Đa số cỏc hạt nhõn phúng xạ hạt nhõn con được hỡnh thành ở trạng thỏi kớch thớch, chỳng phỏt ra bức xạ gamma để trở về trạng thỏi kớch thớch cú năng lượng thấp và cuối cựng về trạng thỏi cơ bản. Phổ bức xạ gamma do đồng vị phúng xạ phỏt ra là phổ giỏn đoạn, cú năng lượng hoàn toàn đặc trưng cho nguyờn tố đú. Cường độ bực xạ gamma đặc trưng của mỗi nguyờn tố phúng xạ tỷ lệ thuận với hàm lượng của nguyờn tố đú. Ngoài ra, bức xạ gamma cú khả năng đõm xuyờn lớn nờn trong địa vật lý hạt nhõn bức xạ gamma được quan tõm đặc biệt. Ngày nay với sự phỏt triển vượt bậc của cụng nghệ, cỏc thiết bị đo phổ gamma ngày càng hoàn thiện
23
cho nờn hàm lượng của cỏc nguyờn tố phúng xạ U, Th, K và cỏc đồng vị phúng xạ khỏc được xỏc định theo phương phỏp phổ gamma.
Cỏc bức xạ gamma do cỏc nguyờn tố phúng xạ phỏt ra cú phổ giỏn đoạn. Mỗi hạt nhõn phúng xạ gamma phỏt ra một hoặc một số bức xạ gamma cú năng lượng hoàn toàn xỏc định đặc trưng cho nguyờn tố đú. Ngoài ra, cỏc bức xạ gamma cú khả năng đõm xuyờn lớn, do đú phương phỏp gamma núi chung cú chiều sõu nghiờn cứu lớn. Trong phũng thớ nghiệm, cỏc mẫu đo phổ gamma khụng cần phải xử lý húa học trước khi đo, chỉ cần xử lý sơ bộ như sấy khụ và nghiền nhỏ để cú thể tạo ra mẫu đo hỡnh học đo xỏc định.
Với cỏc thiết bị phổ kế gamma bỏn dẫn cú độ phõn giải cao, cho phộp tỏch được hầu hết cỏc đỉnh hấp thụ toàn phần của cỏc vạch bức xạ gamma đặc trưng do cỏc nguyờn tố phúng xạ phỏt ra. Với việc trợ giỳp của mỏy tớnh, cỏc chương trỡnh xử lý phổ ngày càng hoàn thiện, diện tớch của cỏc đỉnh hấp thụ toàn phần được xỏc định một cỏch nhanh chúng với độ chớnh xỏc cao. Như vậy, với hệ phổ kế gamma bỏn dẫn cú độ phõn giải năng lượng cao cú thể xỏc định được hàm lượng của cỏc nguyờn tố phúng xạ phỏt ra bức xạ gamma cú trong mẫu.
Hầu hết cỏc nguyờn tố phúng xạ trong hai dóy uran và thụri đều tồn tại ở trạng thỏi cõn bằng. Ở trạng thỏi cõn bằng phúng xạ độ phúng xạ của mọi nguyờn tố trong dóy đều bằng nhau và bằng hoạt độ phúng xạ của nguyờn tố mẹ. Điều này cú nghĩa hàm lượng của nguyờn tố bất kỳ trong dóy liờn hệ đơn trị với hàm lượng của nguyờn tố mẹ ở đầu dóy. Đối với dóy uran ở trạng thỏi cõn bằng, tỉ số khối lượng giữa Bi214 và 238U bằng 7,5.10-15. Cũn đối với dóy thụ ri ở trạng thỏi cõn bằng, tỉ số giữa khối lượng của 208Tl và thụ ri là 1,37.10-16. Như vậy, dựa vào hoạt độ phúng xạ của một sản phẩm phõn ró trong dóy cú thể xỏc định được hàm lượng của hạt nhõn mẹ. Trong thực tế, để xỏc định hàm lượng của uran và thụri theo phương phỏp phổ gamma đều dựa vào diện tớch đỉnh hấp thụ toàn phần của cỏc vạch bức xạ gamma đặc trưng cú cường độ lớn và ở xa cỏc vạch khỏc.
Hiện nay hầu hết việc phõn tớch phổ biờn độ xung được thực hiện với sự trợ giỳp của cỏc chương trỡnh mỏy tớnh. Cỏc chương trỡnh này được cài đặt trờn cỏc
24
mỏy tớnh cỏ nhõn, cú thể vừa ghi nhận vừa xử lý phổ. Việc phõn tớch phổ cú thể tự động húa một phần sau khi đó được thực hiện cỏc quy trỡnh như thiết lập cỏc thụng số cần thiết, chuẩn năng lượng, độ phõn giải, hiệu suất ghi… Tuy nhiờn, trong nhiều trường hợp, cần thiết phải cú những can thiệp trực tiếp như để phỏt hiện ra những bất thường của phổ, quyết định những vựng phổ hoặc những đỉnh phổ cần xử lý, đối với cỏc đỉnh chập cần phải cú những xử lý đặc biệt,… Từ những lý do này mà cỏc chương trỡnh phõn tớch phổ gamma đều cú những bước thực hiện riờng biệt với rất nhiều cỏc tựy chọn tạo cho chương trỡnh một sự mềm dẻo, thớch hợp với hầu hết cỏc yờu cầu đặt ra trong việc ghi nhận và phõn tớch phổ gamma.
Phõn tớch phổ sử dụng cỏc chương trỡnh mỏy tớnh cú tốc độ xử lý nhanh, cú thể nhận biết và xử lý hầu hết cỏc đỉnh với chất lượng tốt. Cỏc số liệu thu được cho biết đầy đủ thụng tin về phổ gamma như vị trớ, năng lượng, diện tớch, độ phõn giải của đỉnh gamma, số đếm phụng cựng với cỏc sai số phõn tớch, ngoài ra cũn cú cỏc thụng tin về thời gian đo, thời gian chết, cỏc tham số chuẩn năng lượng, chuẩn hiệu suất ghi,… Trong cỏc chương trỡnh xử lý phổ gamma tự động cú chứa cỏc thư viện đồng vị phúng xạ, cho phộp nhận diện trực tiếp cũng như tớnh toỏn hoạt độ của cỏc đồng vị phúng xạ từ phổ gamma [1].