NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀU (Luận án tiến sĩ)

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀUNGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀUNGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀUNGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀUNGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀUNGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀUNGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀUNGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM - VÕ THỊ ANH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀU LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ HÀ NỘI – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM - VÕ THỊ ANH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀU LUẬN ÁN TIẾN SỸ Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã số: 9.44.01.06 Người hướng dẫn khoa học: TS Trịnh Văn Giáp PGS.TS Trần Đại Nghiệp Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn TS Trịnh Văn Giáp PGS TS Trần Đại Nghiệp Các kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cám ơn, thông tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận án NCS Võ Thị Anh năm LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài “ Nghiên cứu phát triển phương pháp đo liều xạ gamma nơtron dùng liều kế màng mỏng nhuộm màu”, nhận nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện tập thể ban lãnh đạo, nhà khoa học, cán Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân, Trung tâm Chiếu Xạ Hà Nội, Viện Nghiên cứu Hạt nhân, Trung tâm Đào tạo Hạt nhân Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành giúp đỡ Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trịnh Văn Giáp, PGS TS Trần Đại Nghiệp người thầy kính mến hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Tuấn Tú, TS Phạm Ngọc Sơn TS Nguyễn Thành Công tạo điều kiện, giúp đỡ tơi suốt q trình thực hoàn thiện luận án Xin chân thành cảm ơn bố mẹ người chồng yêu quý bên cạnh động viên giúp đỡ học tập làm việc hoàn thành luận án Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận án NCS Võ Thị Anh năm MỤC LỤC Trang Lời cam đoan…………………………………………………………………… Lời cảm ơn……………………………………………………………………… Danh sách từ viết tắt…………………………………………………………… IV Danh sách bảng………………………………………………………………… V Danh sách hình vẽ……………………………………………………………… VI Mở đầu………………………………………………………………………… Chương I Tổng quan nghiên cứu………………………………………… 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu……………………………………… 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới…………………………………… 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam…………………………………… 1.2 Tổng quan loại liều kế thông dụng…………………………… 10 1.2.1 Phân loại liều kế………………………………………………… 10 1.2.2 Một số tiêu chí lựa chọn liều kế cho dải đo……………………… 11 1.2.2.1 Các tiêu chí lựa chọn…………………………………………… 11 1.2.2.2 Dải liều sử dụng liều kế…………………………… 12 1.2.3 Đơn vị đo lường định liều xạ………………………………… 12 1.2.4 Một số loại liều kế đo liều cao……………………………………… 15 1.2.4.1 Nhiệt lượng kế……………………………………………………… 15 1.2.4.2 Phương pháp đo liều dựa ion hóa chất khí………………… 16 1.2.3.3 Liều lượng kế hố học……………………………………………… 17 Kết luận Chương I……………………………………………………………… 24 Chương II Phương pháp thiết bị nghiên cứu…………………………… 25 2.1 Tương tác xạ với vật liệu Polyvinyl alcohol…………………… 25 2.1.1 Hiệu ứng khâu mạch ngắt mạch polymer……………………… 26 2.1.2 Hiệu ứng tách khí……………………………………………………… 28 2.1.3 Oxy hóa xạ sau xạ polymer…………………………… 28 2.1.4 Sự phá hủy cấu trúc………………………………………………… 29 2.1.5 Sự biến đổi tính chất vật lý polymer sau chiếu xạ…………… 33 i 2.1.5 Sự bảo vệ xạ tăng nhạy xạ……………………………… 33 2.2 Quá trình truyền lượng xạ cho vật chất…………………… 34 2.2.1 Hệ số truyền lượng tuyến tính…………………………………… 34 2.2.2 Mơ hình truyền lượng…………………………………………… 35 2.2.3 Các dẫn xuất mơ hình truyền lượng………………………… 37 2.3 Phân tích đọc kết liều kế phương pháp quang phổ kế hấp thụ 40 2.3.1 Phương pháp quang phổ kế hấp thụ…………………………………… 40 2.5.2 Định luật Lambert-Beer………………………………………………… 41 2.5.3 Cấu tạo thiết bị………………………………………………………… 42 Kết luận Chương II…………………………………………………………… 44 Chương III: Kết thảo luận…………………………………………… 45 3.1 Nghiên cứu đo liều xạ gamma dùng liều kế màng mỏng PVA nhuộm màu…………………………………………………………………… 45 3.1.1 Nguồn chiếu xạ gamma 60Co…………………………………………… 45 3.1.2 Chế tạo phim màng mỏng……………………………………………… 47 3.1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu hóa chất…………………………………… 47 3.1.2.2 Các bước gia công chế tạo…………………………………………… 48 3.1.3 Sự biến đổi màu phổ hấp thụ phim màng mỏng nhuộm màu khác ……………………………………………………………… 51 3.1.4 Xác định đường đặc trưng liều liều kế nhuộm màu PVA………… 54 3.1.5 Đánh giá khả nhạy xạ màu thị…………………… 56 3.1.6 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch PVA lên khả làm việc phim …………………………………………………………………… 57 3.1.7 Khảo sát ảnh hưởng chất phụ gia lên giá trị mật độ quang phim trước sau chiếu xạ gamma…………………………………… 59 3.1.8 Đánh giá ảnh hưởng axit boric lên phim PVA nhuộm màu…… 61 3.1.9 Đánh giá sai số liều kế màng mỏng PVA nhuộm màu kiểm soát liều gamma dùng phép đo thường quy…………………………………… 63 3.2 Nghiên cứu số tính chất phim PVA nhuộm màu chiếu chùm nơtron nhiệt kênh số Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt……… ii 79 3.2.1 Nguồn nơtron nhiệt kênh số 2, Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt…… 64 3.2.2 Chế tạo phim màng mỏng…………………………………………… 67 3.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu hoá chất…………………………………… 67 3.1.2.2 Các bước gia công chế tạo…………………………………………… 67 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng chất phụ gia lên giá trị mật độ quang phim sau chiếu xạ ……………………………………… …………… 68 2.4 Khảo sát trạng thái phim sau chiếu…………………………… 69 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng axit boric lên chất lượng phim trước sau chiếu nguồn nơtron nhiệt…………………………… 74 3.2.6 Đường đặc trưng liều…………………………………………………… 75 Kết luận Chương III………………………………………………………… 79 Kết luận chung………………………………………………………………… 80 Danh sách công trình tác giả……………………………… 82 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………… 83 iii DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt PVA Poly(vinyl alcohol) Vật liệu Poly(vinyl alcohol) TCA Tri-chloro-acetamid Chất màu Tri-chloro-acetamid Tetra bromophenol phthalein Chất màu Tetra bromophenol ethyl ester phthalein ethyl ester ECB Eetanol-clobenxen Liều kế Eetanol-clobenxen PVC Poly(vinyl-chloride) Vật liệu Poly(vinyl-chloride) LET Linear energy transfer Truyền lượng tuyến tính Kinetic energy released in Động truyền cho vật material chất PMMA Polymerthyl methacrylate Liều kế Polymerthyl methacrylate CTA Cellulose triacetate Liều kế Cellulose triacetate EC Electric conductivity Độ dẫn điện TBPE Kerma TLD NCRP DI Thermally Luminescence Liều kế nhiệt phát quang Dosimeter Nationnal Council on Radiation Hội đồng Đo lường an toàn Protection and Measurement quốc gia Mỹ De-ion nước De-ion iv DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Dải liều phạm vi ứng dụng Bảng 1.2 Các đặc trưng chủ yếu liều kế hoá học thể khí thể lỏng Bảng 1.3 Giới thiệu đặc trưng chủ yếu số liều kế thể rắn Bảng 2.1 Một số tính chất đặc trưng PVA trước bị chiếu xạ Bảng 2.2 Các giá trị bước sóng hấp thụ quang học đặc trưng max bề rộng đỉnh phổ nửa chiều cao W1/2 số chất Bảng 3.1 Giá trị hệ số làm khớp theo mơ hình truyền lượng Bảng 3.2 Giá trị mật độ quang phim trước sau chiếu xạ với %PVA khác Bảng 3.3 Khảo sát độ đồng phim loại phim có chứa chất phụ giá khác Bảng 3.4 Xác định liều nơtron phương pháp kích họat nơtron sử dụng dò vàng sử dụng hệ số chuyển đổi Bảng 3.5 Kết làm khớp biến đổi mật độ quang phim sau chiếu xạ lưu giữ phòng thí nghiệm Bảng 3.6 Sự thăng giáng giá trị mật độ quang phim PVA nhuộm màu Methylene blue có chứa hàm lượng acid boric khác Bảng 3.7 Giá trị tham số đường cong đặc trưng liều phim PVA nhuộm màu có chứa hàm lượng axit boric khác v DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự biến đổi màu phim PVA nhuộm xanh methylene (a) methyl cam (b) trước sau chiếu xạ gamma Hình 1.2 Một số liều kế hố học thể khí thể lỏng Hình 1.3 Liều lượng kế polymer Hình 1.4 Một số loại liều kế alanine thơng dụng với dải liều làm việc từ 0,1 kGy70 kGy Hình 1.5 Một số liều lượng kế vơ Hình 2.1 Hai loại khâu mạch polymer Hình 2.2 Quá trình biến đổi PVA bị chiếu xạ nguồn phóng xạ gamma Hình 2.3 Minh hoạ khuyết tật lỗ trống đôi cation-anion (Schottky) lỗ trống cation (khuyết tật Frenkel) mạng tinh thể ion hai chiều Hình 2.4 Dịch chuyển tầng Hình 2.5 Cơ chế tạo khuyết tật ngưỡng Hình 2.6 Minh họa tâm màu Hình 2.7 Tính lưỡng trị hàm đặc trưng liều Hình 2.8 Các trạng thái kích thích phân tử Hình 2.9 Mơ hình minh họa định luật Lambert-Beer Hình 2.10 Hệ phổ kế UV-VIS 2450 Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội Hình 3.1 Sơ đồ phân rã với chuyển mức nguồn gamma cơng nghiệp 60Co Hình 3.2 Khu vực chiếu mẫu nguồn gamma 60Co Hình 3.3 Phổ hấp thụ phim MB/PVA chiếu xạ với liều khác khoảng bước sóng từ 500 nm đến 750 nm Hình 3.4 Phổ hấp thụ phim MO/PVA chiếu xạ với liều khác bước sóng từ bước sóng từ 300 nm đến 600 nm Hình 3.5 Cấu trúc phân tử chất thị màu crystal violet (a), methyl red (b), methylene blue (c) methyl orange (d) vi ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM - VÕ THỊ ANH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM... 3.1.8 Đánh giá ảnh hưởng axit boric lên phim PVA nhuộm màu … 61 3.1.9 Đánh giá sai số liều kế màng mỏng PVA nhuộm màu kiểm soát liều gamma dùng phép đo thường quy…………………………………… 63 3.2 Nghiên cứu. .. bị………………………………………………………… 42 Kết luận Chương II…………………………………………………………… 44 Chương III: Kết thảo luận…………………………………………… 45 3.1 Nghiên cứu đo liều xạ gamma dùng liều kế màng mỏng PVA nhuộm màu …………………………………………………………………