L ỜI CẢM ƠN
1.5LIỀU KẾ PHIM RADIOCHROMIC B3
1.5.1 Sơ lược về liều kế Radiochromic
Trong một nhà máy chiếu xạ thực phẩm các liều kế ứng dụng được dùng để định chất trang thiết bị, lập bản đồ liều, định chất quy trình và kiểm sốt liều hằng ngày. Cụ thể, trong suốt thời gian đầu lắp đặt, hồn thiện hệ thống máy gia tốc phải thực hiện các phép đo cần thiết bao gồm xác định năng lượng của chùm điện tử, chiều rộng và sự đồng nhất khi quét, sự đồng nhất của liều theo hướng chuyển động
Hình 1.26 Độ bất đồng đều, chiếu xạ hai mặt các tỷ trọng, điện tử 10MeV
Tỷ số max: min Tỷ trọng g/cm2 (1) (2) (3) (4)
của băng tải, xác định sự phân bố liều theo độ sâu qua vùng chiếu xạ khi sử dụng các giả hàng cĩ mật độ phù hợp với khoảng mật độ của sản phẩm được xử lý.
Một khi những đặc trưng của hệ thống máy gia tốc được xác định, thì cần phải nghiên cứu thực hiện bản đồ liều trên các giả hàng để xác định vị trí của liều cực đại và cực tiểu. Sau khi qui trình chiếu xạ đã được định hình cho một loại sản phẩm cụ thể, phải thường xuyên theo dõi liều cung cấp cho sản phẩm suốt quá trình hoạt động thường qui. Điều này thực hiện bằng cách đặt các liều kế vào những vị trí thích hợp, hoặc áp sát sản phẩm và thực hiện các phép đo liều để suy ra tỷ số liều đáp ứng với các tiêu chí của bản đồ liều đã được thiết lập từ trước.
Từ những áp dụng tiêu biểu ấy cho thấy, rõ ràng các liều kế cần phải đủ bé và dễ sử dụng và cần phải nhạy cảm với các ảnh hưởng của mơi trường (chẳng hạn như: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng xung quanh…). Các liều kế và hệ thống đo liều kế được quan tâm hiện nay trong lĩnh vực chiếu xạ thực phẩm bao gồm: liều kế Plastic, liều kế Radiochromic, liều kế Analine phim và viên. Trong đĩ liều kế Radiochromic được sử dụng rộng rãi với nhiều ưu điểm nổi bật.
Radiochromic là loại liều kế xác định liều bức xạ dựa trên sự thay đổi màu sắc khi được chiếu xạ do sự tương tác của bức xạ với các chất nhạy màu trong liều kế. Thơng thường, hầu hết các chất nhạy màu dựa trên Aminotriphenyl-methane thay đổi từ khơng màu đến màu xanh đậm cùng với sự gia tăng liều hấp thụ và những chất nhạy màu dựa trên Pararosaniline cyanides thay đổi từ khơng màu đến màu đỏ đậm hay màu tía cùng với sự gia tăng liều. Liều kế này được tìm ra lần đầu tiên vào năm 1826 bởi Niepce khi ơng trộn lẫn các hợp chất hữu cơ khơng bão hịa cao phân tử với nhau. Sau đĩ tính chất của liều kế được rất nhiều các nhà nghiên cứu đánh giá và cải tiến, đặc biệt là tại Viện Tiêu chuẩn và Cơng nghệ quốc gia Mỹ. Ngày nay cĩ rất nhiều loại liều kế Radiochromic khác nhau ở dạng màng mỏng, phim dày, gel, dung dịch lỏng và ống dẫn sĩng lỏi lỏng. Liều kế Radiochromic được sử dụng thường xuyên cho đo liều bức xạ ion hĩa trên dãy liều hấp thụ từ 10-2
–106Gy, với tốc độ hấp thụ liều lên tới 1012Gy/s.
Ưu điểm nổi bật của liều kế Radiochromic là lên màu trực tiếp mà khơng cần tác dụng hĩa chất, quang học hay phát triển nhiệt độ khi tiếp xúc với bức xạ. Liều kế cĩ thời gian sử dụng dài, khá độc lập về suất liều, cĩ độ phân giải cao, năng lượng quang phổ tương đối thấp, cĩ thể phát hiện liều ở bất kỳ điểm nào của hàng hĩa, ít nhạy cảm với ánh sáng nhìn thấy nên dễ dàng xử lý và chuẩn bị ở ánh sáng phịng. Đồng thời liều kế được sử dụng với các máy số hĩa phim, máy đo ảnh phổ và máy đo mật độ truyền qua, kèm với một hệ thống máy tính quét để bàn để đọc mật độ một cách nhanh gọn và chính xác.
Tuy nhiên, liều kế Radiochromic phải được bảo vệ tránh tia cực tím và sự thay đổi độ ẩm vì thế chúng được bọc kín trong bao nhỏ chống sáng. Liều kế dạng phim rắn khơng được chạm vào bề mặt, khơng cĩ vết trầy xướt, khơng cĩ bụi và xơ vải bám lên để đọc chính xác mật độ. Trong một vài trường hợp sự tích tụ màu khơng xảy ra ngay mà cĩ thể là vài giờ hoặc vài ngày, do đĩ phải xử lý nhiệt để giảm đáng kể sự hấp thụ màu theo thời gian.
1.5.2 Liều kế phim B3
Liều kế được sử dụng tại trung tâm VINAGAMMA là liều kế phim B3 được sản xuất bởi cơng ty Gex – Hoa Kỳ, đây là một dạng thương mại của liều kế Radiochromic.
Liều kế phim B3 cĩ kích thước nhỏ gọn, màng mỏng, dai cĩ độ dày trung bình 0,0194 mm, cĩ thể cuộn hoặc gấp lại cho phép đo liều bên trong vật cĩ kích thước nhỏ hay hình dạng bất thường mà khơng ảnh hưởng tới kết quả đo. Liều kế được cấu tạo từ Polyvinyl Butyral (PVB) chiếm hơn 90%, cịn lại là chất màu độc quyền của phịng thí nghiệm quốc gia Risø, chất màu này cấu trúc bền là Hexa (Hydroxyethyl) Amino Triphenyl Acetonitril. Mật độ trung bình của liều kế là 1,120g/cm3. Liều kế cĩ nguyên tử khối thấp và nĩ hấp thụ bức xạ ion hĩa gần giống như nước.
Tính chất hĩa học của liều kế rất ổn định, khi hấp thụ bức xạ liều kế từ khơng màu sẽ chuyển thành màu đỏ hay hồng, sự thay đổi màu tỉ lệ với bức xạ hấp thụ. Sự
thay đổi màu của liều kế được minh họa trong Hình 1.27. Bức xạ hấp thụ được đọc bởi máy quang phổ kế Genesys 20 dựa trên sự thay đổi màu sắc, liều kế B3 cĩ một đỉnh hấp thụ vào khoảng ánh sáng cĩ bước sĩng 552nm. Liều kế khơng cĩ giới hạn về suất liều và thường được sử dụng trong y tế và cơng nghiệp. Liều kế được hiệu chuẩn thành cơng và được sử dụng với một mảng rộng các nguồn bức xạ ion hĩa bao gồm: tia gamma (Caesium-137 và Cobalt-60), photon tia X, điện tử năng lượng cao 1-20MeV, các điện tử năng lượng thấp (80-600keV) và tia cực tím. Khoảng liều ứng dụng thực tế từ 0,1kGy đến 150kGy.
Tuy nhiên liều kế B3 nhạy với tia cực tím nên khi xử lý cần tránh tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Đồng thời liều kế cũng chịu tác động của nhiều yếu tố như nhiệt độ; độ ẩm; thời gian lưu trước, trong và sau chiếu xạ. Với độ ẩm 30 – 70% khơng ảnh hưởng đến độ hấp thu liều của liều kế B3; nhiệt độ trong quá trình chiếu xạ sẽ tác động ở sai số 2% tại khoảng liều từ 40kGy đối với chiếu xạ gamma và với chiếu xạ tia điện tử là từ 20kGy. Liều kế sau khi chiếu xạ sẽ tiếp tục phát triển màu nếu khơng được xử lý nhiệt độ do đĩ phải ổn định màu cho liều kế bằng cách sấy và ủ trong điều kiện nhiệt độ và thời gian thích hợp trước khi đọc trên máy quang phổ.
Hình 1.27: Sự thay đổi màu sắc của liều kế B3002 khi được chiếu xạ theo thứ tự tăng dần của liều hấp thụ
Theo quy chuẩn của nhà sản xuất thì khi sử dụng liều kế phải được bao kín, sau khi chiếu xạ xử lý nhiệt ở 600C thời gian sấy 10 phút để ổn định màu cho liều kế. Tuy nhiên khi thực hiện ở điều kiện chiếu xạ của trung tâm thì ta cần khảo sát lại điều kiện ổn định màu cho liều kế và chuẩn lại hệ đo để kết quả đo được cĩ độ tin cậy và chính xác cao.
Các loại liều kế B3 được sử dụng ở trung tâm VINAGAMMA bao gồm:
+ B3000 quy cách 20 liều kế/bao; là loại liều kế nhỏ gọn cĩ kích thước: 1cm x 1cm x 0,0194mm.
+ B3002 quy cách 02 liều kế/bao; là loại liều kế cầm tay cĩ kích thước 5cm x 1,5cm x 0,0194mm.
Hình ảnh hai loại liều kế được cho trong Hình 1.28.
Liều hấp thụ của liều kế B3 được đọc trên thiết bị đo liều thuộc loại GENESYS 20, cung cấp bởi Gex Corporation. Một bộ thiết bị đo liều bao gồm: máy tính cĩ cài đặt phần mềm Windose for Excel, Quang phổ kế GENSYS 20 và tủ sấy. Bộ thiết bị đo liều tại trung tâm VINAGAMMA được mơ tả trong Hình 1.29.
Hình 1.28: Liều kế B3000 và B3002
(1) (3)
Tương ứng với hai loại liều kế sử dụng (B3000 và B3002), Quang phổ kế GENSYS cĩ 02 thiết bị giữ liều kế tương ứng được cho bởi Hình 1.30 và 1.31.
Giao diện phần mềm tính liều Windose for Excel được mơ tả trong Hình 1.32, trong giao diện cĩ các wordsheet cho từng loại liều kế tương ứng. Khi đo liều kế nào cần chọn wordsheet phù hợp, điền các thơng tin cần thiết từ số 7 đến số 14, thơng tin về số hiệu liều kế và vị trí đặt liều kế, sau đĩ nhấn tổ hợp phím “Ctrl+Shift+A” để đo liều.
(2)
Hình 1.29: Một bộ thiết bị đo liều kế chuẩn; (1): máy tính cĩ cài đặt phần mềm WinDose for Excel; (2) Quang phổ kế GENSYS 20; (3) Tủ sấy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 1.30: Liều kế B3000 và bộ phận
CHƯƠNG 2. KHẢO SÁT LIỀU KẾ VÀ MỘT SỐ THAM SỐ CỦA THIẾT BỊ UELR-10-15S2
2.1 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH MÀU CỦA LIỀU KẾ PHIM B3 SAU CHIẾU XẠ B3 SAU CHIẾU XẠ
Như đã trình bày ở Chương 1, liều kế B3 dễ bị ảnh hưởng các yếu tố: ánh sáng; nhiệt độ; độ ẩm trước, trong và sau quá trình chiếu xạ. Tuy nhiên với điều kiện chiếu xạ ở trung tâm: độ ẩm 55%, tránh ánh sáng mặt trời, nhiệt độ chiếu xạ khơng quá 600Cthì khơng ảnh hưởng đến sự hấp thu liều của liều kế trong quá trình
Hình 1.32: Giao diện chương trình tính liều WinDose for Excel
Sau khi điền thơng tin vị trí đặt liều, nhấn tổ hợp phím
chiếu xạ. Sau chiếu xạ, liều kế tiếp tục phát triển màu nếu khơng được xử lý nhiệt. Do đĩ, để cĩ kết quả đo liều chính xác thì trước khi đọc liều bằng máy quang phổ phải tiến hành khảo sát điều kiện ổn định màu cho liều kế sau khi được chiếu xạ theo quy trình chuẩn như sau: nhiệt độ sấy, thời gian sấy, thời gian lưu trước khi đọc liều hấp thụ.
2.1.1 Quy trình khảo sát
Bước 1:Chuẩn bị liều kế Để thuận tiện cho việc khảo sát, liều kế được chuẩn bị như sau: một liều kế B3000 và một liều kế B3002 được bỏ vào một bao đựng liều sau đĩ hàn kín (Hình 2.1). Tại mỗi liều chiếu tương ứng với mỗi khoảng nhiệt độ và thời gian sấy chuẩn bị 8 liều kế như trên. Để đảm bảo liều nhận là đồng đều các liều kế này được đặt vào một hộp carton nhỏ cĩ kèm một liều kế bạc đicromat để so sánh với liều kế phim sau đĩ được chiếu xạ trên máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 5MeV tại cơng ty Sơn Sơn.
Bước 2: Chiếu xạ
Liều kế được chiếu xạ tại các dải liều 3,8kGy; 10,2kGy và 15,6kGy trên máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 5MeV tại cơng ty Sơn Sơn để khảo sát mối tương quan giữa liều hấp thụ với thời gian sấy và nhiệt độ sấy; khảo sát tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian lưu.
Bước 3: Sấy liếu kế
3 2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 600C 650C
Sau chiếu xạ, liều kế nhanh chĩng được đưa tới phịng đo liều và được sấy ở nhiệt độ khác nhau: 600
C, 650C, 700C, 750C. Mỗi nhiệt độ được sấy trong những khoảng thời gian: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 phút (Hình 2.2).
Bước 4: Đọc liều trên máy quang phổ
Liều kế sau khi sấy được đọc liều trên máy quang phổ kế Genesys 20 tại bước sĩng 552nm. Quy trình thực hiện ở nhiệt độ phịng, tránh ánh sáng mặt trời và chỉ mở bao khi sử dụng liều kế để hạn chế các ảnh hưởng của ánh sáng và độ ẩm.
2.1.2 Kết quả .
2.1.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy đến liều hấp thụ
Mối tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian sấy tại các nhiệt độ sấy khác nhau được cho trong Phụ lục 1 và đồ thị trong các Hình 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8.
6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 600C 650C 700C 750C 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 600C 650C
Hình 2.4: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian sấy tại các nhiệt độ khác nhau, chiếu xạ 10,2kGy, liều kế B3000
Thời gian sấy : phút Thời gian sấy : phút
Kết quả đọc liều, k Gy Kết quả đọc liều, k Gy
Hình 2.3: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian sấy tại các nhiệt độ khác nhau, chiếu xạ 3,8kGy, liều kế B3000
Kết quả đọc
liều
k
Hình 2.5: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian sấy tại các nhiệt độ khác nhau, chiếu xạ 15,6kGy, liều kế B3000
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0 10 20 30 40 600C 650C 700C 750C (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thời gian sấy : phút
Hình 2.6: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian sấy tại các nhiệt độ khác nhau, chiếu xạ 3,8kGy, liều kế B3002
Kết quả đọc liều k Gy 8,5 9 9,5 10 10,5
Các đồ thị trong các Hình 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 cho thấy tại nhiệt độ sấy 650C, thời gian sấy trong khoảng 5 phút đến 20 phút thì liều đọc được trên máy quang phổ của liều kế sai lệch ít nhất so với liều thực. Như vậy, khoảng nhiệt độ
12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16.5 17 0 5 10 15 20 25 30 35 40 600C 650C 700C 750C
Hình 2.7: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian sấy tại các nhiệt độ khác nhau, chiếu xạ 10,2kGy, liều kế B3002
Hình 2.8: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và thời gian sấy tại các nhiệt độ khác nhau, chiếu xạ 15,6kGy, liều kế B3002
Kết quả đọc liều k Gy Kết quả đọc liều k Gy
Thời gian sấy : phút
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 Li ều hấ p thụ (kG y) Tháng lưu (tháng) 3,8kGy 10,2kGy 15,6kGy
650C ± 30C và thời gian sấy trong khoảng 5 phút đến 20 phút là thích hợp để xử lý liều kế sau chiếu xạ nhằm đảm bảo độ ổn định màu cho liều kế sau chiếu xạ.
2.1.2.2 Độ ổn định của liều kế sau sấy
Khảo sát liều hấp thụ tại các dải liều 3,8kGy; 10,2kGy; 15,6kGy trên máy gia tốc chùm tia điện tử 5MeV tại cơng ty Sơn Sơn, liều kế sau chiếu xạ được xử lý tại một nhiệt độ và thời gian sấy là sấy tại 650C trong 10 phút, liều kế được bao kín và lưu ở nhiệt độ phịng 28 – 300C. Với điều kiện này, liều kế phim B3 vẫn duy trì độ ổn định sau 3 tháng lưu. Kết quả lưu được cho trong Phụ lục 2 và Hình 2.9.
Hình 2.9: Kết quả lưu theo thời gian ở dải liều 3,8 – 10,2 – 15,6kGy
2.1.2.3 Kết luận
Kết quả khảo sát điều kiện ổn định màu của liều kế cho thấy: Sau chiếu xạ liều kế phim B3 sẽ ổn định màu khi được sấy ở 650C ± 30C, trong khoảng 5 phút đến 20 phút, trước khi được đọc liều hấp thụ trên máy quang phổ kế Genesys 20 tại bước sĩng 552nm.
Liều kế phim B3 duy trì độ ổn định sau 3 tháng lưu trong điều kiện bảo quản ở nhiệt độ phịng từ 280
2.2 XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ RỘNG QUÉT CỰC ĐẠI CỦA CHÙM TIA ĐIỆN TỬ CỦA CHÙM TIA ĐIỆN TỬ
Thiết bị UELR-10-15S2 được lắp đặt hồn tồn mới tại VINAGAMMA, theo đặc tính kỹ thuật, thiết bị UELR-10-15S2 phát chùm tia điện tử cĩ dải năng lượng 9÷10MeV và độ rộng quét cực đại 60cm. Tuy nhiên, trước khi khảo sát phân bố liều chiếu xạ trên máy gia tốc chùm tia điện tử UELR-10-15S2 chúng tơi cần phải xác định năng lượng và độ rộng quét cực đại thực tế của chùm tia để cĩ quy cách chuẩn