3.2.1 Các bước tiến hành
- Thay đổi khung đỡ nguồn, gắn vật liệu cần nghiên cứu tính đâm xuyên và đặt lên khung mới.
- Đọc bề dày của vật liệu bằng thước đặt trên khung.
- Giữ khoảng cách không đổi và cài đặt thời gian đo trên bảng điều khiển. - Đọc kết quả cuối cùng hiện trên website.
- Thay đổi bề dày hoặc thay đổi vật liệu và thực hiện đo lại như trên. - Ghi nhận kết quảvà so sánh đưa ra kết luận
3.2.2 Kết quả: Đo với nguồn phóng xạ Cs137 3.2.2.1 Đo với vật liệu chì (Pb-207) 3.2.2.1 Đo với vật liệu chì (Pb-207)
Số liệu thu được:
Bảng 3: Bảng số liệu xung đâm xuyên qua chì
73
Hình 50: Đồ thị và hàm số nội suy tính đâm xuyên qua chì 3.2.2.2 Đo với vật liệu nhôm (Al-27)
Số liệu thu được:
Bảng 4: Bảng số liệu xung đâm xuyên qua Nhôm
Nội suy hàm số:
Hình 51: Đồ thị và hàm số nội suy tính đâm xuyên qua nhôm 3.2.2.3 Đo với vật liệu nhựa
74
Bảng 5: Bảng số liệu xung đâm xuyên qua nhựa
Nội suy hàm số:
Hình 52: Đồ thị và hàm số nội suy tính đâm xuyên qua nhựa Từ bảng kết quả trên cho ta thấy:
Tuy kết quả chưa thật chính xác, nhưng bề dày càng lớn thì các tia phóng xạ xuyên qua giảm dần, và cho đến một bề dày nhất định thì số đếm ghi nhận được bằng với bức xạ nền.
Kết quả trên không đúng hoàn toàn theo hàm mũ là do một số nguyên nhân sau đây:
- Khi đo ở trường hợp lớp chì còn mỏng (khoang 1,2mm) thì tia beta có thểđâm xuyên qua được, nên lúc này máy đếm có thể ghi nhận được các xung này, còn khi ở lớp chỉ dày hơn thì các tia beta này không xuyên qua được và do đó máy đếm chỉ đếm được các tia gamma, do đó làm sai lệch kết quả khá lớn.
- Đồng thời như đã trình bày ở phần bức xạ gamma do nguồn phát ra năng lượng không ổn định, do đó khi nghiên tính đâm xuyên muốn chính xác ta phải vẽ từng độ thị cho từng khoảng năng lương tia γ khác nhau. Ở đây ta chỉ vẽ tổng hợp lại một đồ thị nên kết quảkhông được chính xác cao.
75
- Khi đi qua lớp lá chắn thì cường độ và năng lượng của chùm bức xạ γ giảm đi đáng kể, nên tỷ lệ giữ cường độ bức xạ do nguồn 137Cs phát ra khi đi tới đầu dò Geiger-Muller không lớn hơn quá nhiều so với bức xạ nền. Do đó với một thiết bị có độ nhạy không cao sẽ không cho thấy sự khác biệt rõ giữa 2 loại bức xạ này, và cho ra kết quảkhông chính xác như mong muốn.
Chì là vật liệu có khả năng ngăn chặn được tia phóng xạ xuyên qua nhiều nhất, sau đó là đến nhôm và cuối cùng là vật liệu nhựa. Đối với chì thì chỉ cần 8mm chì đã ngăn chặn được tia phóng xạ từ nguồn Cs137, nhôm thì 20mm, còn nhựa thì lớn hơn 24mm. Do chì có mật độ hạt lớn, và lớn hơn nhiều so với nhôm và nhựa, nên bức xạ khi đi qua chì dễ mất năng lượng nhanh hơn, có xác suất tán xạ lớn hơn và do đó không thể xuyên sâu được. Tương tự với nhôm, cũng có mật độ lớn hơn nhiều so với nhựa, nên có khảnăng chặn bức xạ tốt hơn.
Tuy nhiên, hệ số suy giảm tuyến tính không thểtính được chính xác như theo lý thuyết vì với thiết bị của chúng tôi có độ nhạy không quá tốt như máy LUDLUM MODEL 2200, hoặc một số thiết bịđo lường phóng xạ tiên tiến khác.
3.3 Ưu điểm
- Thiết bị có cấu tạo khá đơn giản, giúp ta dễ dàng lắm ráp và sữa chữa.
- Chi phí sản suất rất thấp, dễ dàng nhân rộng đại trà để các em học sinh có thể sử dụng trong học tập.
- Thao tác thí nghiệm đơn giản, cực kì dễ dàng vận hành.
- Có thể tùy chỉnh thời gian đếm cho từng mục đích của các nghiệm khác nhau.
3.4 Nhược điểm
- Độ chính xác của hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào đầu dò. Ở đây đầu giò chúng tôi sử dụng là loại SBT11A, có độ chính xác chưa phải là cao nhất.
- Khi thay đổi nguồn phóng xạ khác hoặc khi thay đổi bề dày của vật chúng ta phải thao tác trực tiếp trên hệ thống chứ chưa thể điều khiển từ xa. Để khắc phục đều này thật sự rất khó, nhưng chúng tôi sẽ có gắng hết sức để cải thiện hệ thống trong những phiên bản sau này.
3.5 Hướng phát triển về sau
- Chúng tôi sẽ phát triển hệ thống lên một tầm cao mới là có thể điều khiển hệ thống từ một nơi rất xa, nhằm tránh xa những nguồn phóng xạcó cường độ cao có thể gây nguy hiểm đến con người. Với hệ thống sắp được cải tiến này, chúng ta có thể điều khiển khoảng cách từ nguồn đến đầu dò, điều khiển thời gian đếm, và sử dụng một cánh tay robot để thay đổi nguồn phóng xạ, cũng như thay đổi bề dạy vật
76
liệu, mà không cần tới bàn tay con người, nhằm đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người thí nghiệm.
3.6 Kết luận chương 3
Thiết bị của chúng tôi có giá thành rất rẻ, có độ bền cao, và an toàn về điện, nên không gây nguy hiểm cho học sinh khi làm thì nghiệm. Đồng thời cách vận hành cũng cực kì đơn giản, giúp học sinh thao tác dễ dàng khi thì nghiệm.
Giờ đây với thiết bị này, các em có thể tiến hành một số thí nghiệm như: phát hiện ra tia phóng xạ, đo phông nền tia vũ trụ, để hiểu hơn và có cái nhìn trực quan hơn về hiện tượng phóng xạ.
Đối với những thí nghiệm đo sư suy giảm của cường độ bức xạ vào khoảng cách, hoặc tính đâm xuyên qua từng vật liệu,… thì học sinh phải có sự giám sát của giáo viên, vì thí nghiệm với chất phóng xạ cũng phần nào nguy hiểm hơn những thí nghiệm phổ thông thông thường. Tuy nhiên, chúng ta có thể cho các em thí nghiệm với cá nguồn phóng xạ tự nhiên, có cường độ bức xạ thấp không gây nguy hiểm cho học sinh.
Qua các thí nghiệm đó, sẽ giúp các em yêu thích hơn về phóng xạ, hơn là qua những công thức tính toán khô khang, giúp các em có hứng thú hơn nhiều trong học tập và phần nào cũng giúp xây dựng đam mê cho các em về khoa học. Mong một ngày nào đó thiết bị này sẽ được sản xuất đại trà và được sử dụng trong chương trình của bộ giáo dục.
77
TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng Việt
[1] Nguyễn Triệu Tú (2006), Ghi nhận và đo lường bức xạ, NXB ĐHQG Hà Nội.
II. Tiếng Anh
[4]: Glenn Frederick Knoll (2010), Radiation Detection and Measurement,
University of Michigan.
[5]: D.Delacroix; J.P.Guerre; P.Leblanc and C.Hickman(2002). Radionuclide and
Radiation Protection Handbook. Nuclear Technology Publishing
III. Internet
[2]: Ludlem measurement (2020). Model 2000 General Purpose Scaler:
<https://ludlums.com/products/all-products/product/model-2000> xem 16/05/2020.
[3]: Marc A Shampo, Robert A Kyle and David P Steensma (2011). Hans Geiger-
German Physicist and the Geiger Counter:
<https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3228631/>, xem 15/05/2020. [6]:Nguyễn Việt (2015). Cơ bản về Arduino <https://kipalog.com/posts/Co-ban-
ve-Arduino> xem 16/05/2020.
[7]: Soviet Radio Componets (2011) <http://www.sovtube.com/x-ray-and-geiger- tubes/610-sbt-11.html> xem 16/05/2020.
[8]: Shenzhen eont electronics (2007). Datasheet LCD2004, <https://www.beta- estore.com/download/rk/RK-10290_410.pdf>, xem 16/05/2020.
[9]: NXP Semiconductors (2013). Datasheet CF8574-PCF8574A.
<https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCF8574_PCF8574A.pdf>, xem
17/05/2020.
[10]: Sandy Cao (2015). Nema23 stepper motors and drivers
<https://cpdxkcnc.com/stepper-motor-nema23-28a-56mm-57hs56-2804a08-d21-
p0563.html>, xem 17/05/2020.
[11]: Datasheet-TB6560 3Axis Stepper Motor Driver (2013)
<https://www.allelectronics.com/mas_assets/media/allelectronics2018/spec/SMC- 5.pdf>, xem 19/05/2020.
[12]:Vũ Quang Huy (2014). Thông SốKĩ Thuật Arduino Uno R3 - Các Biến Thể Và Lưu Ý <https://www.stdio.vn/article/thong-so-ki-thuat-arduino-uno-r-3-cac-bien- the-va-luu-y-gnlmL > , xem 19/05/2020.
78
Xác nhận của Giáo viên hướng dẫn Xác nhận của Giáo viên phản biện