DSpace at VNU: Đánh giá bằng thực nghiệm ưu điểm của phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi và một số ứng dụng

DSpace at VNU: Đánh giá bằng thực nghiệm ưu điểm của phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi và một số ứng dụng tài liệu, gi...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  BÙI THỊ HƢƠNG ĐÁNH GIÁ BẰNG THỰC NGHIỆM ƢU ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN NỘI HIỆU SUẤT GHI VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC 1q – 50 - xb Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  BÙI THỊ HƢƠNG ĐÁNH GIÁ BẰNG THỰC NGHIỆM ƢU ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN NỘI HIỆU SUẤT GHI VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Vật lý hạt nhân nguyên tử lƣợng cao Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Văn Loát Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS-TS Bùi Văn Loát người hướng dẫn khoa học giúp đỡ, bảo tận tình cho em q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý, Phòng Sau đại học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập thực luận văn Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình bạn bè thường xuyên động viên, khuyến khích dành điều kiện để em hoàn thành luận văn Hà nội, ngày tháng 12 năm 2015 Học viên Bùi Thị Hương MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG PHÂN RÃ PHÓNG XẠ Error! Bookmark not defined 1.1 Hiện tƣợng phân rã phóng xạ Error! Bookmark not defined 1.1.1 Định nghĩa đặc điểm tượng phân rã phóng xạ Error! Bookmark not defined 1.1.2 Quy luật phân rã phóng xạ Error! Bookmark not defined 1.2 Chuỗi phóng xạ liên tiếp Hiện tƣợng cân phóng xạ Error! Bookmark not defined 1.2.1 Chuỗi phóng xạ liên tiếp Error! Bookmark not defined 1.2.2 Hiện tượng cân phóng xạ Error! Bookmark not defined 1.3 Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên Error! Bookmark not defined 1.3.1 Dãy phóng xạ Urani Error! Bookmark not defined 1.3.2 Dãy phóng xạ Thori Error! Bookmark not defined CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp chuẩn nội hiệu suất ghi Error! Bookmark not defined 2.2.1 Phương pháp phổ gamma Error! Bookmark not defined 2.1.2 Phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi Error! Bookmark not defined 2.2 Hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra Error! Bookmark not defined 2.2.1 Đầu dò bán dẫn BEGe, Model BE530 Error! Bookmark not defined 2.2.2 Buồng chì: Error! Bookmark not defined 2.2.3 Khối tiền khuếch đại, model Canberra 2002C: Error! Bookmark not defined 2.2.4 Khối khuếch đại phổ, model Canberra 2026: Error! Bookmark not defined 2.2.5 Khối cao thế, model Canberra 3106D: Error! Bookmark not defined 2.2.6 Khối phân tích đa kênh: Error! Bookmark not defined 2.3 Phân tích phổ gamma Error! Bookmark not defined 2.3.1 Mục đích phân tích phổ gamma Error! Bookmark not defined 2.3.2 Phần mềm phân tích phổ gamma Error! Bookmark not defined 2.3.3 Đường cong hiệu suất ghi detecto Error! Bookmark not defined 2.4 Một số hiệu chỉnh nâng cao độ xác kết đo Error! Bookmark not defined 2.4.1 Hiệu ứng thời gian chết Error! Bookmark not defined 2.4.2 Hiệu chỉnh chồng chập xung Error! Bookmark not defined 2.4.3 Hiệu ứng cộng đỉnh Error! Bookmark not defined CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ Error! Bookmark not defined 3.1 Xác định tỉ số hoạt độ 208Tl / 228Ac nguồn TS5 Error! Bookmark not defined 3.1.1 Nguồn khơng bọc chì đặt song song với bề mặt detecto Error! Bookmark not defined 3.1.2 Nguồn bọc chì 1,5mm Error! Bookmark not defined 3.2 Xác định tỷ số hoạt độ số đồng vị dãy 238 U Error! Bookmark not defined 3.2.1 Đánh giá tính cân phóng xạ dãy 238U Error! Bookmark not defined 3.2.2 Xác định tỉ số hoạt độ 235U 238U Error! Bookmark not defined 3.3 Đánh giá sai số Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TÊN VIẾT TẮT BEGe - Broad Energy Germaniumdetector - Đầu dò bán dẫn gecmani siêu tinh khiết dải rộng FWHM - Full Width at Half Maximum, độ rộng nửa chiều cao đỉnh, gọi độ phân giải lượng Iγ - Gamma ray intensity, cường độ xạ tia gamma, gọi xác suất phát xạ ADC – Analog to Digital Converter, biến đổi tương tự số MCA – Multichannel Analyzer, phân tích biên độ nhiều kênh DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ ̣ phổ kế gamma Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Hệ phổ kế gamma BEGe Bộ môn Vật lý hạt nhân Trường ĐHKHTHĐHQGHN Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Phân tích phổ gamma GammaVision 6.03.Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Nhận diện sơ đồng vị công cụ FitzPeaks 3.66 Error! Bookmark not defined Hình 3.1: Mặt trước mẫu TS5 Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Mặt sau mẫu TS5 Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo nguồn khơng bọc chì đặt song song với mặt đềtéctơ thời gian đo 69270s Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu TS5 cấu hình đo khơng bọc chì song song Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Phổ gamma mẫu TS5 với cấu hình đo bọc chì thời gian đo 83181 Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Đường cong chuẩnnội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu TS5 cấu hình đo bọc chì Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi phổ gamma mẫu US2 Error! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các xạ gamma đặc trưng hệ số phân nhánh đồng vị phóng xạ dãy 238U Error! Bookmark not defined Bảng 1.2 Các xạ gamma đặc trưng hệ số phân nhánh đồng vị phóng xạ dãy 235U Error! Bookmark not defined Bảng 1.3 Các xạ gamma đặc trưng hệ số phân nhánh đồng vị dãy phóng xạ 232Th Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Kết thực nghiệm với cấu hình son song, thời gian đo 69270 giây Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Cấu hình bọc chì thời gian đo 83181s Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: Bảng so sánh kết thực nghiệm với hai cấu hình đo bọc chì khơng bọc chì Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Kết tỉ lệ hoạt độ 208 Tl 228 Ac với hai cấu hình đo khác Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Bảng số liệu kết xử lý mẫu US2Error! Bookmark not defined Bảng 3.6 Bảng số liệu kết xử lý hai đỉnh lượng 186,21keV 185,75keV Error! Bookmark not defined Bảng 3.7 Tỉ lệ hoạt độ 235U 238U theo lý thuyết thực nghiệm Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Trong nhiều toán Vật lý hạt nhân liên quan tới tỉ số hoạt độ hai đồng vị mẫu đo Trong [6] đưa công thức xác định độ giàu tuổi nhiên liệu hạt nhân Tuổi nhiên liệu hạt nhân xác định thông qua tỷ số hoạt độ Độ giàu đồng vị xác định thông qua việc đo tỉ số hoạt độ Hiện độ giàu nhiên liệu hạt nhân xác định phổ biến theo phương pháp phổ gamma, phương pháp xác định độ chảy theo tỉ lệ hoạt độ ứng dụng Trong nghiên cứu tỉ số suất lượng đồng phân phương pháp đo phổ gamma tỷ số suất lượng xác định thông qua đo tỷ số hoạt độ Về nguyên tắc để xác định tỷ số hoạt độ cần xác định hoạt độ đồng vị Như biết, hoạt độ đồng vị xác định thông qua tốc độ đếm đỉnh hấp thụ toàn phần xạ gamma đặc trưng Biết hiệu suất ghi đỉnh hệ số hình học xác định hoạt độ đồng vị Để nâng cao độ xác [4] cần nâng cao hệ số tự hấp thụ mẫu, hiệu chỉnh hấp thụ cửa sổ detecto, hiệu chỉnh thời gian chết Hiệu suất ghi xác định dựa vào đường cong hiệu suất ghi xây dựng đo mẫu chuẩn có hình học giống mẫu phân tích Nhưng với nhiều tốn hình học mẫu đo khác nhau, việc tính tốn hình học đo gặp nhiều khó khăn Để khắc phục khó khăn [6] đưa phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi Theo phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi tỷ số hoạt độ hai đồng vị xác định dựa vào tỷ số tốc độ đếm chia cho hệ số phân nhánh hai xạ đặc trưng cho hai đồng vị quan tâm Hai xạ chọn có lượng lượng xấp xỉ Tỷ số tốc độ đếm chia cho hệ số phân nhánh đồng vị xác định trực tiếp thông qua việc đo phổ gamma mẫu, Còn tỷ số tốc độ đếm chia cho hệ số phân nhánh đồng vị thứ hai thu từ đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi xây dựng dựa vào tỷ số lượng Eγ đồng vị thứ hai gây Ưu điểm phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi khơng cần mẫu chuẩn áp dụng cho hình học đo Mục tiêu luận văn kiểm tra thực nghiệm việc xác định tỷ số hoạt độ hai đồng vị có mẫu khơng cần mẫu chuẩn, khơng phụ thuộc vào hình học đo Mục tiêu thứ hai áp dụng phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi để đánh giá trạng thái cân đồng vị phóng xạ dãy 238 U nguồn, tỷ số hoạt độ 235 U 238 U Ngoài phần mở đầu, kết luận Luận văn chia thành chương Chương Tìm hiểu khái qt phân rã phóng xạ, tượng cân phóng xạ số đặc điểm dãy phóng xạ tự nhiên Chương Trình bày phương pháp thực nghiệm, phương pháp phổ gamma, phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi, hệ đo hần mềm xử lý Một số phương pháp hiệu chỉnh nâng cao độ xác kết đo Chương Trình bày kết thực nghiệm xác định tỷ số hoạt độ mẫu TS5 Xác định tỷ số hoạt độ thực nghiệm tính tốn lý thuyết TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1]: Nguyễn Văn Đỗ, 2005 “Phương pháp phân tích hạt nhân”, Nhà xuất ĐHQG Hà Nội [2]: Ngô Quang Huy, 2006“Cở sở Vật lý hạt nhân”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [3]: Bùi Văn Loát, 2009“Địa vật lý hạt nhân”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [4]: Đặng Huy Uyên, 2006 “Vật lý hạt nhân đại cương”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Tài liệu tiếng Anh [1]: Cong Tam Nguyen,(2005)103“Age-dating of highly enriched uranium by gamma-spectrometry”, Nucl.Instr And Meth B229 [2]: Huda Abduirahman Al-Sulaiti, 2011 Determination of Natural Radioactivity Levels in the State of Using High- Resolution Gamma- Ray Spectrometry A thesis of Dortor of Phylosophy- University of Surey, UK [3]: K.N Mukhin,1987 “Experimental Nuclear Physis”, Vol I Mir Publisher Mosscow ... bày phương pháp thực nghiệm, phương pháp phổ gamma, phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi, hệ đo hần mềm xử lý Một số phương pháp hiệu chỉnh nâng cao độ xác kết đo Chương Trình bày kết thực nghiệm. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  BÙI THỊ HƢƠNG ĐÁNH GIÁ BẰNG THỰC NGHIỆM ƢU ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN NỘI HIỆU SUẤT GHI VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Vật... nội hiệu suất ghi xây dựng dựa vào tỷ số lượng Eγ đồng vị thứ hai gây Ưu điểm phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi khơng cần mẫu chuẩn áp dụng cho hình học đo Mục tiêu luận văn kiểm tra thực nghiệm