CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
3.2. D ạng phổ của đồng vị U-238 và nhận xét
Hình 3.5. Phổ năng lượng của đồng vị U-238 dạng nguồn điểm.
Số đếm/keV
Năng lượng (MeV) Năng lượng (MeV)
Số đếm/keV
Đường phổ và đường giới hạn phông nền khi có đất Đường phổ và đường giới hạn phông nền khi không có đất
Hình 3.6. Phổ năng lượng của đồng vị U-238dạng nguồn khối, khi có và không có sự tụ hấp thụ của đất (với khối lượng riêng của đất là Dđất =1,6 g/cm3).
Trên Hình 3.5 và Hình 3.6 là phổ năng lượng của mẫu nguồn U-238 dạng điểm và dạng có kích thước. Cũng như với nguồn K-40, có sự tương đồng dạng phổ của nguồn điểm và nguồn có kích thước. Trong trường hợp này, phổ ghi nhận khá phức tạp với nhiều đỉnh năng lượng và miền Compton rộng.
Đối với nguồn có nhiều năng lượng, có thể dựa vào một số đỉnh đặc trưng trong việc xác định đồng vị cũng như hoạt độ. Tuy nhiên, đối với mẫu nguồn U-238, phông nền Compton nhỏ hơn 0,5 MeV khi có ảnh hưởng của môi trường đất bắt đầu đáng kể. Do đó, việc phân tích đồng vị dựa vào các năng lượng đặc trưng ở vùng năng lượng này sẽ bị ảnh hưởng đáng kể. Dựa vào một số công trình nghiên cứu thực nghiệm của nhóm tác giả Trương Thị Hồng Loan và nhóm tác giả Ngô Quang Huy [3], [5], [6] cùng phổ năng lượng của đồng vị, chúng tôi phân tích một số đỉnh năng lượng đặc trưng của đồng vị U-238 như 0,0633 MeV; 0,25819 MeV; 0,7679 MeV; 1,001 MeV; 1,7654 MeV. Các thông số của các đỉnh năng lượng này trong trường hợp không có sự tự hấp thụ của môi trường và sự ảnh hưởng của sự tự hấp thụ của môi trường được thể hiện trong Bảng 3.1. So sánh tỉ số SG/SBcủa mỗi đỉnh ứng với khi chưa có môi trường đất và có môi trường đất ta thấy rằng tỉ số SG/SB đều lớn hơn 1, và với các đỉnh năng lượng dưới 0,5 MeV thì tỉ số này giảm mạnh khi có môi trường đất và ở mức năng lượng cao hơn 0,5 MeV thì tỉ số này thay đổi không đáng kể khi không có và có đất.
Năng lượng (MeV)
Số đếm/keV
U-238 khi có sự tự hấp thụ đất (Dđất =1,6 g/cm3) U-238 khi không tính đến sự hấp thụ đất
Bảng 3.1. Các thông số của một số đỉnh đặc trưng của đồng vị U-238.
Đỉnh (MeV) U-238 nguồn khối
- không có sự tự hấp thụ của đất
U-238 nguồn khối - có sự tự hấp thụ của đất
Ghi chú
∆k = (SG/Stot)k.đất - ( SG/Stot)có.đất
τ
∆ = (SG/SB)k.đất - ( SG/SB)có.đất
0,0633 σ(MeV) 4,11.10-4 4,40.10-4
E + 3σ (MeV) 0,0645 0,0646
E - 3σ (MeV) 0,0621 0,0620
SG/Stot 0,856 0,786 ∆κ =0,07
SG/SB 5,96 3,67 ∆τ =2,29
0,25819 σ (MeV) 1,217.10-3 1,584.10-3
E + 3σ (MeV) 0,2619 0,2629
E - 3σ (MeV) 0,2546 0,2534
SG/Stot 0,838 0,666 ∆κ =0,172
SG/SB 5,190 2,000 ∆τ =3,190
0,7679 σ (MeV) 1,050.10-3 1,070.10-3
E + 3σ (MeV) 0,7696 0,7697
E - 3σ (MeV) 0,7633 0,7632
SG/Stot 0,870 0,860 ∆κ =0,01
SG/SB 6,690 6,168 ∆τ =0,522
1,001 σ (MeV) 9,19.10-4 9,14.10-4
E + 3σ (MeV) 1,0038 1,0037
E - 3σ (MeV) 0,9983 0,9984
SG/Stot 0,930 0,933 ∆κ =-0,003
SG/SB 13,190 13,843 ∆τ =0,653
1.7654 σ (MeV) 9,29.10-4 1,229.10-3
E + 3σ (MeV) 1,7682 1,7685
E - 3σ (MeV) 1,7627 1,7625
SG/Stot 0,839 0,860 ∆κ =-0,021
SG/SB 6,611 6,150 ∆τ =0,461
Phân tích một số đỉnh để thấy rõ ảnh hưởng của tán xạ Compton của các mức năng lượng cao và của sự tự hấp thụ của môi trường lên phổ năng lượng. Với đỉnh 0,0633 MeV tỉ số SG/SB khi chưa có đất là 5,96 khi có đất giảm xuống còn 3,67. Điều này cho thấy khi chưa có đất phông nền tại đỉnh 0,0633 MeV chỉ do các năng lượng cao hơn xảy ra tán xạ Compton với vật chất trong đầu dò đóng góp, nên lúc này số đếm đỉnh thực nhiều gấp 5,96 lần số đếm phông nền. Nhưng khi có đất ta thấy phông nền tăng lên làm cho tỉ số SG/SB giảm, số đếm đỉnh thực lúc này chỉ còn gấp 3,67 lần số đếm nền. Như vậy khi có môi trường đất thì sự đóng góp của sự tự hấp thụ của đất ở mức năng lượng này là đáng kể, nó làm cho phông nền cao hơn trong trường hợp chỉ có sự đóng góp của các mức năng lượng cao hơn. Ảnh hưởng của sự tự hấp thụ
càng thể hiện rõ ở đỉnh năng lượng 0,25819 MeV khi tỉ số SG/SBtrong trường hợp có hấp thụ của đất giảm đi 2,595 lần so với khi không có sự hấp thụ của đất (từ 5,190 xuống 2,000).
Với các đỉnh năng lượng lớn hơn 0,5 MeV như 0,7976 MeV; 1,001 MeV; 1,7654 MeV nền Compton thấp hơn và tỉ số SG/SBkhi có và không có đất chênh lệch không còn đáng kể.
Dựa vào tỉ số SG/Stot ta cũng nhận được: Trong phổ năng lượng phức tạp của đồng vị U- 238 sự trội lên của các đỉnh trên so với nền Compton là rõ. Cụ thể, tỉ số SG/Stot của các đỉnh 0,0633 MeV; 0,2588 MeV; 0,7679 MeV; 1,001 MeV; 1,7654 MeV rất cao. Khi không có đất thì SG/Stot lần lượt là 0,856; 0,838; 0,870; 0,930; 0,839. Khi có đất thì tỉ số SG/Stot của các đỉnh lần lượt là 0,786; 0,666; 0,860; 0,933; 0,860.
Như vậy, dựa vào các kết quả trên ta thấy sự ảnh hưởng đáng kể của sự tự hấp thụ của môi trường đất ở miền năng lượng dưới 0,5 MeV. Cụ thể, biểu hiện qua sự thay đổi không đáng kể của tỉ số SG/Stotvà tỉ số SG/SB của các đỉnh năng lượng lớn hơn 0,5 MeV khi không có môi trường và khi có môi trường. Còn với các mức năng lượng nhỏ hơn 0,5 MeV nền Compton cao lên hơn khi có đất và sự thay đổi của các tỉ số SG/Stotvà SG/SBlà đáng kể.
Điều này có thể lý giải là: Tại một đỉnh năng lượng, trong trường hợp chưa có môi trường, nền Compton do chính tán xạ Compton của các năng lượng cao hơn nó tương tác với vật chất tạo ra. Còn khi có môi trường đất thì ngoài sự đóng góp do tán xạ Compton của các năng lượng cao hơn còn có đóng góp của sự tự hấp thụ của môi trường, do đó nền Compton sẽ cao hơn và cao hơn đáng kể ở miền năng lượng dưới 0,5 MeV khi có môi trường đất. Khi năng lượng càng cao thì số đỉnh năng lượng cao hơn nó càng ít, dẫn đến sự ảnh hưởng của tán xạ Compton do năng lượng cao hơn gây ra ít hơn so với mức năng lượng nhỏ, đồng thời ở các mức năng lượng cao hơn 0,5 MeV sự tự hấp thụ của môi trường ảnh hưởng không đáng kể lên phổ năng lượng. Nên lúc này sự đóng góp của tán xạ Compton của các mức năng lượng cao hơn lên nền Compton là chủ yếu.
Với kết quả này ta thấy, khi khảo sát đồng vị U-238 các đỉnh 0,0633 MeV; 0,2588 MeV;
0,7679 MeV; 1,001 MeV; 1,7644 MeV dùng làm đỉnh đặc trưng là rất tốt. Tuy nhiên khi dùng đỉnh 0,0633 MeV và đỉnh 0,2588 MeV thì cần quan tâm đến ảnh hưởng của sự tự hấp thụ của môi trường.