12 34 2n+1Tr(γ γ γ γ γ ) =
3.3.4. Tiết diện tán xạ Compton tính theo lý thuyết của ba vật liệu sắt, thép C45 và thép CT3.
biệt ở đây do sai số thí nghiệm, chưa loại bỏ tiết diện tán xạ Rayleigh và hàm lượng nguyên tố trong vật liệu làm bia. Hàm lượng dùng trong tính toán và mô phỏng của các nguyên tố trong thép C45 và thép CT3 được lấy trung bình của hàm lượng cao nhất và nhỏ nhất mà tiêu chuẩn cho phép. Trong thực tế,hàm lượng của của các nguyên tố trong bia thép C45 và thép CT3 được sử dụng trong thí nghiệm có sự sai khác so với hàm lượng dùng mô phỏng. Do đó, ta thấy sự sai biệt các số liệu thực nghiệm của vật liệu sắt thấp hơn so với thép C45 và thép CT3.
3.3.4. Tiết diện tán xạ Compton tính theo lý thuyết của ba vật liệu sắt, thép C45và thép CT3. và thép CT3.
Như ta đã đề cập ở chương 2, tiết diện tán xạ Compton cho một vật liệu gồm nhiều nguyên tố phụ thuộc vào năng lượng tia gamma tới, số bậc nguyên tử Z và hàm lượng của nguyên tố đó có trong vật liệu. Để thấy rõ sự phụ thuộc trên, ta biểu diễncác kết quả tiết diện tán xạ Compton tính toán theo lý thuyết của các vật liệu sắt, các hợp kim của sắt, thép C45 và thép CT3 được trình bày trong phần phụ lục bảng P.1, P.2, P.3 trong hình 3.8.
Hình 3.13.Tiết diện tán xạ Compton của sắt, thép C45 và thép CT3 tính toántheo lý thuyết
Tiết diện tán xạ tỉ lệ nghịch với năng lượng tia gamma tới. Trong hình 3.8, ta thấy với cùng một vật liệu trên thì năng lượng của chùm tia gamma tới càng tăng thì tiết diện tán xạ Compton càng giảm.
Tiết diện tán xạ còn phụ thuộc vào số Z. Các đơn chất Z càng lớn thì tiết diện càng lớn. Đối với hợp chất, nguyên tố pha tạp thêm có Z nhỏ hơn chất ban đầu thì tiết diện tán xạ Compton sẽ giảm. Ngược lại, nguyên tố pha tạp thêm có Z lớn hơn chất ban đầu thì tiết diện tán xạ Compton sẽ tăng . Với cùng một mức năng lượng của chùm tia gamma tới, ta thấy so sánh tiết diện tán xạ Compton của ba chất thì sắt là lớn nhất và của thép C45 là nhỏ nhất. Mặc dù thành phần chính của thép C45 và thép CT3 là sắt nhưng do pha tạp với các nguyên tố khác nên làm cho tiết diện của thép thay đổi. Do hầu hết các nguyên tố pha tạp có số Z nhỏ hơn của sắt nên tiết diện tán xạ của thép này nhỏ hơn sắt.
Ngoài ra, tiết diện tán xạ còn phụ thuộc vào hàm lượng nguyên tố có trong vật liệu. Cùng là hợp kim của sắt nhưng hàm lượng nguyên tố của thép C45 và thép CT3 khác nhau. Từ bảng 3.2 , ta thấy hàm lượng carbon (Z=6) trong thép C45 lớn hơn nhiều so với thép CT3. Do đó, tiết diện tán xạ Compton của thép CT3 lớn hơn thép C45.
Như vậy, trong chương này các kết quả tính tiết diện tán xạ của gamma trên một số vật liệu sắt, hợp kim của sắt gồm C45 và CT3 từ công thức lý thuyết (2.59) được so sánh với các kết quả từ NIST, tính từ chương trình mô phỏng MCNP5 và đo từ thực nghiệm. Tiết diện tán xạ Compton của gamma cho các vật liệu này tính trong vùng năng lượng 0,25 MeV đến 2,6 MeV mà hiệu ứng Compton chiếm ưu thế. Độ sai biệt của kết quả tính toán so với các số liệu khác khá thấp (sai biệt lớn nhất chỉ có 6,41%). Kết quả tính toán từ công thức (2.59) trên các vật liệu sắt, hợp kim của sắt là thép C45 và thép CT3 cho thấy rõ sự phụ thuộc của tiết diện tán xạ Compton vào năng lượng tới của tia gamma, số Z và thành phần phần trăm hàm lượng của các nguyên tố có trong hợp kim.