3.1. Bồ trí thí nghiệm
Hệ phô kế gamma phông thấp sử dụng đầu dò HPGe GEMS0P4-§3 do hãng ORTEC sản suất được khảo sát trong khóa luận này. Trong đó, đầu dò HPGe GEMS50P4-83 là loại đầu do đồng trục loại p với hiệu suất tương đối là 50%, có đường
kính tinh thé 65,9 mm và chiều cao tinh thé là 11,5 mm. Các thông số hình học của
đầu đò đo nhà sản xuất cung cấp được đưa ra trong Bảng 2.4. Thành phần vật liệu của mẫu chuẩn đã trình bày trong các Bảng 2.6 và Bảng 2.7. Những giá trị này được sử dụng đẻ mô hình hóa dau đò trong quá trình mô phỏng. Mô phóng được thực hiện với
tông số hạt là 10° hạt. Đề thực hiện các phép do thực nghiệm, mẫu chuẩn được đặt tại vị trí sát mặt đầu dò (Hình 3.1). Mẫu chuẩn đựng trong hộp trụ có đường kính 7,3 cm, bẻ dày mẫu 2 cm.
Buong chi Mẫu chuẩn
Đầu đỏ HPGe
Hình 3.1. Mô hình hệ phô kế gamma xây dựng bằng chương trình MCNP6
Khóa luận sử dụng hai phần mém xử lý phô là GENIE 2K và COLEGRAM. Sau khi thu nhận phô gamma của các mẫu chuẩn, tiến hành trừ phông trực tiếp trong phan mém GENIE 2K. Việc trừ phông sẽ được tính theo tỷ lệ thời gian đo phông và đo mẫu.
Đối với GENIE 2K thu được các thông tin của phô như ngày do, thời gian do và có thé đọc phô dé lấy ra số kênh tương ứng với đỉnh năng lượng cần quan tâm trong khóa luận theo từng mẫu chuẩn. Sau đó, sử dụng phần mềm COLEGRAM đề xác định điện tích đỉnh năng lượng toàn phần theo số kênh. Thời gian đo phô gamma của các mẫu
tNtằ
chuẩn được đưa ra trong Bảng 3.1. Đối với 2 mẫu IAEA 434 và LAEA-447 có thời gian đo dài hơn so với các mẫu khác vì cần lấy đủ thông kê số đếm.
Bang 3.1. Thời gian đo phô gamma của các mẫu chuẩn
Tên pho gamma Thời gian do (s)
Phông §6400 IAEA-RGU-I 86400 IAEA-RGTH-I
IAEA-434
IAEA-447
Phé thực nghiệm và các đỉnh năng lượng trong mô phỏng của mẫu IAEA-RGU- 1 được trình bay trong Hình 3.2 và Hình 3.3. Đối với Hình 3.2, nang lượng được lay theo thang đo từ 0 MeV đến 0,5 MeV, Hình 3.3 từ 0,5 đến 3 MeV. Pho thực nghiệm là phô đo bằng hệ phô gamma sử dụng đầu do HPGe. Các đỉnh màu được chú thích trên hình là đính năng lượng trong phd mô phỏng chạy với số hạt là 1 tỷ hạt.
s e £ £
2 +. sổ a 466 kẹV
f RL OA Ä_ —633 keV
=~ > —92.3 keV
=_. “ =
% # 4 BE —1862 kev
4 ¢§ 3 % —2420 keV
šŠ( 3. 8) 5, —2952 kev
~ —351.2 keV
— 6093 keV
— 1120.3 keV
— 1238.1 keV
i — 1764.5 keV
—— — 2204.2 keV
- ni == L2 Ss GF ar ieee — Phd thực nghiện
i) i' —
0.0 61 0.2 0.3 0.4 0.5
Năng lượng (MeV)
Hình 3.2. Phô thực nghiệm và các đỉnh năng lượng trong mô phỏng của mẫu IAEA-
RGU-1 (0 MeV - 0,5 MeV)
23
— 63.3
— 92.3
—— 186.2
—— 242.0
— 295.2
— 351.2
— 609.3
609.3 keV 2 Pp 1120.3 keV 2 4Bi) 1238.1 keV 2 4Bi) 1764.5 kev 2! 4pi, 2204.2 kev 7 4B; —465 keVkeVkeVkeVkeV
keV keV keV
0.5 1.0 15 2.0 25
Nang lượng (MeV)
Hình 3.3. Phố thực nghiệm và các định năng lượng trong mô phỏng của mẫu IAEA-
RGU-1 (0,5 MeV - 3 MeV)
3.0
3.2. Xác định hiệu suất ghi đỉnh năng lượng toàn phần cho các mẫu chuẩn
Dường cong hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần được xây dựng tương ứng với mỗi mẫu chuẩn trong khoảng năng lượng 46,5 keV đến 2641,7 keV. Hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phan duoc xác định bang biểu thức (1.5).
Tai năng lượng 186.2 keV có sự chồng chập giữa đỉnh năng lượng của “Ra và
?3⁄U, Do đó, số đếm tại đỉnh năng lượng 186,2 keV bao gồm 57,2% của Ra (186,2 keV) và 42,8% của *5U (185,7 keV). Hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phan của đồng
vị Ra ứng với năng lượng 186,2 keV được tính theo biểu thức (3.1) [12.13]:
N,(E)
s,(ˆ "Ra]=52/7%———L4) Ad, (E)m1%
Trong đó
.A + ` ` À
N,,(E) là diện tích đỉnh năng lượng toàn phan.
A là hoạt độ mẫu chuân do IAEA cung cấp (Bq/kg).
t là thời gian đo (s).
(3.1)
24
1, (E) là xác suất phát bức xạ gamma ứng với năng lượng (%).
m là khối lượng mẫu đo (kg).
Trong quá trình phân rã, ?"°Bi phân nhánh thành hai đồng vị là ?9®TI và ?!?Po (Hình 1.5). Đối với nhánh thứ nhất, ?!?B¡ phát hạt alpha trở thành đồng vị ?'*TI xác suất phân nhánh là 35,96%. Vì vậy, hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phan của đồng vị 20#T{ cần chia cho xác suất phân nhánh là 35,96%.
N.(E)
°,(”T)= Atl, (E)m /35,96% (3.2)
Sai số của hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phan được xác định băng phương pháp truyền
sai số, Trong đó, sai số của số đếm được tính theo phân bố Poisson ðy = VN
(3.3)
Hoạt độ của các mẫu chuẩn do IAEA cung cap được đưa ra trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Hoạt độ các mẫu chuẩn [16]
Hoạt độ (Bq/kg)
IAEA-RGU-1 : 4940+30
IAEA-RTh-l 3250+90
IAEA-434
120+11 425+10
25
Dường chuẩn hiệu suất ghi đỉnh năng lượng toàn phần của các mẫu được làm
khớp theo hàm đa thức:
Inc = B+B,InE+B,(InE) +B,(InE)`+B,(InE)°+B,(InE) (34)
với Ine, InE lần lượt là loganepe của hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phan va loganepe của năng lượng; B, Bị, Ba, Bs, Bs, Bs là các tham số có được từ việc làm khớp hàm.
Sử dụng phần mềm ORIGIN đề làm khớp hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần từ kết quả thực nghiệm. Độ sai biệt hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phan giữa giá trị thực nghiệm và làm khớp của các mẫu chuẩn được tính theo biểu thức (3.5):