CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔ NG QUAN
2.1. Kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtro n gamma trễ (INAA)
2.1.3. Hiệu chính và đánh giá sai số trong phương pháp INAA
trong đó: Np là diện tích đỉnh phổ gamma, tc là thời gian đo, C là hệ số hiệu chỉnh thời gian đo, D hệ số phân rã; w là khối lượng nguyên tố (g), W khối lượng mẫu (g); x, s là kí hiệu chỉ mẫu phân tích và mẫu chuẩn tương ứng.
Ưu điểm của phương pháp là loại bỏ được phần lớn các số liệu hạt nhân ngoại trừ chu kỳ bán rã, do đó giảm được sai số, nâng cao độ chính xác của phép
phân tích. Nhược điểm của phương pháp này là khơng phù hợp cho phân tích đa
ngun tố vì rất khó để tìm ra mẫu chuẩn có nền (matrix) giống như mẫu cần
phân tích và cũng rất khó khăn trong việc chuẩn bị một loạt các mẫu chuẩn có
nền tương ứng để chiếu kèmvới mẫu cần phân tích.
2.1.3. Hiệu chính và đánh giá sai sốtrong phương pháp INAA
Trong quá trình chuẩn bị mẫu, chiếu mẫu, đo mẫu, xử lý kết quả sẽ gặp phải sai số. Có nhiều loại sai số và nguồn đóng góp sai số khác nhau, chúng ta có thể sử dụng một số phép hiệu chính để giảm thiểu sai số.
49
2.1.3.1. Các nguồn sai số chính đượcđánh giá
a) Sai số u1 trong quá trình chuẩn bị mẫu:
Sử dụng cân điện tử tự động hiệu chỉnh mức cân bằng, có độ chính xác 4-5
chữ số sau dấu phẩy để cân mẫu phân tích và mẫu chuẩn. Cân lặp lại quả cân chuẩn có khối lượng tương ứng để đánh giá sai số, ta có u1a và u1b, sai số này nằm trong khoảng (0,015-0,5%).
Sự thay đổi khối lượng mẫu do độ ẩm gây ra trong khi cân tùy thuộc từng
vào loại mẫu. Đối với mẫu rêu khô, sai số được xác định bằng cách cân lặp lại trong một khoảng thời gian, do đó sai số u1c có thể bỏ qua.
Độ tinh khiết của monitor phụ thuộc vào độ tin cậy của nhà sản xuất, sai số báo cáo cho monitor Au là u1d 0,1−1%.
b) Sai số u2 trong quá trình chiếu mẫu:
Sai số do hình học chiếu: dùng monitor khảo sát phân bố tốc độ phản ứng dọc theo container chiếu mẫu. Phụ thuộc vào vị trí chiếu ta có u2a 0,1- 1%.
Sai số do hiệu ứng tự che chắn nơtron trong đa số trường hợp có thể bỏ qua
nếu mẫu mỏng bề dày 1mm. Ảnh hưởng bởi q trình tán xạ đàn hồi nói chung
là nhỏ,có sai số u2b 0,1%. Sai số về mặt thời gian chiếu (u2c 0,3%) có thể bỏ qua vì mẫu và monitor được chiếu kèm.
Sai số gây ra bởi phản ứng nhiễu do nơtron nhanh (phản ứng thứ cấp, ngưỡng, phân hạch 235U). Tùy vào hạt nhân quan tâm, ta có u2d 1%, ở những vị trí chiếu có độ nhiệt hóa nơtroncao, sai số này có thể bỏ qua. Thăng giáng dịng nơtrontrong khi chiếu (u2e 1%) có thể bỏ qua vì chiếu kèm monitor với mẫu.
c) Sai số u3 trong quá trình đo và xử lý phổ gamma:
Thống kê đếm: Tùy theo thống kê đỉnh, sai số này đóng góp đáng kể với đỉnh thống kê nghèo, u3a = 0,2 - 30%. Sai khác do hình học đo: Mẫu được tạo dạng mỏng và kích thước khá nhỏ (~11cm2), được cố định trên giá đỡ mẫu. Đánh giá sai số bằng cách đo lặp lại, ta có u3b 0,1- 1%. Tuy nhiên sai số này có thể bỏ qua.
Giảm thiểu mấtsố đếm do chồng chập xungbằng cách đặt hằng số thời gian của khuếch đại (shapping time thích hợp) theo loại đầu dị và thời gian chết khi đo, u3c
0,1 - 1%. Giảm thiểu hiệu ứng trùng phùng thực (true-coincidence) bằng thay đổi khoảng cách đo giữa mẫu và đầu dị cùng với hiệu chính bằng tính tốn, u3d 1%.
Hiệu ứng thời gian chết (dead time) chỉ đóng góp đáng kể trong những trường hợp thời gian đo sátvới chu kỳ bán hủycủa nhân cần đo và mẫu đocó hoạt độ lớn,
50
có thể giảm thiểu ảnh hưởng này bằng cách thiết kế thí nghiệm phù hợp, u3e
0,5%, có thể bỏ qua.
Sai số thời gian rã (decay time) có thể là đáng kể đối với các nhân sống ngắn (< 1 phút), ta có u3f 0,3%. Thơng thường sai số này có thể bỏ qua. Sai số thời gian
đo (u3f) gây ảnh hưởng lên hệ số hiệu chính sự phân rã trong khi đo, sai số này chủ yếu đối với các nhân sống ngắn, với các nhân có thời gian sống trung bình và dài có thể bỏ qua. Tự hấp thụ tia gamma trong mẫu, chủ yếu vùng năng lượng gamma
< 100 keV, được đánh giá u3g 0,1 - 0,3%.
Đánh giá sai số do ảnh hưởng phổ bằng một trong ba cách: so sánh các kết quả từ nhiều đỉnh gamma của một nhân được đo; đo lại mẫu sau một thời gian rã thích hợp; tìm thêm đỉnh gamma của nhân phát đỉnh nhiễu, từ đó hiệu chính. Đánh giá sai số u3h 0,3 - 1%.
Xác định diện tích đỉnh, hầu như có thể bỏ qua đối với đỉnh đơn (< 0,1%), sai số này lớn hơn trong trường hợp đỉnh thống kê nghèo và đặc biệt đỉnh chập. Khảo sát bằng cách so sánh kết quả từ một chương trình xử lý phổ. Đánh giá sai số u3i 0,5
− vài %. Trừ phơng (background): Phân tích giản đồ phơng và trừ phơng trực tiếp, đánh giá sai số (u3j) này có thể bỏ qua.
d) Sai số u4 hiệu suất ghi của đầu dò:
Sai số hiệu suất ghi được xác định theo công thức: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 0 0 c c u A N t I A N t I = + + + + (2.15) Hay 2 2 2 2 2 4 0 c c u A N t I = + + + + (2.16) trong đó, 0 A
: sai số hoạt độ ban đầu (cung cấp bởi nhà sản xuất)
N : sai số diện tích đỉnh c t : sai số hằng số phân rã I : sai số cường độ phát : sai số hằng số phân rã
Để xác định hiệu suất ghi của đầu dị bằng thực nghiệm thì cấu hình thực nghiệm được thiết kế phù hợp với cấu hình đo cho việc đo các mẫu chưa biết. Trong một số trường hợp cần thiết phải tạo ra một mẫu chuẩn để phù hợp hình
51
học của mẫu. Do đó, hiệu chuẩn hiệu suất thực nghiệm làm mất nhiều thời gian. Hiệu suất ghi detector cịn phụ thuộc hình học đầu dò, bề dày lớp chết (bề dày lớp chết có thể tăng theo thời gian), khoảng cách từ nguồn đến đầu dò, những sai số gặp phải khi xây dựng đường cong hiệu suất bằng việc khớp dữ liệu thực nghiệm, sai số của nguồn chuẩn...
2.1.3.2. Tính sai số tồn phần cho q trình phân tích bằng INAA
Theo công thức truyền sai số, ta có
( ) 2 2 2 2
c m m 1 2 3 4
u c =c u +u +u +u (2.17)
với, uc(cm): Sai số tương đối của hàm lượng cm.
Trong công thức 2.17, chỉ những thành phần sai số sau đây được xem xét, còn đa phần các sai số trong q trình chiếu có thể bỏ qua:
2 3 2
1 1a 1b 1d
u = u +u +u ; u2 = u2a2 ; u3 = u32a +u32b +u32c +u32f +u32i ; u4 (2.18)