DNA là vật chất di truyền:
Kết quả của Avery ban đầu vẫn khơng được chấp nhận vì nhiều nhà sinh học vẫn cho rằng protein là vật liệu di truyền.
Năm 1952, Alfred Hershey và Martha Chase đã thực hiện thí nghiệm với phage, một loại virus lây nhiễm vào vi khuẩn. (Virus cấu tạo từ DNA hoặc RNA được bao bọc bởi một vỏ protein). Khi một phage lây nhiễm vào một tế bào vi khuẩn, nĩ gẵn vào bề mặt tế bào vi khuẩn, sau đĩ tiêm thơng tin di truyền vào tế bào chủ. Sau đĩ, thơng tin di truyền sẽ tạo
ra hàng ngàn virus mới nhân lên cùng tế bào chủ. Cuối cùng, tế bào chủ vỡ ra, những virus mới lại tiếp tục lây vào các tế bào khác.
Để xác định vật liệu di truyền được tiêm vào tế bào chủ là gì, ơng sử dụng phago T2 cĩ chứa DNA.
+ Trong thí nghiệm thứ nhất: đánh dấu DNA của phago bằng cách cho cho phago sinh trưởng trong mơi trường cĩ chứa đồng vị 32P, đồng vị này sẽ kết hợp vào nhĩm photphat của protein mới được tạo thành. Sau đĩ ơng cho phago lây nhiễm vào tế bào vi khuẩn. 32P được tìm thấy trong tế bào vi khuẩn chứng tỏ DNA được tiêm vào tế bào chủ. Alfred Hershey và Martha Chase cũng tìm thấy 32P trong các virus thế hệ sau.
+ Trong thí nghiệm thứ hai đánh dấu vỏ protein của phago, cho phago sinh trưởng trong mơi trường cĩ chứa đồng vị 35S, đồng vị này sẽ kết hợp vào các amino axit của lớp vỏ protein mới tạo thành. Sau đĩ, cho phago lây nhiễm vào vi khuẩn, ơng thẩy rằng 35S được tìm thấy trong mơi trường mà khơng cĩ ở trong tế bào vì lớp vỏ protein bị đã gỡ bỏ sau khi DNA được tiêm vào tế bào.
Kết quả thí nghiệm chứng tỏ vật liệu di truyền được truyền lại cho thế hệ phago mới là DNA mà khơng phải là protein.
CHƯƠNG III:KỸ THUẬT HẠT NHÂN ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP
3.1. GIỚI THIỆU VỀ CHỤP ẢNH PHĨNG XẠ
Hiện nay việc sử dụng bức xạ ion hĩa đang phát triển trên khắp thế giới, đặc biệt là trong y học và cơng nghiệp. Một trong nhưng ứng dụng được thành lập sớm nhất của bức xạ ion hĩa là cơng nghiệp chụp X- quang, trong đĩ sử dụng cả hai bức xạ X và bức xạ Gamma để kiểm tra các khuyết tật bên trong vật liệu, thiết bị và kết cấu. Cơng nghệ chụp X quang phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới trong đĩ cĩ Việt Nam.
Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, việc sử dụng các thiết bị bức xạ chụp ảnh phĩng xạ để kiểm sốt chất lượng trong quá trình chế tạo nhiều loại thiết bị và xây dựng các cơng trình quan trọng là phương pháp được thế giới cơng nhận để đánh giá chất lượng sản phẩm và là bằng chứng pháp lý để nghiệm thu cơng trình.
Vì vậy, chụp ảnh phĩng xạ đĩng vai trị quan trọng trong phương pháp kiểm tra khơng phá hủy., nĩ đảm bảo tính nguyên vẹn của các thiết bị, vật liệu và kết cấu như tàu thuyền, đường ống, các mối hàn…Đặc biệt nĩ cũng đảm bảo an tồn cho mơi trường làm việc của cơng nhân.
High Electrical Potential Electrons - + X-ray Generator or Radioactive Source Creates Radiation
Exposure Recording Device
Radiation Penetrate the Sample High Electrical Potential
Electrons - + X-ray Generator or Radioactive Source Creates Radiation
Exposure Recording Device
Radiation Penetrate the Sample 3.1.1.Nguồn bức xạ
Nguồn bức xạ thường dùng trong chụp ảnh phĩng xạ là tia X được tạo ra giữa hiệu điện thế 30kV và 450kV hoặc các nguồn tia Gamma ( phĩng xạ đồng vị như Irdi- 192, Cobalt-60, chất hĩa học Thulium -170 hoặc
Selenium -75). Cả hai đều là bức xạ điện từ cĩ bước sĩng ngắn hơn các sĩng điện từ mà chúng ta nhìn thấy mỗi ngày là ánh sáng, chúng chỉ khác nhau ở bước sĩng và cách tạo ra.
3.1.1.1.Nguồn bức xạ X
Tia X được tạo ra từ một hệ thống máy phát tia X. Các hệ thống này thường bao gồm một đầu ống X- quang, một máy phát cao áp, bộ phận điều khiển.Để cĩ được tia X ta cần thiết lập
một hiệu điện thế rất cao giữa hai điện cực là A nốtvà Ca tốt( khoảng vài vạn vơn). Ca tốt cĩ một sợi nhỏ cũng tương tự như trong một bĩng đèn, khi cho dịng tia Ca tốt trong ống tia ca tốt đến đập vào một miếng kim loại cĩ nguyên tử lượng lớn như bạch kim hay vonfram thì từ đĩ sẽ phát ra một bức xạ khơng nhìn thấy được, nĩ đi xuyên qua thành thủy tinh ra ngồi và cĩ thể làm phát quang một số chất hoặc làm đen phim ảnh. Chúng ta gọi đĩ là tia X.
3.1.1.2.Nguồn bức xạ Gamma
Khơng giống như tia X phát ra một dải sĩng cĩ bước sĩng liên tục, tia Gamma được tạo ra từ các phản ứng phân rã của các đồng vị phĩng xạ và chỉ phát ra một hay một vài bức xạ riêng rẽ. Bước sĩng hay năng lượng của bức xạ phát ra phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát mà khơng phụ thuộc vào điều kiện hoạt động và sẽ cố định đối với một nguồn cụ thể nào đĩ. Cường độ của tia gamma phụ thuộc vào từng loại nguồn phát riêng biệt và hoạt độ phĩng xạ của nguồn đĩ(Hoạt độ phĩng xạ của một chất là khả năng phát ra bức xạ của chất đĩ). Đối với nguồn cĩ kích thước nhỏ, cường độ của tia gamma tỉ lệ thuận với hoạt độ phĩng xạ của nguồn. Đối với nguồn cĩ kích thước lớn, cường độ của chùm gamma khơng cịn tỉ lệ thuận với hoạt độ phĩng xạ của nguồn nữa vì tia gamma do các nguyên tử ở giữa khối chất phĩng xạ phát ra sẽ bị chính khối chất phĩng xạ hấp thụ. Cường độ của tia gamma thực tế thu được nhỏ hơn so với cường độ tính theo hoạt độ phĩng xạ.
Cường độ này cũng khơng kiểm sốt được vì chúng ta khơng thể thay đổi độ phân rã của một nguồn phĩng xạ Gamma.
Hoạt độ phĩng xạ riêng là đại lượng đặc trưng cho mức độ tập trung của nguồn phĩng xạ, được đo bằng hoạt độ phĩng xạ của 1 gam chất phĩng xạ. Hai nguồn cùng loại và cùng hoạt độ phĩng xạ, nguồn nào cĩ hoạt độ phĩng xạ riêng lớn hơn sẽ cĩ kích thước vật lý nhỏ hơn. Do đĩ, nguồn nào cĩ hoạt độ phĩng xạ riêng lớn hơn sẽ hấp thụ tia gamma do chính nĩ phát ra ít hơn. Hơn nữa, nĩ cũng ít tạo ra bĩng nửa tối hơn và cho phép rút ngắn khoảng cách từ phim tới nguồn đồng thời rút ngắn thời gian chụp.
Nguồn cĩ kích thước càng nhỏ thì cho ảnh cĩ chất lượng cao hơn. Nguồn phát để càng xa cho ảnh cĩ chất lượng cao hơn.
3.1.2.Chụp ảnh phĩng xạ
Chụp ảnh phĩng xạ là quá trình hướng các tia phĩng xạ tới vật cần kiểm tra, xuyên qua nĩ và tạo ảnh trên phim. Phim sẽ được đem đi rửa và hình ảnh sẽ hiện lên dưới dạng bĩng mờ giữa các màu đen và trắng.
Hình 3.1. Tái tạo lại hình ảnh khuyết tật trên phim
Cĩ rất nhiều phương pháp chụp ảnh phĩng xạ: Phương pháp truyền thống, phương pháp vi tính hĩa, trong đĩ chùm tia bức xạ thường được sử dụng là tia X( X- Ray) được tạo ra từ những máy phát tia X hoặc tia Gamma (Gamma- Ray) phát ra từ
Mtor A/D Con verter Im Imaginggi gng Pl ate O ptical Sc anner Photo-multiplier Tube 11001001001 0110 Laser Beam
As a laser scans the imaging plate, light is emitted
where X-rays stimulated the phosphor during exposure. The light is then converted to a digital value.
đồng vị phĩng xạ. Ngồi ra cịn cĩ nhiều phương pháp mới chụp ảnh phĩng xạ thời gian thực, vi tính hĩa cắt lớp nhưng ít được dùng phổ biến.
3.1.2.1. Phim trong chụp ảnh phĩng xạ
Phim trong chụp ảnh phĩng xạ được phủ một lớp nhũ tương nhạy cảm của muối bạc bromua trên cả hai mặt của tinh thể xenlulozo hoặc polyeste cơ sở. Sau khi tiếp xúc với bức xạ và phát triển trong một phịng tối, bạc bromua giải phĩng bạc kim loại màu đen tạo thành hình ảnh. Kích thước của các hạt bạc bromua xác định tốc độ của bộ phim. Phim Fast tiết kiệm thời gian tiếp xúc nhưng độ phân giải ít hơn so với những bộ phim chậm. Đối với các tia X mang năng lượng cao hơn khoảng 120 kV, bộ phim
cĩ sử dụng kết hợp với các lá chì được gọi là "tăng cường màn hình”, màn hình này cải thiện sự hấp thụ tia X . Người ta cũng ngăn ngừa phân tán bức xạ với năng lượng thấp đến bộ phim, nâng cao độ tương phản.
Trong thời hiện đại thì phim chụp ảnh phĩng xạ nhanh chĩng được thay thế bởi loại phi-phim của các máy dị bức xạ.
Laser Beam Optical Scanner Photo- multiplier Tube Imaging Plate
Hầu hết các hình ảnh chụp được đều được tin học hĩa. Tức là cĩ một máy tính khác hỗ trợ máy phát hiện gọi là hình ảnh đĩa. Đĩ là một màn hình huỳnh quang, nơi bị cản trở và phải chịu kích thích bởi một tia laser màu đỏ. Tại thời điểm này các tấm ảnh phát ra ánh sáng màu xanh tỷ lệ thuận với cường độ liều bức xạ tiếp xúc của mảng hình ảnh. Bởi vì các kích thích Laser kỹ thuật này khơng cung cấp thời gian chụp ảnh.
Một trong những hình thức mới nhất của hình ảnh chụp ảnh phĩng xạ là "kỹ thuật số chụp ảnh phĩng xạ".
Khơng cần bộ phim, hình ảnh chụp ảnh phĩng xạ kỹ thuật số được chụp bằng cách sử dụng màn hình huỳnh quang hoặc màn hình phẳng cĩ chứa cảm biến vi điện tử. Các tấm ảnh được đọc điện tử và xố hồn tồn để sử dụng lại trong một hệ thống máy quét đặc biệt
Khơng cĩ phịng tối để xử lý phim ảnh, và hình ảnh cĩ thể được nâng cao kỹ thuật số để xem chi tiết, rõ ràng hơn.
3.1.2.2. Phương pháp chụp
a.Phương pháp truyền thống
Hình 3.2. Chụp ảnh phĩng xạ theo phuương pháp truyền thống
Phương pháp chụp ảnh phĩng xạ truyền thống là một phương pháp kiểm tra khơng phá hủy sử dụng tia X hoặc tia Gamma để phát hiện các bất liên tục bên trong vật liệu, đo bề dày, và phát hiện ăn mịn vật liệu.Vật liệu cần kiểm tra sẽ đươc chụp bởi một máy chiếu tia X, một phim âm bản được đặt phía sau vật. Sau khi chụp xong phim được mang đi rửa, các khuyết tật của vật liệu sẽ thể hiện qua độ sáng tối ghi lại trên phim.
b.Phương pháp số hĩa
Hình 3.3. Chụp ảnh phĩng xạ theo phương pháp số hĩa
Phương pháp chụp ảnh phĩng xạ số hĩa cũng giống như phương pháp truyền thống nhưng nĩ sử dụng một tấm ảnh phốt pho thay cho phim âm bản.Khi phốt pho bị kích thích ở điều kiện thích hợp bởi ánh sáng laser màu đỏ, nĩ sẽ phát ra năng lượng dưới dạng ánh sáng. Ánh sáng này sẽ được chụp lại dưới dạng số và xem qua một màn hình điện tử màu xám mà khơng cần rửa. Dể diễn giải hay đo lường ta cĩ thể phĩng to hoặc thu nhỏ tùy ý bằng kỹ thuật số.
Vì vậy, phương pháp này tốc độ và năng suất hơn phương pháp truyền thống.
3.1.3.Thăm dị khuyết tật trong vật liệu bằng bức xạ Gamma
Một trong những phương pháp được sử dụng để dị tìm khuyết tật bên trong vật liệu là dùng các máy thăm dị khuyết tật bằng bức xạ Gamma.
Phương pháp chụp ảnh bức xạ sử dụng tia gamma cĩ nhiều ưu điểm như đơn giản hĩa việc sử dụng các thiết bị, sử dụng ít khơng gian hơn và hoạt động độc lập với nguồn điện. Điều này làm cho việc kiểm tra đường ống, bình áp suất, và các chi tiết kĩ thuật dễ dàng hơn; hoặc chụp ảnh bức xạ ở xa nguồn cung cấp điện, hay trong những khơng gian hạn hẹp như trên tàu,…
Khả năng làm ion khơng khí của bức xạ được đo bằng đơn vị Rơnghen (R). 1 R là lượng bức xạ cần để ion hĩa khơng khí và tạo ra lượng điện tích 1 esc trong 1 cm3 khơng khí khơ ở điều kiện tiêu chuẩn.
Nguyên tố phĩng xạ
Chu kì bán rã
Năng lượng tia gamma (MeV)
Liều lượng hấp thụ tia gamma (Rơnghen / 1h.1Ci ở khoảng cách 1m) Thulium 170 127 ngày 0.084 và 0.542 -- Iridium 192 70 ngày 0,137 tới 0,6513* 0,55 Cesium 137 33 năm 0.66 0,39 Cobalt 60 5.3 năm 1.17 và 1.33 1.35
Tia gamma chỉ được sử dụng để chụp ảnh đối với vật cĩ độ dày xác định vì nếu vật quá mỏng, phần lớn tia gamma sẽ xuyên qua vật tới phim làm tồn bộ phim bị đen, khơng cĩ đủ tương phản giữa các phần khác nhau trên vật.
Nguồn phĩng xạ Vật liệu và giới hạn độ dày
Thulium 170 Nhựa, gỗ, hợp kim sáng, thép dày 1,27 cm hoặc tương đương.
Iridium 192 Thép dày 3,8 – 6,4 cm hoặc tương đương. Cesium 137 Thép dày 2,5 – 8,9 cm hoặc tương đương. Cobalt 60 Thép dày 6,4 – 22,9 cm hoặc tương đương.
Cĩ 2 loại máy dị được sử dụng để chụp ảnh phĩng xạ bằng tia Gamma:
3.1.3.1.Máy dùng phim ảnh
Đặt nguồn phĩng xạ Gamma trước vật cịn phía sau là một tấm phim ảnh. Nguồn phĩng xạ phát ra chùm tia Gamma chiếu qua vật cần kiểm tra.
Nhờ khả năng đâm xuyên mà trong khi viêc chụp ảnh thơng thường chỉ cho hình ảnh về bề mặt của vật thì chụp ảnh phĩng xạ cho phép ta ghi nhận cả hình ảnh bên trong vật cần chụp.
Khi đi qua vật cường độ chùm tia Gamma bị suy yếu đi,mức độ suy giảm của chùm phụ thuộc vào loại vật liệu( nặng hay nhẹ) và chiều dày mà nĩ đi qua. Vật làm bằng kim loại cĩ khối lượng riêng càng lớn thì càng khĩ đâm xuyên.
Khi đi qua vùng cĩ khuyết tật( ví dụ như lỗ khí) cường độ của chùm tia bị suy giảm ít hơn khi đi qua vùng khơng cĩ khuyết tật. Kết quả là ta sẽ
thấy trên ảnh chụp được cĩ các vùng hình trịn đen sẫm hơn rất nhiều so với những vùng xung quanh. Đĩ là hình chiếu của các khuyết tật, nhờ ảnh này ta cũng sẽ xác định được kích thước của các khuyết tật.
Phương pháp này thường dùng để kiểm tra các mối hàn ở các ống cĩ kích thươc lớn như các ống dẫn khí đốt, dẫn dầu, các nồi hơi, thân tàu thủy…
3.1.3.2.. Máy tự ghi
Ta đặt một tấm kim loại vào giữa một nguồn bức xạ Gamma và một ống đếm hạt nhân. Nếu tấm kim loại cĩ lỗ hỏng số đếm sẽ thay đổi cụ thể là sẽ càng tăng nếu lỗ hỏng càng lớn.
3.1.4.Phạm vi áp dụng
Chụp ảnh bức xạ cơng nghiệp (Radiography-Radiographic Testing-RT) là phương pháp kiểm tra khơng phá hủy (NDT) ngày càng
được chấp nhận sử dụng rộng rãi và đĩng vai trị quan trọng trong cơng nghiệp.
Phương pháp đã chứng tỏ đem lại nhiều lợi ích và hiệu quả to lớn ở hầu hết các ngành cơng nghiệp, hàng
khơng, hĩa chất, chế biến bảo quản, khai thác dầu khí, đĩng tàu, năng lượng điện .... cũng như nhiều ngành cơ khí chế tạo thiết bị khác.
Được áp dụng cho các sản phẩm như: các vật dụng rèn, đúc, hàn.
Phương pháp chụp ảnh bức xạ là một phương pháp đáng tin cậy nhất để phát hiện ra các khuyết tật thể tích bên trong vật liệu kiểm tra trong cơng nghiệp (nồi hơi, đường ống áp lực, kết cấu mối hàn…), phương pháp được áp dụng ở hầu hết các giai đoạn sản xuất khác nhau từ vật liệu ban đầu, đến quá trình thi cơng, kiểm sốt chất lượng sản phẩm cuối cùng cũng như kiểm tra bảo trì, bảo dưỡng khi sản phẩm được đem vào sử dụng.
Phương pháp này được triển khai áp dụng cho nhiều cơng trình bê tơng các cột chịu lực chính, cao ốc văn phịng :
- Phân bố khơng gian cốt thép - Kích thước cốt thép.
- Hiện trạng, chất lượng liên kết giữa bê tơng với cốt thép hoặc ống cáp chịu lực.
- Các khuyết tật bê tơng: nứt, vùng rỗng, vật thể lạ. - Chất lượng vữa trong ống cáp dự ứng lực.