NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ GAMMA TRONG MẪU MÔI TRƯỜNGBẰNG PHƯƠNG PHÁP FSA SỬ DỤNG HỆ PHỔ KẾ HPGe

-1-

M U
Trong vinh ho ca các mu phóng x bin
nh) ca
mu s nh da trên các dinh, kt hp vi các thông s 
sut phát gamma, thu sut ghi nhn c   nh
ho b   i vic tr nh ph tt. Bên
cu  trùng phùng thc, t hp th
hay các sai s trong s liu t các n ht nhân s dn s 
gim bt giá tr dinh và gây sai l cho kt qu tính toán ho
b hn ch nh ho da trên các
nh gamma riêng r, chúng ta s s dng mt khác nhnh
ho da trên toàn ph gamma ghi nhc g
pháp phân tích toàn ph 
n vic tính toán trên toàn ph nên có mt s m ni tri so v
pháp truyn thng chng hi b phn ln các sai s trong vinh
dinh do trùng phùng, do tr phông nn Compton, do thng kê và nhng sai
s v mt do h 
Mt trong nhu tiên áp dng 
tích ph c t h ph k HPGe là công trình ca Katse Piet Maphoto
(2004) [7]. Tác gi nh ho cng v phóng x nguyên thy
238
U,
232
Th và
40
K trong các mt và qung. Kt qu cho thy có s phù hp khá
tt gi u
c tìm hiu trong khóa lun tt nghip ca Lê Th H (2008) [2]. Tuy nhiên,
 lch ho tính bi WA c trong khóa lun c

30%. Trong lua Nguyn Th Cm Thu (2010) [3], khi tính toán ho
ca mt s mt bng n vic hiu chnh s trôi
i va mng trong tính toán. Trong khóa lun này
tác gi tip tc nghiên cu chi tit cách tin hành thc hin  nhm
xây dng mt quy trình phân tích tt, nâng cao kh  chính xác trong phân
-2-

tích ho. Ni dung khóa lun bao gm: Phn m t lun và
kin ngh, tài liu tham kho và các ph lc.
  gii thiu tng quan v hi ng phóng x, ngun gc nn
phông phóng x ng, ph h ng v phóng x phát alpha, beta, gamma
trong mng.
ng 2 ng nghiên cu, thit b ghi nhn bc x và các
pháp phân tích ho gamma.
trình bày kt qu phân tích ho gamma ca 7 ngum phát
a hãng TSpectrum và 12 mt chng v
238
U,
232
Th,
40
K cn phân tích thu thp t t  k lk s d pháp
toàn ph FSA. n
thng WA.
-3-

CH.


1.1. 

 


 
-

          
 

                

 

30
P



nPPAl
30
15
n
31
15
27
13



 eSiP

30
14
30
15

 loi nhân nhân to 
               

       


[5].
-4-

1.2. 
1.2.1.
s 
s


226
  10
-13

- 
13

226

- 

226
s
-13
.
1.2.2.
1/2


0

n (N = N
0
/2).
1.2.3.
. P
,
gian ca mt s ln ht

1/2



2ln
T
2/1
(1.1)
n


1

(1.2)




ã s



*


dN

-5-


dt.N.dN 
(1.3)
-
*


*

 
*

t = 0, . D dàng
ch minh :

t
e)0(N)t(N


(1.4)
 .

(t)óng 
t
 

tt
e)0(C)t(Ne)0(N
dt
dN
)t(C


(1.5)
BecqCi).

.
1Ci=3,7×10
10
 = 3,7×10
10
Bq
i=10
-3


-6
Ci.
 (Bq).


 úc 


       

             

-6-


238
U

rã 4,47.10
9

232
rã 1,41.10
10


40
rã 1,28.10
9






22
Na,
7


14
C.


 
c (

8





à 


 [4].

           

30

 


-              

14


137
Cs,
90
Sr,
95

106

-7-

- 




- 



- 






     

pht  



238
U,
235

232
Th.
1.4.1. Uranium



238
U,
235
U,
234
n
Uranium phân           
               

-6
l 

4×10
-4
%.
-8-

1.4.2. Thorium


-5


-5



232

1.4.3. Kali

40


1/2
=1,28×10
9


  
,5%.



               



40

            

40

 [4].
[5]
 (A=4n+2)

238


234
U 
 n
206
Pb. Hình 1.1. trình
bày ph h ca chui Uranium này.


-9-

 (A=4n)
Có 



232

1/2
=13,9.10
9
 
   
232
Th


 
232
Th


236
U


1/2
=2,4.10
7
n


236


 
 (A=4n+3)


235




     (Z=87). Hình 1.3. trình bày ph h ca
chui Actinium. Actinium (
227




-10-


Hình 1.1. Chui Uranium A=4n+2 [9]

227

 (
223


223

(

215
At).
-11-


Hình 1.2. Chui Thorium A=4n [9]
1.5.4. ng 
40
K

40

9


+
u
 s         
40
     

-

40
Ca. Hình 1.4 
40

+
và bt
electron to

40

-
to
40
Ca.
ng
40
K chim m y
 t nông nghip s d
40
K có
mt trong các ngu c, thc phm ci. Vi
ho ca
40
K 

-12-


Hình 1.3. Chui Actinium A=4n+3 [9]

Hình 1.4.
40

+
và bt electron to
40
Ar và phân 
-

to
40
Ca [9]
-13-

.



 
gamma 
góp. ng nghiên cu là by ngu
ca hãi hai mt thu thp  khu vc k lk. P
 FSA s dng h ph k GMX phông thu
dò HPGe có ti phòng thí nghim K thut Ht nhân.
- [4]

Detector 





        


Bng 2.1.  phân ging (keV) i vi các lou dò khác nhau [4]

5,9 keV
122 keV

1332 keV

1,20
-
-
NaI(TI) tia X
3,00
12,00
-
7,6×7,6 NaI(TI)
-
12,00
60,00
Si(Li)
0,16
-
-
Ge planar
0,18
0,50
-
ng trc
-
0,80
1,80
-14-

Hình 2.1 trình bày s so sánh  phân gii 
60


 

Hình 2.1. 
60
Co 4]:
a.  (Tl); b. 


-


-


-



0
ng
-15-


         ang cho các electron. Các tia
g
 

 



  -   

e
c
2
(hay 1,022MeV).
Hình 2.2 trình bày h th làm l b Nit l cho detector HPGe.

Hình 2.2. Detector bán dn và h thng làm lnh [9]

-16-

2.2.2. H ph k u dò HPGe [6]
 Detector
Detector c s dng trong khóa lun này là detector HPGe loi n, ca s
Be (GMX35P4-70) ca ORTEC vng kính và chiu dài tinh th lt là
c làm lnh bng h X-Cooler III.
Hong ca detector HPGe: Khi mt bc x 
to nên electron t do thông qua các hiu ng ch yu vi tinh th bán dn. Các
electron t do di chuyn vn s làm kích thích các electron chuyn
lên vùng dng th li l tr trong vùng hóa tr.
Các cp electron  l trc to ra trong vùng nghèo dc theo qu o ca bc
x t  c kéo v  n cc b ng do hi n th c
c áp vào detector: các electron s chuyn c trng
s chuyng v phía cc âm, kt qu là ta có mn  li ra. Khi
,  mch ngoài detector xut hin mt tín hin thn th c
ghi nhn  li ra bi h n t tip sau.
 Bung chì gim phông phóng x
Chì là loi vt liu có Z cao nên có kh p thu tia gamma trong môi
ng và làm gia tia gamma vo

ng trong khong 75 ÷ 80 keV. Các tia X này có th c
detector ghi nhn và làm cho ph gamma b nhiu. Vì vy, nên ngoài lp chì dày thì
mt trong lp chì có ph li lng là lp thic. Hai l
gim (hp th) tia X phát ra t chì.
 H thn t
Mt h thn t phc v cho vic ghi nhn bc x bao gm rt nhiu
thành phc chia thành các khi khác nhau mà mi khi s thc
hin mt công vic c th 
Cao th thu góp các hn hình thành trong detector cn phi
c cung cp mt cao áp. Giá tr cao áp tc nhà sn xut 
-17-

và nh, giá tr này t Volt vi detector nh n trên 4000 Volt vi
detector ln.
Tin khui: B tin khu  c ni trc tip ngay sau detector.
Nhim v ca nó là khu tín hiu t detector và ti nó nh vào
cáp ni tin khui vi phn còn li ca h thit b. Vì tín hiu vào tin khuch
  i yu cho nên tin khu  c l t sao cho càng gn vi
 gim thi dài dây cáp.

Hình 2.3. H ph k u dò HPGe
Khui tuyn tính: B khui có hai nhim v ch
i trc tip xung ra t tin khun giá tr thích hp và hình thành xung
 có dng thun tin cho vic x lý tip theo. Yêu cu quan trng ca mt khuch
   tuyn tính, dng xung li ra, s  nh và m  nhiu. Nó có th
khu xung lên hàng nghìn ln hoc nhia.
H  c s d  ng
(hay phân b ng) ca bc x ht nhân. T ph ng chúng ta có th
-18-

bic din tích ca ph  cnh. Trong khi MCA bao
gm b chuyi ADC, b nh p trên máy tính.
ADC (Analog to Digital Converter) có ch ca tt c các
tín hi n và chuyn chúng thành tín hiu sm quan trng
c tuy tuyn tính vi phân và nh zero.
Vi h  dng, ngoi tr b tin khui ct gu dò, các
b phn t phía sau c tích hp thành mt khi ký hiu DJSPEC 2.0.


phóng x 
gamma. Txác 
     (   -Window Analysis), và
  (
FSA -Full Spectrum Analysis).





H
 [6]:

mmc
ccm
cm
.m.tS
.m.tS
AA 
(2.1)


A
c
, A
m
 (Bq/kg).
S
c
, S
m


t
c
, t
m
 (giây).
m
c
, m
m
 (kg).
-19-







2

c
2
m
2
m
2
m
2
c
2
t
2
m
2
t
2
c
2
S
2
m
2
S
2
c
2
A
2
m
2

A
mmttSSAA
C
m
C
m
C
m
C
m















(2.2)
n t có sai s  cân mu nên
1
m
σ

2
2
m



Thu rt ln so vi tht vài chc giây nên
1
t
σ
2
2
t



T công thc (2.2), ta có:
2
c
2
S
2
m
2
S
2
c
2
A
2

m
2
A
SSAA
C
m
C
m







(2.3)
Suy ra:
2
c
2
S
2
m
2
S
2
c
2
A
mA

SSA
A
C
m
C
m






(2.4)



C
A

.
m
A


C
m


m
m



m
S


C
S






-20-



b


 




t.f m
S
A



(2.5)

 (kg).
.

f: Xác s
 (giây).


2
2
2
2
m
2
2
f
2
2
S
2
2
A
mfSA 











(2.6)

A


S


f

s
m







-21-

 








 


Crossley và Reid  (1998), Henriks và
 


 [7]



         
phó
 (
238
U,
232
Th,
40

     d          

238
U,
232
Th và

40



S
U
, S
Th
, S
K

B

sau [7]:

)i(S.C)i(S.C)i(S.C)i(S.C)i(S
BBKKThThUU

(2.7)
-22-


U
, C
Th
và C
K

238
U,

232
Th và
40

B


B

B
.
              



        phát cao trong  




phép phân tích.
Trong khóa            
th
 [8]
  



 
321


(2.8)















n
1i
kk
)i(S)i(S
1
i
2
vi k=1, 2, 3. (2.9)


:
















333231
232221
131211
(2.10)
-23-

C















n
1i
klk,l
)i(S).i(S
1
i
2
vi k, l=1, 2, 3. (2.11)


 
321
aaaa 
(2.12)

k
= C
k



 .a
(2.13)
 (2.13

1


.
Ta có:

a a a.
1


(2.14)


1
a


(2.15)
 





 [8].

















333231
232221
131211
(2.16)
 s
-24-


11a
1

,
22a
2

và
33a
3

(2.17)


iia
i

(2.18)
Trong khóa lun này tác gi xây dp ph và tính
toán ho b bng ngôn ng l
th áp d khp vi s ph chun bt k.
-25-

.
KT QU VÀ THO LUN
trình bày kt qu áp dng  nh
ho gamma ca các ngun dm và dng th tích ca m
trên h ph k GMX phông thu dò HPGe.  
chính xác c u t ng bng cách so sánh vi
kt qu tính toán ho bn thng WA.
3.1. Xác nh ho ca mt s ngun m b
3.1.1. Các ngun chun
Các ngun m chun
133
Ba,
109
Cd,
57
Co,
60
Co,
54
Mn,

22
Na,
65
Zn và
137
Cs s
d  c cung cp bi hãng Eckert & Ziegler ca M.
Ho n thc tính toán da trên ho p bi hãng
và cho trong bng 3.1 sau:
Bng 3.1. Thông tin v các ngum chun
Tên ngun
Ho 
Th
133
Ba
38.536
60.000
109
Cd
28.838
70.000
57
Co
24.968
50.000
60
Co
35.452
10.800
54

Mn
27.073
10.800
22
Na
33.342
12.000
65
Zn
24.118
20.000
137
Cs
37.885
50.000

3.1.2. Ngun phân tích
Các ngun cn phân tích bao gm 7 ngum ca hãng TSpectrum, trong
n mng v phóng x:
133
Ba,
109
Cd,
57
Co,
60
Co,
54
Mn,
22

Na và mt
ngun kt hng v phóng x (
65
Zn-
137
Cs). Thông tin c ca các ngun
c cho trong bng 3.2 