ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN NỘI TRONG PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG NGUYÊN TỐ CHO CÁC MẪU GẠCH KHẢO CỔ

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	1,26 MB

Nội dung

Trước bài toán đặt ra cho hình học mẫu lớn và không phá hủy mẫu, phương pháp chuẩn nội IM-NAA đã được đề xuất. Phương pháp này dựa trên cơ sở xác định các đường cong hiệu suất nội tương đối của các nguyên tố hiện diện trong mẫu, từ đó lập tỉ số đường cong hiệu suất tương đối và quy về một đường cong hiệu suất ghi tương đối duy nhất, đường cong này đã bao gồm các hiệu ứng suy giảm cường độ gamma trong mẫu (hiệu ứng hấp thụ gamma trong mẫu). Đây là ưu điểm của phương 2 pháp IM-NAA. Một ưu điểm khác của phương pháp này là sử dụng một nguyên tố hiện diện trong mẫu làm nguyên tố chuẩn (chuẩn nội) và xác định tỉ số hàm lượng tương đối của các nguyên tố khác trong mẫu đối với chuẩn nội. Chính vì sử dụng nguyên tố hiện diện trong mẫu, nên nguyên tố được chọn làm chuẩn có cùng điều kiện chiếu với các nguyên tố khác, do đó sự ảnh hưởng của hiệu ứng tự che chắn neutron đến kết quả phân tích có thể được loại bỏ. Phương pháp này rất có ý nghĩa khoa học trong việc định tính và định lượng các nguyên tố trong các mẫu khảo cổ học, có giá trị về lịch sử, bảo tồn giá trị lịch sử của mẫu, hoặc đối với các mẫu có hình học lớn. Nội dung khoá luận trình bày một số kết quả nghiên cứu áp dụng phương pháp chuẩn hoá k0-IM-NAA trong việc xác định hàm lượng nguyên tố trong một số mẫu gốm khảo cổ tại khu di tích Cát Tiên. Bố cục khoá luận được sắp xếp như sau: Chương 1 – Tổng quan về phương pháp INAA: Trình bày cơ sở lý thuyết, tổng quan phương pháp INAA, các phương pháp tính hàm lượng và giới thiệu về hệ thiết bị INAA tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Chương 2 – Thực nghiệm: Trình bày cách chuẩn bị mẫu; thực nghiệm chiếu mẫu và đo mẫu kích hoạt; xác định hiệu suất ghi tương đối với mẫu có hình học không xác định; phân tích phổ gamma của các mẫu chuẩn và mẫu gốm khảo cổ. Chương 3 – Kết quả và thảo luận: Trình bày các kết quả tính hàm lượng nguyên tố trong các mẫu chuẩn và mẫu gốm khảo cổ và thảo luận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN HÀ ANH TÚ - 1510414 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN NỘI TRONG PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG NGUYÊN TỐ CHO CÁC MẪU GẠCH KHẢO CỔ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ HẠT NHÂN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS TRẦN TUẤN ANH KHOÁ 2015 – 2020 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô các anh chị Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt như tại Trường Đại học Đà Lạt Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Tuấn Anh, người đã tận tình hướng dẫn quá trình thực hiện khoá luận Sự giúp đỡ quý báu về mặt chuyên môn chính nền tảng để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Qua đây, xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Viện Nghiên cứu hạt nhân, Trung tâm Vật lý Điện tử hạt nhân, Trung tâm Lò, Viện Nghiên cứu hạt nhân đã tạo điều kiện thuận lợi về mặt thiết bị để có thể thực hiện nghiên cứu đề tài của mình Và cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình những người thân yêu đã luôn bên cạnh ủng hộ, động viên tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi quá trình học tập suốt thời gian đại học Xin chân thành cảm ơn Hà Anh Tú i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây công trình nghiên cứu của tôi người hướng dẫn khoa học TS Trần Tuấn Anh công tác tại Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt Các số liệu kết quả khóa luận hoàn toàn trung thực chưa từng được công bố bất kì công trình khác Các thông tin trích dẫn khóa luận đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng được phép công bớ Tôi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về các nội dung trình bày khóa luận Sinh viên thực hiện đề tài Hà Anh Tú ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vi LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP INAA .3 1.1 Tổng quan về kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron INAA 1.2 Các phương pháp tính hàm lượng 1.2.1 Phương pháp chuẩn đơn INAA .5 1.2.2 Phương pháp chuẩn hóa k0 – INAA .6 1.2.3 Phương pháp chuẩn nội phân tích kích hoạt neutron IM-NAA 1.2.4 Chuẩn hóa k0 IM-NAA 13 1.3 Hệ thiết bị NAA tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 16 CHƯƠNG - THỰC NGHIỆM .19 2.1 Mẫu cách chuẩn bị mẫu 19 2.2 Chiếu mẫu, đo mẫu phân tích phổ gamma 23 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn .31 3.2 Hàm lượng nguyên tố mẫu gốm với dạng khác 33 KẾT LUẬN .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Neutron Activation Analysis Phân tích kích hoạt neutron Prompt Gamma Neutron Phân tích kích hoạt neutron đo Activation Analysis gamma tức thời INAA Instrumental Neutron Activation Analysis Phương pháp phân tích kích hoạt neutron dụng cụ REEs Rare Earth Elements Các nguyên tố đất Internal Monostandard Neutron Phương pháp chuẩn nội Activation Analysis phân tích kích hoạt neutron Large Sample Neutron Activation Analysis Phân tích kích hoạt neutron đối với mẫu kích thước lớn Internal Monostandard Instrumental Neutron Activation Analysis Phương pháp chuẩn nội phân tích kích hoạt neutron dụng cụ Internal Monostandard Prompt Gamma Neutron Activation Analysis Phương pháp chuẩn nội phân tích kích hoạt neutron đo gamma tức thời NAA PGNAA IM-NAA LSNAA IM-INAA IM-PGNAA iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Ký hiệu box (kèm theo độ ẩm đối với mẫu bột) khối lượng mẫu .20 Bảng Thông tin về chu kỳ bán rã, các đỉnh năng lượng giá trị k0 của nguyên tố quan tâm 29 Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn Brick Clay NIST 679 BC56g .31 Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO1 .33 Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO2 .34 Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO3 .35 Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO4 .36 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình kích hoạt nhân bia tạo nhân phóng xạ .3 Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ phổ kế gamma GMX30190 .17 Hình 1.3 Một số mẫu có kích thước lớn, đã được nhóm tác giả Ấn Độ phân tích phương pháp chuẩn nội k0-IM-INAA 18 Hình 2.1 Mẫu gốm được chọn phân tích 19 Hình 2.2 Mẫu sau đóng gói .21 Hình 2.3 Cân sấy ẩm điện tử Ohaus MB45, 45g/0.001 21 Hình 2.4 Các mẫu phân tích được sắp xếp đóng gói 22 Hình 2.5 Xếp mẫu vào container nhôm 22 Hình 2.6 Hệ phổ kế GMX30190 .23 Hình 2.7 Giao diện phần mềm FitzPeaks 24 Hình 2.8 Giao diện khởi động phần mềm IM-Dalat .25 Hình 2.9 Giao diện phần mềm IM-Dalat 25 Hình 2.10 Nhập thông tin của mẫu 26 Hình 2.11 Lựa chọn các đỉnh có thớng kê tớt tin cậy 26 Hình 2.12 Đường cong biểu diễn nguyên tố làm chuẩn 27 Hình 2.13 Chuẩn hoá đường cong hiệu suất 27 Hình 2.14 Kết quả phân tích hàm lượng nguyên tố 28 Hình 3.1 So sánh dữ liệu k0-INAA k0-IM-INAA với giá trị chứng nhận của nhà sản xuất mẫu Brick Clay NIST 679 32 Hình 3.2 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO1 33 Hình 3.3 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO2 34 Hình 3.4 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO3 35 Hình 3.5 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO4 36 vi LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, trên giới có nhiều phương pháp phân tích nguyên tố được sử dụng dựa trên bản chất hóa học vật lý của đối tượng quan tâm Mỗi phương pháp được thực hiện cho nhiệm vụ cụ thể, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu Phân tích hoạt neutron NAA những kỹ thuật của vật lý hạt nhân đã được phát triển nhiều phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân trên giới dùng để phân tích định tính định lượng đa nguyên tố Với hai phương pháp phân tích kích hoạt neutron đo gamma tức thời PGNAA phân tích kích hoạt neutron dụng cụ INAA, kỹ thuật cho phép phân tích hầu hết các nguyên tố kim loại phi kim bảng hệ thớng bảng tuần hồn, được áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học như địa chất, khảo cổ học, y học, môi trường, hay thậm chí khoa học pháp y Ưu điểm của NAA có độ nhạy cao đối với số nguyên tố vi lượng, cho kết quả phân tích hàm lượng chính xác hơn các kỹ thuật phân tích khác với điều kiện việc thu thập mẫu quy trình chuẩn bị mẫu cần phải hết sức cẩn thận Các mẫu được thu thập phải mang tính đại diện, như quá trình làm mẫu phải đảm bảo về độ đồng đều Kỹ thuật phân tích kích hoạt sử dụng phương pháp chuẩn hoá k0-INAA đã được phát triển ứng dụng thành công phân tích định lượng thành phần nguyên tố đối với các đối tượng mẫu khác Phương pháp sử dụng chuẩn đơn (thường 197Au) đưa vào chiếu đồng thời với mẫu phân tích để kiểm sốt thơng lượng neutron q trình chiếu xạ sớ hạt nhân k0 Bên cạnh đó, hệ số lệch phổ 𝛼 với tỉ số thông lượng neutron nhiệt nhiệt 𝑓 cần phải được xác định xác tại vị trí chiếu Ngồi ra, tham sớ quan trọng phương pháp hiệu suất ghi của đầu dò Với loại mẫu hình học chuẩn như dạng mỏng hoặc hình trụ hiệu śt ghi có thể được xác định xác thơng qua ng̀n chuẩn gamma Tuy nhiên, đới với mẫu hình học khơng chuẩn tương đới dày việc xác định hiệu suất ghi hiệu suy giảm thông lượng neutron bên mẫu gặp nhiều khó khăn Trước toán đặt cho hình học mẫu lớn không phá hủy mẫu, phương pháp chuẩn nội IM-NAA đã được đề xuất Phương pháp dựa trên cơ sở xác định các đường cong hiệu suất nội tương đối của các nguyên tố hiện diện mẫu, từ đó lập tỉ số đường cong hiệu suất tương đối quy về đường cong hiệu suất ghi tương đối nhất, đường cong đã bao gồm các hiệu ứng suy giảm cường độ gamma mẫu (hiệu ứng hấp thụ gamma mẫu) Đây ưu điểm của phương Những đỉnh năng lượng sau đó được biểu diễn trên đường cong như hình dưới đây Hình 2.12 Đường cong biểu diễn nguyên tố làm chuẩn Để chuẩn hoá đường cong hiệu suất, ta lựa chọn số mũ của hàm khớp thích hợp, cho các điểm của đồ thị gần với đường cong nhất hệ số R-square tiến gần đến Lưu lại đường cong hiệu suất để sử dụng định lượng cho các nguyên tố mẫu Hình 2.13 Chuẩn hoá đường cong hiệu suất Khi phân tích, ta trích xuất file đầu vào đường cong hiệu suất đã lưu Mỗi nguyên tố có thể có hoặc nhiều năng lượng đặc trưng ứng với mức năng 27 lượng, chương trình phân tích được hàm lượng khác lấy trung bình có trọng số tính được hàm lượng của nguyên tố phân tích Các bước đều được chương trình tự động tính toán, bên cạnh đó, sai số các thông số ảnh hưởng đến sai số của phép đo được hiển thị chi tiết Hình 2.14 Kết quả phân tích hàm lượng nguyên tố Để đánh giá độ chính xác, áp dụng tiêu chuẩn thống kê U-score được định nghĩa như sau [14]: 𝑈 − 𝑠𝑐𝑜𝑟𝑒 = 𝐶𝑥 −𝐶𝑟 √𝜎𝐶2𝑥 +𝜎𝐶2𝑟 (2.1) Trong đó: cx: giá trị của hàm lượng phân tích cr: giá trị hàm lượng đã được chứng nhận mẫu chuẩn σcx σcr: sai số của giá trị phân tích giá trị được chứng nhận Nếu |𝑈 − 𝑠𝑐𝑜𝑟𝑒| ≤ thì kết quả phân tích được chấp nhận Nếu < |𝑈 − 𝑠𝑐𝑜𝑟𝑒| < thì kết quả phân tích tạm chấp nhận nhưng cần phải xem xét lại quy trình phân tích Nếu |𝑈 − 𝑠𝑐𝑜𝑟𝑒| ≥ thì kết quả phân tích bị loại Dưới đây thông tin về chu kỳ bán rã, các đỉnh năng lượng gamma đặc trưng giá trị k0 của các nguyên tố có chu kỳ bán rã dài, có thể xác định hàm lượng phương pháp k0-INAA k0-IM-INAA cho quá trình chiếu dài 28 Bảng Thông tin về chu kỳ bán rã, các đỉnh năng lượng giá trị k0 của nguyên tố quan tâm STT Nguyên tố Sc-46 83.82 ngày Cr-51 27.69 ngày Fe-59 Chu kỳ bán rã 44.63 ngày E (keV) 889.3 1120.5 k0 1.22E+00 320.1 2.62E-03 142.7 1.33E-06 192.3 334.8 1099.3 3.78E-06 3.82E-07 7.77E-05 1291.6 5.93E-05 Co-60 5.27 năm 1173.2 1332.5 1.32E+00 Zn-65 244 ngày 1115.5 5.72E-03 Rb-86 18.66 ngày 1077 7.65E-04 năm 563.2 569.3 604.7 795.9 802 4.14E-02 7.34E-02 4.76E-01 4.15E-01 4.11E-02 3.90E-05 3.24E-06 2.75E-05 1.92E-05 3.44E-06 6.48E-05 2.34E-06 3.66E-03 Cs-134 2.06 Ba-131 11.8 ngày 123.8 133.6 216.1 373.2 486.5 496.3 620.1 Ce-141 32.5 ngày 145.4 29 STT 10 11 12 Nguyên tố Eu-152 Yb-169 Hf-181 Chu kỳ bán rã 13.51 32.02 42.39 năm 30 E (keV) k0 121.8 1.28E+01 244.7 3.44E+00 344.3 1.19E+01 444 778.9 867.4 1.39E+00 5.70E+00 1.88E+00 964.1 6.46E+00 1085.9 4.57E+00 1112.1 1408 6.07E+00 9.36E+00 63.1 109.8 130.5 177.2 198 2.04E-02 7.79E-03 5.17E-03 1.04E-02 1.64E-02 307.7 4.34E-03 133 133.5 136.4 345.9 482.2 2.37E-02 2.76E-02 3.65E-03 7.93E-03 4.56E-02 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trong chương này, các kết quả tính toán hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn các mẫu gạch gốm phân tích được trình bày 3.1 Hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn Độ chính xác của hai kỹ thuật phân tích k0-INAA k0-IM-INAA được đánh giá cách phân tích mẫu chuẩn Brick Clay NIST 679 BC56g Nguyên tố Scandium được chọn làm nguyên tố chuẩn nội do tính chất vật lý bền vững với các điều kiện tự nhiên không bị biến tính quá trình nung Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn Brick Clay NIST 679 STT Nguyên tố Độ lệch hàm UU- lượng phân tích/ Hàm lượng (ppm) score score chứng nhận (%) k0-IM- k0Chứng k0-IM- INAA INAA k0- k0-IMk0-INAA nhận INAA INAA INAA Sc 22.5 ± 2.3 24.2 ± 0.9 24.2 ± 0.9 0.70 0.70 7.6 7.6 Cr 110 ± 5.4 0.87 -0.06 6.1 -0.5 Fe% 9.05 ± 0.02 9.45 ± 0.36 9.6 ± 0.31 1.09 1.77 4.4 6.1 116 ± 109 ± Co 26.0 ± 2.6 26.4 ± 26.4 ± 0.13 0.15 1.4 1.6 Rb 190 ± 19 208 ± 19 201 ± 13 0.67 0.49 9.5 5.8 Cs 9.6 ± 0.96 9.1 ± 0.4 9.1 ± 0.4 -0.43 -0.45 -4.7 -4.9 Ba 432 ± 42 425 ± 51 508 ± 56 -0.11 1.09 -1.8 17.6 Ce 105 ± 11 115 ± 119 ± 1.05 9.3 13.7 Eu 1.9 ± 0.2 1.8 ± 0.1 1.7 ± 0.1 -0.25 -1.00 -2.7 -10.4 10 Hf 4.6 ± 0.5 4.4 ± 0.2 4.4 ± 0.2 -0.33 -0.40 -3.7 -4.5 31 0.85 Tỉ số hàm lượng phân tích/ chứng nhận 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 Sc Cr Fe Co Rb Cs Ba Ce Eu Hf Nguyên tố Tỉ số hàm lượng k0-INAA/ Chứng nhận Tỉ số hàm lượng k0-IM-INAA/ Chứng nhận Hình 3.1 So sánh dữ liệu k0-INAA k0-IM-INAA với giá trị chứng nhận của nhà sản xuất mẫu Brick Clay NIST 679 Từ Bảng Hình 3.1 chỉ kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố đối với mẫu chuẩn Brick Clay NIST 679 BC56g nằm sai số cho phép đối với giá trị chứng nhận của nhà sản xuất Với giá trị |𝑈 − 𝑠𝑐𝑜𝑟𝑒| ≤ 2, tất cả các kết quả phân tích trên đều được chấp nhận Kết quả phân tích chính xác khẳng định độ tin cậy của phương pháp k0-INAA phương pháp k0-IM-INAA Hình 3.1 biểu thị tỉ số hàm lượng giữa mẫu phân tích giá trị hàm lượng chứng nhận Cả hai phương pháp cho kết quả hàm lượng có độ lệch so với mẫu chuẩn nhỏ hơn hoặc 10% đối với các nguyên tố Sc, Cr, Fe, Co, Rb, Cs, Eu, Hf Đối với phương pháp chuẩn nội, độ lệch 14% đối với nguyên tố Ce 18% đối với nguyên tố Ba, nhiên kết quả vẫn nằm khoảng sai số cho phép có thể chấp nhận được Ngồi ra, kết quả cịn chỉ Fe những nguyên tố đa lượng phát hiện được mẫu chuẩn Brick Clay dành cho gạch gốm 32 3.2 Hàm lượng nguyên tố mẫu gốm với dạng khác Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO1 Hàm lượng Nguyên k0-INAA STT tố GO1g (ppm) Sc 14.9 ± 0.6 Cr 104 ± Fe% 2.87 ± 0.12 Co 10.8 ± 0.5 Zn 174 ± 19 Rb 74.7 ± 5.0 Cs 6.7 ± 0.4 Ba 296 ± 46 Ce 87.5 ± 4.1 10 Eu 1.26 ± 0.05 11 Yb 2.6 ± 0.3 12 Hf 5.8 ± 0.5 Độ lệch Hàm lượng k0-IM-INAA (ppm) k0-IM-INAA/k0INAA (%) GO1g GO1h GO1i GO1g GO1h GO1i 14.9 ± 0.6 14.9 ± 0.6 14.9 ± 0.6 106 ± 105 ± 102 ± 1.4 0.9 -2.5 2.90 ± 0.10 2.73 ± 0.09 2.57 ± 0.09 1.2 -4.8 -10.6 11.2 ± 0.4 11.5 ± 0.4 10.8 ± 0.4 4.1 7.1 0.5 169 ± 12 169 ± 11 155 ± 10 -2.9 -3.2 -11.1 81.5 ± 5.8 81.3 ± 5.7 81.9 ± 5.4 9.1 8.8 9.7 6.6 ± 0.3 6.7 ± 0.3 7.6 ± 0.4 -0.6 0.9 14.1 322 ± 51 312 ± 52 312 ± 47 8.7 5.1 5.1 97.0 ± 6.5 88.7 ± 5.3 74.0 ± 4.7 10.9 1.5 -15.4 1.35 ± 0.06 1.07 ± 0.03 1.17 ± 0.03 7.1 -15.0 -7.2 ± 0.2 2.7 ± 0.2 2.9 ± 0.2 14.2 0.7 8.6 5.3 ± 0.3 5.1 ± 0.2 5.7 ± 0.3 -7.4 -11.2 -1.3 350 Tỉ lệ Fe 1:100 300 Hàm lượng (ppm) 250 200 150 100 50 Sc Cr Fe Co GO1g k0-INAA Zn Rb GO1g Cs Ba GO1h Ce Eu GO1i Hình 3.2 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO1 33 Yb Hf Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO2 Hàm lượng Nguyên k0-INAA STT tố GO2g (ppm) Sc 15.7 ± 0.6 Cr 104 ± Fe% 2.70 ± 0.11 Co 10.0 ± 0.5 Zn 141 ± Rb 79 ± 14 Cs 7.2 ± 0.4 Ba 497 ± 169 Ce 89.8 ± 4.1 10 Eu 1.38 ± 0.06 11 Yb 3.0 ± 0.4 12 Hf 6.3 ± 0.4 Hàm lượng k0-IM-INAA (ppm) GO2g 15.7 ± 0.6 106 ± 2.72 ± 0.09 9.4 ± 0.4 144 ± 12 81 ± 7.2 ± 0.3 479 ± 78 105.4 ± 8.8 1.27 ± 0.04 2.6 ± 0.4 6.3 ± 0.4 GO2h 15.7 ± 0.6 111 ± 2.75 ± 0.10 11.5 ± 0.4 142 ± 10 82 ± 7.3 ± 0.3 434 ± 63 90.6 ± 8.9 1.28 ± 0.03 2.5 ± 0.2 6.4 ± 0.4 GO2i 15.7 ± 0.6 115 ± 2.92 ± 0.10 10.6 ± 0.4 135 ± 11 79 ± 7.8 ± 0.3 470 ± 58 98.4 ± 5.9 1.21 ± 0.03 3.4 ± 0.2 6.7 ± 0.5 Độ lệch k0-IM-INAA/k0INAA (%) GO2g GO2h GO2i 2.0 6.7 9.8 0.7 2.1 8.2 -6.2 14.5 5.6 1.9 0.9 -4.6 2.6 4.1 -0.1 0.6 2.2 8.4 -3.5 -12.6 -5.2 17.4 0.9 9.6 -7.8 -7.2 -12.4 -13.1 -15.7 11.8 -0.2 2.4 6.6 550 500 450 400 Hàm lượng (ppm) 350 Tỉ lệ Fe 1:100 300 250 200 150 100 50 Sc Cr Fe Co GO2g k0-INAA Zn Rb GO2g Cs Ba GO2h Ce Eu GO2i Hình 3.3 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO2 34 Yb Hf Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO3 STT 10 11 12 Hàm lượng Nguyên k0-INAA Hàm lượng k0-IM-INAA (ppm) tố GO3g (ppm) GO3g GO3h GO3i Sc 18.5 ± 0.7 18.5 ± 0.7 18.5 ± 0.7 18.5 ± 0.7 Cr 153 ± 156 ± 11 144 ± 130 ± Fe% 3.21 ± 0.13 3.19 ± 0.11 3.16 ± 0.08 3.13 ± 0.10 Co 10.5 ± 0.5 10.2 ± 0.4 9.3 ± 0.3 12.1 ± 0.5 Zn 172 ± 13 152 ± 14 145 ± 15 151 ± Rb 81 ± 20 84 ± 89 ± Cs 7.7 ± 0.5 7.7 ± 0.4 6.5 ± 0.3 8.7 ± 0.3 Ba 411 ± 239 335 ± 174 349 ± 45 Ce 80.0 ± 4.0 72.2 ± 8.7 86.1 ± 6.4 72.5 ± 4.2 Eu 1.23 ± 0.06 1.18 ± 0.05 1.19 ± 0.04 1.17 ± 0.03 Yb 2.8 ± 1.1 3.2 ± 0.3 3.0 ± 0.3 3.2 ± 0.2 Hf 8.0 ± 0.4 8.5 ± 0.5 8.6 ± 0.4 8.4 ± 0.5 Độ lệch k0-IM-INAA/k0INAA (%) GO3g GO3h GO3i 2.2 -5.9 -14.9 -0.8 -1.6 -2.6 -2.9 -11.4 15.1 -11.7 -16.1 -12.3 4.2 9.7 -1.1 -16.0 13.0 -18.5 -15.1 -9.7 7.7 -9.3 -3.7 -2.8 -5.0 15.9 7.3 15.5 6.8 8.6 5.6 450 400 Hàm lượng (ppm) 350 Tỉ lệ Fe 1:100 300 250 200 150 100 50 Sc Cr Fe Co GO3g k0-INAA Zn Rb GO3g Cs Ba GO3h Ce Eu GO3i Hình 3.4 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO3 35 Yb Hf Bảng Hàm lượng nguyên tố mẫu GO4 Hàm lượng Nguyên k0-INAA STT tố GO4g (ppm) Sc 19.8 ± 0.8 Cr 146 ± Fe% 3.81 ± 0.16 Co 17.2 ± 0.8 Zn 164 ± 11 Rb 114 ± 18 Cs 9.2 ± 0.6 Ba 508 ± 177 Ce 122 ± 10 Eu 1.56 ± 0.13 11 Yb 3.3 ± 0.6 12 Hf 8.2 ± 0.4 Hàm lượng k0-IM-INAA (ppm) GO4g GO4h 19.8 ± 0.8 19.8 ± 0.8 145 ± 136 ± 11 3.84± 0.14 3.75± 0.14 17.2 ± 0.7 17.9 ± 0.7 182 ± 16 167 ± 23 112 ± 111 ± 9.8 ± 0.5 8.1 ± 0.4 525 ± 71 489 ± 77 123 ± 11 112 ± 14 1.4 ± 0.06 1.26 ± 0.06 3.5 ± 0.2 3.5 ± 0.3 8.9 ± 0.5 8.1 ± 0.3 GO4i 19.8 ± 0.8 138 ± 3.56 ± 0.11 17.4 ± 0.7 157 ± 12 100 ± 9.7 ± 0.4 520 ± 76 103 ± 1.27 ± 0.03 3.6 ± 0.2 9.6 ± 0.5 Độ lệch k0-IMINAA/k0-INAA (%) GO4g GO4h GO4i -0.1 -6.7 -5.5 0.6 -1.6 -6.7 -0.1 4.1 1.0 11.0 2.1 -4.5 -1.7 -3.1 -12.4 6.4 -11.6 4.9 3.4 -3.8 2.4 0.6 -8.0 -15.8 -9.8 -19.0 -18.3 4.7 4.2 6.5 7.5 -2.3 16.8 550 500 Hàm lượng (ppm) 450 Tỉ lệ Fe 1:100 400 350 300 250 200 150 100 50 Sc Cr Fe Co GO4g k0-INAA Zn Rb GO4g Cs Ba GO4h Ce Eu GO4i Hình 3.5 Hàm lượng nguyên tố mẫu GO4 36 Yb Hf Trong các kết quả phân tích trên, mẫu GO1g, GO2g, GO3g GO4g những mẫu đã được nghiền mịn thành bột, có dạng hình học chuẩn nên có thể phân tích đồng thời phương pháp k0-INAA phương pháp k0-IM-INAA Các mẫu có kích thước trung bình kích thước lớn được phân tích phương pháp k0-IMINAA so sánh kết quả Trong vỏ trái đất, đặc biệt vùng có đất đỏ bazan chứa lượng lớn nguyên tố sắt Người dân dùng đất sét để chế tạo đồ dùng, đây lý nguyên tố đa lượng sắt Fe phân tích được từ mẫu gạch gốm tại Cát Tiên có hàm lượng khoảng 2.5% - 3.2% Có thể thấy rằng, các nguyên tố vi lượng phân tích được, barium Ba131 nguyên tố có hàm lượng lớn nhất, khoảng 300ppm – 500ppm Tuy nhiên, sai số của nguyên tố rất lớn, đặc biệt mẫu GO3 (hình 3.4) có sự chênh lệch rất nhiều về hàm lượng Không thể xác định được hàm lượng nguyên tố mẫu GO3h, nguyên nhân có thể mẫu có hoạt độ lớn, đó nền Compton chiếm ưu thế, đối với phổ phần mềm không thể nhận diện tách đỉnh Ba từ phổ kích hoạt GO3h Đứng sau Barium về cấp hàm lượng bao gồm các nguyên tố như kẽm 65Zn, crom 51 Cr, rubidium 86 Rb cerium 141 Ce có hàm lượng khoảng 70ppm – 180ppm Cobalt 60Co, caesium 134Cs, ytterbium 169Yb hafnium 181Hf có hàm lượng thấp, chỉ từ 2ppm – 12ppm Riêng đối với mẫu GO4, hàm lượng Cobalt đạt khoảng 17ppm Nguyên tố có hàm lượng thấp nhất phân tích được chính Europium 152Eu với hàm lượng xấp xỉ 1.1ppm – 1.6ppm Đối với mẫu có khối lượng lớn, độ lệch giữa hai phương pháp khá lớn, khoảng 10% – 20% Đối với các mẫu có kích thước lớn như GO1i, GO2i, GO3i GO4i, độ sai lệch hàm lượng phân tích cao hơn hẳn so với mẫu nhỏ Một những tiêu chí của phương pháp chuẩn nội độ đồng đều của mẫu Đối với các mẫu hình học chuẩn, mẫu được nghiền mịn nên phân bố đồng đều được đảm bảo Tuy nhiên đối với các mẫu hình học lớn, việc đảm bảo độ đồng đều các nguyên tớ mẫu khó có thể xảy Thêm vào đó, đối với phương pháp chuẩn nội, ưu dùng các trường neutron nhiệt (hơn 99% neutron nhiệt), nhưng điều kiện thí nghiệm tại Lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu Đà Lạt vẫn những hạn chế nhất định Trường neutron tại cột nhiệt, kích thước của đường ống hệ chiếu mẫu nhỏ hơn so với các mẫu phân tích thực tế, nên thí nghiệm được thực hiện tại mâm quay Thêm vào đó, các hiệu ứng hấp thụ neutron trên nhiệt, neutron nhanh mẫu hiệu ứng phân hạch đối với nguyên tố Uranium cần phải được xem xét Trong giới hạn 37 của Khóa luận tốt nghiệp, những tính toán ảnh hưởng trên chưa được xem xét, nó có thể nguồn ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng, đó đối với các mẫu hình học lớn thí nghiệm có độ lệch lớn từ 10% đến 20% đối với số nguyên tố Các nguyên tố có độ lệch lớn mẫu GO1i: Ce 15.0%; GO2g: Ce 17.4%; GO2h: Yb 15.7%; GO3g: Ba 18.5%; GO4h: Eu 19.0% 38 KẾT LUẬN Khóa luận đã giải được các mục tiêu đặt ban đầu với các kết quả chính như sau: Việc phân tích mẫu chuẩn đồng thời phương pháp k0-INAA k0-IMINAA so sánh với giá trị chứng nhận nhà sản xuất đưa đã khẳng định độ tin cậy tính chính xác của hai phương pháp được sử dụng Đối với các thí nghiệm được thực hiện, mẫu ban đầu đều được chia thành mẫu với kích thước khác để chứng minh phương pháp k0-IM-INAA có thể phân tích được mẫu với hình thù khối lượng đa dạng như cho kết quả mang tính đại diện Các khía cạnh về an toàn phóng xạ rất quan trọng Mẫu được kích hoạt neutron có khối lượng lớn, được chiếu xạ với thời gian dài, với thông lượng nhiệt cao như tại vị trí chiếu cho liều gamma cao, nhân viên tiếp xúc, có thể vượt quá liều tối đa cho phép đối với họ Bên cạnh đó, các mẫu vật khảo cổ điển hình nên được lưu giữ khoảng hai hoặc ba tháng trước được đưa trở lại bảo tàng Điều có thể vấn đề lớn số mẫu gạch hoặc gốm được kích hoạt chưa rã đủ lâu, nhưng các nhà khảo cổ cần phải nghiên cứu chúng lập tức, sớm nhất có thể Do đó, cần có giải pháp khả thi, được nghiên cứu tương lai, giải được những vấn đề nêu trên Nghiên cứu thành phần vật liệu gạch gốm từ các địa điểm khảo cổ hứa hẹn làm sáng tỏ số câu hỏi về lịch sử của khu vực, liên quan đến việc di cư phức tạp, sự thay đổi về đặc điểm văn hoá, sự thích nghi sự phát triển của người dân quá khứ Bên cạnh đó, kết quả phân tích phần giúp các nhà khảo cổ đẩy nhanh tiến trình nghiên cứu phân tích đánh giá 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] F Hardeman, P Robouch, N Etxebarria, G Arana, and S Pomme, “Neutron Activation Analysis with k0-standardisation: General formalism and procedure,” Sckcen, 1997 [2] Tecdoc, “Advances in Neutron Activation Analysis of Large Objects with Emphasis on Archaeological Examples,” IAEA, 1838 [3] M Blaauw, “The k0 calibration of the IRI system for INAA of samples in the kg range,” J Radioanal Nucl Chem., vol 220, no 2, pp 233–235, 1997 [4] R Acharya, K K Swain, T N Newton, R Tripathi, K Sudarshan, and P Pujari, “Large sample analysis of coal and uranium ore using K0-Based internal mono standard NAA method,” Explor Res At Miner 19, pp 294–298, 2009 [5] R Overwater, P Bode, J Goeij, and J Hoogenboom, “Feasibility of Elemental Analysis of Kilogram-Size Samples by Instrumental Neutron Activation Analysis,” Anal Chem., 1996 [6] K Sueki, K Kobayashi, W Sato, H Nakahara, and T Tomizawa, “Nondestructive Determination of Major Elements in a Large Sample by Prompt γ Ray Neutron Activation Analysis,” Dep Chem Fac Sci Tokyo Metrop Univ 1-1 Minamiohsawa, Hachioji, Tokyo 192-03, Japan, 1996 [7] A Nair et al., “Development of an internal monostandard instrumental neutron activation analysis method based on in situ detection efficiency for analysis of large and nonstandard geometry samples,” Radiochem Div Bhabha At Res Centre, Trombay, Mumbai 400 085, India, 2003 [8] K Sudarshan, A G C Nair, and A Goswami, “A proposed k0 based methodology for neutron activation analysis of samples of non-standard geometry,” Radioanal Nucl Chem., no 1, pp 93–98, 2003 [9] F de Corte and A Simonits, “k0-Measurements and related nuclear data compilation for (n, γ) reactor neutron activation analysis IIIb: Tabulation,” Radioanal Nucl Chem., vol 133, no 1, pp 43–130, 1989 [10] F De Corte, A Simonits, and A De Wispelaere, “Accuracy and applicability of the k0-standardization method,” Radioanal Nucl Chem., vol 113, no 1, pp 145–161, 1987 [11] L Moens et al., “Calculation of the absolute peak efficiency of gamma-ray detectors for different counting geometries,” Nucl Instruments Methods Phys Res., vol 187, no 2–3, pp 451–472, 1981 [12] Z Kis et al., “Comparison of efficiency functions for Ge gamma-ray detectors in a wide energy range,” Nucl Instruments Methods Phys Res., vol 418, no 2–3, pp 374–386, 1998 [13] D Ho and H P.D., “The application and development of k0-standardization 40 method of neutron activation analysis at Dalat research reactor,” Radioanal Nucl Chem., 2003 [14] C J Brooks, I G Betteley, and S M Loxton, “Fundamentals of Mathematics and Statistics,” Wiley, 1979 41 ... (%) GO2g GO2h GO2i 2. 0 6.7 9.8 0.7 2. 1 8 .2 -6 .2 14.5 5.6 1.9 0.9 -4.6 2. 6 4.1 -0.1 0.6 2. 2 8.4 -3.5 - 12. 6 -5 .2 17.4 0.9 9.6 -7.8 -7 .2 - 12. 4 -13.1 -15.7 11.8 -0 .2 2.4 6.6 550 500 450 400 Hàm lượng... 26 Hình 2. 12 Đường cong biểu diễn nguyên tố làm chuẩn 27 Hình 2. 13 Chuẩn hoá đường cong hiệu suất 27 Hình 2. 14 Kết quả phân tích hàm lượng nguyên tố 28 Hình... 83. 82 ngày Cr-51 27 .69 ngày Fe-59 Chu kỳ bán rã 44.63 ngày E (keV) 889.3 1 120 .5 k0 1 .22 E+00 320 .1 2. 62E-03 1 42. 7 1.33E-06 1 92. 3 334.8 1099.3 3.78E-06 3.82E-07 7.77E-05 129 1.6 5.93E-05 Co-60 5 .27

Ngày đăng: 08/12/2021, 17:32

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo

Loại

Chi tiết

[1] F. Hardeman, P. Robouch, N. Etxebarria, G. Arana, and S. Pomme, “Neutron Activation Analysis with k0-standardisation: General formalism and procedure,” Sckcen, 1997

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	Neutron Activation Analysis with k0-standardisation: General formalism and procedure,” "Sckcen

[2] Tecdoc, “Advances in Neutron Activation Analysis of Large Objects with Emphasis on Archaeological Examples,” IAEA, 1838

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	Advances in Neutron Activation Analysis of Large Objects with Emphasis on Archaeological Examples,” "IAEA

[3] M. Blaauw, “The k0 calibration of the IRI system for INAA of samples in the kg range,” J. Radioanal. Nucl. Chem., vol. 220, no. 2, pp. 233–235, 1997

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	The k0 calibration of the IRI system for INAA of samples in the kg range,” "J. Radioanal. Nucl. Chem

[4] R. Acharya, K. K. Swain, T. N. Newton, R. Tripathi, K. Sudarshan, and P. Pujari, “Large sample analysis of coal and uranium ore using K0-Based internal mono standard NAA method,” Explor. Res. At. Miner. 19, pp. 294–298, 2009

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	Large sample analysis of coal and uranium ore using K0-Based internal mono standard NAA method,” "Explor. Res. At. Miner. 19

[5] R. Overwater, P. Bode, J. Goeij, and J. Hoogenboom, “Feasibility of Elemental Analysis of Kilogram-Size Samples by Instrumental Neutron Activation Analysis,” Anal. Chem., 1996

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	Feasibility of Elemental Analysis of Kilogram-Size Samples by Instrumental Neutron Activation Analysis,” "Anal. Chem

[6] K. Sueki, K. Kobayashi, W. Sato, H. Nakahara, and T. Tomizawa, “Nondestructive Determination of Major Elements in a Large Sample by Prompt γ Ray Neutron Activation Analysis,” Dep. Chem. Fac. Sci. Tokyo Metrop. Univ. 1-1 Minamiohsawa, Hachioji, Tokyo 192-03, Japan, 1996

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	Nondestructive Determination of Major Elements in a Large Sample by Prompt γ Ray Neutron Activation Analysis,” "Dep. Chem. Fac. Sci. Tokyo Metrop. Univ. 1-1 Minamiohsawa, Hachioji, Tokyo 192-03, Japan

[7] A. Nair et al., “Development of an internal monostandard instrumental neutron activation analysis method based on in situ detection efficiency for analysis of large and nonstandard geometry samples,” Radiochem. Div. Bhabha At. Res.Centre, Trombay, Mumbai 400 085, India, 2003

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	et al.", “Development of an internal monostandard instrumental neutron activation analysis method based on in situ detection efficiency for analysis of large and nonstandard geometry samples,” "Radiochem. Div. Bhabha At. Res. "Centre, Trombay, Mumbai 400 085, India

[8] K. Sudarshan, A. G. C. Nair, and A. Goswami, “A proposed k0 based methodology for neutron activation analysis of samples of non-standard geometry,” Radioanal. Nucl. Chem., no. 1, pp. 93–98, 2003

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	A proposed k0 based methodology for neutron activation analysis of samples of non-standard geometry,” "Radioanal. Nucl. Chem

[9] F. de Corte and A. Simonits, “k0-Measurements and related nuclear data compilation for (n, γ) reactor neutron activation analysis IIIb: Tabulation,”Radioanal. Nucl. Chem., vol. 133, no. 1, pp. 43–130, 1989

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	k0-Measurements and related nuclear data compilation for (n, γ) reactor neutron activation analysis IIIb: Tabulation,” "Radioanal. Nucl. Chem

[10] F. De Corte, A. Simonits, and A. De Wispelaere, “Accuracy and applicability of the k0-standardization method,” Radioanal. Nucl. Chem., vol. 113, no. 1, pp. 145–161, 1987

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	Accuracy and applicability of the k0-standardization method,” "Radioanal. Nucl. Chem

[11] L. Moens et al., “Calculation of the absolute peak efficiency of gamma-ray detectors for different counting geometries,” Nucl. Instruments Methods Phys.Res., vol. 187, no. 2–3, pp. 451–472, 1981

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	et al.", “Calculation of the absolute peak efficiency of gamma-ray detectors for different counting geometries,” "Nucl. Instruments Methods Phys. "Res

[12] Z. Kis et al., “Comparison of efficiency functions for Ge gamma-ray detectors in a wide energy range,” Nucl. Instruments Methods Phys. Res., vol. 418, no.2–3, pp. 374–386, 1998

Sách, tạp chí

Tiêu đề:	et al.", “Comparison of efficiency functions for Ge gamma-ray detectors in a wide energy range,” "Nucl. Instruments Methods Phys. Res