Xác định hoạt động phóng xạ bằng hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò HPGe và nal TI trong phân tích mẫu địa chất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Phạm Việt Dũng XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ BẰNG HỆ PHỔ KẾ GAMMA SỬ DỤNG ĐẦU DỊ HPGe VÀ NaI(Tl) TRONG PHÂN TÍCH MẪU ĐỊA CHẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Phạm Việt Dũng XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHĨNG XẠ BẰNG HỆ PHỔ KẾ GAMMA SỬ DỤNG ĐẦU DÒ HPGe VÀ NaI(Tl) TRONG PHÂN TÍCH MẪU ĐỊA CHẤT Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số : 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS CHÂU VĂN TẠO Thành phố Hồ Chí Minh – 2015 i 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 tận tình hướng dẫn, động viên truyền đạt nhiều kinh nghiệm nghiên cứu khoa học Trong trình hoàn thành luận văn, học viên học từ Thầy nhiều học quý báu kiến thức chuyên môn TS Trần Thiện Thanh, người Thầy giảng dạy cho học viên học kinh nghiệm thiết kế hệ đo thực nghiệm xử lý số liệu Phịng Thí nghiệm kỹ thuật Hạt Nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG.TPHCM, hỗ trợ học viên việc sử dụng hệ phổ kế HPGe Trung tâm Hạt nhân TpHCM hỗ trợ học viên việc sử dụng máy nghiền mẫu địa chất 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 24 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 Hạt Nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG.TPHCM, tạo nhiều điều kiện thuận lợi tận tình giúp đỡ học viên trình thực luận văn Cha mẹ em gia đình ln động viên tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận văn TP.HCM, tháng năm 2015 Học viên Phạm Việt Dũng ii MỤC LỤC Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .iv Danh mục bảng v Danh mục hình vẽ vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.1 Ngoài nước 1.1.2 Trong nước 1.2 Phóng xạ mơi trường 1.2.1 Phóng xạ nguyên thủy 1.2.2 Phóng xạ vũ trụ 1.2.3 Phóng xạ nhân tạo 1.3 Chuỗi phân rã đồng vị phóng xạ địa chất 1.3.1 Chuỗi Uranium 238U(A=4n+2) 1.3.2 Chuỗi Thorium 232Th (A=4n) .6 1.3.3 Kali .7 1.3.4 Định luật phân rã phóng xạ đơn 1.3.5 Định luật phân rã phóng xạ chuỗi 1.4 Nhận xét chương .11 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Đối tượng nghiên cứu .12 2.2 Hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò NaI(Tl) 12 2.2.1 Đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 12 2.2.2 Osprey .13 2.3 Hệ phổ kế gamma phơng thấp sử dụng đầu dị HPGe .13 2.3.1 Đầu dò bán dẫn siêu tinh khiết 13 iii 2.3.2 Buồng chì bảo vệ 14 2.3.3 Bộ phân tích đa kênh 15 2.4 Máy tính chương trình Genie 2000 .15 2.5 Giới thiệu phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ mơi trường 16 2.5.1 Phương pháp tương đối 16 2.5.2 Phương pháp tuyệt đối .17 2.6 Nhận xét chương .19 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .20 3.1 Chuẩn bị mẫu 20 3.1.1 Dụng cụ chứa mẫu 20 3.1.2 Mẫu chuẩn 20 3.1.3 Mẫu phân tích 22 3.2 Phổ mẫu chuẩn mẫu phân tích 24 3.2.1 Phổ phông 24 3.2.2 Phổ chuẩn 25 3.2.3 Phổ phân tích 29 3.3 Kết thảo luận .30 3.3.1 Xác định hoạt độ đầu dò HPGe .30 3.3.1.1 Phương pháp tuyệt đối 31 3.3.1.2 Phương pháp tương đối 35 3.3.2 Xác định hoạt độ đầu dò NaI(Tl) .37 3.3.3 So sánh hoạt độ đồng vị phóng xạ hai hệ phổ kế HPGe NaI(Tl) .38 3.4 Nhận xét chương .42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ… 44 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 49 iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt FSA Full Spectrum Analysis Phân tích tồn phổ WA Window Analysis Phân tích cửa sổ FWHM Full Width at Half Maximum NNLS Non Negative Least Square Bình phương tối thiểu khơng âm Geant4 Geometry And Tracking Cấu trúc hình học vết HPGe Hyper Pure Germanium Đầu dò Germanium siêu tinh khiết MCNP Monte Carlo N Particles Chương trình mơ MCNP MCA Multi Channel Analyzer Máy phân tích đa kênh HVPS High-Voltage Power Supply Nguồn cao áp International Atomic Energy Cơ quan lượng nguyên tử Agency Quốc tế IAEA Bề rộng nửa đỉnh toàn phần v DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng Diễn giải Trang 3.1 Hoạt độ riêng đồng vị có ba mẫu chuẩn đất 21 3.2 Thời gian đo khối lượng mẫu chuẩn đất 21 3.3 Các đỉnh lượng dùng xác định hoạt độ mẫu 23 3.4 Thời gian đo khối lượng mẫu phân tích 24 3.5 Hiệu suất sai số tương đối 32 3.6 Hiệu suất đỉnh lượng quan tâm 33 3.7 3.8 3.9 10 3.10 11 3.11 12 3.12 13 3.13 14 3.14 15 3.15 16 3.16 17 3.17 Hoạt độ phóng xạ phương pháp tuyệt đối hệ HPGe với mẫu M2 Hoạt độ phương pháp tuyệt đối hệ HPGe Diện tích đỉnh phổ lượng cần quan tâm mẫu chuẩn HPGe Hoạt độ phóng xạ phương pháp tương đối hệ HPGe với mẫu M2 Hoạt độ phóng xạ xác định phương pháp tương đối hệ HPGe Diện tích đỉnh phổ lượng cần quan tâm mẫu chuẩn NaI(Tl) Hoạt độ phóng xạ phương pháp tương đối hệ NaI(Tl) với mẫu M2 Hoạt độ phóng xạ tính đầu dị NaI(Tl) Đánh giá độ sai biệt hoạt độ phương pháp tuyệt đối (HPGe) với phương pháp tương đối (NaI(Tl)) Đánh giá độ sai biệt hoạt độ phương pháp tương đối (HPGe) với phương pháp tương đối (NaI(Tl)) Đánh giá sai biệt hoạt độ phương pháp tương đối với phương pháp tuyệt đối hệ phổ kế HPGe 34 34 35 36 37 37 38 38 39 39 41 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Hình Diễn giải Trang 1.1 Chuỗi Uranium 238U (A=4n+2) 1.2 Chuỗi Thorium 232Th (A=4n) 1.3 Sơ đồ phân rã 40K 2.1 Đầu dò NaI(Tl) 802-7,62cm x7,62cm 12 2.2 Osprey 13 2.3 Hệ phổ kế gamma GC3520 đầu dò HPGe 15 2.4 Giao diện chương trình Genie 2000 15 3.1 Hộp đựng mẫu dạng trụ có kính thước (R=3,65cm; h=4,7cm) 20 3.2 Mẫu trước xử lý sau nén 22 10 3.3 Phổ phông đo 86400s hệ HPGe 24 11 3.4 Phổ phông đo 86400s hệ phổ kế NaI(Tl) 25 12 3.5 Phổ 238U mẫu chuẩn RGU-1 đo hệ phổ kế HPGe 26 13 14 3.6 3.7 Phổ U mẫu chuẩn RGU-1 đo hệ phổ kế 238 NaI(Tl) Phổ Th mẫu chuẩn RGTh-1 đo hệ phổ kế 26 232 HPGe Phổ 232Th mẫu chuẩn RGTh-1 đo hệ phổ kế 27 15 3.8 16 3.9 Phổ 40K mẫu chuẩn RGK-1 đo hệ phổ kế HPGe 28 17 3.10 Phổ 40K mẫu chuẩn RGK-1 đo hệ phổ kế NaI(Tl) 28 18 3.11 Phổ gamma mẫu M1 đo hệ phổ kế HPGe 29 19 3.12 Phổ gamma mẫu M1 đo hệ phổ kế NaI(Tl) 30 NaI(Tl) 27 MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển ngành Vật lí Hạt nhân mang lại nhiều lợi ích cho người, ứng dụng Vật lí Hạt nhân có ứng dụng nhiều lãnh vực nông nghiệp, công nghiệp, sinh học y học Tuy nhiên, ngồi lợi ích mang lại cho người, chúng vơ tình đào thải vào mơi trường sống lượng phóng xạ đáng kể Mặc dù lượng phóng xạ khác nơi Trái Đất, với lượng giới hạn cho phép có ảnh hưởng nhiều tới sinh vật đặc biệt sức khỏe người Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá hàm lượng chất phóng xạ có môi trường cần thiết Vấn đề xác định hoạt độ mẫu môi trường cách xác nhanh chóng hướng nghiên cứu phát triển Để giải vấn đề này, hệ thiết bị đo đạc xạ ngày cải tiến khả ghi nhận tồn đồng vị phóng xạ có mẫu mà cần quan tâm Ngoài ra, việc xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ mẫu, có nhiều phương pháp để xác định hoạt độ phóng xạ đồng vị phóng xạ tự nhiên 238 U, 232 Th 40K (đây ba đồng vị phóng xạ ln tồn tự nhiên) phương pháp cửa sổ (WA), phương pháp tồn phổ (FSA), phương pháp phân tích huỳnh quang tia X … Mỗi phương pháp có ưu điểm riêng hạn chế riêng, tùy theo mục đích mà lựa chọn phương pháp có kết xác Trong luận văn tác giả sử dụng phương pháp cửa sổ (WA) để xác định hoạt độ mẫu môi trường đánh giá thiết bị đo hai hệ phổ kế gamma hệ phổ kế nhấp nháy NaI(Tl) hệ phổ kế bán dẫn HPGe Trong phương pháp này, trước tiên diện tích đỉnh gamma xác định người dùng chương trình có sẵn Genie-2000 hãng Canberra Sau đó, hoạt độ mẫu xác định dựa diện tích đỉnh tính kết hợp với thông số xác suất phát gamma, thời gian đo, hiệu suất ghi nhận detector,… Với mục đích xác định hoạt độ phóng xạ mẫu môi trường xác định phương pháp xác định hoạt độ thích hợp hệ thiết bị, tác giả thực luận văn thạc sĩ với đề tài: “Xác định hoạt độ phóng xạ hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò HPGe NaI(Tl) phân tích mẫu địa chất” Luận văn tác giả thực với bố cục bao gồm ba chương: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước việc nghiên cứu xác định hoạt độ phóng xạ môi trường phương pháp WA với phương pháp khác sử dụng hai hệ phổ kế NaI(Tl) HPGe, giới thiệu tổng quan lý thuyết phóng xạ mơi trường Chương 2: Trình bày đối tượng phương pháp nghiên cứu Trình bày sở tính tốn hoạt độ phương pháp WA Trình bày sơ lược hệ phổ kế NaI(Tl), hệ phổ kế HPGe cơng cụ hỗ trợ chương trình máy tính xử lý phổ Genie-2000 Chương 3: Xác định hoạt độ phương pháp WA mẫu địa chất đầu dị NaI(Tl) sau so sánh kết phương pháp Phần kết luận kiến nghị Ý nghĩa khoa học đề tài dựa kết việc xác định hoạt độ mẫu địa chất phương pháp WA hai hệ phổ kế Từ đó, rút ưu nhược điểm hai hệ phổ kế Ý nghĩa thực tiễn đề tài góp phần xây dựng hệ thống phân tích hoạt độ mẫu mơi trường thích hợp 38 Bảng 3.13 Hoạt độ phóng xạ phương pháp tương đối hệ NaI(Tl) với mẫu M2 Đồng Chuỗi vị 40 40 K K 238 U 214 Th 208 Bi 232 Tl Năng Diện tích Diện tích Hoạt độ Sai chuẩn (S c ) phân tích (S m ) (Bq/kg) số 1460,80 508393 ± 713 43487 ± 206 1232,40 34,89 1764,49 263353 ± 513 1641 ± 40 30,47 0,78 2614,51 147633 ± 384 18159 ± 134 360,71 10,38 lượng (keV) Các mẫu phân tích cịn lại tính tương tự Từ tác giả thu bảng 3.14 hoạt độ phóng xạ năm mẫu phân tích sau: Bảng 3.14 Hoạt độ phóng xạ tính phương pháp tương đối hệ NaI(Tl) HOẠT ĐỘ RIÊNG (Bq/kg) TÊN MẪU 238 U 232 Th 40 K M1 108,93 ± 0,53 1573,62 ± 44,12 519,26 ± 15,06 M2 30,47 ± 0,78 360,71 ± 10,38 1232,40 ± 34,89 M3 230,28 ± 2,51 606,43 ± 17,22 1687,37 ± 48,74 M4 78,65 ± 0,25 681,84 ± 19,30 1540,87 ± 44,54 M5 661,29 ± 5,63 35,32 ± 1,32 841,30 ± 24,33 3.3.3 So sánh hoạt độ đồng vị phóng xạ hai hệ phổ kế HPGe NaI(Tl) Để đánh giá hoạt độ mẫu phân tích ghi nhận hai hệ phổ kế gamma đầu dò HPGe NaI(Tl), tác giả tính độ sai biệt hoạt độ tính phương pháp tương đối đầu dò NaI(Tl) với hoạt độ tính phương pháp tuyệt đối phương pháp tương đối đầu dị HPGe Ngồi ra, tác giả có tính độ sai biệt phân tích hoạt độ HPGe hai phương pháp Trong luận văn này, tác giả sử dụng hoạt độ đầu dị HPGe làm chuẩn Vì vậy, ta có cơng thức sau: 39 Độ sai biệt (%) = A HPGe − A NaI(Tl) (3.4) A HPGe Từ công thức (3.4) kết hoạt độ tính hệ phổ kế HPGe NaI(Tl), tác giả tính độ sai biệt phương pháp tuyệt đối (HPGe) với phương pháp tương đối (NaI(Tl)) phương pháp tương đối (HPGe) với phương pháp tương đối (NaI(Tl)) Tất thể qua bảng số liệu 3.15 3.16 sau: Bảng 3.15 Đánh giá độ sai biệt hoạt độ phương pháp tuyệt đối (HPGe) với phương pháp tương đối (NaI(Tl)) Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 Đầu dò ghi Hoạt độ 238 U Hoạt độ 232Th Hoạt độ 40K nhận (Bq/kg) (Bq/kg) (Bq/kg) HPGe 106,83 ± 0,67 1513,33 ± 5,09 507,37 ± 8,83 NaI(Tl) 108,93 ± 0,53 1573,62 ± 44,12 519,26 ± 15,06 Độ sai biệt 1,9% 3,9% 2,3% HPGe 28,58 ± 0,27 345,30 ± 1,39 1193,54 ± 18,14 NaI(Tl) 30,47 ± 0,78 360,71 ± 10,38 1232,40 ± 34,89 Độ sai biệt 6,6% 4,5% 3,3% HPGe 226,92 ± 1,37 598,84 ± 2,21 1613,51 ± 24,00 NaI(Tl) 230,28 ± 2,51 606,43 ± 17,22 1687,37 ± 48,74 Độ sai biệt 1,5% 1,3% 4,6% HPGe 77,48 ± 0,52 694,88 ± 2,49 1625,70 ± 24,80 NaI(Tl) 78,65 ± 0,25 681,84 ± 19,30 1540,87 ± 44,54 Độ sai biệt 1,5% 1,9% 5,2% HPGe 633,13 ± 3,01 34,45 ± 0,28 826,48 ± 13,45 NaI(Tl) 661,29 ± 5,63 35,32 ± 1,32 841,30 ± 24,33 Độ sai biệt 4,4% 2,8% 1,8% Dựa vào bảng 3.15 tác giả thấy độ sai biệt lớn với hoạt độ 238 U 6,6% mẫu M2 độ sai biệt thấp 1,5% mẫu M3 mẫu M4, độ sai biệt 40 lớn với hoạt độ 232Th 4,5% mẫu M2 độ sai biệt thấp 1,3% mẫu M3 độ sai biệt lớn với hoạt độ 40K 5,2% mẫu M4 độ sai biệt thấp 1,8% mẫu M5 Việc xác định hoạt độ phương pháp tuyệt đối hệ phổ kế HPGe phương pháp tương hệ phổ kế NaI(Tl) luận văn có độ sai biệt hai hệ phổ kế hoạt độ 238U 6,6% , hoạt độ 232Th 4,5% hoạt độ 40K 5,2% Bảng 3.16 Đánh giá độ sai biệt hoạt độ phương pháp tương đối (HPGe) với phương pháp tương đối (NaI(Tl)) Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 Đầu dò ghi Hoạt độ 238 U Hoạt độ 232Th Hoạt độ 40K nhận (Bq/kg) (Bq/kg) (Bq/kg) HPGe 107,06 ± 0,53 1524,19 ± 4,46 498,35 ± 14,60 NaI(Tl) 108,93 ± 0,53 1573,62 ± 44,12 519,26 ± 15,06 Độ sai biệt 1,8% 3,6% 4,5% HPGe 29,25 ± 0,25 354,60 ± 1,32 1170,83 ± 33,03 NaI(Tl) 30,47 ± 0,78 360,71 ± 10,38 1232,40 ± 34,89 Độ sai biệt 5,5% 1,7% 5,8% HPGe 220,94 ± 0,92 600,74 ± 2,01 1603,23 ± 43,81 NaI(Tl) 230,28 ± 2,51 606,43 ± 17,22 1687,37 ± 48,74 Độ sai biệt 4,2% 1,2% 5,6% HPGe 76,18 ± 0,43 689,14 ± 2,22 1610,84 ± 44,21 NaI(Tl) 78,65 ± 0,25 681,84 ± 19,30 1540,87 ± 44,54 Độ sai biệt 3,2% 1,3% 2,9% HPGe 640,27 ± 6,98 34,12 ± 0,29 823,76 ± 24,60 NaI(Tl) 661,29 ± 5,63 35,32 ± 1,32 841,30 ± 24,33 Độ sai biệt 3,9% 3,5% 2,2% Dựa vào bảng số liệu 3.16, độ sai biệt lớn hoạt độ 238U 5,5% mẫu M2 độ sai biệt thấp với hoạt độ 238U 1,8% mẫu M1, độ sai 41 biệt với hoạt độ 232Th 3,6% mẫu M1 độ sai biệt hoạt độ thấp 1,2% mẫu M3, độ sai biệt hoạt độ 40K lớn 5,8% nằm mẫu M2 độ sai biệt thấp 2,2% nằm mẫu M5 Việc xác định hoạt độ phương pháp tương hệ phổ kế HPGe phương pháp tương hệ phổ kế NaI(Tl) luận văn có độ sai biệt hoạt độ 238U 5,5%, hoạt độ 232Th 3,6% hoạt độ 40K 5,8% Ngoài , tác giả đánh giá thêm độ sai biệt hai phương pháp tuyệt đối tương đối hệ phổ kế HPGe Bảng 3.17 Đánh giá độ sai biệt hoạt độ phương pháp tương đối phương pháp tuyệt đối hệ phổ kế HPGe Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 Hoạt độ Hoạt độ 232Th Hoạt độ 40K (Bq/kg) (Bq/kg) (Bq/kg) Tương đối 107,06 ± 0,53 1524,19 ± 4,46 498,35 ± 14,60 Tuyệt đối 106,83 ± 0,67 1513,33 ± 5,09 507,37 ± 8,83 Độ sai biệt 0,3% 1,3% 1,8% Tương đối 29,25 ± 0,25 354,60 ± 1,32 1170,83 ± 33,03 Tuyệt đối 28,58 ± 0,27 345,30 ± 1,39 1193,54 ± 18,14 Độ sai biệt 2,6% 2,7% 1,9% Tương đối 220,94 ± 0,92 600,74 ± 2,01 1603,23 ± 43,81 Tuyệt đối 226,92 ± 1,37 598,84 ± 2,21 1613,51 ± 24,00 Độ sai biệt 2,6% 0,6% 0,6% Tương đối 76,18 ± 0,43 689,14 ± 2,22 1610,84 ± 44,21 Tuyệt đối 77,48 ± 0,52 694,88 ± 2,49 1625,70 ± 24,80 Độ sai biệt 1,7% 1,1% 1,0% Tương đối 640,27 ± 6,98 34,12 ± 0,29 823,76 ± 24,60 Tuyệt đối 633,13 ± 3,01 34,45 ± 0,28 826,48 ± 13,45 Độ sai biệt 1,1% 1,0% 0,6% Phương pháp 238 U 42 Từ bảng số liệu bảng 3.17 tác giả thấy độ sai biệt lớn hai phương pháp đo hệ phổ kế hoạt độ 238 U 2,6% với mẫu M2 M3 thấp 0,3% với mẫu M1, độ sai biệt cao hoạt độ 232 Th 2,7% mẫu M2 thấp 0,6% với mẫu M3, độ sai biệt cao hoạt độ 40K 1,9% với mẫu M2 thấp 0,6% với mẫu M5 M3 Vậy việc xác định hoạt độ phương pháp tương đối phương pháp tuyệt đối hệ phổ kế gamma HPGe có độ sai biệt hoạt độ với 238U 2,6%; hoạt độ 232Th 2,7% 40K 1,9% Từ bảng số liệu hoạt độ từ HPGe NaI(Tl), tác giả thấy ba mẫu hoạt độ riêng cao 100 Bq/kg, hoạt độ riêng thấp 100 Bq/kg mẫu : M2, M4 có hoạt độ Th, 40K cao; M5 có hoạt độ 232 238 U 40K cao hai mẫu lại hoạt độ riêng ba đồng vị 100 Bq/kg M1 M3 Đây mẫu có hoạt độ cao Ngồi ra, hoạt độ riêng HPGe ln có xu hướng thấp hoạt độ NaI(Tl) việc tính hoạt độ trung bình HPGe (do HPGe có độ phân giải tốt nên thu nhiều đỉnh lượng) hoạt độ có xu nghiêng giá trị có sai số nhỏ dẫn tới việc sai lệch hoạt độ hai đầu dị Ngồi ra, mẫu môi trường thường bị ảnh hưởng tượng tự hấp thụ, thành phần matrix mẫu phân tích mẫu chuẩn khác nguyên nhân gây độ sai biệt hoạt độ 3.4 Nhận xét chương Qua chương này, tác giả trình bày kết phân tích hoạt độ năm mẫu địa chất lấy từ Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Nam phương pháp tương đối phương pháp tuyệt đối hai hệ phổ kế gamma HPGe NaI(Tl) Các mẫu địa chất phân tích mẫu có hoạt độ cao 100Bq/kg Độ sai biệt phương pháp tuyệt đối HPGe phương pháp tương đối NaI(Tl) khoảng 6,6% hoạt độ 5,2% hoạt độ 40K U; 4,5% hoạt độ 238 232 Th 43 Độ sai biệt phương pháp tương đối HPGe phương pháp tương đối NaI(Tl) khoảng 5,5% hoạt độ U; 3,6% hoạt độ 238 232 Th 5,8% hoạt độ 40K Độ sai biệt phương pháp tương đối phương pháp tuyệt hệ phổ kế HPGe với hoạt độ U 2,6%; hoạt độ 238 Th 2,7% hoạt độ 232 K 40 1,9% Từ đây, tác giả thấy xác định hoạt độ phóng xạ năm mẫu địa chất luận văn hai hệ phổ kế HPGe NaI(Tl) 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với mục tiêu xác định hoạt độ phóng xạ có mẫu môi trường phương pháp WA, sử dụng hệ phổ kế gamma NaI(Tl) HPGe, luận văn tác giả thực được: Nắm phương pháp WA để xác định hoạt độ gamma đồng vị phóng xạ tự nhiên hai hệ phổ kế đầu dị NaI(Tl) HPGe Xây dựng phương trình đường cong hiệu suất hệ phổ kế HPGe Áp dụng phương pháp WA để tính tốn hoạt độ gamma đồng vị 238 U, 232 Th, K có năm mẫu địa chất Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền 40 Nam cung cấp phương pháp WA sử dụng mẫu chuẩn RGU-1, RGTh-1 RGK-1 IAEA Tất mẫu đo hai hệ phổ kế HPGe NaI(Tl) Kết so sánh giá trị hoạt độ đo hai hệ phổ kế HPGe NaI(Tl) sau: Độ sai biệt phương pháp tương hệ phổ kế NaI(Tl) với phương pháp tuyệt hệ phổ kế HPGe cho độ sai biệt 6,6% hoạt độ U, 238 4,5% hoạt độ 232Th 5,2% hoạt độ 40K Độ sai biệt phương pháp tương hệ phổ kế HPGe phương pháp tương hệ phổ kế NaI(Tl) khoảng 5,5% hoạt độ U; 3,6% 238 hoạt độ 232Th 5,8% hoạt độ 40K Độ sai biệt phương pháp tương đối phương pháp tuyệt hệ phổ kế HPGe với hoạt độ U 2,6%; hoạt độ 238 Th 2,7% hoạt độ 232 K 40 1,9% Do đó, tác giả thấy ngồi việc sử dụng đầu dị HPGe để phân tích mẫu địa chất hay mẫu mơi trường có hoạt độ cao luận văn sử dụng đầu dị NaI(Tl) Kiến nghị 45 Do hạn chế thời gian điều kiện thực luận văn nên tác giả chưa khai khác hết vấn đề liên quan đến đánh giá hai hệ phổ kế NaI(Tl) HPGe Do vậy, tác giả có kiến nghị cho hướng nghiên cứu sau này: Khảo sát thêm nhiều mẫu phân tích khác mẫu mơi trường có hoạt độ thấp trung bình để có đánh giá khách quan hai hệ phổ kế Hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ phép đo mẫu môi trường mẫu chuẩn mẫu phân tích khơng thành phần Sử dụng nhiều phương pháp khác để so sánh hai đầu dị ví dụ đầu dị NaI(Tl) sử dụng hai phương pháp WA FSA, HPGe sử dụng phương pháp WA so sánh kết chúng với 46 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Huỳnh Đình Chương, Võ Hồng Ngun, Trần Thiện Thanh, Hứa Tuyết Lê, Lê Bảo Trân, Phạm Việt Dũng, Thạch Trung, Lê Thúy Ngân, Hoàng Đức Tâm, Nguyễn Văn Thái Bình, Châu Văn Tạo (2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng tán xạ nhiều lần theo khoảng cách từ nguồn đến đầu dị vật liệu nhơm”, Hội nghị Khoa học Cơng nghệ hạt nhân tồn quốc lần thứ 11, Đà Nẵng, – 2015 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phan Thị Hồng Châu (2014), Đánh giá hoạt độ phóng xạ gamma số mẫu đất Đak lak hệ phổ kế gamma phông thấp HPGe, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại Học Cần Thơ Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi xạ ion hóa, Nxb Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Ngơ Quang Huy (2004), An tồn xạ ion hóa, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật Ngô Quang Huy (2008), Cơ sở vật lí hạt nhân, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật Nguyễn Thị Cẩm Thu (2010), Khảo sát phông tối ưu hóa hiệu suất cho hệ phổ kế HPGe phép đo mẫu môi trường, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại Học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh Trần Thiện Thanh (2013), Hiệu chỉnh phổ gamma phương pháp Monte Carlo, Luận án Tiến sĩ Vật lý Hạt Nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh Đống Thị Như Ý (2014), Xây dựng quy trình phân tích hoạt độ 238 U, 232 Th 40 K mẫu môi trường đất hệ phổ kế gamma GMX 35P470, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh Tiếng Anh Al-Sulaiti H A (2011), Determination of Natural Radioactivity Levels in the State of Qatar Using High-Resolution Gamma-ray Spectrometry, Thesis PhD, University of Surrey Caciolli A., Baldoncini M., Bezzon G.P., Broggini C., Buso G.P., Callegari I., Colonna T., Fiorentini G., Guastaldi E., Mantovani F., Massa G., Menegazzo R., Mou L., Rossi Alvarez C., Shyti M., Zanon A., Xhixha G.(2012), A new FSA approach for in situ ray spectroscopy, Science of the Total Environment, Vol 414, pp 639-645 48 10 Hendriks P.H.G.M., Limburg J., de Meijer R.J (2001), Full-spectrum analysis of natural ray spectra, Journal of Environmental Radioactivity, Vol 53, pp 365-380 11 Hendriks P.H.G.M., Maucec M., de Meijer R.J (2002), MCNP modelling of scinti llation-detector γ-ray spectra from natural radionuclides, Applied Radiation and Isotopes,Vol 57, pp 449–457 12 Hendriks P.H.G.M (2003), In-depth 𝛾-ray studies borehole measurements, thesis PhD; University of Western Cape 13 Knoll G.F (2000), Radiation Detection and Measurement, 3rd Edition, John Wiley & Sons Inc 14 Mapoto K.P (2004), Determination of Natural Radioactvity Concentrations in soil: a compare study of Windows and Full spectrum Analysis, thesis master; University of Western Cape 15 Newman R.T., Lindsay R., Maphoto K.P., Mlwilo N.A., Mohanty A.K., Roux D.G., De Meijer R.J., Hlatshwayo I.N (2008), Determination of soil, sand and ore primordial radionuclide concentrations by full spectrum analyses of highpurity germanium detector spectra, Applied Radiation and Isotopes, Vol 66, pp 855–859 Trang web 16 www.iaea.org/programmes/aqcs/reports.html 17 http://laraweb.free.fr 49 PHỤ LỤC Phụ lục A: Các đồng vị cường độ phát có mẫu [17] Chuỗi phóng xạ 40 K Đồng vị T 1/2 Năng lượng (keV) Xác suất phát (%) K 1,3.109năm 1460,80 10,55 226 Ra 1602 năm 186,20 3,56 222 Rn 3,823 ngày 510,00 0,08 241,99 7,26 295,22 18,41 351,93 35,60 609,31 45,49 665,45 1,53 768,35 4,89 806,17 1,26 934,06 3,10 1120,28 14,91 1155,19 1,64 1238,11 5,83 1280,96 1,44 1377,66 3,96 1401,50 1,33 1407,98 2,38 1509,22 2,13 1661,28 1,04 1729,59 2,84 1764,49 15,31 1847,42 2,02 2118,55 1,16 2204,21 4,91 2447,86 1,55 40 214 Pb 214 Bi 26,8 phút 19,9 phút 50 228 Ac 6,15 232 Th 220 Rn 212 Pb 212 Bi 208 Tl 55 giây 10,64 60,55 phút 3,053 phút 129,07 2,50 209,25 3,97 270,25 3,55 328,00 3,04 338,32 11,40 409,46 2,02 463,00 4,45 772,29 1,52 794,94 4,31 835,70 1,70 911,19 26,20 964,78 4,99 968,96 15,90 1588,20 3,06 1630,61 1,52 549,76 0,11 238,63 43,60 300,08 3,18 727,33 6,65 785,37 1,11 893,40 0,38 1078,63 0,55 1620,74 1,51 277,37 2,37 510,74 8,08 583,18 30,54 763,45 0,64 860,53 4,46 2614,51 35,85 51 Phụ lục B: Các mẫu chuẩn mẫu phân tích dùng xác định hoạt độ Hình B.1 Phổ chuẩn Kali Hình B.2 Phổ chuẩn Uranium Hình B.3 Phổ chuẩn Thori 52 Phụ lục C : Dụng cụ làm mẫu Hình C.1 Dụng cụ sàn lọc Hình C.2 Đèn huỳnh quang Hình C.3 Cân điện tử ... hai hệ phổ kế giống Vì vậy, hệ phổ kế HPGe hệ phổ kế NaI(Tl) dùng đỉnh để phân tích hoạt độ 40K 3.2.3 Phổ phân tích Các mẫu đá phân tích đo điều kiện với mẫu chuẩn, hệ phổ kế gamma đầu dò HPGe. .. 86400s mẫu phân tích đặt bề mặt đầu dị Hình 3.11, 3.12 minh họa phổ thu sau đo mẫu đá phân tích hai hệ phổ kế Hình 3.11 Phổ gamma mẫu M1 đo hệ phổ kế HPGe 30 Hình 3.12 Phổ gamma mẫu M1 đo hệ phổ kế. .. phương pháp xác định hoạt độ thích hợp hệ thiết bị, tác giả thực luận văn thạc sĩ với đề tài: ? ?Xác định hoạt độ phóng xạ hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò HPGe NaI(Tl) phân tích mẫu địa chất? ?? Luận