Nghiên cứu đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang lif(mg, cu, p)






i hc Khoa hc T nhiên
 ngành: ng l
60 44 05

 2012

Abstract: 



            3A;





Keywords: ; ; 

Content
MỞ ĐẦU








 



   


2


    
borat (Li
2
B
2
O
7
), canxi florua (CaF
2


      

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƢƠNG PHÁP

Phân bố các nguyên tố phóng xạ trong môi trƣờng
1.1.1. Phân bố phóng xạ trong tự nhiên
S








-
0,7% là Uranium-  là Uranium-234. U-238 và U-   
-

- 
- 

- 

 


 


3

232

238
U

235
U.


 K
40
. Ngoài ra còn có các 
14
, H
3
, Cs
137
ây là




1.1.2. Tƣơng tác của tia phóng xạ với vật chất
  
 (các chất chứa các hạt nhân nguyên tử không ở trạng thái cân bằng bền

ánh sáng  
.
 

 
1.2. Liều bức xạ môi trƣờng.
1.2.1 Tác dụng của các tia bức xạ đối với sức khoẻ con ngƣời.

 c ion hoá .




Bức xạ Alpha:      
. Nó gang ng .

 

Bức xạ Beta: 
 


Bức xạ Gamma: 



4
Bức xạ tia X: 


Bức xạ Nơtron: 






Cơ chế trực tiếp: 


Cơ chế gián tiếp: 





Hiệu ứng tức thời: 


 


Hiệu ứng lâu dài: 

 
 
 
,  

1.2.2. Một số kết quả đo liều môi trƣờng trên thế giới



5
Bảng 1.2. Tổng liều chiếu hàng năm của phông bức xạ tự nhiên ở Mỹ [13]


- 
0,45
- 


0,60


0,25

1,30

 
 

Bảng 1.3. Kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình
hàng năm lên cộng đồng ở một số nƣớc Bắc Âu .
Loại nguồn
Phần
Lan
Thụy
Điển
Đan
Mạch
Na Uy
Ireland
-   

0,5

0,5

0,3

0,5

0,2

- 

2,0

1,9

1,0

1,7

0,2

-      

0,3

0,3

0,30

0,35

0,3

- 
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3


3,1
3,0
1,9
2,85
1,0

1.2.3. Các đơn vị đo liều bức xạ môi trƣờng




m:
1.2.3.1. Liều chiếu và suất liều chiếu

6
+) Liều chiếu 



ch
dQ
D
dm

(1.1)
 :
  c .
 .
+) Suất liều chiếu 

 
1.2.3.2. Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ
+) Liều hấp thụ 


ht
dE
D
dm

(1.2)
T
dm.
+) Suất liều hấp thụ 
 Gy
1Gy = 1J/kg = 100rad
1rad = 100 erg/g ng l

1.2.3.3. Liều tƣơng đƣơng và hệ số phẩm chất
+) Liều tương đương 
+) Hệ số phẩm chất        

 : rem (Roentgen Equivalent Man)
1rem = 1rad. Q
 
1Sv = 1Gy*Q = 100rem.
1.3. Hiện tƣợng nhiệt huỳnh quang.
1.3.1. Lịch sử phát triển :
          


7



B

 


xác                


1.3.2. Cơ chế hoạt động nhiệt huỳnh quang
    (điện môi)  

a

- 
- 
b
- 
quang.
- 
         

.

 E b d
 D
e

a E
f
hv


e D
h





8
hv

Hình 1.1: Mô hình năng lƣợng thể hiện những vị trí của điện tử trong vật liệu
nhiệt phát quang (theo Aitken M.J.1985)

Q

P = 
-1
= se
-E/kT




-1
.

 

1.4. Liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg, Cu, P)
1.4.1. Đặc trƣng nhiệt huỳnh quang của LiF(Mg,Cu,P)
1.4.1.1. Nhóm vật liệu gốc lithium florua
                
-100) và LiF:(Mg,Cu,P).
              

.
Ngoà 


0


       -     
-
-
1.4.1.2. Phổ phát xạ nhiệt huỳnh quang
 :Mg,Cu
TLD-100



9

1.4.1.3. Đáp ứng liều

 

S



1.4.2 Xử lí nhiệt cho vật liệu nhiệt huỳnh quang
LiF(Mg,Cu,
0

.
1.4.3. Một số đặc trƣng cơ bản của vật liệu nhiệt huỳnh quang






0
C và không



-100)

4




1.4.4. Nguyên lí chung về đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang
               


10

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý chung của một hệ thống đo nhiệt huỳnh
quang (theo Aitken M.J.1985)
                


1.5 Tình hình nghiên cứu và vấn đề quan tâm của luận văn
1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc
    







LiF:Mg,Cu,P.

 

-

11
     

0
   


0

 
0



   
                 

C
0
C trong


-100.
1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
              



 



- Quang

Đặng Thanh Lương 1996 ; Nguyễn Quang Miên, Bùi Văn Loát 2004,
Vũ Xuân Quang, MarcoMartini 2006, Nguyễn Quang Miên, Bùi Văn Loát, Thái Khắc Định
2009 ). 









12
1.5.3 Những vấn đề quan tâm nghiên cứu của luận văn

  :
-                
LiF(Mg,Cu,P).
-               - 

- 


13
THỰC NGHIỆM ĐO LIỀU BỨC XẠ MÔI TRƢỜNG BẰNG LIỀU KẾ NHIỆT
HUỲNH QUANG LiF(Mg,Cu,P)
Gia công chế tạo mẫu đo
2.1.1. Chuẩn bị bột mẫu LiF(Mg,Cu,P)
 


g,Cu,P)



2.1.2. Tạo capsule đựng bột LiF(Cu,Mg,P)

m






kính ngoài 3,0mm





Hình 2.1. Mô hình capsule đựng
bột mẫu LiF(Mg,Cu,P)


 
3
.   
-


Ngoài ra, 


2.1.3. Xử lý nhiệt độ và chuẩn liều chiếu xạ.

14
T               


ò nung TL-2000A

O
C ± 2
0





2.1.4 Xây dựng đƣờng chuẩn liều.



-
Tham k        Nguyễn Quang Miên, Lê Hồng
Khiêm, Bùi Văn Loát 2004; Đặng Thanh Lương 1996, Hoàng Đức Tâm 2009) 
                
LiF(Mg,Cu,P). Chúng tôi       : 0mGy (không chiếu,
dùng để hiệu chỉnh phông) ; 5mGy ; 10mGy   

Bảng 2.1: Danh sách các liều kế làm mẫu chuẩn với các mức liều chiếu
khác nhau

STT
Tên mẫu
Liêu chiếu (mGy)
1
M1
5
2
M2
10
3
M3
15
4
M4
25
5
M0
0



-3A
2.1.5 Đặt liều kế nhiệt huỳnh quang đo liều bức xạ môi trƣờng

15

LiF(

ngày 15/04/2012).
Bảng 2.2: Danh sách các liều kế nhiệt huỳnh quang đƣợc bố trí để đo

liều bức xạ môi trƣờng
STT
Tên liều kế
Vị trí đặt liều kế
1
MT.1


2
MT.2

3
MT.3

4
MT.4

5
MT.5


    

2.2. Xây dựng cấu hình phép đo nhiệt huỳnh quang
2.2.1. Giới thiệu hệ đo nhiệt huỳnh quang RGD – 3A
-
3Aày,
    



2.2.2. Các đặc trƣng kỹ thuật cơ bản của hệ đo RGD-3A
- --88 ;
- 
 ;
- 
 ;
- 


- 
 ;

16
-  ;


2.2.3. Phần mềm điều khiển và xử lý tín hiệu đo

 DOS
 


  
RGD
này.
2.2.4. Xây dựng cấu hình phép đo trên hệ đo RGD-3A
C
-  : 130
o
C.

- 6 giây.
- 250
o
C.
- 6 giây.
- Thay đổi theo từng lần đo.

         


2.3 Đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD-3A

 

 

-

2.4. Dạng phổ của nhiệt huỳnh quang từ liều kế chuẩn
P) sau

-
3A 

17
T  
 .
Bảng 2.3 Số đếm ghi nhận đƣợc của chuẩn liều LiF(Mg, Cu, P)
STT
Liều chiếu (mGy)

Tín hiệu nhiệt huỳnh quang *
2
5
7509
3
10
13892
4
15
19084
5
25
32228
3 
               
2.
y = 1228x + 1294
0
10000
20000
30000
40000
0 5 10 15 20 25 30
Liều chiếu (mGy)
Số đếm

Hình 2.12 : Biểu diễn mối quan hệ giữa tín hiệu nhiệt huỳnh quang và liều chiếu cuả
mẫu chuẩn LiF(Mg, Cu, P) ở tốc độ quét nhiệt 6
0
C/s



 :
y = 1228x +1294
 ;

2.5 Phổ nhiệt huỳnh quang của các liều kế đo bức xạ môi trƣờng
Cá


18
RGD-ng



19
Bảng 2.4. Tín hiệu nhiệt huỳnh quang của các liều kế môi trƣờng
STT
Mẫu
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
Lần 5
1
MT-1
2458
2352
2250
2321

2305
2
MT-2
2275
2459
2390
2415
2485
3
MT-3
2078
1986
2059
1941
2166
4
MT-4
2315
2142
2139
2159
2260
5
MT-5
2143
2074
2021
2042
2072


5
Bảng 2.5. Kết quả đo mẫu môi trƣờng
STT
Mẫu
Trung bình
Sai số
1
MT-1
2337
77
2
MT-2
2405
81
3
MT-3
2046
87
4
MT-4
2203
80
5
MT-5
2070
46
CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xác định độ nhạy nhiệt huỳnh quang của phép đo.
 :

D
N
TL


(3.1)
 :
 : N
TL

D 
Tuy                


2 
 
µ =1228 (xung/mGy)

3.2. Xác định tổng liều chiếu xạ lên mẫu môi trƣờng

20
 

Bảng 3.1. Kết quả giá trị tổng liều môi trƣờng đã chiếu lên các liều kế nhiệt
huỳnh quang LiF(Mg,Cu,P)
TT


1

MT-1
0,849 ± 0,063
2
MT-2
0,905 ± 0,066
3
MT-3
0,612 ± 0,071
4
MT-4
0,740 ± 0,065
5
MT-5
0,632 ± 0,037

3.3. Xác định giá trị suất liều môi trƣờng :

 :
t
P
D 

 

K
à :



Bảng 3.2. Giá trị suất liều môi trƣờng tại các vị trí đặt liều kế nhiệt huỳnh

quang LiF(Mg,Cu,P)
TT


1
MT-1
0,231 ± 0,017
2
MT-2
0,246 ± 0,018
3
MT-3
0,167 ± 0,019
4
MT.4
0,202 ± 0,018
5
MT.5
0,172 ± 0,010
3.4 Một số nhận xét rút ra

21
3.4.1.              h quang


3.4.2. L
 

3.4.3
tác giá

*
:       
  



KẾT LUẬN



               




-




                






            Gy/h, trung bình là 0,20

22

References
Ting Vit
[1]
[2] Một số
đặc tr-ng của tr-ờng gamma trên một số đô thị Việt Nam" Journal of Science: Natural
Sciences 49-52.
[3] Thanh Mt s kt qu nghiờn cu phng phỏp o liu bc x ion húa
bng liu k nhit phỏt quang.
[4] c trng tham s ng hc
nhit phỏt quang ca LiF(Cu,Mg,P). Trong nhng vn hin i ca vt lý cht rn, tp
IIIa: 81-85. NXB KHKT.
[5] Nguyễn Quang Miên, Lờ Khỏnh Phồn, Bùi Văn Loát. Xác định liều bức xạ ion hóa hằng
năm lên mẫu nhiệt phát quang bằng máy đo CP

-68-01", Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa
học lần thứ 15 Đại học Mỏ Địa chất, Hà nội 15/11/2002, Quyển 4, tr: 48-52.
[6] (2009), Xa

c i

nh liờu b

c xa

bờta hng nm trong mõ

u gụm bng võ

t
liờ

u LiF:Mg,Cu,P.









,

Minh.
Ting Anh
[7] Aitken M.J (1985). Thermoluminescence Dating, Research Laboratory for Archaeology
and History of Art, Oxford University Press, England.

23
[8] Fleming S., Thermoluminescence Techniques in Archaeology, Oxford Science
Publications, England, 1979.
[9] Gangang CAI, Thermoluminescence of LiF:Mg,Cu,P, Solid Dosimetric Detector &
Method Laboratary (Beijing, China).
[10] Hoang Duc Tam, Thai Khac Dinh, Nguyen Quang Mien, Bui Van Loat, The
thermoluminescence characteristics of LiF (Mg,Cu,P) in measuring gamma ray by the
RGD-3A reader, Advances in optics photonics spectroscopy & Applications V, Nha
Trang, Viet Nam, 2008.
[11] Martini M., (2001). The Physical basis of thermoluminescence dating. In Proceeding of
International Workshop on Material Characterization by Solid State Spectroscopy:
Gems and Minerals of Vietnam: 145-162.
[12] McKeever S.W.S (2000). Thermoluminescence of Solids, Cambridge University Press.
[13] National Bureau of standards, 1981. Radon transport through and exhalation from
building materials. U.S. Dept of Commerce, New York.
[14] Radiation Protection Authorities in Denmark, Finland, Iceland, Norway and Sweden,
2000. Naturally occurring radioactivity in the nordic countries recommendations.