Tính tiết diện tán xạ compton của bức xạ gamma trên kim loại sắt đồng nhôm và thép c45

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Quang Vương TÍNH TIẾT DIỆN TÁN XẠ COMPTON CỦA BỨC XẠ GAMMA TRÊN KIM LOẠI SẮT, ĐỒNG, NHÔM VÀ THÉP C45 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Quang Vương TÍNH TIẾT DIỆN TÁN XẠ COMPTON CỦA BỨC XẠ GAMMA TRÊN KIM LOẠI SẮT, ĐỒNG, NHÔM VÀ THÉP C45 Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS CHÂU VĂN TẠO Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc -oOo - LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tính chân thực luận văn Các số liệu luận văn thân thực Luận văn hoàn thành hướng dẫn khoa học PGS TS Châu Văn Tạo, hồn tồn khơng chép từ cơng trình nào, Tác giả luận văn Lê Quang Vương LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập làm việc, học viên nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu với tinh thần khoa học đầy trách nhiệm từ thầy cô, anh chị bạn Bằng kính trọng biết ơn sâu sắc, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:  PGS TS Châu Văn Tạo, người Thầy hướng dẫn khoa học, người gợi ý đề tài, tận tình hướng dẫn, động viên truyền đạt nhiều kinh nghiệm nghiên cứu khoa học Trong q trình hồn thành luận văn, học viên học từ Thầy nhiều học quý báu kiến thức chuyên môn đạo đức làm người  TS Trần Thiện Thanh, người Thầy giảng dạy cho học viên học mô MCNP, kinh nghiệm thiết kế hệ đo thực nghiệm xử lý số liệu  Quý Thầy/Cô hội đồng khoa học dành thời gian đọc cho ý kiến đánh giá để luận văn hồn thiện  Q Thầy/Cơ Khoa Vật Lý, q Thầy/Cô giảng dạy lớp Cao học Vật Lý Nguyên Tử khóa 23 anh chị cán Phịng Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh; q Thầy/Cơ anh chị cán Phịng Thí nghiệm Kỹ Thuật Hạt Nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, tạo nhiều điều kiện thuận lợi tận tình giúp đỡ học viên trình thực luận văn  Học viên Nguyễn Thảo Ngân, Nguyễn Thị Bình, hai bạn hỗ trợ đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn  Cha mẹ, anh chị em gia đình ln động viên tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận văn Học viên Lê Quang Vương MỤC LỤC Trang Danh mục chữ viết tắt ký hiệu i Danh mục bảng ii Danh mục hình vẽ iii Mở đầu Chương I Tổng quan 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu tán xạ Compton 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.2 Cơ sở lý thuyết 1.2.1 Tương tác gamma với vật chất 1.2.1.1 Hiệu ứng quang điện 1.2.1.2 Hiệu ứng Compton 1.2.1.3 Hiệu ứng tạo cặp 10 1.2.2 Sự suy giảm gamma vật chất 12 1.2.2.1 Hệ số suy giảm tuyến tính Hệ số hấp thụ tuyến tính 12 1.2.2.2 Hệ số suy giảm khối 13 1.3 Kết luận chương I 13 Chương II Tiết diện tán xạ Compton 14 2.1 Công thức Klein – Nishina 14 2.1.1 Giản đồ quy tắc Feynman 14 2.1.2 Biên độ Feynman tán xạ Compton 17 2.1.3 Công thức Klein – Nishina 31 2.2 Tiết diện tán xạ Compton 32 2.2.1 Cơng thức tính tiết diện tán xạ Compton toàn phần lượng tử gamma tương tác với electron tự 32 2.2.2 Cơng thức tính tiết diện tán xạ Compton toàn phần lượng tử gamma vật liệu dạng đơn chất 36 2.2.3 Cơng thức tính tiết diện tán xạ Compton toàn phần lượng tử gamma vật liệu hỗn hợp nhiều nguyên tố 36 2.3 Kết luận chương II 38 Chương III Kết tính tốn, thực nghiệm, mơ MCNP5 thảo luận 39 3.1 Tính tốn tiết diện tán xạ Compton tồn phần gamma vật liệu 39 3.2 Tiết diện tán xạ Compton toàn phần gamma vật liệu từ hệ thực nghiệm hệ mô gamma truyền qua 41 3.2.1 Hệ thực nghiệm gamma truyền qua 42 3.2.2 Mô chương trình MCNP5 hệ gamma truyền qua 44 3.2.2.1 Giới thiệu MCNP 44 3.2.2.2 Tiết diện tán xạ Compton toàn phần gamma vật liệu từ hệ mô gamma truyền qua 45 3.3 Kết tính tốn, thực nghiệm mơ MCNP5 47 3.3.1 Tiết diện tán xạ Compton gamma vật liệu đơn chất 47 3.3.2 Tiết diện tán xạ Compton gamma vật liệu hỗn hợp 52 3.4 Nhận xét 53 3.5 Kết luận chương III 54 Kết luận 55 Kiến nghị nghiên cứu 56 Danh mục cơng trình cơng bố tác giả 57 Tài liệu tham khảo 58 Phụ lục 60 i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt Tiếng Anh ADMCA Amptek Multi Channel Analyzer Tiếng Việt Hệ phân tích đa kênh hãng Amptek DETEFF DETector EFFiciency Chương trình mơ Monte Carlo DETEFF ENDF Evaluated Nuclear Data File Số liệu hạt nhân ENDF ENDL Evaluated Nuclear Data Library Thư viện số liệu hạt nhân ENDL FORTRAN Formula Translation Ngôn ngữ lập trình Fortran MCNP Chương trình mơ Monte Carlo N Particles Monte Carlo MCNP NIST Ký hiệu National Institute of Standards Viện Tiêu chuẩn Kỹ thuật and Technology Quốc gia (Hoa Kỳ) Tên gọi e Điện tích nguyên tố c Vận tốc ánh sáng m Khối lượng electron mc2 Năng lượng nghỉ electron Hằng số Dirac  Số pi   Bước sóng Compton Hằng số cấu trúc tinh tế ii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Các quy ước giản đồ Feynman 14 Bảng 3.1 Kết tính tốn tiết diện tán xạ Compton gamma nhôm, sắt, đồng thép C45 41 Bảng 3.2 Hệ số suy giảm tuyến tính tiết diện tán xạ Compton gamma nhôm từ hệ thực nghiệm gamma truyền qua 44 Bảng 3.3 Hệ số suy giảm tuyến tính tiết diện tán xạ Compton gamma nhôm từ hệ mô gamma truyền qua 47 Bảng 3.4 Tiết diện tán xạ Compton gamma nhôm giá trị lượng thực nghiệm 48 Bảng 3.5 Tiết diện tán xạ Compton gamma sắt giá trị lượng thực nghiệm 49 Bảng 3.6 Tiết diện tán xạ Compton gamma đồng giá trị lượng thực nghiệm 50 Bảng 3.7 Tiết diện tán xạ Compton gamma thép C45 giá trị lượng thực nghiệm 52 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Hiệu ứng quang điện Hình 1.2 Sự phụ thuộc tiết diện hiệu ứng quang điện vào lượng gamma Hình 1.3 Hiệu ứng Compton Hình 1.4 Hiệu ứng tạo cặp 11 Hình 2.1 Tán xạ Compton 17 Hình 2.2 Giản đồ Feynman tán xạ Compton 18 Hình 3.1 Sơ đồ khối chương trình tính toán tiết diện tán xạ Compton gamma vật liệu 40 Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thực nghiệm 42 Hình 3.3 Mơ MCNP5 cấu hình đầu dị NaI(Tl) 46 Hình 3.4 Hệ mô gamma truyền qua, đơn vị đo chiều dài mô (cm) 46 Hình 3.5 Tiết diện tán xạ Compton gamma nhơm 48 Hình 3.6 Tiết diện tán xạ Compton gamma sắt 49 Hình 3.7 Tiết diện tán xạ Compton gamma đồng 51 Hình 3.8 Tiết diện tán xạ Compton gamma thép C45 53 MỞ ĐẦU Hiệu ứng Compton chứng thuyết phục lưỡng tính sóng – hạt photon Lý thuyết hiệu ứng Compton ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học như: lượng hạt nhân, y học hạt nhân, khoa học vật liệu, địa chất, khảo cổ… Cùng với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, thành tựu to lớn nghiên cứu tương tác xạ tia X (hoặc gamma) vật liệu dạng đơn chất, hợp chất, hỗn hợp… khẳng định vai trò quan trọng hiệu ứng Compton Về lý thuyết, tương tác gamma vật chất xảy theo ba chế chính: hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton hiệu ứng tạo cặp Khi lượng tử gamma mang lượng trung bình tương tác với vật chất hiệu ứng Compton chiếm ưu hai trình lại Trong thực nghiệm, nghiên cứu hiệu ứng Compton nghiên cứu phụ thuộc tiết diện tán xạ Compton vào lượng gamma tới, vào góc tới góc tán xạ, vật liệu làm bia,… Thơng qua tiết diện tán xạ Compton, người ta tính tốn hệ số suy giảm tuyến tính, hệ số suy giảm khối, bề dày bão hòa vật liệu,… Đặc biệt, số liệu tiết diện tán xạ Compton đóng vai trị quan trọng mơ vận chuyển xạ gamma mẫu sinh học mơ, cơ, xương…, góp phần thúc đẩy việc sử dụng xạ gamma thể người ứng dụng y khoa như: chụp ảnh phóng xạ, tầm soát điều trị ung thư,… Tiết diện tán xạ Compton tính tốn cơng thức Klein – Nishina [16], suy từ hệ số suy giảm tuyến tính hệ thực nghiệm hệ mơ gamma truyền qua Trong luận văn, tác giả triển khai tìm lại công thức Klein – Nishina Trên sở áp dụng cơng thức Klein – Nishina, tác giả tính tốn tiết diện tán xạ Compton gamma vật liệu dạng đơn chất (nhôm, sắt, đồng) vật liệu dạng hỗn hợp nhiều nguyên tố (thép C45) Bên cạnh đó, hệ thực nghiệm hệ mơ Monte Carlo chương trình MCNP5 sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua thiết kế để tìm tiết diện tán xạ Compton Kết tính tốn tiết diện 74  Tr(Q )  Tr 16p m3  16mf 2f p  16p1f p m  4p1f 2f 2m  16f 2m  4p1m          Tr(Q )  16Tr  p m3   16Tr mf 2f p  16Tr p1f p m  4Tr p1f 2f m  16Tr f 2m  4Tr  p1m3  Sử dụng cơng thức A.2.4, ta có:       Tr  p m   Tr  f m   Tr  p m   Tr mf 2f p  Tr p1f p m  Tr p1f 2f 2m  3 2  Tr(Q2 )  Vậy: Tr(Q)  32m4  32k 2p1m2  32  p1k1  p1k  (A3.24) Thế (A3.24) vào (A3.20), ta có: T4  T4  T4  e4 16m  p1k  Tr  Q  32m  32k p1m  32  p1k1  p1k   e4 16m  p1k  2e4 m  p1k  2  m  m k p1   p1k1  p1k   (A3.25) Trong tính tốn trên, sử dụng công thức chứng minh phụ lục A.4 A.4 Các chứng minh (B1) k12  k 22  (B2) p12  p 22  m (B3) p2  p1  k1  k (B4) p2 k1  p1k p1k1  p2 k (B5) k1k  p1k1  p1k Chứng minh (B1): k12   1 , k1  1 , k1   12  k12  k 22   2 , k  2 , k   22  k 22  Chứng minh (B2): p12   m,0 m,0  m2 Chứng minh (B3): p22   m,0 m,0  m2 75 Theo định luật bảo toàn lượng, ta có: p1  k1  p2  k (A4.1)  p2  p1  k1  k (A4.2) Chứng minh (B4): Từ (A4.1), suy ra: p1  p2  k  k1 (A4.3) Do đó: p1k1   p  k  k1  k1  p k1  k k1  k1k1  p k1  k k1  p1k1  p2 k1  k 2k1 (A4.4) Và: p k   p1  k1  k  k  p1k  k1k  k k  p1k  k1k  p2 k  p1k  k1k Từ (A4.4) (A4.5), ta có: p1k1  p2 k1  p2k  p1k (A4.5) (A4.6) Từ (A4.2) (A4.3), ta có: p1p  p1  p1  k1  k   p1p1  p1k1  p1k p1p   p  k  k1  p  p p  k p  k1p Do p1p1  p p  m nên: p1p1  p1k1  p1k  p2p2  k 2p2  k1p2  p1k1  k1p2  k p2  p1k Cộng (A4.6) (A4.7), ta có: p1k1  p2 k Lấy (A4.6) trừ (A4.7), ta có: p1k  p2 k1 Chứng minh (B5): Thế (B4) vào (A4.5), ta có: p1k1  p1k  k1k  k1k  p1k1  p1k (A4.7) 76 PHỤ LỤC B CODE CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN TIẾT DIỆN TÁN XẠ COMPTON VIẾT BẰNG FORTRAN95 FILE INPUT CHƯƠNG TRÌNH MCNP5 MƠ PHỎNG HỆ GAMMA TRUYỀN QUA B.1 Code chương trình tính tốn tiết diện tán xạ Compton gamma vật liệu đơn chất vật liệu hỗn hợp nhiều nguyên tố viết chương trình Fortran95 program Compton scattering ! CHUONG TRINH CHINH TINH TIET DIEN TAN XA COMPTON integer p real*8 kq print*,'************************************************************' print*,' CHUONG TRINH TINH TIET DIEN TAN XA COMPTON' print*,'' print*,' NHAP SO NGUYEN TO CO TRONG BIA' read*,p print*,'' if(p.EQ.1)then print*,' BIA DUOC SU DUNG LA BIA DANG DON CHAT' call donchat(kq) else if(p.GT.1)then print*,'BIA DUOC SU DUNG LA BIA DANG HON HOP' call honhop(p,kq) else print*,' SO NGUYEN TO DUOC NHAP KHONG HOP LE' end if print*,'' print*,' KET QUA: TDTX(barn)=',kq print*,'' print*,' CHUONG TRINH KET THUC' print*,'************************************************************' 77 end ! CHUONG TRINH CON TINH TIET DIEN TAN XA COMPTON DOI VOI DON CHAT subroutine donchat(kq) real*8 x,y,td,z,alpha,beta,m,hs0,hs1,hs2,hs3,hs4,hs5,E,kq ! HANG SO DIRAC_hd ! VAN TOC ANH SANG_vc parameter(hd=1.054571628*(1.0d-34),vc=299792458,pi=3.14159,cv=6.02214179*(1.0d+23)) alpha=1/137.035999679 m=0.510998910 print*,'' print*,'NHAP NANG LUONG GAMMA (MeV):' read*,E print*,'' print*,'SO BAC NGUYEN TU Z =' read*,z beta=E/m hs0=(hd*vc*(1.0d+15))/1.602176487 hs1=(pi*alpha*alpha*hs0*hs0)/(m*m) hs2=beta*(1.0+2.0*beta) hs3=((2.0*beta*beta*beta)+(18.0*beta*beta)+(16.0*beta)+4.0)/(hs2*hs2) hs4=((beta*beta)-(2.0*beta)-2.0)/(beta*beta*beta) x=1.0+2.0*beta y=ALOG (x) hs5=hs4*y td=hs1*(hs3+hs5)*(1.0d+24) kq=Z*td end subroutine ! CHUONG TRINH CON TINH TIET DIEN TAN XA COMPTON DOI VOI HON HOP subroutine honhop(p,kq) integer p,j 78 real*8 x,y,z,alpha,beta,m,hs0,hs1,hs2,hs3,hs4,hs5,kq,ts1,ts2,ts3,E dimension:: A(50),Z(50),w(50) parameter(hd=1.054571628*(1.0d-34),vc=299792458,pi=3.14159,cv=6.02214179*(1.0d+23)) alpha=1/137.035999679 m=0.510998910 print*,'' print*,'NHAP NANG LUONG GAMMA (MeV):' read*,E j=1 ts1=0.0 ts2=0.0 while(j.LT.p+1) print*,'' write(*,11)j print*,'' write(*,8)j read*,A(j) print*,'' write(*,9)j read*,Z(j) print*,'' write(*,10)j read*,W(j) ts1=ts1+((W(j))/A(j)) ts2=ts2+((Z(j)*W(j))/A(j)) j=j+1 end ts3=ts2/ts1 beta=E/m hs0=(hd*vc*(1.0d+15))/1.602176487 79 hs1=(pi*alpha*alpha*hs0*hs0)/(m*m) hs2=beta*(1.0+2.0*beta) hs3=((2.0*beta*beta*beta)+(18.0*beta*beta)+(16.0*beta)+4.0)/(hs2*hs2) hs4=((beta*beta)-(2.0*beta)-2.0)/(beta*beta*beta) x=1.0+2.0*beta y=ALOG (x) hs5=hs4*y td=hs1*(hs3+hs5)*(1.0d+24) kq=ts3*td format('SO KHOI A',I2,':') format('SO BAC NGUYEN TU Z',I2,':') 10 format('TI TRONG W',I2,':') 11 format('NGUYEN TO THU ',I2,' CO:') end subroutine B.2 File input chương trình MCNP5 mơ hệ gamma truyền qua gồm nguồn điểm – bia – detector C ********** BLOCK 1: CELL CARDS ********** C CELL CARDS CUA COLIMATER BOC NGUON (cell 10, mat 1-7) 10 -11.35 (-1 -4 -6 7) IMP:P=1 $ CHI C CELL CARDS CUA DETECTOR (Cell 20-60, mat 8-18) 20 -3.67 (-8 -10) IMP:P=1 $ Detector NaI(Tl) 30 -3.95 (-11 -12):(-8 -12 10) IMP:P=1 $ Nhom oxit Al2O3 40 -2.648 (-9 13 -12) IMP:P=1 $ Silic oxit SiO2 50 -2.329 (-14 11 -12) IMP:P=1 $ Silic 60 -2.699 (-15 14 -16):(-14 13 12 -16):(-13 18 -17) IMP:P=1 $ Nhom Al C CELL CARDS CUA COLIMATER BOC DETECTOR (Cell 70, mat 19-24) 70 -11.35 (-19 20 21 -23):(-23 22 -20 24) IMP:P=1 $ CHI C CELL CARDS CUA BIA (Cell 75, mat 26-31) 75 -7.85 (-26 27 -28 29 -30 31) IMP:P=1 $C45 C CELL CARDS CUA KHONG KHI VA CHAN KHONG 80 80 -0.001205 -25 #10 #20 #30 #40 #50 #60 #70 #75 IMP:P=1 $ Khong 90 25 IMP:P=0 $ Chan khong C ********** BLOCK 2: SURFACE CARDS ********** C SURFACE CARDS CUA COLIMATER BOC NGUON pz 1.2 pz -0.9 px -2.5 px 2.5 py -2.5 py 2.5 cz 0.65 C SURFACE CARDS CUA DETECTOR pz -8.62 pz -16.24 10 cz 3.81 11 pz -8.46 12 cz 13 pz -16.54 14 pz -8.35 15 pz -8.3 16 cz 4.05 17 cz 4.13 18 pz -19.54 C SURFACE CARDS CUA COLIMATER BOC DETECTOR 19 pz -3 20 pz -4 21 cz 0.5 22 cz 4.35 23 cz 5.35 24 pz -18.5 81 C SURFACE CARDS CUA CHAN KHONG 25 so 100 C SURFACE CARDS CUA BIA NHOM 26 PZ -1.5 27 PZ -2.5 28 PY 29 PY -5 30 PX 31 PX -5 C ********** BLOCK 3: DATA CARDS ********** MODE P C DINH NGHIA VAT LIEU M1 82000 -1.0 $ Chi M2 11023 -0.153373 53127 -0.846627 $ Detector NaI(Tl) M3 13000 -0.529411 8000 -0.470589 $ Nhom oxit Al2O3 M4 14000 -0.466667 8000 -0.533333 $ Silic oxit SiO2 M5 14000 -1.0 $ Silic M6 13000 -1.0 $ Nhom Al M7 6000 -0.000124 7000 -0.755268 8000 -0.231781 18000 -0.012827 $Khong Khi M8 26000 -0.98177 6000 -0.0045 14000 -0.0027 16000 -0.0002 & 25000 -0.0065 28000 -0.00125 24000 -0.00125 42000 -0.0001 & 23000 -0.0000025 29000 -0.00125 74000 -0.0000025 22000 -0.000015 & 13000 -0.00025 58000 -0.000035 15000 -0.000175 $ Thep C45 sdef pos=0 0 par=2 erg=2.1 F8: P 20 E0 0.000001 0.02 2029I 3.0 c FT8 GEB -0.0155898 0.0856822 -0.145101 nps 100000000 82 PHỤ LỤC C CÁC BẢNG SỐ LIỆU Bảng C1 Thành phần nguyên tố thép C45 Nguyên M [17] Hàm lượng tiêu chuẩn [19] Hàm lượng mô (%) tố Z [17] (%) (g/mol) C 0,42~0,50 0,45000 12,0110 Al  0,05 0,02500 26,9815 13 Si 0,17~0,37 0,27000 28,0850 14 P  0,035 0,01750 30,9738 15 S  0,04 0,02000 32,0600 16 Ti  0,003 0,00150 47,8670 22 V  0,0005 0,00025 50,9415 23 Cr  0,25 0,12500 51,9961 24 Mn Fe Ni Cu 0,50~0,80 Còn lại  0,25 0,65000 98,17700 0,12500 0,12500 54,9381 55,8450 58,6934 63,5460 25 26 28 29 Mo  0,02 0,01000 95,9600 42 Ce  0,007 0,00350 140,1160 58 W  0,0005 0,00025 183,8400 74 Bảng C2 Hệ số suy giảm khối Compton nhôm, sắt, đồng thép C45 từ hệ thực nghiệm gamma truyền qua Sắt Nhôm E (MeV) TN    C TN Sai số (%) 0,0745 0,0568 0,0530 0,0459    C Sai số (%) 0,0718 0,0547 0,0511 0,0439    C TN Sai số (%) (cm /g) 1,26 2,47 2,70 2,67 Thép C45 TN (cm /g) 0,6617 1,1732 1,3325 1,7645 Đồng 0,0701 0,0536 0,0502 0,0432 Sai số (%) (cm /g) 1,05 1,34 1,41 1,39    C (cm /g) 0,88 1,10 1,14 1,13 0,0718 0,0552 0,0508 0,0445 1,05 1,34 1,40 1,39 83 Bảng C3 Hệ số suy giảm khối Compton nhôm, sắt, đồng thép C45 từ hệ mô gamma truyền qua Sắt Nhôm STT E (MeV) MCNP5    C (cm2/g) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 0,2500 0,3000 0,5000 0,6000 0,6617 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000 1,1732 1,2000 1,3000 1,3325 1,4000 1,5000 1,6000 1,7000 1,7645 1,8000 1,9000 2,0000 2,1000 2,2000 2,3000 2,4000 2,5000 2,6000 0,1084 0,1023 0,0854 0,0796 0,0761 0,0703 0,0658 0,0626 0,0596 0,0573 0,0563 0,0533 0,0528 0,0519 0,0504 0,0489 0,0477 0,0467 0,0462 0,0446 0,0429 0,0417 0,0410 0,0396 0,0381 0,0364 0,0358 Đồng MCNP5 MCNP5   Sai số   Sai số     C   C (%) (%) (cm2/g) (cm2/g) 0,82 0,84 0,84 0,87 1,05 0,99 1,07 1,14 1,22 1,28 1,31 1,41 1,43 1,48 1,55 1,62 1,70 1,75 1,78 1,87 1,98 2,07 2,13 2,23 2,35 2,49 2,56 0,1044 0,0985 0,0822 0,0765 0,0733 0,0676 0,0636 0,0607 0,0577 0,0557 0,0550 0,0525 0,0520 0,0508 0,0492 0,0476 0,0461 0,0452 0,0447 0,0433 0,0419 0,0406 0,0397 0,0386 0,0375 0,0363 0,0355 0,34 0,35 0,35 0,36 0,43 0,40 0,43 0,46 0,49 0,51 0,52 0,55 0,56 0,58 0,60 0,63 0,66 0,68 0,69 0,72 0,75 0,79 0,81 0,84 0,87 0,91 0,93 0,1022 0,0965 0,0805 0,0749 0,0717 0,0662 0,0624 0,0595 0,0566 0,0547 0,0540 0,0517 0,0511 0,0499 0,0483 0,0467 0,0451 0,0443 0,0438 0,0426 0,0411 0,0399 0,0390 0,0379 0,0369 0,0357 0,0350 Thép C45 MCNP5  Sai số   Sai số   C (%) (%) (cm2/g) 0,28 0,28 0,28 0,29 0,35 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,41 0,43 0,44 0,45 0,47 0,49 0,52 0,53 0,54 0,56 0,59 0,61 0,63 0,65 0,67 0,70 0,72 0,1044 0,0986 0,0823 0,0766 0,0734 0,0676 0,0636 0,0606 0,0577 0,0557 0,0550 0,0525 0,0520 0,0508 0,0492 0,0476 0,0461 0,0452 0,0447 0,0434 0,0419 0,0406 0,0398 0,0386 0,0375 0,0363 0,0355 0,34 0,35 0,35 0,36 0,44 0,41 0,44 0,46 0,49 0,51 0,52 0,56 0,56 0,58 0,61 0,64 0,67 0,69 0,70 0,73 0,76 0,79 0,82 0,85 0,88 0,92 0,95 84 Bảng C4 Tiết diện tán xạ Compton gamma nhôm, sắt, đồng thép C45 từ hệ thực nghiệm gamma truyền qua Sắt Nhôm E (MeV) 0,6617 1,1732 1,3325 1,7645 Đồng Thép C45  TN C Sai số  TN C Sai số  TN C Sai số  TN C Sai số (barn) (%) (barn) (%) (barn) (%) (barn) (%) 3,34 2,55 2,37 2,06 1,26 2,47 2,70 2,67 6,66 5,07 4,74 4,07 1,05 1,34 1,41 1,39 7,39 5,64 5,29 4,56 0,88 1,10 1,14 1,13 6,53 5,02 4,62 4,05 1,05 1,34 1,40 1,39 Bảng C5 Tiết diện tán xạ Compton gamma nhôm, sắt, đồng thép C45 từ hệ mô gamma truyền qua Sắt Nhôm STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 E (MeV) 0,2500 0,3000 0,5000 0,6000 0,6617 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000 1,1732 1,2000 1,3000 1,3325 1,4000 1,5000 1,6000 1,7000 1,7645 1,8000 Đồng Thép C45  MCNP5 Al Sai số  MCNP5 Fe Sai số MCNP5 Cu Sai số MCNP5 C45 Sai số (barn) (%) (barn) (%) (barn) (%) (barn) (%) 4,86 4,58 3,83 3,57 3,41 3,15 2,95 2,80 2,67 2,57 2,52 2,39 2,37 2,32 2,26 2,19 2,14 2,09 2,07 0,82 0,84 0,84 0,87 1,05 0,99 1,07 1,14 1,22 1,28 1,31 1,41 1,43 1,48 1,55 1,62 1,70 1,75 1,78 9,68 9,13 7,63 7,10 6,80 6,27 5,90 5,62 5,35 5,17 5,10 4,87 4,82 4,71 4,57 4,42 4,27 4,19 4,14 0,34 0,35 0,35 0,36 0,43 0,40 0,43 0,46 0,49 0,51 0,52 0,55 0,56 0,58 0,60 0,63 0,66 0,68 0,69 10,79 10,18 8,49 7,90 7,56 6,98 6,58 6,28 5,97 5,77 5,70 5,45 5,39 5,27 5,09 4,93 4,76 4,67 4,63 0,28 0,28 0,28 0,29 0,35 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,41 0,43 0,44 0,45 0,47 0,49 0,52 0,53 0,54 9,50 8,97 7,48 6,97 6,68 6,15 5,78 5,51 5,25 5,07 5,00 4,78 4,73 4,62 4,48 4,33 4,19 4,11 4,07 0,34 0,35 0,35 0,36 0,44 0,41 0,44 0,46 0,49 0,51 0,52 0,56 0,56 0,58 0,61 0,64 0,67 0,69 0,70 85 20 21 22 23 24 25 26 27 1,9000 2,0000 2,1000 2,2000 2,3000 2,4000 2,5000 2,6000 2,00 1,92 1,87 1,84 1,78 1,71 1,63 1,60 1,87 1,98 2,07 2,13 2,23 2,35 2,49 2,56 4,02 3,88 3,76 3,68 3,58 3,48 3,36 3,29 0,72 0,75 0,79 0,81 0,84 0,87 0,91 0,93 4,49 4,34 4,21 4,11 4,00 3,89 3,77 3,69 0,56 0,59 0,61 0,63 0,65 0,67 0,70 0,72 3,94 3,81 3,70 3,62 3,51 3,42 3,30 3,23 0,73 0,76 0,79 0,82 0,85 0,88 0,92 0,95 Bảng C6 Tiết diện tán xạ Compton gamma nhơm từ tính tốn lý thuyết so sánh với số liệu từ NIST, MCNP5 thực nghiệm STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 E  CLT  CNIST CMCNP5  TN C (MeV) (barn) (barn) (barn) (barn) 4,90 4,59 3,76 3,48 3,33 3,05 2,89 2,75 2,62 2,54 2,51 2,41 2,38 2,31 2,23 2,15 2,08 2,04 2,02 1,96 1,90 1,85 1,80 4,87 4,57 3,75 3,47 3,33 3,05 2,89 2,75 2,62 2,54 2,51 2,41 2,38 2,32 2,23 2,16 2,08 2,05 2,02 1,96 1,91 1,85 1,81 4,86(4) 4,58(4) 3,83(3) 3,57(3) 3,41(4) 3,15(3) 2,95(3) 2,80(3) 2,67(3) 2,57(3) 2,52(3) 2,39(3) 2,37(3) 2,32(3) 2,26(3) 2,19(4) 2,14(4) 2,09(4) 2,07(4) 2,00(4) 1,92(4) 1,87(4) 1,84(4) 0,2500 0,3000 0,5000 0,6000 0,6617 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000 1,1732 1,2000 1,3000 1,3325 1,4000 1,5000 1,6000 1,7000 1,7645 1,8000 1,9000 2,0000 2,1000 2,2000 3,34(4) 2,55(6) 2,37(6) 2,06(5) Sai biệt Sai biệt Sai biệt LT/ NIST LT/MCNP LT/TN (%) (%) (%) 0,62 0,44 0,27 0,29 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,43 0,00 0,47 0,00 0,49 0,00 0,00 0,52 0,00 0,56 0,82 0,22 1,86 2,59 2,40 3,28 2,08 1,82 1,91 1,18 0,40 0,83 0,42 0,43 1,35 1,86 2,88 2,45 2,48 2,04 1,05 1,08 2,22 0,30 0,39 0,42 0,98 86 24 25 26 27 2,3000 2,4000 2,5000 2,6000 1,76 1,71 1,67 1,63 1,76 1,72 1,67 1,64 1,78(4) 1,71(4) 1,63(4) 1,60(4) 0,00 0,58 0,00 0,61 1,14 0,00 2,40 1,84 Bảng C7 Tiết diện tán xạ Compton gamma sắt từ tính tốn lý thuyết so sánh với số liệu từ NIST, MCNP5 thực nghiệm STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 E  CLT  CNIST CMCNP5  TN C (MeV) (barn) (barn) (barn) (barn) 9,81 9,19 7,52 6,95 6,66 6,11 5,78 5,49 5,24 5,08 5,01 4,81 4,75 4,63 4,46 4,31 4,17 4,09 4,04 3,92 3,81 3,70 3,60 3,51 3,42 3,34 3,26 9,65 9,08 7,48 6,93 6,64 6,10 5,77 5,49 5,23 5,08 5,01 4,81 4,75 4,63 4,46 4,31 4,17 4,09 4,04 3,92 3,81 3,70 3,61 3,51 3,43 3,35 3,27 9,68(3) 9,13(3) 7,63(3) 7,10(3) 6,80(3) 6,27(3) 5,90(3) 5,62(3) 5,35(3) 5,17(3) 5,10(3) 4,87(3) 4,82(3) 4,71(3) 4,57(3) 4,42(3) 4,27(3) 4,19(3) 4,14(3) 4,02(3) 3,88(3) 3,76(3) 3,68(3) 3,58(3) 3,48(3) 3,36(3) 3,29(3) 0,2500 0,3000 0,5000 0,6000 0,6617 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000 1,1732 1,2000 1,3000 1,3325 1,4000 1,5000 1,6000 1,7000 1,7645 1,8000 1,9000 2,0000 2,1000 2,2000 2,3000 2,4000 2,5000 2,6000 6,66(7) 5,07(7) 4,74(7) 4,07(6) Sai biệt Sai biệt Sai biệt LT/ NIST LT/MCNP LT/TN (%) (%) (%) 1,63 1,20 0,53 0,29 0,30 0,16 0,17 0,00 0,19 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,28 0,00 0,29 0,30 0,31 1,33 0,65 1,46 2,16 2,10 2,62 2,08 2,37 2,10 1,77 1,80 1,25 1,47 1,73 2,47 2,55 2,40 2,44 2,48 2,55 1,84 1,62 2,22 1,99 1,75 0,60 0,92 0,00 0,20 0,21 0,49 87 Bảng C8 Tiết diện tán xạ Compton gamma đồng từ tính tốn lý thuyết so sánh với số liệu từ NIST, MCNP5 thực nghiệm STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 E  CLT  CNIST CMCNP5  TN C (MeV) (barn) (barn) (barn) (barn) 10,94 10,25 8,39 7,76 7,43 6,81 6,45 6,13 5,84 5,66 5,59 5,37 5,30 5,16 4,98 4,81 4,65 4,56 4,50 4,37 4,24 4,13 4,02 3,92 3,82 3,73 3,64 10,70 10,10 8,34 7,72 7,40 6,80 6,43 6,12 5,84 5,66 5,59 5,36 5,30 5,16 4,98 4,81 4,65 4,56 4,51 4,37 4,25 4,13 4,02 3,92 3,82 3,73 3,65 10,79(3) 10,18(3) 8,49(2) 7,90(2) 7,56(3) 6,98(2) 6,58(2) 6,28(2) 5,97(2) 5,77(2) 5,70(2) 5,45(2) 5,39(2) 5,27(2) 5,09(2) 4,93(2) 4,76(2) 4,67(2) 4,63(2) 4,49(3) 4,34(3) 4,21(3) 4,11(3) 4,00(3) 3,89(3) 3,77(3) 3,69(2) 0,2500 0,3000 0,5000 0,6000 0,6617 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000 1,1732 1,2000 1,3000 1,3325 1,4000 1,5000 1,6000 1,7000 1,7645 1,8000 1,9000 2,0000 2,1000 2,2000 2,3000 2,4000 2,5000 2,6000 7,39(6) 5,64(6) 5,29(6) 4,56(5) Sai biệt Sai biệt Sai biệt LT/ NIST LT/MCNP LT/TN (%) (%) (%) 2,19 1,46 0,60 0,52 0,40 0,15 0,31 0,16 0,00 0,00 0,00 0,19 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,22 0,00 0,24 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,27 1,37 0,68 1,19 1,80 1,75 2,50 2,02 2,45 2,23 1,94 1,97 1,49 1,70 2,13 2,21 2,49 2,37 2,41 2,89 2,75 2,36 1,94 2,24 2,04 1,83 1,07 1,37 0,54 0,35 0,19 0,00 88 Bảng C9 Tiết diện tán xạ Compton gamma thép C45 từ tính tốn lý thuyết so sánh với số liệu từ NIST, mô MCNP5 thực nghiệm STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 E  CLT  CNIST CMCNP5  TN C (MeV) (barn) (barn) (barn) (barn) 9,62 9,02 7,38 6,82 6,53 5,99 5,67 5,39 5,14 4,98 4,92 4,72 4,66 4,54 4,38 4,23 4,09 4,01 3,96 3,84 3,73 3,63 3,53 3,44 3,36 3,28 3,20 9,47 8,91 7,34 6,80 6,51 5,98 5,66 5,38 5,14 4,98 4,92 4,72 4,66 4,54 4,38 4,23 4,09 4,01 3,96 3,85 3,74 3,63 3,54 3,45 3,36 3,28 3,21 9,50(3) 8,97(3) 7,48(3) 6,97(3) 6,68(3) 6,15(3) 5,78(3) 5,51(3) 5,25(3) 5,07(3) 5,00(3) 4,78(3) 4,73(3) 4,62(3) 4,48(3) 4,33(3) 4,19(3) 4,11(3) 4,07(3) 3,94(3) 3,81(3) 3,70(3) 3,62(3) 3,51(3) 3,42(3) 3,30(3) 3,23(3) 0,2500 0,3000 0,5000 0,6000 0,6617 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000 1,1732 1,2000 1,3000 1,3325 1,4000 1,5000 1,6000 1,7000 1,7645 1,8000 1,9000 2,0000 2,1000 2,2000 2,3000 2,4000 2,5000 2,6000 6,53(7) 5,02(7) 4,62(6) 4,05(6) Sai biệt Sai biệt Sai biệt LT/ NIST LT/MCNP LT/TN (%) (%) (%) 1,56 1,22 0,54 0,29 0,31 0,17 0,18 0,19 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,26 0,27 0,00 0,28 0,29 0,00 0,00 0,31 1,25 0,55 1,36 2,20 2,30 2,67 1,94 2,23 2,14 1,81 1,63 1,27 1,50 1,76 2,28 2,36 2,44 2,49 2,78 2,60 2,14 1,93 2,55 2,03 1,79 0,61 0,94 0,00 0,80 0,86 1,00 ... tốn tiết diện tán xạ Compton gamma vật liệu Tiết diện tán xạ Compton gamma nhôm, sắt, đồng thép C45 vùng lượng từ 0,25 MeV đến 2,60 MeV trình bày bảng 3.1 41 Bảng 3.1 Kết tính tốn tiết diện tán. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Quang Vương TÍNH TIẾT DIỆN TÁN XẠ COMPTON CỦA BỨC XẠ GAMMA TRÊN KIM LOẠI SẮT, ĐỒNG, NHÔM VÀ THÉP C45 Chuyên ngành: Vật... Nishina tính tiết diện vi phân tán xạ Compton lượng tử gamma tương tác với electron tự [13],[14] 2.2 Tiết diện tán xạ Compton 2.2.1 Cơng thức tính tiết diện tán xạ Compton toàn phần lượng tử gamma