Tài liệu Xác định hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong mẫu moss – soil và spiked water bằng hệ phổ kế gamma phông thấp cho bài toán so sánh quốc tế của iaea

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Đề tài XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG MẪU MOSS – SOIL VÀ SPIKED-WATER BẰNG HỆ PHỔ KẾ GAMMA PHÔNG THẤP CHO BÀI TOÁN SO SÁNH QUỐC TẾ CỦA IAEA MÃ SỐ: CS.2011.19.53 Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hoàng Đức Tâm Thành phố Hồ Chí Minh – 2012 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1. ThS. Hoàng Đức Tâm, chủ nhiệm đề tài. 2. ThS. Trần Thiện Thanh, Khoa Vật lý và Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh. 1 MỤC LỤC DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH ......................................................................... 1 MỤC LỤC ........................................................................................................ 2 TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......................................................... 3 SUMMARY...................................................................................................... 5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THỰC NGHIỆM........................................................ 6 1.1. Các phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ mẫu môi trường [3] ........... 6 1.1.1. Phương pháp tương đối .............................................................................. 6 1.1.2. Phương pháp tuyệt đối ............................................................................... 7 1.2. Hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ [2] ............................................................. 10 1.3. Phương pháp thực nghiệm xác định hiệu suất ghi của detector đối với mẫu dạng hình trụ ............................................................................................... 12 1.4. Thực nghiệm.................................................................................................. 13 1.4.1. Chuẩn bị mẫu chuẩn ................................................................................. 13 1.4.2. Chuẩn bị mẫu đo ...................................................................................... 14 1.4.3. Hệ phổ kế gamma..................................................................................... 15 1.4.4. Xử lí phổ................................................................................................... 17 CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 19 2.1. Hiệu suất ghi nhận của detector đối với mẫu khối dạng hình trụ ........... 19 2.2. Hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ .................................................................. 20 2.2.1. Hiệu chỉnh cho mẫu Moss-soil................................................................. 21 2.2.2. Hiệu chỉnh cho mẫu Spiked-water ........................................................... 21 2.3. Hoạt độ và hoạt độ riêng của mẫu Moss-soil ............................................. 22 2.4. Hoạt độ và hoạt độ riêng của mẫu Spiked-water 1, 2 và 3 ....................... 25 2.5. Nhận xét ......................................................................................................... 30 KẾT LUẬN .................................................................................................... 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 32 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 33 2 TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG MẪU MOSS – SOIL VÀ SPIKED-WATER BẰNG HỆ PHỔ KẾ GAMMA PHÔNG THẤP CHO BÀI TOÁN SO SÁNH QUỐC TẾ CỦA IAEA Mã số: CS.2011.19.53 Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hoàng Đức Tâm Tel: 0909598871 E-mail: [email protected] Cơ quan chủ trì đề tài : Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm TP.HCM Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện : Phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Việt Nam. Thời gian thực hiện: 04/2011 – 04/2012. 1. Mục tiêu:Phân tích hoạt độ của các đồng vị phóng xạ của mẫu Spiked-water bao gồm 54 Mn, soil bao gồm 228 40 57 Co, K, 60 60 Co, Co, 65 65 Zn, Zn, 134 134 Cs, Cs, 137 137 Cs, Cs, 133 208 Ba và Tl, 210 152 Pb, Eu và mẫu Moss- 214 Pb, 214 Bi, 226 Ra, Ac, 234Th và 241Am. 2. Nội dung chính - Xây dựng đường cong hiệu suất của detector HPGe theo năng lượng đối với mẫu có dạng hình trụ trong vùng từ năng lượng từ 46,54keV đến 1847,42keV. - Tính toán hệ số hiệu chỉnh sự suy giảm tuyến tính đối với các mẫu Mosssoil và Spiked-water. - Tính toán hoạt độ riêng của các đồng vị phóng xạ của mẫu Spiked-water bao gồm 54 Mn, 57 Co, 60 Co, 65 Zn, 3 134 Cs, 137 Cs, 133 Ba và 152 Eu và mẫu Moss-soil bao gồm 40K, 60Co, 65Zn, 226 - 134 Cs, 137 Cs, 208 Tl, 210Pb, 214 Pb, 214Bi, Ra, 228Ac, 234Th và 241Am. So sánh kết quả tính toán của đề tài và kết quả công bố của IAEA. 3. Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế-xã hội) - Đã xác định được hoạt độ của các đồng vị phóng xạ có trong mẫu Mosssoil và Spiked-water. - Đề tài đã hướng dẫn thành công một luận văn tốt nghiệp đại học của sinh viên. - Kết quả tính toán hiệu chỉnh sự tự hấp thụ (một phần của đề tài) đã được báo cáo tại hội nghị Vật lý hạt nhân, Vật lý năng lượng cao và vật lý thiên văn toàn quốc tại Hà nội. Kết quả này cũng được đăng trong Proceedings of the topical conference on nuclear physics, high energy physics and astrophysics (Science and technics publishing house - 2010) (Phụ lục). - Ngoài ra, kết quả về việc xây dựng đường cong hiệu suất trong vùng năng lượng từ 81.0keV – 1764.5keV đã được đăng trong tạp chí khoa học tự nhiên của Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh (Phụ lục). 4 SUMMARY Project Title: Determination of specific activity of radionuclides in Moss-soil and Spiked-water using HPGe Spectrometry System for the Worldwide Open Proficiency Test of IAEA Code number: CS.2011.19.53 Coordinator: MSc. Hoang Duc Tam Implementing Institution: Faculty of Physics, Ho Chi Minh City University of Pedagogy. Cooperating Institution(s): Faculty of Physics and Engineering Physics, Ho Chi Minh City Univercity of Science, Vietnam National University. Duration: from April-2011 to April-2012 1. Objectives: Determination of specific activity of radionuclides : 54Mn, 57Co, 60 Co, 65 65 Zn, 134 Zn, 134 Cs, Cs, 137 137 Cs, Cs, 208 133 Ba and 210 Tl, Pb, 214 152 40 60 Th and 241 Eu (Moss-soil sample) and Pb, 214 Bi, 226 Ra, 228 Ac, 234 K, Co, Am (Spiked-water samples) 2. Main contents: - Forming the curve of efficiency of HPGe detector versus energies. - Calculation of the linear absorbed factors. - Analysis of experimental data. - Determination of specific activity of radionuclides : 134 Co, 65 Zn, 134Cs, 137Cs, 208Tl, 210Pb, 214Pb, 214Bi, 226Ra, 228Ac, 234Th and Ba and 152 57 Zn, Cs, 133 Mn, 65 Cs, 137 54 Eu (Moss-soil sample) and 40 K, 60 Co, 60 Co, 241 Am (Spiked-water samples) 3. Results obtained: Results of specific activity of radionuclides in Moss-soil and Spiked-water Samples. 5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THỰC NGHIỆM 1.1. Các phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ mẫu môi trường [3] Trong xác định hoạt độ phóng xạ mẫu môi trường, hai phương pháp thường được sử dụng  Phương pháp tương đối: mẫu cần đo được đo cùng dạng hình học với mẫu chuẩn. Tỉ số của diện tích đỉnh tương ứng với nguyên tố quan tâm trong hai phổ dùng để tính hoạt độ phóng xạ.  Phương pháp tuyệt đối: dùng đường cong hiệu suất để xác định trực tiếp hoạt độ phóng xạ. Mục đích của việc phân tích phổ gamma của các mẫu môi trường là để xác định hoạt độ riêng của các nhân phóng xạ phát tia gamma và sai số của kết quả. Phương pháp này thường được áp dụng cho các mẫu môi trường. Các phép đo phổ gamma gần đây được xem là phương pháp phân tích đa nhân chủ yếu dựa vào việc sử dụng detector bán dẫn có độ phân giải cao như detector phẳng, đồng trục hoặc giếng. Phương pháp xác định hoạt độ riêng bằng phép đo phổ gamma gồm các bước sau:    Chuẩn bị mẫu chuẩn và mẫu đo. Phân tíchphổ. Tính toán kết quả. Quá trình này cũng có thể áp dụng cho các mẫu khác như mẫu sinh học, mẫu kim loại, mẫu lỏng, … 1.1.1. Phương pháp tương đối Một trong những ưu điểm của phương pháp tương đối là không cần phải có những số liệu hạt nhân và thông số thực nghiệm như trong phương pháp tuyệt đối. Do đó, công việc trở nên đơn giản hơn và sai số phân tích chủ yếu phụ thuộc vào sai số của hàm lượng mẫu chuẩn và sai số thống kê. Các nguồn sai số này có thể giảm hoặc khống chế được. Cần sử dụng các mẫu chuẩn giống với mẫu phân tích về hàm lượng, về chất nền và sự phân bố đồng đều của các nguyên tố ở trong mẫu để tăng độ chính xác. 6    eI t m P 5 K  N i 1 i     gs     5 Ac N  eI gts m P i 1K i  m  c Am (1.1) Do các mẫu đo được đem đo ở cùng hệ phổ kế gamma nên εm = εc, K4m = K4c. Số đếm được tính tại đỉnh năng lượng của cùng một đồng vị nên Iγm = Iγc. Nếu đồng vị mà chúng ta quan tâm có chu kì bán rã lớn trong khi thời gian đo mẫu nhỏ (thường khoảng vài ngày), khi đó xem như K1m = K1c = 1 và K2m = K2c = 1. Ngoài ra, mẫu chuẩn và mẫu đo có chứa cùng một nhân phóng xạ nên K5m = K5c = 1. Từ đó chúng ta có công thức tính hoạt độ đồng vị phóng xạ theo phương pháp tương đối như sau: Am  Ac N mtcmc N ctmmm (1.2) trong đó:  Am, Ac là hoạt độ đồng vị phóng xạ của mẫu đo và mẫu chuẩn.  Nm, Nc là số đếm đã trừ phông của mẫu đo và mẫu chuẩn tại đỉnh năng lượng của đồng vị cần phân tích.  mm, mc là khối lượng của mẫu đo và mẫu chuẩn.  tm, tc là thời gian đo mẫu đo và mẫu chuẩn. Phương pháp tương đối cho kết quả với độ chính xác cao nhưng việc làm mẫu chuẩn đòi hỏi mất nhiều thời gian và công sức. Và càng khó khăn, tốn kém hơn khi phải chuẩn bị một loạt những mẫu chuẩn với những hoạt độ xác định để đo kèm với mẫu cần xác định hoạt độ. Do đó, nếu trong một phạm vi sai số cho phép thì phương pháp tuyệt đối - tính hoạt độ dựa vào đường cong hiệu suất - là một phương pháp tương đối hiệu quả, kinh tế và dễ thực hiện. 1.1.2. Phương pháp tuyệt đối Đây chính là phương pháp được sử dụng trong đề tài.Trong phương pháp này, việc xác định hoạt độ chủ yếu dựa vào hiệu suất bức xạ phát ra từ mẫu chuẩn của detector. Hoạt độ riêng của nhân phóng xạ phát gamma có trong mẫu được tính theo công thức sau: 7 A  N 1 5 e.I g .m P i 1C i (1.3) Π 5i=1Ci = C1C 2 C3C 4 C5 là tích của các hệ số hiệu chỉnh.  ε là hiệu suất ghi tại đỉnh năng lượng quan tâm.  Iγ là xác suất phát tia gamma tại đỉnh năng lượng quan tâm.  m (kg) là khối lượng mẫu.  N là diện tích đỉnh thực được hiệu chỉnh từ đỉnh năng lượng quan tâm và được cho bởi công thức : N  Ns  ts tb Nb (1.4) trong đó:  NS là diện tích đỉnh thực trong phổ của mẫu đo.  Nb là diện tích đỉnh thực tương ứng trong phổ của phông.  ts (s) là thời gian đo mẫu.  tb (s) là thời gian đo phông. C1 là hệ số hiệu chỉnh sự phân rã phóng xạ từ lúc mẫu được tạo ra đến khi bắt đầu đo. C1  e ln 2t  TR (1.5) vớiΔt là thời gian từ lúc mẫu được tạo ra đến lúc bắt đầu đo và TR là thời gian bán rã của nhân phóng xạ. Nếu Δt≪ TR thì C1=1. C2 là hệ số hiệu chỉnh phân rã phóng xạ trong khi đo. ln 2t      T C2  1  exp R   ln 2  t   TR với t là thời gian đo mẫu. Nếu t ≪ TR thì C2 = 1. C3 là hệ số hiệu chỉnh đối với sự mất mát xung do lấy tổng ngẫu nhiên 8 (1.6) C 3  e 2 R t (1.7) vớiτ là độ phân giải thời gian của hệ đo và R là tốc độ đếm trung bình. Đối với tốc độ đếm chậm, hệ số hiệu chỉnh này được lấy là 1. C4 là hệ số hiệu chỉnh trùng phùng cho nhân phân rã xuyên qua tầng phát photon liên tiếp. Nếu nhân không phát gamma theo dạng tầng thì C4= 1. Cũng như nếu mẫu chuẩn và mẫu đo chứa cùng nhân phóng xạ thì không cần có sự hiệu chỉnh này (C4= 1). Hệ số hiệu chỉnh C4 đối với năng lượng E của nhân phóng xạ phát phóng xạ thành tầng được định nghĩa là tỉ số giữa hiệu suất biểu kiến εp(E) và hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần ε(E) tại cùng một đỉnh năng lượng có được từ đường cong năng lượng đo với nhân phát photon đơn: C5  e p( E ) e( E ) (1.8) C4 phụ thuộc vào sơ đồ phân rã phóng xạ, hình học, thành phần mẫu và thông số của detector. C5 là hệ số hiệu chỉnh sự tự suy giảm trong mẫu đo so với mẫu chuẩn. Nếu matrix của mẫu chuẩn và mẫu đo giống nhau thì C5 = 1. Trong phạm vi của đề tài này, các đối tượng cần xác định hoạt độ là các đồng vị phóng xạ có trong các mẫu Moss-soil và Spiked-water. Để xác định được hoạt độ này thì cần phải xây dựng được đường cong hiệu suất, tuy nhiên mẫu chuẩn mà chúng tôi sử dụng là mẫu RGU-1 [8] và nhìn chung thì mẫu chuẩn này có matrix mẫu không giống như mẫu cần đo (Moss-soil và Spiked-water). Chính sự khác nhau này dẫn đến yêu cầu cần phải hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ. Trong phần sau, chúng tôi sẽ đề cập đến sự hiệu chỉnh về hiệu ứng tự hấp thụ này. Việc xác định sai số được thực hiện bằng cách áp dụng công thức tính sai số như sau:  N e m I g   A  A       N m I g  e (1.9) Đối với phương pháp này, chúng ta phải xác định hiệu suất ghi của detector (ε) đối với từng hình học mẫu nhất định. Việc xác định hiệu suất ghi đỉnh năng lượng trong đề tài này được chúng tôi tiến hành bằng cách sử dụng mẫu chuẩn 9 RGU-1 có các đồng vị phát ra các đỉnh năng lượng trong phạm vi năng lượng từ 46,54keV đến 1847,42keV. Trong đề tài này, khi xác định hoạt độ riêng của các đồng vị phóng xạ, chúng tôi chỉ hiệu chỉnh hai hiệu ứng là hiệu ứng tự hấp thụ và hiệu chỉnh thời gian phân rã.Nguyên nhân của việc hiệu chỉnh này là chúng tôi đưa các kết quả của việc xác định hoạt độ về cùng thời gian với thời gian mà IAEA [5] công bố hoạt độ để so sánh các kết quả của chúng tôi xác định và kết quả của IAEA. Như vậy, với việc hiệu chỉnh hai hiệu ứng trên, công thức xác định hoạt độ được tính như sau N 1 e.I g .m C 1C 5 A Trong trường hợp đồng vị phát ra nhiều đỉnh năng lượng, để tăng độ chính xác cho kết quả đo, chúng tôi sử dụng công thức sau:  A  N i 1 N Ai / ui2 1 / ui2 i 1 (1.10) và sai số phép đo được tính theo công thức uA  1  i11 / ui2 N (1.11) ở đây, Ai là hoạt độ phóng xạ tính từ đỉnh năng lượng thứ i, ui là sai số của Ai. Mẫu Moss-soil và Spiked-water mà chúng tôi cần xác định hoạt độ, có rất nhiều đồng vị phát ra các đỉnh năng lượng khác nhau. Do vậy việc xác định hoạt độ được chúng tôi sử dụng các công thức 1.10 và 1.11. 1.2. Hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ [2] Như đã đề cập trong phần trước, hiệu chỉnh hiệu ứng tự hấp thụ là việc làm cần thiết nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả xác định hoạt độ do sự khác nhau của matrix mẫu chuẩn và matrix mẫu cần đo. Hệ số hiệu chỉnh được xác định theo công thức sau: 10 C= haáp thuï C chuaån = C maãu ño ( ( ) )  µ ( E )maãu ño  1 − exp ( −µ ( E )chuaån ⋅ x )   ⋅ µ E ( ) chuaån  1 − exp ( −µ ( E ) maãu ño ⋅ x )  (1.10) Như vậy, trong công thức trên, cần phải xác định được hệ số suy giảm tuyến tính.Có nhiều phương pháp để xác định hệ số suy giảm tuyến tính. Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng phương pháp truyền qua để xác định. NS NS Hộp rõng x Mẫu đo N0 N Hình 1.1.Bố trí thí nghiệm để đo hệ số suy giảm tuyến tính và hệ số suy giảm khối Bố trí thí nghiệm trong phương pháp truyền qua nhằm xác định hệ suy giảm tuyến tính bao gồm: nguồn phóng xạ, giá đỡ nguồn, mẫu và bộ chuẩn trực bằng chì (collimator). Để thu được chùm tia gamma song song phát ra từ nguồn, chúng tôi sử dụng hai collimator: một được đặt giữa nguồn phóng xạ và hộp chứa mẫu, cái còn lại được đặt giữa hộp chứa mẫu và detector. Bề dày của detector phải đủ lớn để có thể hấp thụ được 98,2% photon năng lượng cao nhất. Để xác định được hệ số suy giảm tuyến tính ứng với các giá trị năng lượng dưới 2MeV, chúng tôi sử dụng mẫu chuẩn có chứa các đồng vị phóng xạ 133 226 Ra và Ba với các đỉnh năng lượng phân bố đều từ 46,54 keV đến 1847,42 keV. Công thức xác định hệ số suy giảm tuyến tính:  N (E)  1 µ ( E ) = ⋅ ln  0  x  N (E)  11 (1.11) ở đây, N0(E) và N(E) là số đếm thực của tương ứng với năng lượng E đối với hộp rỗng và hộp chứa mẫu. Sai số được tính theo công thức truyền sai số [4] u 2 (µ) u 2 ( x ) = + µ2 x2  u 2 ( N 0 (E) ) u 2 ( N ( E ) )  ⋅ +  N 2 ( E )     N 02 (E) 2 N 0 (E) ln    N (E)  1 (1.12) 1.3. Phương pháp thực nghiệm xác định hiệu suất ghi của detector đối với mẫu dạng hình trụ Trong đề tài này, do cần phân tích nhiều đồng vị phóng xạ có trong mẫu, việc sử dụng phương pháp tương đối mặc dù cho kết quả tốt hơn như đã đề cập ở trên nhưng lại cần rất nhiều mẫu chuẩn. Do vậy để xác định hoạt độ phóng xạ của các đồng vị phóng xạ có trong mẫu Moss-soil và Spiked-water, chúng tôi sử dụng phương pháp tuyệt đối. Một trong những yêu cầu của phương pháp này là cần phải xây dựng đường cong hiệu suất ghi của detector tương ứng với các đỉnh năng lượng phát ra từ các đồng vị có trong mẫu và ứng với mẫu có dạng hình học nhất định. Phổ gamma được ghi nhận bằng chương trình thu nhận phổ Maestro-32 và quá trình xử lý phổ chúng tôi sử dụng chương trình Genie-2000. Thời gian đo mẫu là 259200s (3 ngày).Như vậy, trong công thức tính hoạt độ phóng xạ, ngoại trừ phải xác định hiệu suất ghi nhận của detector, các đại lượng còn lại đều có thể thu thập được từ chương trình ghi nhận và xử lí phổ. Nhiệm vụ tiếp theo là xây dựng hàm hiệu suất ghi nhận của detector theo năng lượng ứng với mẫu có dạng hình trụ (dạng hình học này không thay đổi trong suốt quá trình thực nghiệm). Nhiều công trình trước đây đã chỉ ra rằng hiệu suất ghi nhận của detector phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố: năng lượng và hình học đo. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng một hình học mẫu dạng trụ và tiến hành xây dựng đường cong hiệu suất theo năng lượng. Việc xây dựng đường cong hiệu suất theo năng lượng được tiến hành qua các bước sau: 12  Sử dụng hệ phổ kế gamma phông thấp để xác định hiệu suất ghi của detector đối với các đỉnh năng lượng có trong mẫu chuẩn RGU-1. (từ 46,54 keV đến 1847,42 keV).  Từ các số liệu về hiệu suất ghi của detector, tiến hành làm khớp bộ số liệu đo được bằng chương trình khớp hàm EEFGIE với hàm làm khớp sau: lg ε ( E )  = a 0 + a1 lg ( E ) + a 2 lg ( E )  + 2 + a 3 [ lg(E)] + a 4 [ lg(E)] + a 5 [ lg(E)] + a 6 [ lg(E)] 3 4 5 6 (1.13) trong đó : a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6 : hệ số của hàm khớp E (keV) : Năng lượng Sau khi đã có được hàm khớp, việc tính toán hiệu suất ghi của các đỉnh năng lượng của các đồng vị trong mẫu Moss-soil và Spiked-water phát ra được tính bằng cách thay từng giá trị năng lượng vào sẽ được hiệu suất ghi nhận của detector tương ứng. Khi đã có các giá trị hiệu suất ghi nhận của detector đối với các đỉnh năng lượng phát ra từ mẫu Moss-soil và các giá trị N, Iγ, t chúng tôi tính được hoạt độ phóng xạ (Bq) của các đồng vị có mặt trong mẫu Moss-soil. Hoạt độ phóng xạ riêng (Am) được tính như sau: Am = A m (1.14) trong đó:  A: hoạt độ phóng xạ (Bq)  m: khối lượng mẫu (kg) 1.4. Thực nghiệm 1.4.1. Chuẩn bị mẫu chuẩn RGU-1 (mẫu đất) được chúng tôi chọn làm mẫu chuẩn trong việc xây dựng đường cong hiệu suất do trong mẫu này gồm nhiều đồng vị phát ra nhiều đỉnh năng lượng từ 46,54keV đến 1847,42keV đáp ứng đủ cho việc phân tích hoạt độ các đồng 13 vị phóng xạ có trong mẫu Moss-soil và Spiked-water. Mẫu RGU-1 được đóng vào 47mm hộp nhựa dạng trụ với kích thước như hình 1.2 bên dưới. 75mm Hình 1.2.Mô hình hộp đựng mẫu chuẩn RGU-1, mẫu Moss-soil và Spiked-water Bảng 1.1 bên dưới trình bày các thông tin về mẫu RGU-1. Các thông tin về mẫu được chứng thực trong [8]. Bảng 1-1.Thông tin về hoạt độ phóng xạ (Bq/kg) của mẫu RGU-1 Đồng vị phóng xạ Hoạt độ phóng xạ (Bq/kg) của Mật độ mẫu chuẩn RGU-1 mẫu RGU-1 (g/cm3) 238 4910 – 4970 235 U 228 232 Th < 4,0 U 40 K 1464 < 0,63 1.4.2. Chuẩn bị mẫu đo Mục đích của đề tài này là xác định hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong mẫu Moss-soil (mẫu rong rêu) và các mẫu Spiked 1, 2, 3 (Mẫu nước). Mẫu Mosssoil được lấy tại địa điểm ở hình bên dưới. 14 Hình 1.3. Địa điểm lấy mẫu Moss -soil Mẫu Moss-soil và Spiked-waterđược cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA gửi cho 300 phòng thí nghiệm trên toàn thế giới trong đó có phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân của trường Đại Học Khoa học Tự nhiên. Việc xác định hoạt độ này được kết hợp giữa hai phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân của trường Đại Học Sư phạm Tp.HCM và trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM. Mẫu Moss-soil là loại mẫu rong rêu được thu thập tại vùng tây bắc của Hungary. Vị trí lấy mẫu có thể xem trong hình 1.3. Bảng 1-2.Thông tin về mẫu Moss-soil và spiked-water Mẫu Khối lượng (g) Loại mẫu Moss-soil 145,00 Rong rêu Spiked-water 1 153,73 Nước Spiked-water 2 155,41 Nước Spiked-water 3 155,90 Nước 1.4.3. Hệ phổ kế gamma Hệ phổ kế gamma sử dụng trong đề tài này là hệ phổ kế gamma phông thấp thuộc phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân trường Đại học Sư phạm Tp.HCM. Đầu dò được dùng ở đây là loại đầu dò HPGe GEM 15P4 của hãng ORTEC cùng với thiết 15 bị như tiền khuếch đại, khuếch đại, bộ biến đổi tương tự xung thành số, máy phân tích biên độ đa kênh, máy tính và buồng chì che chắn phông môi trường ảnh hưởng lên đầu dò và nguồn. MCA Hệ điện tử Buồng chì Đầu dò bên trong buồng chì Bình làm lạnh Hình 1.4.Hệ phổ kế gamma phông thấp của Trường ĐHSP Tp.HCM Thông số kỹ thuật : Hệ phổ kế gamma phông thấp (sử dụng detector đồng trục loại p)  Model detector : GEM 15P4  Hiệu suất ghi : 15%  Độ phân giải tại 1,33 MeV của Co-60 : 1,8 KeV  Tỉ số đỉnh/ Compton : 50 :1  Phần mềm thu nhận và xử lí phổ : Maestro – 32  Đường kính detector : 5,12 cm  Chiều dài detector : 45 cm  Lớp nhôm : 1,27 mm 16 1.4.4. Xử lí phổ Trong quá trình xử lí phổ chúng ta cần chú ý đến phông và đỉnh bức xạ ghi nhận được.  Phông tại đỉnh: Mỗi đỉnh phổ đều có sự đóng góp tại đỉnh đó. Do đó khi tính toán để thu được kết quả chính xác về diện tích đỉnh, chúng ta cần phải trừ phông.  Diện tích đỉnh: Phổ gamma đặc trưng thu được trên hệ MCA có dạng phân bố Gauss, tổng số đếm các kênh nằm trong giới hạn của đỉnh phổ Gauss được gọi là diện tích đỉnh phổ. Trong quá trình đo chúng tôi sử dụng hai chương trình xử lí phổ Gamma đó là phần mềm xử lí phổ Maestro – 32 của trường Đại học Sư phạm Tp.HCM và phần mềm xử lí phổ Genie – 2000.  Chương trình thu nhận phổ Maestro – 32 Maestro-32 là một chương trình thu nhận và xử lí phổ đo gamma đi kèm với hệ phổ kế gamma của hãng ORTEC. Giao diện chính của chương trình như trong hình sau: Hình 1.5.Thu nhận phổ bằng chương trình Maestro-32  Chương trình xử lí phổ Genie – 2000 17 Hình 1.6.Xử lí phổ bằng phần mềm Genie – 2000 Thực tế việc tiến hành xử lí phổ gamma thu được cũng có thể thực hiện bằng chương trình Maestro – 32. Tuy nhiên, để thuận tiện trong việc xử lí, trong quá trình xử lí phổ, chúng tôi lựa chọn chương trình Genie – 2000. 18 CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2.1. Hiệu suất ghi nhận của detector đối với mẫu khối dạng hình trụ Mẫu chuẩn RGU – 1 phát ra các đỉnh năng lượng trong phạm vi từ 46,54 keV đến 1847,42 keV. Ứng với mỗi giá trị năng lượng này sẽ có một hiệu suất ghi tương ứng của detector.Các giá trị về hiệu suất ghi nhận của detector đối với các đỉnh năng lượng phát ra trong mẫu RGU – 1 được thể hiện trong bảng 2.1. Bảng 2-1.Hiệu suất của detector tại các đỉnh năng lượng từ 46,54 keV đến 1847,42 keV của mẫu chuẩn RGU-1 Năng lượng (keV) Hiệu suất Sai số của hiệu suất 46,54 0,00219 0,0000562 63,31 0,01460 0,0003400 92,58 0,03540 0,0022200 186,10 0,03710 0,0003100 242,00 0,02970 0,0002080 295,22 0,02510 0,0001610 351,93 0,02170 0,0001390 609,31 0,01160 0,0008540 768,36 0,01030 0,0000828 1120,29 0,00685 0,0000468 1238,11 0,00635 0,0000513 1377,67 0,00648 0,0000569 1764,49 0,00506 0,0000372 1847,42 0,00508 0,0000599 Từ kết quả có được trong bảng 2.1 chúng tôi xây dựng hàm làm khớp theo công thức (1.13). Sử dụng chương trình EFFGIE, chúng tôi tính được các hệ số làm khớp a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6. Kết quả được chỉ ra trong bảng 2.2. Bảng 2-2.Giá trị các hệ số làm khớp a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6 Hệ số làm khớp Giá trị a0 – 542,75 a1 1225,14 a2 – 1156,21 a3 582,60 19