3.2 Nghiên cứu một số tính chất của phim PVA nhuộm màu khi chiếu trên chùm nơtron nhiệt tại kênh số 2 của Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt
3.2.6 Đường đặc trưng liều
Để nghiên cứu hiệu ứng bức xạ trên phim mỏng PVA nhuộm màu Methylene blue, chúng tôi sử dụng gồm các phim BMB0, BMB1, BMB2 và BMB3 và xác định hàm đặc trưng liều cho từng loại phim khác nhau và tiến hành chiếu mẫu trên nguồn nơtron nhiệt tại kênh số 2, Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt. Việc chọn loại phim này dựa trên việc khảo sát ảnh hưởng của các chất phụ gia đưa vào, tính ổn định của phim trước và sau khi chiếu trên nguồn được trình bày trong phần mục phía trên.
Để xác định được đường đặc trưng liều của từng loại phim, tiến hành đưa các phim vào chiếu trong các khoảng thời gian 1 giờ, 2 giờ, 4 giờ, 8 giờ, 10 giờ, 12 giờ và 24 giờ. Phim sau khi được chiếu nguồn nơtron thì chuyển ra Hà Nội thực hiện việc xác định mật độ quang. Đánh giá sự thăng giáng giá trị mật độ quang của các phim PVA trước khi chiếu Ao và sau khi chiếu A được xác định bởi giá trị
A A A= −
0 và kết quả được trình bày trong Bảng 3.6:
76
Bảng 3.6: Sự thăng giáng giá trị mật độ quang của phim PVA nhuộm màu Methylene blue có chứa hàm lượng Axit Boric khác nhau.
Thời gian chiếu (giờ)
Độ thăng giáng giá trị mật độ quang A
BMB0 BMB1 BMB2 BMB3
1 0,209 0,048 0,047 0,039
2 0,203 0,065 0,038 0,060
4 0,234 0,131 0,118 0,081
8 0,296 0,152 0,137 0,066
10 0,347 0,189 0,142 0,088
12 0,356 0,251 0,142 0,134
24 0,360 0,299 0,147 0,170
Kết quả nghiên cứu cho thấy loại phim BMB0 tương ứng với khối lượng Axit Boric đưa vào bằng 0mg có độ thăng giáng A là cao nhất so với các phim BMB1, BMB2 và BMB3 ở cùng một khoảng thời gian chiếu mẫu.
Như vậy, độ thăng giáng giá trị mật độ quang của từng loại phim A tăng lên khi chúng được chiếu trong khoảng thời gian tăng lên. Tuy nhiên với các hàm lượng acid boric đưa vào khác nhau thì thì quá trình thăng giáng mật độ quang của mỗi loại phim cũng khác nhau. Nghĩa là khi hàm lượng Axit Boric được đưa vào các phim tăng lên thì quá trình thăng giáng giá trị mật độ quang của các phim A lại giảm xuống, nghĩa là độ nhạy ghi nhận bức xạ của các phim đối với bức xạ nơtron đã bị giảm đi. Ban đầu, việc đưa thêm Axit Boric là nhằm tăng độ màu cũng như làm tăng khả năng ghi nhận hiệu ứng tương tác của nơtron với vật liệu làm phim như trình bày trong mục 3.1.8, nhưng kết quả lại cho thấy việc đưa thêm Axit Boric lại làm giảm sự thăng giáng mật độ quang của phim khi chiếu trên nguồn nơtron nhiệt. Như vậy Axit Boric đưa vào đã làm tăng sự bảo vệ bức xạ nơtron đối với polymer, làm giảm quá trình phá hủy các tâm màu trên phim. Khi lượng Axit Boric đưa vào càng tăng thêm thì lúc này quá trình khâu mạch trong polymer tăng lên, sự hình thành tâm màu tăng lên.
Việc xác định đặc trưng liều của phim là một công việc quan trọng và cần thiết.
Bởi công việc này giúp xác định được xu hướng biến đổi của phim khi chúng được chiếu xạ. Các dạng hàm đặc trưng liều thường gặp gồm: dạng hàm tuyến tính, dạng
77
đa thức, dạng hàm mũ, dạng hàm mũ bão hòa, dạng hàm mũ suy giảm và dạng hàm tuyến tính suy giảm. Trong đó dạng hàm mũ mô hình truyền năng lượng được sử dụng để xác định hàm đặc trưng liều của các phim mỏng nhuộm màu Methylene blue.
Xác định đường đặc trưng liều từ sự thay đổi giá trị mật độ quang của phim theo hàm mũ bão hòa của mô hình truyền năng lượng và chúng tôi thu được kết quả trình bày trong Bảng 3.7 và Hình 3.25 dưới đây:
Bảng 3.7: Giá trị các tham số của đường cong đặc trưng liều trên các phim PVA nhuộm màu có chứa hàm lượng Axit Boric khác nhau.
Film no ns k n0/ns R2
BMB0 1,540±0,043 1,234±0,026 7,077±2,729 1,248±0,043 0,897 BMB1 1,648±0,015 1,322±0,046 1,515±0,447 1,247±0,045 0,970 BMB2 1,791±0,013 1,636±0,011 4,491±1,248 1,095±0,011 0,956 BMB3 1,849±0,012 1,646±0,075 0,963±0,610 1,123±0,051 0,928
Hình 3.25: Sự thay đổi giá trị mật độ quang của phim PVA nhuộm màu Methylene blue có chứa khối lượng Axit Boric khác nhau tại bước sóng 668 nm.
78
Như vậy hàm đặc trưng liều sử dụng mô hình truyền năng lượng là hòan toàn phù hợp vì chúng cho giá trị làm khớp hàm R2 từ 0,897 đến 0,970. Các kết quả này cho thấy xu hướng biến đổi màu của các loại phim khi chúng được chiếu ở các khoảng thời gian chiếu khác nhau trên nguồn nơtron nhiệt.
79
Kết luận Chương III
Chương III đã trình bày kết quả nghiên cứu sự suy giảm giá trị mật độ quang của phim mỏng nhuộm trên màu thuốc nhuộm crystal violet, methyl red, Methylene blue và methyl orange. Trong chương này, chúng tôi đã xây dựng được đường đặc trưng liều cho từng loại phim chứa các chất nhuộm màu khác nhau. Từ việc xác định độ nhạy màu đối với bức xạ gamma cho thấy phim PVA nhuộm Methylene blue có độ nhạy bức xạ là tốt nhất so với các màu còn lại. Chúng tôi cũng đã thực hiện việc nghiên cứu cải tiến chất lượng, tăng độ nhạy phim PVA nhuộm màu bằng việc khảo sát %PVA có trong phim cũng như đưa thêm Axit Boric vào phim. Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy phim PVA nhuộm màu với hàm lượng 2,94%
PVA với lượng chất phụ gia Axit Boric đưa vào nhỏ hơn 100 mg là loại liều kế màng mỏng phù hợp cho việc phát triển và ứng dụng hệ liều kế đo liều cao dùng trong công nghệ bức xạ ở Việt Nam.
Cũng trong chương này đã khảo sát đặc tính của loại màng mỏng PVA nhuộm màu Methylene blue khi được chiếu trên nguồn nơtron nhiệt tại kênh ngang số 2, Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt. Các kết quả tiến nghiên cứu phim PVA nhuộm màu có chứa các chất phụ gia khác nhau nhằm tăng thêm độ bền cơ học và độ nhạy màu với bức xạ của phim cho thấy phim PVA nhuộm màu. Các nghiên cứu của chúng tôi cho thấy việc đưa thêm chất phụ gia vào phim được chiếu xạ trên nguồn nơtron đã làm tăng quá trình khâu mạch trong polymer, dẫn đến việc tăng các tâm màu trong phim, giảm quá trình phá hủy các tâm màu. Quá trình này ngược lại với quá trình ngắt mạch của phim PVA nhuộm màu khi được chiếu trên nguồn gamma. Và quá trình tăng khối lượng chất phụ gia vào phim thì càng làm tăng quá trình tái tạo các tâm màu mới, làm giảm quá trình mất màu sau khi chiếu xạ. Sử dụng mô hình truyền năng lượng trong việc xác định hàm đặc trưng biến đổi mật độ quang của phim khi chiếu trên nguồn nơtron là phù hợp.
80
KẾT LUẬN CHUNG
Kết quả của luận án
Trong luận án này, chúng tôi đã nghiên cứu phát triển phương pháp đo liều bức xạ gamma trên phim mỏng PVA nhuộm màu và nghiên cứu một số tính chất của phim mỏng PVA nhuộm màu khi chiếu trên chùm nơtron nhiệt tại kênh số 2 của Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt. Những kết quả chính của luận án được tóm tắt như sau:
1. Đã nghiên cứu thành công phim màng mỏng PVA được nhuộm màu dùng trong kiểm soát liều phóng xạ gamma ở khoảng liều rộng từ 0 đến 150kGy. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá được sự biến đổi màu của phim PVA nhuộm màu khi chúng được chiếu xạ ở các mức liều khác nhau. Bên cạnh đó, chúng tôi đã khảo sát và đánh giá độ nhạy màu với bức xạ trên các phim được nhuộm các màu khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy phim nhuộm màu xanh methylence có độ nhạy màu tốt nhất so với các thuộc nhuộm còn lại với bức xạ gamma ở khoảng liều rộng từ 0 đến 150 kGy. Đã tiến hành khảo sát vai trò và sự ảnh hưởng của hàm lượng dung dịch phần trăm PVA lên khả năng làm việc của phim và cho thấy phim với hàm lượng 2,94% PVA thì độ suy giảm mật độ quang riêng của phim đạt giá trị cao nhất, đồng nghĩa với việc phim có khả năng làm việc tốt nhất so với các hàm lượng %PVA khác được khảo sát. Để tăng độ nhạy bức xạ của phim, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đưa thêm một lượng Axit Boric phù hợp vào trong phim.
Lượng chất Axit Boric được đưa thích hợp vào đã làm tăng giá trị mật độ quang của phim trước chiếu và độ suy giảm mật độ quang riêng của phim cũng tăng lên cho thất độ nhạy bức xạ gamma của phim cũng được cải thiện rõ rệt.
2. Đã bước đầu nghiên cứu một số tính chất của phim PVA nhuộm màu khi chiếu trên chùm nơtron nhiệt tại kênh số 2 của Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt.
Trong phần này, chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của các chất phụ gia lên giá trị mật độ quang của phim sau khi được chiếu trên nguồn nơtron. Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc đưa thêm chất phụ gia vào đã làm giảm quá trình phá hủy các tâm màu của phim khi chúng được chiếu trên nguồn nơtron. Điều này cho
81
thấy phi PVA được nhuộm màu đưa thêm chất phụ gia đã làm giảm độ nhạy màu của phim với bức xạ nơtron.
3. Nghiên cứu và sử dụng thành công mô hình truyền năng lượng trong việc xác định đường đặc trưng liều cho phim PVA nhuộm màu cho cả quá trình chiếu xạ gamma và nơtron.
Các kết quả nghiên cứu này là đáng tin cậy, đã được công bộ trên các tạp chí chuyên ngành có uy tín cho thấy loại phim màng phỏng PVA được nhuộm màu có thể ứng dụng trong việc kiểm soát liều cao của chiếu xạ gamma và nơtron trên Lò nghiên cứu. Tuy nhiên, để có thể đánh giá đầy đủ hơn về phim PVA nhuộm màu trong quá trình kiểm soát liều nơtron trên Lò nghiên cứu, chúng tôi đề xuất nghiên cứu tiếp một số vấn đề sau:
1. Phân tách được sự đóng góp của liều gamma và liều nơtron lên phim PVA nhuộm màu khi chiếu trên Lò nghiên cứu thông qua giá trị mật độ quang.
2. Kiểm soát và giảm quá trình thay đổi mật độ quang của phim nhuộm màu khi được lưu trữ sau khi chiếu trên nguồn nơtron Lò nghiên cứu.
82
DANH SÁCH CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Anh Thi Vo, Nghiep Dai Tran, Giap Van Trinh, Diep Bang Tran, Binh Van Nguyen (2018) Investigation characteristics of polyvinyl alcohol films dyed Methylene blue as a radiation dosimeter, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, https://doi,org/10,1007/s10967-018-5921-2
2. Anh Thi Vo, Nghiep Dai Tran, Giap Van Trinh, Son Ngoc Pham (2018) Effect of thermal neutron irradiation at No. 2 channel of Dalat nuclear research reactor on dyed polyvinyl, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, https://doi.org/10.1007/s10967-018-6177-6
3. Vo Thi Anh, Tran Dai Nghiep, Trinh Van Giap (2018) To Determine Dose Response Curves of Dyed Polyvinyl Alcohol Films Irradiated with Gamma- Rays, Open Journal of Safety Science and Technology, 8:13-19
4. Nguyễn Thành Công,Võ Thị Anh, Trần Đại Nghiệp (2016), Nghiên cứu sự hấp thụ bức xạ gamma trong phim đổi màu do bức xạ, Tạp chí khoa học Trường Đại học Vinh, 45 (1A): 13-16
5. Võ Thị Anh, Trịnh Văn Giáp, Trần Đại Nghiệp, Nguyễn Thành Công (2018) Nghiên cứu sự nhậy màu của phim Poly(vinyl Alcohol) nhuộm màu bị chiếu xạ gamma, Tạp chí khoa học Trường Đại học Vinh, 47 (1A): 14-20
6. Võ Thị Anh, Nguyễn Thành Công, Trịnh Văn Giáp, Trần Đại Nghiệp và Phạm Ngọc Sơn (2018) Nghiên cứu sự nhậy màu của phim Poly(vinyl Alcohol) nhuộm màu chiếu trên nguồn nơtron, Tạp chí Khoa học (Trường Đại học Vinh), 46 (4A): 5-10
7. Võ Thị Anh, Trịnh Văn Giáp, Trần Đại Nghiệp (2015) Ảnh hưởng của các tác nhân hoá học đối với quá trình truyền năng lượng của bức xạ gamma trong các phim mỏng, Hội nghị khoa học và công nghệ Hạt nhân toàn quốc lần thứ XI, 6-7/8/2015, Thành phố Đà Nẵng
83