Đánh giá kỹ thuật xử lý phổ cải tiến áp dụng cho việc xác định bề dày nhiều loại vật liệu z khác nhau bằng phương pháp monte carlo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ -o0o - NGUYỄN THỊ MỸ LỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh − 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ -o0o - NGUYỄN THỊ MỸ LỆ ĐÁNH GIÁ KỸ THUẬT XỬ LÝ PHỔ CẢI TIẾN ÁP DỤNG CHO VIỆC XÁC ĐỊNH BỀ DÀY NHIỀU LOẠI VẬT LIỆU Z KHÁC NHAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ Mã số: 102 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học TS HOÀNG ĐỨC TÂM Thành phố Hồ Chí Minh − 2016 Xác nhận giáo viên LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực luận văn này, em nhận nhiều hướng dẫn, giúp đỡ từ quý Thầy Cô, bạn bè gia đình Giờ luận văn hoàn thành, sinh viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:  TS Hoàng Đức Tâm – người hướng dẫn khoa học, quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để sinh viên tham gia vào nhiệm vụ khoa học Thầy, từ vạch ý tưởng định hướng nghiên cứu cho luận văn  TS Trần Thiện Thanh (giảng viên, trưởng phòng thí nghiệm Hạt nhân trường Đại học Khoa học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh) – người thầy nhiệt tình truyền đạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm dìu dắt sinh viên đường nghiên cứu khoa học, đóng góp ý kiến quý báu để luận văn hoàn thiện  ThS Huỳnh Đình Chương (giảng viên trường Đại học Khoa học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh) − người thầy chương trình MCNP, dành thời gian để đọc, sửa chữa đóng góp ý kiến việc viết code chương trình MCNP đề tài  Quý Thầy cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh giảng dạy suốt năm qua Những kiến thức thu nhận qua giảng, môn học Thầy Cô tảng để sinh viên tiếp thu giải vấn đề luận văn  Bộ môn Vật lý Hạt nhân trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh đáp ứng sở vật chất để sinh viên thực luận văn  Các thành viên gia đình bên động viên chia sẻ lúc khó khăn để có thêm động lực thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 05 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thị Mỹ Lệ MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược tình hình nghiên cứu phương pháp gamma tán xạ ngược 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới .1 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Giới thiệu phương pháp Monte Carlo chương trình MCNP 1.2.1 Phương pháp Monte Carlo 1.2.2 Chương trình MCNP 1.3 Mô hình tương tác photon với vật chất MCNP 1.3.1 Tán xạ Compton 1.3.2 Hiệu ứng quang điện .5 1.3.3 Hiệu ứng tạo cặp 1.4 Cách thức sử dụng chương trình MCNP 1.4.1 Đánh giá phân bố độ cao xung F8 10 1.4.2 Sai số chương trình MCNP .11 1.5 Cơ sở lý thuyết 13 1.5.1 Kỹ thuật gamma tán xạ ngược 13 1.5.2 Bề dày bão hòa 16 1.6 Tổng kết chương 17 CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ ĐO GAMMA TÁN XẠ NGƯỢC 18 2.1 Nguồn hộp chứa nguồn 18 2.2 Đầu dò ống chuẩn trực 19 2.3 Bia tán xạ 20 2.4 Mô hình mô 20 2.5 Đường chuẩn lượng hệ đo 22 2.6 Tổng kết chương 24 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Khảo sát đặc trưng phổ gamma tán xạ ngược 25 3.1.1 Dạng phổ gamma tán xạ ngược 25 3.1.2 Khảo sát theo bậc số nguyên tử Z .28 3.1.3 Khảo sát theo bề dày bia .30 3.1.4 Khảo sát theo lượng 32 3.2 Tính toán bề dày bia 34 3.3 Kết luận chương 41 KẾT LUẬN 42 KIẾN NGHỊ 43 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 47 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: γ : gamma ρ : mật độ vật liệu (g/cm3) E : lượng photon tới (keV) E : lượng photon sau tán xạ (keV) T : độ dày thành bình (cm) N : neutron P : photon Z : nguyên tử số vật liệu N A : số Avogadro V : thể tích vùng tán xạ vật liệu Các chữ viết tắt: Chữ viết tắt R MCNP FWHM NJOY GEB Tp HCM MCA PHS RD F8 PTN NIST SDEF SSR/SSW KCODE KSRC Tiếng Việt Tiếng Anh Sai số tương đối Relative error Chương trình mô Monte Monte carlo N − partical Carlo Độ rộng nửa chiều cao cực đại Full Width at Half Maximum Mã định dạng thư viện số liệu hạt nhân MCNP Mở rộng lượng dạng Gauss Gaussian Energy Broadenning Thành phố Hồ Chí Minh Máy phân tích đa kênh Multi Channel Analyzer Pulse Height Spectrum Phân bố độ cao xung Độ sai biệt Relative Deviation Phân bố độ cao xung Energy Distribution of Pulses detetor created in a detector Phòng thí nghiệm National Institute of Standards and Technology Nguồn tổng quát General Source Nguồn mặt Surface Source Read/Write Nguồn tới hạn Criticality Source Nguồn điểm Surface Points DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các đánh giá sai số tương đối R MCNP 12 Bảng 2.1 Mật độ vật liệu sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 19 Bảng 2.2 Bảng số liệu sử dụng để xây dựng đường chuẩn lượng hệ đo 23 Bảng 3.1 So sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn mô lý thuyết số vật liệu bề dày 1,83cm 28 Bảng 3.2 So sánh lượng tán xạ lần từ mô với lượng tán xạ Compton tính lý thuyết cho bốn nguồn 54Mn, 65Zn, 137Cs 60Co 32 Bảng 3.3 Hàm làm khớp diện tích đỉnh tán xạ lần theo bề dày bia 35 Bảng 3.4 So sánh giá trị bề dày bão hòa Al, Fe, Cu, Pb thực nghiệm [6] mô MCNP5 36 Bảng 3.5 Kết giá trị hệ số suy giảm tuyến tính từ mô so với lý thuyết [NIST] 36 Bảng 3.6 Kết tính toán độ dày vật liệu từ diện tích đỉnh tán xạ lần vật liệu có Z thấp 36 Bảng 3.7 Kết tính toán độ dày vật liệu từ diện tích đỉnh tán xạ lần vật liệu có Z trung bình 38 Bảng 3.8 Kết tính toán độ dày vật liệu từ diện tích đỉnh tán xạ lần vật liệu có Z cao 39 Bảng 3.9 Bảng giá trị bậc số nguyên tử Z mật độ (g/cm3) số vật liệu [4] 39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Minh họa tán xạ Compton Hình 1.2 Minh họa hiệu ứng quang điện Hình 1.3 Minh họa phát electron Auger Hình 1.4 Minh họa hiệu ứng tạo cặp Hình 1.5 Quá trình tán xạ photon lên vật liệu [5] 13 Hình 1.6 Dạng phụ thuộc cường độ tán xạ lần theo bề dày bia 16 Hình 2.1 Mô hình nguồn phóng xạ 137Cs 18 Hình 2.2 Mô hình ống chuẩn trực nguồn 19 Hình 2.3 Các thông số đường kính loại vật liệu đầu dò NaI(Tl) dùng mô [5] 19 Hình 2.4 Mô hình khối đầu dò 20 Hình 2.5 Bố trí mô hình đo bề dày bia vật liệu mô 21 Hình 2.6 Cấu hình hệ đo xác định độ dày thành bình MCNP5 21 Hình 2.7 Mô hình 3D hệ đo MCNP5 22 Hình 2.8 Đồ thị làm khớp lượng theo vị trí kênh 23 Hình 3.1 Phổ tán xạ bia Fe có bề dày 2,334cm 25 Hình 3.2 Phổ tán xạ thu từ hai bia vật liệu Zn Au xử lí theo a) phương án − Zn b) phương án − Au 27 Hình 3.3 Phổ tán xạ chùm photon lượng 662keV số loại vật liệu 28 Hình 3.4 Đường cong biểu diễn thay đổi diện tích đỉnh tán xạ lần theo bậc số nguyên tử Z 29 Hình 3.5 So sánh phổ tán xạ chùm photon lượng 662keV ứng với số độ dày khác nhau: (a) − bia Al, (b) − bia Fe 30 Hình 3.6 Đường cong bão hòa số loại vật liệu (a) − bia Al, (b) − bia Fe 31 Hình 3.7 So sánh phổ tán xạ chùm photon phát từ nguồn 54Mn, 65Zn, 137 Cs Co bia Fe bề dày 1,83cm 32 60 Hình 3.8 Đường cong bão hòa số loại vật liệu: (a) − bia C, (b) − bia Cu, (c) − Zn, (d) − Au, (e) − Pb 34 Hình 3.9 So sánh đường cong bão hòa số loại vật liệu 35 Hình 3.10 Làm khớp liệu bề dày bão hòa theo bậc số nguyên tử Z 40 39 Bảng 3.6 Kết tính toán độ dày vật liệu từ diện tích đỉnh tán xạ lần vật liệu có Z thấp Độ dày thực (cm) 0,34 0,54 0,62 0,92 1,01 1,23 1,57 1,83 2,03 2,33 2,40 2,54 3,02 4,00 5,02 6,03 C Độ dày tính toán (cm) 0,37 ± 0,01 0,57 ± 0,01 0,65 ± 0,01 0,96 ± 0,01 1,04 ± 0,01 1,27 ± 0,01 1,60 ± 0,02 1,86 ± 0,02 2,06 ± 0,02 2,35 ± 0,03 2,36 ± 0,03 2,55 ± 0,03 3,03 ± 0,04 3,99 ± 0,06 5,01 ± 0,10 6,09 ± 0,16 Độ sai biệt (%) 7,6 5,9 4,8 4,3 3,0 2,8 2,0 1,6 1,2 0,8 1,5 0,6 0,2 0,3 0,2 1,0 Al Độ dày tính toán (cm) 0,36 ± 0,00 0,57 ± 0,01 0,65 ± 0,01 0,95 ± 0,01 1,04 ± 0,01 1,26 ± 0,01 1,59 ± 0,01 1,84 ± 0,02 2,04 ± 0,02 2,34 ± 0,03 2,41 ± 0,03 2,54 ± 0,03 3,01 ± 0,04 3,95 ± 0,07 4,99 ± 0,14 − Độ sai biệt (%) 6,3 5,6 4,0 3,2 2,8 2,2 1,3 0,7 0,5 0,4 0,3 0,1 0,4 1,2 0,6 − Bảng 3.7 Kết tính toán độ dày vật liệu từ diện tích đỉnh tán xạ lần vật liệu có Z trung bình Fe Độ dày thực (cm) Độ dày tính toán (cm) 0,34 0,54 0,62 0,92 1,01 1,23 1,57 1,83 2,03 0,36 ± 0,00 0,58 ± 0,01 0,66 ± 0,01 0,95 ± 0,02 1,04 ± 0,02 1,26 ± 0,03 1,68 ± 0,07 1,85 ± 0,10 − Độ sai biệt (%) 6,0 6,7 6,6 3,2 2,7 2,4 6,3 0,9 − Cu Độ dày tính toán (cm) 0,36 ± 0,00 0,57 ± 0,01 0,66 ± 0,01 0,95 ± 0,02 1,04 ± 0,03 1,26 ± 0,04 1,59 ± 0,09 1,84 ± 0,14 − Độ sai biệt (%) 5,2 4,7 6,1 3,4 3,1 2,2 1,1 0,4 − Zn Độ dày tính toán (cm) 0,36 ± 0,01 0,56 ± 0,01 0,64 ± 0,01 0,96 ± 0,02 1,05 ± 0,03 1,28 ± 0,04 1,61 ± 0,07 1,86 ± 0,10 2,03 ± 0,13 Độ sai biệt (%) 4,4 3,7 3,1 3,9 4,1 3,8 2,4 1,7 0,1 40 Bảng 3.8 Kết tính toán độ dày vật liệu từ diện tích đỉnh tán xạ lần vật liệu có Z cao Độ dày thực (cm) 0,05 0,07 0,10 0,12 0,15 0,17 0,20 0,23 0,25 0,30 Au Độ dày tính toán (cm) 0,05 ± 0,00 0,07 ± 0,00 0,11 ± 0,00 0,13 ± 0,01 0,16 ± 0,01 0,18 ± 0,02 0,21 ± 0,03 0,24 ± 0,05 0,26 ± 0,06 − Pb Độ dày tính toán (cm) 0,05 ± 0,00 0,07 ± 0,00 0,11 ± 0,00 0,13 ± 0,00 0,16 ± 0,01 0,18 ± 0,01 0,21 ± 0,01 0,24 ± 0,02 0,26 ± 0,02 0,30 ± 0,03 Độ sai biệt (%) 6,7 6,3 6,2 4,2 6,3 6,4 6,3 4,7 3,9 − Độ sai biệt (%) 6,7 6,3 4,9 4,6 4,5 3,6 3,5 3,8 3,0 1,5 Hình 3.10 biểu diễn biến thiên bề dày bão hòa loại vật liệu theo bậc số nguyên tử Z góc tán xạ 1200 cho nguồn 137 Cs Ta nhận thấy rằng, giá trị bề dày bão hòa vật liệu giảm dần bậc số nguyên tử Z tăng (bảng 3.8), vật chất có mật độ lớn bề dày để làm cho cường độ chùm tia tán xạ ngược đến mức bão hòa bé Điều giải thích vật chất tán xạ có mật độ lớn xác xuất va chạm lượng tử gamma chùm xạ tới với điện tử nguyên tử để xảy tán xạ lớn, nên chúng bị lượng nhanh bị hấp thụ vật liệu nên cường độ chùm tia tán xạ tăng lên đến mức bão hòa nhanh vật liệu có Z lớn Nguyên tố C Al Fe Cu Zn Au Pb Z 13 26 29 30 79 82 Mật độ (g/cm ) 1,70 2,70 7,87 8,96 7,13 19,32 11,35 Bảng 3.9 Bảng giá trị bậc số nguyên tử Z mật độ (g/cm ) số vật liệu [4] Từ hình 3.10 thấy rằng, bề dày bão hòa xem hàm bậc số nguyên tử Z Trong luận văn này, đề nghị dạng hàm khớp sau: 41 T = a*exp(b*Z) (3.4) đó, hệ số a, b có từ việc làm khớp liệu hình 3.10 Trong nội dung luận văn, dạng hàm khớp đề nghị dựa quy luật biến thiên bề dày bão hòa theo Z mà chưa có nghiên cứu sâu vào ý nghĩa hệ số Hình 3.10 Làm khớp liệu bề dày bão hòa theo bậc số nguyên tử Z 3.3 Kết luận chương Trong chương này, kết mô chương trình MCNP5 để khảo sát phổ tán xạ ngược gamma theo bậc số nguyên tử Z, bề dày bia lượng trình bày Kết cho thấy việc sử dụng hai phương án xử lý phân tích phổ tán xạ đề xuất hoàn toàn phù hợp Hàm làm khớp liệu bề dày bão hòa theo bậc số nguyên tử Z đề nghị Kết nghiên cứu cho thấy sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) việc thu nhận phổ tán xạ để đo độ dày loại vật liệu có Z từ thấp đến cao cho thấy tính khả thi phương pháp đo bề dày vật liệu kỹ thuật gamma tán xạ ngược 42 KẾT LUẬN Với mục tiêu đánh giá kỹ thuật xử lý phổ cải tiến phương pháp Monte Carlo để khảo sát bề dày nhiều loại vật liệu Z khác dạng phẳng, luận văn đạt kết sau: − Xây dựng mô hình cho hệ đo gamma tán xạ ngược chương trình MCNP5 gồm thành phần khối nguồn hộp chứa nguồn, bia tán xạ, đầu dò ống chuẩn trực − Đề xuất hai phương án xử lý phổ phù hợp với phổ tán xạ thu để thu diện tích đỉnh tán xạ đơn − Khảo sát đặc trưng đỉnh phổ tán xạ đơn theo bề dày bia, từ xác định quy luật biến thiên diện tích đỉnh tán xạ đơn theo bề dày bia Đồng thời áp dụng tiêu chuẩn: hệ số suy giảm tuyến tính, hệ số xác định R2, độ rộng FWHM để làm sở kiểm tra phù hợp kết − Tính toán bề dày bia với liệu thu từ phép mô Các kết đạt với sai số không vượt 7,6% so với bề dày thực tế phần cho thấy tính khả thi phương pháp Luận văn bước đầu kế hoạch nghiên cứu ứng dụng phép đo gamma tán xạ ngược kiểm tra đánh giá không phá hủy mẫu Các kết luận văn dừng mô mà chưa có thực nghiệm để đối chứng, cho thấy phù hợp tốt với mô hình tính toán lý thuyết Mô hình xây dựng từ luận văn ứng dụng để thiết lập hệ đo gamma tán xạ ngược thực nghiệm Đồng thời, kết mô trở thành liệu so sánh với kết thực nghiệm sau 43 KIẾN NGHỊ Sau hoàn thành luận văn này, sinh viên dự định thực công việc sau: − Thiết lập hệ đo gamma tán xạ ngược thực nghiệm để xác định bề dày vật liệu với thông số có từ mô hình xây dựng từ luận văn so sánh kết thu với kết mô có − Đo bề dày vật liệu với nhiều loại ống chuẩn trực đầu dò có đường kính khác để đánh giá đầy đủ ảnh hưởng ống chuẩn trực đầu dò lên phổ tán xạ 44 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ [1] Nguyễn Thị Mỹ Lệ, Hoàng Đức Tâm, Huỳnh Đình Chương, Trần Thiện Thanh, Châu Văn Tạo (2015), “Áp dụng kỹ thuật gamma tán xạ ngược để xác định độ dày thành bình phương pháp Monte Carlo”, Tạp chí khoa học tự nhiên công nghệ Trường Đại học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh, Số 70, 69 – 78 [2] Nguyễn Thị Mỹ Lệ, Hoàng Đức Tâm, Huỳnh Đình Chương, Trần Thiện Thanh, Châu Văn Tạo (2015), “Khảo sát phổ gamma tán xạ chùm photon phát từ nguồn 65Zn sử dụng chương trình MCNP5”, Tạp chí khoa học tự nhiên công nghệ Trường Đại học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh, Số 78, 83 – 91 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tiếng việt [1] Hoàng Đức Tâm, Trần Thiện Thanh, Trịnh Văn Danh, Võ Thị Thắm, Châu Văn Tạo (2013), “Xác định độ dày vật liệu thép chịu nhiệt vùng bị ăn mòn phương pháp Monte Carlo kết hợp với phương pháp giải tích”, Tạp chí khoa học ĐHSP Tp.HCM 47, 172−183 [2] Huỳnh Đình Chương (2013), “Xây dựng mô hình hệ đo tán xạ ngược gamma chương trình MCNP5”, Luận án Thạc sĩ Vật lý Hạt nhân, Trường đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM [3] Trương Thị Hồng Loan, Phan Thị Quý Trúc, Đặng Nguyên Phương, Trần Thiện Thanh, Trần Ái Khanh, Trần Đăng Hoàng (2008), “Nghiên cứu phổ gamma tán xạ ngược đầu dò HPGe chương trình MCNP”, Tạp chí phát triển KH&CN 11, 61 − 66  Tiếng anh [4] Berger M., Hubbel J H., XCOM (1999), Photon Cross Sections Database, Web Version 1.2, “XCOM: Photo cross sections on a personal computer”, , National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899, USA (1987), [Ngày truy cập: 01/10/2015] [5] Hoang Duc Tam, Huynh Dinh Chuong, Tran Thien Thanh, Vo Hoang Nguyen, Hoang Thi Kieu Trang & Chau Van Tao (2014), “Advanced gamma spectrum processing technique applied to the analysis of scattering spectra for determining material thickness”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 303, 693 – 699 [6] Paramesh L., Venkataramaiah P., Gopala K., Sanjeeviah H (1983), “Z − dependence of satuation depth for multiple backscattering of 662 keV photons from thick samples”, Nuclear Instruments and Method 206, 327 − 330 46 [7] Priyada P., Margret M., Ramar R., Shivaramu, Menaka M., Thilagam L., Venkataraman B., Raj B (2011), “Intercomparison of gamma scattering, gammatography, and radiography techniques for mild steel nonuniform corrosion detection”, Review of Scientific Instruments 82, 035115 [8] Singh G., Singh M., Singh B., Sandhu B.S (2006), “Experimental observation of Z-dependence of saturation depth of 0.662 MeV multiply scattered gamma rays”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 251, 73 – 78 [9] X – Monte Carlo Team (2003), “MCNP – A General Monte Carlo N – Particle Transport Code, Version 5, Volume I, II”, Los Alamos National Laboratory 47 PHỤ LỤC Bảng Bảng so sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn, độ rộng FWHM lý thuyết mô ứng với bề dày bia C Độ dày thực (cm) 0,34 0,54 0,62 0,92 1,01 1,23 1,57 1,83 2,03 2,33 2,40 2,54 3,02 4,00 5,02 6,03 7,06 8,00 9,09 10,06 Năng lượng photon tán xạ đơn (keV) Lý thuyết Mô 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,1 224,0 223,9 223,7 223,6 223,4 223,2 223,0 222,9 222,7 222,7 222,6 222,3 221,8 221,5 221,2 220,9 220,8 220,6 220,6 Độ sai biệt (%) 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,0 1,0 1,1 1,4 1,5 1,7 1,8 1,8 1,9 1,9 FWHM (keV) Lý thuyết Mô 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 23,1 22,9 22,8 22,7 22,5 22,5 22,5 22,4 22,4 22,4 22,4 22,4 22,5 22,6 22,8 23,1 23,2 23,4 24,0 23,7 Độ sai biệt (%) 10,1 9,3 8,9 8,6 8,0 7,9 7,8 7,6 7,6 7,4 7,6 7,6 7,7 8,3 9,2 10,2 10,8 11,5 13,4 12,4 48 Bảng Bảng so sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn, độ rộng FWHM lý thuyết mô ứng với bề dày bia Al Độ dày thực (cm) 0,34 0,54 0,62 0,92 1,01 1,23 1,57 1,83 2,03 2,33 2,40 2,54 3,02 4,00 5,02 6,03 7,06 8,00 9,09 10,06 Năng lượng photon tán xạ đơn (keV) Lý thuyết Mô 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,1 224,0 224,0 223,7 223,6 223,5 223,1 223,1 223,0 222,8 222,8 222,7 222,5 222,2 222,0 221,9 221,8 221,7 221,7 221,7 Độ sai biệt (%) 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,2 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,4 FWHM (keV) Lý thuyết Mô 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 22,8 22,7 22,5 22,4 22,4 22,4 22,4 22,4 22,4 22,4 22,4 22,4 22,5 22,6 22,8 22,9 23,0 23,0 23,1 23,1 Độ sai biệt (%) 8,9 8,5 7,7 7,6 7,6 7,5 7,2 7,3 7,4 7,5 7,5 7,6 7,7 8,2 9,0 9,4 9,8 10,0 10,1 10,2 49 Bảng Bảng so sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn, độ rộng FWHM lý thuyết mô ứng với bề dày bia Fe Độ dày thực (cm) 0,34 0,54 0,62 0,92 1,01 1,23 1,57 1,83 2,03 2,33 2,40 2,54 2,70 2,90 Năng lượng photon tán xạ đơn (keV) Lý thuyết Mô 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,2 224,0 224,0 223,8 223,8 223,7 223,7 223,6 223,5 223,5 223,5 223,5 223,5 223,5 Độ sai biệt (%) 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 FWHM (keV) Lý thuyết Mô 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 22,6 22,6 22,5 22,2 22,2 22,2 22,3 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 22,3 Độ sai biệt (%) 8,1 8,1 7,8 6,6 6,5 6,6 7,0 6,6 6,6 6,8 6,7 6,8 6,8 6,8 50 Bảng Bảng so sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn, độ rộng FWHM lý thuyết mô ứng với bề dày bia Cu Độ dày thực (cm) 0,34 0,54 0,62 0,92 1,01 1,23 1,57 1,83 2,03 2,33 2,40 2,54 2,70 Năng lượng photon tán xạ đơn (keV) Lý thuyết Mô 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,2 224,1 224,1 223,9 223,8 223,8 223,7 223,7 223,6 223,6 223,6 223,6 223,6 Độ sai biệt (%) 0,3 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 FWHM (keV) Lý thuyết Mô 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 22,5 22,4 22,4 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 22,3 22,3 Độ sai biệt (%) 7,8 7,2 7,5 6,7 6,8 6,7 6,6 6,7 6,8 6,8 6,8 6,8 7,2 51 Bảng Bảng so sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn, độ rộng FWHM lý thuyết mô ứng với bề dày bia Zn Độ dày thực (cm) 0,34 0,54 0,62 0,92 1,01 1,23 1,57 1,83 2,03 2,33 2,40 2,54 2,70 2,90 3,10 Năng lượng photon tán xạ đơn (keV) Lý thuyết Mô 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,2 224,1 224,0 223,8 223,8 223,7 223,6 223,5 223,5 223,5 223,5 223,6 223,4 223,4 223,4 Độ sai biệt (%) 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 FWHM (keV) Lý thuyết Mô 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 22,5 22,5 22,5 22,3 22,3 22,3 22,4 22,3 22,3 22,3 22,3 22,4 22,3 22,3 22,3 Độ sai biệt (%) 7,9 7,7 7,9 6,8 6,8 6,9 7,3 6,9 6,9 7,0 7,1 7,5 7,2 7,1 7,1 52 Bảng Bảng so sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn, độ rộng FWHM lý thuyết mô ứng với bề dày bia Au Độ dày thực (cm) 0,05 0,07 0,10 0,12 0,15 0,17 0,20 0,23 0,25 0,30 0,34 0,40 0,45 0,54 Năng lượng photon tán xạ đơn (keV) Lý thuyết Mô 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,4 224,5 224,4 224,4 224,4 224,5 224,5 224,5 224,5 224,5 224,5 224,5 224,5 224,5 Độ sai biệt (%) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 FWHM (keV) Lý thuyết Mô 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 23,2 23,1 23,0 22,9 22,9 22,9 22,9 22,9 22,9 22,9 22,8 22,8 22,8 22,8 Độ sai biệt (%) 10,6 10,1 9,7 9,3 9,6 9,6 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2 9,2 9,3 9,2 53 Bảng Bảng so sánh giá trị lượng photon tán xạ đơn, độ rộng FWHM lý thuyết mô ứng với bề dày bia Pb Độ dày thực (cm) 0,05 0,07 0,10 0,12 0,15 0,17 0,20 0,23 0,25 0,30 0,34 0,40 0,45 0,54 Năng lượng photon tán xạ đơn (keV) Lý thuyết Mô 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,9 224,5 224,5 224,5 224,5 224,4 224,5 224,4 224,4 224,4 224,4 224,4 224,4 224,4 224,4 Độ sai biệt (%) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 FWHM (keV) Lý thuyết Mô 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 23,0 23,0 22,8 22,8 22,9 22,9 22,9 22,9 22,9 22,8 22,8 22,8 22,8 22,8 Độ sai biệt (%) 9,9 9,8 9,1 9,2 9,4 9,5 9,4 9,5 9,3 9,2 9,2 9,2 9,1 9,1 [...]... toán bề dày vật liệu và kỹ thuật xử lý phổ cải tiến để phân tích phổ tán xạ từ dữ liệu mô phỏng và thực nghiệm Kết quả cho thấy sự phù hợp khá tốt giữa thực nghiệm và mô phỏng, độ sai biệt giữa độ dày thực tế và độ dày tính toán được là dưới 4% Nhằm thực hiện đề tài nghiên cứu với tên đề tài: Đánh giá kỹ thuật xử lý phổ cải tiến áp dụng cho việc xác định bề dày nhiều loại vật liệu Z khác nhau bằng phương. .. vật liệu khác nhau 1.2 Giới thiệu phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP 1.2.1 Phương pháp Monte Carlo Mô phỏng bằng phương pháp Monte Carlo là phương pháp mô phỏng trên máy tính dựa vào sự phát sinh các số ngẫu nhiên Do đó, phương pháp Monte Carlo cung cấp những lời giải gần đúng cho các bài toán bằng cách thực hiện các thí nghiệm lấy mẫu thống kê sử dụng số ngẫu nhiên [9] Để giải bài toán Monte. .. phương pháp Monte Carlo , trong luận văn này tác giả đã thiết lập một mô hình mô phỏng để xác định cường độ chùm photon tại góc tán xạ 1200 trên các bia vật liệu C, Al, Fe, Cu, Zn, Sn, Ag, Au, Pb dạng tấm phẳng Bên cạnh đó, tác giả áp dụng kỹ thuật xử lý phổ cải tiến trong nghiên cứu [5] để phân tích phổ tán xạ Dựa trên kết quả mô phỏng để tìm bề dày bão hòa của vật liệu, từ đó xác định bề dày của các loại. .. nhiều phương pháp kiểm tra và phân tích cấu trúc vật liệu mà không cần phá hủy mẫu (Non Destructive Testing – NDT) như phương pháp đo bức xạ gamma truyền qua, phương pháp chụp ảnh phóng xạ, phương pháp siêu âm, phương pháp gamma tán xạ ngược,… cho ra kết quả nhanh chóng với độ chính xác cao Tuy nhiên, trong từng trường hợp cụ thể mà mỗi phương pháp được nêu trên sẽ có những ưu điểm riêng Phương pháp. .. trưng phổ tán xạ gamma tán xạ ngược theo bậc số nguyên tử Z bằng phương pháp mô phỏng, từ đó xác định bề dày của các loại vật liệu có bậc số nguyên tử Z khác nhau Đối tượng nghiên cứu của luận văn là tập trung nghiên cứu trên vật liệu C, Al, Fe, Cu, Zn, Sn, Ag, Au, Pb có dạng tấm phẳng, với diện tích 50cm × 50cm có bề dày khác nhau, sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 7,6cm × 7,6cm, nguồn phóng xạ 137Cs Phương. .. toán Monte Carlo Phương pháp Monte Carlo có hai đặc điểm chính: đặc điểm thứ nhất của phương pháp là thuật toán đơn giản Khi mô phỏng, ta chỉ cần xây dựng thuật toán 31 (thuật toán tạo số ngẫu nhiên phân bố đều trên đoạn [0,1]) cho sự kiện và sau đó lặp cho tất cả các sự kiện còn lại Vì vậy phương pháp Monte Carlo còn được gọi là phương pháp thử thống kê Đặc điểm thứ hai của phương pháp là sai số của... Do đó, các phép đo bề dày vật liệu bằng phương pháp gamma tán xạ ngược chỉ có thể xác định được các bề dày nhỏ hơn giá trị T 0 và T 0 được gọi là bề dày bão hòa 1.6 Tổng kết chương 1 Trong chương này, tác giả đã trình bày một số công trình nghiên cứu tiêu biểu ở trong nước và thế giới về phương pháp gamma tán xạ ngược, nêu ra một số vấn đề cần quan tâm trong việc nghiên cứu phương pháp gamma tán xạ ngược... buồng chì nằm trên đường thẳng vuông góc với bề mặt của vật liệu cần đo và đầu dò được bố trí để thu nhận được tia tán xạ tại góc 1200 Sự thay đổi cường độ photon tán xạ từ việc thay đổi bề dày của bia vật liệu sẽ làm cơ sở cho việc tính toán bề dày của bia 21 Hình 2.5 Bố trí mô hình đo bề dày của bia vật liệu trong mô phỏng Hình 2.6 Cấu hình hệ đo xác định độ dày của thành bình trong MCNP5 22 Hình 2.7... xạ ngược trên các bia vật liệu Al, Fe, Zn, Sn, Pb để nghiên cứu sự phụ thuộc của bề dày bão hòa vào bậc số nguyên tử Z ứng với năng lượng 662keV và đầu dò HPGe Theo đó, nhóm đã đánh giá sự phụ thuộc của bề dày bão hòa vào bậc số nguyên tử Z của vật liệu làm bia, cụ thể là bề dày bão hòa tăng cùng với sự tăng của số hiệu nguyên tử Các kết quả nghiên cứu được sử dụng để làm cơ sở cho các phép đo thực... [1] đã mô phỏng Monte Carlo bằng chương trình MCNP5 để tìm bề dày bão hòa của vật liệu thép chịu nhiệt đối với chùm tia 2 gamma tới có năng lượng 662keV của nguồn 137Cs, kết quả cho thấy bề dày bão hòa đối với góc tán xạ 1350 là 17mm Hoàng Đức Tâm và các cộng sự [5] đã tiến hành thực nghiệm và mô phỏng bằng chương trình MCNP5 cho các phép đo gamma tán xạ ngược trên vật liệu thép C45, sử dụng nguồn Cs