CHUYÊN ĐỀ PHÂN TÍCH PHÓNG XẠ: PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ CÁC ĐỒNG Vị 226RA, 232TH, 40K TRONG MẪU ĐẤT ĐÁ

www.trungtamtinhoc.edu.vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
………….
BÁO CÁO
ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ
CÁC ĐỒNG Vị 226RA, 232TH, 40K
TRONG MẪU ĐẤT ĐÁ
GVHD : ThS. Nguyễn Quốc Thắng
NHÓM : 5
Lớp : ĐHPT6
CHUYÊN ĐỀ PHÂN TÍCH PHÓNG XẠ
DANH SÁCH NHÓM
HUỲNH TẤN ĐẠT 10226241
BÙI THỊ BÉ 10260271
NGUYỄN THỊ NGỌC ANH 10031341
PHẠM THỊ NGỌC MINH 10031951
VÕ TUẤN CAN 10215531
NGUYỄN THÀNH LUẬN 10048121
NGUYỄN HOÀI TRUNG 10048531
LÊ GIANG NAM
NỘI DUNG
TỔNG QUAN
PHỔ KẾ GAMMA
THỰC NGHIỆM
1
2
3
KẾT QUẢ
4
1.1. NGUỒN

GỐC
PHÓNG XẠ
Các nhân
phóng xạ tự
nhiên
Các nhân phóng xạ có từ khi
hình thành nên Trái đất, còn
gọi là các nhân phóng xạ
nguyên thủy
Các nhân phóng xạ được
hình thành do tương tác của
các tia vũ trụ với vật chất của
Trái đất
Các nhân
phóng xạ
nhân tạo
Các nhân phóng xạ được hình
thành do con người tạo ra
1. TỔNG QUAN
1. TỔNG QUAN
CÁC Đ NG V PHÓNG Ồ Ị
X NGUYÊN TH YẠ Ủ
Uranium, Thorium và
con cháu c a chúngủ
M t s nguyên t ộ ố ố
phóng x khácạ
H ọ
Thorium
(232Th)
H ọ

Uranium
(238U)
H ọ
Actinium
(235U)
40K
14C
H ọ
Neptunium
Đặc điểm chung của các đồng vị phóng xạ nguyên thủy
1. TỔNG QUAN
Thành viên th nh t là đ ng v phóng x s ng lâu, th i gian bán ứ ấ ồ ị ạ ố ờ
rã đ c đo theo các đ n v đ a ch t.ượ ơ ị ị ấ
M iỗ h đ u có m t thành viên t n t i d i d ng khí phóng x , ọ ề ộ ồ ạ ướ ạ ạ
chúng là đ ng v khác nhau c a nguyên t Radon: trong h ồ ị ủ ố ọ
Uranium là 222Rn (radon), trong h Thorium là 220Rn (thoron), ọ
trong h Actinium là 219Rn (action). Trong h phóng x nhân ọ ọ ạ
t o Neptunium không có thành viên khí phóng x .ạ ạ
S n ph m cu i cùng trong m i h đ u là chì: 206Pb trong h ả ẩ ố ỗ ọ ề ọ
Uranium, 207Pb trong h Actinium và 208Pb trong h Thorium. ọ ọ
Trong khi đó, thành viên cu i cùng trong h Neptunium là 209Bi.ố ọ
NHÂN
PHÓNG
XẠ
TH I GIAN Ờ
BÁN RÃ
NGU N G CỒ Ố
HO T Đ T Ạ Ộ Ự
NHIÊN
14C 5600 năm Các t ng tác vũ tr , 14N(n,p)14Cươ ụ 0,22Bq/g

3h 12,3 năm
Các t ng tác vũ tr v i N hay O, ph n ươ ụ ớ ả
ng tóe t các tia vũ tr , Li(n,a)3Hứ ừ ụ
1,2.10-3 Bq/kg
7Be 53,28 ngày Các t ng tác vũ tr v i N và Oươ ụ ớ 0.01 Bq/kg
1. TỔNG QUAN
CÁC Đ NG V PHÓNG X Đ C T O THÀNH T TIA VŨ TRỒ Ị Ạ ƯỢ Ạ Ừ Ụ
Các nhân phóng x khác là 10Be, 26Al, 26Cl, 80Kr, 14C, 32Si, 39Ar, 22Na, ạ
35S, 37Ar, 33P, 32P, 38Mg, 24Na, 38S, 18F, 38Cl, 34mCl.
1. TỔNG QUAN
CÁC Đ NG V PHÓNG X Đ C T O THÀNH T Ồ Ị Ạ ƯỢ Ạ Ừ BỨC XẠ VŨ TRỤ
B C X S C PỨ Ạ Ơ Ấ B C X TH C PỨ Ạ Ứ Ấ
Đ c t o nên b i nh ng h t năng ượ ạ ở ữ ạ
l ng c c cao (lên t i 1018eV) và ượ ự ớ
ch y u là các proton cùng v i m t ủ ế ớ ộ
s h t khác có năng l ng l n h n. ố ạ ượ ớ ơ
Là b c x sinh ra khi b c x vũ tr ứ ạ ứ ạ ụ
s c p t ng tác v i khơ ấ ươ ớ í quy n. ể
1. TỔNG QUAN
CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG
XẠ NHÂN TẠO
Vũ khí hạt nhân Điện hạt nhân Tai nạn hạt nhân
Nguồn phóng xạ
nhân tạo khác
1. TỔNG QUAN
1.2. Mối nguy hiểm tiềm ẩn xung quanh ta
- Tất cả các nhân phóng xạ có trong tự nhiên gây ra cho con người một liều
chiếu bức xạ nhất định:
+ Các nhân phóng xạ phát ra các bức xạ ion hóa ở bên ngoài cơ thể của
con người gây ra một liều chiếu ngoài.

+ Các nhân phóng xạ cũng có thể xâm nhập vào trong cơ thể của con
người qua đường hô hấp và tiêu hóa, gây nên một liều chiếu trong.
- Đóng góp lớn nhất vào liều chiếu phải kể đến nhân phóng xạ Radon và
các con cháu của nó. Radon đóng góp vào các liều chiếu bức xạ cho con
người gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới 50% => phá hủy các tế bào của cơ
thể con người một khi nó được phát ra từ bên trong cơ thể của chúng ta. Mối
nguy hiểm chính khi bị chiếu một liều radon cao là khả năng mắc phải căn
bệnh ung thư phổi.
1.3. Ảnh hưởng của phóng xạ tự nhiên đối với con người và môi trường
1. TỔNG QUAN
LI U CHI UỀ Ế CÁC HI U NGỆ Ứ
0 ~ 250 mSv Không có t n th ng rõ ràng. ổ ươ
250 ~ 500 mSv Có th có thay đ i v máu nh ng không nghiêm tr ngể ổ ề ư ọ
500mSv Có thay đ i nh máu nh ng không có hi u ng lâm sàng. ổ ẹ ở ư ệ ứ
500 ~ 1000 mSv Thay đ i v t bào máu, có vài t n th ng nh ng không m đau b nh t t.ổ ề ế ổ ươ ư ố ệ ậ
1000 mSv
Bu n nôn, m t, có th nôn m a. Thay đ i rõ v thành ph n máu, bình ồ ệ ể ử ổ ề ầ
ph c ch m, gi m th .ụ ậ ả ọ
1000 ~2000 mSv Có t n th ng, có kh năng m đau, b nh t t.ổ ươ ả ố ệ ậ
2000 mSv
Bu n nôn, nôn m a trong 24 gi , r ng lông, tóc, bi ng ăn, suy y u toàn ồ ử ờ ụ ế ế
thân, có tri u ch ng đau h ng, a ch y. M t s cá th có th b ch t. ệ ứ ọ ỉ ả ộ ố ể ể ị ế
2000 ~ 4000 mSv T n th ng và m đau b nh t t là ch c ch n, có th ch tổ ươ ố ệ ậ ắ ắ ể ế
4000 mSv
Bu n nôn, nôn m a, r ng lông tóc, m t ngon mi ng, suy nh c, s t, khô ồ ử ụ ấ ệ ượ ố
rát m m h ng, xanh xao, a ch y, ch y máu. Kho ng 50% cá th b ch t.ồ ọ ỉ ả ả ả ể ị ế
6000 mSv
Bu n nôn, m a trong, b nh ng n, a ch y, m a, rát m m h ng, s t và ồ ử ủ ệ ắ ỉ ả ử ồ ọ ố
ch t s m. Ch c ch n ch t 100% cá th .ế ớ ắ ắ ế ể
2. PHỔ KẾ GAMMA


Các đặc điểm của tia gamma
B c x gamma là các l ng t c a sóng đi n t (các photon) có năng ứ ạ ượ ử ủ ệ ừ
l ng cao. Nó không b l ch trong đi n tr ng và có kh năng đâm ượ ị ệ ệ ườ ả
xuyên r t l n, th m chí có th đi qua l p chì dày hàng đ ximét và ấ ớ ậ ể ớ ề
r t nguy hi m cho con ng i.ấ ể ườ
Có ba d ng t ng tác c b n c a gamma v i nguyên t :ạ ươ ơ ả ủ ớ ử
Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng Compton
Hiệu ứng tạo cặp
2. PHỔ KẾ GAMMA

Hệ phổ kế gamma
Cấu tạo chung một hệ phổ kế gamma
2. PHỔ KẾ GAMMA
•
Detector:
- Detector nh p nháy v i tinh th NaI (T1) ấ ớ ể
- Detector bán d n Ge (cho ph ch t l ng ẫ ổ ấ ượ
cao h n nh ng giá thành cao h n và yêu c u cao ơ ư ơ ầ
h n v thi t b đi kèm). ơ ề ế ị
+ V lo i bán d n: lo i p ho c lo i n ề ạ ẫ ạ ặ ạ
+ V m t hình h c: có th chia ra các ề ặ ọ ể
lo i đ ng tr c, lo i hình gi ng hay lo i plana ạ ồ ụ ạ ế ạ
(ph ng)ẳ
Thông th ng, ta có các lo i sau đây:ườ ạ
- Detector HP Ge lo i p, ki u đ ng tr cạ ể ồ ụ
- Detector HP Ge lo i n, ki u đ ng tr cạ ể ồ ụ
- Detector HP Ge hình gi ngế
- Detector ph ng (plana) ẳ

Cấu tạo một detector bán dẫn HP Ge

Hệ phổ kế gamma
PHỔ KẾ GAMMA

Hệ phổ kế gamma
Cấu tạo bình nitơ lỏng
•
Detector
PHỔ KẾ GAMMA

Hệ phổ kế gamma
Sơ đồ hệ phổ kế gamma phông thấp
ĐỘ PHÂN
GIẢI NĂNG
LƯỢNG
HIỆU SUẤT
GHI
TỶ SỐ ĐỈNH/
COMPTON
PHỔ KẾ GAMMA

Đặc trưng kỹ thuật cơ bản của hệ phổ kế gamma
Đ nh nghĩa c a đ phân ị ủ ộ
gi i detector. Đ i v i ả ố ớ
nh ng đ nh có d ng Gauss, ữ ỉ ạ
đ l ch tiêu chu n σ thì ộ ệ ẩ
FWHM là 2.35 σ
Hàm đáp ng đ i v i ứ ố ớ
nh ng detector có đ ữ ộ

phân gi i t ng đ i t t và ả ươ ố ố
đ phân gi i t ng đ i ộ ả ươ ố
x u. ấ
PHỔ KẾ GAMMA

Nguyên lý hoạt động của hệ phổ kế gamma bán dẫn
Ch t bán d n hi n nay là Si ho c Ge, ng i ta th ng dùng ch t bán d n là ấ ẫ ệ ặ ườ ườ ấ ẫ
Ge. Khi l ng t gamma bay vào ch t bán d n, nó s t o nên electron t do. ượ ử ấ ẫ ẽ ạ ự
Electron t do di chuy n v i đ ng năng l n s làm kích thích các electron ự ể ớ ộ ớ ẽ
chuy n lên vùng d n và đ l i l tr ng. Nh v y, thông qua các hi u ng ể ẫ ể ạ ỗ ố ư ậ ệ ứ
t ng tác, b c x gamma đã t o nên m t lo t các electron và l tr ng trong ươ ứ ạ ạ ộ ạ ỗ ố
tinh th bán d n, d i tác đ ng c a đi n tr ng, các electron s chuy n ể ẫ ướ ộ ủ ệ ườ ẽ ể
đ ng v c c d ng, các l tr ng chuy n đ ng v phía c c âm, k t qu là ta ộ ề ự ươ ỗ ố ể ộ ề ự ế ả
có m t xung dòng đi n l i ra. Năng l ng c n thi t đ t o ra m t c p ộ ệ ở ố ượ ầ ế ể ạ ộ ặ
electron-l tr ng trong Ge là 2.96 eV. Tín hi u đi n l i ra s đi qua các b ỗ ố ệ ệ ở ố ẽ ộ
ph n ti n khu ch đ i, khu ch đ i bi n đ i thành xung, đi qua ADC, MCA, ta ậ ề ế ạ ế ạ ế ổ
s thu đ c ph và các thông tin c n thi t khác máy vi tínhẽ ượ ổ ầ ế ở
CHUẨN BỊ MẪU
ĐO ĐẠC
XỬ LÝ PHỔ
1
2
3
THỰC NGHIỆM
Chuẩn bị mẫu
Chuẩn bị mẫu
Lưu ý

Chuẩn bị mẫu


Không bị biến động trong
nhiều năm.

Bằng phẳng, vùng mờ.

Có cỏ dại mọc nằm,
thưa, cằn cổi.

Tránh vùng có giun đất
và chăn thả gia xúc

Không bị rửa trôi, dồn tụ
khi mưa lớn….

Mẫu chuẩn: IAEEA-375

Mẫu thực nghiệm

Mẫu Bình Thuận-TN.01

Mẫu Đồng Nai-TN.02

Mấu Lâm Đồng-TN.03

Mẫu Tây Ninh-TN.04

Mấy Tiền Giang-TN.05
Chuẩn bị mẫu

Mẫu đại diện: Đồng đều, đặc

trưng

Độ sâu: > 0.5 cm.

Khối lượng mẫu: Khoảng 2
kg, đóng vào túi nilông 2 lớp.

Phiếu ghi mẫu: Địa điểm lấy
mẫu, ngày giờ lấy mẫu, người
lấy mẫu…

Thu thập mẫu
Chuẩn bị mẫu
Bước 1: Hong khô
và loại bỏ tạp lẫn
Bước 2: Sấy
105oC, 2-3 h
Bước 3: Rây loại
500 µm và 250 µm

Đựng trong hộp nhựa.

Dán thông tin về mẫu.

Xử lý mẫu
Chuẩn bị mẫu

Chuyển đến hộp 2π.

Xử lý mẫu

Đo đ cạ

Ghi phổ
mẫu chẩn

Ghi phổ
thiên
nhiên

Ghi phổ của
mẫu đất

Xác định diện
tích các đỉnh
tương ứng
2005 006 207

Tia vũ trụ

Tia gamma
họ tự nhiên

Chất phóng
xạ có sẵn
trong buồng
chì.

Diện tích
tương
ứng của

các đỉnh
Th232,
U238, K40

Chú ý điều
kiện hình học

Cách đo

Xác định hoạt độ từng đồng vị
phóng xạ

So sánh với hoạt độ đã biết
của mẫu chuẩn
Đo đ cạ

Phương pháp tính toán hoạt độ mẫu

Dựa vào phổ gamma của một số đồng vị con cháu của 226Ra,
232Th, 40K

226Ra: Đỉnh năng lượng 351 keV của 214Pb , 609 keV của
214Bi

232Th: Thay thế bằng 212Pb (238 keV, 42,6%) và 208Tl (583,2
keV, 84,5%)