Luận văn thạc sĩ mô phỏng monte carlo và kiểm chứng thực nghiệm phép đo chiều dày vật liệu đối với hệ chuyên dụng

THƯ VIỆN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH ******* NGUYỄN THỊ KIM THỤC MÔ PHỎNG MONTE CARLO VÀ KIỂM CHỨNG THỰC NGHIỆM PHÉP ĐO CHIỀU DÀY VẬT LIỆU ĐỐI VỚI HỆ CHUYÊN DỤNG MYO-101 Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số: 60.44.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VĂN HÙNG Tp Hồ Chí Minh - 2010 LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực luận văn, tơi nhận giúp đỡ q Thầy cơ, gia đình bạn bè Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến: Thầy TS Nguyễn Văn Hùng, Thầy tận tình hướng dẫn cho tơi suốt q trình thực luận văn Thầy ln động viên, đóng góp ý kiến truyền đạt kinh nghiệm quý báu nghiên cứu khoa học Thầy người định hướng cho tham gia lớp học "Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân công nghiệp môi trường" phối hợp JAEA, Nhật Bản tổ chức Trung Tâm Đào Tạo Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Thầy cịn người gợi ý sử dụng chương trình MCNP (Monte Carlo N- Particle) nghiên cứu đề tài Xin cảm ơn anh chị Trung Tâm nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy tận tình bảo, truyền đạt kiến thức quý báu năm học vừa qua Xin gởi lời biết ơn chân thành đến quý Thầy hội đồng đọc, nhận xét đóng góp ý kiến quý báu luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường THPT Xuân Lộc – Tỉnh Đồng Nai (nơi công tác) Thầy cô Tổ Vật Lý Trường THPT Xuân Lộc tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập hồn thành luận văn Mình cám ơn bạn gần xa giúp đỡ tài liệu, chia phương pháp học tập, kinh nghiệm trình thực luận văn Cuối cùng, em cảm ơn gia đình ln động viên, chia tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU  : hệ số chuyển đổi hệ số hấp thụ khối lý thuyết thực nghiệm  : bình phương độ lệch tương đối số đếm theo lý thuyết thực nghiệm  : hệ số hấp thụ khối  : sai số lý thuyết thực nghiệm I: cường độ xạ R: sai số tương đối x: chiều dày vật liệu tán xạ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ENDL: Thư viện số liệu hạt nhân ENDL (Evaluated Nuclear Data Library) ENDF: Thư viện số liệu hạt nhân ENDF (Evaluated Nuclear Data File) IAEA: Cơ quan lượng nguyên tử quốc tế (International Atomic Energy Agency) JAEA: Cơ quan lượng nguyên tử Nhật Bản (Janpan Atomic Energy Agency) MCNP: Monte Carlo N-particle (Chương trình Monte-Carlo mơ vận chuyển hạt N nhóm J.F Briesmeister, 1997, Los Alamos National Laboratory Report, LA-12625-M) MYO-101: Tên gọi hệ đo chiều dày vật liệu NDT: không phá hủy mẫu (Non-Destructive Testing) NJOY: Mã định dạng thư viện số liệu hạt nhân MCNP YAP(Ce): tinh thể nhấp nháy detector (Yttrium Aluminum Perovskite with activated Cerium) DANH MỤC CÁC ĐƠN VỊ ĐO Các đơn vị đo lượng: Các đơn vị đo xạ: eV (electron - Volt) = 1,602.10-19 J (Joule) Bq (Becquerel) = 2,7.10 -11 Ci J = 6,246.1018 eV (Curi) keV = 103 eV Ci = 3,7.1010 Bq MeV = 106 eV Gy (Grey) = 100 Rad (Rad) GeV = 10 eV Rad = 0,01 Gy mec2 = 0,511 MeV (đối với electron) Rem (Rem) = 0,01 Sv (Sievert) mPc2 = 938,3 MeV (đối với proton) Sv = 100 Rem mnc2 = 939,6 MeV (đối với neutron) MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, nguồn xạ sử dụng ngày nhiều hàng loạt lĩnh vực như: công nghiệp, nông nghiệp, sinh học, y học, khảo cổ, tạo vật liệu mới, kiểm tra khuyết tật, đo chiều dày vật liệu, xử lý nâng cao chất lượng sản phẩm… Vì vậy, việc sử dụng nguồn xạ ngày trở nên thường xuyên phổ biến Hiện có nhiều phương pháp kiểm tra khuyết tật hay đo chiều dày sản phẩm mà không cần phá hủy mẫu (Non-Destructive Testing – NDT) phương pháp truyền qua, chụp ảnh phóng xạ, siêu âm, … cho kết nhanh chóng với độ xác cao Tuy nhiên, số trường hợp thực tế phương pháp không áp dụng mà thay vào phương pháp tán xạ, đặc biệt tán xạ ngược dùng mang lại độ xác cao khơng phương pháp khác Hiện nay, phép đo chiều dày vật liệu dựa hiệu ứng gamma tán xạ ngược ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp nước ta, nhà máy giấy với việc sử dụng hệ đo chuyên dụng dùng nguồn phóng xạ beta hay gamma mềm Ưu điểm phương pháp đo chiều dày vật liệu cần dùng phía vật liệu (nguồn phóng xạ detector mơt phía) thuận lợi hệ thống băng chuyền cơng nghiệp, tốt với vật liệu nhẹ Bên cạnh đó, với phát triển máy tính chương trình mô vận chuyển xạ phương pháp Monte-Carlo ngày sử dụng rộng rãi Điều gắn liền u cầu thực tế thí nghiệm lĩnh vực hạt nhân phức tạp chi phí cho thí nghiệm tốn Tuy nhiên mặt lý thuyết, việc hiểu chất cách trực quan hiệu ứng tán xạ Compton cịn điều khó khăn học viên tiến hành thực tập đo cường độ chiều dày vật liệu sử dụng xạ tán xạ Vì vậy, để hỗ trợ so sánh với kết đo thực nghiệm, luận văn áp dụng phương pháp nghiên cứu mơ Monte Carlo chương trình MCNP (Monte Carlo N-Particles) phép đo chiều dày số liệu nhẹ khác dựa hiệu ứng xạ gamma tán xạ ngược Với mục đích nêu trên, nội dung luận văn bao gồm chương Chương 1: Trình bày tương tác xạ gamma với vật chất yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tia gamma tán xạ ngược Chương 2: Giới thiệu phương pháp Monte Carlo, trình bày đặc điểm chương trình MCNP trình bày phương pháp Monte Carlo mô tương tác photon với vật chất chương trình MCNP Chương 3: Giới thiệu chi tiết hệ đo chun dụng MYO-101 thuộc Phịng thí nghiệm Trung tâm Đào tạo - Viện nghiên cứu hạt nhân, Đà Lạt Sử dụng chương trình MCNP để mơ hệ đo MYO-101 Sau đo thực nghiệm chiều dày vật liệu nhẹ hệ đo kiểm chứng với kết tính tốn MCNP CHƯƠNG TƯƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ GAMMA VỚI VẬT CHẤT 1.1 Sự suy giảm xạ gamma qua vật chất Bức xạ gamma có chất sóng điện từ, photon lượng E cao hàng chục keV đến hàng chục MeV có khả xuyên sâu lớn Bức xạ gamma phát hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái trình hạt nhân khác Các nhân phóng xạ xác định phát xạ gamma có lượng xác định, lượng cao tới -10 MeV Bước sóng xạ gamma λ = hc (h = 6,625.10-34 J.s, c = 3.10-8 m) nhỏ E nhiều so kích thước nguyên tử, cỡ 1010 m Tia gamma có mối nguy hiểm xạ cao mặt an toàn xạ Do có độ xuyên sâu lớn nên gây nguy hiểm đáng kể khoảng cách xa nguồn Các tia tán xạ gây nguy hiểm che chắn phải quan tâm đến hướng Tia gamma gây tổn hại cho mô, bao trùm thể mơ nhạy cảm với xạ bị tổn hại người có mặt trường gamma So với xạ alpha beta, tia gamma nguy hiểm mặt chiếu ngồi chiếu qng chạy lớn nên lượng truyền cho thể tích nhỏ mô nhỏ Khi qua vật chất, xạ gamma bị lượng ba trình hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton hiệu ứng tạo cặp Khi xuyên qua vật chất, xạ gamma tương tác với nguyên tử môi trường, tức với electron hạt nhân Bức xạ gamma bị vật chất hấp thụ tương tác điện từ Tuy nhiên chế trình hấp thụ xạ gamma khác với hạt tích điện hai nguyên nhân Thứ nhất, lượng tử gamma điện tích nên khơng chịu ảnh hưởng lực Coulomb tác dụng xa Tương tác lượng tử gamma với electron xảy miền với bán kính cỡ 10-13 m tức nhỏ bậc kích thước nguyên tử Vì qua vật chất lượng tử gamma va chạm với electron hạt nhân, lệch khỏi phương bay ban đầu Thứ hai, khối lượng nghỉ gamma khơng nên khơng có vận tốc khác với vận tốc ánh sáng Điều có nghĩa lượng tử gamma khơng bị làm chậm mơi trường Nó bị hấp thụ, bị tán xạ thay đổi phương bay [10] Sự suy giảm xạ gamma qua môi trường khác với suy giảm hạt tích điện (như xạ alpha, xạ beta,…) Các hạt tích điện có tính chất hạt nên chúng có quãng chạy hữu hạn vật chất, nghĩa chúng bị hấp thụ hồn tồn, lúc xạ gamma bị suy giảm cường độ chùm tia tăng bề dày vật chất mà không bị hấp thụ hồn tồn Do lượng tử gamma khơng có khái niệm qng chạy Xét chùm tia hẹp gamma đơn với cường độ ban đầu I0 Sự thay đổi cường độ qua lớp vật chất có độ dày dx bằng: dI = -Idx (1.1) Trong μ hệ số suy giảm tuyến tính Đại lượng có thứ ngun (độ dày)-1 thường tính theo cm-1 Từ cơng thức (1.1) ta viết phương trình: dI = -μdx I (1.2) Tích phân phương trình từ đến x ta được: I = I0e-x (1.3) Công thức (1.3) mô tả suy giảm theo hàm số mũ cường độ chùm gamma hẹp đơn Sự suy giảm chùm tia hẹp gamma theo bề dày vật liệu mơ tả hình 1.1 Hình 1.1 Sự suy giảm chùm tia hẹp gamma theo bề dày vật liệu - Các đường liền nét: chùm gamma đơn 0,661 MeV - Đường gạch nối: chùm gamma đa lượng Hệ số suy giảm tuyến tính  phụ thuộc vào lượng xạ gamma mật độ vật liệu mơi trường Bảng 1.1 trình bày hệ số suy giảm tuyến tính  số vật liệu che chắn thông dụng giá trị lượng từ 0,1 MeV đến MeV Bảng 1.1 Hệ số suy giảm tuyến tính  (cm-1) Vật liệu Mật độ Năng lượng xạ gamma MeV  ( g / cm3 ) 0,1 0,15 0,2 0,3 0,5 1,0 C 2,25 0,335 0,301 0,274 0,238 0,196 0,143 Al 2,7 0,435 0,362 0,324 0,278 0,227 0,166 Fe 7,9 2,720 1,445 1,090 0,858 0,655 0,470 Cu 8,9 3,80 1,83 1,309 0,960 0,730 0,520 Pb 11,3 59,7 20,8 10,15 4,02 1,64 0,771 Khơng khí 1, 29.103 1,95.10  1, 73.104 1,59.10 4 1,37.10 4 1,12.10 4 8, 45.105 Nước 0,167 0,149 0,136 0,118 0,097 0,071 Bê tông 2,35 0,397 0,326 0,291 0,251 0,204 0,149 Độ dày giảm nửa d1/2 độ dày vật chất mà chùm tia qua bị suy giảm cường độ hai lần, nghĩa nửa cường độ ban đầu Độ dày giảm nửa liên hệ với hệ số suy giảm tuyến tính  sau: d1/2 = 0,693 μ (1.4) Với  chủ yếu hiệu ứng Compton đóng góp Ngồi số hệ suy giảm tuyến tính , người ta Hình 1.2 Sự suy giảm cường độ chùm tia gamma theo độ dày giảm nửa d1/2 sử dụng hệ số suy giảm khối m, thường tính theo đơn vị (g/cm2)-1, xác định sau: μm = μ ρ (1.5) Trong  mật độ vật chất mơi trường, có thứ ngun g/cm Hình 1.3 trình bày phụ thuộc hệ số suy giảm khối vào lượng tia gamma số vật liệu che chắn thông dụng KẾT LUẬN kết luận Với mục đích ban đầu đặt xác định chiều dày số vật liệu nhẹ hệ đo chiều dày chuyên dụng MYO-101 Trung Tâm Đào Tạo, Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt phương pháp mô Monte Carlo sử dụng chương trình MCNP so sánh kết mô với thực nghiệm, luận văn thực được: - Tìm hiểu trình tương tác xạ gamma với vật chất, đặc biệt hiệu ứng tán xạ Compton - Giới thiệu phương pháp Monte Carlo trình bày đặc điểm chương trình MCNP - Mơ hình hóa hệ đo chiều dày chun dụng MYO-101 chương trình MCNP - Dựa vào mơ hình MCNP để xác định chiều dày bão hòa số vật liệu nhẹ như: thép, nhơm, plastic, giấy bìa màu vàng giấy viết màu trắng thông qua phụ thuộc số đếm vào chiều dày khối vật liệu tán xạ - Khảo sát chiều dày bão hòa, hệ số hấp thụ khối vật liệu tán xạ mô (lý thuyết) so sánh với thực nghiệm - Xác định hệ số chuyển đổi hệ số hấp thụ khối vật liệu từ lý thuyết qua thực nghiệm Các kết sở giúp cho trình nghiên cứu vật liệu nhẹ khác mô nhằm dự đốn hệ số hấp thụ tuyến tính, hệ số hấp thụ khối vật liệu tán xạ tương ứng dự đốn bề dày bão hịa vật liệu trước tiến hành thực nghiệm Ngoài ra, kết nghiên cứu cịn có ích công tác đào tạo cán sinh viên lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật hạt nhân cơng nghiệp Kết đề tài nhóm tác giả Hoàng Sỹ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng, Võ Thị Minh Thảo, Nguyễn Thị Kim Thục báo cáo hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ VIII Nha Trang, Khánh Hòa Do thời gian khả có hạn (tác giả giáo viên Trường THPT, bắt đầu tìm hiểu học tập chuyên ngành vật lý hạt nhân) nên đề tài thực vấn đề nêu Còn hạn chế hướng phát triển cho nghiên cứu sâu thu kết với mức độ xác cao Hướng nghiên cứu - Trong luận văn tác giả khảo sát mô loại vật liệu nhẹ như: thép, nhơm, plastic, giấy bìa màu vàng giấy viết màu trắng có điều kiện thời gian cần mở rộng khảo sát mô vật liệu khác như: thủy tinh, gốm sứ, cao su, kim loại đồng, Bên cạnh đó, cần khắc phục giảm sai số lý thuyết thực nghiệm cách làm giảm lớp khơng khí vật liệu thực nghiệm khai báo thành phần mật độ vật chất, kích thước hình học hệ đo thật xác lý thuyết - Mở rộng ứng dụng mô chương trình MCNP phân tích huỳnh quang tia X lĩnh vực khác CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Hoàng Sỹ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng, Võ Ngọc Minh Thảo, Nguyễn Thị Kim Thục (2009), “ Mô Monte Carlo chương trình MCNP kiểm chứng thực nghiệm phép đo chiều dày vật liệu hệ chuyên dụng MYO-101”, Hội nghị Khoa học Công Nghệ Hạt nhân toàn quốc lần thứ VIII, Nha Trang – Khánh Hòa TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Nguyễn Đạt Thiện Ân (2003), Kiểm tra chất lượng sản phẩm cơng nghiệp gamma tán xạ, Khóa luận tốt nghiệp, Trường ĐHKHTN Tp.HCM [2] Nguyễn Thành Công Trần Đại Nghiệp (2007), Nghiên cứu tán xạ gamma không kết hợp vật liệu có số Z khác nhau, Hội nghị Khoa học Công nghệ Hạt nhân tồn quốc lần thứ VII, Đà Nẵng [3] Ngơ Quang Huy (2006), Cơ sở Vật lý hạt nhân, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Lê Hồng Khiêm (2008), Phân tích số liệu ghi nhận xạ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [5] Nguyễn Thị Ái Loan (2008), Nghiên cứu tính tốn liều thể từ nguồn gamma nhiễm bẩn khơng khí sử dụng code MCNP, Luận văn Thạc Sĩ, Trường ĐHKHTN Tp.HCM [6] Trương Thị Hồng Loan (2009), Mô Monte Carlo số toán Vật lý hạt nhân, Luận án Tiến Sĩ, Trường ĐHKHTN Tp.HCM [7] Nguyễn Quang Miên (2008), Bài giảng môn Ghi nhận đo lường xạ Hạt nhân, Trường ĐHSP Tp.HCM [8] Lê Văn Ngọc Trần Văn Hùng (2005), Bài giảng lớp tập huấn MCNP, Trung Tâm Đào Tạo, Viện nghiên cứu Hạt Nhân Đà Lạt [9] Hoàng Sỹ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng, Võ Ngọc Minh Thảo, Nguyễn Thị Kim Thục (2009), “ Mơ Monte Carlo chương trình MCNP kiểm chứng thực nghiệm phép đo chiều dày vật liệu hệ chuyên dụng MYO-101”, Hội nghị Khoa học Cơng Nghệ Hạt nhân tồn quốc lần thứ VIII, Nha Trang – Khánh Hịa Tiếng nước ngồi: [10] Syed Naeem Ahmed (2007), Physics and Engineering of Radiation Detection, First edition, Academic Press Inc, Published by Elsevier [11] I.F Briesmeister (2001), MCNP4C2 - Monte Carlo N-Particle Transport Code System, CCC701 [12] Gordon R.Gilmore (2008), Practical Gamma-ray Spectrometry, Second Edition, Nuclear Training Services Ltd Warrington, UK, John Wiley & Sons Ltd [13] Kunihiro Ishii (2006), Gamma-ray Gauge (Model MYO-101), Ohyo Keken Kogyo Co.Ltd, Japan [14] Glen F Knoll (1999), Radiation Detection and Measurement, Third edition, John Wiley & Sons Ltd [15] Hiroshi Tominaga (2007), Experimental practice for nucleonic thickness gauge, NuTEC/JAEA, Japan [16] IAEA-TECDOC-1459 (2005), Technical data on nucleonic gauges, IAEA [17] X-5 Monte Carlo Team (2005), MCNP – A General Monte Carlo N – Particle Transport Code version PHỤ LỤC Bảng Số liệu thu từ lý thuyết (tính tốn MCNP) thực nghiệm hệ MYO-101 vật liệu thép Trong đó:  bình phương độ lệch tương đối lý thuyết thực nghiệm  = [ (Số đếm thực nghiệm – Số đếm lý thuyết)/ Số đếm thực nghiệm]2 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Chiều dày khối (g/cm2) 0,0000 0,0786 0,1572 0,2358 0,3144 0,3930 0,7860 0,8646 0,9432 1,0218 1,1004 1,1790 1,5720 1,6506 1,7292 1,8078 1,8864 1,9650 2,3580 Lý thuyết Số đếm Sai số (%) 3420 0,56 9962 0,44 12458 0,44 13851 0,42 16019 0,38 17583 0,38 22007 0,37 23272 0,36 23571 0,37 24230 0,37 24361 0,38 24788 0,36 24798 0,36 24810 0,35 24845 0,34 24872 0,32 24898 0,32 24917 0,29 24934 0,29 Thực nghiệm Số đếm Sai số (%) 3910 0,55 10248 0,25 12953 0,26 14158 0,28 17985 0,30 19014 0,31 22968 0,33 24167 0,35 24981 0,40 25485 0,45 25963 0,47 26175 0,49 26220 0,51 26270 0,55 26305 0,57 26355 0,60 26399 0,60 26427 0,61 26458 0,63  0,015705 0,000777 0,001462 0,000469 0,011953 0,005661 0,001749 0,001372 0,003186 0,002424 0,003806 0002808 0,002902 0,002933 0,002895 0,003166 0,003285 0,003191 0,003317 Bảng Số liệu thu từ lý thuyết (tính tốn MCNP) thực nghiệm hệ MYO-101 vật liệu nhơm Trong đó:  bình phương độ lệch tương đối lý thuyết thực nghiệm  = [ (Số đếm thực nghiệm – Số đếm lý thuyết)/ Số đếm thực nghiệm]2 STT Chiều dày khối (g/cm2) 0,000 0,135 0,270 0,405 Lý thuyết Số đếm Sai số (%) 3420 0,56 30015 0,51 48191 0,45 71566 0,37 Thực nghiệm Số đếm Sai số (%) 3910 0,55 30215 0,21 55193 0,21 82159 0,22  0,015705 0,004380 0,016092 0,016622 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 0,540 0,675 1,350 1,485 1,620 1,755 1,890 2,025 2,700 2,835 2,970 3,105 3,240 3,375 4,185 4,320 4,455 4,590 4,725 5,400 5,535 5,670 5,805 5,940 6,075 6,750 6,885 7,020 7,155 7,290 7,425 95260 119773 228529 251818 267566 282502 299301 324271 405693 412520 420436 428515 437604 444423 455064 467843 481451 483796 487330 494644 495666 497695 498235 500814 502721 505247 506358 506281 507106 507562 507695 0,36 0,35 0,35 0,34 0,34 0,33 0,32 0,30 0,29 0,29 0,30 0,30 0,28 0,27 0,28 0,27 0,27 0,25 0,26 0,25 0,25 0,24 0,24 0,24 0,23 0,23 0,22 0,22 0,21 0,21 0,21 109523 137423 262888 289264 307078 324158 343251 372039 440855 447465 458349 466834 476030 483245 508447 519669 523062 526231 529820 537171 539197 531895 542088 543925 544304 549587 549728 550062 551628 551779 552377 0,23 0,24 0,24 0,26 0,28 0,30 0,31 0,30 0,32 0,31 0,33 0,33 0,34 0,34 0,35 0,36 0,36 0,37 0,36 0,37 0,37 0,38 0,38 0,39 0,40 0,42 0,41 0,43 0,43 0,44 0,45 0,001696 0,016496 0,017082 0,016758 0,016556 0,016514 0,016395 0,016485 0,006361 0,006099 0,006842 0,006738 0,006516 0,006454 0,006421 0,006478 0,006329 0,006503 0,006431 0,006267 0,006518 0,004134 0,006544 0,006282 0,006411 0,006509 0,006224 0,006335 0,006514 0,006421 0,000672 Bảng Số liệu thu từ lý thuyết (tính tốn MCNP) thực nghiệm hệ MYO-101 vật liệu plastic Trong đó:  bình phương độ lệch tương đối lý thuyết thực nghiệm  = [ (Số đếm thực nghiệm – Số đếm lý thuyết)/ Số đếm thực nghiệm]2 STT 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 38 Chiều dày khối (g/cm2) 0,000 0,144 0,288 0,432 0,576 0,720 0,864 1,008 1,152 1,296 1,440 1,584 1,728 1,872 2,016 2,160 2,304 2,448 2,592 2,736 2,880 3,024 3,168 3,312 3,456 3,600 3,744 3,888 4,032 4,176 4,320 4,464 4,608 4,752 4,896 5,040 5,184 5,328 Lý thuyết Số đếm Sai số (%) 3420 0,56 32205 0,52 63623 0,52 94700 0,49 122500 0,48 149929 0,47 174948 0,45 196200 0,45 216857 0,44 231997 0,43 245490 0,42 266679 0,40 280115 0,40 289997 0,39 304973 0,37 311312 0,36 326361 0,35 333869 0,35 347479 0,34 354740 0,34 360166 0,33 366013 0,32 372018 0,32 385562 0,31 391090 0,31 392996 0,30 394550 0,30 401325 0,29 404660 0,29 408401 0,28 410573 0,28 411237 0,27 413379 0,26 414193 0,26 414751 0,26 415773 0,24 415873 0,24 417518 0,23 Thực nghiệm Số đếm Sai số (%) 3910 0,55 35783 0,21 70692 0,22 105215 0,23 136239 0,24 166556 0,24 194365 0,26 218051 0,30 240953 0,30 257708 0,31 272752 0,31 299643 0,32 311227 0,32 321997 0,33 338192 0,34 345891 0,34 362615 0,34 370959 0,35 386079 0,36 394151 0,36 400187 0,37 406672 0,36 413346 0,37 420811 0,37 425103 0,38 427166 0,38 428869 0,40 436214 0,42 439856 0,42 443928 0,43 446264 0,43 446975 0,44 447308 0,47 448101 0,47 449849 0,47 450894 0,49 451047 0,48 451900 0,51  0,015705 0,009998 0,009999 0,009988 0,010170 0,009966 0,009980 0,010042 0,010001 0,009954 0,009990 0,012102 0,009993 0,009876 0,009648 0,009994 0,009996 0,009997 0,009996 0,009998 0,010001 0,009996 0,009997 0,007016 0,006402 0,006399 0,006404 0,006397 0,006403 0,006405 0,006396 0,006393 0,006394 0,006364 0,006411 0,006389 0,006404 0,006396 Bảng Số liệu thu từ lý thuyết (tính tốn MCNP) thực nghiệm hệ MYO-101 vật liệu giấy bìa màu vàng Trong đó:  bình phương độ lệch tương đối lý thuyết thực nghiệm  = [ (Số đếm thực nghiệm – Số đếm lý thuyết)/ Số đếm thực nghiệm]2 STT 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 Chiều dày khối (g/cm2) 0,00000 0,01783 0,03566 0,08916 0,17832 0,26748 0,35664 0,44580 0,53496 0,62412 0,71328 0,80244 0,89160 0,98076 1,06992 1,15908 1,24824 1,33740 1,42656 1,51572 1,60488 1,69404 1,78320 1,96152 2,13984 2,31816 2,49648 2,67480 2,85312 3,03144 3,20976 3,38808 3,56640 3,74472 3,92304 4,10136 Lý thuyết Thực nghiệm Số đếm Sai số (%) Số đếm Sai số (%) 3420 0,56 3910 0,55 10390 0,52 11028 0,30 11131 0,52 12715 0,30 22111 0,50 23447 0,25 49210 0,50 58111 0,24 74592 0,49 87313 0,24 107874 0,49 123031 0,26 126185 0,48 143624 0,30 143653 0,48 156071 0,30 166589 0,47 186952 0,31 201842 0,47 235219 0,31 226111 0,46 267896 0,32 259130 0,45 303467 0,32 280586 0,44 338028 0,33 314855 0,43 371921 0,34 343101 0,42 400024 0,34 369882 0,42 429553 0,34 395767 0,42 459869 0,35 420350 0,42 472848 0,36 443549 0,41 509158 0,36 466666 0,41 533999 0,37 489214 0,40 553640 0,36 508587 0,40 574533 0,37 533101 0,40 605563 0,37 576231 0,39 635462 0,38 604721 0,39 660465 0,38 629222 0,39 684751 0,40 650142 0,39 698921 0,42 668457 0,39 716016 0,42 684411 0,38 722884 0,43 700773 0,37 754801 0,43 713227 0,36 762326 0,44 724867 0,36 775050 0,47 734554 0,36 789016 0,47 744077 0,35 802255 0,47 753113 0,35 806165 0,49  0,015705 0,003351 0,015518 0,003247 0,023460 0,021226 0,015178 0,014744 0,006331 0,011864 0,020134 0,024328 0,021346 0,028877 0,023543 0,020249 0,019298 0,019430 0,012327 0,016605 0,015899 0,013542 0,013175 0,010639 0,008688 0,007124 0,006576 0,004871 0,004412 0,002833 0,005124 0,004148 0,004192 0,004765 0,005259 0,004331 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 4,27968 4,45800 4,63632 4,81464 4,99296 5,17128 5,34960 5,52792 5,70624 5,88456 760276 766869 771753 776475 780138 784370 787952 791289 794464 797150 0,34 0,34 0,34 0,33 0,33 0,33 0,32 0,32 0,31 0,31 814162 814683 815940 817148 822473 832300 834359 835196 838234 839046 0,48 0,51 0,52 0,54 0,55 0,55 0,58 0,58 0,58 0,60 0,004380 0,003445 0,002933 0,002478 0,002650 0,003316 0,003094 0,002764 0,002727 0,002493 Bảng Số liệu thu từ lý thuyết (tính tốn MCNP) thực nghiệm hệ MYO-101 vật liệu giấy viết màu trắng Trong đó:  bình phương độ lệch tương đối lý thuyết thực nghiệm  = [ (Số đếm thực nghiệm – Số đếm lý thuyết)/ Số đếm thực nghiệm]2 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Chiều dày khối (g/cm2) 0,00000 0,00946 0,01892 0,04730 0,09460 0,14190 0,18920 0,23650 0,28380 0,33110 0,37840 0,42570 0,47300 0,52030 0,56760 0,61490 0,66220 0,70950 0,75680 0,80410 0,85140 0,89870 0,94600 1,04060 1,13520 1,22980 1,32440 Lý thuyết Số đếm Sai số(%) 3420 0,36 8462 0,54 8540 0,49 13259 0,48 16484 0,48 20476 0,49 25757 0,47 32637 0,47 40360 0,47 49988 0,46 60232 0,46 71062 0,45 90598 0,45 97192 0,45 107631 0,42 120085 0,43 132906 0,43 146276 0,42 158852 0,41 171428 0,41 184493 0,41 198535 0,40 210684 0,40 239255 0,40 262088 0,41 283333 0,39 301465 0,40 Thực nghiệm Số đếm Sai số(%) 3910 0,55 9033 0,21 9562 0,22 14236 0,23 17546 0,24 21298 0,24 26949 0,26 31051 0,30 44433 0,30 50396 0,31 64088 0,31 70523 0,32 109024 0,32 116520 0,33 130237 0,34 136523 0,34 159765 0,34 171158 0,35 189488 0,36 209275 0,36 226174 0,37 241336 0,36 259273 0,37 288142 0,37 324791 0,38 341656 0,38 373327 0,40  0,015705 0,003997 0,011433 0,004710 0,003667 0,001489 0,001956 0,002610 0,008402 0,006562 0,003620 0,845720 0,028563 0,027516 0,030128 0,014497 0,028263 0,021134 0,026140 0,032705 0,033962 0,031454 0,035121 0,028786 0,037271 0,029141 0,037053 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 1,41900 1,51360 1,60820 1,70280 1,79740 1,89200 1,98660 2,08120 2,17580 2,27040 2,36500 2,45960 2,55420 2,64880 2,74340 2,83800 2,93260 3,02720 3,12180 3,21640 3,31100 3,40560 3,50020 3,59480 3,68940 3,78400 3,87860 3,97320 4,06780 4,16240 4,25700 4,35160 4,44620 4,54080 4,63540 4,73000 4,82460 4,91920 5,01380 5,10840 5,20300 322100 342002 359707 376923 389377 403418 416972 429304 441819 452930 462698 470696 479426 486691 494078 500122 506227 512271 518070 530708 530808 531440 535897 539743 543589 547985 551343 553724 556959 559340 561843 564529 566422 568009 569780 571245 572527 574358 576495 577899 578937 0,40 0,41 0,39 0,39 0,39 0,38 0,38 0,37 0,37 0,37 0,36 0,36 0,35 0,35 0,35 0,34 0,34 0,34 0,34 0,33 0,33 0,32 0,34 0,33 0,33 0,33 0,32 0,31 0,31 0,31 0,31 0,30 0,30 0,30 0,29 0,29 0,29 0,28 0,28 0,27 0,27 389961 408444 419666 439361 449695 463949 475032 486167 491244 503952 516179 523625 531286 537556 545102 552917 557884 564076 567563 572741 575864 580593 585308 590764 593266 596906 598615 603899 607938 609744 611430 613616 616402 617854 618425 621276 624694 626512 626913 627140 627371 0,42 0,42 0,43 0,43 0,44 0,44 0,45 0,45 0,46 0,47 0,47 0,48 0,48 0,49 0,49 0,49 0,50 0,50 0,50 0,51 0,51 0,52 0,52 0,53 0,54 0,54 0,55 0,56 0,55 0,58 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,61 0,62 0,62 0,62 0,62 0,63 0,030283 0,026462 0,020413 0,020196 0,017991 0,017022 0,014939 0,013680 0,010123 0,010250 0,010735 0,010218 0,009528 0,008954 0,008762 0,009117 0,008574 0,008435 0,007604 0,005386 0,006149 0,007167 0,007127 0,007459 0,007011 0,006717 0,006236 0,006903 0,007032 0,006833 0,006577 0,006399 0,006575 0,006508 0,006187 0,006485 0,006974 0,007175 0,006491 0,006004 0,005847 PHỤ LỤC Một file input chương trình MCNP mô hệ đo chiều dày vật liệu hệ đo chuyên dụng MYO-101 vật liệu tán xạ thép tương ứng với bề dày 5mm ( Kích thước sử dụng để mô hệ đo MYO-101 input file tính theo đơn vị cm) 1- Calculation flux photon backscatering for MYO-101 2- c cells 3- c group 1: Scintilator, Al, w, steel 4- -7.86 -2 -4 imp:p=1 5- -7.86 -2 -10 imp:p=1 6- -5.37 -5 -3 imp:p=1 $ vol=34.75543953 $tinh the YAP 7- -0.0012 -7 -3 imp:p=1 8- -2.7 -9 -3 imp:p=1 $ cua so bang nhom cua detecto 9- -19.25 11 -12 -8 imp:p=1 $ mat cua Tungsten(W) 10- -19.25 12 -2 13 -8 imp:p=1 11- -0.0012 -2 10 -3 imp:p=1 12- c group 2: Source, air inside 13- -7.86 14 -15 -16 imp:p=1 14- 10 -19.25 15 -17 -18 imp:p=1 15- 11 -12 19 -20 -21 imp:p=1 $mat do,kich thuoc cua nguon Am 16- 12 -7.86 17 -20 -18 #11 imp:p=1 17- 13 -1.85 20 -22 -23 18- 14 -7.86 15 -7 -16 18 #13 imp:p=1 19- 15 -0.0012 12 -2 -13 20- imp:p=1 $ cua so beryllium #9 #10 #11 #12 #13 #14 imp:p=1 21- c group 3: material for scattering 22- C 16 12 -1.41 24 -25 26 -27 28 -29 imp:p=1 $ Plastic 23- c 16 10 -0.99 24 -25 26 -27 28 -29 imp:p=1 $giay bia vang 24- c 16 11 -0.94 24 -25 26 -27 28 -29 imp:p=1 $giay viet trang 25- 16 -7.86 24 -25 26 -27 28 -29 imp:p=1 $ thep 26- C 16 -2.7 24 -25 26 -27 28 -29 imp:p=1 $ nhom 27- C 16 -0.0012 24 -25 26 -27 28 -29 imp:p=1 28- c group 4: two blocks lead 29- 17 -11.34 25 -30 31 -32 28 -29 imp:p=1 $ chi truoc vat lieu 30- 18 -11.34 25 -30 33 -34 28 -29 imp:p=1 31- c group 6: wood table 32- 19 13 -1.27 -47 33 -32 29 -48 imp:p=1 $kich thuoc cua ban go 33- c group 7: air ahead detector 34- 20 -0.0012 -24 33 -32 28 -29 #16 #1 #2 #7 imp:p=1 35- c group 5:concrete and air around 36- 21 -0.0012 35 -36 37 -38 39 -40 #1 #3 #5 #2 #6 & 37- #4 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 #15 #16 #17 #18 & 38- #19 #20 imp:p=1 39- 22 -2.3 41 -42 43 -44 45 -46 #1 #3 #5 #2 #6 #4 & 40- #21 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 #15 #16 #17 #18 & 41- #19 #20 imp:p=1 42- 23 -41:42:-43:44:-45:46 imp:p=0 4344- c faces 45- pz -3.075 46- pz 0.425 47- cz 3.0 $ban kinh ngoai cua tinh the YAP 48- cz 4.05 49- pz 0.224 50- pz -1.075 51- pz 0.225 52- cz 0.70 $ban kinh cua tinh the YAP 53- pz 0.255 54- 10 cz 0.95 $ban kinh cua vo thep 55- 11 pz -1.805 56- 12 pz -1.205 57- 13 cz 0.50 58- 14 pz -0.275 59- 15 pz -0.225 60- 16 cz 0.40 61- 17 pz -0.125 62- 18 cz 0.26 63- 19 pz -0.075 64- 20 pz 0.075 65- 21 cz 0.21 $ban kinh cua nguon Am 66- 22 pz 0.175 67- 23 cz 0.30 68- 24 pz 0.426 $ kich thuoc theo be day cua vat lieu 69- 25 pz 0.926 70- 26 py -5.0 $ kich thuoc cua vat lieu 71- 27 py 5.0 72- 28 px -5.0 73- 29 px 5.0 74- 30 pz 5.526 75- 31 py 4.05 76- 32 py 9.05 77- 33 py -9.05 78- 34 py -4.05 79- 35 pz -150.0 $ kich thuoc cua phong 80- 36 pz 145.0 81- 37 py -150.0 82- 38 py 150.0 83- 39 px -80.0 84- 40 px 320.0 85- 41 pz -160.0 86- 42 pz 155.0 87- 43 py -160.0 88- 44 py 160.0 89- 45 px -90.0 90- 46 px 330.0 91- 47 pz 20.0 92- 48 px 6.5 9394- c Data cards 95- mode p 96- sdef erg=d3 cell=11 axs=0 pos=0 0 rad=d1 ext=d2 par=2 97- si1 0.21 $ radius of cylinder 98- si2 -0.075 0.075 $ axial range of cylinder 99- si3 L 17.0e-3 59.9e-3 100- sp3 101- c 102- f8:p 103- c 104- m1 007014 -0.78 008016 -0.22 $ khong tai Dalat 105- m2 074184 -1 $Tungsten (W) 106- m3 026056 -1 $ Fe 107- m4 004009 -1 $ Be 108- m5 095241 -1 $ Am 109- m6 082206 -1 $ Pb 110- m7 1000 -0.0042 8000 -0.5074 12000 -0.0012 13000 -0.0045 & 111- 14000 -0.3861 16000 -0.0007 20000 -0.0687 26000 -0.0272 112- m8 039089 -0.539877 013027 -0.165644 008016 -0.294479 $ YAP 113- m9 013027 -1 $ Al 114- C m10 006012 -0.465360 001001 -0.092805 008016 -0.441835 $GV 115- C m11 006012 -0.444445 001001 -0.061728 008016 -0.493827 $GT 116- C m12 006012 -0.669720 001001 -0.1058240 017035 -0.224456 $ plastic 117- m13 006012 -0.5999 001001 -0.0805 008016 -0.3196 $ ban go 118- nps 100000000 0.183 0.817 ... Positron hủy với electron điểm tương tác tạo hai photon có lượng 0,511 MeV có hướng ngược CHƯƠNG MƠ PHỎNG MONTE CARLO VÀ KIỂM CHỨNG THỰC NGHIỆM PHÉP ĐO CHIỀU DÀY VẬT LIỆU ĐỐI VỚI HỆ ĐO CHUYÊN DỤNG MYO-101... khí vật liệu tăng thêm chiều dày vật liệu Qua số liệu thu phụ lục 1, chiều dày bão hòa 97% loại vật liệu nêu bảng 3.2 Bảng 3.2 Chiều dày bão hòa vật liệu theo lý thuyết thực nghiệm Vật liệu Chiều. .. keV) vật liệu sử dụng đo chiều dày vật liệu nhẹ Các vật liệu chuẩn sử dụng luận văn là: thép, nhôm, plastic, giấy viết màu trắng giấy bìa màu vàng Hình 3.8 mơ tả vật liệu chuẩn sử dụng luận văn