột s h t nhân phát ra nhiều h t ấu trúc tinh tế c a phổ alpha 1.1.2.3 Điều kiện về năng lượng đối với phân rã alpha Xét quá trình phân rã alpha theo công thứ (1 1) Để phân rã alpha xảy ra thì ng liên kết c a h t nhân mẹ EA,Z phải nhỏ ơ ổ ng liên kết c a ΔE  E lk, A4,Z2  E...  0 (1.4) h t nhân con EA-4,Z-2 và h t alpha Eα Tức là: H t alpha ó ng liên kết là 28M V trên một nucleon là 7MeV N ó ng liên kết riêng ể phân rã alpha xả ng liên kết 15 riêng c a h t nhân mẹ phải nhỏ ơ 7MeV Vì v y các h t nhân nhẹ không thể phân rã alpha vì n ng liên kết riêng c a chúng c 8MeV 1.1.2.4 Cơ chế phân rã alpha í Ba yếu t c ế ơ ế â ờng thế Coulomb quanh h t nhân, l c ly tâm và cấu trúc ... MCA 37 cho phép phân tích s liệu phức t p m nh, cho kết cu nh thị ù c ghi 38 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 210Po TRONG MẪU NƯỚC BẰNG HỆ PHỔ KẾ ALPHA 3.1 Mục đích Để phân tích 210Po m u ờng công... có hệ ó ể sử dụ c dễ dàng C 3: Trình bày tổng quan c hệ phổ kế alpha â í 210 Po m u 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ALPHA VÀ POLONIUM 1.1 Cơ sở lý thuyết xạ alpha 1.1.1 Giới thiệu phân rã alpha. .. THIỆU HỆ ĐO ALPHA ANALYST 2.1 Tiện ích ĩ Phổ kế alpha có vai trò quan tr ịnh h c v t lý h t nhân Việc xác â ặc tính c a môi ờng bảo vệ x Vì v y phổ kế alpha liên tụ ộ xác ổ Ngày nay, phổ kế A Hệ