Nghiên cứu sử dụng vật liệu polycarbonate để ghi nhận vết hạt alpha từ radon 222 ở việt nam

́BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ \ TÔ XUÂN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYCARBONATE ĐỂ GHI NHẬN VẾT HẠT ALPHA TỪ RADON – 222 Ở VIỆT NAM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TP HỒ CHÍ MINH – NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Ngành ho ̣c : Vật lý học Mã số sinh viên: K39.105.121 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYCARBONATE ĐỂ GHI NHẬN VẾT HẠT ALPHA TỪ RADON - 222 Ở VIỆT NAM Sinh viên thực : Tô Xuân Phương Hướng dẫn khoa học : TS Lê Công Hảo TP Hồ Chí Minh – Tháng năm 2017 LỜI CẢM ƠN Lời đầ u tiên, xin đươc̣ gửi lời cảm ơn đế n gia đình, ba ̣n bè, những người ở bên ủng hô ̣, đô ̣ng viên và giúp đỡ hoàn thành khóa luâ ̣n này Tôi cũng xin đươc̣ gửi lời cảm ơn sâu sắ c đế n:  Thầ y Lê Công Hảo là người thầ y hướng dẫn hoàn thành khóa luâ ̣n này Con xin chân thành cảm ơn thầ y vì không những hướng dẫn cho kiế n thức chuyên môn, thầ y còn quan tâm, đô ̣ng viên, chia sẻ những kinh nghiê ̣m quý báu của mình suố t khoảng thời gian thực hiê ̣n khóa luâ ̣n  Thầ y Nguyễn Hướng Viê ̣t, Khoa Vâ ̣t lý, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đa ̣i ho ̣c Quố c Gia thành phố Hồ Chí Minh, ta ̣o điề u kiê ̣n cho sử du ̣ng ̣ kính hiể n vi NHV-CAM, giúp làm nên thành công của khóa luâ ̣n này  Thầ y Trầ n Thiê ̣n Thanh – trưởng phòng thí nghiê ̣m Kỹ thuâ ̣t ̣t nhân, và Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Kỹ thuâ ̣t ̣t nhân, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đa ̣i ho ̣c Quố c Gia thành phố Hồ Chí Minh, hỡ trơ ̣ các trang thiế t bi ̣cho các thí nghiê ̣m nghiên cứu này  Thầy Hồng Đức Tâm, phó trưởng khoa Vật lý, Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh, hướng dẫn tơi nhóm bạn tham gia nghiên cứu Khoa học năm học 2015 - 2016 để tơi có nhận thức việc nghiên cứu, bổ sung kinh nghiệm hoàn thành khóa luận  Q Thầy Cơ Hội đồng dành thời gian đọc góp ý để khóa luâ ̣n này đươc̣ hoàn chỉnh Và cuối xin cảm ơn Quý Thầy Cô Khoa Vâ ̣t lý, Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh, truyền đạt kiến thức cho tơi suố t bố n năm ho ̣c tâ ̣p ta ̣i trường Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng năm 2017 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU v LỜI MỞ ĐẦU vi Chương 1: TỔNG QUAN VỀ RADON VÀ SỰ GHI NHẬN VẾT HẠT ALPHA TỪ RADON-222 1.1 Radon 1.2 Tính chấ t của bức xa ̣ alpha 1.2.1 Sự tương tác của bức xa ̣ alpha với vâ ̣t chấ t 1.2.2 Quãng cha ̣y trung bình của ̣t alpha 1.3 Nguyên lý xác đinh ̣ vế t của ̣t alpha bằ ng đầ u dò vế t nguyên tử 1.3.1 Các đầ u dò vế t nguyên tử (SSNTDs) 1.3.2 Sự hình thành vế t đầ u dò SSNTDs 1.3.3 Kỹ thuâ ̣t quan sát vế t đầ u dò SSNTDs 1.4 Tình hình nghiên cứu xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ radon bằ ng các đầ u dò vế t nguyên tử SSNTDs Chương 2: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYCARBONATE ĐỂ GHI NHẬN VẾT CỦ A HẠT ALPHA 12 2.1 Sử du ̣ng mica để ghi nhâ ̣n vế t của ̣t alpha 13 2.1.1 Giới thiê ̣u về mica 13 2.1.2 Khảo sát khả ghi nhâ ̣n vế t ̣t alpha của mica 13 2.2 Xử lý mẫu bằ ng hóa chấ t 17 i 2.3 Phương pháp để xác đinh ̣ số vế t mica ghi nhâ ̣n đươc̣ 18 2.3.1 Ghi nhâ ̣n vế t bề mă ̣t mica bằ ng kính hiể n vi 18 2.3.2 Phương pháp đế m vế t bề mă ̣t mẫu mica 20 2.4 Ghi nhâ ̣n vế t radon bằ ng mica 28 2.4.1 Giá chứa mẫu mica 28 2.4.2 Bình nhố t khí 222Rn phát từ nguồ n chuẩ n 226Ra (9Ci) 28 2.4.3 Bố trí thí nghiê ̣m 29 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Khả ghi vế t alpha của mica 30 3.2 Khả đế m vế t của phầ n mề m Image J 31 3.3 Nồ ng đô ̣ radon bình kín bằ ng mica 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI ̣ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 ii DANH MỤC HÌ NH ẢNH Hình 1.1 Các thông số lý hóa của nguyên tố radon Hiǹ h 1.2 Hình dạng đường cong Bragg Hiǹ h 1.3 Đường của tia alpha không khí Hình 1.4 Sự thay đổ i cường độ chùm hạt alpha theo bề dày vật liê ̣u Hình 1.5 Quá trình tạo vế t SSNTDs Hiǹ h 1.6 Quá trình ăn mòn hóa học SSNTDs Hiǹ h 1.7 Vế t của hạt alpha 4,3 MeV để lại CR-39 ứng với những khoảng thời gian ngâm mẫu khác Hình 1.8 So sánh số vế t ghi nhận được 10 Hiǹ h 2.1 Quy trình ghi đo bức xạ alpha bằ ng đầ u dò vế t 12 Hiǹ h 2.2 Công thức cấ u tạo Poly Methyl Meth Acrylic (Mica) 13 Hình 2.3 Hình ảnh các mẫu mica sử dụng các thí nghiê ̣m 14 Hình 2.4 Ống chuẩn trực sử dụng thí nghiê ̣m 15 Hiǹ h 2.5 Bố trí cách đặt nguồ n và đầ u dò mica 16 Hiǹ h 2.6 Thiế t bi ̣ gia nhiê ̣t quá trình xử lý hóa chấ t 17 Hình 2.7 Hê ̣ kính hiể n vi NHV-CAM 18 Hiǹ h 2.8 Giá đặt mẫu kính hiể n vi 19 Hiǹ h 2.9 Cách chia các vùng quan sát mẫu 20 Hình 2.10 Giao diê ̣n chính của phầ n mề m Image J 21 Hiǹ h 2.11 Thao tác với lê ̣nh Straight 22 Hiǹ h 2.12 Cửa sổ Set Scale 22 iii Hiǹ h 2.13 Cửa sổ Subtract Background 23 Hình 2.14 Cửa sổ FFT Bandpass Filter 24 Hiǹ h 2.15 Cửa sổ Threshold 25 Hiǹ h 2.16 Cửa sổ Make Binary 25 Hình 2.17 Ả nh sau chuyể n sang ̣ nhi ̣ phân 26 Hình 2.18 Cửa sổ Analyze Partisles 27 Hiǹ h 2.19 Các vế t mà phầ n mề m nhận diê ̣n được một phầ n của ảnh 28 Hiǹ h 2.20 Bố trí thí nghiê ̣m đo 222Rn bằ ng mica 29 Hình 3.1 Vế t của hạt alpha 226Ra phát chiế u mẫu mica 30s 30 Hiǹ h 3.2 Đồ thi ̣ biể u diễn sự so sánh số vế t đế m của mẫu mica chiế u bởi 226Ra bằ ng phầ n mề m Image J và đế m thủ công 32 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Số vế t alpha ghi được ứng với các thời gian chiế u khác bằ ng phương pháp dùng phầ n mề m và đế m thủ công 31 Bảng 3.2 Số vế t alpha ghi đươ ̣c ứng với các khoảng cách khác so với nguồ n 33 v LỜI MỞ ĐẦU Hàng năm, ung thư phổi cướp sinh mạng hàng chục triệu người khắp giới Theo báo cáo Tổ chức Y tế giới (WHO) năm 2009, khí radon nguyên nhân thứ hai gây ung thư phổi sau thuốc Do vậy, việc phát xuất radon giúp đưa các cảnh báo và các biê ̣n pháp góp phần làm giảm nguy hít phải loại khí phóng xạ [17] Khí radon đươc̣ sinh chuỗi phóng xa ̣ tự nhiên của uranium Bên ca ̣nh đó, khí radon còn là mô ̣t loa ̣i khí trơ, nên kể từ đươc̣ sinh nó sẽ không kế t hơp̣ với các phân tử vâ ̣t chấ t xung quanh mà có xu hướng len lỏi qua các khe hở, các vế t nứt của các lớp đấ t đá và khuế ch tán vào không khí Tuy nhiên, nồ ng đô ̣ khí radon ngoài trời là khá thấ p có thể coi không đáng kể so với nhà, đă ̣c biê ̣t là các nhà đóng kín cửa Điề u này có thể đươc̣ giải thích là khí radon khuế ch tán vào không gian nhà thông qua các khe hở của nề n nhà, vâ ̣t liê ̣u xây dựng, từ nguồ n nước,… Ngoài với chu kỳ bán rã 3,8 ngày, radon có thể tích tu ̣ ở nhà và bắ t đầ u tác đô ̣ng đế n thể người Điề u đáng lo nga ̣i ở là khoảng 80% hoa ̣t đô ̣ng của người là ở nhà Do đó xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ radon nhà nhằ m kiể m soát và đưa các cảnh báo kip̣ thời để bảo vê ̣ sức khỏe người là viê ̣c làm vô cùng cấ p thiế t Vào năm 1958, kỹ thuâ ̣t quan sát vế t đầ u dò (SSTNDs - Solid State Nuclear Track Detectors) đươc̣ tìm và đươc̣ sử du ̣ng rô ̣ng rãi để đo lường bức xa ̣ những thiế t bi ̣ha ̣t nhân tương đố i đơn giản với giá thành thấ p SSNTDs gồ m nhiề u loa ̣i CR-39, Cn-85, LR-115,… đươc̣ nhiề u nước thế giới dùng để đo nồ ng đô ̣ radon môi trường Trong đó, CR-39 là loa ̣i đươc̣ sử du ̣ng phổ biế n nhấ t các nghiên cứu ̣t nhân vì vâ ̣t liê ̣u này khá nha ̣y với các bức xa ̣ ion hóa (có khả ghi nhâ ̣n các tia alpha khoảng lươṇ g khá rô ̣ng từ 0,1 MeV đế n < 20 MeV) [1] Tuy nhiên, CR-39 nói riêng và các vâ ̣t liê ̣u SSNTDs sử du ̣ng các nghiên cứu ̣t nhân nói chung thường không đươc̣ sản xuấ t ta ̣i Viê ̣t Nam và có giá thành khá cao thi ̣trường Do đó, ta gă ̣p nhiề u khó khăn muố n chúng đươc̣ sử du ̣ng vi mô ̣t cách rô ̣ng raĩ Bên ca ̣nh đó, hiê ̣n ở Viê ̣t Nam, chưa có nhiề u công trình nghiên cứu để tìm các loa ̣i vâ ̣t liê ̣u vừa có khả ghi đo nồ ng đô ̣ radon, đồ ng thời la ̣i phù hơp̣ với điề u kiê ̣n kiê ̣n kinh tế của người dân ta ̣i Viê ̣t Nam Với các mu ̣c đích nêu trên, khóa luâ ̣n này nghiên cứu việc sử dụng vật liệu polycarbonate có Việt Nam để ghi nhận vết hạt alpha phát từ 222Rn từ đó xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ của loa ̣i khí phóng xa ̣ này môi trường Khóa luâ ̣n sẽ nghiên cứu các nô ̣i dung sau:  Đề xuấ t sử du ̣ng và khảo sát khả ghi nhâ ̣n vế t ̣t alpha của vâ ̣t liê ̣u polycarbonat khá phổ biế n ở Viê ̣t Nam đó là mica  Đề xuấ t phương pháp sử du ̣ng phầ n mề m Image J để xác đinh ̣ số vế t mà mica ghi nhâ ̣n đươc̣ thay thế cho phương pháp đế m thủ công  Xác đinh ̣ hoa ̣t đô ̣ của khí radon phát từ nguồ n chuẩ n bằ ng mica vii Ta ̣i ô Distance in pixels chỉ đô ̣ dài tính bằ ng pixel của đoa ̣n thẳ ng mà ta vừa vẽ hình Ta ̣i ô Known distance ta nhâ ̣p kích thước thâ ̣t ảnh (ở là bề ngang của tấ m ảnh 1mm = 1000m) Ta ̣i ô Unit of length ta nhâ ̣p đơn vi ̣ đo chiề u dài mà ta muố n (ở là micromet nên ta nhâ ̣p micron) Cho ̣n đơn vi ̣chuẩ n là micromet vì các ̣t có kích thước cỡ micromet Cho ̣n Global để mă ̣c đinh ̣ tỉ lê ̣ này cho tấ t cả các tấ m ảnh ta sẽ xử lý phía sau rồ i cho ̣n OK  Bước 3: Loa ̣i bỏ nề n bằ ng cách cho ̣n Process  Subtract Background  cửa sổ Subtract Background (như hình 2.13) sẽ xuấ t hiê ̣n Hin ̀ h 2.13 Cửa sổ Subtract Background Ta ̣i ô Rolling ball radius nhâ ̣p vào bán kính của ̣t tính bằ ng pixel (ở ta cho ̣n những vế t có kích thước cỡ 20 pixels) Những ̣t nào có bán kính lớn kích thước ta nhâ ̣p vào sẽ đươc̣ xem nề n và sẽ bi ̣loa ̣i bỏ Click Light background để hình ảnh sau xử lý sẽ có nề n trắ ng Click Separate colors tách các màu riêng biê ̣t hình để giảm nhiễu 23 Có thể click Preview để xem trước kế t quả Cuố i cùng nhấ n OK  Bước 4: Lo ̣c những ̣t có kích thước giới ̣n ta quan tâm Cho ̣n Process  FFT  Bandpass Filter  Xuấ t hiê ̣n cửa sổ Bandpass Filter (như hình 2.14) Hin ̀ h 2.14 Cửa sổ FFT Bandpass Filter Ta ̣i ô Filter large structure down to nhâ ̣p vào kích thước tố i đa của ̣t tính bằ ng pixel (ở ta quan tâm các ̣t có kích thước tố i đa là 15 pixels) Ta ̣i ô Filter small structure up to nhâ ̣p vào kích thước tố i đa của ̣t tính bằ ng pixel (ở ta quan tâm các ̣t có kích thước tố i đa là 15 pixels) Ta ̣i ô Tolerance of direction nhâ ̣p vào sai số của kích thước ̣t (ở ta cho ̣n sai số 1%) Sau đó nhấ n OK  Bước 5: Chỉnh cho ảnh về thang đô ̣ xám 8-bit Cho ̣n Image  Type  8-bit 24  Bước 6: Đă ̣t ngưỡng để tăng khả phân biê ̣t giữa vế t của alpha và các vế t khác Cho ̣n Image  Adjust  Threshold  Xuấ t hiê ̣n cửa sổ Threshold (như hình 2.15) Sau đó, kéo cho ̣n ngưỡng thích hơp̣ (ta thường sẽ cho ̣n ngưỡng mă ̣c đinh ̣ của phầ n mề m) rồ i nhấ n Apply Hin ̀ h 2.15 Cửa sổ Threshold  Bước 7: Chuyể n ảnh sang ̣ nhi ̣phân, ứng với hai giá tri ̣trắ ng và đen Cho ̣n Process  Binary  Make Binary  Xuấ t hiê ̣n cửa sổ Make Binary (như hình 2.16) Hin ̀ h 2.16 Cửa sổ Make Binary 25 Thresholded pixels to foreground color: quan tâm tấ t cả các điể m ảnh nằ m ngưỡng đã cho ̣n ở bước Remaining pixels to foreground color: các điể m ảnh nằ m ngoài ngưỡng đã cho ̣n sẽ không quan tâm tới nữa Black foreground, white background: phầ n màu đen là phầ n mà ta quan tâm, phầ n màu trắ ng là nề n Sau cùng nhấ n cho ̣n OK để kế t thúc ta sẽ thu đươc̣ hình ảnh hình 2.17 b’ b a Hin ̀ h 2.17 Ảnh sau chuyể n sang ̣ nhi ̣ phân a) Các vế t mà phầ n mề m không thể nhận diê ̣n được b) Các vế t bi ̣ dính vào b’) Các vế t bi ̣ dính sau dùng lê ̣nh watershed  Bước 8: Tô đen các vế t tròn còn chưa kín Cho ̣n Process  Binary  Fill Hole để tô đen các lỗ tròn Tuy nhiên, vẫn còn tồ n ta ̣i mô ̣t số vế t mà phầ n mề m không nhâ ̣n diê ̣n đươc̣ (hình 2.17a) Cho ̣n Process  Binary  Watershed để ta ̣o đường phân cách cho các vế t bi ̣dính vào (hình 2.17b và 2.17b’) 26  Bước 9: Phân tích và đế m các vế t ảnh Cho ̣n Analyze  Analyze Particles  xuấ t hiê ̣n cửa sổ Analyze Particles (như hình 2.18) Hin ̀ h 2.18 Cửa sổ Analyze Partisles Ta ̣i ô Size (pixel^2) nhâ ̣p vào kích thước của vế t mà ta muố n đế m Ta ̣i ô Circularity nhâ ̣p vào mức đô ̣ gầ n tròn của vế t là chấ p nhâ ̣n đươc̣ (ở ta chấ p nhâ ̣n các vế t có da ̣ng gầ n tròn từ 80% trở lên) Ta ̣i ô Show cho ̣n Outlines để hiể n thi ̣ đường bao quanh các vế t mà phầ n mề m nhâ ̣n diê ̣n đươc̣ (như hình 2.19) Cho ̣n Summarize để hiể n thi ̣số đế m tổ ng của mỗi vùng Cho ̣n Display results để hiể n thi ̣kế t quả phân tích chi tiế t của từng vế t Cho ̣n Clear results để xóa kế t quả cũ ta phân tích các hình mới Cuố i cùng nhấ n OK 27 Hin ̀ h 2.19 Các vế t mà phầ n mề m nhận diê ̣n được một phầ n của ảnh 2.4 Ghi nhâ ̣n vế t radon bằ ng mica Sau khảo sát khả ghi nhâ ̣n vế t alpha phát từ nguồ n chuẩ n 226Ra của mica Ta tiế p tu ̣c dùng loa ̣i vâ ̣t liê ̣u này để ghi nhâ ̣n vế t của khí 222Rn đươc̣ nhố t bình kín 2.4.1 Giá chứa mẫ u mica Để ta ̣o sự tương đồ ng về vùng chiế u của mẫu mica thí nghiê ̣m này với các thí nghiê ̣m khảo sát khả ghi nhâ ̣n alpha của mica, ta che kín các mă ̣t của mẫu và chỉ để mô ̣t vùng tròn (tương tự hình 2.4b) mẫu phơi chiế u bởi alpha khí 222Rn phát Giá đươc̣ gắ n với nắ p bình chứa Trên mỗi giá có thể gắ n đươc̣ mẫu lầ n lươṭ cách nắ p những khoảng cách khác (như hình 2.20) 222 226 2.4.2 Bin ̀ h nhố t khí Rn phát từ nguồ n chuẩ n Ra (9Ci) Bình nhố t khí là bình bằ ng thủy tinh có nắ p bằ ng kim loa ̣i Bình có da ̣ng hình tru ̣ cao 28cm và có dung tích là 2,1lít Để tránh khí 222Rn rò rỉ bên ngoài bình, ta bo ̣c thêm mô ̣t lớp nhôm ở miê ̣ng bình 28 2.4.3 Bố trí thí nghiêm ̣ Đầ u tiên các mẫu đầ u dò đươc̣ cố đinh ̣ giá gắ n với nắ p của bình nhố t khí 222 Rn Sau đó đă ̣t nguồ n 226Ra nằ m ngang ở đáy bình hình 2.20 Các mẫ u mica gắ n giá Nguồ n 226Ra 9Ci 226 Ra Hin ̀ h 2.20 Bố trí thí nghiê ̣m đo 222Rn bằ ng mica Trong thí nghiê ̣m đươc̣ bố trí hình 2.20, ta để nguồ n tránh ảnh hưởng của các tia alpha phát từ nguồ n 226 226 Ra nằ m ngang để Ra Do mẫu đươc̣ treo ở bên nên các tia alpha mà chúng ghi nhâ ̣n đươc̣ là khí 222Rn khuế ch tán bình phân rã phát Sau giờ, các mẫu đầ u dò mica đươc̣ đem xác đinh ̣ đinh ̣ số vế t mà ̣t alpha để la ̣i bề mă ̣t của nó Từ đó, tìm đươc̣ mố i tương quan giữa mâ ̣t đô ̣ vế t mica và nồ ng đô ̣ khí 222Rn bình 29 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khả ghi vế t alpha của mica Tiế n hành ghi nhâ ̣n sự tồ n ta ̣i của tia alpha phát từ nguồ n chuẩ n 226Ra có hoa ̣t đô ̣ 9Ci với các thí nghiê ̣m đươc̣ bố trí đã trình bày chương 2, ta có thể quan sát đươc̣ hình da ̣ng vế t của ̣t alpha bề mă ̣t mica hình 3.1 Hin ̀ h 3.1 Vế t của hạt alpha 226Ra phát chiế u mẫu mica 30s Từ các hình ảnh ban đầ u của bề mă ̣t mica sau đươc̣ phơi chiế u bởi nguồ n 226 Ra, ta nhâ ̣n thấ y vâ ̣t liê ̣u này có khả ghi nhâ ̣n đươc̣ vế t alpha khá tố t, phù hơp̣ với mu ̣c đích đã đề 30 3.2 Khả đế m vế t của phầ n mề m Image J Tiế n hành xử lý các hình ảnh thu đươc̣ từ ̣ kính hiể n vi NHV-CAM bằ ng hai phương pháp là phương pháp phân tích bằ ng phầ n mề m Image J và phương pháp đế m vế t thủ công theo cách truyể n thố ng, ta thu đươc̣ số đế m của mỗi mẫu (tổ ng số đế m của 28 vùng) Số đế m mỗi mẫu đo là số đế m trung bình của lầ n đế m (như bảng 3.1) Bảng 3.1 Số vế t alpha ghi được ứng với các thời gian chiế u khác bằ ng phương pháp dùng phầ n mề m và đế m thủ công Mâ ̣t đô ̣ vế t Số vế t ghi nhâ ̣n bằ ng ghi nhâ ̣n bằ ng đế m thủ công Image J [vế t] [vế t/m3] Thời gian chiế u [s] Số vế t ghi nhâ ̣n bằ ng Image J [vế t] 30 5787  58 6,8.1010 6592  81 45 6687  67 7,9.1010 7921  123 60 9494  95 11,2.1010 10287  79 80 8315  83 9,8.1010 9506  75 105 6007  60 7,1.1010 6489  48 120 6483  65 7,6.1010 7999  152 135 6082  61 7,2.1010 6816  73 150 9500  95 11,2.1010 11173  167 Bảng 3.1 trình bày các kế t quả ghi nhâ ̣n số vế t alpha ứng với các thời gian chiế u khác bằ ng phầ n mề m Image J và bằ ng phương pháp đế m thủ công Dựa vào bảng số liê ̣u ta thấ y có sự chênh lê ̣ch nhe ̣ giữa số đế m thu đươc̣ bằ ng phầ n mề m và số đế m thu đươc̣ bằ ng đế m thủ công Sự khác về số đế m thu đươc̣ từ hai phương pháp này là phầ n mề m Image J chỉ có thể nhâ ̣n diê ̣n đươc̣ các vế t có da ̣ng tròn Vì thế phầ n mề m sẽ bỏ sót các vế t có da ̣ng gầ n tròn, phương pháp đế m thủ 31 công la ̣i có thể đế m các vế t này Để thấ y đươc̣ quy luâ ̣t của sự chênh lê ̣ch trên, ta biể u diễn các số liê ̣u lên đồ thi ̣như hình 3.2 12000 Thủ công [vết] 11000 y = 1,1432x R² = 0,955 10000 9000 8000 7000 6000 5000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Image J [vết] Hin ̀ h 3.2 Đồ thi ̣ biể u diễn sự so sánh số vế t đế m của mẫu mica chiế u bởi 226Ra bằ ng phầ n mề m Image J và đế m thủ công Đồ thi ̣ hình 3.2 cho thấ y mố i quan ̣ tuyế n tính giữa số vế t đế m đươc̣ bằ ng phương pháp thủ công và bằ ng phầ n mề m theo hàm (3.1) với ̣ số tương quan lên đế n 95,5% y = ax (3.1) Hơn nữa, viê ̣c sử du ̣ng phầ n mề m sẽ rút ngắ n thời gian đế m vế t từ khoảng giờ mỗi mẫu xuố ng còn khoảng 20 phút cho mỗi mẫu Thêm vào đó, kế t quả thu đươc̣ từ phầ n mề m rấ t ổ n đinh ̣ với sai số giữa các lầ n đế m là 1% Trong đó, số vế t đế m đươc̣ mỗi đầ u dò bằ ng phương pháp đế m thủ công truyề n thố ng phu ̣ thuô ̣c rấ t nhiề u vào sự chủ quan của người đế m 32 3.3 Đo nồ ng đô ̣ radon bin ̀ h kín bằ ng mica Tiế n hành ghi nhâ ̣n vế t alpha của khí 222Rn theo bố trí đã nêu ở chương 2, ta thu đươc̣ kế t quả ghi ở bảng 3.2 Bảng 3.2 Số vế t alpha ghi được ứng với các khoảng cách khác so với nguồ n Khoảng cách tới nguồ n phát 222Rn [m] Số vế t ghi nhâ ̣n bằ ng Image J [vế t] Mâ ̣t đô ̣ vế t thư ̣c nghiêm ̣ [vế t/m ] Mâ ̣t đô ̣ ̣t lý thuyế t [ha ̣t/m3] 0,13 5389  54 2,9.108 3,6.1012 0,15 4966  50 2,3.108 3,2.1012 0,18 4315  43 1,7.108 2,7.1012 0,21 3515  35 1,2.108 2,3.1012 Mâ ̣t đô ̣ ̣t lý thuyế t đươc̣ tính bằ ng biể u thức (3.2) LT = 333000Bq.10800s 7,5.10-3 m2 d[m] [ha ̣t/m3] (3.2) Với: d: khoảng cách từ nơi khảo sát tới nguồ n phát [m] Mâ ̣t đô ̣ vế t tính đươc̣ từ thực nghiê ̣m theo biể u thức (3.3) TN = N 7,5.10-3 m2 d[m] [vế t/m3] (3.3) Với: d : khoảng cách từ nơi khảo sát tới nguố n phát [m] N: số vế t ghi nhâ ̣n đươc̣ đầ u dò [vế t] Kế t quả ban đầ u của viê ̣c sử du ̣ng mica để xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ 222Rn bình kín cho thấ y mâ ̣t đô ̣ vế t mà đầ u dò ghi nhâ ̣n đươc̣ bằ ng khoảng 10-4 lầ n mâ ̣t đô ̣ ̣t có bình ở những khoảng cách khác của mica đố i với nguồ n phát 222 Rn Do đó để xác đinh ̣ chính xác nồ ng đô ̣ trung bình của khí radon bình kín cầ n có những hiê ̣u chỉnh thích hơp̣ 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI ̣ KẾT LUẬN Dựa đă ̣c điể m để la ̣i vế t của ̣t alpha tương tác với môi trường vâ ̣t chấ t của vâ ̣t liê ̣u polycarbonate, khóa luâ ̣n đã đa ̣t đươc̣ mô ̣t số kế t quả quan tro ̣ng sau: Tìm đươc̣ mô ̣t loa ̣i vâ ̣t liê ̣u – mica, khá phổ biế n ta ̣i Viê ̣t Nam, la ̣i có khả ghi nhâ ̣n vế t của alpha Do đó, loa ̣i vâ ̣t liê ̣u này có tiề m ứng du ̣ng rô ̣ng rãi để đo khí radon các nhà ở Viê ̣t Nam Cho thấ y mô ̣t phương pháp khác với phương pháp đế m vế t thủ công đó là phương pháp sử du ̣ng phầ n mể m Image J để đế m vế t của ̣t alpha mica, giúp tiế t kiê ̣m thời gian và công sức của người làm thí nghiê ̣m Bước đầ u xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ radon bình kín bằ ng loa ̣i vâ ̣t liê ̣u đề xuấ t là mica Tuy nhiên thời gian có ̣n và phải nghiên cứu tính khả thi của vâ ̣t liê ̣u cũng đế m vế t nên khóa luâ ̣n vẫn còn tồ n ta ̣i mô ̣t số vấ n đề sau:  Chưa xây dựng đươc̣ mố i liên ̣ giữa số vế t alpha và hoa ̣t đô ̣ nguồ n 226Ra  Chưa xác đinh ̣ đươc̣ chính xác nồ ng đô ̣ radon bình kín Nhìn chung, các kế t quả đa ̣t đươc̣ khóa luâ ̣n này đã cho thấ y tính khả thi của mica – mô ̣t loa ̣i vâ ̣t liê ̣u khá phổ biế n ta ̣i Viê ̣t Nam, viê ̣c ghi nhâ ̣n vế t của ̣t alpha phát từ nguồ n chuẩ n 226Ra và khí radon bình kín 34 KIẾN NGHI ̣ VỀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀ I Khóa luâ ̣n đã nghiên cứu tính khả thi viê ̣c sử du ̣ng mica để ghi nhâ ̣n vế t của ̣t alpha Do đó tương lai sẽ thực hiê ̣n tiế p các nghiên cứu sau: Xây dựng các ̣ số hiê ̣u chỉnh thích hơp̣ để có thể xác đinh ̣ chính xác nồ ng đô ̣ khí radon bình kín Sử du ̣ng mica để đo khí radon các nhà ở Viê ̣t Nam Khảo sát các yế u tố ảnh hưởng đế n khả ghi nhâ ̣n alpha của mica 35 TÀ I LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Thảo Nguyên, 2013 Một số yế u tố ảnh hưởng đế n quy trình xác ̣nh nồ ng độ khí radon tron nhà bằ ng detector CR-39 Luâ ̣n văn tha ̣c si ̃ Quản lý môi trường, Đa ̣i ho ̣c Khoa Ho ̣c Tự nhiên – Đa ̣i ho ̣c quố c gia, TP Hồ Chí Minh, Viê ̣t Nam [2] Lê Minh Trường Hâ ̣u, 2013 Xác ̣nh nồ ng độ radon nhà bằ ng phương pháp sử dụng CR-39 và máy RAD7 Luâ ̣n văn tha ̣c si ̃ Quản lý môi trường, Đa ̣i ho ̣c Khoa Ho ̣c Tự nhiên – Đa ̣i ho ̣c quố c gia, TP Hồ Chí Minh, Viê ̣t Nam [3] Trầ n Thi ̣Hoàng Oanh, 2010 Đánh giá ảnh hưởng của khí radon nhà đố i với sức khỏe cộng đồ ng khu vực thi ̣ xã Thủ Dầ u Một tỉnh Bình Dương Luâ ̣n văn tha ̣c si ̃ Quản lý môi trường, Đa ̣i ho ̣c Khoa Ho ̣c Tự nhiên – Đa ̣i ho ̣c quố c gia, TP Hồ Chí Minh, Viê ̣t Nam [4] Lê Công Hảo, 2015 Bài giảng “Sự tương tác của bức xạ với vật chấ t” Trường Đa ̣i ho ̣c Khoa ho ̣c Tự nhiên – Đa ̣i ho ̣c Quố c gia, TP Hồ Chí Minh (lưu hành nô ̣i bô ̣) [5] Hoàng Đức Tâm, 2015 Bài giảng “Phương pháp ghi đo bức xạ” Trường Đa ̣i ho ̣c Sư pha ̣m thành phố Hồ Chí Minh (lưu hành nô ̣i bô ̣) TIẾNG ANH [6] Hussain A Al-Jobouri, Laith Ahmed Najam, Mustafa Y Rajab, 2016 Image Analysis of Cr-39 and Cn-85 Detector Irradiated by Thermal Neutron International Journal of Recent Research and Review, (1), 8-12 [7] M Alssabbagh, B Z Shakhreet, 2016 Developing a Fast Affordable Automatic Counting System of CR-39 Soil State Nuclear Track Detectors Physical Science International Journal, (2), 1-9 [8] S G Fenell, G M Mackin, A T Mc Garry, D Pollard, 2002 Radon exposure in Ireland Interation congress series 1225, 71-77 36 [9] T A Gruhn, T A., W K Li, E W Benton, R M Lasson, and C S Johnson, 1979 Etching mechamnism and behaviour of polycarbonates in hydroxide solution: Lexan and CR-39 In Solid State Nuclear Track Detectors (eds H Francois, N Kurtz,) 1st ed Oxford: Pergamon Press Ltd, pp.291-506 [10] Fischer, B.E., and Spohr, R., 1983 Production and Use of Nuclear Tracks: Imprinting Structure on Solids Review of Modern Physics, 55 (4), 907-948 [11] V V Avrorin, R N Krasikova, V D Nefedov and M A Toropova, 1982 The Chemistry of Radon Russian Chemical Review, 51 (1), 12-20 [12] K N Yu, F M F Ng, D Nikezic, 2005 Measuring deapths of sub-micron tracks in a CR-39 detector from replicas using Atomic Force Microscopy Radiation Measurements 40, pp.380-383 [13] Gil Hoon Ahn, Jai-Ki Lee, 2005 Construction of an environmental radon monitoring system using CR-39 nuclear track detector Nuclear Engineering and Technology, 37 (4), 395-400 [14] G Bátor, A Csordás, D Horváth, J Somlai, T Kovács, 2015 A comparison of a track shape analysis-based automated slide scanner system with traditional methods Journal of Radiation Nuclear Chemistry, 306, 333-339 [15] A M Bhagwat, 1993 Soil State Nuclear Track Detection: Theory and application Indian Society for Radiation Physics, Kalpakkam [16] Radomir Ilić and Saed A Durrani, 1997 Chapter 3: SOLID STATE Nuclear Track Detectors, HANDBOOK OF RADIOACTIVITY ANALYSIS (Ed Michael F L'Annunziata) ACADAMIC PRESS, San Diego, California, pp.182-189 [17] World Health Organization, 2009 WHO Handbook on Indoor Radon: A Public Health Perspective TRANG WEB [18] http://www.conservation.ca.gov/cgs/minerals/hazardous_minerals/radon 37 ... LÝ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Ngành ho ̣c : Vật lý học Mã số sinh viên: K39.105.121 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYCARBONATE ĐỂ GHI NHẬN VẾT HẠT ALPHA TỪ RADON - 222 Ở VIỆT NAM Sinh viên thực :... Với các mu ̣c đích nêu trên, khóa luâ ̣n này nghiên cứu việc sử dụng vật liệu polycarbonate có Việt Nam để ghi nhận vết hạt alpha phát từ 222Rn từ đó xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ của loa ̣i... hydrocarbon ta ̣i Viê ̣t Nam nhằ m ghi nhâ ̣n bức xa ̣ alpha từ Rn môi trường 222 11 Chương THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYCARBONATE ĐỂ GHI NHẬN VẾT CỦA HẠT ALPHA Phương pháp