Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm

Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai(tl) bằng GEANT4 và thực nghiệm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ TUẤN MINH THIẾT KẾ HỆ GIẢM PHƠNG THỤ ĐỘNG CHO ĐẦU DỊ NaI(Tl) BẰNG GEANT4 VÀ THỰC NGHIỆM LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ TP Hồ Chí Minh – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ TUẤN MINH THIẾT KẾ HỆ GIẢM PHƠNG THỤ ĐỘNG CHO ĐẦU DỊ NaI(Tl) BẰNG GEANT4 VÀ THỰC NGHIỆM Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số chuyên ngành: 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THIỆN THANH TP Hồ Chí Minh – 2014 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp chương trình cao học Bộ mơn Vật lý Hạt nhân, Khoa Vật lý – VLKT, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh, tơi nhận giúp đỡ tậm tình, lời động viên kịp thời q thầy cơ, gia đình bạn bè Với tình cảm chân thành, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Thầy Trần Thiện Thanh ln tận tình hướng dẫn, động viên, tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cô, Anh, Chị bạn Phòng Thí nghiệm, Bộ mơn Vật lý Hạt nhân, Khoa Vật lý - VLKT, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM, giúp đỡ em suốt trình học tập thực luận văn môn Em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô hội đồng khoa học dành thời gian đọc đóng góp ý kiến giúp luận văn hoàn thiện Con xin gửi lời cảm ơn đến Bố, Mẹ Em xin gửi lời cảm ơn đến Anh, Chị, Em gia đình Những người luôn động viên hỗ trợ (em) vật chất lẫn tinh thần suốt hai năm học vừa qua Xin gửi lời cảm ơn đến bạn lớp cao học K22 – người ln sát cánh hai năm học, ngắn ngủi đáng nhớ TP.HCM, tháng năm 2014 Học viên Vũ Tuấn Minh MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ .6 Mở đầu .8 Chƣơng 1: Tổng quan .10 1.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng đầu dò NaI(Tl) 10 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 10 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước .13 1.2 Cơ sở lý thuyết 16 1.2.1 Các nhân phóng xạ vỏ trái đất 16 1.2.2 Bức xạ vũ trụ 17 1.2.3 Các nguồn phóng xạ nhân tạo 18 1.2.4 Tương tác xạ gamma với vật chất .19 1.2.5 Sự suy giảm xạ gamma qua vật chất 24 1.3 Mơ hình hệ giảm phơng thụ động 25 1.4 Nhận xét chương 27 Chƣơng 2: Giới thiệu thiết bị thí nghiệm chƣơng trình Geant4 .28 2.1 Hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 28 2.1.1 Đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 28 2.1.2 Osprey 29 2.1.3 Các lớp vật liệu che chắn 30 2.1.4 Máy tính chương trình Genie 2000 .31 2.2 Chương trình Geant4 33 2.2.1 Phương pháp Monte Carlo sử dụng Geant4 33 2.2.2 Cấu trúc chương trình .34 2.2.3 Các lớp khởi tạo thực thi .36 2.2.4 Tạo giãn nở Gauss cho phổ mô 40 2.3 Nhận xét chương 41 Chƣơng 3: Kết thảo luận 42 3.1 Thực nghiệm 42 3.1.1 Sự suy giảm phơng phóng xạ sử dụng lớp vật liệu che chắn 42 3.1.2 Khảo sát mẫu chuẩn 45 3.2 Mô 47 3.2.1 Khảo sát mơ hình thực nghiệm .48 3.2.2 Xây dựng cấu hình che chắn tối ưu 55 3.3 Nhận xét chương 62 Kết luận kiến nghị 63 Danh mục cơng trình tác giả 65 Tài liệu tham khảo 66 Phụ lục 68 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt CERN Tiếng Anh Tiếng Việt European Organization for Trung tâm nghiên cứu hạt nhân Nuclear Research châu Âu Bề rộng nửa đỉnh toàn FWHM Full Width at Half Maximum Geant4 Geometry And Tracking Cấu trúc hình học vết HPGe Hyper Pure Germanium Đầu dò Germanium siêu tinh khiết MCA Multi Channel Analyzer Máy phân tích đa k nh HVPS High-Voltage Power Supply Nguồn cao áp phần Kí hiệu Z Bậc số nguy n tử A Nguy n tử khối Eγ Năng lượng lượng tử gamma tới (keV) Elk Năng lượng li n kết electron nguy n tử (keV) Te Động electron quang điện Eγ’ Năng lượng lượng tử gamma tán xạ Compton Ee Động electron giật lùi tán xạ Compton θ Góc tán xạ h Hằng số Planck 6,626.10-34 J.s c Vận tốc ánh sáng chân không 3.108 m/s me Khối lượng nghỉ electron 9,1.10-31 kg TA Năng lượng giật lùi hạt nhân hiệu ứng tạo cặp I0 Cường độ ban đầu chùm lượng tử gamma hẹp đơn I Cường độ chùm lượng tử gamma qua lớp vật chất có bề dày d NA Số Avogadro 6,023.1023hạt/mol ρ Khối lượng riêng vật chất (g/cm3) DANH MỤC CÁC BẢNG TT Bảng Diễn giải Kích thước vật chất cấu tạo đầu dò Trang 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 Thông tin chi tiết mẫu chuẩn 45 3.4 Diện tích mơ với cấu hình che chắn khác 52 3.5 3.6 3.7 10 3.8 11 3.9 12 3.10 Giá trị FWHM theo lượng xác định thực nghiệm Tốc độ đếm che chắn với cấu hình khác Tỉ lệ suy giảm (%) phơng phóng xạ che chắn với cấu hình khác Tỉ lệ suy giảm (%) phơng phóng xạ mơ với cấu hình che chắn khác Độ sai biệt (%) tỉ lệ suy giảm mơ thực nghiệm Diện tích phổ mơ che chắn lớp vật liệu chì hình trụ hình hộp chữ nhật Tỉ lệ suy giảm (%) phơng phóng xạ mơ với cấu hình che chắn hình trụ hình hộp chữ nhật Diện tích phổ mơ che chắn lớp vật liệu chì hình trụ với bề dày khác Tỉ lệ suy giảm (%) phơng phóng xạ che chắn lớp chì hình trụ với bề dày khác 29 41 44 44 53 53 56 56 58 58 Tỉ lệ suy giảm (%) vùng lượng gamma tán xạ 13 3.11 ngược tăng khoảng cách đầu dò lớp vật liệu che chắn 60 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Hình Diễn giải Trang 1.1 Chuỗi phóng xạ Thorium 16 1.2 Chuỗi phóng xạ Uranium 17 1.3 Hiệu ứng quang điện 19 1.4 Tán xạ Compton 21 1.5 Hiệu ứng tạo cặp 23 2.1 Đầu dò NaI(Tl) 802-7,62cm x7,62cm 28 2.2 Osprey 29 2.3 2.4 Giao diện chương trình Genie 2000 31 10 2.5 Cấu hình che chắn sử dụng thực nghiệm 32 11 2.6 Bố trí thí nghiệm 32 12 2.7 Sơ đồ cấu tạo chương trình Geant4 35 13 3.1 14 3.2 15 3.3 16 3.4 17 3.5 18 3.6 19 3.7 Mơ hình giảm phơng thụ động gồm: đầu dò lớp vật liệu che chắn So sánh phổ phông thực nghiêm khơng che chắn có che chắn So sánh phổ phông thực nghiệm che chắn với cấu hình khác So sánh phổ phơng thực nghiệm che chắn với cấu hình khác vùng lượng 400keV So sánh phổ mẫu chuẩn IAEA-375 khơng có che chắn So sánh phổ mẫu chuẩn RGK khơng có che chắn So sánh phổ mẫu chuẩn RGTh không có che chắn So sánh phổ mơ phổ thực nghiệm mẫu chuẩn 30 42 43 43 46 46 47 48 IAEA-375 20 3.8 21 3.9 22 3.10 23 3.11 24 3.12 25 3.13 26 3.14 27 3.15 28 3.16 29 3.17 30 3.18 31 3.19 32 3.20 33 3.21 So sánh phổ mô phổ thực nghiệm mẫu chuẩn RGK So sánh phổ phông thực nghiệm mô không che chắn So sánh phổ phông thực nghiệm mô che chắn lớp Pb 3cm So sánh phổ phông thực nghiệm mô che chắn lớp Pb 3cm lớp lót Cu 1mm So sánh phổ phơng thực nghiệm mô che chắn lớp Pb 3cm lớp lót Cu 2mm So sánh phổ mô phổ thực nghiệm mẫu chuẩn IAEA-375 có che chắn cm Pb 2mm Cu So sánh phổ mô phổ thực nghiệm mẫu chuẩn RGK có che chắn cm Pb 2mm Cu Bản vẽ chi tiết lớp vật liệu che chắn hình trụ hình hộp chữ nhật So sánh phổ mơ phơng phóng xạ sử dụng lớp Pb che chắn dày 3cm với hình dạng khác So sánh phổ phông mô sử dụng lớp Pb che chắn hình trụ với bề dày khác So sánh phổ mô mẫu chuẩn RGK mở rộng không gian bên lớp vật liệu che chắn So sánh phổ mô mẫu chuẩn RGK mở rộng không gian bên lớp vật liệu che chắn (100 – 500keV) So sánh phổ mơ mẫu chuẩn RGK có khơng có lớp vật liệu lót Cu dày 2mm (0 – 500keV) Cấu hình giảm phơng thụ động đề xuất 49 50 51 51 52 54 54 55 56 57 59 59 60 61 MỞ ĐẦU Trong vật lý hạt nhân thực nghiệm, thiết bị ghi nhận xạ đóng vai trò quan trọng phát triển không ngừng kể từ người phát tượng phóng xạ Đầu dò ghi nhận xạ thành phần quan trọng thiết bị ghi nhận xạ Trong lịch sử phát triển vật lý hạt nhân, nhiều loại đầu dò phát minh sử dụng như: buồng bọt, buồng ion hóa, ống đếm tỷ lệ, ống đếm Geiger – Muller, đầu dò nhấp nháy, đầu dò bán dẫn… Sự đời đầu dò Germanium siêu tinh khiết (HPGe) Silicon (Si) với độ phân giải lượng cao (thập kỉ 1960) phát triển hệ phổ kế gamma lên tầm cao Tuy nhi n, đầu dò khác có ưu điểm riêng ứng dụng phù hợp với tính chất Đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) khơng có độ phân giải lượng cao lại có ưu hiệu suất ghi, khả chế tạo hình học đa dạng với kích thước khác hoạt động thời gian dài mà không cần hệ thống làm lạnh Do có hiệu suất ghi nhận cao n n đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) phù hợp phép đo mẫu mơi trường có hoạt độ thấp với yêu cầu độ phân giải lượng không cao Tuy nhiên q trình phân tích mẫu mơi trường, xạ môi trường xung quanh hệ đo ảnh hưởng nhiều đến phổ ghi nhận mẫu phân tích Để phép đo mẫu mơi trường có hoạt độ thấp đạt hiệu việc giảm phơng cho hệ phổ kế gamma cần thiết Tr n sở đầu dò NaI(Tl) có Bộ mơn Vật lý Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh, chúng tơi tiến hành mô tương tác xạ với vật chất chương trình Geant4 (Geometry And Tracking) Geant4 chương trình mơ tương tác hạt với vật chất, có mã nguồn mở, độ tin cậy cao nghiên cứu phát triển nhà nghiên cứu CERN (European Organization for Nuclear Research) Mục tiêu đề tài xây dựng cấu hình giảm phơng thụ động cho đầu dò NaI(Tl) chương trình Geant4, tiến hành khảo sát cấu hình che chắn khác theo tiêu chí: hình dạng, bề dày kích thước; Từ đưa cấu hình che chắn tối ưu đầu dò NaI(Tl) Hình 3.16: So sánh phổ mơ phơng phóng xạ sử dụng lớp Pb che chắn dày 3cm với hình dạng khác Bảng 3.7 Diện tích phổ mơ che chắn lớp vật liệu chì hình trụ hình hộp chữ nhật Hình học lớp che chắn Khơng che chắn Hình trụ Hình hộp chữ nhật 583,2keV & 609keV 1833063 (2933) 40582 (933) 40009 (848) 1460,8keV 1764,5keV 1169809 (1872) 140089 (910) 140755 (859) 147449 (1209) 17269 (508) 17251 (571) Toàn phổ 27042795 3394524 3148447 Bảng 3.8 Tỉ lệ suy giảm (%) phơng phóng xạ mơ với cấu hình che chắn hình trụ hình hộp chữ nhật Hình học lớp che chắn Hình trụ 583,2keV & 609keV 1460,8keV 1764,5keV Toàn phổ 97,8 88,0 88,3 87,4 Hình hộp chữ nhật 97,8 88,0 88,3 88,3 56 Hình 3.16 bảng 3.8 cho thấy khả giảm phơng phóng xạ mơi trường xung quanh lớp Pb che chắn hình trụ hình hộp chữ nhật Tuy nhi n, để xây dựng cấu hình che chắn hình hộp chữ nhật cần 60kg Pb, cấu hình che chắn hình trụ cần 47kg Pb Do vậy, luận văn sử dụng cấu hình lớp che chắn hình trụ để khảo sát vấn đề sau: bề dày kích thước tối ưu lớp vật liệu che chắn Các kết thực nghiệm mô trước với lớp lót Cu dày 2mm, cường độ tia X Pb giảm rõ rệt Do đó, phần khảo sát bề dày tối ưu lớp vật liệu che chắn, lớp lót Cu 2mm sử dụng với lớp Pb với bề dày biến thiên từ 3cm đến 15cm Hình 3.17: So sánh phổ phơng mơ sử dụng lớp Pb che chắn hình trụ với bề dày khác 57 Bảng 3.9 Diện tích phổ mơ che chắn lớp vật liệu chì hình trụ với bề dày khác Cấu hình che chắn Không che chắn 583,2keV 1460,8keV & 609keV 1833063(2933) 1169809(1872) 1764,5keV Toàn phổ 147449(1209) 27042795 3cmPb+2mmCu 41685(925) 138210(898) 16882(474) 3401345 5cmPb+2mmCu 14952(613) 50510(581) 9496(397) 1546578 10cmPb+2mmCu 8098(308) 13474(236) 450881 7779(126) 226955 15cmPb+2mmCu Bảng 3.10 Tỉ lệ suy giảm (%) phơng phóng xạ che chắn lớp chì hình trụ với bề dày khác Cấu hình che chắn Không che chắn 583,2keV & 609keV _ 3cmPb+2mmCu 1460,8keV 1764,5keV Toàn phổ _ _ _ 97,7 88,2 88,6 87,4 5cmPb+2mmCu 99,2 95,7 93,6 94,3 10cmPb+2mmCu 99,6 98,8 98,3 99,3 99,2 15cmPb+2mmCu Hình 3.17 bảng 3.10 cho thấy để đáp ứng tính tối ưu nghiên cứu khoa học nên sử dụng lớp Pb che chắn dày 10cm thiết kế hệ giảm phơng thụ động cho đầu dò NaI(Tl) Nhưng tr n khía cạnh kinh tế lớp Pb che chắn dày 5cm tối ưu hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) Với cấu hình che chắn gồm lớp Pb dày 5cm lớp lót Cu dày 2mm, luận văn tiến hành khảo sát ảnh hưởng tán xạ ngược từ thành vật liệu che chắn tiến hành đo mẫu phóng xạ Tán xạ ngược tán xạ Compton sinh xạ phát từ mẫu đo tương tác l n lớp vật liệu che chắn xung quanh Khi lớp vật liệu che chắn đặt sát đầu dò, đầu dò ghi nhận nhiều tín hiệu tán xạ ngược Từ khía cạnh này, luận văn mô đưa khoảng cách tối ưu đầu dò lớp vật liệu che chắn 58 Hình 3.18: So sánh phổ mơ mẫu chuẩn RGK mở rộng không gian bên lớp vật liệu che chắn Hình 3.19: So sánh phổ mô mẫu chuẩn RGK mở rộng không gian bên lớp vật liệu che chắn (từ 100 đến 500keV) 59 Bảng 3.11 Tỉ lệ suy giảm (%) vùng lượng gamma tán xạ ngược tăng khoảng cách đầu dò lớp vật liệu che chắn Khoảng cách (cm) Diện tích Tỉ lệ suy giảm (%) 0,5 148284 2,5 133060 10,3 4,5 124415 16,1 6,5 119458 19,4 8,5 116577 21,4 10,5 114595 22,7 Hình 3.19 trình bày phổ gamma tán xạ ngược từ thành vật liệu che chắn mẫu chuẩn RGK đặt bên lớp che chắn, hình vẽ cho thấy mở rộng không gian bên lớp vật liệu che chắn phổ gamma tán xạ ngược bị suy giảm, suy giảm có khuynh hướng bão hòa khoảng cách đầu dò lớp che chắn lớn Bảng 3.11 trình bày tỉ lệ suy giảm vùng lượng gamma tán xạ ngược tăng kích thước lớp che chắn Từ hình 3.19 bảng 3.11, thấy khoảng cách tối ưu đầu dò lớp che chắn 6,5cm Hình 3.20: So sánh phổ mơ mẫu chuẩn RGK có khơng có lớp vật liệu lót Cu dày 2mm (từ đến 500keV) 60 Hình 3.20 sử dụng thêm lớp vật liệu lót Cu dày 2mm vùng lượng tia X Pb giảm rõ rệt Tuy nhiên lớp lót Cu lại làm tăng tán xạ ngược phổ mẫu đo, cấu hình giảm phơng thụ động lớp vật liệu lót Cu nên sử dụng quan tâm đến vùng lượng tia X Pb (từ 72keV đến 88keV) Từ khảo sát đánh giá tr n, luận văn đề xuất cấu hình giảm phơng thụ động (Hình 3.21) tổ hợp lớp vật liệu che chắn hình trụ gồm 5cm Pb ngồi 2mm Cu lót bên với kích thước cụ thể sau: đường kính dtrong = 21,1cm, đường kính ngồi dngồi = 31,5cm, chiều cao htrong = 24,6cm, chiều cao hngoài = 36,0cm, bề dày mặt rtrên = 6,2cm, bề dày mặt bên mặt rbên=rdưới=5,2cm Để xây dựng cấu hình che chắn cần có 216kg Pb 3,9kg Cu tinh khiết Hình 3.21: Cấu hình giảm phơng thụ động đề xuất 61 3.3 Nhận xét chƣơng Chương tiến hành đo đạc thực nghiệm suy giảm phơng phóng xạ xung quanh hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) cấu hình lớp che chắn có sẵn Kết cho thấy với cấu hình che chắn này, phơng phóng xạ xung quanh hệ đo giảm đáng kể Tiếp tục tiến hành đo khảo sát mẫu chuẩn IAEA-375, RGK, RGTh thấy thăng giáng thống kê số đếm ghi nhận giảm sử dụng cấu hình che chắn thụ động tr n Đây lý cần thiết phải thiết kế cấu hình giảm phơng cho hệ phổ kế gamma, đặc biệt hệ phổ kế gamma sử dụng đo mẫu mơi trường Từ cấu hình che chắn có sẵn tr n, thơng qua chương trình mơ Geant4, luận văn khảo sát Đưa cấu hình che chắn tối ưu cho hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò NaI(Tl) tổ hợp lớp vật liệu che chắn hình trụ gồm 5cm Pb ngồi 2mm Cu lót bên với kích thước hình 3.21 Cấu hình đề xuất sử dụng khối lượng vật liệu nhiều so với cấu hình hãng Canberra thiết kế (127kg) Nhưng cấu hình có ưu điểm đo mẫu tích lớn mẫu Marinelli, cấu hình hãng Canberra thiết kế đo mẫu dạng trụ 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Mục tiêu luận văn thiết kế hệ giảm phơng thụ động cho đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) có Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh nhằm sử dụng việc đo mẫu phóng xạ môi trường Các kết thu gồm: Thực nghiệm: Nghiên cứu suy giảm phơng phóng xạ xung quanh hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) sử dụng cấu hình che chắn thụ động Đánh giá cần thiết cấu hình che chắn thụ động hệ phổ kế gamma  Với cấu hình che chắn lớp Pb dày 3cm phơng phóng xạ tồn phổ giảm 93,0% tr n phổ xuất tia X đặc trưng Pb; Khi lót thêm lớp đồng dày 1mm, vùng lượng tia X Pb giảm 53,7%; Và với lớp đồng lót dày 2mm, vùng lượng tia X giảm 73,1%  Khi đo mẫu chuẩn IAEA-375, RGK, RGTh cấu hình che chắn gồm 3cmPb ngồi 2mmCu lót bên trong, thấy thăng giáng thống kê số đếm ghi nhận giảm, lý cần thiết phải có cấu hình giảm phơng thụ động cho hệ phổ kế gamma, đặc biệt hệ phổ kế ghi đo mẫu mơi trường mẫu có hoạt độ thấp Mơ phỏng: Với chương trình mơ Geant4, luận văn nghi n cứu ảnh hưởng hình dạng, bề dày kích thước cấu hình che chắn thụ động hệ phổ kế  Hình dạng lớp vật liệu che chắn khơng ảnh hưởng đến hiệu suất che chắn phơng phóng xạ mơi trường xung quanh Nhưng xét tr n khía cạnh kinh tế lớp che chăn hình trụ tối ưu hình hộp chữ nhật  Luận văn khảo sát bề dày tối ưu lớp Pb che chắn hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 5cm  Và khoảng cách tối ưu từ đầu dò đến thành bên lớp vật liệu che chắn 6,5cm 63 Kiến nghị hƣớng nghiên cứu Trong luận văn nghiên cứu suy giảm của thành phần phơng phóng xạ tự nhiên xung quanh hệ đo gồm đồng vị phóng xạ 40K đồng vị phóng xạ hai chuỗi 238U 232Th, mà chưa đánh giá ảnh hưởng thành phần phông phóng xạ xạ vũ trụ gây Từ đó, tác giả thấy vấn đề sau cần tiếp tục nghiên cứu: Mơ để tính tốn ảnh hưởng xạ vũ trụ lên hệ đo Có thể mơ hệ đo nằm sâu bên lớp vật liệu (như lớp vật liệu tương đương nước, bê tông đất…) để loại bỏ ảnh hưởng xạ vũ trụ Ngoài ra, tiếp tục nghiên cứu suy giảm tia X Pb với cấu hình che chắn có thêm lớp thiếc (Sn) hai lớp Pb Cu nghiên cứu trong luận văn 64 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), “Phương pháp ghi xạ ion hóa”, Nxb Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] Ngơ Quang Huy (2006), “Cơ sở vật lý hạt nhân”, Nxb Khoa học Kỹ thuật [3] Ngô Quang Huy, Trần Văn Luyến, Nguyễn Văn Mai (1999), “Khảo sát phơng phóng xạ số đối tượng mơi trường TP Hồ Chí Minh”, Đề tài cấp (1996-1998) [4] Trương Thị Hồng Loan (2009), “Áp dụng phương pháp mô Monte Carlo để nâng cao chất lượng hệ phổ kế gamma sử dụng detector bán dẫn HPGe”, Luận án Tiến sĩ Vật lý Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM [5] Nguyễn Phạm Phước Lộc (2013), “Khảo sát tán xạ ngược gamma vật liệu đồng, nhôm, thép C45 chương trình mơ Geant4”, Luận văn Thạc sĩ Vật lý Hạt Nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh [6] Châu Văn Tạo (2004), “An tồn xạ ion hóa”, Nxb Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [7] Trần Thiện Thanh (2013), “Hiệu chỉnh phổ gamma phương pháp Monte Carlo”, Luận án Tiến sĩ Vật lý Hạt Nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh Tiếng Anh: [8] A Cengiz (2008), “An approximation for response function to γ-rays of NaI(Tl) detectors up to 1.5 MeV”, Applied Radiation and Isotope 66, 1371 – 1376 [9] C M Salgado, L E B Brandao, R Schirru, C M N Pereira, C C Conti (2012), “Validation of a NaI(Tl) detector’s model developed with MCNP-X code”, Progress in Nuclear Energy 59, 19 – 25 [10] Geant4 Collaboration (2010), “Physics Reference Manual”, Version: geant4 9.4 [11] Geant4 Collaboration (2012), “Geant4 Users Guide for Application Deverlopers”, Version geant4.9.6 66 [12] H X Shi, B X Chen, T Z Li, D Yun (2002), “Precise Monte Carlo simulation of gamma ray response functions for an NaI(Tl) detector”, Applied Radiation and Isotope 57, 517-524 [13] J Verplancke (1992), “Low level gamma spectroscopy: low, lower, lowest”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 312, 174-182 [14] M Moszynski, J Zalipska, M Balceyk, M Kapusta, W Mengesha, J D Valentine (2002), “Intrinsic energy resolution of NaI(Tl)”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 484, 259-269 [15] P Vojtyla, P P Povinec (2000), “Monte Carlo simulation of background characteristics of low-level HPGe detectors”, Applied Radiation and Isotope 53, 185-190 [16] R Vlastou, I Th Ntziou, M Kokkoris, C T Papadopoulos, C Tsabaris (2006), “Monte Carlo simulation of gamma-ray spectra from natural radionuclides recorded by a NaI detector in the marine environment”, Applied Radiation and Isotope 64, 116-123 [17] R Casanovas, J J Morant, M Salvado (2012), “Energy and resolution calibration of NaI(Tl) and LaBr3(Ce) scintillations and validation of an EGS5 Monte Carlo user code for efficiency calculations”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A675, 78-83 [18] T T Thanh, T T H Loan, M V Nhon, C V Tao (2014), “Improvement of passive shielding to reduce background components to determinate radioactivity at low energy gamma rays”, Kerntechnik 79, 247 – 252 [19] W Preusse, S Unterricker (1994), “The contribution of cosmic ray muons to the background spectrum of gamma ray spectrometers”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 94, 569-574 67 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các đồng vị phóng xạ sử dụng mơ Chuỗi phóng xạ Đồng vị 40 K 234 226 222 1,3.109năm 1,17 phút 1460,8 10,5500 258,260 0,0728 742,450 0,0917 766,360 0,2940 786,230 0,0485 1001,300 0,8370 1882,000 0,0258 1737,730 0,0211 Ra 1602 năm 186,200 3,5550 Rn 3,823 ngày 510,000 0,0760 241,997 7,2680 295,224 18,4140 351,932 35,6000 609,312 45,4900 665,453 1,5300 768,356 4,8920 806,174 1,2620 934,061 3,1000 1120,287 14,9100 1155,190 1,6350 1238,111 5,8310 1280,960 1,4350 1377,669 3,9680 1401,500 1,3300 1407,980 2,3890 214 238 Pa Năng lượng (keV) Xác suất phát (%) T1/2 Pb 26,8 phút U 214 Bi 19,9 phút 68 228 232 Ac 6,15 Th 220 Rn 212 Pb 212 Bi 55 giây 10,64 60,55 phút 69 1509,228 2,1280 1661,280 1,0480 1729,595 2,8440 1764,494 15,3100 1847,420 2,0250 2118,550 1,1580 2204,210 4,9130 2447,860 1,5480 129,065 2,5000 209,248 3,9700 270,245 3,5500 328,004 3,0400 338,320 11,4000 409,460 2,0200 463,002 4,4500 772,291 1,5200 794,942 4,3100 835,704 1,7000 911,196 26,2000 964,786 4,9900 968,960 15,9000 1588,200 3,0600 1630,618 1,5200 549,760 0,1150 238,632 43,6000 300,089 3,1800 727,330 6,6500 785,37 1,1100 208 Tl 3,053 phút Phụ lục 2: Cơng trình khoa học cơng bố 70 893,408 0,3800 1078,630 0,5500 1620,738 1,5100 277,370 2,37204 510,740 8,0865 583,187 30,5490 763,450 0,64692 860,530 4,45656 2614,511 35,85195 ... ứng dụng hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò NaI(Tl); Các nguồn xạ tương tác xạ với vật chất; Mơ hình hệ giảm phông thụ động Chương 2: Giới thiệu thiết bị nghiên cứu: đầu dò nhấp nháy NaI(Tl), hệ thống... giới hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò NaI(Tl) tập trung chủ yếu vào vấn đề sau: nghiên cứu độ phân giải lượng đầu dò NaI(Tl); xây dựng hàm đáp ứng đầu dò NaI(Tl); nghiên cứu áp dụng đầu dò NaI(Tl). .. THÍ NGHIỆM VÀ CHƢƠNG TRÌNH GEANT4 2.1 Hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) Hệ phổ kế gamma xây dựng luận văn hệ ghi nhận xạ sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) bao gồm thành phần sau: đầu