Xác định hằng số k0 trong phương pháp k0 INAA bằng kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN   - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ k0 TRONG PHƯƠNG PHÁP k0–INAA BẰNG KÍCH HOẠT NEUTRON NGUỒN ĐỒNG VỊ Am - Be SVTH : VĂN THỊ THU TRANG CBHD : ThS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG CBPB : PGS.TS CHÂU VĂN TẠO TP HỒ CHÍ MINH - 2008 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực khóa luận này, em nhận nhiều giúp đỡ tận tình thầy cô, anh chị bạn bè Bộ môn Vật lý Hạt nhân Em xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc đến : ThS Huỳnh Trúc Phương, người thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp tài liệu truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho em hoàn thành tốt khóa luận PGS TS Châu Văn Tạo, người thầy giành thời gian đọc góp ý chân thành cho khóa luận em hoàn thiện hơn, người thầy động viên khích lệ em học tập phấn đấu nhiều ThS Trần Thiện Thanh, CN Đặng Nguyên Phương nhiệt tình giúp đỡ, động viên, cung cấp tài liệu đóng góp ý kiến cho em Các thầy cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân giảng dạy, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm lĩnh vực hạt nhân Các bạn Bộ môn Vật lý Hạt nhân giúp giải vấn đề ngôn ngữ lập trình động viên, giúp đỡ Cuối cùng, xin cảm ơn ba mẹ, anh chị sinh thành, dưỡng dạy động viên, khích lệ tạo điều kiện thuận lợi cho học tập Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2008 Văn Thị Thu Trang iv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 : Những nguồn neutron đồng vị Bảng 1.2 : Sai số ước lượng phương pháp k0 – INAA 19 Bảng 2.1 : Hệ số tự hấp thụ gamma nhôm 27 Bảng 2.2 : Hệ số tự hấp thụ gamma tungsten 29 Bảng 2.3 : Hệ số tự hấp thụ gamma dây tungsten 31 Bảng 2.4 : Hệ số tự hấp thụ gamma dây monitor thông lượng Au, Ag, Co 33 Bảng 2.5 : Hệ số tự hấp thụ gamma dây molybden 34 Bảng 2.6 : Hệ số tự che chắn neutron nhiệt Gth 98Mo 36 Bảng 2.7 : So sánh kết hệ số Ge 197Au 42 Bảng 2.8 : Kết tính hệ số Ge 98Mo 43 Bảng 3.1 : Giá trị  p 152Eu 2,4cm so với mặt đầu dò 45 Bảng 3.2 : Khối lượng mẫu cho việc xác định  f 47 Bảng 3.3 : Hệ số Gth Ge mẫu 49 Bảng 3.4 : Hệ số fa mẫu 49 Bảng 3.5 : Các thông số hạt nhân mẫu 49 Bảng 3.6 : Các số liệu thực nghiệm mẫu 50 Bảng 3.7 : Các số liệu tính toán mẫu 50 Bảng 3.8 : Khối lượng mẫu cho việc xác định số k0 51 Bảng 3.9 : Các thông số hạt nhân vàng đồng vị 53 Bảng 3.10 : Các số liệu thực nghiệm vàng đồng vị 53 Bảng 3.11 : Các số liệu tính toán vàng đồng vị 54 Bảng 3.12 : Giá trị k0,Au nguyên tố 54 Bảng 3.13 : So sánh kết số k0,Au nguyên tố 55 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 : Sơ đồ phản ứng hạt nhân với neutron Hình 1.2 : Thông lượng neutron biểu biễn theo lượng neutron Hình 2.1 : Hiệu ứng quang điện 20 Hình 2.2 : Tán xạ Compton 23 Hình 2.3 : Hiệu ứng tạo cặp 24 Hình 2.4 : Dạng hình học chiều cho tự hấp thụ gamma 27 Hình 2.5 : Dạng hình học dây cho việc tính hệ số tự hấp thụ 30 Hình 2.6 : Đường cong biểu diễn hệ số Gth Mo theo bề dày t 37 Hình 2.7 : Đường cong biểu diễn hệ số Gth dây Mo theo bán kính r 37 Hình 2.8 : Đường cong biểu diễn hệ số Ge Mo theo bề dày t 44 Hình 2.9 : Đường cong biểu diễn hệ số Ge dây Mo theo bán kính r 44 Hình 3.1 : Đường cong hiệu suất đỉnh lượng toàn phần detector HPGe 46 i MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 1.1 Giới thiệu 1.2 Nguyên lý phương pháp phân tích kích hoạt 1.2.1 Các nguồn neutron dùng phân tích kích hoạt neutron 1.2.1.1 Nguồn neutron đồng vị 1.2.1.2 Máy phát neutron 1.2.1.3 Lò phản ứng hạt nhân 1.2.2 Tốc độ phản ứng 1.2.3 Hàm tiết diện phản ứng 1.2.4 Thông lượng neutron 1.2.4.1 Đặc điểm neutron nhanh neutron phân hạch 1.2.4.2 Đặc điểm neutron trung gian hay neutron nhiệt 1.2.4.3 Đặc điểm neutron nhiệt 1.3 Phương trình kích hoạt 10 1.4 Những phương pháp chuẩn hóa 11 1.4.1 Phương pháp tuyệt đối 11 1.4.2 Phương pháp tương đối 12 1.4.3 Phương pháp so sánh đơn 12 1.4.4 Phương pháp chuẩn hóa k0 13 1.5 Phương pháp chuẩn hóa k0 13 1.5.1 Phương trình k0 – INAA 14 1.5.2 Các hệ số phương trình phương pháp k0 – INAA 14 ii 1.5.2.1 Hệ số k0 14 1.5.2.2 Hệ số f 15 1.5.2.3 Hệ số Q0 () 15 1.5.2.4 Thông số E r 16 1.5.2.5 Hệ số  17 1.5.2.6 Hiệu suất ghi hệ phổ kế p 17 1.5.2.7 Hệ số tự che chắn neutron nhiệt Gth nhiệt Ge 17 1.5.3 Độ xác phương pháp k0 – INAA 18 Chƣơng - HIỆU CHỈNH CÁC HỆ SỐ TRONG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN HÓA k0 20 2.1 Giới thiệu 20 2.2 Hiệu chỉnh tự suy giảm tia gamma qua mẫu 20 2.2.1 Sự tương tác gamma với vật chất 21 2.2.1.1 Hiệu ứng quang điện 21 2.2.1.2 Tán xạ Compton 22 2.2.1.3 Hiệu ứng tạo cặp 24 2.2.2 Sự suy giảm tuyến tính 24 2.2.3 Mẫu có dạng 26 2.2.4 Mẫu có dạng 27 2.2.5 Mẫu có dạng hình trụ hình dây ngắn 29 2.3 Hiệu chỉnh hệ số tự che chắn neutron nhiệt nhiệt 35 2.3.1 Hiệu chỉnh hệ số tự che chắn neutron nhiệt 35 2.3.2 Hiệu chỉnh hệ số tự che chắn neutron nhiệt 37 Chƣơng - THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ , TỈ SỐ f, VÀ HẰNG SỐ k0 45 3.1 Xác định đường cong hiệu suất đỉnh lượng tòan phần detector 45 3.2 Thực nghiệm xác định hệ số  tỉ số f 46 3.2.1 Thiết bị 46 3.2.2 Chuẩn bị mẫu 47 3.2.3 Tính toán lý thuyết cho việc xác định hệ số  tỉ số f 47 iii 3.2.4 Thực nghiệm xác định hệ số  tỉ số f 49 3.3 Thực nghiệm xác định số k0 51 3.3.1 Chuẩn bị mẫu 51 3.3.2 Tính toán lý thuyết cho việc xác định số k0 52 3.3.3 Thực nghiệm xác định số k0 số nguyên tố 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 61 MỞ ĐẦU Phân tích kích hoạt neutron (NAA) kỹ thuật vật lý hạt nhân dùng để phân tích hàm lượng nguyên tố vật chất Trong kỹ thuật mẫu chiếu neutron để chuyển hạt nhân bền thành hạt nhân phóng xạ, sau hoạt độ phóng xạ hạt nhân đo detector ghi xạ NAA thích hợp cho hai yêu cầu định tính định lượng phân tích đa nguyên tố nhiều mẫu khác Phương pháp phân tích kích hoạt dụng cụ (INAA) phướng pháp hiệu việc phân tích vết nguyên tố mẫu : - INAA không hủy mẫu mẫu không bị hòa tan khả nhiễm bẩn mẫu thấp Trong số trường hợp, hoạt độ phóng xạ lại mẫu thấp Vì vậy, lấy lại mẫu mà không bị nhiễm phóng xạ - INAA phương pháp phân tích hàm lượng nguyên tố mẫu hoàn toàn độc lập tính chất vật lý hóa học mẫu - INAA nhạy nguyên tố vết (những nguyên tố có Z thấp) - INAA cung cấp liệu đa nguyên tố lúc Trong INAA phương pháp chuẩn hóa k0 ( k0 – INAA) xem phương pháp mang tính tối ưu việc chuẩn hóa có so sánh mẫu đơn Phương pháp k INAA mang lại đánh giá mẫu cách độc lập xác định thực nghiệm Đặc biệt, sai số phân tích dùng k0 – INAA mang tính hệ thống ổn định Chính mà phòng thí nghiệm NAA quan lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) Tổ chức Châu Âu (EEC) khuyến cáo dùng k0 – INAA phương pháp chuẩn nhiều đối tượng nghiên cứu Với vai trò này, phương pháp k0 – INAA ngày nghiên cứu, phát triển hoàn thiện Trong phương pháp k0 – INAA, số k0 xác định thực nghiệm kích hoạt neutron lò phản ứng Thư viện số k vàng (k0,Au) số liệu hạt nhân liên quan xác định gần De Corte cộng [8] Mục đích khóa luận xác định số k0 Khóa luận tốt nghiệp phương pháp k0 –INAA kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am – Be để so sánh với kết De Corte cộng [8] Để xác định hệ số anpha () tỉ số f nguồn đồng vị Am – Be cho việc xác định số k0, khóa luận thực việc hiệu chỉnh hệ số phương trình k0 – INAA : hiệu chỉnh hệ số tự suy giảm tia gamma mẫu, hiệu chỉnh hệ số tự che chắn neutron nhiệt nhiệt Việc hiệu chỉnh hệ số nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Hiệu chỉnh tự hấp thụ gamma mẫu F.De Corte [7] tính cho mẫu có dạng dây Tuy nhiên, phương pháp hiệu chỉnh không vùng lượng thấp Hiệu chỉnh hệ số tự che chắn neutron nhiệt nhiệt M.C Frettas [12] xác định thực nghiệm J Salgado [10] tính lại phương pháp mô Monte Carlo Tuy nhiên phương pháp hiệu chỉnh tốn nhiều thời gian công sức Vì vậy, sở kế thừa phương pháp hiệu chỉnh tác giả này, phát triển thành phương pháp tính toán đơn giản xác Với mục đích khóa luận chia làm chương: Chương : Tổng quan phân tích kích hoạt neutron : trình bày nguyên lý phương pháp phân tích kích hoạt, phương pháp chuẩn hóa, hệ số phương trình phương pháp chuẩn hóa k0 Chương : Hiệu chỉnh số hệ số phương pháp k0 -INAA bao gồm: hiệu chỉnh hệ số tự suy giảm tia gamma mẫu có dạng lá, dạng dạng dây, hiệu chỉnh hệ số tự che chắn neutron nhiệt nhiệt có tính đến hiệu ứng Doppler cho mẫu có dạng dạng dây Chương : Thực nghiệm xác định hệ số α , tỉ số f số k0 : trình bày số liệu thực nghiệm, so sánh nhận xét kết Cuối phần kết luận kiến nghị Khóa luận tốt nghiệp Chƣơng TỔNG QUAN PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 1.1 Giới thiệu Phân tích kích hoạt neutron (NAA) phương pháp định tính định lượng có hiệu cao việc xác định nguyên tố thành phần nguyên tố vết loại mẫu khác Trong NAA, mẫu kích hoạt neutron Trong trình chiếu xạ, đồng vị bền dạng tự nhiên nguyên tố chuyển thành đồng vị phóng xạ bắt neutron Sau hạt nhân phóng xạ theo chu kì khác Khi neutron tương tác với hạt nhân bia qua trình tán xạ không đàn hồi, hạt nhân hợp phần trạng thái kích thích tạo Năng lượng kích thích hạt nhân hợp phần luợng liên kết neutron với hạt nhân Hầu hết hạt nhân hợp phần có khuynh hướng trở trạng thái cân bằng cách phát tia gamma tức thời đặc trưng Trong nhiều trường hợp, trạng thái cân lại tạo hạt nhân phóng xạ phân rã cách phát nhiều tia gamma trễ đặc trưng, tốc độ chậm nhiều so với trình phát tia gamma tức thời Các tia gamma phát detector bán dẫn có độ phân giải lượng cao Trong phổ gamma, lượng đỉnh xác định có mặt nguyên tố có mẫu hay gọi phép định tính, diện tích đỉnh cho phép ta định lượng nguyên tố 1.2 Nguyên lý phƣơng pháp phân tích kích hoạt Trong phân tích kích hoạt, mẫu kích hoạt neutron Trong trình chiếu xạ, đồng vị bền dạng tự nhiên nguyên tố chuyển thành đồng vị phóng xạ bắt neutron Các đồng vị phóng xạ phân biệt dựa tính chất xạ khác hay dựa vào hoạt tính phóng xạ đặc trưng chúng loại xạ, lượng xạ, thời gian bán rã Đây sở cho việc nhận diện nguyên tố (định tính) xác định hàm lượng Khóa luận tốt nghiệp 51 giới tính thông số cho hệ số này, việc so sánh kết Gần có tác giả [3] xác định hệ số cho nguồn neutron Am-Be, nhiên tác giả bỏ qua tất hệ số hiệu chỉnh hệ số tự suy giảm tia gamma, hệ số tự che chắn neutron nhiệt nhiệt,….Vì vậy, kết tính hoàn toàn hợp lý có logic 3.3 Thực nghiệm xác định số k0 Sau xác định hệ số tỉ  số f, ta sử dụng kết để xác định số k0 nguyên tố 3.3.1 Chuẩn bị mẫu Để xác định số k0 đồng vị ta cần phải biết nồng độ xác chúng, đem bốn mẫu: Mn, CdO, Cr2O3,, ZnO dạng bột phân tích phương pháp hóa học Trung Tâm Phân Tích Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, hai mẫu lại: As2O3, V2O5 phân tích Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm Sở Khoa Học Công Nghệ Tp HCM phương pháp Ref.AAS – Tome II Bảng 3.8: Khối lượng mẫu cho việc xác định số k0 (tham khảo phụ lục 1, phụ lục phụ lục 3) Nguyên tố Khối lượng Hàm lượng nguyên tố phân tích mẫu (g) (g/g) Mn Mn 1,999 0,850 CdO Cd 2,028 0,870 Cr2O3 Cr 2,001 0,740 ZnO Zn 2,007 0,755 AsO As 2,012 0,481 V2 O5 V 2,036 0,533 Tên mẫu Sau biết nồng độ nguyên tố hợp chất ta tiến hành làm mẫu cho thí nghiệm : trộn mẫu, đem cân mẫu xác, cho mẫu vào bao nilông có Khóa luận tốt nghiệp 52 kích thước 20 x 40 cm Kết hàm lượng khối lượng nguyên tố cho bảng 3.8 3.3.2 Tính toán lý thuyết cho việc xác định số k0 Hệ số k0 phương trình phương pháp chuẩn hóa k0 định nghĩa số hạt nhân tổ hợp: k 0,Au (a)  M Au a 0,a  a (3.11) M a Au 0,Au  Au Từ phương trình (3.11) ta thấy k0 số hạt nhân nên không phụ thuộc vào nguồn neutron Vì vậy, số k0 nguyên tố xác định kích hoạt neutron nguồn neutron giống Từ phương trình (3.2), ta có: k 0,Au (a)  (N p / t m ) /(w.S.D.C) G*th f  G*e Q*0 () *p (N p / t m )* /(W.S.D.C)*  G th f  G eQ0 ()  p (3.12) Hàm lượng  xác định sau:  wa w (3.13) Với: wa khối lượng nguyên tố a mẫu phân tích Thay phương trình (3.13) vào phương trình (3.12) ta có: (N p / t m ) /(w a S.D.C) G*th f  G*e Q*0 () *p k 0,Au (a)  (N p / t m )* /(W.S.D.C)* G th f  G eQ0 () p (3.14) Khi hàm lượng nguyên tố mẫu biết trước, từ công thức (3.14) xác định số k0,Au nguyên tố thực nghiệm so sánh với kết De Corte cộng [8] 3.3.3 Thực nghiệm xác định số k0 số nguyên tố Trong thực nghiệm dùng vàng (Au) có bề dày 0,006 cm chiếu kèm với mẫu CdO Các mẫu lại chiếu điều kiện đo với Au Do mẫu phân tích có dạng bột nên ảnh hưởng hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma, tự che chắn neutron nhiệt nhiệt không đáng kể Các thông số hạt nhân vàng đồng vị quan tâm cho bảng 3.9 Khóa luận tốt nghiệp 53 Bảng 3.9: Các thông số hạt nhân vàng đồng vị [8] Nguyên tố Au Phản ứng 197 Au(n,)198Au 114 Mn Cr Zn As V Q0 T1/2 E(KeV) 5,65 15,71 2,695 ngày 411,8 4,486 336,2 207 32,4 53,46 527,9 Cd(n,)115Cd Cd 114 E r (eV) Cd(n,)115mCd 55 468 1,053 2,579 846,8 Cr(n,)51Cr 7530 0,53 27,70 ngày 320,1 Zn(n,)69mZn 590 3,19 13,76 438,6 106 13,6 26,24 7230 0,55 3,75 phút Mn(n,)56Mn 50 68 75 As(n,)76As 51 V(n,)52V 559,1 657,1 1434,1 Sau chuẩn bị mẫu ta đem mẫu chiếu kênh neutron nhiệt đo với detector HPGe Ta số liệu thực nghiệm cho bảng 3.10 Bảng 3.10: Các số liệu thực nghiệm vàng đồng vị Nguyên tố ti(s) tm (s) td (s) Np,observed Np,observed Au 78000 5188,65 2461 51 Cd 78000 5188,65 1025 83 2516 137 Mn 2050 1218,99 10 16897 133 Cr 241260 18870,1 10 1451 46 Zn 105180 5531,76 10 636 27 18000 62 As 273300 2470 10 2167 75 4108 65 V 1800 1166,87 10 Khóa luận tốt nghiệp 54 Sau có số liệu thực nghiệm, để áp dụng công thức (3.14) tính số k0,Au, ta cần phải tính hoạt độ riêng Asp, hiệu suất p, hệ số Q0() vàng đồng vị quan tâm Kết cho bảng 3.11 Bảng 3.11: Các số liệu tính toán vàng đồng vị Nguyên tố E(KeV) Q0() p Asp  Asp Au 411,8 21,30 0,0218466 209,8778983 4,3685182 336,2 82,28 0,0262395 0,3235093 0,0172897 529,7 82,28 0,0174035 0,1294795 0,0104360 Mn 846,8 2,45 0,0120071 60,13977568 0,4727197 Cr 320,1 1,08 0,0273835 0,7715850 0,0246737 Zn 438,6 9,08 0,0206129 0,1023475 0,0044093 559,1 30,51 0,0165401 8,7815797 0,0300427 657,1 30,51 0,0144396 1,0572046 1434,1 1,17 0,0083132 12,9878515 0,0365411 0,2039092 Cd As V Áp dụng công thức (3.14) ta xác định đựơc số k0,Au nguyên tố 56 Mn, 115Cd, 51Cr, 69mZn, 76As, 52V Kết cho bảng 3.12 Bảng 3.12: Giá trị k0,Au nguyên tố Nguyên tố 115 56 Cr 69m Zn 76 k0 Sai số(%) 336,2 6,84.10-04  0,56.10-04 16,64 529,7 4,00.10-04  0,45.10-04 18,48 846,8 5,05.10-01  0,08.10-01 1,58 320,1 2,89.10-03  0,18.10-03 6,23 438,6 4,65.10-04  0,28.10-04 6,02 559,1 4,04.10-02  0,08.10-02 3,96 657,1 5,57.10-03  0,19.10-03 4,49 1434,1 1,60.10-01  0,02.10-01 1,25 Cd Mn 51 E(KeV) As 52 V Khóa luận tốt nghiệp 55 Sau xác định số k0,Au nguyên tố, ta so sánh kết với kết thực nghiệm De Corte cộng [8] cho bảng 3.13 Bảng 3.13: So sánh kết số k0,Au nguyên tố Nguyên tố 115 56 E(KeV) k0(1) k0(2)[9] Sai số(%) 336,2 6,84.10-04  0,56.10-04 7,73.10-04 16,64 529,7 4,00.10-04  0,45.10-04 4,77.10-04 18,48 846,8 5,05.10-01  0,08.10-01 4,96.10-01 1,81 320,1 2,89.10-03  0,18.10-03 2,62.10-03 10,15 438,6 4,65.10-04  0,28.10-04 3,98.10-04 16,79 559,1 4,04.10-02  0,08.10-02 4,83.10-02 16,45 657,1 5,57.10-03  0,19.10-03 6,61.10-03 15,81 1434,1 1,60.10-01  0,02.10-01 1,96.10-01 18,45 Cd Mn 51 Cr 69m Zn 76 As 52 V (1) kết k0 từ thực nghiệm (2) kết k0 từ thực nghiệm De Corte cộng [8] Nhận xét: Hằng số k0,Au nguyên tố 52 56 Mn, 115 Cd, 51 Cr, 69m Zn, 76 As, V xác định kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am – Be so sánh với kết thực nghiệm De Corte cộng [8] Sai số tương đối số k0,Au xác định kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am – Be so kết thực thực nghiệm De Corte cộng nhỏ 20% Trong đó, sai số tương đối số k0,Au(56Mn) 1,81% gần với sai số tương đối 1,58% Như vậy, k0,Au(56Mn) xác định xác so với k0,Au (115Cd), k0,Au (51Cr), k0,Au (69mZn), k0,Au (76As), k0,Au (52V) Sở dĩ có kết nguyên tố Mn có độ phổ cập đồng vị 100%, tiết diện phản ứng lớn 13,3 barn dẫn đến diện tích đỉnh lượng hoạt độ riêng 56Mn lớn Đối với nguyên tố 115 Cd, 51Cr, 69m Zn, 76As, 52V có sai số tương đối lớn 56Mn ( < 20% ) tính chất hạt nhân nguyên tố không thỏa đủ hai điều kiện sau : độ phổ cập đồng vị lớn, tiết diện phản ứng lớn nên diện tích đỉnh lượng Khóa luận tốt nghiệp 56 hoạt độ riêng chúng nhỏ, hay nói cách khác số đếm thống kê chúng nhỏ nên sai số thống kê lớn - Đối với As, V có độ phổ cập lớn (100% 99,76%) tiết diện phản ứng nhỏ (4,3 barn 4,9 barn) - Đối với Cr có tiết diện phản ứng lớn (16 barn) độ phổ cập đồng vị nhỏ (4,345%) - Đối với Cd Zn có độ phổ cập đồng vị tiết diện phản ứng nhỏ Độ phổ cặp đồng vị Cd Zn là: 28,86% 18,57% tương ứng với tiết diện phản ứng là: 0,30 barn 0,075 barn Ngoài ra, sai số có đóng góp không nhỏ trình thực nghiệm Có hai nguyên nhân sau: - Hiệu suất mẫu không xác Dạng hình học mẫu nguồn điểm làm cho hiệu suất ghi detector không tốt Ngoài ra, khoảng cách nguồn detector chiếu mẫu thực nghiệm xác định hiệu suất detector không giống hoàn toàn - Bề dày mẫu chuẩn không xác dẫn đến giá trị hệ số fa, Ge, Gth mẫu chuẩn không xác Khóa luận tốt nghiệp 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận Khóa luận đạt mục tiêu đề ra:  Thứ nhất, khóa luận thực hiệu chỉnh hệ số tự hấp thụ tia gamma mẫu có dạng lá, dạng dạng dây, hiệu chỉnh hệ số tự che chắn neutron nhiệt nhiệt có tính đến hiệu ứng Doppler cho mẫu có dạng dạng dây Trên sở kế thừa phương pháp tác giả trước, phát triển thành phương pháp hiệu chỉnh đơn giản xác  Thứ hai, khóa luận xác định hệ số  tỉ số f có tính đến việc hiệu chỉnh hệ số tự hấp thụ tia gamma, hệ số tự che chắn neutron nhiệt nhiệt thực nghiệm  Thứ ba, khóa luận xác định số k0 vàng (k0,Au) nguyên tố mangan (Mn), catmi (Cd), crôm (Cr), kẽm (Zn), asen (As), vanadi (V) kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am – Be môn Vật lý Hạt nhân Tuy nhiên, giới hạn thời gian điều kiện thực nghiệm, khóa luận hạn chế chỗ xác định số k0,Au sáu nguyên tố: mangan (Mn), catmi (Cd), crôm (Cr), kẽm (Zn), asen (As), vanadi (V) Sai số tương đối chúng đến 20% so với kết thực nghiệm De Corte cộng [9] Nguyên nhân số đếm thống kê nhỏ gây sai số thống kê lớn , có khác biệt cấu hình đo mẫu phân tích cấu hình đo nguồn dùng để xác định đường cong hiệu suất, dạng hình học mẫu phân tích nguồn điểm, bề dày mẫu chuẩn không xác  Kiến nghị Như vậy, đề tài: “Xác định số k0 phương pháp k0 – INAA kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am – Be” thực khóa luận Tuy nhiên, để đề tài phát triển hoàn thiện hơn, mong người Khóa luận tốt nghiệp 58 thực đề tài sau có chuẩn xác cấu hình đo mẫu phân tích mẫu chuẩn, xác định số k0,Au nhiều nguyên tố Đối với phòng thí nghiệm môn Vật lý Hạt nhân, hy vọng phòng thí nghiệm trang bị dụng cụ đo bề dày mẫu mỏng xác hơn, có dụng cụ làm mẫu có dạng hình học điểm  Hƣớng phát triển Tôi hy vọng phương pháp k0 – INAA nguồn đồng vị Am –Be môn vật lý hạt nhân tiếp tục nghiên cứu phát triển theo hướng sau:  Xây dựng phần mềm chuyên dụng cho việc xử lý số liệu toán k0 – INAA nguồn neutron đồng vị Am – Be từ việc thiết lập sở liệu máy tính chứa số k0 số liệu hạt nhân liên quan đến việc viết chương trình xử lý phổ gamma, tính hàm lượng, tính sai số  Sử dụng monitor chuẩn quốc tế  Sử dụng mẫu chuẩn quốc tế nhằm phân tích kiểm tra kết Khóa luận tốt nghiệp 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Châu Văn Tạo (2004), An toàn xạ Ion hóa, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, tr.67-81 [2] Hồ Mạnh Dũng (2003), Nghiên cứu phát triển phương pháp k – zero phân tích kích hoạt neutron lò phản ứng Hạt nhân cho xác định đa nguyên tố, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM, tr.11- 44 [3] H.T.Phuong, M.V.Nhon (2007), A fast Method of Determination of and f Factors in the k0-INAA Standardization, HN KH&CN Hạt nhân toàn quốc lần VI, Đà Nẳng [4] Huỳnh Trúc Phương (2008), báo cáo chyên đề nghiên cứu sinh: Chuyên đề 3, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM, 04/2008 [5] Trần Thiện Thanh (2007), Hiệu chỉnh trùng phùng tổng hệ phổ kế gamma sử dụng chương trình MCNP, Luận án Thạc sĩ, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM TIẾNG ANH [6] D Soete, R Gijbels, J Hoste (1972), Neutron Activation Analysis, Wiley Interscience, New York, pp.119 - 121 [7] F.D Corte (1987), The k0 – Standardization Method : A move to the optimization of Neutron Activation Analysis, PhD Thesis, GENT University [8] F.D Corte, A Simonits (2003), “Recommended nuclear data for use in the k0 standardization of neutron activation analysis”, Atomic Data and Nuclear Data Tables 8, pp 47-67 [9] http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/intro.html [10] J Salgado, E Martinho, I.F Goncal(2004), Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol.260, No.2, pp.317-320 Khóa luận tốt nghiệp 60 [11] M.A Galand (2004), Neutron effects on Tungsten -1 86 Double Neutron Capture, PhD Thesis, Univ Maryland [12] M.C Freitas (1993), The development of k0 – standardization neutron activation analysis with counting using a low energy photon detector, PhD Thesis, GENT University [13] O Shcherbakov, H Harada (2002), Journal of Nuclear Sciences and Technology, Vol 39, No.5, pp 548-553 [14] R.S Keshavamurhy (1993), Use of Pade approximations in the analytical evaluation of the J(, ) function and its temerature derivative, Nucl Sci Eng., Vl.115, pp 81-88 [15] S.F Mughabghab (1981), Neutron Cross – Neutron Resonance Parameters and Thermal Cross Sections, Vol.1, 2, Academic Press Khóa luận tốt nghiệp 61 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hàm lượng Mn, Cd, Zn, Cr Khóa luận tốt nghiệp 62 Phụ lục 2: Hàm lượng As Khóa luận tốt nghiệp 63 Phụ lục 2: Hàm lượng V Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Châu Văn Tạo (2004), An toàn xạ Ion hóa, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, tr.67-81 [2] Hồ Mạnh Dũng (2003), Nghiên cứu phát triển phương pháp k – zero phân tích kích hoạt neutron lò phản ứng Hạt nhân cho xác định đa nguyên tố, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM, tr.11- 44 [3] H.T.Phuong, M.V.Nhon (2007), A fast Method of Determination of and f Factors in the k0-INAA Standardization, HN KH&CN Hạt nhân toàn quốc lần VI, Đà Nẳng [4] Huỳnh Trúc Phương (2008), báo cáo chyên đề nghiên cứu sinh: Chuyên đề 3, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM, 04/2008 [5] Trần Thiện Thanh (2007), Hiệu chỉnh trùng phùng tổng hệ phổ kế gamma sử dụng chương trình MCNP, Luận án Thạc sĩ, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM TIẾNG ANH [6] D Soete, R Gijbels, J Hoste (1972), Neutron Activation Analysis, Wiley Interscience, New York, pp.119 - 121 [7] F.D Corte (1987), The k0 – Standardization Method : A move to the optimization of Neutron Activation Analysis, PhD Thesis, GENT University [8] F.D Corte, A Simonits (2003), “Recommended nuclear data for use in the k0 standardization of neutron activation analysis”, Atomic Data and Nuclear Data Tables 8, pp 47-67 [9] http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/intro.html [10] J Salgado, E Martinho, I.F Goncal(2004), Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol.260, No.2, pp.317-320 [11] M.A Galand (2004), Neutron effects on Tungsten -1 86 Double Neutron Capture, PhD Thesis, Univ Maryland [12] M.C Freitas (1993), The development of k0 – standardization neutron activation analysis with counting using a low energy photon detector, PhD Thesis, GENT University [13] O Shcherbakov, H Harada (2002), Journal of Nuclear Sciences and Technology, Vol 39, No.5, pp 548-553 [14] R.S Keshavamurhy (1993), Use of Pade approximations in the analytical evaluation of the J(θ, β) function and its temerature derivative, Nucl Sci Eng., Vl.115, pp 81-88 [15] S.F Mughabghab (1981), Neutron Cross – Neutron Resonance Parameters and Thermal Cross Sections, Vol.1, 2, Academic Press [...]... và mỗi lần chiếu xạ Ít nhất ba đồng vị phải được kích hoạt và đo để xác định hai tham số này Trong một phép đo đơn lẻ thì những hoạt độ được quy vào của 198Au, 95Zr, 97Zr có thể được ước lượng 1.5.2 Các hệ số trong phƣơng trình cơ bản của phƣơng pháp k0 – INAA 1.5.2.1 Hệ số k0 Hệ số k0 trong phương trình cơ bản của phương pháp chuẩn hóa k0 được định nghĩa như là một hằng số hạt nhân tổ hợp: k 0,Au (a)... trọng nhất cho nguồn neutron là thông lượng neutron và năng lượng neutron do nó phát ra Khóa luận tốt nghiệp 5 1.2.1.1 Nguồn neutron đồng vị Phần lớn nguồn neutron đồng vị thường sử dụng là những vật liệu phóng xạ phát anpha (nguồn phát) trộn với berylli và neutron được sinh ra theo phản ứng (,n) Bảng 1.1: Những nguồn neutron đồng vị [6] Nguồn phát 227 Ac 226 Cường độ neutron Năng lượng neutron (s-1Ci-1)... Bảng 1.2 chỉ sai số ước lượng sau khi phân tích phép truyền sai số của các thành phần trong k0 – INAA Bảng 1.2: Sai số ước lượng của phương pháp k0 – INAA Tạo bởi Phần đóng góp k0 1% Q0 1%  1,5% f 1%  p - đo và đổi 2% Trùng phùng thực 1,5% Sai số toàn phần 8% Khóa luận tốt nghiệp 20 Chƣơng 2 HIỆU CHỈNH CÁC HỆ SỐ TRONG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN HÓA k0 2.1 Giới thiệu Trong phương pháp k0- INAA, hàm lượng... tác giả khác đã đề nghị sử dụng các hệ số k0 được xác định bằng thực nghiệm giống như hệ số k trong phương pháp chuẩn đơn [2], nhưng khác ở chỗ là các hệ số k0 chỉ bao gồm các thông số chiếu và điều kiện đo Như vậy, hệ số k 0 là tổ hợp của các thông số hạt nhân và độc lập với thiết bị chiếu và hệ đo 1.5 Phƣơng pháp chuẩn hóa k0 Phương pháp chuẩn hóa k0 là một trong những phát triển đáng kể nhất của... với những phương pháp chuẩn hóa khác, phương pháp chuẩn hóa k0 có những ưu điểm sau: - Đơn giản thực nghiệm so với phương pháp tương đối - Độ chính xác cao so với phương pháp tuyệt đối - Linh hoạt khi thay đổi điều kiện chiếu và đo so với phương pháp chuẩn đơn - Phù hợp cho việc máy tính hóa Trong phương pháp này các số liệu hạt nhân từ các tài liệu tra cứu được thay bằng một tổ hợp các hằng số hạt nhân... nguyên tố bia Z : số hiệu nguyên tử của hạt nhân bia Hình 1.1: Sơ đồ phản ứng hạt nhân với neutron Ký hiệu () trong quá trình biểu diễn cho hạt nhân hợp phần ở giai đoạn trung gian 1.2.1 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... a biểu diễn cho nguyên tố phân tích a Trong đó: M : khối lượng nguyên tử;  : độ phổ cập của đồng vị; 0 : tiết diện của neutron 2200m/s;  : xác suất phát tia gamma cần đo 1.5.1 Phƣơng trình cơ bản của k0- INAA Thay hệ số k0, Au(a) theo công thức (1.19) vào phương trình cơ bản của phương pháp tuyệt đối (1.10), ta thu được phương trình cơ bản của phương pháp k0- INAA như sau: * G *th f  G *eQ *0 ()... 15 Hệ số k0 được xác định bằng thực nghiệm theo công thức sau: k 0,Au (a)  (N p / t m w a S.D.C) G*th f  G*e Q*0 () *p 106 * (N p / t m W.S.D.C) G th f  G eQ0 () p (1.22) Với : wa là khối lượng của nguyên tố a Các hệ số k0 được xác định bằng thực nghiệm và các giá trị đuợc cho bảo đảm chúng đồng thời được xác định ở hai lò phản ứng khác nhau và có sai số không quá 2% Thư viện các hệ số k0 đối... nhiệt bên trong mẫu chiếu xạ do sự hấp thụ của neutron thông qua những phản ứng hạt nhân 1.5.3 Độ chính xác của phƣơng pháp k0 – INAA [2] Độ chính xác của phương pháp k0 – INAA phụ thuộc vào các thông số như : độ lớn của Q0,  và f , hình học đo và hiệu ứng trùng phùng thực Việc đánh giá độ chính xác trung bình dựa trên những đánh giá về sai số tạo bởi nhiều bước trong quy trình và các thông số khác... hằng số hạt nhân được xác định một cách chính xác bằng thực nghiệm được gọi là các hằng số k-zero (k0) Hằng số k0 xuất phát từ hệ số k của phương pháp chuẩn đơn nhưng làm độc lập với thành phần liên quan đến điều kiện chiếu và đo, k0 có dạng: k 0,Au (a)  M Au a 0,a  a M a Au 0,Au  Au (1.19) Khóa luận tốt nghiệp 14 Chỉ số Au biểu diễn cho nguyên tố so sánh hay monitor Au và chỉ số a biểu diễn cho ... kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am – Be để so sánh với kết De Corte cộng [8] Để xác định hệ số anpha () tỉ số f nguồn đồng vị Am – Be cho việc xác định số k0, khóa luận thực việc hiệu chỉnh hệ số. .. dùng k0 – INAA phương pháp chuẩn nhiều đối tượng nghiên cứu Với vai trò này, phương pháp k0 – INAA ngày nghiên cứu, phát triển hoàn thiện Trong phương pháp k0 – INAA, số k0 xác định thực nghiệm kích. .. kích hoạt neutron lò phản ứng Thư viện số k vàng (k0, Au) số liệu hạt nhân liên quan xác định gần De Corte cộng [8] Mục đích khóa luận xác định số k0 Khóa luận tốt nghiệp phương pháp k0 INAA kích