nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma tán xạ ngược trên hệ đo MYO -101

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn chân thành đến quý thầy cô Khoa Kỹ Thuật Hạt Nhân Trường Đại học Đà Lạt thầy cô giáo Trung Tâm Đào Tạo Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt trang bị cho em kiến thức quý báu để xây dựng khóa luận Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến Ths Phạm Xuận Hải tận tình giúp đỡ, hướng dẫn động viên em suốt thời gian thực khóa luận lần Cuối cùng, em gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người bên cạnh trợ giúp, tạo điều kiện tốt để em hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực đề tài Đinh Viết Hiếu i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Đinh Viết Hiếu Mã số sinh viên: 1310531 Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn Ths.Phạm Xuân Hải Các số liệu thực nghiệm khóa luận thực Trung Tâm Đào Tạo – Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt Các kết cơng bố khố luận hồn tồn trung thực, khơng chép từ đề tài, khoá luận hay luận văn khác nhờ người khác làm thay Lâm Đồng, ngày 25 tháng 12 năm 2017 Người cam đoan Đinh Viết Hiếu ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ BỨC XẠ GAMMA .3 1.1 Giới thiệu xạ gamma .3 1.2 Tình hình nghiên cứu phương pháp gamma tán xạ ngược 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Sự suy giảm xạ gamma qua vật chất .7 1.4 Các chế tương tác gamma với vật chất 12 1.4.1 Hiệu ứng quang điện 12 1.4.2 Hiệu ứng Compton 14 1.4.3 Hiệu ứng sinh cặp electron-positron 17 1.4.4 Tổng hợp các hiệu ứng gamma tương tác với vật chất 18 1.5 Cấu trúc phổ gamma .20 CHƯƠNG LÝ THUYẾT TÁN XẠ .22 2.1 Một số vấn đề .22 2.1.1 Tán xạ Rayleigh tán xạ Compton .22 2.1.2 Tán xạ lần tán xạ nhiều lần .23 2.1.3 Sự phân bố lượng chùm tia gamma tán xạ 23 2.1.4 Phương pháp khảo sát lỗ rỗng .24 2.2 Các khái niệm định nghĩa 26 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tán xạ gamma .28 2.3.1 Sự phân bố lượng tia tán xạ ngược .28 2.3.2 Sự phụ thuộc cường độ tia tán xạ vào góc tới 29 iii 2.3.3 Sự phụ thuộc cường độ tán xạ vào góc phản xạ 30 2.3.4 Sự phụ thuộc cường độ tia tán xạ vào lượng tia tới 31 2.3.5 Sự phụ thuộc cường độ gamma tán xạ ngược vào bề dày vật chất 31 2.3.6 Sự phụ thuộc cường độ gamma tán xạ ngược vào mật độ vật chất 32 2.4 Các loại tia xạ thường dùng tán xạ 33 PHẦN II PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 34 CHƯƠNG GIỚI THIỆU HỆ ĐO CHIỀU DÀY VẬT LIỆU MYO – 101 VÀ CÁC VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN 34 3.1 Giới thiệu hệ đo chiều dày vật liệu MYO-101 34 3.2 Thơng số máy 35 3.3 Các loại vật liệu dùng luận văn 38 CHƯƠNG NGUYÊN TẮC ĐO CƯỜNG ĐỘ GAMMA TÁN XẠ NGƯỢC BẰNG HỆ ĐO MYO – 101 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TỐN 39 4.1 Nguyên tắc đo cường độ gamma tán xạ ngược hệ MYO–101 .39 4.2 Phương pháp thực nghiệm tính tốn 41 4.2.1 Thực nghiệm 41 4.2.2 Tính tốn .41 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐO ĐẠC BẰNG THỰC NGHIỆM ĐỐI VỚI CÁC VẬT LIỆU TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM VÀ CÁC VẬT LIỆU THỰC TẾ TRÊN HỆ MYO-101 43 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hệ số suy giảm tuyến tính µ, cm-1 .9 Bảng 1.2 Hệ số suy giảm tuyến tính µ, cm-1 10 Bảng 3.1 Các thông số vật lý vật liệu sử dụng đo bề dày hệ đo MYO101 .38 Bảng 5.1 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu giấy trắng 43 Bảng 5.2 Các thông số đặc trưng vật liệu giấy trắng .46 Bảng 5.3 Xác định bề dày vật liệu giấy trắng thực tế 46 Bảng 5.4 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu giấy vàng 46 Bảng 5.5 Các thông số đặc trưng vật liệu giấy vàng .48 Bảng 5.6 Xác định bề dày vật liệu giấy vàng thực tế 48 Bảng 5.7 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu nhôm .49 Bảng 5.8 Các thông số đặc trưng vật liệu nhôm 50 Bảng 5.9 Xác định bề dày vật liệu giấy nhôm thực tế 51 Bảng 5.10 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu thép .51 Bảng 5.11 Các thông số đặc trưng vật liệu thép 52 Bảng 5.12 Xác định bề dày vật liệu giấy Thép thực tế 52 Bảng 5.13 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu plastic 53 Bảng 5.14 Các thông số đặc trưng vật liệu plastic 54 Bảng 5.15 Xác định bề dày vật liệu giấy Plastic thực tế 54 Bảng 5.16 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu tôn hoa sen 55 Bảng 5.17 Các thông số đặc trưng vật liệu Tôn hoa sen .56 Bảng 5.18 Xác định bề dày vật liệu giấy Tôn hoa sen thực tế .56 Bảng 5.19 So sánh đặc trưng vật liệu đo từ thực nghiệm hệ MYO – 101 .57 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Chùm tia gamma chiếu xuyên qua vật chất Hình 1.2 Sự suy giảm chùm tia hẹp gamma theo bề dày vật liệu Hình 1.3 Sự suy giảm cường độ chùm tia gamma theo độ dày giảm nửa d1/2 10 Hình 1.4 Hệ số suy giảm khối phụ thuộc vào lượng tia gamma số vật liệu che chắn thông dụng 11 Hình 1.5 a) Hiệu ứng quang điện; b) Tiết diện hiệu ứng quang điện phụ thuộc vào lượng gamma E 13 Hình 1.6 a) Hiệu ứng Compton; b) Sơ đồ tán xạ gamma lên electron tự .15 Hình 1.7 Hiệu ứng tạo cặp electron-positron .18 Hình 1.8 Tiết diện tương tác lượng tử gamma với chì 19 Hình 1.9 Cấu trúc phổ lý tưởng phổ tia gamma theo hiệu ứng .20 Hình 2.1 Mơ tán xạ Compton 22 Hình 2.2 Dạng đặc trưng phân bố cường độ tán xạ hai lần 24 Hình 2.3 Minh họa cho tán xạ lần chùm tia gamma 25 Hình 2.4 Mơ hình hai thành phần để tính phổ gamma tán xạ ngược 29 Hình 2.5 Gamma tán xạ ngược có lượng 280 keV phản xạ từ mặt Al bán vô hạn Đường cong 1:  = 600,  = 00; đường cong 2:  = 300,  = 00; .30 Hình 2.6 Sự phụ thuộc cường độ tán xạ vào lượng tới .32 Hình 3.1 Hệ đo chiều dày vật liệu MYO – 101 34 Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ MYO-101 34 Hình 3.3 Detector YAP(Ce) 35 Hình 3.4 Kích thước hình học nguồn Am-241 36 Hình 3.5 Nguồn ni hệ đo 36 Hình 3.6 Khối tiền khuếch đại hệ đo .37 Hình 3.7 Khối điện tử hệ đo 37 Hình 3.8 Các loại vật liệu sử dụng đo bề dày 38 vi Hình 4.1 Sơ đồ khối phương pháp đo tán xạ ngược .40 Hình 5.1 Đồ thị thể tốc đội đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1 Giấy Trắng .45 Hình 5.2 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1đối với Giấy Vàng 48 Hình 5.3 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1đối với Nhôm 50 Hình 5.4 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1 Thép .52 Hình 5.5 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1 Plastic .54 Hình 5.6 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1 Tôn hoa sen 56 Hình 5.7 Đồ thị so sánh tốc độ đếm theo bề dày loại vật liệu khác vẽ phần mềm origin 8.5.1 57 vii MỞ ĐẦU Hiện nay, công nghệ hạt nhân ứng dụng rộng rãi không ngành công nghiệp lượng mà nhiều lĩnh vực khác Việc ứng dụng cơng nghệ q trình sản xuất mang đến giải pháp cho việc đương đầu với thách thức q trình phát triển tồn cầu, đảm bảo an ninh lượng, môi trường, an toàn thực phẩm hay thúc đẩy tiến khoa học Tầm quan trọng lượng hạt nhân ông Yukiya Amano, Tổng Giám đốc Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA, khẳng định Khóa họp lần thứ 60 Đại hội đồng IAEA: “Trong suốt 60 năm qua, khoa học công nghệ hạt nhân đóng vai trò thiết yếu phát triển bền vững nhiều quốc gia giới Bằng việc đảm bảo tính khả thi kiến thức khoa học công nghệ hạt nhân, chúng tơi tin tưởng IAEA đóng góp đáng kể vào trình cải thiện sống người dân toàn cầu" Ở nước ta, kỹ thuật hạt nhân đóng góp nhiều vào lĩnh vực cơng nghiệp, y tế, nông nghiệp, thủy lợi, môi trường Sử dụng kỹ thuật hạt nhân ứng dụng lượng nguyên tử ứng dụng lĩnh vực khác từ nghiên cứu bản, nghiên cứu ứng dụng vào đời sống sản xuất Khả tiềm tàng kỹ thuật hạt nhân nói chung sử dụng đồng vị phóng xạ nói riêng đáp ứng cho nhu cầu công nghiệp công nghệ Cho đến ngày nay, có nhiều phương pháp kiểm tra khuyết tật sản phẩm mà không cần phá huỷ mẫu (NDT-Non destructive testing) phương pháp truyền qua, chụp ảnh phóng xạ, phương pháp siêu âm, … cho kết nhanh chóng với độ xác cao Tuy nhiên, nhiều trường hợp thực tế, phương pháp không ưu việt so với phương pháp đo tán xạ ngược với ưu điểm sau: ❖ Phương pháp đo gamma tán xạ ngược thực đối tượng cần đo điều kiện môi trường khắc nghiệt nhiệt độ cao, áp suất lớn, mà điều khó thực với phương pháp siêu âm kiểm tra từ tính… ❖ Trong điều kiện khơng gian hạn chế tiếp cận đối tượng cần đo từ phía đối tượng cần đo có kích thước q lớn phương pháp gamma tán xạ ngược hồn tồn có ưu phương pháp gamma truyền qua ❖ Xác định số đặc tính vật chất mà khơng cần phá hủy mẫu, kết nhanh, xác Năm 2007, Trung tâm Đào tạo – Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt NuTEC/JAEA, Nhật Bản viện trợ thiết bị thực nghiệm để đo cường độ xạ gamma tán xạ MYO-101 phục vụ cho nghiên cứu đào tạo Hiện nay, hệ đo chiều dày vật liệu MYO-101 sử dụng khóa đào tạo hướng dẫn học viên thực tập nghiên cứu Sử dụng hệ đo MYO – 101 để kiểm tra bề dày số loại vật liệu thực tế lý mở đề tài khóa luận Khoá luận gồm vấn đề sau: ❖ Đo thực nghiệm cường độ xạ gamma tán xạ ngược với việc sử dụng hệ đo gamma tán xạ chuyên dụng MYO – 101 sử dụng vật liệu có phòng thí nghiệm ❖ Đo cường độ xạ gamma tán xạ ngược với việc sử dụng hệ đo gamma tán xạ chuyên dụng MYO – 101 sử dụng vật liệu thực tế ❖ Xử lý số liệu phần mềm Origin 8.5.1 Bố cục khóa luận chia làm phần: ❖ Phần I: Tổng quan lý thuyết chia làm chương chương 1-Khái quát xạ gamma, chương - Lý thuyết tán xạ ngược ❖ Phần II: Phương pháp thực nghiệm chương - Giới thiệu hệ đo chiều dày vật liệu MYO – 101 vật liệu sử dụng khóa luận, chương - Nguyên tắc đo cường độ gamma tán xạ ngược hệ đo MYO – 101 phương pháp thực nghiệm tính toán ❖ Phần III: Kết thảo luận chương - kết đo đạc thực nghiệm vật liệu phòng thí nghiệm vật liệu thực tế phần kết luận nêu tóm tắt kết khóa luận thực phương hướng phát triển Mặc dù có nhiều cố gắng q trình thực khóa luận tác giả chắn khơng tránh khỏi thiếu sót mặt nội dung trình bày Em mong nhận thơng cảm góp ý chân thành từ quý Thầy Cô bạn khoa PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ BỨC XẠ GAMMA 1.1 Giới thiệu xạ gamma Tia gamma lần quan sát vào năm 1900 nhà hóa học người Pháp Paul Villard ơng nghiên cứu xạ phát từ radium, theo tư liệu NASA Vài năm sau đó, nhà hóa học vật lí học gốc New Zealand, Ernest Rutherford, đề xuất tên gọi “tia gamma”, theo thứ tự tia alpha tia beta – tên gọi hạt khác quan sát thấy từ xạ hạt nhân – tên gọi tia gamma có từ Tia gamma dạng xạ điện từ, giống sóng vô tuyến, xạ hồng ngoại, xạ tử ngoại, tia X vi sóng Tia gamma dùng để điều trị ung thư, vụ nổ tia gamma nghiên cứu nhà thiên văn học Bức xạ điện từ lan truyền dạng sóng hạt bước sóng tần số khác Vùng rộng bước sóng gọi phổ điện từ Phổ điện từ thường phân chia thành bảy vùng theo trật tự giảm dần bước sóng tăng dần lượng tần số Các vùng sóng vơ tuyến, vi sóng, hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tử ngoại, tia X, tia gamma Tia gamma rơi vào vùng phổ điện từ phía tia X mềm Tia gamma có tần số lớn khoảng 1018 Hz, bước sóng nhỏ 100 pico-mét (pm) (Một pico-mét phần nghìn tỉ mét.) Chúng chiếm giữ chung vùng phổ điện từ với tia X cứng Khác biệt chúng nguồn phát: tia X tạo electron gia tốc, tia gamma tạo hạt nhân nguyên tử Tia gamma chủ yếu tạo bốn phản ứng hạt nhân khác nhau: nhiệt hạch, phân hạch, phân rã alpha phân rã gamma Nhiệt hạch phản ứng cấp lượng cho mặt trời ngơi Nó xảy q trình nhiều bước bốn proton, hay hạt nhân hydrogen, bị nén nhiệt độ áp suất cực cao để hợp thành hạt nhân helium gồm hai proton hai neutron Bức xạ điện từ (Photon) có khả đâm xuyên lớn Bức xạ gamma phát hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái q trình hạt nhân khác Các nhân phóng xạ xác định phát xạ gamma có lượng cao từ 8-10 Mev Hình 5.2 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1đối với Giấy Vàng Bảng 5.5 Các thông số đặc trưng vật liệu giấy vàng Vật liệu Phương trình hàm khớp R2 Dmax (mm) Dmin (mm) Giấy Vàng y = 918542,79(1-e-0,05125x) 0,99017 27,050 4,107.10-3 Đo thực tế vật liệu giấy vàng: Sử dụng vật liệu giấy vàng thị trường, với kích thước 10×10 cm2 Bảng 5.6 Xác định bề dày vật liệu giấy vàng thực tế Số tờ Số đếm (cps) Bề dày (mm) 9360 0,1998 45875 0,9997 10 89472 1,9997 15 130885 2,9995 20 170242 3,9997 48 Bảng 5.7 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu nhôm STT Số đếm (cps) Bề dày (mm) Lần Lần Lần Trung Bình 0,0 4149 4154 4153 4152 0,5 28331 28324 28329 28328 1,0 58505 58498 58503 58502 1,5 87439 87432 87437 87436 2,0 130793 130786 130791 130790 2,5 159935 159928 159933 159932 5,0 265995 265988 265993 265992 5,5 296791 296784 296789 296788 6,0 318053 318046 318051 318050 10 6,5 345603 345596 345601 345600 11 7,0 363365 363358 363363 363362 12 7,5 377435 377428 377433 377432 13 10,0 442513 442506 442511 442510 14 10,5 452078 452071 452076 452075 15 11,0 461175 461168 461173 461172 16 11,5 472253 472246 472251 472250 17 12,0 485483 485476 485481 485480 18 12,5 494773 494766 494771 494770 19 15,0 518906 518899 518904 518903 20 15,5 522175 522168 522173 522172 21 16,0 525719 525712 525717 525716 22 16,5 528065 528067 528054 528062 23 17,0 530963 530965 530952 530960 24 17,5 533340 533343 533331 533338 25 20,0 537610 537613 537601 537608 26 20,5 540738 540741 540729 540736 27 21,0 541795 541798 541786 541793 28 21,5 544392 544395 544383 544390 29 22,0 545865 545868 545856 545863 30 22,5 548270 548273 548261 548268 31 25,0 551676 551679 551667 551674 49 Số đếm (cps) STT Bề dày (mm) Lần Lần Lần Trung Bình 32 25,5 552298 552301 552289 552296 33 26,0 553014 553017 553005 553012 34 26,5 553206 553209 553197 553204 35 27,0 553057 553060 553048 553055 36 27,5 553100 553103 553091 553098 Hình 5.3 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1đối với Nhôm Bảng 5.8 Các thông số đặc trưng vật liệu nhơm Vật liệu Phương trình hàm khớp R2 Dmax (mm) Dmin (mm) Nhôm y = 575457,86(1-e-0,14089x) 0,99613 9,839 2,385.10-3 50 Đo thực tế vật liệu Nhơm: Sử dụng vật liệu giấy nhơm ngồi thị trường, với kích thước 10×10 cm2 Bảng 5.9 Xác định bề dày vật liệu giấy nhôm thực tế Số Số đếm (cps) Bề dày (mm) 41389 0,5298 179284 2,6497 10 302720 5,2996 15 387702 7,9496 20 446191 10,5989 Bảng 5.10 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu thép Số đếm (cps) STT Bề dày (mm) Lần Lần Lần Trung Bình 0,0 4153 4149 4154 4152 0,1 15600 15602 15607 15603 0,2 22427 22429 22434 22430 0,3 26497 26499 26504 26500 0,4 28923 28925 28930 28926 0,5 30369 30371 30376 30372 1,0 32347 32345 32346 32346 1,1 32412 32415 32406 32411 1,2 32450 32453 32444 32449 10 1,3 32473 32476 32467 32472 11 1,4 32487 32490 32481 32486 12 1,5 32492 32498 32492 32494 13 2,0 32504 32510 32504 32506 14 2,1 32508 32505 32517 32510 15 2,2 32513 32510 32522 32515 16 2,3 32516 32513 32525 32518 17 2,4 32516 32513 32525 32518 18 2,5 32518 32515 32527 32520 19 3,0 32519 32516 32528 32521 51 Hình 5.4 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1 Thép Bảng 5.11 Các thông số đặc trưng vật liệu thép Vật liệu Phương trình hàm khớp R2 Dmax (mm) Dmin (mm) Thép y = 32433,41(1-e-5,93986x) 0,97989 0,233 1,006.10-3 Đo thực tế vật liệu Thép: Sử dụng vật liệu giấy Thép ngồi thị trường, với kích thước 10×10 cm2 Bảng 5.12 Xác định bề dày vật liệu giấy Thép thực tế Số Số đếm (cps) Bề dày (mm) 12250 0,0799 19882 0,1599 24622 0,2399 27570 0,3199 29402 0,3999 52 Bảng 5.13 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu plastic STT Số đếm (cps) Bề dày (mm) Lần Lần Lần Trung Bình 4148 4150 4158 4152 36482 36489 36484 36485 74393 74400 74395 74396 108094 108101 108096 108097 145700 145707 145702 145703 183009 183016 183011 183012 210104 210106 210096 210102 231070 231072 231062 231068 259603 259605 259595 259601 10 284796 284789 284797 284794 11 10 301804 301797 301805 301802 12 11 318892 318885 318893 318890 13 12 330885 330886 330902 330891 14 13 339014 339021 339025 339020 15 14 350009 350016 350020 350015 16 15 356690 356697 356701 356696 17 16 356699 356706 356710 356705 53 Hình 5.5 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1 Plastic Bảng 5.14 Các thông số đặc trưng vật liệu plastic Vật liệu Plastic Phương trình hàm khớp y = 465494,62(1-e -0,09963x ) R2 Dmax (mm) Dmin (mm) 0,99575 13,914 4,169.10-3 Đo thực tế vật liệu Plastic: Sử dụng vật liệu giấy Plastic ngồi thị trường, với kích thước 10×10 cm2 Bảng 5.15 Xác định bề dày vật liệu giấy Plastic thực tế Số Số đếm (cps) Bề dày (mm) 39909 0,8998 168172 0,4499 10 275591 8,9989 12 306769 10,7998 15 344200 13,4999 54 Bảng 5.16 Số liệu thu từ thực nghiệm vật liệu tôn hoa sen STT Số đếm (cps) Bề dày (mm) Lần Lần Lần Trung Bình 0,0 4152 4150 4154 4152 0,6 52925 52919 52925 52923 1,2 82305 82299 82305 82303 1,8 105309 105303 105309 105307 2,4 111248 111242 111248 111246 3,0 128161 128155 128161 128159 3,6 136221 136215 136221 136219 4,2 141383 141377 141383 141381 4,8 143126 143120 143126 143124 10 5,4 147964 147968 147978 147970 11 6,0 149888 149892 149902 149894 12 6,6 151247 151251 151261 151253 13 7,2 152206 152210 152220 152212 14 7,8 152883 152887 152897 152889 15 8,4 153096 153100 153110 153102 16 9,0 153698 153699 153715 153704 17 9,6 153705 153937 154184 153942 18 10,2 153943 154105 154282 154110 19 10,8 154111 154873 155650 154878 20 11,4 154879 154308 153752 154313 21 12,0 154314 154385 154471 154390 22 12,6 154391 154408 154440 154413 23 13,2 154414 154438 154477 154443 24 13,8 154444 154459 154489 154464 55 Hình 5.6 Đồ thị thể tốc độ đếm theo bề dày vẽ phần mềm origin 8.5.1 Tôn hoa sen Bảng 5.17 Các thông số đặc trưng vật liệu Tôn hoa sen Vật liệu Phương trình hàm khớp R2 Dmax (mm) Dmin (mm) Tôn y = 153980,21(1-e-0,60905x) 0,99603 2,267 2,063.10-3 Đo thực tế vật liệu Tôn hoa sen: Sử dụng vật liệu giấy Tơn hoa sen ngồi thị trường, với kích thước 10×10 cm2 Bảng 5.18 Xác định bề dày vật liệu giấy Tôn hoa sen thực tế Số Số đếm (cps) Bề dày (mm) 45812 0,5798 127640 2,8991 144843 4,6383 10 149471 5,7982 12 151750 6,9582 56 Hình 5.7 Đồ thị so sánh tốc độ đếm theo bề dày loại vật liệu khác vẽ phần mềm origin 8.5.1 Bảng 5.19 So sánh đặc trưng vật liệu đo từ thực nghiệm hệ MYO – 101 STT Vật liệu Phương trình hàm khớp R2 Dmin(mm) Dmax(mm) Giấy trắng y = 729661,91(1-e-0,06713x) 0,99966 20,651 3,947.10-3 Giấy vàng y = 918542,79(1-e-0,05125x) 0,99017 27,050 4,107.10-3 Plastic y = 465494,62(1-e-0,09963x) 0,99575 13,914 4,169.10-3 Thép y = 32433,41(1-e-5,93986x) 0,97989 0,233 1,006.10-3 Nhôm y = 575457,86(1-e-0,14089x) 0,99613 9,839 2,385.10-3 Tôn y = 153980,21(1-e-0,60905x) 0,99603 2,267 2,063.10-3 Về nguyên tắc xác định mức bề dày tới giá trị cực đại d max mà tốc độ đếm (cps) đạt đến 95% giá trị bão hòa cơng thức (4.6) Nhưng thực tế cho ta thấy nên tính tốn chiều dày vùng mà có tỉ lệ tuyến tính tốt với tốc độ đếm Nếu lấy hệ số xác định R2 ≥ 0,95 khớp hàm tuyến tính theo số liệu vùng tuyến tính giá trị dmax thường tương ứng với tốc độ đếm cỡ 75% mức bão hòa 57 Ngồi đại lượng người ta quan tâm tới chiều dày nhỏ dmin phát loại vật chất Phông ban đầu thông số quan trọng để đánh giá đại lượng với số liệu phông trường hợp cụ thể theo qui tắc sigma Và lấy giá trị để tính dmin theo cơng thức (4.7) vùng tuyến tính dùng để xác định chiều dày vật liệu dựa theo đường cong chuẩn làm phòng thí nghiệm Với kết cho thấy bề dày vật liệu lớn cường độ tán xạ tăng Tuy nhiên cường độ gamma tán xạ ngược tăng đến mức khơng tăng ta tăng thêm bề dày vật liệu Trong trường hợp ta sử dụng nguồn Am-241 với vật liệu sử dụng khóa luận giấy vàng, giấy trắng, nhơm, plastic, thép tơn hoa sen Có thể giải thích vấn đề tăng bề dày vật liệu đo tia gamma có hội tán xạ nhiều q trình hấp thụ chất tán xạ gây cạnh tranh tăng bề dày tới giá trị q trình tán xạ hấp thụ bù trừ lẫn Do lượng tán xạ ngược khỏi chất tán xạ đến vùng nhạy cảm detector không đổi tạo nên vùng bão hòa 58 KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu ứng dụng xạ gamma tán xạ ngược hệ đo MYO -101 có phòng thí nghiệm Trung tâm Đào Tạo – Viện nghiên cứu hạt nhân tác giả tiến hành khảo sát, tính toán xác định hệ số tán xạ, chiều dày bão hòa vật liệu theo mục tiêu khóa luận đề Việc xác định cường độ tia gamma tán xạ ngược phương pháp thực nghiệm nhiều cơng sức cần thực nghiệm nhiều loại vật liệu khác nhau, tăng chi phí cho việc gia công vật liệu để xác định hệ số tán xạ chiều dày bão hòa vật liệu Dựa vào lý thuyết gamma tán xạ ngược tác giả tiến hành thực nghiệm loại vật liệu khác thu kết sau: ❖ Khảo sát bề dày bão hòa số loại vật liệu kiểm chứng thực nghiệm ❖ Xác định bề dày số loại vật liệu khóa luận đưa Như phương pháp gamma tán xạ ngược đáp ứng u cầu thời đại cơng nghiệp phương pháp ngày áp dụng rộng rãi việc xác định bề dày vật liệu Nếu thời gian cho phép tác giả đo nhiều loại vật liệu hệ MYO-101 Các kết thực nghiệm hệ gamma tán xạ ngược phù hợp với lý thuyết Kết khóa luận tảng để người làm thực nghiệm sau tham khảo chọn lựa điều kiện thực nghiệm tối ưu 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Nguyễn Thị Bình (2014), Xác định các đặc trưng bão hòa thép C45 hình trụ thực nghiệm tán xạ ngược gamma kết hợp mô MCNP5, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh [2] Ngơ Quang Huy (2006), Giáo trình sở vật lý hạt nhân NXB Khoa học kĩ thuật [3] Trương Thị Hồng Loan, Phan Thị Quý Trúc, Đặng Nguyên Phương, Trần Thiện Thanh, Trần Ái Khanh, Trần Đăng Hồng (2008), Nghiên cứu phở gamma tán xạ ngược đầu dò HPGe chương trình MCNP, Tạp chí phát triển KH&CN Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tập 11, (06), 61-66 [4] Võ Hoàng Nguyên (2014), Kiểm tra khuyết tật vật liệu thép C45 dạng tấm thực nghiệm đo gamma tán xạ ngược, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa h c Tự nhiên, ĐHQG Tp.HCM [5] Hoàng Sỹ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng (2010), Mơ Monte Carlo chương trình MCNP kiểm chứng thực nghiệm phép đo chiều dày vật liệu hệ chuyên dụng MYO-101, Tạp chí phát triển KH&CN Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tập 13, (02), 83-91 [6] Châu Văn Tạo (2013), Vật lý hạt nhân đại cương, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [7] Hồng Đức Tâm, Huỳnh Đình Chương, Dương Thái Đương, Lê Tấn Phúc, Trần Thiện Thanh Châu Văn Tạo (2013), Nghiên cứu phụ thuộc cường độ chùm tia gamma tán xạ ngược vào thể tích tán xạ phương pháp Monte Carlo, Tạp chí Khoa học ĐHSP TP.HCM, Số 51, 138-147 Tài liệu Tiếng Anh [8] Appoloni C.R., Boldo E.M (2014), Inspection of reinforced concrete samples by backscattering technique, Radiation Physics and Chemistry 95, 392 – 395 [9] Fernández J.E (1991), “Compton and Rayleigh double scattering of unpolarized radiation”, Physical Review A, 44, (7), 4232-4248 60 [10] Hussein E.M.A., Whynot T.M (1989), A Compton scattering method for inspecting concrete structures, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 283, 100-106 [11] Sharma A., Sandhu B.S., Singh B (2010), Incoherent scattering of gamma photons for non-destructive tomographic inspection of pipeline, Applied Radiation and Isotopes 68, 2181 – 2188 [12] Shengli N., Jun Z., Liuxing H (2000), EGS4 Simulation of Compton Scattering for Nondestructive Testing, KEK Proceedings 200-20, 216 - 223 [13] Tavora L.M.N., Gilboy W.B (2004), Study of Compton scattering signals in single-sided imaging applications using Monte Carlo methods, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 213, 155 – 161 61 62 ... Các kết công bố khố luận hồn tồn trung thực, khơng chép từ đề tài, khoá luận hay luận văn khác nhờ người khác làm thay Lâm Đồng, ngày 25 tháng 12 năm 2017 Người cam đoan Đinh Viết Hiếu ii MỤC LỤC... liệu phòng thí nghiệm vật liệu thực tế phần kết luận nêu tóm tắt kết khóa luận thực phương hướng phát triển Mặc dù có nhiều cố gắng q trình thực khóa luận tác giả chắn không tránh khỏi thiếu sót... vật liệu MYO-101 sử dụng khóa đào tạo hướng dẫn học viên thực tập nghiên cứu Sử dụng hệ đo MYO – 101 để kiểm tra bề dày số loại vật liệu thực tế lý mở đề tài khóa luận Khố luận gồm vấn đề sau: ❖