CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU
2.5. Một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác của kết quả đo
2.5.1. Hiệu ứng hấp thụ tia gamma trong mẫu.
Phân tích kích hoạt đã đƣợc ứng dụng rộng rãi để phân tích các ngun tố có trong mẫu. Mẫu dùng để phân tích thƣờng có một thể tích nhất định. Do vậy, hiện tƣợng tự hấp thụ gamma trong mẫu sẽ là kết quả phân tích khơng chính xác, đặc biệt đối với các tia gamma có năng lƣợng thấp và mẫu dày. Hệ số tự hấp thụ đƣợc xác định theo công thức sau:
1 e t F t (2.14)
trong đó: là hệ số hấp thụ tuyến tính phụ thuộc vào năng lƣợng tia gamma và thành phần chất hấp thụ, bề dày mẫu kích hoạt (kí hiệu là t ).
Hệ số tự hấp thụ có thể tính đƣợc nếu biết chính xác thành phần, hàm lƣợng các nguyên tố có trong mẫu và năng lƣợng của bức xạ gamma và đƣợc tính theo cơng thức sau [1]: 0 0 1 ( / ) ln( / ) I I F I I (2.15)
trong đó I và I0 là cƣờng độ của tia gamma đo đƣợc trong trƣờng hợp giữa nguồn và detector có và khơng có mẫu.
Trong nghiên cứu đã sử dụng mẫu ở dạng lá kim loại mỏng nên hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma trong mẫu là khơng đáng kể và có thể bỏ qua.
2.6.2. Hiệu chính hiệu ứng cộng đỉnh
Hiệu ứng cộng đỉnh (summing effect) xuất hiện khi detector không phân biệt đƣợc (về mặt thời gian) hai tia gamma độc lập hoặc hai tia gamma nối tầng (cascade). Đỉnh tổng có năng lƣợng bằng tổng năng lƣợng của hai tia gamma thành phần. Hiệu ứng cộng đỉnh làm giảm số xung ở các đỉnh thành phần phụ thuộc vào cƣờng độ các bức xạ và góc khối tạo bởi mẫu – detector.
Để khắc phục hiện tƣợng mất số đếm do hiện tƣợng cộng đỉnh ta phải hiệu chính hiệu ứng này. Việc hiệu chỉnh hiệu ứng này tƣơng đối khó khăn, phụ thuộc vào từng nguồn gamma cụ thể, vào hình học đo, vào sơ đồ phân rã,...Giả sử với một sơ đồ phân rã đơn giản chỉ có hai tia gamma nối tầng γ1, γ2 với năng lƣợng E1 và E2 phát ra trong thời gian phân giải của phổ kế. Hệ số hiệu chỉnh hiệu ứng cộng đỉnh đƣợc tính nhƣ sau [12]:
- Đối với tia 1:
1 2 1 1 t C (2.19) - Đối với tia 2 :
1 2 2 1 1 1 ( / ) t C I I (2.20) trong đó: I1,I2 là xác suất phát xạ của tia gamma 1, 2
1, 2
t t
là hiệu suất ghi toàn phần của tia gamma 1, 2
Với những sơ đồ phân rã có nhiều tia gamma nối tầng, để hiệu chỉnh hiệu ứng cộng đỉnh cần phải có những tính tốn rất phức tạp.
Hiệu ứng cộng đỉnh cịn có thể hiệu chỉnh đƣợc bằng cách so sánh đƣờng cong hiệu suất ghi khi sử dụng các nguồn đơn năng tức là khơng có hiệu ứng cộng
đỉnh với các điểm hiệu suất ghi khi sử dụng các nguồn đa năng có các tia gamma nới tầng, trong trƣờng hợp đối với các nguồn đa năng sẽ có một số điểm lệch khỏi đƣờng cong hiệu suất ghi đƣợc xây dựng với các nguồn đơn năng, từ độ lệch này ta có thể đánh giá đƣợc hệ số hiệu chỉnh trung bình của hiệu ứng cộng đỉnh.
Phƣơng pháp đơn giản có thể giảm bớt hiệu ứng này là đo các mẫu có hoạt độ lớn ở khoảng cách xa detector . Trong thực tế một đồng vị phóng xạ thƣờng phát nhiều tia gamma khác nhau nên để tránh hiê ̣u ƣ́ng cô ̣ng đỉnh , ta nên sử dụng những tia gamma không bị mất số đếm do hiệu ứng cộng đỉnh gây ra.
Trong thí nghiệm xác định suất lƣợng của phản ứngnat
Zr( , xnyp)hiện tƣợng cộng đỉnh xảy ra với khá nhiều tia gamma, ví dụ:
898,042 keV (93,7%) và 1836,063 keV (99,2%) của 88 Y 388,531 keV (82%) và 484,805 keV (89,7%) của 87
Zr 190,46 keV (64,01%) và 446,15 keV (23,2%) của 91Rb,...
2.6.3. Hiệu chỉnh can nhiễu phóng xạ
Can nhiễu phóng xạ là vấn đề phức tạp, ảnh hƣởng trực tiếp tới độ nhạy và độ chính xác của kết quả phân tích. Trong nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân trên bia Zr đã quan tâm tới các loại can nhiễu phóng xạ chủ yếu sau:
Can nhiễu do các đồng vị phóng xạ phát ra các tia gamma có năng lƣợng gần giống nhau hoặc hồn tồn giống nhau nhƣ:
87Y ( Eγ=388,531 keV) và 87mSr ( Eγ=388,531 keV); 85mY (Eγ=231,67 keV) và 85mSr ( Eγ=231,67 keV); 79
Rb (Eγ= 129,76 keV) và 77Kr (Eγ= 129,64 keV);…
Việc loại bỏ can nhiễu này đƣợc tiến hành bằng cách lựa chọn sử dụng các đỉnh năng lƣợng khác có xác suất phát cao không trùng với đồng vị khác để xác định suất lƣợng của phản ứng, hoặc bằng cách tiến hành đo mẫu với thời gian phơi, và thời gian đo khác nhau sau đó dựa vào chu kì bán rã của các đồng vị để xác định đƣợc đỉnh năng lƣợng đó chỉ do đóng góp của đồng vị nào.
Việc hiệu chỉnh các can nhiễu trên có thể dựa vào phƣơng pháp tỉ số diện tích đỉnh, áp dụng quy luật phân rã phóng xạ theo hàm e-mũ hoặc sử dụng các phản ứng hạt nhân khác làm monitor.
- Can nhiễu gây bởi các phản ứng hạt nhân cạnh tranh, trong nghiên cứu đã dung bia Zr tƣ nhiên có độ tinh khiết cao, các phản ứng cạnh tranh chủ yếu từ nhiều đồng bị bia có số khối khác nhau tạo ra cùng một đồng vị sản phẩm, ví dụ:
96Zr(,7n)89Zr; 94Zr(,5n)89Zr; 92Zr(,3n)89Zr; 91Zr(,2n)89Zr; Zr(,1n)89Zr Trong luận văn chỉ mới quan tâm đến suất lƣợng tích lũy do đóng góp của tất cả các phản ứng loại này .