Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của các nguyên tố phóng xạ trong mẫu thực vật bằng phương pháp phổ gamma

Luận văn thạc sĩ khoa học ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN NGỌC LỆ XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ RIÊNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ PHÓNG XẠ TRONG MẪU THỰC VẬT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013 Luận văn thạc sĩ khoa học ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN NGỌC LỆ XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ RIÊNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ PHÓNG XẠ TRONG MẪU THỰC VẬT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Bùi Văn Loát Hà Nội – Năm 2013 Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập hồn thành luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị bạn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin trình bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Phó giáo sư – Tiến sĩ Bùi Văn Lốt, người thầy kính mến hết lịng giúp đỡ, bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Vật lý, anh chị bạn làm việc Bộ môn Vật lý Hạt nhân trường Đại học Khoa học Tự nhiên nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè tơi, người ln quan tâm, động viên, giúp đỡ suốt trình học tập hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2013 Học viên Nguyễn Ngọc Lệ Luận văn thạc sĩ khoa học MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TÍNH CHẤT PHĨNG XẠ CỦA MẪU THỰC VẬT 1.1 Hiện tƣợng qui luật phân rã phóng xạ 1.1.1.Quy luật phân rã phóng xạ 1.1.2 Chuỗi nhiều phân rã phóng xạ 11 1.1.3 Hiện tượng cân phóng xạ 13 1.2 Các chuỗi phóng xạ tự nhiên 15 1.2.1 Chuỗi phóng xạ đồng vị 238U 15 1.2.2 Chuỗi phóng xạ đồng vị 235U 19 1.2.3 Chuỗi phóng xạ đồng vị 232Th 21 1.3 Đặc điểm hoạt độ phóng xạ riêng mẫu thực vật 23 1.3.1 Nguồn gốc phóng xạ chứa thực vật 23 1.3.2 Thành phần đồng vị phóng xạ chứa thực vật 24 1.3.3 Hoạt độ phóng xạ riêng mẫu thực vật điều kiện khác 25 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ THEO PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA 27 2.1 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp 27 2.1.1 Cơ sở phương pháp 27 2.1.2 Phương pháp phân tích phổ gamma 29 2.1.3 Xác định hoạt độ đồng vị theo phương pháp phổ gamma 31 2.2 Phổ gamma đồng vị phóng xạ tự nhiên 35 2.2.1 Đo hoạt độ đồng vị 7Be 36 2.2.2 Đo hoạt độ đồng vị 40K 36 2.2.3 Phổ gamma đồng vị cháu uran thori 37 2.3 Hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC 38 CHƢƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Xác định vài thông số hệ phổ kế gamma bán dẫn 43 3.2 Khảo sát đánh giá mức độ giảm phông buồng chì 45 3.3 Xây dựng đƣờng cong hiệu suất ghi để xác định hoạt độ riêng thực vật 50 Luận văn thạc sĩ khoa học 3.2.1 Xây dựng đường cong hiệu suất ghi 50 3.2.2 Đánh giá độ xác đường cong hiệu suất ghi 54 3.4 Xác định hoạt độ phóng xạ riêng mẫu thực vật 56 3.4.1 Quy trình phân tích 56 3.3.2 Kết phân tích hoạt độ phóng xạ riêng số mẫu thực vật 57 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Luận văn thạc sĩ khoa học DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ Danh mục bảng biểu Thứ tự Nội dung Trang Bảng 1.1 Chuỗi phân rã đồng vị 238U 17 Bảng 1.2 Chuỗi phân rã đồng vị 235U 19 Bảng 1.3 Chuỗi phân rã đồng vị 232Th 21 Bảng 1.4 Hoạt độ phóng xạ số mẫu thực vật số điều kiện 25 khác Bảng 2.1 Các đỉnh gamma có cường độ mạnh 32 Bảng 3.1 Các thông số phổ kế gammar ORTEC 45 Bảng 3.2 Diện tích đỉnh tốc độ đếm phông ba trường hợp 48 Bảng 3.3 Mức độ suy giảm tốc độ đếm 49 Bảng 3.4 Hoạt độ phóng xạ riêng mẫu chuẩn 50 Bảng 3.5 Hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần mẫu chuẩn 52 TVU-TN Bảng 3.6 Hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần xạ 55 gamma đặc trưng mẫu TVTh-TN Bảng 3.7 Hoạt độ phóng xạ đồng vị phóng xạ 55 Bảng 3.8 Hoạt độ phóng xạ mẫu thơng Việt Trì 59 Bảng 3.9 Hoạt độ phóng xạ mẫu thơng 59 Bảng 3.10 Hoạt độ phóng xạ mẫu chè Thái Nguyên 60 Bảng 3.11 Hoạt độ phóng xạ mẫu chè Hịa Bình 60 Bảng 3.12 Hoạt độ phóng xạ mẫu chè Mộc Châu 61 Bảng 3.13 Hoạt độ phóng xạ mẫu lạc tươi 61 Bảng 3.14 Kết xác định hoạt độ phóng xạ riêng nguyên tố 62 Luận văn thạc sĩ khoa học phóng xạ tự nhiên mẫu thực vật Danh mục hình vẽ Thứ tự Nội dung Trang 222 86Rn Hình 1.1 Sơ đồ phân rã Hình 1.2 Giản đồ Z-N phân biệt hạt nhân bền khơng bền Hình 1.3 Quy luật phân rã phóng xạ 10 Hình 2.1 Sơ đồ hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC 38 Hình 2.2 Buồng chì ORTEC hệ phổ kế gamma phông thấp 39 88Ra 226    + 2He4 ORTEC Hình 3.1 Phổ nguồn chuẩn 60Co với thời gian đo 762,84 s 44 Hình 3.2 Phơng trường hợp mở nắp buồng chì chưa có chì 46 che chắn đáy thời gian đo 85850,42 s Hình 3.3 Phơng trường hợp mở nắp buồng chì có chì che 47 chắn đáy đo thời gian 21731,72 s Hình 3.4 Phơng trường hợp đóng nắp buồng chì có chì che 47 chắn đáy đo khoảng thời gian 13406,68 s Hình 3.5 Phổ gamma mẫu chuẩn IAEA RGU-1 với thời gian đo 51 40001 s Hình 3.6 Đồ thị đường cong hiệu suất ghi mẫu RGU-1 chuẩn 53 Hình 3.7 Phổ gamma mẫu chuẩn IAEA RGTh -1 với thời gian đo 54 50464s Hình 3.8 Hình 3.9 Phổ gamma mẫu thơng Việt trì đo lần với thời gian đo 128522 s Phổ gamma mẫu chè hịa bình với thời gian đo 120000 s 57 58 Luận văn thạc sĩ khoa học MỞ ĐẦU Trong môi trường tự nhiên tồn đồng vị phóng xạ Các đồng vị phóng xạ chia làm hai loại: thứ nguồn phóng xạ tự nhiên gồm có đồng vị phóng xạ nguyên thủy có thời gian sống dài cháu chúng (có từ tạo thành trái đất) đồng vị phóng xạ sinh tương tác tia vũ trụ với bầu khí trái đất Thứ hai nguồn phóng xạ nhân tạo tạo hoạt động khác người Việc đo phóng xạ gamma đồng vị phóng xạ mơi trường như: đất, cát, nước, nhằm xác định phơng phóng xạ tự nhiên, khảo sát mức độ nhiễm phóng xạ hoạt động người tạo Những đồng vị phóng xạ tự nhiên đo phổ kế gamma bao gồm : 40K, 235U, 238U 232Th Những đồng vị phóng xạ tự nhiên cịn bao gồm đồng vị cháu uran thori chuỗi phân rã phóng xạ chúng Ngồi tự nhiên cịn có đồng vị khác 14C chẳng hạn Đồng vị liên tục tạo thành phản ứng hạt nhân xạ vũ trụ có lượng cao với oxy nitơ có lớp khí gần bề mặt trái đất Trong số đồng vị này, có 7Be đo phổ kế gamma Việc đo phóng xạ gamma đồng vị có tự nhiên tốn khó ngun nhân sau Trước hết, hoạt độ đồng vị thấp nên cần phải đo khoảng thời gian đủ dài dùng hệ phổ kế gamma thiết kế tối ưu cho mục đích Khó khăn gây phơng phổ kế Đa số phông gây đồng vị phóng xạ tự nhiên có vật liêụ xung quanh detector Ngồi ra, cịn có đồng vị nhân tạo tạo bắt notron đồng vị phóng xạ nhân tạo khác sản phẩm phân hạch 137 Cs 60 Co Khi đo phóng xạ tự nhiên ln có phơng diện ngồi phơng tán xạ Compton đỉnh Vì cần phải trừ phơng ngồi trước trừ phông Luận văn thạc sĩ khoa học Compton đỉnh Ngoài đỉnh đồng vị cháu uran thori ảnh hưởng lẫn làm tăng sai số việc tính diện tích đỉnh Về mă ̣t lý thuyế t , Bản luận văn có nhiệm vụ tìm hiểu cở vật lý pháp kỹ thuật thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ , phương riêng nguyên tố phóng xạ có mẫu thực vật Về thực nghiê ̣m tiế n hành đánh giá mức độ giảm phơng buồng chì Xác định độ phân giải detector đỉnh 122 keV Co57 đỉnh 1332 keV Co60 xây dựng đường cong hiê ̣u suấ t ghi ứng với đin ̉ h hấ p thu ̣ toàn phầ n tương ứng với cấ u hin ̀ h đo mẫu chuẩn Tiế n hành đánh giá độ xác đường cong hiệu suất ghi tiến hành thử nghiệm phân tích hoạt độ phóng xạ riêng số mẫu thực vật Luâ ̣n văn với tên go ̣i “ Xác định hoạt độ phóng xạ riêng nguyên tố phóng xạ mẫu thực vật phương pháp phổ gamma ” dà i 66 trang gờ m 14 hình vẽ, 14 bảng biểu 16 tài liệu tham khảo Ngoài phần mở đầu kết luận, Luận văn chia thành ba chương: Chương Tính chất phóng xạ mẫu thực vật Chương Xác định hoạt độ phóng xạ theo phương pháp phổ Gamma Chương Kết thực nghiệm thảo luận Luận văn thạc sĩ khoa học CHƢƠNG I: TÍNH CHẤT PHĨNG XẠ CỦA MẪU THỰC VẬT 1.1 Hiện tƣợng quy luật phân rã phóng xạ Năm 1892 Becquerel quan sát thấy muối uranium hợp chất phát tia gồm thành phần tia  (alpha), tức hạt 2He4, tia  (beta), tức hạt electron, tia  (gamma), tức xạ điện từ tia X bước sóng ngắn Hiện tượng gọi tượng phân rã phóng xạ (radioactive decay) Các tia , ,  gọi tia xạ (radiation rays) Chúng có tính chất kích thích số phản ứng hóa học, phá hủy tế bào, ion hóa chất khí, xun thâu qua vật chất,… [1] 1.1.1 Quy luật phân rã phóng xạ Hiện tượng phóng xạ tượng hạt nhân khơng bền, tự biến đổi thành hạt nhân khác cách phát tia ,   Hạt nhân phóng xạ gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành hạt nhân Thí dụ: 88 Ra 226  86 Rn222   (1.1) 4,591 MeV 5.7% Ra226   4,777 MeV  0,186 MeV (35% -) 94,3% Rn222 Hình 1.1 Sơ đồ phân rã 226 88Ra    222 86Rn + 2He4 Luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.5 Kết thực nghiệm xác định hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần từ mẫu chuẩn TVU-TN E(keV) Iγ(%) N (xung) Đồng vị Tốc độ đếm trừ Hiệu suất ghi ε phông n (xung/s) 143,76 10,96 1440±111 235 0,0338±0,0009 0,07498±0,0009 186,21 3,59 12565±188 226 0,3055±0,0028 0,0549±0,0006 241,88 7,12 12150±157 214 0,3037±0,0027 0,0478± 0,0005 18,2 26498±207 214 0,66002±0,004 0,0406±0,0004 35,1 45275±249 214 1,1272±0,005 0,03597±0,0004 609,31 44,6 33164±196 214 0,8251±0,0045 0,0207±0,0002 934,06 3,03 1551±67 214 0,0388±0,001 0,0143±0,0001 1238,11 5,78 2523±77 214 0,0631±0,0012 0,0122±0,0001 1407,98 2,15 913±49 214 0,0228±0,001 0,0119±0,0001 1764,49 15,1 5450±80 214 0,1362±0,0018 0,0101±0,0001 2204,21 4,98 1526±57 214 0,0381±0,0009 0,0086±8,68E-05 295,224 351,92 U Ra Pb Pb Pb Bi Bi Bi Bi Bi Bi Sử dụng phần mềm MAESTRO-32 để xử lý phân tích phổ gamma mẫu chuẩn RGU1 xác định diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần cho bảng 3.5 Trong bảng 3.5 đưa vạch gamma: đặc trưng lượng hệ số phân nhánh chọn để xây dựng đường cong hiệu suất ghi, N diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần vạch bức xa ̣ gamma, n tốc độ đếm trừ phông hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần ứng với vạch gamma chọn Từ số liệu hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần bảng 3.5, sử dụng phần mềm ORIGIN 8.6 tiến hành xây dựng đường cong hiệu suất ghi Đường cong hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần phổ kế gamma HPGe –ORTEC đưa hình 3.6 Kết hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ tồn phần có dạng: ε =exp(a0+a1*ln(E)+a2*(ln(E))^2+a3*(ln(E))^3+a4*(ln(E))^4+a5*(ln(E))^5) Luận văn thạc sĩ khoa học Trong ε hiệu suất ghi, E lượng đỉnh gamma (keV); a0, a1, a2, a3, a4, a5 hệ số a0= 1515,23696 a1=-1228,5708 a2=395,72597 a3= -63,35684 a4=5,0383 a5=-0,1592 Với hệ số khớp R2 = 0,99788 0.08 Hiệu suất 0.06 ghi 0.04 0.02 1000 2000 Năng lượng (keV) Hình 3.6 Đồ thị đường cong hiệu suất ghi mẫu RGU-1 chuẩn ghi nhận hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Luận văn thạc sĩ khoa học 3.3.2 Đánh giá độ xác đường cong hiệu suất Để đánh giá đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối đỉnh hấp thụ toàn phần, luận văn tiến hành đo phổ mẫu chuẩn TVTh-TN2 tạo 124 gam mẫu IAEA 156 16,3 gamma mẫu RGTh1 Tiến hành đo phổ mẫu TVTh-TN2 thời gian 50464 s Phổ gamma mẫu đưa hình 3.7 Hình 3.7 Phổ gamma mẫu chuẩn TVTh-TN2 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Bộ môn Vật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội với thời gian đo 50464 s Sử dụng phần mềm MAESTRO-32 để xử lý phân tích phổ gamma mẫu chuẩn TVTh-TN2 xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần cho bảng 3.6 Trong bảng 3.6 đưa vạch gamma: đặc trưng lượng hệ số phân nhánh, N diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần vạch bức xa ̣ gamma , n tốc độ đếm trừ phông hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần lấy đồ thị hình 3.6 Luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.6 Kết thực nghiệm xác định hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ toàn phần xạ gamma đặc trưng mẫu TVTh-TN Iγ(%) N ( xung) Đồng vị Tốc độ đếm ( xung/s) Hiệu suất ghi ε 3,89 5122±160 228 0,101±0,001 0,052±0,001 43,3 55464±251 212 1,09374±0,00467 0,0478±0,00132 270,245 3,46 3748±122 228 0,07427±0,00121 0,0442±0,00122 300,087 3,28 3709±124 212 0,073498±0,00121 0,04117±0,0011 338,32 11,27 11108±146 228 0,22012±0,0021 0,03759±0,00104 409,462 1,92 1615±83 228 0,032003±0,00079 0,031854±0,00088 463,004 4,4 3240±109 228 0,06420±0,001128 0,0283±0,000784 30,4 18248±150 208 0,35931±0,002677 0,02244±0,000621 4,25 2160±69 228 0,0428±0,00092 0,01683±0,00047 911,2 25,8 12411±125 228 0,245077±0,00221 0,01518±0,00042 968,97 15,8 6990±89 228 0,13851±0,00166 0,01458±0,000404 2614,53 35,64 6550±85 208 0,12534±0,00160 0,00682±0,000189 E(keV) 209,253 238,632 583,191 794,947 Ac Pb Ac Pb Ac Ac Ac Tl Ac Ac Ac Tl Căn vào hiệu suất ghi đỉnh hấp thụ tồn phần lấy đồ thị hình 3.6 tiến hành xác định hoạt độ phóng xạ đồng vị Kết cho bảng 3.7 Trong bảng 3.7 sai số thống kê lấy theo tiêu chuẩn 3 Bảng 3.7 Giá trị hoạt độ phóng xạ đồng vị phóng xạ E(KeV) Đồng vị Lý thuyết (Bq) Luận văn (Bq) 209.253 228 Ac 52,975 50,19633996 338.32 228 Ac 52,975 51,91117474 583.191 208 Tl 52,975 52,65823748 661 137 Cs 18,506 19,36633487 1461 40 75,41703 81,88464293 2614.53 208 52,975 51,54392706 K Tl Luận văn thạc sĩ khoa học Từ bẳng 3.7 sử dụng tiêu chuẩn Student tiến hành đánh giá phù hợp kết hoạt độ phóng xạ thu từ Luận văn với giá trị thực Từ kết thu nhận thấy số liệu hoạt độ phóng xạ đồng vị dãy 232Th luận văn thu phù hợp với hoạt độ nhà sản xuất cung cấp Sai lệch lớn đồng vị 40K, giá trị thực kết thu luận văn sai khác cỡ khoảng 7% Kết chấp nhận với tốn phân tích hoạt độ phóng xạ mơi trường Điều khẳng định kết hoạt độ đồng vị mẫu TVTh- TN1 luận văn thu phù hợp với số liệu thực Điều khảng định đường cong hiệu suất ghi xây dựng sử dụng để phân tích mẫu sinh vật 3.4 xác định hoạt độ phóng xạ riêng mẫu 3.4.1 Quy trình phân tích Quy trình phân tích tóm tắt sau: Chuẩn bị mẫu đo: mẫu thực vật tươi sau thu thập trường mang phịng thí nghiệm xử lý theo bước sau: - Rửa nước máy để loại bỏ bụi bẩn - Để khô cân lấy khối lượng tươi - Sấy khô nhiệt độ 100°C vịng sau tăng nhiệt độ lên 250° đến 300 Tiếp tục sấy vòng từ đến - Mẫu sau sấy để nguội nghiền nhỏ dùng rây loại bỏ cục to chưa hóa tro hết - Cân khối lượng mẫu khơ cho thể tích mẫu khối lượng mẫu chuẩn sử dụng để xây dựng đường chuẩn lượng Luận văn thạc sĩ khoa học 3.4.2 Kết phân tích hoạt độ phóng xạ riêng số mẫu thực vật Sau xây dựng kiểm tra độ xác đường cong hiệu suất ghi, tiến hành phân tích xác định hoạt độ phóng xạ riêng 11 mẫu thực vật Các mẫu thực vật sau xử lý cân đựng hộp hình giếng Các mẫu nhốt vòng 30 ngày trước đo phổ gamma Trên hình 3.8 đưa dạng phổ gamma mẫu thơng Việt trì đo thời gian 128522 s với khối lượng 0,17 kg Và hình 3.9 đưa dạng phổ gamma mẫu chè Hịa Bình đo thời gian 120000s với khối lượng 0,2 kg Hình 3.8 Phổ gamma mẫu thơng Việt trì đo lần hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Bộ môn Vật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội với thời gian đo 128522 s Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 3.9 Phổ gamma mẫu chè hịa bình đo hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Bộ môn Vật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội với thời gian đo 120000 s Diện tích đỉnh N tốc độ đếm trừ phơng n đỉnh hấp thụ toàn phần xạ gamma tương ứng với đồng vị đưa bảng 3.8 tương ứng với thông Việt Trì với thời gian đo 128522s Căn vào đường cong hiệu suất ghi hình 3.6 xác định hiệu suất ghi đỉnh tương ứng, từ xác định hoạt độ phóng xạ đồng vị Luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.8 Kết thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ mẫu thơng Việt Trì với khối lượng 0,17 kg, thời gian đo 128522,22s Đồng E(keV) Iγ (%) vị Hiệu N (xung) suất Tốc độ đếm Hoạt độ Hoạt độ riêng (xung/s) (Bq) (Bq/kg) ghi 212 238,632 43,3 0,048 1046±143 0,0081±0,0003 0,39±0,01 2,3±0,07 214 351,92 35,1 0,0368 616±46 0,0048±0,0002 0,37±0,02 2,2±0,09 477 10,44 0,0278 1232±58 0,0096±0,0003 3,34±0,09 19,66±0,56 214 609,31 44,6 0,021 501±56 0,0039±0,0002 0,41±0,02 2,4±0,1 137 661 85,1 0,02 175±31 0,0014±0,0001 0,08±0,006 0,5±0,04 1461 10,66 0,012 5757±120 0,045±0,00059 34,92±0,5 205,43±2,7 2641,53 35,64 0,0067 489±57 0,0038±0,0002 1,6±0,07 9,4±0,4 Pb Pb Be Bi Cs 40 K 208 Tl Bảng 3.9 Kết thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ mẫu thơng với khối lượng 0,17 kg thời gian đo 53831s Đồng Năng Hoạt độ Hoạt độ (xung/s) (Bq) riêng Hiệu lượng phân suất (keV) nhánh (%) ghi 212 238,632 43,3 0,048 1025±49 0,019±0,0006 0,92±0,03 5,41±0,2 214 295,224 18,5 0,042 247±35 0,0046±0,0003 0,59±0,04 3,5±0,1 214 351,92 35,1 0,036 417±35 0,0077±0,0004 0,61±0,03 3,57±0,1 477 10,44 0,027 171±28 0,0032±0,0002 1,11±0,08 6,52±0,6 208 583,191 30,4 0,022 438±29 0,0081±0,0004 1,19±0,06 7,02±0,4 214 609,31 44,6 0,021 414±31 0,0077±0,0004 0,8±0,04 4,72±0,2 137 661 85,1 0,02 112±32 0,0021±0,0002 0,12±0,01 0,72±0,008 40 1460 10,66 0,012 2151±100 0,0399±0,0009 31,2±0,7 183,2±23 vị Pb Pb Pb Be Tl Bi Cs K N (xung) Tốc độ đếm Hệ số (Bq/kg) Luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.10 Kết thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ mẫu Chè thái nguyên đo thời gian 54301 s với khối lượng 0,2 kg Đồng Năng Hệ số Hiệu suất vị lượng phân ghi (keV) nhánh N (xung) Tốc độ đếm Hoạt độ Hoạt độ (xung/s) (Bq) riêng (Bq/kg) (%) 212 238,632 43,3 0,048 687±37 0,013±0,0005 0,61±0,02 3,05±0,1 214 351,92 35,1 0,036 512±66 0,009±0,0004 0,74±0,03 3,68±0,2 208 583,191 30,4 0,022 296±41 0,0055±0,0003 0,8±0,05 3,99±0,2 214 609,31 44,6 0,021 387±23 0,0071±0,0004 0,74±0,04 3,72±0,2 228 911,2 25,8 0,015 339±160 0,0062±0,0004 1,59±0,09 7,97±0,43 40 1460 10,66 0,012 5946±79 0,109±0,001 85,37±1,1 426,85±5,53 0,0067 232±20 0,0043±0,0003 1,8±0,1 8,99±0,6 Pb Pb Tl Bi Ac K 208 Tl 2641,53 35,64 Bảng 3.11 Kết thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ mẫu Chè hịa bình đo thời gian 120000 s với khối lượng 200 g Đồng Năng Hệ số Hiệu vị lượng phân suất (keV) nhánh ghi N (xung) Tốc độ đếm Hoạt độ Hoạt độ (xung/s) (Bq) riêng (Bq/kg) (%) 212 238,63 43,3 0,048 1830±85 0,022±0,0004 1,05±0,02 5,22±0,09 214 351,92 35,1 0,036 1039±55 0,014±0,0003 1,06±0,02 5,29±0,10 477 10,44 0,027 99±57 0,014±8,29E- 4,96±0,03 24,79±0,1 Pb Pb Be 05 208 583,191 30,4 0,022 679±62 0,008±0,0002 1,17±0,03 5,84±0,2 214 609,31 44,6 0,021 834±59 0,012±0,0002 1,23±0,03 6,14±0,1 137 661 85,1 0,02 361±45 0,005±0,0002 0,29±0,009 1,48±0,05 228 911,21 25,8 0,015 963±53 0,009±0,0003 2,36±0,07 11,81±0,3 40 1461 10,66 0,012 15529±130 0,18±0,001 141,34±0,8 706,71±4,04 2614 35,64 0,007 566±28 0,009±0,0002 3,59±0,08 17,93±0,4 Tl Bi Cs Ac K 208 Tl Luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.12 Kết thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ mẫu Chè mộc châu thời gian đo 43937,20 s với khối lượng 200g Đồng Năng Hệ số Hiệu vị lượng phân suất ghi (keV) nhánh N (xung) Tốc độ đếm Hoạt độ Hoạt độ (xung/s) (Bq) riêng (Bq/kg) (%) 212 238,253 43,3 0,048 1010±77 0,0229±0.00072 1,11±0,03 5,55±0,2 214 295,21 18,2 0,042 990±31 0,021±0.0007 2,73±0,09 13,66±0,5 214 351,95 35,1 0,036 1694±65 0,034±0.0009 2,64±0,07 13,19±0,4 477,61 10,44 0,027 10±9 0,00023±7,2E- 0,079±0,03 0,39±0,1 Pb Pb Pb Be 05 208 583,19 30,4 0,022 475±39 0,00924±0,0005 1,36±0,07 6,77±0,4 214 609,31 44,6 0,021 1345±52 0,0268±0,0008 2,79±0,09 13,96±0,4 228 911,21 25,8 0,015 624±41 0,0124±0,0006 3,16±0,15 15,78±0,7 40 Tl Bi Ac 1460 10,66 0,012 8969±98 0,1996±0,002 155,54±1,7 777,73±8,4 214 1764,49 2,29 0,011 237±20 0,0044±0,0004 17,23±1,4 86,17±6,9 208 2616,53 35,64 0,007 267±22 0,0028±0,0004 1,163±0,2 5,82±0,8 K Bi Tl Bảng 3.13 Kết thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ mẫu Mẫu lạc tươi 400g đo thời gian 106258s Đồng vị Năng Hệ số Hiệu lượng phân suất (keV) nhánh ghi N (xung) Tốc độ đếm Hoạt độ Hoạt độ (xung/s) (Bq) riêng (Bq/kg) (%) 212 238,632 43,3 0,048 601±94 0,019±0,0002 0,919±0,01 5,408±0,03 214 295,224 18,5 0,042 436±94 0,0046±0,0002 0,595±0,03 3,503±0,06 214 351,92 35,1 0,036 609±55 0,0077±0,0002 0,606±0,02 3,566±0,05 208 583,191 30,4 0,022 198±61 0,0081±0,0001 1,193±0,02 7,017±0,05 214 609,31 44,6 0,021 509±95 0,0077±0,0002 0,803±0,02 4,722±0,06 40 1460 10,66 0,012 10499±184 0,0399±0,001 31,14±0,8 183,2±1,9 Pb Pb Pb Tl Bi K Luận văn thạc sĩ khoa học Đối với 11 mẫu thực vật tiến hành phân tích hệ phổ kế gamma ORTEC thu kết cho bảng 3.14 Bảng 3.14 Kết xác định hoạt độ phóng xạ riêng (Bq/kg) nguyên tố phóng xạ tự nhiên mẫu thực vật 214 Be (477 keV) 19,4±1,5 214 Bi (609 keV) 2,7±0,6 137 Cs (661 keV) 40 K (1460 keV) 483±24 208 CT3-ST Pb (351 keV) 1,9±0,5 CT2-NY 3,0±0,5 20,5±1,6 2,8±0,7 2,0±0,5 219±20 1,3±0,3 CT5-STS 2,7±0,3 11,7±1,3 0,83±0,09 174,5±10,5 0,09±0,02 CT2-Phi 1,02±0,3 17,9±1,4 0,5±0,2 2,5±0,6 270±15 0,13±0,04 CT5-TS 5,2±0,5 15,8±1,5 4,8±0,5 1,1±0,3 333,4±16,6 2,4±0,21 Lá thông 2,2±0,09 19,7±0,56 2,4±0,1 0,5±0,04 205,4±27 9,4±0,4 Lá thông 3,6±0,1 6,52±0,6 4,7±0,2 0,7±0,008 183±23 Chè Thái 3,7±0,2 Đồng vị Tl (2641 keV) 0,78±0,3 Lao Việt Trì 3.7±0,2 426,9±5,5 9,0±0,6 706,7±4,04 17,9±0,4 5,81±0,8 Nguyên Chè Hòa 5,3±0,1 24,8±0,1 6,1±0,1 1,5±0,05 13,2±0,4 0,4±0,1 14,0±0,4 777,7±8,4 4,7±0,06 183,2±1,9 Bình Chè Mộc Châu Mẫu lạc 3,6±0,05 tươi Kết thực nghiệm bảng 3.9 11 mẫu nghiên cứu có đến 11 mẫu phát 7Be với hoạt độ phóng xạ riêng khác nhau, tùy thuộc vào thời gian đo Đồng vị 7Be đồng vị phóng xạ hình thành từ tia vũ trụ chiếm K trở thành 7Li phát xạ gamma Chu kỳ bán rã đồng vị 53 ngày, hoạt độ riêng 7Be phụ thuộc vào thời gian lấy mẫu đến đo Trong 11 mẫu có mẫu phát có 137Cs, mẫu thơng, phi lao, mẫu chè Hịa Bình Đây coi thực vật thị 137Cs Luận văn thạc sĩ khoa học Trong mẫu thực vật hoạt độ phóng xạ 40K có hoạt độ phóng xạ riêng lớn nằm khoảng 174,5 Bq/kg CT5-STS 777 Bq/kg chè mộc châu Trong tất mẫu chè hoạt độ riêng 40K cao, điều giải thích hai nguyên nhân Thứ Kali cối hấp thụ từ đất Thứ hai, chè chăm sóc, bón phân Kali nên lượng Kali hấp thụ nhiều so với loại khác Trong 11 mẫu có mẫu lạc dạng củ khơng phát đỉnh Be 137 Cs số đỉnh phát hoạt độ riêng đỉnh lượng thấp Trong tất mẫu đồng vị phóng xạ tự nhiên dãy 238U 232Th pháp 214Bi, 214 Pb, 208Tl, 226Ac Tuy nhiên đồng vị dãy không cân Điều giả thích đồng vị phóng xạ nói riêng chất vi lượng nói chung từ đất đá vào thực vật chủ yếu qua đường sinh dưỡng, qua rễ Các ngun tố có tính chất hóa học trạng thái hịa tan khác thực vật hút khác Luận văn thạc sĩ khoa học KẾT LUẬN Bản luận văn tìm hiểu phương pháp kỹ thuật xác định hoạt độ phóng xạ riêng đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo mẫu thực vật theo phương pháp phổ gamma Về mặt lý thuyết tìm hiểu tính phóng xạ tự nhiên đất đá thực vật Cơ sở vật lý phương pháp, kỹ thuật thực nghiệm xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ theo phương pháp phổ gamma Về mặt thực nghiệm: Tiến hành đánh giá số thông số đặc trưng hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe – ORTEC với bng chì phơng thấp hãng ORTEC chế tạo Đã tạo 02 mẫu chuẩn phục vụ cho phân tích mẫu thực vật tiến hành xây dựng đường cong hiệu suất ghi Từ đường cong hiệu suất ghi thu tiến hành phân tích so sánh mẫu chuẩn thực vật 05 mẫu phịng thí nghiệm VILAB Viện Hóa học Mơi trường Bộ Quốc phịng Kết khẳng định đường cong hiệu suất ghi xây dựng sử dụng để phân tích hoạt độ phóng xạ mẫu thực vật với mức độ xác cao Tiến hành phân tích xác định hoạt độ phóng xạ riêng đồng vị phóng xạ 11 mẫu thực vật kết cho thấy đồng vị phóng xạ tự nhiên dãy phóng xạ tự nhiên khơng cân phóng xạ Trong tất mẫu phát đồng vị 7Be 05 mẫu có chứa 137Cs Luận văn thạc sĩ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Ngô Quang Huy, Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] Bùi Văn Loát (2009), Địa vật lý hạt nhân, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội [3] Nguyễn Văn Đỗ (2004), Các phương pháp phân tích hạt nhân, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Bùi Văn Loát (2009), Xử lý số liệu thực nghiệm hạt nhân, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh Tài liệu tiếng anh [5].Abu-Khadra SA, Eissa HS (2008), “Natural radionuclides in different plants, together with their corresponding soils in Egypt at Inshas region and the area nearby, IX radiation physics & protection conference”, National Network of Radiation Physics-Egyptian Atomic Energy Authority: Nasr city - Cairo [6] Al-Masri, M.S., H Mukallati, A Al-Hamwil, H Khalili, M Hassan, H Assaf, Y Amin and A Nashawati (2004), “Natural radionuclides in Syrian diet and their daily intake”, J.dionalytical and nuclear Chemistry, 260(2): 405-412 [7] Bui Van Loat, Nguyen Van Quan, Le Tuan Anh, Tran The Anh, Nguyen The Nghia, Nguyen Van Hung (2009), “Studying of characteristic of GEM 40P4 HPGE detector by experiment”, VNU Journal of science, MathematicsPhysics 25, 231-236 [8] Chibowski, S (2000), “Studies of radioactive contamination and heavy metals contents in vegetables and fruits”, J Envir Study, 9(4):249-253 Luận văn thạc sĩ khoa học [9] Kessaratikoon, P and Awaekechi, S (2008), “Natural radioactivity measurement in soil samples collected from municipal area of Hat Yai district in Songkhla province, Thailand”, KMITL Sci, J., Vol [10] K.N Mukhin (1987), “Physics of atomic nucleus”, 59 [11] Lalit, B.Y and T.V Ramachandran ( 1985), “Natural radioactivity in Indian tea”, J Rad and Envir, Biophysics 24(1):75-79 [12] Nasim-Akhtar and M Tufail (2007), “Natural radioactivity intake into wheat grown on fertilized farms in twodistrict of Pakistan”, Radiation Protection Dosimetry, 123(1):103-111 [13] ORTEC – MAESTRO – 32, ORTEC part No.777800 [14] Guivarch, A., P Hinsinger and S Staunton (1999), “Root uptake and distribution of radiocaesium from contaminated soils and the enhancement of Cs adsorption in the rhizosphere”, J Plant and Soil, 211(1): 131-138 [15] Santos, E., E.D.C Lauria, E.C.S Amaral and E.R.Rochedo (2002), “Daily ingestion of Th232, U238, Ra228 and Pb210 in vegetables by inhabitants of Riode Janeiro city”, J Envir Radiocat, 62(1):75:86 [16] Winkelmann, G., N Romanov, P Goloshopov, P.Gesewasky, S Mundisl, H Buchrodu, M C.Brummer and W Burkat (1998), “Measurement of radioactivity in environment samples from the southern urals”, J Rad and Envir, Biophysics 37(1): 57-61