Phương pháp phân tích kích hoạt neutron dụng cụ

Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo

Trường Đại Học Sư Phạm TP HCM

TIỂU LUẬN VẬT LÝ

Phương pháp phân tích kích hoạt dụng cụ

Triển vọng là chúng ta có thể nhập một mẫu vào trong một hộp đen ở một đầu và nhận một bảng in phân tích hợp phần nguyên tố hóa học của nó ở đầu kia trong vòng ít hơn một phút đã thực sự thúc đẩy các cuộc nghiên cứu và khám phá quan trọng trong phương pháp phân tích kích hoạt dụng cụ. Mặc dù trước đó triển vọng này vẫn chưa được thực hiện, đặc biệt đối với các phân tích có độ nhạy tối đa, nhưng tiến trình quan trọng này đã được tiến hành để có thể đạt được tính khả thi của phương pháp phân tích kích hoạt như là một phương pháp phân tích hóa học nhanh và chính xác. Các phương pháp để phân tích phổ tia Gamma phức được gọi là phương pháp loại bỏ (Stripping) đã được phát triển dựa trên những chu trình phân tích và đồ thị, các phương tiện điện tử trong máy phân tích đa kênh và các phương tiện số học trong máy vi tính.

Phổ kết hợp của bốn hạt nhân phóng xạ, sự phân bố độ cao xung của chúng được xác định riêng biệt trong hình minh họa trên cao, được loại bỏ theo thứ tự năng lượng tia γ giảm trong hình minh họa thấp hơn [từ D.F Covell, “xác định độ phổ cập tia Gamma trực tiếp từ việc hấp thu đỉnh toàn phần”. Vấn để chính bên cạnh sự dài dòng của quá trình loại bỏ theo sơ đồ là sự mất mát thường có trong độ chính xác của các mức năng lượng tia X thấp hơn bởi vì hiệu ứng tích lũy ở độ sai lệch trong quá trình loại bỏ việc kiểm soát chất lượng chính xác của sự chuẩn hóa ở đỉnh năng lượng thấp hơn là điều gì đó chủ động và được thực hiện bằng cách kiểm tra phần dư thừa trong vùng năng lượng cao hơn và “hình dạng tổng quát” của một phần tử băng truyền. Một trong những phương pháp rất sớm dùng cho việc phân tích của phổ tia Gamma được mô tả bởi Connally và Lebouef là những người có thể phân giải được phổ của 3 hay 4 hạt nhân phóng xạ bằng cách viết hợp vùng đỉnh năng lượng toàn phần sau khi hiệu chỉnh phông nền Compton từ các đỉnh năng lượng cao nhất đi xuống trong phổ.

Đối với những năng lượng đỉnh toàn phần được phân giải tốt, trong đó miền tán xạ Compton thì cộng hưởng phẳng , diện tích N đưa ra một tỉ số phù hợp với diện tích đỉnh toàn phần S [từ D.F.Covell, xác định độ phổ cập tia Gamma trực tiếp từ việc hấp thu đỉnh toàn phần, Anal.Chem.31.1785 (1959)]. Những vấn đề chính trong phương pháp này là những sai biệt về thời gian hư hại của dụng cụ giữa mẫu và tốc độ đếm tiêu chuẩn, kéo theo của dụng cụ giữa các lần đếm và sự có mặt của những tiêu chuẩn đã định sẵn, đặc biệt là những hạt nhân phóng xạ có thời gian sóng ngắn. Một phát hiện sớm là chương trình phân tích kỹ thuật số dựa trên 3 bề mặt kích thước, được trình bày ở hình minh họa 6.18, nó đại diện cho sự đáp ứng của detector đặc trưng của những phân bố độ cao xung thử nghiệm của phổ tia Gamma đơn được thực hiện như một tổng của vài hàm phân tích.

Một sự so sánh của các dạng phân tích của 1 phổ độ cao xung cho hạt nhân phóng xạ 2.6m 28Al (Eγ=1.78MeV) ở hình thực nghiệm minh họa 7.13b trình bày những chi tiết của phổ thực nghiệm đã được tái tạo một các chính xác nhờ chương trình tái tạo hình dạng. Dữ liệu phân tích độ cao xung bằng một biểu đồ bên trong diện tích P đặc trưng cho số đếm tổng có chưa trong những kênh an tới bn ở trên diện tích N sinh ra một mối quan hệ không đổi với diện tích tổng cộng có chứa ở đỉnh và cả cường độ tia Gamma [từ D.F.Covell, xác định độ phổ cập tia Gamma trực tiếp từ việc hấp thu đỉnh toàn phần, Anal.Chem.31.1785(1959)]. Những ứng dụng khác bao gồm phân tích đường cong phân rã phóng xạ nhiều thành phần, giới thiệu những hằng số phân rã như là một tham số khác để phân tích về quang phổ tia Gamma phụ thuộc thời gian, những tính toán tối ưu hóa, và kiểm soát các hệ thống phân tích kích hoạt tự động.

Một máy tính kỹ thuật số nhỏ được lập trình để làm trơn, bình thường hóa bức xạ chuẩn và điều kiện khối lượng mẫu, và giải quyết sự phụ thuộc thời gian của phổ tia gamma, đặc biệt đối với những hạt nhân phóng xạ có thời gian sống ngắn sinh ra trong những mẫu được kích hoạt neutron có thời gian chiếu xạ ngắn. Phương pháp tích chập, áp dụng cho các đa thức, được dựa trên giả định rằng năm điểm dữ liệu xác định một đỉnh cao mà có thể được đại diện bởi một đa thức mức độ thứ hai hoặc thứ ba; các đa thức thứ hai được sử dụng trong phương pháp này xác định vị trí đỉnh cao điểm với độ chính xác hơn. Chương trình máy tính đã được viết rộng rãi mang thuận lợi về độ phân giải cao của hệ thống phát hiện trạng thái rắn; ví dụ, Guzzi, Pauly, Girardi, và Dorpema đã báo cáo một chương trình máy tính dùng để xác định hạt nhân phóng xạ và nhiễu có thể có trong quang phổ từ detector Ge-Li có độ phân giải cao kết hợp với những máy phân tích biên độ đa kênh có bộ nhớ lớn.

TIỂU LUẬN VẬT LÝ ĐỀ TÀI

Thực hành đặc biệt

Mặc dù phần lớn khi thực hành phân tích trên cơ sở phóng xạ hóa học hay tia gama xác định quang phổ học bởi chiếu xạ neutron nhiệt.những thực hành đặc biệt này thì dùng để mở rộng phạm vi chung của phân tích kích hoạt. Cái khác thì phát triển dùng phân tích kích hoạt.ví dụ phân tích kích hoạt thẳng, phân tích bề mặt, phân tích đồng vị, và vạch đánh dấu ổn định phân tích phóng xạ. Vẫn có phương pháp thực hành khác để phát triển như phương pháp phân tích hoạt độ phóng xạ bổ sung từ phân tích kích hoạt neutron.

Phân tích hóa học bằng nguyên tử bắt hay hấp thụ của tia chiếu xạ làm tán xạ tia X, hiệu ứng Mossbauer và phương pháp phân tích hấp thụ nguyên tử. Phản ứng tán xạ không đàn hồi như (γ γ, ') và (n n, ') để sản xuất đồng vị không bền thì có ích như phương pháp phân tích kích hoạt. Sự đo lường của phân tử bức xạ nhanh hoặc sự giải phóng proton từ hạt nhân hợp phần sau sự hấp thụ của một hạt bị chiếu xạ là một phương pháp xen kẽ của việc phân tích phóng xạ, bổ sung vào bản phân tích kích hoạt phóng xạ.Phương pháp này đã được chứng minh thành công.

Những nguyên tố đó là bổ sung đặc biệt từ việc phân tích bức xạ tia gama nhanh trong bảng 7.5.Những nguyên tố này bao gồm các đồng vị đó hay bổ sung các đồng vị khác lớn hơn 50% hoặc tiết diện bắt bức xạ neutron lớn hơn 10b và sản phẩm hạt nhân bền. Tổng số của hạt nhân làm phóng xạ thì thường nhỏ bé so với tổng số có mặt trong mẫu,ni là một hằng số trong thời gian chiếu xạ và tốc độ hình thành của hạt nhân hợp phần là một hằng số. Một máy phát (d,t) được dùng như một nguồn neutron, khi máy phát có thể phát xung.Có thể kéo dài thời gian làm chậm trong hệ thống dò, làm khớp thời gian phát ra của sự khử kích thích với thời gian giữa hai chu kì của máy phát.

Máy phát neutron, hệ thống ghi nhận tia Gamma tức thời sử dụng đơn vị trùng hợp ngẫu nhiên (α γ, ) để cải tiến độ nhạy của hệ thống. Ví dụ phổ tia γ năng lượng thấp từ cadmium, biểu đồ hình 7.22.Bởi vì sự có mặt của tia γ trong phổ từ nguồn lạ, như để giá xung quanh mẫu, tấm chắn và neutron nhanh phân bố không đàn hồi trong tiaγ. Đặc trưng của một vài lò phản ứng hạt nhân thường dùng là làm tăng độ nhạy cho việc phân tích phóng xạ đặc biệt là cho các nguyên tố mà cung cấp các nucleic có thời gian sống ngắn, như là phản ứng TRIGA trong hình 3.7 mà có sự tự điều chỉnh công suất chạy máy, có thể an toàn và xung được phát lại tại tần số 6 phút một lần.

Kết quả sự tự điều chỉnh từ nhiệt độ gadient bản âm của các nguyên tố nhiên liệu Uranium – zirconium hidrua thường dùng trong lò phản ứng này.