Chiếu xạ đổi màu topaz bằng tia điện tử EB.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu công nghệ xử lý làm đổi màu nhằm tăng chất lượng của khoáng vật topaz việt nam (Trang 26 - 27)

Điện tử năng lượng cao do máy gia tốc sinh ra, có năng lượng cao hơn năng lượng tia gamma nhiều, thời gian chiếu ngắn, phóng xạ tàn lưu thấp, sinh màu rõ rệt, độ đậm nhạt màu tương đương như màu lam của aquamarin. Máy gia tốc là thiết bị thường dùng để chiếu xạ topaz, nhưng do là thiết bị cồng kềnh, đắt tiền, cho nên sử dụng rất hạn chế.

Việc dùng EB năng lượng cao hơn 15 MeV để chiếu topaz sẽ sản sinh ra một số chất phóng xạ thời gian sống ngắn trong nó, và vật liệu sẽ trở về mức phóng xạ cho phép sau khi được lưu giữ hai hay ba tuần lễ. Chính các tạp chất có mặt trong topaz là thứ bị kích họat (gây ra phóng xạ). Ví dụ có thể xảy ra các phản ứng hạt nhân kiểu như sau:

Topaz là loại đá quý có màu tự sắc, trong đó màu được sinh ra từ các chỗ hỏng tinh thể hơn là từ một nguyên tố hóa học nào có sẵn trong nó. Chiếu xạ topaz bằng EB nhanh sẽ tạo nên các tâm màu bằng cách gây ra sự thiếu hụt (hay dư thừa) điện tử bên trong cấu trúc tinh thể này. Chỗ thiếu/dư điện tử có thể tương tác với trường điện từ của ánh sáng đi qua topaz, và sẽ hấp thụ ưu tiên một vài tần số.

Vì quá trình này bắt gặp chủ yếu ở vùng nhìn thấy hay tử ngoại của phổ, cho nên sẽ hiện ra các sắc thái khác nhau của màu lam theo cảm thụ của mắt người. Liều tia EB cần thiết để thay đổi đáng kể màu của topaz là rất lớn. Khoảng liều điển hình thường là 8000-9000 Mega-rads (MRADs) (tính ra đơn vị Gray (1 Gy= 100 rads) thì là 80-90 MGy= 80.000 – 90.000 kGy liều hấp thụ)

Với kích cỡ một mẻ topaz điển hình cho LINAC-10 MeV là 10.000 carats (tức 2 kg), liều hấp thụ như thế có thể đạt được sau nhiều ngày chiếu liên tục. Đá cần được làm ngui bng nước sut thi gian chiếu, bởi vì “nhiệt nội tại” hấp thụ vào viên đá lại có khả năng làm nóng nó, gây nhit, tức là làm tr kh mất các tâm

màu ngay khi chúng được hình thành; cũng như gây ra rn nt do ng sut nhit ni ti. Nếu đá không được làm nguội trong quá trình chiếu EB, nó sẽ phải chịu biến đổi nhiệt độ đến hàng trăm oC /phút.

Ngoài ra điện tử nhanh cần có đủ năng lượng để xuyên thu viên đá mà không bị dừng lại bên trong nó. Chẳng hạn, một điện tử 10 MeV sẽ chỉ xuyên thấu khoảng 16 mm (5/8 inch) trong topaz trước khi bị dừng hẳn. Vì topaz là một chất cách điện tốt, điện tích âm sẽ bị tích lũy bên trong đá mỗi khi điện tử bị dừng lại bên trong nó. Sự phóng điện tăng mạnh để gii thoát đin tích tích t sẽ làm cho đá có vết nt có hi.

Việc dùng các điện tử năng lượng cao hơn sẽ cho phép khắc phục được những vấn đề ấy, và cho phép xử lý những viên đá to hơn mà đá không phải chịu hư hại. Trung bình thì điện tử 22 MeV sẽ xuyên thấu 36 mm qua topaz trước khi bị dừng hẳn.

Kết quả nghiên cứu cho thấy topaz Việt Nam thường chỉ chứa rất ít (nghĩa là chỉ ở dạng dấu vết) các nguyên tố tạp chất. Do vậy, cả topaz tự nhiên và topaz chiếu tia EB đều phóng xạ rất không đáng kể. Phần họat độ phóng xạ này là trong giới hạn cho phép. Chiếu xạ EB topaz sinh ra họat độ phóng xạ không đáng kể khi ta sử dụng EB năng lượng dưới mc 15 MeV, là dưới ngưỡng cho hầu hết các phản ứng kích họat EB liên quan với LINAC. Thông thường, vật liệu được xử lý có thể lưu giữ bảo vệ an tòan khỏang 10 phút sau xử lý, rồi đem cho mọi người sử dụng mấy ngày sau đó.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu công nghệ xử lý làm đổi màu nhằm tăng chất lượng của khoáng vật topaz việt nam (Trang 26 - 27)