Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be

Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be Xác định tiết diện phản ứng fe54(n,p)mn54 dựa trên kích hoạt neutron nguồn đồng vị am be

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VŨ MINH PHÉP ĐO TIẾT DIỆN TRUNG BÌNH PHẢN ỨNG 54 Fe(n, p)54Mn VÀ 56Fe(n, p)56Mn DỰA TRÊN KÍCH HOẠT NEUTRON NGUỒN ĐỒNG VỊ Am-Be LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ TP HỒ CHÍ MINH - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VŨ MINH PHÉP ĐO TIẾT DIỆN TRUNG BÌNH PHẢN ỨNG 54 Fe(n, p)54Mn VÀ 56Fe(n, p)56Mn DỰA TRÊN KÍCH HOẠT NEUTRON NGUỒN ĐỒNG VỊ Am-Be CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ, HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG CAO MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH - 2013 LỜI CẢM ƠN Trải qua trình học tập rèn luyện Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Với tận tình dạy hướng dẫn q Thầy Cơ, động viên, giúp đỡ gia đình, bạn bè đồng nghiệp Bên cạnh nỗ lực cố gắng thân đến tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Để đạt thành hơm trước hết xin chân thành cảm ơn đến q thầy trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy tận tình dạy bảo cho tơi suốt thời gian học tập trường Đặc biệt xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Huỳnh Trúc Phương, người dành nhiều thời gian tâm huyết tận tình hướng dẫn nghiên cứu giúp đỡ tơi suốt q tình hồn thành luận văn tốt nghiệp Cảm ơn Ơng Bà Nội ln động viên, ủng hộ bên cạnh tơi suốt q trình học tập từ lúc bước vào giảng đường đại học đến ngày hôm Nhân đây, xin cảm ơn gia đình, bạn Nguyễn Anh Khoa Lưu Đặng Hoàng Oanh đặc biệt bạn học viên cao học khóa 21 ln ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn Mặc dù tơi có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu q thầy bạn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 Học viên Nguyễn Vũ Minh MỤC LỤC LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆU i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU CHƢƠNG - LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON (NAA) 1.1 Giới thiệu phương pháp phân tích kích hoạt neutron 1.2 Nguyên tắc phương pháp NAA 1.3 Các phản ứng gây neutron 1.3.1 Phản ứng (n, ) 1.3.2 Phản ứng (n, p ), (n, ), (n, 2n) 1.3.3 Ngưỡng phản ứng 1.4 Thiết bị chiếu xạ 1.4.1 Nguồn neutron đồng vị 1.4.2 Máy phát neutron 1.4.3 Lò phản ứng hạt nhân 1.4.4 Các đơn vị hoạt độ nguồn 10 1.5 Tốc độ phản ứng 11 1.6 Thông lượng neutron 12 1.7 Phương trình kích hoạt 15 1.8 Các phương pháp chuẩn hóa NAA 17 1.8.1 Phương pháp chuẩn hóa tuyệt đối 18 1.8.2 Phương pháp chuẩn hóa tương đối 19 1.8.3 Phương pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố 19 1.8.4 Phương pháp chuẩn hóa k0 20 1.9 Các kĩ thuật sử dụng NAA 22 1.9.1 Kích hoạt nhanh nhân sống ngắn 22 1.9.2 Kích thích lặp vịng 22 1.9.3 Kích hoạt neutron nhiệt 23 1.9.4 Kích hoạt đo neutron trễ 23 1.10 Tổng kết chương 24 CHƢƠNG - TIẾT DIỆN PHẢN ỨNG VỚI NEUTRON 25 2.1 Tiết diện phản ứng neutron 25 2.2 Các tiết diện phản ứng neutron nhiệt 26 2.2.1 Tiết diện phản ứng 27 2.2.2 Tiết diện tán xạ 27 2.2.3 Tiết diện toàn phần 28 2.2.4 Tiết diện vĩ mô Σ 28 2.3 Các thông số cộng hưởng 28 2.4 Đường cong tiết diện phản ứng   E  29 2.5 Tốc độ phản ứng chiếu xạ lò phản ứng máy gia tốc 30 2.5.1 Các neutron nhiệt nhiệt lò phản ứng 30 2.5.1.1 Khảo sát chung 30 2.5.1.2 Tính tốn kích hoạt nhiệt (“ quy luật 1/v”) 30 2.5.1.3 Sự hấp thu nhiệt 31 2.5.2 Neutron có lượng trung bình lò phản ứng 33 2.5.2.1 Khảo sát chung 33 2.5.2.2 Tiết diện tích phân cộng hưởng 33 2.5.2.3 Tính tốn tốc độ phản ứng cho việc chiếu xạ lò phản ứng 35 2.5.3 Neutron nhanh (có lượng > 1MeV) 37 2.5.3.1 Tiết diện toàn phần σT 37 2.5.3.2 Tiết diện phản ứng σ(n, γ) 38 2.5.3.3 Tiết diện phản ứng σ(n, 2n) 39 2.5.3.4 Tiết diện phản ứng σ(n, p) σ(n, α) 40 2.5.3.5 Các phản ứng khác 40 2.5.3.6 Tính tốn tốc độ phản ứng máy chiếu xạ gia tốc 41 2.5.4 Phân hạch neutron lò phản ứng 41 2.5.4.1 Định nghĩa tiết diện trung bình cho thơng lượng neutron phân hạch 41 2.5.4.2 Các phản ứng (n, p) (n, α) 42 2.5.4.3 Các phản ứng (n, 2n) 44 2.5.4.4 Các phản ứng tán xạ không đàn hồi (n, n’) 44 2.5.5 Hàm phản ứng ngưỡng phản ứng phân hạch phổ neutron 45 2.5.6 Tính tốn tốc độ phản ứng phổ neutron 45 2.6 Sai số 45 2.6.1 Sai số hệ thống 46 2.6.1.1 Các phản ứng nhiễu 46 2.6.1.2 Sai số độ phổ cập thông lượng neutron 46 2.6.2 Sai số thống kê 47 2.7 Tổng kết chương 47 CHƢƠNG - THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN PHẢN ỨNG 54 Fe(n, p)54Mn VÀ 56Fe(n, p)56Mn 48 3.1 Các bước chuẩn bị mẫu dùng cho thực nghiệm 48 3.2 Giới thiệu thiết bị dùng cho thực nghiệm 48 3.2.1 Các thiết bị chiếu mẫu 49 3.2.1.1 Hệ vận chuyển mẫu MTA – 1527 49 3.2.1.2 Nguồn neutron đồng vị Am – Be 49 3.2.1.3 Máy vi tính điều khiển thiết bị chiếu 50 3.2.1.4 Máy vi tính điều khiển thiết bị đo 51 3.2.2 Các thiết bị chuẩn bị mẫu 52 3.3 Thực nghiệm xác định tiết diện phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn 53 3.3.1 Chuẩn bị mẫu 53 3.3.2 Phân rã mẫu 55 3.3.3 Đo mẫu 57 3.3.4 Phổ mẫu Fe2O3 sau chiếu xạ 57 3.3.5 Phép đo tiết diện phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn 59 3.3.5.1 Phương pháp tuyệt đối 59 3.3.5.2 Phương pháp tương đối 62 3.3.6 So sánh nhận xét 63 3.4 Tổng kết chương 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 i LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆU Asp : Hoạt độ riêng nguyên tố phân tích, (phân rã.s–1.g–1) Asp* : Hoạt độ riêng nguyên tố chuẩn, (phân rã.s–1.g–1) b : Đơn vị tiết diện hạt nhân C : Hệ số hiệu chỉnh thời gian đo đếm D : Hệ số hiệu chỉnh thời gian phân rã E : Năng lượng neutron ECd : Năng lượng ngưỡng cadmi, (ECd = 0,55 eV) Eγ : Năng lượng tia gamma Er : Năng lượng cộng hưởng hiệu dụng trung bình f : Tỉ số thơng lượng neutron nhiệt thông lượng neutron nhiệt FCd : Hệ số hiệu chỉnh cho độ truyền qua Cd neutron nhiệt Ge : Hệ số hiệu chỉnh tự che chắn neutron nhiệt Gth : Hệ số hiệu chỉnh tự che chắn neutron nhiệt HPGe : Detector germanium siêu tinh khuyết I0 : Tiết diện tích phân cộng hưởng phân bố thông lượng neutron nhiệt Tuân theo quy luật 1/E I0() : Tiết diện tích phân cộng hưởng phân bố thông lượng neutron nhiệt không tuân theo quy luật 1/E, (cm2) M : Khối lượng nguyên tử nguyên tố bia, (g.mol–1) Np : Số đếm vùng đỉnh lượng toàn phần Np/tm : Tốc độ xung đo đỉnh tia  quan tâm hiệu chỉnh cho thời gian chết hiệu ứng ngẫu nhiên trùng phùng thật, (s–1) n(v) : Mật độ neutron vận tốc neutron v Q0 : Tỉ số tiết diện tích phân cộng hưởng tiết diện vận tốc neutron 2200 m.s–1 Q0(α) : Tỉ số tiết diện tích phân cộng hưởng tiết diện với phổ neutron nhiệt ii ti : Thời gian chiếu, (s) tm : Thời gian đo, (s) T1/2 : Chu kỳ bán rã, (s) w : Khối lượng mẫu, (g) W : Khối lượng nguyên tố, (g)  : Hệ số độ lệch phổ neutron nhiệt I : Xác suất phát tia gamma cần đo p : Hiệu suất ghi đỉnh lượng tia gamma  : Độ phổ cập đồng vị (%)  : Hằng số phân rã (E) : Tiết diện phản ứng (n, ) lượng neutron E, (cm2) th : Thông lượng neutron nhiệt, (n.cm–2.s–1) (v) : Thông lượng neutron vận tốc v, (n.cm–2s–1); (v) = n(v).v f(E) : Thông lượng neutron lượng E, (n.cm–2s–1) (v) : Tiết diện phản ứng (n, ) vận tốc neutron v, (cm2) (E) : Tiết diện phản ứng (n, ) lượng neutron E, (cm2) Sa : Spin hạt nhân tới Sb : Spin hạt nhân bia J : Spin trạng thái kích thích  : Bề rộng mức lượng toàn phần Σ : Tiết diện vĩ mô iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt INAA Instrumental Neutron Activation Analysis Phân tích kích hoạt neutron dụng cụ MCA Multi Channel Analyzer Máy phân tích đa kênh NAA Neutron Activation Analysis Phân tích kích hoạt neutron EANDC HPGe European American Nuclear Data Ủy ban liệu hạt nhân Âu – Mỹ Committee High Purity Germanium Đầu dò bán dẫn Ge siêu tinh khiết 56 Bảng 3.2: Số liệu đo mẫu Fe2O3 Mẫu Thời gian chiếu (s) Thời gian rã (s) Thời gian đo (s) Fe 1(0) 1479600 11220 6778 Fe 1(1) 1479600 120 11030 Fe 2(0) 774690 32040 65798 Fe 2(1) 774690 120 18626 Fe 3(0) 246300 4800 7353 Fe 3(1) 246300 20 4676 Fe 4(0) 1137480 20 5123 Fe 4(1) 1137480 5220 54642 Fe 5(0) 347400 60800 15240 Fe 5(1) 347400 11700 78678 Fe 6(0) 1109400 174060 86400 Fe 6(1) 1109400 20 17817 Fe 7(0) 1847800 3920 3748 Fe 7(1) 1847800 300 63563 Fe 8(0) 1635700 28280 39128 Fe 8(1) 1635700 20 3453 57 3.3.3 Đo mẫu Thời gian đo mẫu tùy thuộc vào hoạt độ đồng vị sản phẩm, thiết bị đo đạc việc giảm sai số thống kê ta chọn thời gian đo khoảng lần chu kỳ bán hủy đồng vị sản phẩm Giảm thời gian đo ảnh hưởng nhiễu phơng phải đảm bảo số đếm đủ lớn nhằm giảm sai số thống kê Thời gian đo, số kênh, số đếm, diện tích đỉnh lượng quan tâm thu nhờ phần mềm GENIE 2000 máy tính kết nối với hệ đo Cụ thể thời gian đo mẫu trình bày bảng 3.2 theo hai lần đo vị trí vị trí Ngồi việc dùng liệu khối lượng, thời gian chiếu, thời gian đo, thời gian rã mẫu…Chúng tơi cịn sử dụng số thông số hạt nhân khác để cần thiết cho phép tính tiết diện phản ứng như: – Chu kỳ bán hủy T1/2 – Xác suất phát gamma Iγ – Độ phổ cập đồng vị θ Các số liệu cần thiết cho tính tốn gồm T1/2, Iγ, θ, đỉnh lượng E trình bày bảng 3.3 Bảng 3.3: Các thông số cần thiết cho phép đo [9] Chu kỳ bán Đỉnh Xác suất phát Độ phổ cập hủy T1/2 lượng E(keV) gamma Iγ (%) đồng vị θ (%) Fe(n, p)54Mn 291 ngày 834,8 99,97 5,82 Fe(n, p) 56Mn 2,58 846,8 98,85 91,66 Phản ứng 54 56 3.3.4 Phổ mẫu Fe2O3 sau chiếu xạ Sau tiến hành bước chuẩn bị mẫu, chiếu đo mẫu sau tín hiệu detector HPGe thu nhận dùng chươg trình GENIE 2000 để thu thập liệu số, phổ mẫu Fe2O3 sau chiếu xạ biểu diễn hình 3.9 3.10 58 100 90 56 Mn 846,8 keV 80 70 60 54 Mn 834,8 keV Số đếm 50 40 30 20 10 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Số kênh 9000 Hình 3.9: Phổ mẫu Fe2O3 sau chiếu xạ đo vị trí 100 56 Mn 846,8 keV 90 80 70 54 Mn 834,8 keV 60 Số đếm 50 40 30 20 10 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Số kênh 8000 Hình 3.10: Phổ mẫu Fe2O3 sau chiếu xạ đo vị trí 9000 59 Nhận xét: Từ hình 3.9 3.10 ta thấy phổ mẫu Fe2O3 thu sau chiếu xạ đo hệ phổ kế gamma phông thấp với detector HPGe thấy có vạch lượng đặc trưng 54 Mn mức lượng 834,8 keV 56 Mn mức lượng 846,8 keV đỉnh nhỏ mức lượng bé 834,8 keV sinh tán xạ Compton 3.3.5 Phép đo tiết diện phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn Trong luận văn trình bày phép đo tiết diện trung bình hai phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn thông qua phương pháp sau:  Phương pháp tuyệt đối: xác định tiết diện phản ứng (n, p) từ bảng số liệu  Phương pháp tương đối: xác định tiết diện phản ứng (n, p) thông qua phản ứng 27 Al(n, p)27 Mg 3.3.5.1 Phƣơng pháp tuyệt đối Trong NAA, mối quan hệ số đếm đỉnh lượng quan tâm (diện tích đỉnh) đại lượng khác biểu diễn [11]: NP  ε P I γ W.N A .σ 1  e λti  e λtd 1  e  λt m  λ.M (3.2) Như vậy, từ công thức (3.2) ta suy tiết diện trung bình phản ứng (n, p): σ N p /t m  M .W.θ.N A ε p I γ S.D.C (3.3) Với M khối lượng nguyên tử nguyên tố quan tâm đến tiết diện, đại lượng khác thích công thức (1.19) −2 −1  = 1,3.10 n.cm s : thơng lượng neutron trung bình nguồn Am – Be [2] Diện tích đỉnh lượng 834,8 keV (54Mn), 846,8 keV (56Mn) hai vị trí thu nhờ phần mềm GENIE 2000 trình bày bảng 3.5 60 Bảng 3.4: Số liệu đo diện tích đỉnh mẫu Fe2O3 ứng với mức lượng Mẫu Loại phản ứng Đỉnh Diện tích đỉnh Np lượng E(keV) Vị trí Vị trí 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 320  20 210  18 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 504  24 685  28 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 2280  53 260  15 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 1228  41 2040  46 Số Số 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 160  15 245  12 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 3592  61 1305  38 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 270  22 1070  38 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 4007  65 3199  60 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 150  21 299  11 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 380  14 2153  57 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 2835  59 2750  72 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 335  12 257  19 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 461  23 1097  59 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 1883  87 2812  53 54 Fe(n, p)54 Mn 834,8 5487  389 330  13 56 Fe(n, p)56 Mn 846,8 1258  51 719  38 Số Số Số Số Số Số 61 Và sử dụng đường cong hiệu suất vị trí (sát mặt đầu dị) vị trí (cách mặt đầu dị 2cm) tham khảo [2] là:  Vị trí 0: log P  0, 273  log E   1,0603.log E  2,0298  Vị trí 1: log P  0,8903.log E  0,711 Các sai số phép đo tính cơng thức truyền sai số [7] Thay số liệu vào công thức (3.3) ta tiết diện trung bình số liệu kết đo trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5: Tiết diện trung bình phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn Tiết diện phản ứng σ  mb  Vị trí Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 54 Fe(n, p)54 Mn 56 Fe(n, p)56 Mn 23,77  0,85 0,28  0,01 40,68  2,31 0,51  0,02 30,06  0,90 1,19  0,04 51,32  2,25 1,95  0,06 58,80  8,52 1,07  0,03 60,16  9,1 1,67  0,05 31,23  1,27 1,11  0,04 49,29  1,61 1,80  0,05 18,98  2,19 1,55  0,04 31,01  1,55 1,94  0,05 27,56  0,91 1,14  0,03 31,27  1,12 0,99  0,02 62 Bảng 3.5: (tiếp theo) Mẫu Mẫu 48,60  1,46 0,97  0,02 28,96  1,33 1,16  0,03 55,10  1,98 0,91  0,02 37,50  2,13 1,11  0,03 39,545  0,897 1,101  0,014 Trung bình Từ bảng số liệu ta xác định được:  Tiết diện trung bình phản ứng 54 Fe(n, p)54 Mn: σ  39,545  0,897  mb   Tiết diện trung bình phản ứng 56 Fe(n, p)56 Mn: σ  1,101  0, 014  mb  3.3.5.2 Phƣơng pháp tƣơng đối Nếu gọi σS σ Al tiết diện trung bình phản ứng (n, p) mẫu quan tâm mẫu chuẩn nhôm kết hợp với cơng thức (3.2) ta có biểu thức:  Np λ.M s σs  σ Al  N p λ.M              ε P I γ θ.W  e λ.ti e λ.t d  e  λ.t m  ε I θ.W  e λ.ti e λ.td  e  λ.t m Al  P γ   Al (3.4) s Từ công thức (3.4) ta suy được: σs  σ Al  N λ.M   N λ.M  p p ε P I γ θ.W  e λ.ti e λ.t d  e  λ.t m s  ε I θ.W  e λ.ti e λ.td  e  λ.t m Al  P γ   Al (3.5) s Các số liệu liên quan đến khối luợng mẫu nhôm, thời gian chiếu, thời gian rã, thời gian đo trình bày bảng 3.6 liệu hạt nhân liên quan đến phản ứng 27Al(n, p)27Mg trình bày bảng 3.7 63 Bảng 3.6: Các số liệu khối lượng, thời gian chiếu, thời gian rã, thời gian đo nguyên tố nhôm [4] Mẫu Khối lượng (g) Thời gian chiếu(s) Al 1,0480 Thời gian rã (s) Thời gian đo(s) 103608 20 3608 Bảng 3.7: Các liệu hạt nhân phản ứng 27Al(n, p)27Mg [9] Phản ứng 27 Al(n, p)27M g Chu kỳ bán hủy T1/2 (s) Năng lượng đỉnh E (keV) Xác suất phát I (%) 843,8 71,8 570 Độ phổ cập đồng vị  (%) 100 1015,4 28,00 Với tiết diện phản ứng (n, p) nguyên tố nhôm cho phản ứng 27Al(n, p)27Mg tham khảo từ [4] σAl  3,8(mb) Thay số liệu vào công thức (3.4) ta xác định tiết diện trung bình phản ứng thơng qua ngun tố nhơm sau:  Tiết diện trung bình phản ứng 54 Fe(n, p)54 Mn: σ  37, 615  0, 791 mb   Tiết diện trung bình phản ứng 56 Fe(n, p)56 Mn: σ  1,142  0, 013  mb  3.3.6 So sánh nhận xét Kết đo tiết diện trung bình phản ứng (n, p) hai phương pháp tuyệt đối phương pháp tương đối so sánh độ sai lệch với tài liệu tham khảo D.Soete [11] trình bày bảng 3.8 3.9 64 Bảng 3.8: Bảng so sánh kết theo phương pháp tuyệt đối kết tham khảo Tiết diện xác định Phản ứng theo phương pháp tuyệt Tham khảo Độ sai lệch so với [11] tham khảo (%) đối (mb) 54 Fe(n, p)54 Mn 39,545  0,897 53 25,39 56 Fe(n, p)56 Mn 1,101  0,014 0,93 18,39 Bảng 3.9: Bảng so sánh kết theo phương pháp tương đối kết tham khảo Tiết diện xác định Phản ứng theo phương pháp tương đối (mb) Tham khảo Độ sai lệch so với [11] tham khảo (%) 54 Fe(n, p)54 Mn 37,615  0,791 53 29,03 56 Fe(n, p)56 Mn 1,142  0,013 0,93 22,80 Các số liệu thu thông qua hai phương pháp tham khảo D.Soete [11] trình bày biểu đồ tiết diện trung bình phản ứng hình 3.11 để thuận tiện cho việc so sánh tiết diện với Các số liệu cột hai phương pháp tuyệt đối phương pháp tương đối có sai số khơng q 5% Điều thể tính gần đắn phép đo Do thực độc lập hai phép đo tiết diện phản ứng (n, p) thực dựa hai phương pháp đo tiết diện sau: 65  Phƣơng pháp tuyệt đối: Đo tiết diện phản ứng (n, p) biết trước thông lượng nguồn neutron  Phƣơng pháp tƣơng đối: Đo tiết diện phản ứng (n, p) thông qua phản ứng nguyên tố khác biết trước tiết diện Với phương pháp tiết diện trung bình phản ứng (n, p) khơng phụ thuộc vào thơng lượng trung bình neutron nhanh vị trí chiếu xạ tiết diện trung bình phản ứng (n, p) hạt nhân so sánh thường dùng bia nhôm (Al) 100 39,55 39.55 53 53 37,62 37.62 Thực nghiệm Tham khảo so với Al log(n,p) 10 1,10 1.10 0,93 0.93 1,14 1.14 0,1 0.1 54 Fe54 Fe Nguyên Tố 56Fe56 Fe Hình 3.11: Biểu đồ tiết diện trung bình phản ứng (n, p) thực nghiệm, tham khảo [11] so với nhơm Các số liệu hai phương pháp tính sai lệch với tài liệu tham khảo xảy nguyên nhân q trình chuẩn bị mẫu cịn thơ sơ khơng tốt điều kiện lị phản ứng thông lượng neutron nguồn đồng vị Am – Be nhỏ thơng lượng neutron lị, sai số q trình làm mẫu, vị trí chiếu mẫu, đo mẫu, cách 66 bố trí thí nghệm sai số thống kê cùa số đếm Các yếu tố loại detector, tính chất, hình dạng, kích thước detector, đuờng cong hiệu suất ảnh hưởng đến kết đo 3.4 Tổng kết chƣơng Trong chương luận văn giới thiệu thiết bị phục vụ cho việc chuẩn bị mẫu, chiếu đo mẫu, phổ mẫu Fe2O3 sau chiếu xạ đo hệ phổ kế gamma với detector HPGe dùng chươg trình GENIE 2000 để thu thập liệu số đếm Np thời gian đo tm Các tiết diện trung bình hai phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn xác định thông qua hai phương pháp kết thu nhận phù hợp với điều kiện đo nguồn neutron đồng vị neutron Am – Be 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ▲ Kết luận Mục đích ban đầu luận văn đo tiết diện trung bình hai phản ứng 54 Fe(n, p)54Mn 56 Fe(n, p)56Mn dựa kích hoạt nguồn Am – Be thông qua hai phương pháp tuyệt đối tương đối mục tiêu luận văn:  Trình bày tổng quan lý thuyết neutron, loại neutron, loại nguồn phương pháp chuẩn hóa, tiết diện neutron, sai số phép đo  Đo tiết diện phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn phương pháp tuyệt đối  Đo tiết diện phản ứng 54Fe(n, p)54Mn 56Fe(n, p)56Mn phương pháp tương đối sử dụng nguyên tố nhôm làm mẫu so sánh  So sánh độ sai lệch với tài liệu tham khảo tương đối mức chấp nhận ▲ Kiến nghị  Trong q trình làm thí nghiệm cần ý thời gian rã khoảng lần chu kỳ bán hủy để có hệ số bão hịa S  nhằm để có kết tiết diện tốt  Hy vọng thời gian tới, phương pháp đo tiết diện phản ứng cho phản ứng nguyên tốt khác cho nguồn đồng vị neutron Am-Be  Xây dựng lại đường cong hiệu suất đo mẫu 68 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Huỳnh Trúc Phương, Nguyễn Vũ Minh, Nguyễn Anh Khoa, Lê Quang Thành, Lưu Đặng Hoàng Oanh, Nguyễn Thị Quý (2013), “Phép đo tiết diện trung bình phản ứng (n, p) Fe Ti kích hoạt neutron nguồn Am-Be” Hội nghị Khoa Học Công Nghệ Hạt Nhân 15,16 tháng năm 2013 (Vũng Tàu) lần thứ 10 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Đinh Sỹ Hiền (2005), “Giáo trình Điện Tử Hạt Nhân – Đầu Dò Bán Dẫn Xử Lý Tín Hiệu”, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] Huỳnh Trúc Phương (2011), Phát triển phương pháp chuẩn hóa K 0-INAA phân kích hoạt Neutron cho nguồn Neutron đồng vị Am-Be môn Vật Lí Hạt Nhân, Báo cáo đề tài cấp ĐHQG, ĐH Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh [3] Huỳnh Trúc Phương (2009), “Giáo trình phân tích kích hoạt neutron” (lưu hành nội bộ) ĐH Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh [4] Lê Thị Thanh Tuyền (2012), khảo sát thông số phổ neutron kênh nhanh nguồn Am - Be, Luận văn Thạc sĩ, ĐH Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh [5] Mai Văn Nhơn (2001), “ Giáo trình Vật Lý Hạt Nhân Đại Cương”, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [6] Ngơ Quang Huy (2006), Cơ sở Vật lí Hạt nhân NXB Khoa Học Kĩ Thuật, Hà Nội [7] Trương Thị Hồng Loan (2008), Giáo trình phương pháp thống kê đánh giá số liệu thực nghiệm – lưu hành nội bộ, ĐH Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh [8] Trần Phong Dũng, Nguyễn Hải Dương, Châu Văn Tạo, (2005), Phương pháp ghi xạ ion hóa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh TIẾNG ANH [9] Manual for reactor produced radioisotopes (2003), printed by the IEAE [10] A Simonits and F De Corte (1975), J Radioanal Chem., Vol.24 [11] D.Soete, R Gijbels, J Hoste (1972), Neutron Activation Analysis, John Wiley & Sons Inc [12] S.F Mughabghab (2003), Thermal neutron capture cross sections resonance integrals and g-factors, Brookhaven National Laboratory Upton, NY 11973-5000 U.S.A 70 [13] F D Corte (1987), The k0-standardization method, PhD Thesis, GENT Univ WEBSITE [14] http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_activation_analysis [15] http://laraweb.free.fr/ [16] https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_cross_section [17] http://www.kayelaby.npl.co.uk/atomic_and_nuclear_physics/4_7/4_7_2.html ... hoạt neutron 25 CHƢƠNG TIẾT DIỆN PHẢN ỨNG VỚI NEUTRON 2.1 Tiết diện phản ứng neutron [3], [11] Tiết diện phản ứng neutron độ (“xác suất”) phản ứng hạt nhân xảy neutron tới với hạt nhân Nếu bia... diện phản ứng Là tiết diện mà neutron sau phản ứng, neutron không tham gia q trình tái phát xạ [3] Nghĩa có phản ứng (n, γ), (n, p) (n, α) (n, f) Thực tế tất tiết diện phản ứng nhân có Z < 88 phản. .. lượng neutron tới mà phản ứng xảy khác 6 1.3.1 Phản ứng (n, ) Phát xạ gamma xuất đồng vị hạt nhân ban đầu nặng đơn vị khối lượng, phản ứng chủ yếu xảy với neutron nhiệt neutron nhiệt Với neutron