Thiết kế chương trình tính hoạt độ mẫu phân tích

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KĨ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN - - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: SVTH : Phạm Thị Mai CBHD: ThS Trần Thiện Thanh CBPB : ThS Trần Duy Tập ============= Tp.Hồ Chí Minh – 2010 ============= LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm học tập rèn luyện trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM em trang bị kiến thức đạo đức, có hành trang tốt để bước vào đời Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô, đặc biệt thầy cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân dành tất tốt cho chúng em, kiến thức khoa học chuyên môn mà dạy chúng em cách sống, cách làm người Để hoàn thành khóa luận này, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới: ThS.Trần Thiện Thanh, người thầy tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp tài liệu, ý tưởng, kinh nghiệm quý báu thân cho em giúp đỡ em hoàn thành khóa luận ThS.Trần Duy Tập, người dành thời gian đọc, góp ý, chỉnh sửa giúp em hoàn thành khóa luận tốt CN.Nguyễn Minh Trường, người quan sát, giúp đỡ em trình sử dụng ngôn ngữ lập trình Maple trình viết khóa luận Các bạn lớp 06VLHN, người sát cánh bên suốt trình học tập Đã động viên giúp đỡ trình thực khóa luận Cuối cùng, xin cảm ơn mẹ gia đình cố gắng nhiều để học tâp hết bốn năm đại học động viên trình học tập để hoàn thành khóa học Tp Hồ Chí Minh – 2010 Phạm Thị Mai -1- MỤC LỤC Mục lục Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ LỜI MỞ ĐẦU Chƣơng 1: Tổng quan hệ phổ kế gamma 1.1 Detector bán dẫn 1.2 Hiệu chuẩn hệ phổ kế gamma 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Chuẩn lượng độ rộng đỉnh phổ 1.3 Cơ sở lấy diện tích đỉnh 11 1.3.1 Xác định vị trí đỉnh 11 1.3.2 Lấy diện tích đỉnh 11 1.3.3 Trừ phông 13 1.3.4 Sai số diện tích đỉnh 15 Chƣơng 2: Chuẩn hiệu suất tính hoạt độ 17 2.1 Thiết lập sở liệu cho đồng vị phóng xạ phát gamma 17 2.2 Chuẩn đường cong hiệu suất 17 2.2.1 Khái niệm hiệu suất 17 2.2.2 Hiệu suất đỉnh lượng toàn phần (FEPE) 18 2.2.3 Sai số hiệu suất ghi 20 2.2.4 Những ảnh hưởng lên hiệu suất đỉnh toàn phần (FEPE) 21 -2- 2.2.4.1 Ảnh hưởng khác biệt hình học nguồn 21 2.2.4.2 Ảnh hưởng mật độ nguồn lên hiệu suất 21 2.2.4.3 Hiệu chỉnh phân rã phóng xạ 22 2.2.4.4 Ảnh hưởng khoảng cách của nguồn và đầu dò 22 2.2.4.5 Ảnh hưởng trùng phùng tổng 23 2.3 Tính toán hoạt độ nguồn 23 2.4 Chương trình tính hoạt độ phóng xạ 24 Chƣơng 3: Giao diện chƣơng trình kết tính hoạt độ số mẫu môi trƣờng 29 3.1 Cấu hình detector hình học mẫu 29 3.2 Kết tính hoạt độ số mẫu môi trường 30 3.2.1 Đường chuẩn lượng đường chuẩn FWHM 30 3.2.2 Nguồn thể tích 50ml 32 3.2.3 Nguồn thể tích 500ml 35 3.2.4 Nguồn thể tích 500ml không che chắn đế đồng 37 3.3 Nhận xét kết tính toán 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 Kết luận 40 Kiến nghị 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC 42 -3- DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT  Các kí hiệu : Phương sai độ lệch chuẩn B: Diện tích vùng phông B1: Diện tích vùng phông bên trái đỉnh Gauss B2: Diện tích vùng phông bên phải đỉnh Gauss G: Diện tích toàn phần đỉnh Gauss S: Diện tích thực phổ Np: Diện tích đỉnh lượng toàn phần A: Hoạt độ nguồn I: Xác suất phát gamma t: Thời gian đo n  C i : Tích hệ số hiệu chỉnh i 1 (E): Sai số hiệu suất B: Sai số diện tích phông N: Sai số diện tích đỉnh G: Sai số diện tích toàn phần A: Sai số hoạt độ S: Sai số diện tích thực I: Sai số xác suất phát B1: Sai số diện tích phần phông trái : Nghịch đảo phương sai số đếm đỉnh Gauss B2: Sai số diện tích phần phông phải A : Hoạt độ có trọng số đỉnh Gauss R: Tốc độ đếm gamma Số đếm kênh : Hệ số suy giảm tuyến tính ch: Kênh (Channel) : Mật độ mẫu abs: Hiệu suất tuyệt đối /: Hệ số hấp thụ khối int: Hiệu suất nội Rt: p : R0: Tốc độ rã thời điểm tham y: Hiệu suất đỉnh lượng toàn phần (FEPE – Full Energy Peak Efficiency) Tốc độ rã thời điểm t chiếu T1/2: Chu kì bán rã hạt nhân -4- : Hằng số phân rã a: Ma trận hệ số fG: Hàm mật độ xác suất : Ma trận phương sai tham số  Các chữ viết tắt HPGe: Germanium siêu tinh khiết (High Pure Germanium) FWHM: Độ rộng nửa chiều cao đỉnh phổ (Full Width at Half Maximum) MCA: Phân tích đa kênh (Multi channel Annalysis) ROI: Vùng quan tâm (Region Of Interest -5- DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Cơ sở liệu đồng vị hạt nhân phóng xạ gamma 17 Bảng 3.1 Thông số detector HPGe sử dụng đo mẫu phân tích 29 Bảng 3.2 Số liệu nguồn chuẩn mẫu nguồn 50 ml 33 Bảng 3.3 Số liệu nguồn 50ml dùng để tính hoạt độ 34 Bảng 3.4 Kết tính hoạt độ nguồn 50ml 34 Bảng 3.5 Số liệu nguồn chuẩn mẫu nguồn 500 ml 36 Bảng 3.6 Số liệu nguồn 500 ml 36 Bảmg 3.7 Kết tính hoạt độ nguồn 500 ml 37 Bảng 3.8 Số liệu nguồn chuẩn mẫu nguồn 500 ml không che chắn đế đồng 38 Bảng 3.9 Số liệu kết tính hoạt độ nguồn Co-60 500 ml không che chắn đế đồng 39 -6- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Diện tích đỉnh Gauss độ lệch chuẩn thay đổi từ 1 đến 3 13 Hình 1.2 Tính toán diện tích phông dạng tuyến tính 14 Hình 1.3 Tính toán diện tích phông dạng bậc thang 15 Hình 2.1 Bảng đồng vị thường dùng làm khớp đường cong hiệu suất 20 Hình 2.2 Sơ đồ khối chương trình tính hoạt độ 25 Hình 3.1 Dạng hình học nguồn 500 ml 30 Hình 3.2 Dạng hình học nguồn 50 ml 30 Hình 3.3 Phổ chuẩn đa đồng vị 31 Hình 3.4 Phổ phông phóng xạ gamma 31 Hình 3.5 Đường chuẩn lượng 31 Hình 3.6 Đường cong hiệu suất nguồn 50 ml 32 Hình 3.7 Đường cong hiệu suất nguồn 50 ml vẽ Genie – 2000 32 Hình 3.8 Đường cong hiệu suất nguồn 500 ml 35 Hình 3.9 Đường cong hiệu suất nguồn 500 ml vẽ Genie – 2000 35 Hình 3.10 Đường cong hiệu suất nguồn 500 ml không che chắn đế đồng 37 Hình 3.11 Đường cong hiệu suất nguồn 500 ml không che chắn đế đồng vẽ Genie – 2000 38 -7- MỞ ĐẦU Sự cạn kiệt lượng làm cho người quan tâm nhiều đến nguồn lượng to lớn từ hạt nhân Tuy nhiên, việc sử dụng hạt nhân có nhiều tranh cãi vấn đề an toàn xạ tác hại việc hấp thụ tia xạ vào thể, ô nhiễm phóng xạ không khí, thức ăn, nguồn nước Để đảm bảo an toàn xạ, việc quan trọng hàng đầu biết chắn hoạt độ mẫu trình sử dụng Hiện nay, với chương trình phân tích phổ gamma Genie - 2000 môn Vật lý Hạt nhân trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.Hồ Chí Minh việc tính toán hoạt độ phóng xạ thực tay với phần mềm Excel điều làm nhiều thời gian trình tính toán Hơn nữa, xác suất phát nguyên tố phóng xạ cập nhật, số liệu xác suất phát thay đổi nhiều, xác với sai số nhỏ Vì đề tài thực để đáp ứng hai vấn đề Thứ nhất, xác suất phát tất lượng gamma 1% (chưa tính sai số) cập nhật lưu trữ file Excel dạng “.xls” từ tài liệu tham khảo [11] Thứ hai, chương trình tính hoạt độ tính toán dựa việc xây dựng đường cong hiệu suất phương pháp ma trận phần mềm toán học Maple12 Chương trình tính tự động dò tìm xác suất phát tập tin xác suất phát thành lập sẵn hiệu suất ghi từ phương trình làm khớp hoạt độ riêng nguyên tố thời điểm đo, đồng thời cho sai số tương ứng hoạt độ Với nội dung khóa luận chia làm ba chương sau:  Chương 1: Tổng quan hệ phổ kế gamma  Chương 2: Chuẩn hiệu suất tính hoạt độ  Chương 3: Giao diện chương trình kết thực nghiệm  Kết luận kiến nghị -8- Chƣơng TỔNG QUAN VỀ HỆ PHỔ KẾ GAMMA 1.1 Detector bán dẫn Hiện để ghi nhận phổ gamma với chất lượng hiệu cao nhất, người ta thường dùng detector bán dẫn Hai chất bán dẫn sử dụng chủ yếu Silicon (Si) Germanium (Ge) Trong đó, detector sử dụng nhiều Ge siêu tinh khiết (HPGe – High Pure Germanium) Tinh thể HPGe có nồng độ tạp chất loại p vào khoảng 1010 nguyên tử/cm3 Kim loại Boron (Bo) cấy ion bề mặt khối tinh thể Germanium đón vai trò lớp bán dẫn đậm đặc loại p Kim loại Lithium (Li) chọn để khuếch tán vào bề mặt lại khối tinh thể tạo thành lớp mỏng bán dẫn loại n Vùng Ge siêu tinh khiết gọi vùng intrinsic (I) vùng chứa hạt dẫn điện Tại lớp tiếp xúc tinh thể bán dẫn loại n, có chênh lệch mật độ lỗ trống electron nên tác động nhiệt xảy tượng khuếch tán electron lỗ trống qua lớp tiếp xúc Sau thời gian, vùng mỏng lớp tiếp xúc hoàn toàn hạt tải điện gọi vùng nghèo Khi áp hiệu điện ngược vào detector tức cực âm vào bán dẫn loại p áp cực dương vào bán dẫn loại n, vùng nghèo tiếp tục mở rộng tăng cao thế, vùng nghèo mở rộng toàn khối tinh thể Với detector bán dẫn, vùng nghèo vùng ghi nhận xạ Khi xạ vào vùng nghèo dectector tương tác với vật liệu làm detector thông qua ba hiệu ứng là: hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton tạo cặp Hiệu ứng mong đợi hiệu ứng quang điện chuyển toàn lượng photon tới cho đầu dò Hiệu ứng cho đầu dò ghi nhận đỉnh lượng toàn phần Các tương tác xảy detector tạo cặp electron- lỗ trống, tác động điện trường electron lỗ trống chuyển động cực tương ứng, trình ghi nhận số đếm [2], [4], [5] - 36 - Hoạt độ Bảng 3.5 Số liệu nguồn chuẩn mẫu nguồn 500 ml Nguyên tố Năng lượng (keV) Sai số Diện Hoạt Độ diện tích tích đỉnh (Bq/g) đỉnh (%) Am-241 Cd-109 Co-57 Co-57 Ce-139 Sn-113 Cr-51 Sn-113 Sr-85 Cs-137 Y-88 Co-60 Co-60 Y-88 59,5 88,0 122,1 136,5 165,9 255,1 320,1 391,7 514,0 661,7 898,0 1173,2 1332,5 1836,0 44776 65548 100649 12363 82175 11082 91352 253253 154006 309657 183739 232744 213476 118147 0,8 0,7 0,5 3,0 0,6 3,0 0,5 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,2 0,3 0,24 1,18 0,06 0,06 0,06 0,37 2,33 0,37 0,24 0,35 0,36 0,35 0,35 0,36 Sai số hoạt độ (%) 1,5 1,8 1,0 1,0 1,0 0,7 1,2 0,7 0,6 0,6 0,8 0,6 0,6 0,8 khối lượng mẫu: 508,78 (gram) Hiệu suất ghi (%) 0,59 1,74 2,25 2,21 1,98 1,59 0,45 1,18 0,75 1,17 0,62 0,75 0,69 0,38 Sai số hiệu suất ghi (%) 1,7 2,1 1,1 3,5 1,2 4,9 1,4 0,8 0,8 0,7 0,9 0,6 0,6 0,9 thời gian đo: 172800 (s) Phương trình đường cong hiệu suất lnε(E) = - 438,4521 + 306,0325.ln(E) - 79,651.ln(E)2 + 9,0812.ln(E)3 - 0,38341.ln(E)4 (3.3) Kết tính toán Bảng 3.6 Số liệu nguồn 500 ml Nguyên tố Năng lượng (keV) Am-241 Zn-65 Zn-65 59,5 511,0 1115,5 Sai số Thời diện tích gian đo (%) (s) 1132447 0,1 86400 87827 0,4 85700 968215 0,1 85700 Diện tích Khối lượng (gram) 516,498 501,276 501,276 Sai số khối lượng (%) 0,1 0,1 0,1 - 37 - Bảmg 3.7 Kết tính hoạt độ nguồn 500 ml Kết tính toán chương trình Đồng vị Am-241 Zn-65 Hoạt độ (Bq/g) 11,05 6,13 Sai số (%) 0,7 0,3 Giá trị tính toán Excel Đồng vị Am-241 Zn-65 Hoạt độ (Bq/g) 11,46 6,08 Sai số (%) 0,3 0,1 Giá trị so sánh Đồng vị Am-241 Zn-65 Hoạt độ (Bq/g) 11,35 8,74 Sai số (%) 1,9 2,6 Kết tính toán hợp lý giá trị tính từ chương trình, Excel từ Laboratoire National Henri Becquerel gần Điều giải thích trình lấy diện tích đỉnh tác giả chương trình Genie - 2000 trùng khớp tốt trình lấy diện tích phổ 3.2.4 Nguồn thể tích 500ml không che chắn đế đồng Đƣờng cong hiệu suất Hình 3.10 Đường cong hiệu suất nguồn 500ml đế đồng - 38 - Hình 3.11 Đường cong hiệu suất nguồn 500ml không đế đồng vẽ Genie – 2000 Hoạt độ Bảng 3.8 Số liệu nguồn chuẩn mẫu nguồn 500 ml không che đế đồng Nguyên Tố Năng Diện Lượng tích đỉnh (keV) Am-241 Cd-109 Co-57 Co-57 Ce-139 Sn-113 Cr-51 Sn-113 Sr-85 Cs-137 Y-88 Co-60 Co-60 Y-88 59,5 88,0 122,1 136,5 165,9 255,1 320,1 391,7 514,0 661,7 898,0 1173,2 1332,5 1836,0 144453 65266 67458 8158 41799 5251 22813 120297 60260 175659 81222 126888 115834 51613 khối lượng mẫu: 508,78 (gram) Sai số diện tích đỉnh (%) 0,3 0,6 0,5 3,1 0,8 4,33 1,1 0,33 0,5 0,25 0,4 0,3 0,3 0,45 Hoạt Độ (Bq/g) 0,24 1,15 0,06 0,06 0,06 0,37 2,33 0,37 0,23 0,36 0,35 0,35 0,35 0,35 Sai số Hiệu hoạt suất ghi Sai số độ (%) (%) hiệu suất ghi (%) 1,9 3,85 1,9 2,1 3,56 2,3 1,2 3,02 1,3 1,2 2,92 3,6 1,2 2,01 1,4 0,8 1,51 5,8 1,6 0,23 2,0 0,8 1,12 0,9 0,8 0,59 1,0 0,8 1,31 0,9 0,9 0,56 1,0 0,8 0,82 0,9 0,8 0,75 0,9 0,9 0,34 1,0 thời gian đo: 86400 (s) - 39 - Phương trình đường cong hiệu suất lnε(E) = -24,9909 + 9,9639.ln(E) - 9,87026.ln(E)2 + 1,87254.ln(E)3 - 0,107356.ln(E)4 (3.4) Kết tính toán Bảng 3.9 Số liệu kết tính toán nguồn Co-60 500ml không che chắn đế đồng Nguyên tố Co-60 Co-60 Năng lượng (keV) 1173,2 1332,5 Đồng vị Hoạt độ (Bq/g) Sai số (%) Diện tích đỉnh 1405683 1287267 kết Co-60 4,16 1,07 Sai số diện tích (%) 0,1 0,1 Thời gian Khối lượng Sai số khối đo (s) (gram) lượng (%) 86400 86400 Giá trị so sánh Co-60 4,22 0,70 501,367 501,367 0,1 0,1 Tính toán Excel Co-60 4,26 0,05 3.3 Nhận xét kết tính toán Dựa đường cong hiệu suất giá trị tính toán ta kết luận giá trị hoạt độ tính toán phù hợp khoảng sai số với giá trị so sánh Sự sai khác giải thích trình lấy diện tích đỉnh có sai khác giá trị so với kết Laboratoire National Henri Becquerel Trong trình viết chương trình, thực đồng thời việc tính toán hiệu suất Excel Kết tính toán cho thấy giá trị hợp lý Nguyên nhân việc sai số tính toán Excel nhỏ kết tính toán giá trị chứng nhận sai số không tính toán sai số hiệu suất ghi Với kết tính toán trên, chương trình sử dụng cho việc làm khớp đường cong hiệu suất detector tính toán hoạt độ mẫu phân tích - 40 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  KẾT LUẬN Chương trình tính hoạt độ thiết lập ngôn ngữ Maple, thuật toán, đảm bảo tính xác Maple phần toán học Chương trình xây dựng theo phương pháp bình phương tối thiểu dạng ma trận Là dạng toán xử lý phù hợp với số liệu hạt nhân Tuy nhiên, công cụ Maplet Maple12 chưa tương thích với phần mềm Excel nên việc tạo giao diện không thực Maplet mà phải thực Maple Về khóa luận đạt mục tiêu đề là:  Thiết lập liệu lượng, xác suất phát chu kì bán hủy đồng vị phóng xạ phát gamma  Xây dựng chương trình Maple 12 để tự động làm khớp đường cong hiệu suất với hai dạng hàm log – log ln – ln  Chương trình tự động tính toán hoạt độ riêng sai số tương ứng cho đồng vị có mẫu phân tích  KIẾN NGHỊ Để chương trình hoàn thiện hơn, mong muốn tiếp tục thiết kế cho o Có thể tự động xác định nguyên tố từ lượng nhập vào o Hoặc tốt là xử lý phổ chương trì nh , tức là làm cả hai quá trình định tính định lượng đồng vị phóng xạ mà không cần đến hỗ trợ của chương trì nh phân tí ch phổ o Tính toán hoạt độ riêng với tính toán chi tiết ảnh hưởng khác biệt hình học nguồn, mật độ nguồn, trùng phùng tổng, - 41 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Minh Cảo (2006), Giáo trình detector hạt bản, Giáo trình, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [2] Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương Pháp Ghi Bức Xạ Ion Hóa, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [3] Trương Thị Hồng Loan (2006), Các Phương pháp Thống Kê Đánh Giá Số Liệu Thực Nghiệm Hạt Nhân, Giáo Trình, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [4] Hoàng Đắc Lực (2004), Phổ Kế Gamma, Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam [5] Trần Thiện Thanh (2007), Hiệu Chỉnh Trùng Phùng Tổng Trong Hệ Phổ Kế Gamma Sử Dụng Chương Trình MCNP, Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [6] Trần Thiện Thanh (2010), Hệ Phổ Kế Gamma Nguyên Lý Ứng Dụng, Chuyên Đề Tiến Sĩ, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [7] Nguyễn Trung Tính (2008), Xử Lý Tự Động Phổ Hạt Nhân, Giáo Trình, Đại Học Quốc Gia Hà Nội [8] Klaus Debertin and Richard G Helmer (1998), Gamma and X-Ray SpectrometryWith Semiconductor Detector, Amsterdam, North-Holland, The Netherland, Elsevier [9] Glenn F Knoll (1999), Radiation Detection and Measurement, John Wiley & Sons, Inc., New York [10] Genie 2000 Ustomization Tools Manual (2004), Canberra Industries [11] www.Laraweb.free.fr [12] www.Maplesoft.com - 42 - PHỤ LỤC Nội dung chƣơng trình tính hoạt độ - 43 - - 44 - - 45 - - 46 - - 47 - - 48 - - 49 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Minh Cảo (2006), Giáo trình detector hạt bản, Giáo trình, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [2] Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương Pháp Ghi Bức Xạ Ion Hóa, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [3] Trương Thị Hồng Loan (2006), Các Phương pháp Thống Kê Đánh Giá Số Liệu Thực Nghiệm Hạt Nhân, Giáo Trình, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [4] Hoàng Đắc Lực (2004), Phổ Kế Gamma, Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam [5] Trần Thiện Thanh (2007), Hiệu Chỉnh Trùng Phùng Tổng Trong Hệ Phổ Kế Gamma Sử Dụng Chương Trình MCNP, Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [6] Trần Thiện Thanh (2010), Hệ Phổ Kế Gamma Nguyên Lý Ứng Dụng, Chuyên Đề Tiến Sĩ, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM [7] Nguyễn Trung Tính (2008), Xử Lý Tự Động Phổ Hạt Nhân, Giáo Trình, Đại Học Quốc Gia Hà Nội [8] Klaus Debertin and Richard G Helmer (1998), Gamma and X-Ray SpectrometryWith Semiconductor Detector, Amsterdam, North-Holland, The Netherland, Elsevier [9] Glenn F Knoll (1999), Radiation Detection and Measurement, John Wiley & Sons, Inc., New York [10] Genie 2000 Ustomization Tools Manual (2004), Canberra Industries [11] www.Laraweb.free.fr [12] www.Maplesoft.com [...]... TÍNH HOẠT ĐỘ MỘT SỐ MẪU MÔI TRƢỜNG Trong chương hai, chúng tôi đã thể hiện rõ quá trình tính toán hiệu suất ghi và hoạt độ mẫu Ở chương ba, chúng tôi sẽ đưa ra giao diện chương trình tính và kết quả tính toán một số mẫu môi trường với các dạng hình học thể tích 500ml, 50ml được cung cấp từ Laboratoire National Henri Becquerel [11] 3.1 Cấu hình detector và hình học mẫu Các mẫu được áp dụng tính toán... lượng tương ứng 2.4 Chƣơng trình tính hoạt độ phóng xạ Với mục đích xác định hoạt độ phóng xạ của mẫu môi trường, và cập nhật dữ liệu về năng lượng phát ra cùng với xác suất phát tương ứng từ các nguyên tố phóng xạ Chương trình tính hoạt độ được thực hiện trên phần mềm Maple 12 sử dụng dữ liệu về các đồng vị phóng xạ phát gamma đã cập nhật từ [11] Chương trình được thiết kế như sau - 25 - Bắt đầu Nhập... 2,78479.ln(E)3  0,125237ln(E)4 (3.2) Kết quả tính hoạt độ Bảng 3.3: Số liệu nguồn 50ml dùng để tính hoạt độ Nguyên tố Năng lượng (keV) Diện tích Ce-139 Cs-137 165,9 661,7 451832 530956 Sai số diện tích (%) 0,15 0,14 Thời gian đo (s) 86400 86400 Khối lượng (gram) 49,789 49,905 Sai số khối lượng (%) 0,1 0,1 - 34 - Bảng 3.4 Kết quả tính hoạt độ nguồn 50ml Kết quả Đồng vị Ce-139 Cs-137 Hoạt độ (Bq/g) 55,08 68,64 Sai... hiện tương tự quá trình (1) và (2) Sau khi đã có đường cong hiệu suất và đường cong sai số hiệu suất Công việc còn lại là nhập dữ liệu về tên đồng vị, thời gian đo, diện tích đỉnh, sai số diện tích đỉnh, khối lượng, sai số khối lượng mẫu của phổ cần tính toán hoạt độ vào chương trình tính hoạt độ Dò tìm những năng lượng đã nhập vào Quá trình (8): dựa vào công thức (2.9) và (2.10) hoạt độ của các đỉnh... I (E)    p   p   γ   m  2 (2.10) Trong một mẫu phân tích, chúng ta không quan tâm hoạt độ của đỉnh năng lượng mà quan tâm hoạt độ của nguyên tố có trong mẫu Vì vậy, với những nguyên tố có hơn một đỉnh năng lượng, hoạt độ của nguyên tố đó sẽ được tính bởi giá trị hoạt độ có trọng số như sau [5]:  A  A  x,i i i (2.11) i i Ax,i là hoạt độ tương ứng với năng lượng Ei, và  i là nghịch đảo... năng lượng (2) Sai Đúng Tính hiệu suất ghi và sai số (3) Tính hệ số ai của phương trình khớp (4) Vẽ đồ thị hiệu suất ghi (5) Nhập dữ liệu (6) Dò tìm năng lượng (7) Sai Đúng Tính hoạt độ và sai số (8) Xuất giá trị (9) Hình 2.2: Sơ đồ khối chương trình tính hoạt độ - 26 - trong đó: Quá trình (1): sau khi đã trừ phông và chuẩn năng lượng phổ gamma được phân tích và thu nhận diện tích đỉnh, sai số tương... Với fi là tỉ số của mỗi thành phần riêng biệt trong mẫu và  là mật độ tương ứng 2.2.4.3 Hiệu chỉnh phân rã phóng xạ Đối với các nguồn chuẩn có hoạt độ thấp, hoạt độ của các nguồn chuẩn phải được hiệu chỉnh phân rã về cùng một thời gian thông qua phương trình phân rã thông thường: R0  Rte  ln 2  t    T1/ 2  (2.7) - 23 - Với Rt và R0 là tốc độ phân rã tại thời điểm t và tại thời gian tham chiếu,... cần làm là lấy diện tích đỉnh và xác định hiệu suất ghi cho từng đỉnh năng lượng trong mẫu chuẩn Quá trình trên cho phép chúng ta tìm ra đường cong hiệu suất tương ứng với vị trí đặt nguồn và từ đây ta dùng đường cong này để suy ra hoạt độ các đồng vị trong mẫu được đo ở cùng khoảng cách Dưới đây là kết quả tính toán hoạt độ riêng cho các đồng vị của một số mẫu 3.2.2 Nguồn thể tích 50ml Đƣờng cong... tìm thấy được tính toán Sau khi đã tìm được hoạt độ cho từng đỉnh năng lượng, công việc tiếp theo là dò tìm các năng lượng cùng đồng vị và thực hiện việc tính hoạt độ riêng cho từng đồng vị dựa vào công thức (2.11) Kèm theo với nó là tên các nguyên tố và sai số hoạt độ Với sai số hoạt độ riêng được truyền theo công thức như sau: Ax  n  i 1 2 Ai I 2i (2.17) với: σ Ax : Sai số hoạt độ riêng của... dài tinh thể 64 mm Đường kính tinh thể 66 mm Độ sâu hốc tinh thể 51 mm Đường kính hốc tinh thể 15 mm Bề dày lớp che chắn bên hông 0,5 mm Đường kính ngoài của detector 82,5 mm - 30 - Các mẫu phân tích để kiểm chứng chương trình có dạng hình học như sau: Hình 3.1 Dạng hình học nguồn 500 ml Hình 3.2 Dạng hình học nguồn 50 ml 3.2 Kết quả tính hoạt độ một số mẫu môi trƣờng 3.2.1 Đƣờng chuẩn năng lƣợng và ... CHƢƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ TÍNH HOẠT ĐỘ MỘT SỐ MẪU MÔI TRƢỜNG Trong chương hai, thể rõ trình tính toán hiệu suất ghi hoạt độ mẫu Ở chương ba, đưa giao diện chương trình tính kết tính toán số mẫu môi... tính toán hoạt độ mẫu phân tích - 40 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  KẾT LUẬN Chương trình tính hoạt độ thiết lập ngôn ngữ Maple, thuật toán, đảm bảo tính xác Maple phần toán học Chương trình xây... toán hoạt độ nguồn 23 2.4 Chương trình tính hoạt độ phóng xạ 24 Chƣơng 3: Giao diện chƣơng trình kết tính hoạt độ số mẫu môi trƣờng 29 3.1 Cấu hình detector hình học mẫu