Nghiên cứu phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế OSL

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -O0O BÙI ĐỨC KỲ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ ION HÓA BẰNG LIỀU KẾ OSL LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -O0O - BÙI ĐỨC KỲ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ ION HÓA BẰNG LIỀU KẾ OSL Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Trịnh Văn Giáp Hà Nội - 2015 Mục lục MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1Hiện tượng phát quang 1.2Hiện tượng quang kích thích phát quang : OSL 1.2.1Định nghĩa 1.2.2Cơ sở lý thuyết 1.2.3Các mơ hình quang kích 1.2.4Mơ hình bẫy- tâ 1.2.5Mơ hình động học bậc 1.2.6Mơ hình động học tổng 1.3Một số khái niệm đại lượng đơn vị đo dùng t 1.3.1Liều hấp thụ: D 1.3.2Kerma: K 1.3.3Tương đương liều cá nhâ CHƯƠNG II: CẤU TẠO, CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LIỀU KẾ OSL VÀ HỆ MÁY ĐỌC LIỀU KẾ OSL MICROSTAR 2.1Cấu tạo liều kế OSL loại Inlight model 2.2Các đặc trưng liều kế OSL 2.2.1Độ nhạy 2.2.2Ngưỡng nhạy liều k 2.2.3Đáp ứng lượng 2.2.4Đáp ứng liều (đáp ứng tu 2.2.5Sự suy giảm tín hiệu 2.2.6Độ lặp lại liều kế OS 2.3Một số đặc trưng khác liều kế OSL 2.4Tiêu chuẩn đánh giá đặc trưng liều kế OSL 2.5Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy đọc liều kế M 2.5.1 Cấu tạo máy đọc liề 2.5.2 Nguyên lý hoạt động củ 2.6Quy trình đánh giá liều cá nhân sử dụng liều kế OSL 2.6.1 Chuẩn máy đọc liều kế M 2.6.2 Hiệu chuẩn độ nhạy 2.6.3 Đọc đánh giá liều bằ máy đọc Microstar 2.6.4 Thuật tốn tính toán liều CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 3.1Thiết lập chiếu chuẩn liều kế OSL hệ chuẩn x 3.2Thực nghiệm khảo sát độ ổn định máy đọc liều kế 3.3Xác định ngưỡng nhạy liều kế OSL Inlight model 3.4Thực nghiệm khảo sát độ tuyến tính liều kế OSL 3.5Thực nghiệm khảo sát phụ thuộc lượng 3.6Thực nghiệm đánh giá suy giảm tín hiệu liều kế 3.7Thực nghiệm đánh giá độ lặp lại liều kế OSL 3.8Thực nghiệm khảo sát độ đồng liều kế OSL 3.9Thực nghiệm khảo sát phụ thuộc góc liều kế OS 3.10 Thực nghiệm khảo sát mức độ tự chiếu xạ liều kế OSL 3.11 Đánh giá độ không đảm bảo đo ( Uncertainty) KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Danh mục từ viết tắt STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Danh mục bảng biểu STT Tên 10 11 12 13 14 Bảng 2.1: Giá trị nguyên tử số hiệu d OSL Bảng 3.1 :Giá trị suất kerma không k VN-SDL Bảng 3.2: Kết khảo sát độ ổn Microstar Bảng 3.3: Kết phông nội định ngưỡng nhạy Bảng 3.4: Kết đo 11 nhóm li tính Bảng 3.5 : Kết khảo sát độ tuyến Bảng 3.6: Kết tính tốn khoảng g công thức (3.5) Bảng 3.7: Đáp ứng Al2O3:C theo khơng khí Bảng 3.8: Số đọc liều kế OSL kh Bảng 3.9: Kết đáp ứng phụ thuộc khơng khí ( Đã quy chiếu đá Bảng 3.10: Số đọc liều kế OSL k Bảng 3.11: Kết đáp ứng phụ thuộ phantom ( Đã quy chiếu đáp ứ Bảng 3.12: Kết đáp ứng liều phụ OSL chiếu phantom PMMA Bảng 3.13 : Kết khảo sát suy g 15 Bảng 3.14: Kết đánh giá độ lặp l 16 Bảng 3.15: Giá trị R đánh giá độ lặp 17 Bảng 3.16: Giá trị R đánh giá độ lặp 18 19 Bảng 3.17: Kết khảo sát độ đồng =0.5 mSv Bảng 3.18: Kết khảo sát độ đồng mSv 20 21 22 23 24 25 26 27 Bảng 3.19: Kết đo phụ thuộc 137 xạ Cs Bảng 3.20: Kết đánh giá phụ t 137 Cs theo IEC Bảng 3.21 : Kết khảo sát phụ 137 x gamma nguồn chuẩn Cs góc ) Bảng 3.22: Kết đo phụ thuộc xạ tia X ISO N-80 Bảng 3.23: Kết đo trung bình từ 3.19 Bảng 3.24: Kết đánh giá phụ t 80 theo IEC (Kết tham chiế Bảng 3.25: Kết khảo sát phụ t tia X ISO N-80 Bảng 3.26: Kết phơng nội vào buồng chì 28 Bảng 3.27: Kết khảo sát độ tự ch 29 Bảng 3.28: Nguồn gốc gây độ khô Danh mục hình vẽ, đồ thị STT Tên hình vẽ, Hình 1.1: Cấu trúc vùng lượng Hình 1.2: Cấu trúc vùng lượng lỗ trống Hình 1.3: Mơ hình quang kích thích C Hình 1.4: Mơ hình quang kích thích L Hình 1.5: Mơ hình quang kích thích P Hình 1.6: Mơ hình bẫy electron, Hình 1.7: Đường cong OSL thu độ phương pháp số mô ứng với giá trị (m0=n0=10 -3 cm ) Hình 1.8: Đường cong OSL với d bậc động học tổng quát b = 1.3 v 15 16 bao gồm n0=10 /cm , N=10 /cm v 10 11 12 Hình 1.9: Tương đương liều cá nhân Hình 2.1: Vỏ ngồi liều kế OSL - Hình 2.2: Cấu tạo trượt liề Hình 2.3: Cấu tạo thân liều kế OSL l 13 Hình 2.4a: Hệ số μen/ρ (g/cm ) m lượng photon 14 Hình 2.4b: Hệ số μen/ρ (g/cm ) hàm số khối Z pháp đo liều xạ nơtron trường xạ hỗn hợp nơtron – gamma Ngoài một hướng nghiên cứu khác nghiên cứu sử dụng chip OSL đơn gọi nanoDot để đo liều bệnh nhân chẩn đoán y tế 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS.TS Ngô Quang Huy (2004), An tồn xạ ion hóa, Nhà xuất khoa học kỹ thuật tr 10-50 Tiếng Anh Eduardo G.Yukihara, Stephen W.S McKeever (2011), Opptically Stimulated Luminescence Fundamentals and Applications, Elsevier Science B.V, pp 10-173 International Standard IEC 1066 (1991), Thermoluminescence dosimetry systems for personal and environment monitoring, IEC publication, pp 07-107 ICRP Publication 74 (1996), Conversion Coefficients for use in Radiological Protection against External Radiation, Pergamon, pp 120-166 International Atomic Energy Agency (1999), Assessment of Occupational Exposure due to external sources of radiation, IAEA Safety guide R-SG 1.3 International Atomic Energy Agency (2000), Safety Report No.16 “Calibration of radiation protection monitoring instrument’’ Safety report series, ISSN 1020-6450, Printed by IAEA in Austria, pp 43-70 Jame R Kerns, B.S (2010), Characterization of Optically Stimulated Luminescence detectors in photon & proton beams for use in anthropomorphic phantoms, Master thesis of Science, pp 8-11 L.Botter-Jensen, S.W.S McKeever, A.G.Winter (2003), Optically Stimulated Luminescence Dosimetry, John Wiley and Sons Ltd Publication, pp 11-93 76 Phụ lục 1: Bảng giá trị phân bố student Phụ lục 2: Kết thực nghiệm xác định ngưỡng nhạy liều kế TLD-100 Số thứ tự 10 Độ lệch chuẩn xác định từ bảng số liệu 16.7 μSv Do ngưỡng nhạy liều kế TLD-100 là: 3* 16.7 = 50 μSv = 0.05 mSv Phụ lục 3: Phẩm chất chùm tia X chuỗi phổ hẹp theo chuẩn ISO 4037 Đại lượng xạ N-40 N-60 N-80 N-120 Phụ lục Bảng 1: Kết đo phụ thuộc góc liều kế TLD với xạ Góc 137 Cs 78 15 30 45 60 Bảng 2: Kết khảo sát phụ thuộc góc liều kế TLD với xạ (Các kết tham chiếu góc ) Góc -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 137 Cs 79 Bảng 3: Kết đo phụ thuộc góc liều kế TLD với xạ tia X ISO N80 Góc -60 -45 -30 -15 15 30 45 60 80 Bảng 4: Kết khảo sát phụ thuộc góc liều kế TLD với xạ tia X ISO N-80 (Các kết tham chiếu góc ) Góc -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 Phụ lục 5: Bảng giá trị chuyển đổi từ kerma khơng khí sang đại lượng liều cá nhân Hp(d) tương ứng (Hp(d)/ Ka) Phẩm chất xạ N-10 N-15 N-20 N-25 N-30 N-40 N-60 N-80 N-100 N-120 N-150 N-200 N-250 N-300 S-Cs S-Co 81 Phụ lục 6: Bảng giá trị hệ số chuẩn liều kế (hệ số hiệu chỉnh độ nhạy chip: ECC) 100 liều kế OSL dùng thí nghiệm luận văn Số thứ tự 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 82 83 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 84 ... kế, hệ thiết bị đo đơn giản, thuận tiện phương pháp đo liều quang phát quang sử dụng liều kế OSL hứa hẹn khắc phục tồn góp phần đa dạng hóa phương pháp đo liều Việt Nam Do chưa có sở nghiên cứu, ... CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LIỀU KẾ OSL VÀ HỆ MÁY ĐỌC LIỀU KẾ OSL MICROSTAR 2.1 Cấu tạo liều kế OSL loại Inlight model Liều kế OSL - Inlight model đáp ứng với xạ photon beta sử dụng để đo liều toàn thân Hp(10),... xạ ion hóa lĩnh vực khác đo liều cá nhân, đo liều y tế, đo liều môi trường, đo liều vũ trụ, đo liều cho mục đích an ninh… Hiện nay, liều kế OSL sử dụng nhiều nước giới Pháp, Mỹ, Canada, Nhật Bản,