Đánh giá ảnh hưởng sai số của các thông số trong phân tích kích hoạt dùng phương pháp k0

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Phạm Thị Thoa ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG SAI SỐ CỦA CÁC THƠNG SỐ TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT DÙNG PHƯƠNG PHÁP K LUẬN VĂN THẠC SỸ VẬT LÝ Thành phố Hồ Chí Minh năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Phạm Thị Thoa ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG SAI SỐ CỦA CÁC THƠNG SỐ TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT DÙNG PHƯƠNG PHÁP K Chun ngành : Vật lý ngun tử, hạt nhân & lượng cao Mã số: 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SỸ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học : TS TRẦN VĂN HÙNG Thành phố Hồ Chí Minh năm 2012 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .5 CÁC KÝ HIỆU MỞ ĐẦU .7 Chương TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NƠTRON 1.1 Khái niệm phân tích kích hoạt nơtron 1.2 Lịch sử phát triển phân tích kích hoạt nơtron 1.3 Phương trình phân tích kích hoạt 12 1.4 Các phương pháp chuẩn hóa phân tích kích hoạt: 13 1.4.1 Phương pháp tuyệt đối: 14 1.4.2 Phương pháp tương đối: 14 1.4.3 Phương pháp chuẩn đơn: 14 1.4.4 Phương pháp chuẩn hóa k 15 Chương PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG THƠNG LƯỢNG NƠTRON TRONG CÁC KÊNH CHIẾU XẠ CỦA LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 17 2.1 Xác định thơng lượng nơtron nhanh φ f , nơtron nhiệt φ epi nơtron nhiệt φ th 17 2.1.1 Xác định thơng lượng nơtron nhiệt φth thơng lượng nơtron cộng hưởng φepi .18 2.1.2 Xác định thơng lượng nơtron nhanh φ f 19 2.1.3 Xác định tỷ số cadmium tỷ số thơng lượng nơtron nhiệt thơng lượng nơtron nhiệt 20 2.2 Các phương pháp xác định hệ số α 20 2.2.1 Xác định hệ số α phương pháp bọc cadmium 23 2.2.2 Phương pháp dùng tỷ số cadmium 25 2.2.3 Phương pháp chiếu monitor trần (tức khơng bọc cadmium) 28 Chương MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG THƠNG LƯỢNG NƠTRON TRONG CÁC KÊNH CHIẾU XẠ LÊN KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT 31 3.1 Phân bố thơng lượng nơtron nhiệt khơng tn theo qui luật 1/E 31 3.2 Phương pháp J Op De Beek đánh giá hưởng Er α lên kết phân tích 32 3.3 Đánh giá phương pháp J Op De Beek 37 3.4 Hiệu chỉnh phương pháp gần J op De Beek 39 Chương THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ LỆCH PHỔ 1/E TRONG KÊNH CHIẾU XẠ VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG THƠNG LƯỢNG NƠTRON LÊN KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT THEO PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH GẦN ĐÚNG CỦA J OP DE BEEK .41 4.1 Thực nghiệm xác định hệ số lệch phổ 1/E kênh chiếu xạ 41 4.2 Đánh giá ảnh hưởng thơng số đặc trưng thơng lượng nơtron lên kết phân tích kích hoạt dùng phương pháp hiệu chỉnh gần J Op De Beek 45 4.2.1 Ảnh hưởng sai số xác định α Er vào kết phân tích .46 4.2.2 Ảnh hưởng sai số xác định f vào kết phân tích 52 4.2.3 Ảnh hưởng tổng hợp sai số xác định α , Er f vào kết phân tích kênh 7-1 lò Đà Lạt 53 4.2.4 Ảnh hưởng sai số xác định α , Er vào kết phân tích chiếu có bọc cadmium 55 4.2.5 Đề xuất hướng nghiên cứu 59 KẾT LUẬN .61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 64 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành nghiên cứu này, trước tiên, tơi xin kính chúc sức khỏe chân thành cảm ơn Thầy TS Trần Văn Hùng nhiệt tình bảo, hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin kính chúc sức khỏe chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS.Châu Văn Tạo, TS Nguyễn Văn Hoa TS.Trần Quốc Dũng có ý kiến, góp ý, lời khun bổ ích cho đề tài nghiên cứu kỳ bảo vệ đề cương chi tiết ngày 24/12/2011 Tơi xin kính chúc sức khỏe chân thành cảm ơn Q Thầy, Q Cơ lớp Vật Lý Hạt Nhân Ngun Tử Năng Lượng Cao, Phòng Sau đại học Trường Đại học sư phạm TPHCM tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức q báu cho tơi suốt hai năm học vừa qua Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân ln bên tơi, tạo điều kiện cho tơi tham gia khóa học, khích lệ động viên tinh thần suốt q trình tơi thực luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, Tơi xin gửi lời kính chúc sức khỏe chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, anh chị em lớp Vật Lý Hạt Nhân Ngun Tử Năng Lượng Cao K21- Trường đại học sư phạm TPHCM giúp đỡ chia sẻ thơng tin hữu ích cho luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 09 năm 2012 Phạm Thị Thoa CÁC KÝ HIỆU G th : Hệ số hiệu chỉnh tự che chắn nơtron nhiệt G e : Hệ số hiệu chỉnh tự che chắn nơtron nhiệt f: Hệ số nơtron nhiệt nơtron nhiệt α : Hệ số lệch phổ 1/E E T : Năng lượng nơtron nhiệt E: Năng lượng nơtron E n : Năng lượng nơtron nhanh Eγ : Năng lượng gamma σ : Tiết diện nơtron nhiệt M: Khối lượng ngun tử θ : Độ phổ cập γ : Cường độ phát gamma N p : Diện tích đỉnh phổ gamma W: Trọng lượng mẫu W*: Trọng lượng mẫu làm comparator tính microgam t c: Thời gian chiếu λ : Hằng số phân rã t d : Thời gian đợi t m : Thời gian đo ε p : Hiệu suất ghi detector I 0: : Tích phân cộng hưởng I (α): Tích phân cộng hưởng với hiệu chỉnh lệch phổ 1/E R cd : Tỷ số cadmium φepi : Thơng lượng nơtron nhiệt φ th : Thơng lượng nơtron nhiệt E cd : Năng lượng cadmium E r: : Năng lượng cộng hưởng E r : Năng lượng cộng hưởng trung bình k 0,Au : Hệ số k đồng vị Au Z y (x i ): Hệ số đóng góp vào sai số y biến x i MỞ ĐẦU Kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron lò phản ứng hạt nhân dùng phương pháp chuẩn hóa k A Simonits [1] đề xuất từ năm 1975, sau F De Corte [2] nghiên cứu phát triển Hiện nay, phương pháp chuẩn hóa k (k INAA) sử dụng rộng rãi phòng phân tích nước có lò phản ứng nghiên cứu Có thể nói, phương pháp k -INAA phương pháp thuận lợi phân tích kích hoạt nơtron lò phản ứng hạt nhân Vì phương pháp khơng phải dùng mẫu chuẩn đa ngun tố, cần biết thơng số đặc trưng thơng lượng nơtron kênh chiếu mẫu; tỷ số nơtron nhiệt nơtron nhiệt f, hệ số lệch phổ 1/E nơtron nhiệt α Chính vậy, ảnh hưởng thơng số lên kết phân tích cần phải nghiên cứu cách chi tiết Một cơng trình nghiên cứu vấn đề đầy đủ chi tiết cơng trình J op De BeeK [6] Trong J op De Beek sử dụng phương pháp gần để tính tích phân cộng hưởng Q (α) dựa biểu thức để đánh giá ảnh hưởng thơng số đặc trưng thơng lượng nơtron vị trí chiếu mẫu lên kết phân tích Tuy nhiên, theo đánh giá chúng tơi, biểu thức gần mà J op De Beek sử dụng áp dụng tốt cho đồng vị có tích phân cộng hưởng Q >5, đồng vị có tích phân cộng hưởng Q [...]... nhiệt( nơtron cộng hưởng) 1.4 Các phương pháp chuẩn hóa trong phân tích kích hoạt: Trong phần này, trình bày tóm tắt các phương pháp chuẩn hóa hay sử dụng trong phân tích kích hoạt; đó là phương pháp tuyệt đối, phương pháp tương đối , phương pháp chuẩn đơn và phương pháp chuẩn hóa k 0 14 1.4.1 Phương pháp tuyệt đối: Từ phương trình kích hoạt, hàm lượng của một ngun tố cần phân tích được viết như sau:... 2.2 Các phương pháp xác định hệ số α Năm 1975, nhóm tác giả A Simonits, F De Corte và J Hoste đã đề nghị một phương pháp phân tích dùng hệ số k 0 trong phân tích kích hoạt trên lò phản ứng [17,18,19], và từ đó phương pháp đã được ứng dụng rất phổ biến trong phân tích kích hoạt Nội dung chính trong phương pháp k 0 là sử dụng biến đổi Hogdahl [16], và hàm lượng của ngun tố phân tích được tính từ phương. .. hết các ngun tố hiện diện trong mẫu phân tích, đặc biệt trong lĩnh vực phân tích các ngun tố vết Giai đoạn 6: từ năm 1991 đến nay Trong giai đoạn này, hầu hết các lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu đều ứng dụng phương pháp INAA để phân tích nhiều loại mẫu khác nhau, đặc biệt triển khai phương pháp chuẩn hóa k 0 trong các phòng phân tích Ưu điểm của phương pháp k 0 là cho phép phân tích đa ngun tố trong. .. và các kỹ thuật giải cuộn (deconvolution techniques) để tăng độ nhạy của phép phân tích 1.3 Phương trình cơ bản của phân tích kích hoạt Như đã biết, cơ sở của phân tích kích hoạt là dựa vào phản ứng hạt nhân của các đồng vị bia với nơtron từ lò phản ứng hạt nhân Trong phương trình 1.1 là mơ tả tổng qt của phương pháp phân tích kích hoạt đối với một hạt nhân cho trước Phản ứng hạt nhân thường sử dụng... đoạn này, các phương pháp chuẩn hóa ra đời; đặc biệt là phương pháp chuẩn hóa k 0 Năm 1975, A Simonits đã đưa ra phương pháp chuẩn hóa k 0 và sau đó đã được nhóm phân tích kích hoạt của F De Corte phát triển và hồn thiện Phương pháp INAA trong giai đoạn này được sử dụng rầm rộ trong các phòng phân tích bên cạnh lò phản ứng nghiên cứu và đã được áp dụng trong hầu hết các lĩnh vực khoa học đời sống với... khẳng định với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật cơ hội phát triển của phân tích kích hoạt sẽ phát triển theo xu hướng làm tăng độ nhạy của phương pháp Cụ thể tác giả đưa ra một số hướng phát triển như: phân tích từng phần của mẫu lớn; dùng tính tốn Monte Carlo 12 thay thế cho các mẫu chuẩn; dùng các detector tinh thể nhấp nháy có độ phân giải cao như LaBr 3 hay CeBr 3 và các kỹ thuật giải cuộn (deconvolution... tố trong mẫu mà khơng dùng mẫu chuẩn, nó cho phép xử lý, tính tốn hàm lượng ngun tố một cách tự động Một số phần mềm ứng dụng xử lý phổ tự động cho phương pháp này đã được ra đời và đang được sử dụng trong các phòng phân tích kích hoạt trên thế giới, như phần mềm k 0 -IAEA, phần mềm Kayzero for Window Vậy sự phát triển phương pháp phân tích kích hoạt trong tương lai sẽ là gì? Trong bài báo mang tiêu... Khoảng 99% nơtron sinh ra do phản ứng phân hạch hạt nhân trong lò phản ứng là các nơtron nhanh Trong phân tích kích hoạt, chúng ta cần phải biết giá trị tuyệt đối các đặc trưng thơng lượng nơtron nhanh, nơtron trên nhiệt, nơtron nhiệt và phân bố của chúng trong kênh chiếu xạ, vì nó liên quan đến độ nhạy, độ chính xác của kết quả phân tích Hơn nữa, các thơng tin về tỷ số nơtron nhiệt trên nơtron nhanh hoặc... chỉnh ảnh hưởng của chúng Xác định thơng lượng nơtron trong lò phản ứng, nhìn chung có thể dùng phương pháp tính tốn hoặc thực nghiệm Trong thực nghiệm, để xác định thơng lượng nơtron thường sử dụng phương pháp kích hoạt các lá dò mỏng, nhằm tránh hiện tượng tự che chắn và nhiễu loạn trường nơtron xung quanh mẫu chiếu xạ Thơng thường, các ngun tố dùng kích hoạt để xác định thơng lượng nơtron phải có số. .. nhau và như vậy sẽ dẫn đến sai số trong phép phân tích 1.4.2 Phương pháp tương đối: Trong phương pháp chuẩn hóa tương đối, một mẫu chuẩn (kí hiệu s) đã biết chính xác hàm lượng, chiếu kèm với mẫu phân tích Tất cả mẫu đã chiếu xạ được đo trong cùng một điều kiện Như vậy tất cả các thơng số hạt nhân và điều kiện chiếu xạ được loại trừ Khi đó hàm lượng của ngun tố cần phân tích được viết:  N p / tc 