Giới thiệu kỹ thuật đo phóng xạ
www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN GIỚI THIỆU KỸ THUẬT ĐO PHÓNG X Ạ Khoa S c Kh e Lao ng – B nh Ngh ứ ỏ Độ ệ ề Nghi pệ Viện Vệ sinh – Y tế Công cộng TP. HCM www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN 1. HIỆN TƯNG PHÓNG XẠ B. KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ I. GIỚI THIỆU CHUNG Hiện tượng hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố phát ra những tia không nhìn thấy được, có khả năng đâm xuyên gây ion hoá vật chất gọi là hiện tượng phóng xạ. Hay nói khác hơn, Hiện tượng phân rã phóng xạ (radioactive decay) là hiện tượng mà một hạt nhân đồng vò này chuyển thành hạt nhân đồng vò khác thông qua việc phóng ra các hạt alpha, bêta, hoặc chiếm electron qũy đạo. Phân rã gamma xảy ra khi một đồng vò phóng xạ ở trạng thái kích thích cao chuyển về trạng thái cơ bản hoặc trạng thái kích thích thấp hơn. Tính phóng xạ phụ thuộc vào hai nhân tố, thứ nhất là tính không bền vững của hạt nhân do số Neutron (N) quá cao hoặc quá thấp so với số Proton (Z) và thứ 2 là quan hệ giữa khối lượng giữa hạt nhân mẹ (hạt nhân trước phân rã) hạt nhân con (hạt nhân sau phân rã) và hạt nhân được phát ra. www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN Nhiệt Notron C¸c nguyªn tö bÞ ph¸ vì gi¶i phãng ra c¸c n¬-tron vµ t¹o ra nhiÖt β β , , γ γ Sản phẩm phân Sản phẩm phân hạch hạch www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN 2. SƠ LƯC CÁC LOẠI BỨC XẠ B. KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ I. GIỚI THIỆU CHUNG (tt) a) Bức xạ ion hóa: Những bức xạ điện từ và hạt khi tương tác với môi trường tạo nên các ion. Chú thích: Bức xạ tử ngoại và ánh sáng nhìn thấy không coi là bức xạ ion hoá. b) Bức xạ gamma: Bức xạ điện từ (phô tôn) sinh ra trong quá trình biến đổi hạt nhân hoặc khi hủy biến các hạt. c) Bức xạ đặc trưng: Bức xạ phô tôn với phổ vạch sinh ra khi thay đổi trạng thái năng lượng của nguyên tử. d) Bức xạ hãm: Bức xạ phô tôn với phổ liên tục sinh ra khi thay đổi động năng của các hạt điện tích. Bức xạ hãm sinh ra trong môi trường bao quanh các nguồn bức xạ bêta, các ống Rơntghen, các máy gia tốc điện tử. e) Bức xạ Rơntghen: Những bức xạ hãm và bức xạ đặc trưng có vùng năng lượng phô tôn từ 1 keV đến 1 MeV. f) Bức xạ hạt: Bức xạ iôn hóa gồm những hạt có khối lượng tónh khác 0 (như alpha, bêta, prôtôn, nơtrôn, v.v.). www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN 3. MỘT SỐ BỨC XẠTHƯỜNG GẶP B. KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ I. GIỚI THIỆU CHUNG (tt) a) Bức xạ Alpha (α): là chùm hạt 2 He 4 khả năng đâm xuyên yếu, tránh chiếu trong khi làm việc với nguồn hở. Z X A → Z-2 Y A-4 + 2 He 4 b) Bức xạ Bêta (β): có hai loại β - và β + khả năng đâm xuyên mạnh hơn α, tránh chiếu trong khi làm việc với nguồn hở, che chắn chiếu ngoài bằng vật liệu nặng (chì, sắt …) Phân rã β - : Z X A → Z+1 Y A + e - + ν Phân rã β +: Z X A → Z-1 Y A + e+ + ν c) Tia X, tia Gamma (γ): là bức xạ điện từ, khả năng đâm xuyên mạnh rất nguy hiểm, gây tổn thương cục bộ, phải che chắn bằng các vật liệu nặng Khi phân rã gamma hạt nhân Z X A không thay đổi giá trò Z và A d) Bức xạ Neutron (n): là chùm hạt có khả năng đâm xuyên cực mạnh, rất nguy hiểm có rất nhiều loại neutron (neutron nhanh, neutron nhiệt tuỳ thuộc vào năng lượng của neutron mà người ta phân loại nó). Người ta che chắn nó bằng các vật liệu có chứa nguyên tử Hydro (nước, paraphin). 1 D 2 + 4 Be 9 → ( 5 B 11 )* → 5 B 10 + n www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN 4. MỘT SỐ NGUỒN PHÓNG XẠ B. KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ I. GIỚI THIỆU CHUNG (tt) - Nguồn phóng xạ chia thành 2 loại: phóng xạ tự nhiên và nhân tạo. - Nguồn tự nhiên gồm: + Phông phóng xạ tự nhiên trong đất: Th 232 (T 1/2 = 1,39.10 10 năm), U 238 (4,51.10 9 năm), K 40 (1.3.10 9 )…. + Bức xạ vũ trụ: C 14 (5600 năm), H 3 (12,3 năm), Be 7 (53,28 ngày) … + Trong cơ thể con người: U 238 , Th 232 , K 40 , C 14 , H 3 ,… - Nguồn nhân tạo: + Nguồn phóng xạ kín: là nguồn phóng xạ được bọc kín trong vỏ thép không gỉ. Ví dụ: Co 60 , Cs 137 , Ir 192 … + Nguồn phóng xạ hở: được sản xuất dưới dạng dung dòch lỏng, dạng rắn hay dạng bột chứa trong lọ thủy tinh hay plastic mà không có vỏ bọc kín như các nguồn kín. Ví dụ: I 131 , Cr 51 , P 32 , Tc 99m . + Nguồn phát α , β , γ : Am 241 (α, β); P 32 , Sr 90 (β); I 131 , Tc 99m (γ) + Nguồn neutron: phản ứng (α,n) là Pu-Be (24360 năm); (γ,n) Na 24 -Be 9 (14,8giờ) www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN 4. MỘT SỐ NGUỒN PHÓNG XẠ B. KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ I. GIỚI THIỆU CHUNG (tt) - Các thiết bò bức xạ: + Máy phát tia X Máy X-Quang di động Máy CT cắt lớp Máy X-Quang cố đònh Cấu tạo máy phát tia X + Lò phản ứng hạt nhân là thiết bò sản sinh và duy trì các phản ứng phân hạch hạt nhân. Lò phản ứng phân hạch hạt nhân được xây dựng trên cơ sở phản ứng hạt nhân dây chuyền (nhiên liệu thường dùng là U 235 , Pu 239 ). + Máy gia tốc hạt tích điện: là thiết bò sinh ra các hạt tích điện có năng lượng lớn như: electron, proton, alpha, deutron, các ion nặng khác. www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN 5. NHÓM NGÀNH NGHỀ TIẾP XÚC PHÓNG XẠ B. KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ I. GIỚI THIỆU CHUNG (tt) - Ngành thăm dò đòa chất, ngành khai thác dầu khí, ngành khai thác khoáng sản có chứa chất phóng xạ, ngành thủy văn … - Trong công nghiệp: nhà máy điện nguyên tử, lò PỨ.HN, nhà máy tách đồng vò phóng xạ, nhà máy xi măng, nhà máy thủy tinh, nhà máy bia, nhà máy giấy, dùng chất phóng xạ đo độ dày và tỷ trọng …, máy đo khuyết tật xác đònh cấu trúc vật đặc như gỗ, sắt, bê tông, nhà máy nhiệt điện. - Ngành hàng không, cửa khẩu cũng ứng dụng phóng xạ vào việc kiểm tra hàng hóa, hành lý … - Ngành nông nghiệp: sử dụng phóng xạ để bảo quản giống, kích thích sinh trưởng cây trồng, diệt vi khuẩn, nấm mốc, bảo quản thực phẩm … - Ngành y tế: dùng đồng vò phóng xạ trong việc chẩn đoán, điều trò, thăm dò chức năng, sản xuất thuốc chữa bệnh … - Các viện nghiên cứu: Viện Vật lý, Viện NLNT, Viện Đòa chất khoáng sản … - Ngành quốc phòng: Chế tạo vũ khí. - Trong thiên nhiên: trong đất, bức xạ mặt trời, các vì sao, đám mây mang điện tích … tuy nhiên nguồn này liều suất nhỏ (0,2µSv/h). www.ihph.org.vn Khoa SKLĐ&BNN 1. ĐỘ PHÓNG XẠ B. KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ II. CÁC KHÁI NIỆM, ĐƠN VỊ ĐO TRONG ATBX VÀ LLH a) Hoạt độ phóng xạ (radioactivity): là số phân rã của nguồn phóng xạ trong một đơn vò thời gian. Ký hiệu là A t eNN dt dN A λ λλ − === 0 λ )2ln( 2/1 =T Đơn vò đo hoạt độ là Becquerel (ký hiệu là Bq). 1 Bq = 1 phân rã/1 giây. Đơn vò thường dùng khác là Curie (ký hiệu là Ci). 1 Ci = 3,7. 10 10 Bq Trong đó: b) Nồng độ phóng xạ: là hoạt độ phóng xạ tính cho một đơn vò thể tích (lít) hay khối lượng (kg) của nguồn phóng xạ đó. Đơn vò đo là: Bq/l; Bq/kg. c) Hoạt độ phóng xạ riêng (specific activity): là hoạt độ phóng xạ của 1 gram chất đồng vò phóng xạ đó ở dạng tinh khiết. . (Gray). Đơn vò ngoài SI: rad (Radiation absorbed dose). 1 Gy = 100 rad d) Suất liều hấp thụ (Absorbed dose rate): là liều hấp thụ tính trong một đơn vò. (Equivalent dose): là đại lượngï đánh giá mức độ nguy hiểm của các loại bức xạ. Ký hiệu là H T,r H T, r = D T , r .W r D T, r : liều hấp thụ do loại bức