CHƯƠNG 2. THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.4. Phương pháp xác định hiệu suất ghi tuyệt đối
Hiệu suất ghi của hệ đo chính là xác suất ghi nhận được bức xạ khi nó bay vào detector. Trong thực nghiệm, hiệu suất ghi tương đối chính bằng tốc độ đếm mà thiết bị ghi nhận được chia cho số bức xạ bay vào detector trong 1 đơn vị thời gian. Hiệu
22 suất ghi phụ thuộc vào loại và năng lượng của bức xạ, kích thước detector và hình học đo.
Hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần 𝜀 được đinh nghĩa là xác
suất ghi nhận được một xung tại đỉnh hấp thụ toàn phần khi có một bức xạ gamma đặc trưng phát ra từ mẫu.
Trong nhiều trường hợp mẫu chuẩn không chứa đồng vị phóng xạ ta quan tâm, khi đó hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh bức xạ quan tâm được lấy từ đường cong hiệu
suất ghi tuyệt đối.
Đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối là đường cong (đồ thị) mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi tuyệt đối của đỉnh hấp thụ quang điện vào năng lượng bức xạ gamma.
Hiệu suất ghi có thể được xác định bằng phương pháp mô phỏng hoặc bằng phương pháp thực nghiệm bằng cách sử dụng mẫu chuẩn đã biết trước hoạt độ của đồng vị phóng xạ.
2.4.2. Xây dựng đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối
Với các bức xạ đặc trưng đã chọn, sau khi đo phổ gamma của mẫu phân tích xác định được tốc độ đếm tại đỉnh hấp thụ toàn phần. Với mỗi đồng vị phóng xạ cho trước, các bức xạ gamma đặc trưng có năng lượng 𝐸𝛾 và hệ số phân nhánh 𝐼𝛾 đã biết, hiệu suất ghi được xác định dựa vào đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp
thụ toàn phần tại năng lượng 𝐸𝛾.
Đo phổ gamma của mẫu chuẩn RGU-1, RGTh-1, RGK-1 và phổ mẫu phông.
Sau đó tiến hành xác định tốc độ đếm tại các đỉnh bức xạ gamma có cường độ lớn theo công thức:
𝑛 = 𝑁𝑠 𝑡𝑠 −𝑁𝑝
𝑡𝑝 Suy ra hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần được xác định theo công thức:
𝜀 = 𝑛 𝑚𝐴0𝐼𝛾
23 Trong Bảng 2.3 là năng lượng và hiệu suất ghi tuyệt đối tương ứng tại đỉnh hấp thủ toàn phần của mẫu đất đối với detector GC5019.
Bảng 2.3: Năng lượng và hiệu suất ghi tuyệt đối tương ứng tại đỉnh hấp thụ toàn
phần mẫu đất đối với detector GC5019.
Năng lượng (keV) Hạt nhân Hiệu suất ghi Sai số
63 234Th 1.591E-2 0,000911
295,22 214Pb 3,646E-2 0,001237
351,99 214Pb 3,295E-2 0,001113
609,32 214Bi 1,958E-2 0,000556
911,07 228Ac 1,557E-2 0,000611
1460,75 40K 1,238E-2 0,000937
1120,28 214Bi 1,322E-2 0,000481
1764,51 214Bi 1,051E-2 0,000458
Trong Bảng 2.3 đưa ra kết quả tính toán xác định hiệu suất ghi của hệ phổ kế tại các vạch gamma đặc trưng.
Từ số liệu trong Bảng 2.3 đã tiến hành xây dựng đường cong hiệu suất ghi của hệ phổ kế trên với hệ số khớp R²= 0,9896.
24 Hình 2.7. Đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần phụ thuộc vào
năng lượng của Detector GC 5019 Hiệu suất ghi của hệ phổ kế gamma bán dẫn tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam được sử dụng trong Luận văn có dạng:
𝜀 = 𝑒(𝑎0+𝑎1ln(𝑥)+𝑎2ln𝑥2+𝑎3𝑙𝑛𝑥3)
Trong đó ɛ là hiệu suất ghi, 𝑎0= 5,00873, 𝑎1= -1,72641, 𝑎2= 0,00563, 𝑎3= 0,00728
Giới hạn phát hiện MDA(Bq/kg) đối với đồng vị phóng xạ [23, 24] được xác định theo công thức sau:
MDA(Bq/kg) = 2,71+4,66√𝑆𝑃
𝑡𝜀𝐼𝛾𝑚
Trong đó:
- 𝑆𝑃 thực chất là diện tích nền Compton liên tục nằm dưới đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma đặc trưng năng lượng 𝐸𝛾.
25 - t là thời gian đo mẫu (s).
- 𝐼𝛾 là hệ số phân nhánh đối với bức xạ gamma năng lượng 𝐸𝛾, được chọn tính hoạt độ.
- m là khối lượng mẫu do (kg).
- ɛ là hiệu suất ghi tuyệt đối tại định hấp thụ toàn phần ứng với năng lượng.
Để kiểm tra độ chính xác của đường cong hiệu suất ghi, luận văn đã tiến hành phân tích thử nghiệm mẫu chuẩn thứ cấp TNKUTh được tạo ra từ các mẫu chuẩn RGU-1, RGTh-1 và RGK-1 và các hợp chất tinh khiết không chứa các đồng vị phóng xạ với thành phần khối lượng như sau: 12,7g mẫu RGK-1; 12,0g mẫu RGU-1, 12,0g mẫuRGTh-1, 120,0g hợp chất SiO2 và 23,3g CaCO3. Phổ gamma của mẫu chuẩn thứ cấp được đo trong thời gian 78055 được đưa ra ở hình 2.6.
Hình 2.8. Dạng phổ của mẫu chuẩn TNKUTh – 180g.
Tiến hành phân tích và tính toán nồng độ hoạt độ riêng của 238U, 232Th, 40K trong mẫu chuẩn thứ cấp TNKUTh, kết quả phân tích được cho trong Bảng 2.4. Trong Bảng 2.4 cũng đưa ra các giá trị khuyến cáo của nồng độ hoạt độ riêng của 238U, 232Th,
40K được tính toán từ các mẫu chuẩn cho trong Bảng 2.2. Sự sai lệch của nồng độ hoạt độ riêng từ thực nghiệm và giá trị khuyến cáo không quá 1,6%.
26 Bảng 2.4. Nồng độ hoạt độ riêng của 238U, 232Th, 40K và các giá trị khuyến
cáo của IAEA-375
Đồng vị Kết quả luận văn
(Bq.kg-1)
Giá trị khuyến cáo (Bq.kg-1)
Sự sai lệch khỏi giá trị khuyến cáo (%)
238U 330.2 327,9 0.7
232Th 220.2 216,7 1.6
40K 987.2 987,8 0.06