Để xác định hoạt độ riêng của các đồng vị phóng xạ có trong mẫu đất đá trong thực nghiệm xác định tốc độ đếm tạ đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch gamma đặc trƣng, biết hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần suy ra hoạt độ A của đồng vị phóng xạ nghiên cứu có trong mẫu phân tích theo công thức:
. abs
n A
I
Trong đó : n là tốc độ đếm đã trừ phông tại đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma đặc trƣng năng lƣợngEγ.
Iγ là hệ số phân nhánh ứng với bức xạ đặc trƣng Eγ
εabs là hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần ứng với năng lƣợng Eγ
Hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ Uran, Thori, Kali có trong mẫu đất đá thƣờng rất nhỏ, vì vậy mẫu đất đá phân tích cần có khối lƣợng đủ lớn . Hình học đo mẫu môi trƣờng nói chung, mẫu đất đá nói riêng khác so với nguồn điểm . Vì vậy cần phải xây dựng đƣờng cong hiệu suất ghi phù hợp với hình học đo mẫu môi trƣờng. Thƣờng đƣờng cong hiệu suất ghi đƣợc xác định bằng cách sử dụng mẫu chuẩn phóng xạ, có thành phần nền giống mẫu phân tích .Theo khuyến cáo của IAEA với mẫu đất đá ,mẫu chuẩn tƣơng ứng là mẫu RGU. Đây là mẫu chứa các đồng vị phóng xạ trong dãy 238U và 235U ở trạng thái cân bằng. Hoạt độ phóng xạ riêng của 238
U là : 4940 ± 10 Bq/kg và của 235U là : 228 ± 2 Bq/kg .
Để đảm bảo đồng nhất hình học đo giữa mẫu chuẩn và mẫu phân tích , mẫu chuẩn và mẫu phân tích đƣợc đựng trong hộp hình trụ plastic có đƣờng kính trong 10cm. Mẫu chuẩn và mẫu phân tích đƣợc đầm nén sao cho chiều cao của mẫu phân tích và mẫu chuẩn xấp xỉ nhau. Mẫu chuẩn và mẫu phân tích đƣợc nhốt ít nhất trong vòng 20 ngày trƣớc khi đo để thiết lập trạng thái cân bằng phóng xạ. Mẫu chuẩn và mẫu phân tích đƣợc đặt ngay sát đêtectơ . Khối lƣợng mẫu chuẫn là 99 gam.
Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân 43
Hình 3.10. Phổ gamma của mẫu chuẩn RGU khối lượng 99g được đo trên hệ phổ kế gamma BE5030 với thời gian đo 74349 s
Trong bảng số 3.7 đƣa ra hoạt độ của các đồng vị phóng xạ có trong mẫu chuẩn RGU1 và hệ số phân nhánh I của các vạch đặc trƣng đƣợc sử dụng để xây
dựng đƣờng cong hiệu suất ghi. Hình 3.10 là phổ gamma của mẫu chuẩn RGU đƣợc ghi nhận trên hệ phổ kế gamma trong thời gian đo 74349s . Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của các bức xạ gamma đặc trƣng đƣợc đƣa ra trong bảng 3.7. Trong bảng 3.7 cũng đƣa ra hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma đƣợc chọn để xây dừng đƣờng cong hiệu suất ghi. Đƣờng cong hiệu suất ghi đối với hình học đo mẫu phân tích đất đá đƣợc đƣa ra trên hình 3.10. Sự phụ thuộc của hiệu suất ghi vào năng lƣợng có dạng:
ln 43,19419 27,16359ln E6, 41001(ln ) ^ 2 0, 63866(ln ) ^ 3 0, 02338ln( ) ^ 4E E E
R2 0.99511
Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân 44
Bảng 3.7. Hiệu suất ghi tại các đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma đặc trưng cho các đồng vị phóng xạ có trong mẫu chuẩn .
Nguồn E ( keV) Hoạt độ phóng xạ A (Bq) Hệ số phân nhánh Iγ (%) Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần S
Hiệu suất ghi ε 210 Pb 46,53 446.4772 4,25 135130 0,0956±0,0071 234Th 63,29 446.4772 4,80 1.45E+05 0,1181±0,00866 234Th 143,74 20,60664 10,96 21576 0,1285±0,0088 235 U 163,35 20,60664 5,08 6466 0,0831±0,0061 214 Pb 242,2 446.4772 7,258 1.35E+05 0,0436±0,0043 234Th 295,22 446.4772 19,3 3.11E+05 0,0509±0,0035 214 Pb 609,31 446.4772 45,49 364768 0,0242±0,0015 214 Bi 806,17 446.4772 1,22 7650 0,0189±0,0002 234 Pa 2204,21 446.4772 5,08 14674 0,0089±0,0006 214 Bi 1120,28 446.4772 15,12 70820 0,0143±0,0009 1238,11 446.4772 5,79 25200 0,0132±0,0009 1764,49 446.4772 15,4 14674 0,0111±0,0076
Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân 45
Hình 3.11. Đường cong hiệu suất ghi được ghi nhận bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn với mẫu chuẩn RGU1 được đặt trên nắp đêtectơ.