Phương pháp kích hoạt Neutron ppt

1
LOGO
PHƯƠNG PHÁP KÍCH HOẠT NEUTRON
GVHD: PHẠM NGUYỄN THÀNH VINH
SVTH: LƯU VĂN BÁN
LƯƠNG HẢI DƯƠNG
NGUYỄN THỊ HUÊ
ĐOÀN NGỌC HIỀN

2
LOGO
NỘI DUNG
Phân tích kích hoạt tự động
1
Phương pháp đặc biệt
2
Phân tích phóng xạ xung neutron.
Phân tích phóng xạ bức xạ nhanh
2.1
2.3
2.2
Phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt

3
LOGO
Phân tích kích hoạt tự động
Phân tích kích hoạt tự động có thể tự động cả quá
trình đo chiếu xạ.
Ý tưởng cho hệ thống tự động:

Đưa mẫu ở khoảng cách với thời gian được định
trước chiếu xạ mẫu chiếu
xạ
một hệ thống đo phổ bức xạ
một chu kỳ làm trễ thích hợp
Một máy tính sẽ được dùng để chạy chương trình
chiếu xạ
Đưa ra kết quả số liệu

4
LOGO
Phân tích kích hoạt tự động
Hệ thống phân tích kích hoạt tự động Mark II
trường đại học Texas A&M
Hệ thống này được
dùng để đo phóng xạ
gây ra từ các mẫu được
chiếu xạ
Mẫu chiếu xạ :

Dùng hạt tích điện
trong máy gia tốc

Dùng neutron trong
lò phản ứng hạt nhân

5
LOGO
Quá trình hoạt động của máy tính phân tích kích hoạt
“ Hevesy”

6
LOGO
Phương pháp đặc biệt

Mặc dù, hầu hết phương pháp phân tích kích hoạt dựa
trên cơ sở phóng xạ hóa học hay tia gama xác định
quang phổ học bởi chiếu xạ neutron nhiệt.

Những phương pháp đặc biệt này thì dùng để mở
rộng phạm vi chung của phân tích kích hoạt. Vẫn có
phương pháp thực nghiệm khác để phát triển như
phương pháp phân tích hoạt độ phóng xạ được bổ
sung từ phân tích kích hoạt neutron.

7
LOGO
Phương pháp đặc biệt
Phân tích phóng
xạ bức xạ nhanh
Phân tích kích hoạt
neutron phi nhiệt
Phân tích phóng xạ
xung neutron.
Phương pháp
đặc biệt

8
LOGO
Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh


Phép đo tia nhanh sau khi bắt neutron nhanh
trong phản ứng (n, ) được phát triển rộng rãi.

Trong phương pháp này cường độ tia phụ
thuộc vào tiết diện bắt bức xạ và không nhờ
vào chu kỳ bán rã của hạt nhân sản phẩm
γ
γ
γ

9
LOGO
Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh
Nguyên nhân xuất phát từ phương pháp phân tích bức
xạ tia gamma nhanh từ quá trình bắt bức xạ .
Kết quả trong sự phân rã của hạt nhân pha trộn bởi sự
phát ra của bức xạ gama đặc trưng như một photon
đơn lẻ với động năng đủ lớn đến từ năng lượng kích
thích ít hơn năng lượng giật lùi, bởi một tầng của 2
hoặc nhiều photon với tổng năng lượng giống nhau.

10
LOGO
Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh
Khối lượng hạt nhân hợp phần là :
* * 1 * 1 2
( ) ( ) .
A A
E M M Z M Z c

+ +
 
=∆ = −
 
1 *
2
( ) ( ) ( )
A A
n
E
M Z M n M Z
c
+
= + +
Trong đó: E
n
Là năng lượng phát ra của việc bắt neutron.
Khi đó :
1 2
( ) ( ) ( ) .
A A
Q M Z M n M Z c
+
 
= + −
 
Với năng lượng kích thích E* là :

11
LOGO

Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh
Năng lượng kích thích là : E* =E
n
+ Q
Tỉ lệ sản lượng của hạt nhân hợp phần từ một
nguyên tố bia được chiếu xạ với các neutron mang
bởi:
Tổng số của hạt nhân làm phóng xạ thì thường nhỏ
so với tổng số hạt nhân có mặt trong mẫu. Tốc độ
hình thành của hạt nhân hợp phần là một hằng số:
*
i i
dN
n
dt
σφ
=
i i
R n
δφ
=

12
LOGO
Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh
Nếu tia nhanh ở mỗi hạt nhân hợp phần phát ra
do sự khử kích thích, tốc độ của photon phát ra là một
hằng số:
Phổ tia nhanh có thể đo được với một hỗn hợp NaI
(Tl) trong hệ thống quang phổ kế nhấp nháy

.
dN
g R
dt
γ
=
γ
g
γ

13
LOGO
Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh
Hình 7.22. Phổ của tia gamma nhanh năng lượng thấp
từ Cadmium

14
LOGO
Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh
(a) Phổ của
60
Co với quang phổ kế toàn bộ trùng nhau ngẫu
nhiên (b) Sự di chuyển của đỉnh tổng bởi sự thêm vào trùng
hợp ngẫu nhiên theo yêu cầu của quang phổ kế ngẫu nhiên
trùng nhau toàn bộ nhanh/ chậm
a) b)a)

15
LOGO
Bản phân tích phóng xạ bức xạ nhanh

Máy phát neutron, hệ thống ghi nhận tia Gamma tức thời sử
dụng đơn vị trùng hợp ngẫu nhiên để cải tiến độ nhạy của hệ
thống.

16
LOGO
Bản phân tích phóng xạ xung neutron.
Một xung ngắn của phân tích kích hoạt neutron có
thể biến đổi theo phương trình:
Hình dạng của xung neutron của lò phản ứng
900MW được mô tả trong hình 7.25
' '
0
( )D N nvt
σ λ
=

17
LOGO
Bản phân tích phóng xạ xung neutron.
Một xung dạng Gaussion có thông lượng neutron
hợp nhất mang bởi công thức:
Quá trình hoạt động của trạng thái ổn định có hoạt độ
bão hòa của nucleic phóng xạ giống nhau có công
thức :
'
max
( ) 1,064. .nvt FWHM
φ
=

( )D N nv
σ
∞
=

18
LOGO
Bản phân tích phóng xạ xung neutron
Tỉ lệ hoạt độ của xung kích hoạt phóng xạ ,hằng số
năng lượng kích hoạt bão hòa là :
Tỉ lệ của một xung ở 900MW khi so sánh sự kích
hoạt từ một xung đơn lẻ bão hòa tại trang thái hoạt
động là 250 KW tăng :
'
'
0
( )
( )
D
nvt
D nv
λ
∞
=
,
14
0
12
1/2 1/2
4,5.10 0.693 40

*
8.10 (sec) (sec)
D
D T T
∞
= =

19
LOGO
Bản phân tích phóng xạ xung neutron.
Hình 7.25.Hình dạng của 1 xung lò phản ứng
có công suất trong phạm vi công suất đỉnh là
900 MW

20
LOGO
Phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt
Cho đến khi sự phân tích kích hoạt gần đây được thực
hiện ưu thế bằng các mẫu phóng xạ với neutron nhiệt
trong hạt nhân, các kích hoạt với neutron nhiệt phổ
biến một cách rõ rệt.

Tất cả các ưu điểm trên của phóng xạ neutron trở
thành vấn đề ảnh hưởng đến các mức độ khác nhau
với neutron năng lượng cao, các hạt mang điện tích
và phóng xạ photon.

Các xác suất xảy ra tương tác giữa các hạt cơ bản tương
đối lớn đối với sự hấp thụ neutron nhiệt


Sự chuyên biệt của các hạt nhân phóng xạ được tạo bởi sự
bắt giữ neutron nhiệt.

Sự tạo thành của các hạt nhân phóng xạ phân rã β được đo
đạc dễ dàng.

Dòng neutron lớn có sẵn.

Khả năng phóng xạ các mẫu tương đối lớn mà không cần
phân rã quá mức năng lượng neutron hay các mất mát
trong dòng.

Sự tiện lợi của các hệ thống truyền khí để chèn và rút các
mẫu ra nhanh chóng từ vị trí phóng xạ.

21
LOGO
Phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt
Các giá trị thực nghiệm
của tỉ lệ phóng xạ sinh ra
trong mạch phóng xạ bão
hoà bền
Các tỉ lệ cho thấy một giá
trị trung bình 70/ T
1/2
tăng
các độ nhạy của phép
phân tích kích hoạt
neutron bằng cách sử
dụng mạch phản ứng,

trong các phương pháp
phân tích hoá phóng xạ

22
LOGO
Phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt
Một số nhân tố không được xác định dễ dàng do phép
phân tích kích hoạt neutron nhiệt.
Bảng liệt kê một vài nhân tố thể hiện ở bảng 7.7.
Trong số các nguyên nhân sau:
•
Xác suất xảy ra tương tác giữa các hạt cơ
bản quá nhỏ đối với các phản ứng (n,γ).
•
Chu kỳ bán rã của sản phẩm hạt nhân
phóng xạ quá ngắn.
•
Chu kỳ bán rã của sản phẩm hạt nhân
phóng xạ quá dài.
Nhân tố Những cản trở
H
He
Be
B
C
N
O
Ne
Tc
Pb

f < 0.01; σ < 1 mb; T1/2 >1 yr
T1/2 << 1 min
T1/2 >> 1 yr
T1/2<< 1 min
σ < 1mb;T1/2>> 1 yr
f < 0.01; σ < 1 mb; T1/2 <1 min
f < 0.01; σ < 1 mb; T1/2 <1 min
T1/2 <1 min
T1/2 <1 min
T1/2 <1 min
T1/2>> 1 yr; T1/2<< 1 min; ; σ < 1 mb

23
LOGO
Phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt
Ricci và Hahn đề xuất sử dụng đại lượng xác suất xảy ra tương
tác giữa các hạt cơ bản trung bình σ đối chiếu với sự thay đổi
trong xác suất xảy ra tương tác giữa các hạt cơ bản với sự xâm
nhập sâu vào mẫu.
Tỉ lệ lượng hạt nhân phóng xạ do một tia các hạt nhân xâm
nhập vào vật mỏng như sau:
Ri = I
0
nσ
i
x
Tỉ lệ hàm lượng tất cả các sản phẩm của phản ứng như sau
)1(
0
xn

i
eII
σ
−
−=∆

24
LOGO
Phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt
Ricci và Hahn nhận thấy hệ thống kích hoạt ở nơi mà sự mất
năng lượng của mẫu là đáng kể; đó là, phương sai của σ
x
với x
là đáng kể.
Với mục tiêu độ dày lớn hơn tổng phạm vi R của các hạt mang
điện tích (x > R), tỉ lệ phân rã hạt nhân phóng xạ sản sinh ra
được xác định như sau:
(97)

Tiết diện toàn bộ của công thức trên có thể chuyển thành biểu
thức giới hạn giảm năng lượng theo khoảng cách như sau:
(98)
dxnID
R
x
∫
=
0
0
σ

dE
dE
dx
dx
E
E
R
x
)(
0
0
0
∫∫
=
σσ


25
LOGO
Phân tích kích hoạt neutron phi nhiệt
Họ định nghĩa một xác suất xảy ra tương tác giữa các hạt cơ
bản trung bình σ như:
(99)
∫
∫
∫
∫
==
0

0
0
0
0
0
)(
)(
E
E
E
n
R
x
dE
dE
dx
dE
dE
dx
dx
dx
σ
σ
σ

Công thức (99) được rút gọn với độ chính xác gần
tuyệt đối
∫
∫
≈

0
0
0
0
E
E
E
EdE
EdE
σ
σ