3.1.1. Phương pháp phân tích đồng vị phóng xạ trên phổ kế gamma a) Bề dày mẫu tối ưu
Tỷ số giữa hiệu suất đếm theo tính toán của detectơ đối với mẫu bề dày x và mẫu bề dày 4cm (với vạch 46 keV) hoặc mẫu bề dày 6cm (với vạch 63 keV) được biểu diễn trên Hình 3.1. Tính toán lý thuyết cho thấy rằng:
Khi bề dày mẫu 1 cm, hiệu suất đếm đạt khoảng 80% và 65% giá trị cực đại tương ứng với đỉnh gamma 46 keV và 63 keV.
Khi bề dày mẫu tiếp tục tăng lên thì hiệu suất đếm có xu thế bảo hòa do hiệu ứng tự hấp thụ gamma của mẫu đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là đỉnh 46 keV. Khi đó, hiệu suất đếm không còn tỷ lệ tuyến tính với khối lượng mẫu và phép phân tích sẽ kém chính xác.
46 keV
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Bề dày mẫu, cm
Hiệu suất tƣơng đối.
63 keV
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
Bề dày mẫu, cm
Hiệu suất tƣơng đối.
Hình 3.1. Sự thay đổi tỷ số hiệu suất đếm theo bề dày mẫu đối với các vạch gamma 46 keV và 63 keV.
Dựa trên kết quả tính toán này, một thí nghiệm đã được bố trí để xác định bề dày tối ưu của mẫu.
Kết quả khảo sát bằng thực nghiệm sự suy giảm cường độ bức xạ gamma tại các vạch 46 keV và 63 keV do hiệu ứng tự hấp thụ được đưa ra trong Bảng 3.1 và Bảng 3.2, trong đó: Nt là tổng số đếm trong vùng đỉnh kể cả phần tán xạ Compton dưới đỉnh; Nc là phần nền phông liên tục nằm dưới đỉnh; Np là số đếm vùng đỉnh (chưa trừ phông khi không có mẫu); Nn là số đếm thực của đỉnh đã trừ phông. Sự thay đổi
hiệu suất tương đối theo bề dày mẫu đối với đỉnh 46 keV và 63 keV được biểu diễn trên Hình 3.2.
Bảng 3.1. Thay đổi số đếm theo bề dày mẫu đối với vạch 46 keV (đo 30 giờ)
(Phông khi không có mẫu là 1590 ± 32; các sai số ứng với độ tin cậy p = 68%)
Bề dày mẫu (cm)
Số đếm tổng Nt
(xung) Sai
số (1σ)
Số đếm dưới đỉnh Nc
(xung) Sai
số (1σ)
Số đếm đỉnh Np
(xung) Sai
số
Số đếm đỉnh đã
trừ phông
Nn
(xung)
Sai số
Hiệu suất tương
đối
Sai số
0,2 4198 65 1667 41 2532 77 942 83 0,338 0,035
0,5 5585 75 2416 49 3169 89 1579 95 0,567 0,046
0,8 9217 96 5635 75 3583 122 1993 126 0,716 0,060
1,0 9853 99 6023 78 3829 126 2239 130 0,805 0,064
1,3 10747 104 6725 82 4022 132 2432 136 0,874 0,068 1,6 11336 106 7240 85 4096 136 2506 140 0,901 0,070 1,9 11647 108 7494 87 4153 138 2563 142 0,921 0,072 2,1 12102 110 7900 89 4202 141 2612 145 0,939 0,073 2,5 12859 113 8617 93 4242 147 2652 150 0,953 0,075 3,0 12897 114 8579 93 4317 147 2727 150 0,980 0,076 3,5 13222 115 8858 94 4364 149 2774 152 0,997 0,077 4,0 13226 115 8854 94 4372 149 2782 152 1,000 0,077
Bảng 3.2 Thay đổi số đếm theo bề dày mẫu đối với vạch 63 keV (đo 30 giờ) (Phông khi không có mẫu là 1233 ± 44; các sai số ứng với độ tin cậy p = 68%)
Bề dày mẫu (cm)
Số đếm tổng Nt
(xung) Sai
số (1σ)
Số đếm dưới đỉnh Nc
(xung) Sai
số (1σ)
Số đếm đỉnh Np
(xung) Sai
số
Số đếm đỉnh đã
trừ phông
Nn
(xung)
Sai số
Hiệu suất tương
đối
Sai số
0,2 2463 50 667 26 1796 56 563 71 0,215 0,030
0,5 3640 60 1412 38 2228 71 995 84 0,380 0,039
0,8 5328 73 2802 53 2526 90 1293 100 0,494 0,048
1,0 7165 85 4304 66 2861 107 1628 116 0,622 0,057
1,3 8064 90 5068 71 2996 115 1763 123 0,673 0,061
1,6 9115 95 5929 77 3186 123 1953 130 0,746 0,066
1,9 9715 99 6319 79 3396 127 2163 134 0,826 0,070
2,1 10646 103 7182 85 3464 134 2231 141 0,852 0,073 2,5 11276 106 7703 88 3573 138 2340 145 0,894 0,076 3,0 11689 108 8044 90 3645 140 2412 147 0,921 0,078 3,5 11968 109 8271 91 3697 142 2464 149 0,941 0,079 4,0 12158 110 8423 92 3735 143 2502 150 0,955 0,080 4,5 12294 111 8523 92 3771 144 2538 151 0,969 0,081 5,0 12380 111 8601 93 3779 145 2546 151 0,972 0,081 5,5 12459 112 8636 93 3822 145 2589 152 0,989 0,082 6,0 12514 112 8662 93 3852 146 2619 152 1,000 0,082
46 keV
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Bề dày mẫu, cm
Hiệu suất t-ơng đối.
63 keV
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0
Bề dày mẫu, cm
Hiệu suất t-ơng đối.
Hình 3.2 Thay đổi hiệu suất ghi tương đối theo bề dày mẫu đối với vạch 46 keV và 63 keV Kết quả khảo sát cho thấy: (i) Khi mẫu có bề dày 1,3 cm, hiệu suất đếm đạt 87,4% và 67,3% giá trị cực đại tương ứng với đỉnh 46 keV và 63 keV; (ii) Hiệu suất đếm chỉ tỷ lệ tuyến tính với khối lượng mẫu khi bề dày mẫu t 1,3 cm đối với vạch 46 keV và t 1,9 cm đối với vạch 63 keV.
Từ kết quả khảo sát trên, bề dày mẫu được chọn là 1,2cm đối với cả hai hình học đo. Với bề dày này, mẫu dạng hình đĩa có khối lượng trung bình khoảng 45g, phù hợp với khối lượng lớp trầm tích dày 2 cm của lõi khoan thường lấy được trong thực tế; còn mẫu dạng hình giếng có khối lượng trung bình khoảng 300g. Các mẫu sau khi gia công theo cách trộn với nhựa polyeste và đông rắn có dạng như Hình 3.3.
Hình 3.3. Mẫu được gia công theo dạng đĩa mỏng (a) và hình giếng (b) (Kích thước ghi trên hình vẽ được biểu thị bằng mm)
b) Thời gian hồi phục của 222Rn trong mẫu
Quá trình phục hồi sự cân bằng phóng xạ giữa 226Ra và 222Rn theo thời gian kể từ khi nhốt radon đối với mẫu đất IAEA-312 được đưa ra trong Bảng 3.3 và biểu diễn trên đồ thị Hình 3.4.
70 60
100
12 74
12
(a)
(b)
Bảng 3.3. Thay đổi tốc độ đếm theo thời gian nhốt radon đối với mẫu chuẩn đất IAEA-312 (các sai số trong bảng ứng với độ tin cậy p = 68%).
Thời gian nhốt mẫu
(ngày)
Số đếm/ksec.
295 keV
Sai số
Số đếm/ksec.
352 keV
Sai số
Số đếm/ksec.
609 keV
Sai số
2 392.5 4.3 665.8 5.6 470.8 4.7
7 418.3 4.4 708.3 5.7 502.2 4.8
12 431.2 4.5 730.1 5.8 515.1 4.9
17 433.7 4.5 742.4 5.9 520.0 4.9
22 441.2 4.5 749.6 5.9 526.8 4.9
27 443.9 4.5 756.9 5.9 532.8 5.0
32 450.1 4.6 764.6 5.9 535.7 5.0
43 455.2 4.6 772.4 6.0 544.2 5.0
Số đếm theo
tính toán 459.3 27.6 776.8 46.6 548.0 32.9
Kết quả khảo sát chứng tỏ rằng: (i) tại thời điểm gia công mẫu, 222Rn mất cân bằng phóng xạ với 226Ra khoảng 15%; (ii) sự cân bằng phóng xạ được khôi phục trở lại theo thời gian và đạt khoảng 96% sau 22 ngày, đạt 99% sau 43 ngày kể từ khi nhốt radon.
0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98 1,00 1,02
0 10 20 30 40 50
Thời gian nhốt radon (ngày)
Số đếm tƣơng đối
295keV 352keV 609keV
Hình 3.4. Tỷ số số đếm đo được và số đếm kỳ vọng tại các đỉnh gamma đặc trưng của 214Pb và 214Bi đối với mẫu chuẩn đất IAEA 312 (269 Bq/kg 226Ra) Với cách trộn đều mẫu đất hoặc trầm tích với nhựa polyeste thì từng hạt mẫu nhỏ được bao bởi lớp nhựa, tạo nên nhiều lớp rào cản không cho radon thoát ra ngoài. Vì thế sau 22 ngày (khoảng 6 chu kỳ bán rã của 222Rn) thì sự cân bằng phóng xạ giữa 222Rn và 226Ra đạt được trong khoảng 96 97%.
Kết quả khảo sát quá trình hồi phục sự cân bằng phóng xạ giữa 222Rn và 226Ra đối với 2 loại đất trong vùng Lâm Đồng được đưa ra trong Hình 3.5. Sự thay đổi tốc
độ đếm tương đối tại 3 vạch gamma 295keV, 352keV và 609keV (là tỷ số giữa tốc độ đếm trong các lần đo với tốc độ đếm trong lần đo cuối cùng) cho chúng ta thông tin về mức độ cân bằng phóng xạ trở lại giữa 222Rn và 226Ra. Kết quả khảo sát chứng tỏ rằng:
• Sự mất cân bằng phóng xạ 222Rn - 226Ra nằm trong khoảng 14 - 18%.
• Sau khi gia công mẫu, tốc độ đếm tăng lên theo quy luật hàm mũ cùng với thời gian nhốt radon và sau khoảng 23 - 25 ngày thì tốc độ đếm đạt được khoảng 95 97% giá trị cực đại. So với kết quả thu được trong phần trên khi khảo sát với mẫu chuẩn đất IAEA 312 thì có thể nhận định rằng, sự cân bằng phóng xạ giữa 222Rn và 226Ra được hồi phục tới 95 97% sau khoảng 25 ngày kể từ khi gia công mẫu.
• Trong khoảng thời gian từ 25 đến 71 ngày, tốc độ đếm chỉ tăng khoảng 3%.
Đất nâu vàng trên Bazan
0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05
0 10 20 30 40 50
Thời gian nhốt radon (ngày)
Số đếm t-ơng đối
295keV 352keV 609keV
Đất đỏ trên Bazan
0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05
0 20 40 60 80
Thời gian nhốt radon (ngày)
Số đếm t-ơng đối
295keV 352keV 609keV
Hình 3.5. Thay đổi tốc độ đếm tương đối tại các đỉnh gamma đặc trưng của 214Pb và 214Bi theo thời gian nhốt radon của mẫu đất (thời gian đo: 24 giờ) c) Ưu điểm của phương pháp mới
Phương pháp gia công mẫu bằng cách trộn đều mẫu với nhựa polyeste và cho đông rắn lại ở các hình học đo mong muốn có một số ưu điểm nổi bật sau đây so với phương pháp truyền thống:
• Làm cho radon cân bằng phóng xạ với đồng vị mẹ tốt hơn.
Khả năng nhốt kín radon của phương pháp mới đã được so sánh với phương pháp truyền thống tại Viện Nghiên cứu hạt nhân (phương pháp đổ parafin lên bề mặt mẫu). Sự so sánh mức độ hồi phục cân bằng phóng xạ giữa 222Rn và 226 Ra đối với 2 kỹ thuật nhốt radon được đưa ra trên Hình 3.6 [19]. Kết quả khảo sát cho thấy phương pháp nhốt radon bằng parafin trên mặt chỉ có thể làm cho 222Rn hồi phục đến khoảng 88% hoạt độ của 226Ra và thời gian đạt đến giá trị gần bão hoà chỉ trong
khoảng 10 ngày đầu (khoảng 2 chu kỳ bán rã của 222Rn).
0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50
0 10 20 30
Thời gian nhốt radon (ngày)
Tốc độ đếm (cps/kg)
Parafin Nhựa 296 keV
0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,82
0 10 20 30
Thời gian nhốt radon (ngày)
Tốc độ đếm (cps/kg)
Parafin Nhựa 352 keV
0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58
0 10 20 30
Thời gian nhốt radon (ngày)
Tốc độ đếm (cps/kg)
Parafin Nhựa 609 keV
Hình 3.6. Thay đổi tốc độ đếm tại các đỉnh gamma đặc trưng của 214Pb và 214Bi theo thời gian của 2 kỹ thuật nhốt radon khác nhau
• Giảm sự khác biệt về mật độ giữa các mẫu đo với nhau
Mật độ các mẫu đất thường khác biệt nhau khá nhiều do thay đổi tỷ lệ các thành phần cát, bột, sét của chúng. Với cách trộn đều mẫu với nhựa polyeste như đã trình bày ở trên, các mẫu sẽ được trung bình hoá về mật độ. Vì thế, sự thăng giáng mật độ mẫu sau khi gia công sẽ ít đi. Sự thống kê mật độ của 565 mẫu hình đĩa đã gia công cho thấy mật độ mẫu trung bình ρ = 1,54 g/cm3 với độ lệch chuẩn 1σ = 0,06 g/cm3 (độ lệch tương đối là 4,2%). Đối với mẫu hình giếng, mật độ trung bình trên 208 mẫu là 1,71 g/cm3 với độ lệch chuẩn 1σ = 0,07 g/cm3 (độ lệch tương đối là 4,0%).
Phân bố mật độ mẫu đối với 2 dạng hình học nói trên được đưa ra trên Hình 3.7.
Mẫu hình đĩa
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8
0 200 400 600
Số thứ tự mẫu MËt ®é (g/cm3 )
MÉu h×nh giÕng
1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
0 50 100 150 200 250
Số thứ tự mẫu MËt ®é (g/cm3 )
Hình 3.7. Mật độ của 565 mẫu trầm tích gia công theo dạng đĩa và 208 mẫu hình giếng (đường liền nét là giá trị trung bình và đường nét đứt là giới hạn ).
Để so sánh với phương pháp cho mẫu vào hộp nhựa theo cách truyền thống, mật độ của 406 mẫu gia công theo cách này đã được thống kê và cho kết quả là mật độ mẫu trung bình ρ = 1,10 g/cm3 với độ lệch chuẩn 1σ = 0,094 g/cm3 (độ lệch tương đối là 8,5%), như được biểu diễn trên Hình 3.8.
0,00 0,50 1,00 1,50
0 100 200 300 400 500
Thứ tự mẫu Mật độ (g/cm3 )
Hình 3.8. Mật độ của 406 mẫu đất gia công theo cách truyền thống
(đường liền nét là giá trị trung bình và đường nét đứt là giới hạn ).
Với sự cải tiến cách gia công mẫu, mật độ các mẫu đo đồng đều hơn và do đó đã hạn chế tối đa ảnh hưởng của hiệu ứng tự hấp thụ gamma đến kết quả phân tích. Để minh chứng cho kết luận nêu ra, ảnh hưởng của sự bất đồng đều mật độ đến kết quả phân tích sẽ được xem xét trong phần sau đây. Giả sử mật độ mẫu khác biệt giá trị trung bình một lượng là 2σ đối với hình học đo dạng đĩa. Sự khác biệt về mật độ sẽ dẫn đến hiệu ứng tự hấp thụ gamma của mẫu khác nhau. Bằng cách áp dụng công thức (2.1) với R = 3,7 cm, t = 1,2 cm, còn các tham số khác tương tự như Phần c - Mục 2.3.1.1 (Chương 2), chúng ta tính được tích phân I( ) ứng với giá trị và
2 đối với vạch gamma 46keV và 63keV. Tỷ số ) 2
( ) ( I
I
phản ánh mức độ thay đổi hiệu suất hệ đo khi mật độ mẫu thay đổi. Kết quả tính toán cho thấy rằng, khi mật độ mẫu thăng giáng 2σ, hiệu suất đếm thay đổi do hiệu ứng tự hấp thụ là 4,5% và 2,8% tương ứng với các vạch 46keV và 63keV.
Như vậy, với cách gia công mẫu như đã trình bày, sự thăng giáng mật độ mẫu có thể làm thăng giáng kết quả phân tích 210Pb (46keV) và 234Th (63keV) tương ứng trong khoảng ≤ 4,5% và ≤ 2,8% với xác suất khoảng 95%. Sự thăng giáng này sẽ nhỏ hơn khi đã được hiệu chỉnh tuyến tính qua khối lượng mẫu. Các đồng vị xác định theo các vạch gamma năng lượng lớn hơn sẽ ít bị ảnh hưởng hơn.
d) Độ nhạy của phương pháp
Giới hạn phát hiện cho hình học đo dạng hình đĩa (khối lượng mẫu 45g) và hình học đo dạng giếng (khối lượng mẫu 300 g) với thời gian đo 24 giờ, uz = 1,645 được
đưa ra trong Bảng 3.4. Các mẫu chuẩn dùng để đánh giá độ nhạy của phương pháp là các mẫu dùng để chuẩn hoá hệ đo được đề cập đến ở phần sau. Nhìn chung, độ nhạy của phương pháp với hình học đo dạng đĩa hoàn toàn đáp ứng đối với mức hàm lượng của hầu hết các đồng vị phóng xạ trong mẫu môi trường, ngoại trừ 230Th,
210Pb, 234Pa và 234Th. Hình học đo dạng hình giếng có giới hạn phát hiện nhỏ hơn 4 đến 5 lần so với hình học đo dạng hình đĩa. Với hình học này, mức hàm lượng trung bình của hầu hết các đồng vị phóng xạ trong đất và trầm tích lớn hơn rất nhiều giới hạn phát hiện của phương pháp, ngoại trừ 230Th và 210Pb.
Bảng 3.4. Giới hạn phát hiện với độ tin cậy 95% đối với các đồng vị phóng xạ trong mẫu đất và trầm tích, thời gian đo 24 giờ.
Đồng vị
Vạch gama (keV)
Phông tổng
Số đếm đối với 1Bq/45g
LLD hình đĩa (xung)
LLD hình đĩa (Bq/kg)
Số đếm đối với 1Bq/300g
LLD hình giếng (xung)
LLD hình giếng (Bq/kg)
238U 186 845 165 138 19 104 138 4
234Th 63 736 70 129 41 44 129 10
234Pa 1001 86 13 46 79 9 46 17
230Th 67 577 7 114 368 4 114 85
214Pb 295 491 853 106 2,8 662 106 0,5
214Pb 352 429 1439 99 1,5 929 99 0,4
214Bi 609 237 969 74 1,7 690 74 0,4
210Pb 46 561 9 113 290 4 113 85
228Ac 338 480 432 105 5,4 302 105 1,2
228Ac 911 135 442 57 2,9 297 57 0,6
228Ac 969 213 333 71 4,7 218 71 1,1
212Pb 239 991 2313 149 1,4 1411 149 0,4
212Bi 727 163 140 62 9,9 91 62 2,3
208Tl 583 236 644 74 2,6 459 74 0,5
208Tl 2614 21 211 24 2,5 165 24 0,5
40K 1461 70 141 42 6,6 100 42 1,4
137Cs 661 105 1996 63 0,5 1560 63 0,11
7Be 478 243 321 75 5,2 233 75 1,1
e) Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng phân tích
Độ chính xác của phương pháp
Kết quả phân tích mẫu trầm tích IAEA-SL-2, mẫu đất IAEA-375 (IAEA reference materials) và các mẫu chuẩn AMD/Phy/Std-3/76, AMD/Phy/Std-7/76 (US reference standards) được đưa ra trong Bảng 3.5. Giá trị phân tích và giá trị phê
chuẩn phù hợp với nhau trong vòng sai số cho thấy phương pháp phân tích có độ chính xác tốt.
Bảng 3.5. Kết quả phân tích các mẫu chuẩn so sánh Mẫu chuẩn
Đồng vị
AMD/Phy/Std.-3/76, USA (Bq/g)
AMD/Phy/Std-7/76, USA (Bq/g)
IAEA/SL-2 (Bq/kg)
IAEA/375 (Bq/kg) Giá trị phân tích
238U 11,82 0,38 - -
226Ra 12,10 0,31 - 22,5 1,0
Ra-228 - 13,49 0,31 19,4 1,7
Th-228 - 13,44 0,28 19,0 1,7
40K - - 225 8 418 8
137Cs - - 2,3 0,3 4560 68
Giá trị phê chuẩn (95% độ tin cậy)
Urani 11,52 0,35 - -
Thori - 12,84 0,38 -
226Ra - - 20 2
Ra-228 - - 26,0 7,2
Th-228 - - 21,0 4,0
40K - - 240 29 424 8
137Cs - - 2,4 0,2 4592 69
Phương pháp phân tích này cũng đã được dùng để phân tích các đồng vị 137Cs và
210Pb trong các mẫu đất chuẩn do IAEA tổ chức vào tháng 12/2005 (IAEA-CU- 2006-02 Proficiency Test). Kết quả phân tích so sánh đưa ra trong Bảng 3.6 [82] cho thấy mức độ phù hợp giữa giá trị phân tích của phòng thí nghiệm với giá trị phê chuẩn của IAEA.
Bảng 3.6. Kết quả phân tích so sánh quốc tế do IAEA tổ chức
Analyte Sample code
IAEA value
Laboratory value
R. bias
%
Z score
Lab/
IAEA
Precision
Final score P
% Score
137Cs 01 20,3±0,5 20,95±0,46 3 0,32 1,03 3,3 Acceptable Acceptable
210Pb 01 289 ± 7 290 ± 16 0 0,03 1,00 6,0 Acceptable Acceptable
137Cs 02 38,4±0,8 43,13±1,79 12 1,23 1,12 2,8 Acceptable Warning
210Pb 02 530 ± 11 543 ± 24 2 0,25 1,02 4,9 Acceptable Acceptable
137Cs 03 2,6 ± 0,2 2,83±0,23 8 0,80 1,08 11,2 Acceptable Acceptable
210Pb 03 48,0±1,5 48 ± 9 0 0,00 1,00 19,0 Acceptable Acceptable
137Cs 04 38,4±0,8 43,40±1,79 13 1,29 1,13 2,8 Acceptable Warning
210Pb 04 530 ± 11 557 ± 25 5 0,51 1,05 5,0 Acceptable Acceptable
137Cs 05 20,3±0,5 21,01±0,62 3 0,35 1,03 3,8 Acceptable Acceptable
210Pb 05 289 ± 7 250 ± 16 -13 -1,35 0,87 6,8 Acceptable Acceptable
Sự ổn định của phông và hiệu suất detectơ
Sự thăng giáng bức xạ phông theo thời gian đối với các vạch gamma quan tâm được đưa ra trong các Hình 3.9 và 3.10.
Hình 3.9. Phông gamma của hệ đo theo thời gian (thời gian đo: 250 ksec.) (Vị trí đặt hệ đo trước và sau 1/2002 là khác nhau - đường gạch nối trên đồ thị)
Hình 3.10. Phông gamma của hệ đo theo thời gian (thời gian đo: 250 ksec.) (Vị trí đặt hệ đo trước và sau 1/2002 là khác nhau - đường gạch nối trên đồ thị)
Kết quả khảo sát phông theo thời gian cho thấy rằng:
(i) Phông gamma rất nhạy cảm với vị trí đặt hệ đo; vị trí mới có phông cao hơn so với vị trí cũ, đặc biệt là đối với các đỉnh 1462 keV và 2614 keV. Tuy vậy, do yêu cầu bố trí lại các thiết bị phân tích của cơ quan nên hệ đo vẫn được đặt tại vị trí mới từ 1/2002 đến nay.
(ii) Phông tại các đỉnh 241 keV, 295 keV, 352 keV và 609 keV thăng giáng theo thời gian mạnh hơn các đỉnh khác. Hiện tượng này liên quan đến chế độ thông gió của phòng đặt máy vì các đỉnh gamma này do con cháu của 222Rn phát ra.
Kết quả kiểm tra sự thăng giáng của hiệu suất detectơ thông qua phân tích định kỳ các mẫu chuẩn được đưa ra trên Hình 3.11 cùng với giá trị phê chuẩn (đường liền nét) và khoảng tin cậy ứng với xác suất p = 68% (đường nét đứt). Tại thời điểm giá trị phân tích nằm sát biên của khoảng tin cậy thì hệ đo sẽ được hiệu chuẩn lại đựa trên các mẫu chuẩn đã nói đến ở phần trên.
200 205 210 215 220 225 230 235
11/03/97 24/07/98 06/12/99 19/04/01 01/09/02 14/01/04 28/05/05 10/10/06 22/02/08
Ngày đo mẫu
U-238, Bq.
235 240 245 250 255
11/03/97 24/07/98 06/12/99 19/04/01 01/09/02 14/01/04 28/05/05 10/10/06 22/02/08
Ngày đo mẫu
Th-232, Bq
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
11/03/97 24/07/98 06/12/99 19/04/01 01/09/02 14/01/04 28/05/05
Ngày đo mẫu
Cs-137, Bq/kg
700 720 740 760 780 800
24/07/98 06/12/99 19/04/01 01/09/02 14/01/04 28/05/05 10/10/06 22/02/08
Ngày đo mẫu
K-40, Bq/kg
Hình 3.11. Kết quả phân tích định kỳ mẫu chuẩn urani, thori, 137Cs và 40K (đường liền nét là giá trị phê chuẩn và nét đứt là 1σ)
3.1.2. Phương pháp phân tích các đồng vị thori bằng phổ kế anpha
Quy trình phân tích các đồng vị thori như đã trình bày trong Mục 2.3.1.2 (Chương 2) được sử dụng trong luận án, trong đó đồng vị 228Th có sẵn trong mẫu được thay thế cho 229Th để kiểm soát hiệu suất tách và xử lý hóa học. 228Th được xác định khá chính xác (sai số ≤ 3%) và dễ dàng bằng phương pháp đo phổ gamma cùng với việc phân tích các đồng vị phóng xạ khác trong mẫu.
a) Đánh giá độ chính xác của phương pháp
So sánh với phương pháp dùng dung dịch chuẩn 229Th
Để kiểm tra mức độ chính xác của phương pháp, cả quy trình dùng dung dịch chuẩn 229Th lẫn quy trình dùng đồng vị chuẩn nội 228Th được áp dụng để phân tích 15 mẫu đất. Kết quả phân tích 230Th và 232Th trong 15 mẫu đất theo hai phương pháp được so sánh với nhau như trên Hình 3.12. Kết quả phân tích theo 2 phương pháp nằm xung quanh đường thẳng y = x trong phạm vi sai số phân tích (sai số phân tích 230Th và 232Th trong khoảng 3 - 4%) thể hiện sự phù hợp tốt giữa 2 cách sử dụng đồng vị chuẩn.
y = 1,09x - 0,81 r2 = 0,91
5 10 15
5 10 15
230Th (Chuẩn: 228Th)
230Th (chuẩn: 229Th)
đường y = x
y = 0,89x + 1,91 r2 = 0,86
10 15 20 25
10 15 20 25
232Th (Chuẩn: 228Th)
232 Th (chuẩn: 229 Th)
đường y = x
Hình 3.12. Quan hệ hàm lượng phóng xạ 230Th và 232Th được xác định theo 2 đồng vị chuẩn 229Th và 228Th (đơn vị hàm lượng: Bq/kg)
Sự khác biệt (theo phần trăm) giữa kết quả phân tích theo 2 phương pháp được tính toán theo công thức sau:
) 100 m ( Th
) ( Th ) (
(%) Th 230 Th
Th 230 230
230
228 229
(3.1)
) 100 m ( Th
) ( Th ) (
(%) Th 232 Th
Th 232 232
232
228 229
(3.2)
trong đó: 230Th(229Th), 230Th(228Th), 232Th(229Th), 232Th(228Th) tương ứng là hàm lượng
230Th và 232Th được xác định theo các đồng vị chuẩn 229Th và 228Th; 230Th(m) và
232Th(m) tương ứng là hàm lượng 230Th và 232Th trung bình theo 2 phương pháp. Sự thay đổi δ230(%) và δ232(%) theo giá trị trung bình 230Th(m) và 232Th(m) được biểu diễn trên Hình 3.13.