Đánh giá nguyên tử số hiệu dụng của các chất có nguyên tử số thấp bằng bức xạ gamma tán xạ compton

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI [ \ H HI QUN NH GI NGUYấN T S HIU DNG CA CC CHT CO NGUYấN T S THP BNG BC X GAMMA TN X COMPTON LUậN VĂN THạC Sĩ KHOA HọC HO SINH HC Hà Nội 2010 MC LC DANH MC CC HèNH NH DANH MC CC BNG BIU M U Chng GII THIU CHUNG 1.1 C s xõy dng lun 1.2 Mc tiờu ca lun 10 1.3 Phng phỏp nghiờn cu 10 Chng C S Lí THUYT 12 2.1 H bc x gamma tỏn x Compton 12 2.1.1 H bc x gamma tỏn x Compton 12 2.1.2 Cụng thc h s lm yu ton phn bỏn thc nghim 17 2.1.3 Phng phỏp tớnh toỏn nguyờn t s hiu dng cho h tỏn x Compton 31 2.2 Tng quan v chng trỡnh mụ phng MCNP 37 2.2.1 Phng phỏp Monte Carlo 37 2.2.2 Gii thiu chng trỡnh MCNP (Monte Carlo N Particle) 40 2.2.3 ỏnh giỏ sai s ca phng phỏp Monte Carlo 41 Chng CC KT QU NGHIấN CU V THO LUN 43 3.1 Tỏn x 90o 47 3.2 Tỏn x 15o 51 3.3 Tỏn x 30o 53 3.4 Tỏn x 45o 55 3.5 Tỏn x 60o 57 3.6 Tỏn x 75o 59 3.7 Cỏc gúc tỏn x khỏc 61 KT LUN 66 TI LIU THAM KHO 68 PH LC 1: Cỏc th biu din thit din tng tỏc ton phn ca bc x gamma theo cụng thc bỏn thc nghim 71 PH LC 2: Mó chng trỡnh MCNP mụ phng h tỏn x Compton 83 PH LC 3: Mó chng trỡnh Fortran gii phng trỡnh phi tuyn (3.4) 86 DANH MC CC HèNH NH Hỡnh S h bc x gamma tỏn x Hỡnh Thit din tng tỏc photon Hỡnh 3: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 15o Hỡnh 4: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 90o Hỡnh 5: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 105o Hỡnh 6: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 15o Hỡnh 7: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 90o Hỡnh 8: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 105o Hỡnh 9: Nng lng tia ti E0=662 keV, gúc tỏn x 15o Hỡnh 10: Nng lng tia ti E0=662 keV, gúc tỏn x 90o Hỡnh 11: Nng lng tia ti E0=662 keV, gúc tỏn x 105o Hỡnh 12 Xỏc nh cỏc h s ca hm a thc cho t s àt/àCvi nng lng ca bc x gamma l 60keV (tỏn x 90o) Hỡnh 13 Xỏc nh cỏc h s ca hm a thc cho t s àt/àCvi nng lng ca bc x gamma l 122keV (tỏn x 90o) Hỡnh 14: Mụ hỡnh h tỏn x Compton ti gúc vi mu chiu x cú dng lp phng Hỡnh 15 Gúc tỏn x ln nht v nh nht i vo u dũ tỏn x 90o Hỡnh16: Hỡnh v cho thy nu r ; nu hoc thỡ thỡ r Hỡnh 17 Mụ phng h tỏn x Compton ti gúc 90ovi mu chiu x lp phng Hỡnh 18 Gúc tỏn x ln nht v nh nht i vo u dũ tỏn x 15o Hỡnh 19 Mụ phng h tỏn x Compton ti gúc 15ovi mu chiu x lp phng Hỡnh 20 Gúc tỏn x ln nht v nh nht i vo u dũ tỏn x 30o Hỡnh 21 Gúc tỏn x ln nht v nh nht i vo u dũ tỏn x 45o Hỡnh22 Mụ phng h tỏn x Compton ti gúc 45o vi mu chiu x lp phng Hỡnh 23 Gúc tỏn x ln nht v nh nht i vo u dũ tỏn x 45o Hỡnh24 Mụ phng h tỏn x Compton ti gúc 60o vi mu chiu x lp phng Hỡnh 25 Gúc tỏn x ln nht v nh nht i vo u dũ tỏn x 75o Hỡnh 26 Mụ phng h tỏn x Compton ti gúc 75o vi mu chiu x lp phng Hỡnh 27 th th hin t s gia àt/ àC cho thy, Zeff cng ln thỡ t s àt/ àC cng ln vic tớnh Zeff cho sai s cng nh Hỡnh 28: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 30o Hỡnh 29: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 45o Hỡnh 30: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 60o Hỡnh 31: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 75o Hỡnh 32: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 120o Hỡnh 33: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 135o Hỡnh 34: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 150o Hỡnh 35: Nng lng tia ti E0=60 keV, gúc tỏn x 165o Hỡnh 36: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 30o Hỡnh 37: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 45o Hỡnh 38: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 60o Hỡnh 39: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 75o Hỡnh 40: Nng lng tia ti E0=122 keV, gúc tỏn x 120o Hỡnh 41: Nng lng tia ti E0=122keV, gúc tỏn x 135o Hỡnh 42: Nng lng tia ti E0=122keV, gúc tỏn x 150o Hỡnh 43: Nng lng tia ti E0=122keV, gúc tỏn x 165o Hỡnh 44: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 165o Hỡnh 45: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 45o Hỡnh 46: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 60o Hỡnh 47: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 75o Hỡnh 48: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 60o Hỡnh 49: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 135o Hỡnh 50: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 135o Hỡnh 51: Nng lng tia ti E0=662keV, gúc tỏn x 165o DANH MC CC BNG BIU Bng 1: Giỏ tr cỏc h s a v b cụng thc bỏn thc nghim (2.14) ti cỏc nng lng v gúc tỏn x khỏc Bng 2: Nng lng ca tia tỏn x Compton cỏc gúc khỏc t 15o n 90o Bng Giỏ tr cỏc h s tng tỏc s dng cụng thc (2.8) v (2.9) cho vi cht nh Bng Cỏc giỏ tr Zeff tớnh toỏn cho vi hp cht thụng dng ti gúc 90o Bng Cỏc giỏ tr Zeff tớnh toỏn cho vi hp cht thụng dng ti gúc tỏn x 30o Bng Cỏc giỏ tr Zeff tớnh toỏn cho vi hp cht thụng dng ti gúc tỏn x 45o Bng Cỏc giỏ tr Zeff tớnh toỏn cho vi hp cht thụng dng ti gúc tỏn x 60o Bng Cỏc giỏ tr Zeff tớnh toỏn cho vi hp cht thụng dng ti gúc tỏn x 75o Bng Bng tớnh nng lng cho u dũ tỏn x ti cỏc gúc khỏc Bng 10: Bng tớnh quóng ng i r ca tia tỏn x ti cỏc gúc khỏc Bng 11 Giỏ tr Zeff hiu dng ca mu ti cỏc gúc tỏn x 105o, 120o, 135o Bng 12 Giỏ tr Zeff hiu dng ca mu ti cỏc gúc tỏn x 150o, 165o M U Cú rt nhiu ng dng liu lng hc bc x y t, chp nh y t, kim soỏt an ninh yờu cu xỏc nh nguyờn t s hiu dng Zeff ca cỏc vt liu c kho sỏt[5], [10], [12], [25] ó cú nhiu nghiờn cu xỏc nh Zeff, nhiờn cỏc phng phỏp ú cú chớnh xỏc cha cao v tớnh toỏn khụng d dng Bc x gamma tỏn x cú th cung cp nhng thụng tin b sung hu dng cỏc bc x ú tng tỏc vi vt cht[16], [17], [18] Nguyờn t s hiu dng cú th c xỏc nh theo nhiu phng phỏp khỏc ph thuc vo quỏ trỡnh tỏn x gamma, nhiờn cỏc phng phỏp ú hoc thut toỏn tớnh toỏn khú ỏp dng thc nghim, hoc cỏc phộp tớnh toỏn khụng tỏch bit nờn khú thc hin v mc chớnh xỏc khụng cao Trong nghiờn cu ny, phng phỏp mi da trờn t s gia h s lm yu ton phn vi h s tỏn x khụng n hi (tỏn x Compton) ó c nghiờn cu ỏnh giỏ Zeff ca cỏc hp cht thu nhn c chớnh xỏc chp nhn c, t s ú ó c ỏnh giỏ theo phng phỏp bỡnh phng ti thiu cho nhiu hp cht khỏc Phng phỏp tớnh toỏn ny ó chng t l thớch hp cho vic xỏc nh nguyờn t s hiu dng ca cỏc hp cht nh v trung bỡnh (Z=ESP) X=(X1+X2)/2 DF= ABS (F(X)- A) IF F(X1)*F(X)