KHẢO sát các đặc TÍNH của THIẾT bị GHI đo bức xạ cầm TAY INSPECTOR 1000

II-P-1.29 KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ GHI ĐO BỨC XẠ CẦM TAY INSPECTOR 1000 Trần Kim Tuyết 1 , Bùi Tuấn Khải 1 , Nguyễn Quốc Hùng 2 , Võ Hồng Hải 2 1Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt

II-P-1.29

KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ GHI ĐO BỨC XẠ CẦM TAY

INSPECTOR 1000 Trần Kim Tuyết 1 , Bùi Tuấn Khải 1 , Nguyễn Quốc Hùng 2 , Võ Hồng Hải 2

1Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân,

2Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Khoa Vật lý – VLKT, ĐH KHTN, ĐHQG-Tp.HCM

TÓM TẮT

Ngày nay, việc khảo sát phông phóng xạ môi trường ngày càng được quan tâm nhiều hơn do nhu cầu sử dụng các ứng dụng các nguồn phóng xạ vào đời sống con người ngày một tăng Do đó, việc tìm hiểu và ứng dụng các thiết bị với khả năng phân tích tốt, độ chính xác cao cho mục đích khảo sát cũng là điều đáng quan tâm Tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân, thiết bị Inspector 1000 sử dụng đầu dò NaI(Tl) bền nhiệt với bộ phân tích đa kênh cầm tay, rất tiện dụng cho việc khảo sát và đánh giá phông phóng xạ Thiết bị này bao gồm các chứng năng chính: đo liều bức xạ, định vị được những nơi có nồng độ phóng xạ cao, định vị đồng vị phóng xạ, cũng như ghi nhận và phân tích phổ năng lượng Trong báo cáo này, nhóm tác giả trình bày các bước khảo sát đầu tiên cho thiết bị Inspector 1000 Kết quả cho thấy khả năng đáp ứng tuyến tính cao ở chức năng ghi nhận suất liều, khả năng phát hiện một số đồng vị phóng xạ, đáp ứng việc ghi nhận và phân tích phổ gamma, và hỗ trợ dãi đo gamma lên đến 3MeV (ghi nhận được tất cả các bức xạ gamma trong tự nhiên) Các kết quả đo được là dữ liệu ban đầu cho việc sử dụng thiết bị để khảo sát phóng xạ môi trường

Từ khóa:phóng xạ môi trường, bức xạ gamma, suất liều, Inspector 1000

GIỚI THIỆU THIẾT BỊ

Inspector 1000 của hãng CANBERRA là một bộ phân tích đa kênh (Multichannel Analyzer - MCA) cầm tay, có khả năng tích hợp với khá nhiều đầu dò, nhằm ghi nhận được các bức xạ tia X, gamma và neutron Thiết

bị MCA cầm tay có khả năng tự động nhận dạng được các loại đầu dò cũng như đưa ra các chế độ hoạt động thích hợp cho người sử dụng Một thiết bị Inspector 1000 bao gồm bốn chức năng chính: ghi đo suất liều (DOSE), định vị nơi có hoạt độ phóng xạ cao (LOCATOR), xác định đồng vị phóng xạ (Nuclear Identification – NID) và hoạt động như một hệ phổ kế (SPEC).Mỗi chức năng đều có nhiều màn hình hiển thị cung cấp nhiều dữ kiện phong phú, hỗ trợ rất nhiều cho người sử dụng

Thiết bị Inspector 1000 thuộc Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân (NTLab), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP.HCM, sử dụng đầu dò NaI(Tl) ổn định nhiệt (temperature stabilized) kích thước 3x3 (inch)

và tích hợp đầu dò Geiger-Muller bên trong MCA cầm tay Thông thường, đầu dò NaI bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ nên các phép đo ngoài trời sẽ mang kết quả không đáng tin cậy cho dù đã tiến hành các bước chuẩn trước đó trong phòng thí nghiệm Do đó, việc sử dụng đầu dò NaI(Tl) với khả năng ổn định nhiệt độ sẽ giúp cho

bộ số liệu khảo sát được mang kết quả đáng tin cậy hơn Bên cạnh khả năng ổn định nhiệt và hiệu suất ghi cao, NaI(Tl) 3x3 còn có thể ghi nhận một dải năng lượng lớn kéo dài từ 30 keV – 3 MeV (ghi nhận được được gần

như toàn bộ năng lượng gamma của các chuỗi phóng xạ trong tự nhiên)

CHỨC NĂNG THIẾT BỊ

Đo suất liều (Dose rate):

Thiết bị Inspector 1000 đáp ứng tốt khả năng đo suất liều an toàn bức xạ do thiết bị được kết nối với đầu dò

ổn định nhiệt NaI(Tl) có khả năng ghi nhận bức xạ cao ngoài ra còn có đầu dò Geiger-Muller bên trong MCA hổ

Inspector 1000

Detector NaI(Tl)

MCA

trợ cho việc đo liều an toàn Chúng tôi đã tiến hành khảo sát suất liều của nguồn Cs-137 tại các vị trí khác nhau Kết quả và bố trí thí nghiệm được thể hiện trong Hình 1

Hình 1 Kết quả khảo sát suất liều và bố trí thí nghiệm đo Chức năng xác định vị trí đồng vị phóng xạ: (LOCATOR):

LOCATOR là chức năng xác định vị trí nguồn phóng xạ Nguyên lý của việc xác định vị trí là căn cứ vào

sự thay đổi của đồ thị số đếm trong từng giây Sự thay đổi trên đồ thị chỉ ra thời điểm Inspector 1000 phát hiện

ra nơi có số đếm cao, tức là nơi có nguồn đồng vị phóng xạ

Chức năng đo phổ phóng xạ (SPECTROMETER):

MCA sẽ hiện thị phổ năng lượng trong quá trình đo, dữ liệu và thông tin của nguồn bức xạ được lưu file và được xử lý dựa trên chương trình Genei 2000 được tích hợp trong MCA Đặc biệt trong thiết bị này, hỗ trợ dãy

đo năng lượng gamma lên đến 3MeV nên chúng tôi đã thực hiện đo nguồn Tl-208 với năng lượng gamma phát ra

là lớn nhất trong các chuỗi phóng xạ tự nhiên (khoảng 2.6 MeV) Tl-208 có trong mẫu chuẩn dạng bột hình trụ: IAEA RGTh1 (chứa Th-232), khối lượng 180 g, kích thước hộp (ĐK x C) 76 x 47 mm, bề dày mẫu 24.3 mm, mẫu được nén dưới áp lực 1500kg

Hình 2 Khảo sát dải năng lượng đo với mẫu RGTh1 (Tl-208)

Ngoài ra thiết bị còn có khả năng chuẩn năng lượng tự động với nguồn Cs-137.Đây là một chức năng của Inspector 1000 của hãng CANBERRA Rất thích hợp cho những lúc đo thực tế hiện trường và không may ta phát hiện (hoặc nghi ngờ) đường chuẩn năng lượng là không chính xác Những việc cần làm là đặt nguồn Cs-137 phía trước detector và chọn chế độ “Chuẩn lại tự động” (“Auto Recal”) Phép đo tiến hành trong 30 giây, đường chuẩn năng lượng dựa vào vị trí ba đỉnh năng lượng trong phổ của nguồn Cs-137: 32.19 keV (năng lượng tia X), 477.56 keV (bờ Compton) và 662 keV (đỉnh quang điện)

Phương trình (*) là đường chuẩn năng lượng thu được từ chức năng Auto Recal

Chức năng xác định đồng vị phóng xạ (NUCLEAR ISOTOPE IDENTIFICATION):

Chức năng nhận diện đồng vị phóng xạ của Inspector 1000 dùng để nhận diện các đồng vị phóng xạ trong

tự nhiên Thư viện dùng cho chức năng này là thư viện ANSI Trong khảo sát này, chúng tôi thực hiện các phép

RGTh1

Vị trí nguồn

đo với một số đồng vị phóng xạ (dựa theo thư viện ANSI) để kiểm chứng chức năng này Kết quả đo được đề cập trong Bảng 1

KẾT LUẬN VÀ NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Trong khảo sát này, chúng tôi đã khảo sát sơ lược qua bốn chức năng chính của thiết bị Inspector 1000, một thiết bị rất tiện dụng mang tính ứng dụng và linh động cao trong việc khảo sát môi trường Kết quả cho thấy thiết bị có những đáp ứng khả quan với cả bốn chức năng: đo suất liều, định vị nguồn phóng xạ, phổ kế và xác định đồng vị phóng xạ

Chức năng tính toán suất liều hoàn toàn dựa trên phổ năng lượng thu được và sẽ đưa ra những kết quả suất liều chính xác hơn sơ với các hệ đo chuyển đổi suất liều dựa trên số đếm Trong khảo sát tiếp theo, nhóm khảo sát sẽ nghiên cứu quy trình chuyển đổi suất liều từ các phổ năng lượng thu được Với khảo sát này, thiết bị Inspector 1000 sẽ được tận dụng tối ưu do các chức năng được hiển thị trên màn hình MCA một cách độc lập, vốn dĩ rất bất tiện cho mục đích khảo sát song song các chức năng Hơn nữa, khảo sát này cũng có thể ứng dụng cho các hệ phổ kế năng lượng sử dụng đầu dò NaI(Tl) với cấu hình 3inch x 3icnh Đồng thời, một số khảo sát sâu hơn về thiết bị đo cũng sẽ được thực hiện

INVESTIGATION OF SPECIFICATIONS OF HAND-HELD SPECTROMETER

INSPECTOR 1000 ABSTRACT

Today, investigation of environmental radiation is more concerned because of the need for nuclear applications in human life Thus, applying high-performance instruments for environmental investigation should be considered In the Nuclear Techniques Laboratory (NTLab), Inspector 1000 using temperature-stabilized NaI(Tl) detector and hand-held multi-channel analyzer is very comfortable to investigate and estimate the background radiations The instrument includes four modes of operation: dose rate meter, locating high-dose concentration area, nuclear identification, acquiring and analyzing energy spectrum In this report, we present some initial experiments in order

to estimate some specifications of Inspector 1000 These experiments show good performance of this instrument: linearity response in dose rate function, successful identification of a few of radioisotopes, ability in gamma measurement and spectrum analysis with energy range up to 3MeV (acquires all gamma-rays from natural background) Further environmental investigation with Inspector 1000 is applied based on obtained results

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] W.R.Leo (1994), Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiment 2nd Edition, Springer-Verlag, Đức

[2] Inspector 1000 User’s Manual: http://canberra.com