Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá một số thông số kỹ thuật của hệ phổ kế gamma dùng detector hpge gem 15p4

THƯ VIỆN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH PHẠM NGUYỄN THÀNH VINH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ PHỔ KẾ GAMMA DÙNG DETECTOR HPGe GEM 15P4 Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số : 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học TS VÕ XUÂN ÂN TP.HỒ CHÍ MINH – NĂM 2010 LỜI CẢM ƠN Trong q trình hồn thành luận văn, nhận nhiều quan tâm, động viên, giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn bè Xin cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến: TS Võ Xuân Ân, người hướng dẫn khoa học, TS Trần Văn Luyến, người thầy đã định hướng, bảo tạo cho tơi lịng tự tin thời gian thực luận văn, truyền cho say mê nghiên cứu khoa học, trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt tơi thực thao tác thí nghiệm PGS.TSKH Lê Văn Hoàng, TS Nguyễn Văn Hoa, TS Nguyễn Mạnh Hùng, người thầy bên cạnh động viên tơi vượt qua khó khăn q trình thực luận văn TS Thái Khắc Định, người bỏ nhiều cơng sức cho dự án Phịng thí nghiệm Vật lý hạt nhân Tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu tơi Q thầy cô Bộ môn Vật lý hạt nhân Khoa Vật lý tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất; bạn Trịnh Hoài Vinh bạn Hoàng Bá Kim cho tơi lời đóng góp, đồng thời ln bên cạnh giúp đỡ tơi q trình thực thí nghiệm Xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến bố mẹ gia đình DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh ADC Khối biến đổi tương tự - số Analog – to – digital converter BS Đỉnh tán xạ ngược Back scattering CE Mép Compton Compton Edge DE Đỉnh thoát đôi Double escape ĐHKHTN Tp.HCM Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh ĐHSP Tp.HCM Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh FWFM Độ rộng đỉnh lượng toàn phần Full width at fiftieth maximum 1/50 chiều cao cực đại FWHM Độ rộng đỉnh lượng toàn phần Full width at haft maximum 1/2 chiều cao cực đại FWTM Độ rộng đỉnh lượng toàn phần Full width at tenth maximum 1/10 chiều cao cực đại HPGe High Purity Germanium LEGe Low Energy Germanium MCA Máy phân tích biên độ đa kênh Multi channel analysis P/C Tỷ số đỉnh/Compton Peak/Compton PTN Phòng thí nghiệm REGe Reverse Electrode Coaxial Germanium SE Đỉnh đơn TTHN Tp.HCM Trung tâm Hạt nhân Thành phố Hồ Chí Single escape Minh ULEGe VLHN Ultra Low Energy Germanium Vật lý hạt nhân MỞ ĐẦU Các kỹ thuật ghi đo xạ phát triển không ngừng kể từ tượng phóng xạ phát Becquerel vào năm 1896 Sự đời detector bán dẫn detector germanium siêu tinh khiết (HPGe) detector silicon (Si) năm 1960 cách mạng hóa lĩnh vực đo phổ gamma Kỹ thuật đo phổ gamma trở thành công nghệ tiên tiến nhiều lĩnh vực khoa học hạt nhân ứng dụng đo hoạt độ phóng xạ đồng vị phóng xạ tự nhiên, sử dụng phép phân tích kích hoạt để đo đồng vị khơng có tính phóng xạ phương pháp huỳnh quang tia X với độ xác cao Hiện ước tính có 10000 detector bán dẫn vận hành toàn giới [4] Hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe ứng dụng rộng rãi việc đo đạc nguồn phóng xạ với khoảng lượng trải dài từ vài keV đến hàng MeV Tùy thuộc vào mục đích sử dụng miền lượng tia gamma quan tâm, người ta chế tạo detector HPGe với nhiều cấu hình khác detector Ge có lượng cực thấp ULEGe, detector Ge có lượng thấp LEGe, detector Ge đồng trục điện cực ngược REGe, detector đồng trục Coaxial Ge detector Ge dạng giếng Well Ở Việt Nam, từ lâu nhiều sở Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam như: Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân Hà Nội, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, TTHN Tp.HCM Trường ĐHKHTN Tp.HCM trang bị hệ phổ kế gamma loại nghiên cứu ứng dụng phân tích mẫu mơi trường hoạt độ thấp [9] Những cơng trình nghiên cứu nước giới liên quan đến việc sử dụng hệ phổ kế thường tập trung vào vấn đề như: nghiên cứu khả che chắn buồng chì [10]; nghiên cứu hàm đáp ứng detector, đánh giá đặc trưng phổ gamma đo độ phân giải, giới hạn phát hiện, phông tự nhiên, miền liên tục phổ, tỷ số P/C, tỷ số P/T [1], [8], [9], [10], [12]; nghiên cứu tối ưu hóa phép đo mẫu mơi trường có hoạt độ thấp [10], [22]; nghiên cứu hiệu suất, yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hiệu ứng trùng phùng tổng, hiệu ứng tự hấp thụ, thay đổi hiệu suất ghi theo lượng, theo khoảng cách [13], [14], [15], [26] Việc nghiên cứu đánh giá tổng quát thông số kỹ thuật hệ phổ kế việc làm thường quy tất phịng thí nghiệm có trang bị hệ phổ kế gamma thực Năm 2007, Bộ môn VLHN thuộc Khoa Vật lý, Trường ĐHSP Tp.HCM xây dựng dự án trang bị cho PTN VLHN hệ đo gamma phông thấp sử dụng detector HPGe Nhằm mục đích theo dõi sử dụng hiệu hệ phổ kế, thông số kỹ thuật hệ phổ kế cần nghiên cứu đánh giá cách có hệ thống Kết coi sở cho việc theo dõi trình hoạt động hệ phổ kế sau Vì vậy, thực đề tài với mục tiêu chuẩn hóa hệ đo, đánh giá số thơng số kỹ thuật hệ phổ kế gamma đồng thời xây dựng sở liệu phổ gamma ban đầu cho hệ phổ kế dựa nguồn chuẩn có sẵn PTN Kết đề tài đóng góp vào sở liệu PTN VLHN, Trường ĐHSP Tp.HCM, thơng số kỹ thuật đánh giá khảo sát trực tiếp ban đầu đưa hệ phổ kế gamma trang bị vào hoạt động Kết liệu tham khảo có giá trị cho trình sử dụng nghiên cứu hệ phổ kế sau Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe GEM 15P4 hãng Ortec, Inc đặt PTN VLHN, Trường ĐHSP Tp.HCM nguồn chuẩn RSS – 8EU với nguồn chuẩn điểm 133Ba, 109Cd, 57Co, 60Co, 54Mn, 22Na 65Zn Phương pháp nghiên cứu đề tài thực nghiệm đánh giá khảo sát hệ phổ kế gamma có Nội dung luận văn gồm có ba chương: Chương phần tổng quan, trình bày tiến trình phát triển detector ghi đo xạ tia X tia gamma, tình hình nghiên cứu nước giới liên quan đến hệ phổ kế gamma sử dụng detector bán dẫn HPGe, sở lý thuyết liên quan đến đề tài giới thiệu tổng quan hệ phổ kế gamma PTN VLHN, Trường ĐHSP Tp.HCM Chương phần thực nghiệm xác định thông số kỹ thuật hệ phổ kế gamma như: đánh giá thông số vận hành hệ phổ kế; phân tích đặc trưng phổ gamma (dạng đỉnh, đỉnh lượng toàn phần, mép tán xạ Compton, đỉnh tán xạ ngược, đỉnh đơn, đơi, tỷ số P/C); khảo sát tượng trôi kênh theo thời gian; xây dựng đường cong hiệu suất theo lượng detector khoảng cách cm, 10 cm 15 cm kể từ nguồn đến detector; xác định giới hạn phát detector số đỉnh lượng cần quan tâm Chương phần kết luận trình bày nhận định, tổng kết đánh giá kết đạt luận văn đồng thời đề xuất hướng phát triển luận văn Chương TỔNG QUAN 1.1 Những tiến lĩnh vực chế tạo detector ghi đo xạ Các detector ghi xạ tia X tia gamma hệ xác định có mặt cường độ chùm xạ Hiện nay, detector tiên tiến giúp nhà khoa học giải vấn đề nảy sinh VLHN nhờ vào đặc trưng quan trọng tia X tia gamma dựa phổ ghi nhận Sau tranh tổng thể nêu lên kiện quan trọng lịch sử phát triển ứng dụng detector ghi nhận xạ tia X tia gamma Năm 1985, Roentgen tình cờ phát tia X thông qua phát quang số vật liệu nằm cách xa ống phóng điện chứa khí Từ đó, phép đo tia X thực dựa vào detector sơ khai sử dụng phương pháp phát huỳnh quang, buồng ion hóa chứa khí Việc nghiên cứu đặc trưng tia X phát triển nhờ vào phương pháp nhiễu xạ tia X mặt tinh thể tinh khiết nhà khoa học Bragg Năm 1896, tượng phóng xạ tự nhiên Becquerel phát Đến năm 1900, Villard quan sát thành phần xạ nhân phóng xạ tự nhiên có loại xạ có khả đâm xuyên mạnh không bị lệch điện trường từ trường tia  ,  Đó xạ điện từ bước sóng ngắn hay cịn gọi xạ gamma Năm 1908, Rutherford Geiger chế tạo ống đếm chứa khí giúp người sử dụng phát tồn xạ tia X tia gamma cách tức thời, đồng thời cho phép người sử dụng xác định định lượng đặc tính xạ Đây bước tiến nhảy vọt so với kỹ thuật xử lý kính ảnh trước Các loại ống đếm tỷ lệ có khả đo cường độ chùm xạ tia X tia gamma quan tâm không xác định lượng chùm xạ Năm 1948, Hofstadter chế tạo detector nhấp nháy NaI (Tl) có khả đo phổ gamma với dải lượng rộng so với detector trước Kích thước tinh thể nhấp nháy cải tiến khơng ngừng giúp detector nhấp nháy có khả hấp thụ xạ lượng cao, chí lên đến MeV Đặc trưng detector nhấp nháy độ phân giải tương đối cao (FWHM vạch lượng 661,6 keV đồng vị phóng xạ 137Cs 45 keV vào cỡ 7%), tinh thể nhấp nháy có đặc tính vật lý đặc tính hóa học ổn định, hiệu suất tương đối cao Độ phân giải lượng cao detector nhấp nháy cho phép người sử dụng phân biệt vạch lượng riêng lẻ ứng với đỉnh lượng toàn phần xạ gamma khác Nửa đầu thập kỷ 60 kỷ trước, hệ phổ kế gamma nghiên cứu phát triển theo chế nhiễu xạ chùm tia gamma tinh thể Bragg gọi phổ kế nhiễu xạ tinh thể Ưu điểm loại phổ kế độ phân giải cao, đặc biệt vùng lượng thấp (FWHM vạch lượng 100 keV vào cỡ eV) Tuy nhiên nhược điểm loại phổ kế hiệu suất ghi thấp Do đó, hệ phổ kế loại dùng để đo số nguồn phóng xạ có cường độ lớn, đồng thời sử dụng để chuẩn hóa hệ đo phổ kế gamma khác nhờ vào độ xác cao Năm 1926, Pell số nhóm nghiên cứu khác chế tạo thành công detector bán dẫn Ge(Li) Cơng trình mở cách mạng lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng vật liệu bán dẫn để chế tạo detector ghi đo xạ tia X, tia gamma phát hạt mang điện khác Để nâng cao hiệu suất ghi nhận tín hiệu đầu vào, detector loại cần phải chế tạo dạng đơn tinh thể với vật liệu bán dẫn có độ tinh khiết cao Tuy nhiên, việc chế tạo detector bán dẫn đơn tinh thể việc làm khó khăn nên số vật liệu bán dẫn Si Ge sử dụng để chế tạo detector bán dẫn kích thước lớn với độ phân giải cao Các detector bán dẫn sử dụng vật liệu bán dẫn Ge cho phép đo dải lượng rộng, detector bán dẫn sử dụng Si đo vùng lượng thấp nguyên tử số Si thấp Ưu điểm bật detector bán dẫn độ phân giải cao so với hệ detector trước (FWHM vạch lượng 1332,5 keV đồng vị 60Co cỡ keV, cao gấp mười lần so với detector nhấp nháy NaI(Tl)) [25] Việc nâng cao độ phân giải có ý nghĩa đặc biệt quan trọng công nghệ chế tạo phổ kế gamma để phục vụ cho nghiên cứu ứng dụng, cho phép người sử dụng xác định hầu hết nhóm xạ gamma đơn có mặt phổ Vào năm 1980, detector bán dẫn sử dụng Ge siêu tinh khiết chế tạo nhằm khắc phục khuyết điểm lớn loại detector bán dẫn trước Ge(Li) cần phải giữ lạnh nhiệt độ nitơ lỏng Loại detector bán dẫn di chuyển bảo quản nhiệt độ phịng khơng sử dụng Detector bán dẫn Ge siêu tinh khiết có hiệu suất ghi độ phân giải tốt so với detector Ge(Li) (FWHM vạch lượng 1332,5 keV đồng vị 60Co thường nhỏ keV), phổ gamma thu cho khả phân tích tốt Hiện nay, detector HPGe ngày ứng dụng rộng rãi kỹ thuật đo hoạt độ mẫu phóng xạ Sự xuất hệ detector bán dẫn thay loại detector nhấp nháy loại khác đời trước Ngày nay, người sử dụng khơng cần quan tâm nhiều đến độ phân giải detector ghi đo xạ mà cần tập trung cải thiện hệ thống điện tử cho tín hiệu đầu tối ưu, nâng cao hiệu suất ghi detector cách chế tạo đơn tinh thể bán dẫn lớn lựa chọn hình học đo nguồn detector thích hợp [1], [25] 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước Tại Việt Nam, việc nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với nghiên cứu lý thuyết sử dụng chương trình mơ Monte Carlo hệ phổ kế gamma phông thấp tương đối nhiều TS Trần Văn Luyến nghiên cứu hệ phổ kế gamma, đặc trưng hệ phổ kế ứng dụng hệ phổ kế vào việc nghiên cứu phơng phóng xạ mơi trường cho vùng Nam Việt Nam [10] Các tác giả Trần Thiện Thanh, Võ Thị Ngọc Thơ nghiên cứu tượng trùng phùng tổng phổ gamma nguồn đa [14], [15] Các tác giả xây dựng chương trình hiệu chỉnh trùng phùng tổng dựa vào phương pháp tỷ số theo khoảng cách phương pháp ma trận Nhóm nghiên cứu Ngơ Quang Huy, Đỗ Quang Bình, Võ Xuân Ân [5], [6], [7] Đại học Công nghiệp Tp.HCM TTHN Tp.HCM nghiên cứu phổ tối ưu hiệu suất hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe đặt TTHN Tp.HCM chương trình MCNP4C2 có kết hợp với thực nghiệm để kiểm chứng Nhóm nghiên cứu Mai Văn Nhơn, Trương Thị Hồng Loan, Đặng Nguyên Phương, Trần Ái Khanh, Trần Thiện Thanh [8], [11], [13] Bộ môn VLHN, Trường ĐHKHTN Tp.HCM sử dụng phương pháp mô Monte Carlo với chương trình MCNP4C2 MCNP5 để nghiên cứu chuẩn hiệu suất đặc trưng đáp ứng detector HPGe có PTN VLHN, Trường ĐHKHTN Tp.HCM Năm 2009, luận án Tiến sĩ tác giả Trương Thị Hồng Loan [9] thực việc nghiên cứu nhiều toán hạt nhân, sử dụng kết hợp thực nghiệm mơ chương trình MCNP: nghiên cứu hàm đáp ứng, hiệu chuẩn hiệu suất ghi hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe khử miền liên tục phổ gamma sử dụng thuật toán giải cuộn ML-EM 1.2.2 Tình hình nghiên cứu giới Năm 1986, Bikit Veskovic nghiên cứu xác định chiều dài tối ưu nguồn trụ dùng việc đo đạc hoạt độ số lượng gamma quan tâm [22] Năm 1990, Moss cộng đưa kết so sánh hàm đáp ứng thực nghiệm hàm đáp ứng tính tốn thuật toán Monte Carlo cho nguồn chuẩn 65Zn, 137Cs 113Sn Trong đó, đặc trưng phổ phân tích cho kết phù hợp tốt thực nghiệm tính tốn mơ [36] Năm 1992, cơng trình [17] Aksoy sử dụng detector HPGe để tính tốn hiệu suất ghi tuyệt đối cho đỉnh lượng tương ứng từ 40 keV đến 1500 keV Để đưa đường chuẩn hiệu suất, 14 nguồn chuẩn có chu kỳ bán rã lớn sử dụng Các nguồn đo với khoảng cách từ nguồn đến detector khác nhau, sau kết đem so sánh với Kết cho thấy, khoảng cách nguồn – detector nhỏ cần thiết phải hiệu chỉnh trùng phùng tổng Ngoài ra, đường chuẩn hiệu suất giúp nội suy hiệu suất đỉnh lượng khoảng lượng từ 40 keV đến 1500 keV Năm 2000, cơng trình [35], Mietelski Meczynski đưa phương pháp sử dụng hệ phổ kế gamma phông thấp để xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ 90Sr Các tác giả sử dụng phổ xạ hãm tạo tương tác chùm tia beta nguồn 90Sr phát chất liệu hấp thụ khác bao gồm nhôm, sắt, đồng, chì Kết thực nghiệm cho thấy giới hạn phát sử dụng detector HPGe có hiệu suất tương đối 10% 0,38 Bq Năm 2002, Baglin khẳng định nguồn 66 Ga nguồn thích hợp cho việc chuẩn hóa detector vùng lượng cao, lên đến 4806 keV [21] Trong năm 2002 2005, nhóm nghiên cứu Hardy, Karamanis, El-Gharbawy cơng bố cơng trình [26], [28], [30] xây dựng đường cong hiệu suất cho detector HPGe nguồn chuẩn điểm Trong đó, quy trình chuẩn hiệu suất cho detector HPGe đưa Ngoài ra, họ đường cong hiệu suất thực nghiệm cho khoảng cách nguồn – detector xác định dùng để trích xuất đường cong hiệu suất tương ứng với hình học đo khác (khoảng cách nguồn – detector có giá trị khác) cách sử dụng phần mềm tính tốn [26] Kết thực nghiệm so sánh với kết mô sử dụng chương trình MCNP4B GEANT 3.21 cho thấy có phù hợp tốt tính tốn mơ thực nghiệm Năm 2006, nhóm nghiên cứu Jutier tính tốn hoạt độ phóng xạ nguyên tố phóng xạ 176 Lu sử dụng 22 đỉnh lượng phổ gamma ghi nhận lòng đất Kết thực nghiệm cho thấy 17 đỉnh đỉnh trùng phùng hay tia gamma tia X Mối tương quan trùng phùng tổng thiết lập nhờ vào chương trình tính tốn Coincal Monte Carlo [29] Năm 2006 năm 2007, cơng trình [18], [34] nghiên cứu chuẩn hiệu suất cho hình học đo khác detector HPGe nguồn phóng xạ dạng đĩa cách sử dụng detector điểm giả định Sự tương quan tốc độ đếm khoảng cách từ mặt phẳng detector giả định đến bề mặt detector giúp nội suy ngoại suy đường chuẩn hiệu suất cho nguồn đĩa khoảng cách nguồn – detector khác Năm 2007, Mrđa cộng nghiên cứu đóng góp xạ hãm đồng vị 210 Pb vật chất làm buồng chì che chắn phóng xạ vào phơng phóng xạ Kết nghiên cứu cho thấy với hoạt độ phóng xạ riêng 25 Bq/kg 210 Pb, xạ hãm đóng góp đến 20% vào phơng phóng xạ [23] Năm 2009, cơng trình [16] nhóm nghiên cứu Asm đưa thơng số tối ưu hóa cho việc chế tạo hộp đựng mẫu Marinelli nhằm mục đích nâng cao hiệu suất ghi nhận cho detector HPGe Việc nâng cao hiệu suất ghi nhận giúp cho q trình đo đạc rút ngắn hơn, từ tiết kiệm thời gian nâng cao hiệu kinh tế 1.3 Cơ sở vật lý tương tác gamma với vật chất 1.3.1 Hiệu ứng quang điện Trong hiệu ứng hấp thụ quang điện, lượng tử gamma va chạm với electron quỹ đạo hoàn tồn biến mất, tồn lượng gamma truyền cho electron quỹ đạo để bay khỏi nguyên tử Electron gọi electron quang điện Electron quang điện bay với động Ee hiệu số lượng gamma tới E lượng liên kết  lk electron lớp vỏ trước bị bứt E  E e   lk (1.1) Trong đó:  lk   K lớp K,  lk   L lớp L  K   L Theo hệ thức (1.1) lượng tia gamma phải lớn lượng liên kết electron hiệu ứng quang điện xảy Những tia gamma có lượng vào khoảng vài trăm keV truyền phần lớn lượng cho electron quang điện Hiệu ứng quang điện không xảy electron khơng thỏa mãn định luật bảo tồn lượng bảo tồn động lượng [4] Như vậy, muốn có hiệu ứng quang điện cần có thêm điều kiện electron phải trạng thái liên kết với nguyên tử đồng thời lượng tia gamma khơng q lớn Vì tia gamma lượng lớn coi electron electron liên kết yếu, gần electron tự tượng quang điện khơng xảy Hình 1.1 Cơ chế tượng quang điện Trong hiệu ứng quang điện, electron quang điện bị bứt ngồi, tạo lỗ trống lớp vỏ mà bứt Lỗ trống nhanh chóng lấp đầy electron tự môi trường vật chất dịch chuyển electron lớp nguyên tử Kèm với dịch chuyển electron hai lớp nguyên tử việc phát tia X đặc trưng hay gọi tia X huỳnh quang Tia X đặc trưng bị hấp thụ nguyên tử khác DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ [1] T.V Luyen, T.K Dinh, P.N.T Vinh (2007), “Using XRF to analyze the distribution of elements in soil profiles”, Reported at 7th National Conference On Nuclear Science and Technology, Da Nang [2] H.D Tam, P.N.T Vinh, T.H Vinh, L.T.M Thuan (2010), “Forming the curve of efficiency of HPGe detector system using standard dish source for nuclear laboratory of Ho Chi Minh City University of Pedagogy”, Journal of Natural Science of Ho Chi Minh City University of Education 21 (55), pp 85 - 90 [3] T.H Vinh, V.X An, H.D Tam, P.N.T Vinh (2010), “Modelling of the GEM 15P4 HPGe detector used in gamma spectrometry by the MCNP5 code”, 7th Scientific Conference, University of Natural Sciences VNU-HCMC (Accepted) TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Võ Xuân Ân (2008), Nghiên cứu hiệu suất ghi nhận detector bán dẫn siêu tinh khiết (HPGe) phổ kế gamma phương pháp Monte Carlo thuật toán di truyền, luận án tiến sỹ, Trường ĐHKHTN Tp.HCM [2] Nguyễn Văn Đỗ, Phạm Đức Khuê, (2000), “Phân tích Uran phương pháp đo phổ gamma tự nhiên kích hoạt neutron”, Hội nghi Vật lý toàn quốc lần thứ Hà Nội 2/2000 [3] David Halliday, Robert Resnick, Jeard Walker, (1999), Cơ sở vật lý, Tập Quang học vật lý lượng tử, Nhà xuất giáo dục [4] Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Ngơ Quang Huy, Đỗ Quang Bình, Võ Xn Ân (2005), “Nghiên cứu tăng bề dày lớp germanium bất hoạt detector bán dẫn siêu tinh khiết chương trình MCNP”, Tạp chí phát triển Khoa học & Cơng nghệ, Đại học Quốc Gia Tp.HCM, tập 8, số 12, trang 35-43 [6] Ngơ Quang Huy, Đỗ Quang Bình, Võ Xn Ân (2006), “Mô phổ gamma phức tạp đo hệ phổ kế gamma dùng detector chương trình MCNP”, Tạp chí phát triển Khoa học & Cơng nghệ, Đại học Quốc Gia Tp.HCM, tập 9, số 9, trang 63-70 [7] Ngơ Quang Huy, Đỗ Quang Bình, Võ Xn Ân (2007), “Khảo sát ảnh hưởng thông số vật lý đến hiệu suất đếm detector bán dẫn siêu tinh khiết chương trình MCNP4C2”, Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Tp.HCM, tập 10, số 5, trang 2126 [8] Trương thị Hồng Loan, Đặng Nguyên Phương, Mai văn Nhơn (2008), “Khảo sát ảnh hưởng việc trừ phơng có khơng có che chắn mẫu hệ phổ kế gamma”, Hội nghị Khoa học lần thứ 6, Trường ĐHKHTN, Đại học Quốc Gia Tp.HCM, trang 54 [9] Trương Thị Hồng Loan (2010), Áp dụng phương pháp mô Monte Carlo để nâng cao chất lượng hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe, Luận án Tiến sĩ, ĐHKHTN Tp.HCM [10] Trần Văn Luyến (2005), Nghiên cứu phông phóng xạ vùng Nam Việt Nam, Luận án tiến sỹ trường ĐHKHTN Tp.HCM [11] Mai văn Nhơn, Trương thị Hồng Loan, Trần Ái Khanh, Trần Thiện Thanh, Đặng Nguyên Phương (2008), “Nghiên cứu ảnh hưởng tán xạ nhiều lần từ vật liệu xung quanh đầu dò lên phổ lượng gamma đầu dị chương trình MCNP”, Tạp chí phát triển Khoa học &Cơng nghệ, Đại học Quốc Gia Tp.HCM, tập 11, số 10, trang 66-76 [12] Huỳnh Trúc Phương (2006), Khảo sát đặc trưng detector HPGe môn Vật lý Hạt nhân – Ứng dụng xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên mẫu đất, Báo cáo nghiệm thu đề tài nghiên cứu cấp trường ĐHKHTN Tp.HCM [13] Đặng Nguyên Phương, Nguyễn Võ Hoài Thơ, Trương thị Hồng Loan (2008), “Xây dựng chương trình hiệu chỉnh trùng phùng cho hệ phổ kế gamma”, Hội nghị khoa học lần thứ 6, Trường ĐHKHTN Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, trang 53 [14] Trần Thiện Thanh (2007), Hiệu chỉnh trùng phùng tổng hệ phổ kế gamma sử dụng chương trình MCNP, Luận văn thạc sỹ, Trường ĐHKHTN Tp.HCM [15] Võ Thị Ngọc Thơ (2009), Xây dựng chương trình hiệu chỉnh trùng phùng cho hệ phổ kế gamma, Luận văn thạc sỹ, Trường ĐHKHTN Tp.HCM Tiếng Anh [16] Asm S.A., Kevin C., Albert C., Cardenas-Mendez E., Kramer G.H (2009), “Optimization of geometric parameters for Marinelli beaker to maximize the detection efficiency of an HPGe detector”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 610, pp.718 – 723 [17] Aksoy A (1993), “Effeciency calibration of HPGe detector in far and close geometries”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Articles, Vol.169, No.2, pp 463 – 469 [18] Alfassi Z.B., Lavi N., Presler O., Pushkarski V (2007), “HPGe virtual point detector for radioactive disk sources”, Applied Radiation and Isotopes 65, pp 253 – 258 [19] AMETEK, INC ORTEC Technical Support Specialist (2007), Solid – state photon detector [20] AMETEK, INC ORTEC Technical Support Specialist (2010), Germanium Detector Diagram [21] Baglin C.M., Browne E., Norman E.B., Molnar G.L., Belgya T., Revay Zs., Szelecsenyi F (2002), “66Ga: A standard for high – energy calibraion of Ge detectors”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 481, pp 365 – 377 [22] Bikit I., Veskovic M (1986), “Determination of the optimal ength of cylindrical sources for specific gamma activity measuments”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 243, pp 227 – 229 [23] Bikit I., Mrđa D., Veskovic M., Forkapic S (2007), “Contribution of 210Pb bremsstrahlung to the background of lead shielded gamma spectrometers”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 572, pp 739 – 744 [24] Currie L A., (1968) Anal Chem., 40, pp 587 [25] Debertin K., Helmer R.G (1988), Gamma – ray and X – ray spectromery with semiconductor detectors, Science Publishing Copany, Inc., Amsterdam [26] El-Gharbawy H.A., Metwally S.M., Sharshar T., Elinimr T., Badran H.M (2005), “Establishment of HPGe detector efficiency for point sourc including true coincidence correction”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 550, pp 201 – 211 [27] Evans R.D (1995), The Atomic Nucleus, McGraw-Hill Book Company [28] Hardy J.C., Iacop V.E., Sanchez-Vega M., Effinger R.T., Lipnik P., Mayers V.E., Willis D.K., Helmer R.G (2002), “Precise efficiency calibration of an HPGe detector: source measurements and Monte Carlo calculations with sub-percent precision”, Aplied Radiation and Isostopes 56, pp 65-69 [29] Jutier C., Le Petit G (2006), “Activity measurement of a 176Lu sample using coincidence peaks and Monte Carlo simulations”, Applied Radiation and Isotopes 64, pp 1292 – 1296 [30] Karamanis D., Lacoste V., Andriamonje S., Barreau G., Petit M (2002), “Experimental and simulated efficience of a HPGe detector with point – like and extended sources”, Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A 487, pp 477 - 487 [31] Kim K.H., Burnett W.C., (1985) “226Ra in phosphat nodules from the Peru/Chileseafloor” Geochimica et Cosmoschimica Acta 49, pp 1073-1081 [32] Knoll G.F (1999), Radiation detection and measurement, third edition, John Wiley & Sons, Inc [33] Lau H.M., Sakanoue M., Komura K., (1982), “Absolute determination of uranium concentration by hyperpure Germanium LEPS” Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A, pp 200 [34] Mahling S., Orion I., Alfassi Z.B (2006), “The dependence of the virtual point – detector on the HPGe detector dimensions”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 557, pp 544 – 553 [35] Mietelski J.W., Meczynski W (2000), “Application of a low-background gamma-ray spectrometer to the determination of 90Sr”, Applied Radiation and Isotopes 53, pp 121 – 126 [36] Moss C.E., Steetman J.R (1990), “Comparison of calculated and measured response functions for germanium detectors”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 299, pp 98 – 101 [37] Nix D.E and Scott N.E (1976), “Detection efficiency calibration for radiological monitoring of nuclear plants” Radioelement Analysis Progress and Problem Proc Of the 23rd Conf on Analytical Chemistry in Energy and Technology, Gatlinburg, Tennessee [38] Noguchi M (2003), Gamma ray Spetrometry, Join VAEC – JAERI Training Course on Radiation Measurement, Hà Nội [39] Sanderson C.G (1976), “Comparison of Ge(Li) well and N – type coaxial detectors for low energy gamma ray analysis of environment samples”, Radioelement analysis Progress and Problems Proc Of the 23rd Conf on Analytical Chemistry in Energy and Technology, Gatlinburg, Tennessee [40] Tran V.L., Le D.T., (1991), “Linhchi mushroom as biological monitor or Cs-137 environmental pollution”, J Radioanal Nucl Chem Lett 155(6), pp 51 – 58 [41] X – Monte Carlo Team (2003), MCNP – A General Purpose Monte Carlo N – Particle Transport Code, Version 5, Volume I: Overview and Theory, Los Alamos National Laboratory, LA-UR-03-1987 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hệ phổ kế gamma PTN VLHN, Trường ĐHSP Tp.HCM Phụ lục Đặc trưng nguồn phóng xạ sử dụng thực nghiệm Nguồn T1/2 Năng Cường độ Hoạt độ Nơi sản Ngày lượng phát (%) ( Ci ) xuất sản (keV) 133 109 Ba 80.99 43.1000 276.39 7.16400 302.85 18.3300 356.02 62.0500 383.85 8.9400 USA 1/2008 Cd 462.6 ngày 88.03 3.6100 USA 1/2008 Co 271.8 ngày 122.06 85.6000 USA 12/2007 136.47 10.6800 1173.24 99.9736 USA 1/2008 1332.55 99.9856 312.7 ngày 835.00 99.9760 USA 1/2008 2.602 năm 511.00 179.7900 USA 12/2007 1274.53 99.94400 1115.55 50.6 USA 12/2007 - Germany 57 60 Co 54 10.51 năm xuất Mn 22 Na 65 Zn 226 Ra 5.271 năm 244.3 ngày 1602 năm - 1968 Phụ lục Phổ phơng phóng xạ tự nhiên Counts Phơng buồng chì mở nắp buồng chì Counts Phơng buồng chì đóng nắp buồng chì Phụ lục Sơ đồ phân rã số nguồn phóng xạ quan tâm (4) (1) (2) (3) Sơ đồ phân rã 133Ba Cột 1: Thời gian sống trung bình mức lượng tương ứng Cột 2: Spin độ chẵn lẻ mức lượng tương ứng Cột 3: Giá trị lượng mức lượng tương ứng Cột 4: Xác suất chuyển dời mức lượng tương ứng (%) Sơ đồ phân rã 109Cd Cột 1: Thời gian sống trung bình mức lượng tương ứng Cột 2: Spin độ chẵn lẻ mức lượng tương ứng Cột 3: Giá trị lượng mức lượng tương ứng Cột 4: Xác suất chuyển dời mức lượng tương ứng (%) Sơ đồ phân rã nguồn 57Co Cột 1: Thời gian sống trung bình mức lượng tương ứng Cột 2: Spin độ chẵn lẻ mức lượng tương ứng Cột 3: Giá trị lượng mức lượng tương ứng Cột 4: Xác suất chuyển dời mức lượng tương ứng (%) Sơ đồ phân rã 60Co Cột 1: Thời gian sống trung bình mức lượng tương ứng Cột 2: Spin độ chẵn lẻ mức lượng tương ứng Cột 3: Giá trị lượng mức lượng tương ứng Cột 4: Xác suất chuyển dời mức lượng tương ứng (%) Sơ đồ phân rã 54Mn Cột 1: Thời gian sống trung bình mức lượng tương ứng Cột 2: Spin độ chẵn lẻ mức lượng tương ứng Cột 3: Giá trị lượng mức lượng tương ứng Cột 4: Xác suất chuyển dời mức lượng tương ứng (%) Sơ đồ phân rã 22Na Cột 1: Thời gian sống trung bình mức lượng tương ứng Cột 2: Spin độ chẵn lẻ mức lượng tương ứng Cột 3: Giá trị lượng mức lượng tương ứng Cột 4: Xác suất chuyển dời mức lượng tương ứng (%) Sơ đồ phân rã 65Zn Cột 1: Thời gian sống trung bình mức lượng tương ứng Cột 2: Spin độ chẵn lẻ mức lượng tương ứng Cột 3: Giá trị lượng mức lượng tương ứng Cột 4: Xác suất chuyển dời mức lượng tương ứng (%) ... XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ PHỔ KẾ GAMMA 1.5 Đánh giá thông số vận hành hệ phổ kế gamma 1.5.1 Các thông số hệ điện tử 1.5.1.1 Các thông số vận hành hệ điện tử Các thông số vận hành amplifier,... bị cho PTN VLHN hệ đo gamma phông thấp sử dụng detector HPGe Nhằm mục đích theo dõi sử dụng hiệu hệ phổ kế, thông số kỹ thuật hệ phổ kế cần nghiên cứu đánh giá cách có hệ thống Kết coi sở cho... hoạt động hệ phổ kế sau Vì vậy, chúng tơi thực đề tài với mục tiêu chuẩn hóa hệ đo, đánh giá số thơng số kỹ thuật hệ phổ kế gamma đồng thời xây dựng sở liệu phổ gamma ban đầu cho hệ phổ kế dựa