Mô hình hệ giảm phông thụ động

Một phần của tài liệu Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai TL bằng GEANT4 và thực nghiệm (Trang 25)

Phóng xạ tự nhiên gồm có bức xạ vũ trụ và phóng xạ môi trường xung quanh hệ đo luôn luôn hiện hữu và ảnh hưởng đến phông phóng xạ của hệ đo. Ngoài ra các nguồn phóng xạ nhân tạo và các thiết bị bức xạ cũng ảnh hưởng đến phông phóng xạ của hệ đo. Có hai phương pháp để giảm phông cho hệ đo là: phương pháp giảm phông thụ động bằng cách xây dựng các khối che chắn cho hệ đo bằng vật liệu có Z lớn (như chì, bê tông) để hấp thụ hoàn toàn bức xạ môi trường ngoài hoặc có thể giảm phông chủ động bằng cách thiết lập sơ đồ đối trùng (dựa vào tín hiệu của bản tinh thể nhấp nháy hoặc ống đếm tỷ lệ đặt xung quanh hệ đo để phủ định tín hiệu mà hệ ghi nhận được). Phương pháp giảm phông chủ động được thực hiện khi chúng ta muốn loại bỏ ảnh hưởng của bức xạ vũ trụ có năng lượng cao và các hiệu

ứng thứ cấp của chúng. Chúng ta hoàn toàn có thể giảm phông hệ đo bằng cách kết hợp hai phương pháp giảm phông trên. Phông phóng xạ của hệ đo cũng có thể được loại bỏ hoàn toàn khi đặt hệ đo sâu dưới lòng đất.

Trong phương pháp giảm phông thụ động, vật liệu che chắn là vật liệu có bậc số nguyên tử Z lớn để hấp thụ hoàn toàn bức xạ bên ngoài. Và cũng có thể dùng một tổ hợp các vật liệu có số Z giảm dần tính từ ngoài vào trong như là chì, thiếc, đồng, nhôm… Lớp vật liệu ngoài cùng có Z lớn nhất sẽ hấp thụ các bức xạ của môi trường bên ngoài, còn các tia X đặc trưng do tương tác của bức xạ gamma môi trường với vật liệu có Z lớn sẽ được lớp vật liệu có nguyên tử số Z nhỏ hơn kế tiếp bên trong hấp thụ, quá trình cứ tiếp tục cho đến khi tia X đặc trưng của vật liệu cuối cùng không được ghi nhận trên đầu dò [7].

Thông thường bề dày của lớp chì ngoài cùng khoảng 15cm loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của bức xạ môi trường xung quanh. Chì được lựa chọn phải có hàm lượng 210Pb thấp, bởi vì đây là đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán rã là 22,3 năm bức xạ gamma với năng lượng 46,5keV kèm theo phân rã β của hạt nhân con 210Bi, những yếu tố này sẽ ảnh hưởng lên phổ ghi nhận của mẫu đo [13].

Tuy nhiên, nếu lớp che chắn thụ động quá dày hoặc quá lớn sẽ làm tăng các hiệu ứng thứ cấp của muon vũ trụ ảnh hưởng lên phổ ghi nhận. Có thể thấy việc loại bỏ ảnh hưởng của bức xạ gamma môi trường xung quanh và ảnh hưởng của bức xạ vũ trụ thứ cấp một cách thụ động là hai công việc không thống nhất với nhau. Do vậy, cần phải khảo sát để có một cấu hình giảm phông thụ động tối ưu cho hệ phổ kế gamma.

Nguyên tắc xây dựng hệ gamma phông thấp [13]:

1. Vật liệu che chắn và hệ thống làm lạnh gần đầu dò phải có hoạt độ phóng xạ thấp.

2. Hệ giảm phông chủ động, hệ thống làm lạnh, hệ điện tử… phải nằm ngoài lớp vật liệu che chắn.

4. Bức xạ đi vào trong lớp che chắn qua các khe hở không được tán xạ lên thành vật liệu che chắn đi vào đầu dò.

5. Hạn chế không khí bên ngoài đi vào bên trong lớp che chắn. 6. Không được giảm độ tin cậy của hệ đo.

Một phần của tài liệu Thiết kế hệ giảm phông thụ động cho đầu dò nai TL bằng GEANT4 và thực nghiệm (Trang 25)