1. 2 Một số dạng cấu hỡnh phổ biến của vật liệu carbon
3.2. Nguồn bức xạ nhõn tạo
Nhằm mục đớch mụ phỏng quỏ trỡnh tương tỏc của cỏc bức xạ trờn vũ trụ
lờn cỏc vật liệu nano người ta thường tiến hành cỏc nghiờn cứu thử nghiệm trờn mặt đất với cỏc nguồn bức xạ nhõn tạo, trong đú chủ yếu được tạo ra từ cỏc mỏy
bức xạ hóm từ mỏy gia tốc tuyến tớnh (trung tõm gia tốc Pohang, Hàn Quốc) và tia X từ nguồn đồng vị phúng xạ Americium-241, tia Gamma từ nguồn Radium- 226 (trung tõm Vật Lý Hạt Nhõn, Viện Vật Lý, Viện Khoa Học và Cụng Nghệ
Việt Nam).
3.2.1. Mỏy gia tốc tuyến tớnh
Cỏc bộ phận chớnh của mỏy gia tốc linac: 01 nguồn phỏt electron, 01 nam chõm alpha, 02 cặp nam chõm tứ cực, 01 bộ ba nam chõm tứ cực, 02 đoạn ống gia tốc, 01 nam chõm phõn tớch dũng, 01 nam chõm điều tiờu, 01 bộ phỏt súng cao tần và cung cấp năng lượng.
Chếđộ làm việc: Năng lượng Ee-= 60 MeV; Dũng Ie- = 30 mA; Tần số xung f = 15 Hz; Độ rộng xung τ = 2 às.
Hỡnh 3.3.Mỏy gia tốc electron tuyến tớnh, trung tõm gia tốc Pohang, Hàn Quốc
Hỡnh 3.4. Nơi đặt mẫu được chiếu xạ
Photon hóm được tạo ra khi bắn phỏ chựm electron được gia tốc tới năng lượng 60 MeV vào bia hóm W. Bức xạ hóm cú phổ liờn tục tới năng lượng cực
đại bằng năng lượng của chựm electron là 60 MeV (bước súng ngắn nhất 2x10-5 nm)[14].
Hỡnh 3.5. Nguyờn lý tạo ra bức xạ hóm
Electron cú năng lượng cao 60 MeV từ mỏy gia tốc bắn phỏ vào hạt nhõn bia. Electron này truyền 1 phần năng lượng của nú cho hạt nhõn, kớch thớch hạt nhõn bia lờn trạng thỏi kớch thớch và phỏt ra photon. Electron sau khi va chạm, lại tiếp tục va chạm vào hạt nhõn bia khỏc, nú lại kớch thớch hạt nhõn này lờn trạng thỏi kớch thớch. Sau đú hạt nhõn này lại phỏt ra photon. Quỏ trỡnh này tiếp tục cho tới khi electron bị mất toàn bộ năng lượng của mỡnh.
e+A A* +e’ A+γ +e’ e’+AA* +e’’ A+γ’+e’’, ....
Chớnh vỡ vậy mà bức xạ hóm cú phổ năng lượng liờn tục từ 0 cho đến 60 MeV. 0 10 20 30 40 50 60 70 102 103 104 105 60MeV T h ô n g l − ợ n g p h o to n h m
3.2.2. Nguồn Americium-241, phỏt tia X
Thời gian bỏn ró 432,2 năm
Hoạt độ ban đầu 1,24x109 (bq) =33,5 mCi Phỏt ra 1,24x109 tia X trong mỗi giõy Năng lượng tia X: 0,06 MeV
3.2.3. Nguồn Radium-226, phỏt Gamma
Thời gian sống 1600 năm
Hoạt độ ban đầu 1,85x105 (bq) =5àCi Phỏt ra 1,85x105 tia Gamma trong mỗi giõy Năng lượng Gamma: 1 MeV
Chương 4 –Thực nghiệm
Trong thớ nghiệm này, chỳng tụi sử dụng mẫu nghiờn cứu là ống nano carbon được chế tạo tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện KH&CN Việt Nam,
được chế tạo bằng phương phỏp lắng đọng pha hơi húa học sử dụng hỗn hợp xỳc tỏc là Fe(NO3)3 và CaCO3. Ống nano carbon cú đường kớnh từ 15- 90 nm, độ
tinh kiết là 97%, và phần cũn lại là tạp chất và carbon vụ định hỡnh[4].
Để khảo sỏt sựảnh hưởng của mẫu ống nano carbon với điều kiện chiếu xạ
cú cường độ lớn và năng lượng cao, mẫu nano carbon đó được đem đi chiếu xạ
bằng bức xạ hóm được tạo bởi mỏy gia tốc tuyến tớnh cú năng lượng cực đại là 60 MeV, trong thời gian 80 phỳt.
Hỡnh 4.1. Sơđồ bố trớ thớ nghiệm chiếu xạ CNTs bằng bức xạ hóm
Electron từ mỏy gia tốc tuyến tớnh cú năng lượng 60 MeV, bắn vào bia Vonfram dày 0,1 mm, được đặt cỏch mỏy gia tốc 10 cm. Mẫu CNTs được đặt cỏch bia Vonfram 10 cm, nhận được bức xạ hóm phỏt ra từ bia Vonfram. Bức xạ
hóm này cú phổ năng lượng từ 0-60 MeV.
Nhưng trờn thực tế, trong điều kiện vũ trụ, sự chiếu xạ yếu hơn rất nhiều lần so với chiếu xạ bằng mỏy gia tốc, nhưng thời gian chiếu xạ là liờn tục trong khoảng thời gian dài. Do vậy để mụ phỏng quỏ trỡnh chiếu xạ cho sỏt với điều kiện vũ trụ hơn, chỳng tụi đó tiến hành chiếu xạ mẫu nano carbon bằng tia X với năng lượng là 0,06 MeV nm và Gamma với năng lượng là 1 MeV trong thời gian 12 ngày liờn tục.
Sau khi được chiếu xạ bằng bức xạ hóm, tia X và Gamma, cỏc mẫu nano carbon được đem đi phõn tớch bằng phương phỏp quang phổ Raman.
Phổ Raman (kớch thớch bằng laser ở bước súng 632,8 nm) cũng được thu nhận và phõn tớch bằng mỏy quang phổ Renishaw với vật kớnh 50x với khoảng
đo từ 100 cm-1 - 3200 cm-1, độ phõn giải là 1 cm-1,năng lượng kớch thớch cực đại là 60 kW/cm2. Trong quỏ trỡnh đo tỏn xạ Raman năng lượng laser được thay đổi
hiệu (năng lượng nhỏ nhất 3 kW/cm2) nhằm mục đớch hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ do chiếu laser cường độ cao lờn mẫu. Sau đú năng lượng laser được tăng từ từ và đạt năng lượng cực đại là 60 kW/cm2. Ở giỏ trị năng lượng cao nhất này, mẫu sẽ bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ, do năng lượng laser hội tụ vào 1
điểm nhỏ trờn mẫu. Sau đú năng lượng laser lại được giảm từ từ về năng lượng nhỏ nhất, qua quỏ trỡnh thay đổi thuận nghịch này, ta cú thể nhận được kết quả
vềảnh hưởng của laser lờn cỏc mẫu CNTs.
Sau khi thu được số liệu, cỏc phổ raman được xử lý nhiễu, đồng thời cỏc
đỉnh phổ raman được fit theo hàm Lorentz để tỡm tọa độđỉnh, chiều cao, độ rộng phổ một cỏc chớnh xỏc, khỏch quan bằng phần mềm chuyờn dựng cho phõn tớch phổ Origin 8.0.