2. Coliform
2.1.2. Phương trình kích hoạt nơtron
Dựavàonhiềukếtquảnghiêncứu,sốliệutínhtốntừthựcnghiệm,cácnhà vậtlýđãđưaraphươngtrìnhkíchhoạtnơtronbiểudiễnmốitươngquangiữakhối lượngnguyêntốm(g)cĩtrongmẫuphântíchvàcácđạilượngnhưthờigianchiếu xạ,tiếtdiệnkíchhoạtcủanguyêntố,thơnglượngnơtron,thờigianđomẫu,v.v…
TrươngĐứcToàn–LuậnvănthạcsĩHóahọc
Trang28
Phươngtrìnhxácđịnhhàmlượngcủanguyêntốquantâmcĩtrongmẫunhư sau:
m= A.MA.λ
N0.Φ.σ.θ.γ.ε.(1−e−λt1).(1−e−λt3).e−λt2
Trongđĩ:
A:Hoạtđộphĩngxạcủađồngvịconđượctạothành(Bq). MA:Nguyêntửgamcủanguyêntốcầnxácđịnh(g).
23
Φ:Thơnglượngnơtron(ởlịhạtnhânĐàLạttạimâmquây: Φ =4,27.1012
hạt/cm2.s)
θ:Độphổbiếncủađồngvịbềncủanguyêntốcầnxácđịnh(%).
γ:Hiệusuấtphátgammatạinănglượngquantâm(%).
ε:Hiệusuấtghicủadetector,đĩlàmộtđạilượngđặctrưngchokhảnăng ghinhậntínhiệucủahệthốngghiđobứcxạ.εlàmộthàmsốphụthuộcvàonhiều thamsốnhưcườngđộpháttiagamma,nănglượngtiagamma,hìnhhọcđomẫuvà loạidetectorsửdụng,v.v…Thơngthường εđượcxácđịnhdựavàothựcnghiệm.
σ:Tiếtdiệnbắtnơtroncủahạtnhân,đượcxácđịnhdựavàophổnơtron, (đơnvịbarn/nguyêntử)(1barn=10-24cm).
1−e−λt1:Hệsốbãohịa,khit1=10T1/2thìcĩthểbỏquagiátrị e−λt1. Dođĩhệsốbãohịasẽphụthuộcvàothờigianchiếutivàđượcbiểudiễn bằngđồthị:
A
T1/2
KhiS=1thìsốhạtnhânđemchiếubằngsốhạtnhântạothành.
TrươngĐứcToàn–LuậnvănthạcsĩHóahọc
Trang29
Tùythuộcvàochukỳcủacácđồngvịphĩngxạ,màchọnthờigiantithích hợpchochúng.
1−e−λt3:Thừasốhiệuchỉnhthờigianđomẫu.
e−λt2 :Thừasốhiệuchỉnhthờigianđểnguội.
λ:Hằngsốphânrãphĩngxạcủađồngvịcon.
λ =0 .693
T1/ 2
,T1/2–chukỳbánrãcủađồngvịcon.
t1,t2,t3làthờigianchiếu,thờigianđểnguộivàthờigianđomẫu(s). Trongthựcnghiệmphântíchđanguyêntốtrongmẫu,nênchiamẫuralàm nhiềuphầnđểchiếuvớinhữngthờigianchiếukhácnhau.Vớithờigianchiếubé, cácđồngvịsốngvừavàsốngdàicĩhoạtđộtạothànhnhỏtrongkhiđĩnhữngđồng vịsốngngắnlạicĩhoạtđộlớn.Vìvậy,trongnhữngmẫuchiếuvớithờigianchiếu ngắnchỉcĩcácđồngvịsốngngắnlàđượctìmra.Nếuchiếuvớithờigianchiếu
trungbình,hoạtđộtạothànhcủacácđồngvịsốngdàicịnbétrongkhiđĩhoạtđộ tạothànhcủacácđồngvịsốngvừavàsốngngắntươngđốilớn.Nếuchiếuvớithời giandài,thờigianđợiápdụngcholoạinàyphảiđủlớnđểsaochocácđồngvịsống ngắnvàsốngtrungbìnhxemnhưphânrãhết,chỉcịnlạicácđồngvịsốngdàitrong mẫu.Việcchiamẫuđểchiếuvớithờigianchiếukhácnhaulàmchobàitốnphân tíchđanguyêntốtrởnênđơngiảnvàchínhxác.
Thờigianđợi(haythờigianđểnguội)làkhoảngthờigiantừkhidừngchiếu xạmẫuchođếnkhiđomẫu.Thờigianđợirấtcĩýnghĩatrongphântíchkíchhoạt. Thờigianđợiphùhợpsẽloạitrừđượccácđồngvịnhiễucĩtrongmẫukhiphân tích.
Nếuthờigianđợibé(T1/2),hoạtđộphĩngxạcácđồngvịgâynhiễuvẫncịn. Dođĩ,đểloạitrừcácđồngvịnàythìthờigianđợiphảilớn(3T1/2).Nếuthờigian đợilớnquá,thìkhơngnhữngloạitrừcácđồngvịgâynhiễumàcịnlàmchonhững đồngvịcầnphântíchmấtđi.
Khiphântíchcácđồngvịsốngngắn,thờigianđợixemnhưbằngkhơng.Với cácmẫuchiếudàivàchiếutrungbình,thờigianđợiđượcchọnthíchhợpđểloạitrừ cácđồngvịkhơngmongmuốn.
TrươngĐứcToàn–LuậnvănthạcsĩHóahọc
Trang30
Thờigianđo:Khoảngthờigiantrongquátrìnhđomẫulàthờigianđo.Về nguyêntắc,thờigianđocànglớn,saisốtrongphântíchcàngthấp.Tăngthờigian đolên2lầnthìsaisốphântíchgiảmđi21/2lần.Tuynhiên,khơngthểtăngthờigian đomộtcáchtùytiệnmàphảixácđịnhchotừngtrườnghợpcụthể.Nĩichung,thời gianchiếungắnthìthờigianđocũngngắn.Trongthựcnghiệmthườngphântích nhiềumẫutrongmộtlầnchiếu,nếuthờigianđoquálớncĩthểlàmmấtmộtsố đồngvịdoquátrìnhphânrã.
Từphươngtrìnhkíchhoạt,việctínhkhốilượngcủanguyêntốcầnphântích cĩtrongmẫu,nhấtlànhữngmẫucĩhàmlượngthấp(cỡppm,ppb),phảiphụthuộc rấtnhiềuvàocácthamsốcĩmứcđộthănggiángcaonhưthơnglượngnơtronhay thơngquacáchtínhhoạtđộ.Dođĩ,quátrìnhtínhtốngặpnhiềusaisốnếutrong mẫuphântíchcĩnhiềuđồngvịphĩngxạgâynhiễu.
Đểtínhđộnhạycủaphươngphápđốivớimộtđồngvịphĩngxạnàođĩứng vớimộtloạimẫunhấtđịnh,ngườitadựavàosốxungcủaphơngtạinănglượng
quantâm.Vìvậy,phươngtrìnhtínhđộnhạyđượcviếtnhưsau:
m=
A/.MA.λ
N0.Φ.σ.θ.γ.ε.(1−e−λt1).(1−e−λt3).e−λt2
A/:Hoạtđộcủaphơngtrongmộtloạimẫunhấtđịnh.
Dựavàophươngtrìnhtínhđộnhạy,đểlàmtăngđộnhạycủaphươngpháp thìphảixemxétcácyếutốsau:
Thơnglượngnơtronphảiđủlớn. Thờigianchiếumẫudài.
Hiệusuấtghicủadetector Độphổbiếncủađồngvịlớn. Tiếtdiệnbắtnơtroncủahạtnhân.
Ngồinhữngyếutốđãnêu,cịncĩmộtsốyếutốquantrọnglàmảnhhưởng đếnđộnhạycủaphươngphápđĩlàloạimẫuđangnghiêncứuvàđồngvịquantâm. Vídụ:Trongcùngchếđộchiếuvàđonhưnhaunhưngđộnhạyxácđịnhcủađồng vịHg–203trongmẫusinhhọcnhưmẫulácâylạitốthơnrấtnhiềusovớiđộnhạy xácđịnhcủađồngvịHg–203trongcácloạimẫuđịachấtnhưmẫuđất,khốngsản,
TrươngĐứcToàn–LuậnvănthạcsĩHóahọc
Trang31
v.v…Vìvậy,cĩthểnĩitùytừngloạimẫuvàđặcđiểmcủatừngnhânphĩngxạgây nhiễucĩtrongmẫumàphươngphápcĩthểđạtđộnhạythấphaycao.