Xây dựng hệ đo quan trắc phóng xạ môi trường sử dụng đầu dò suất liều inspector và hệ điện tử fpga

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thc hin khóa lun Phát trin h c phóng x môi
em nhc rt nhiu s quan tâm, , tu kin ca quý
thy cô, n bè. Em xin bày t lòng c s 

Em xin bày t lòng bic ti:
Ti Võ Hng Hi trong sut thi gian thc hin khóa lun, mc dù rt bn
rn trong công vic  y   n ng    ã nhit tình
ng d  em có th hoàn thành tt bài khóa lun tt nghip này.
Thn Quc Hùng i ng trong sut
thi gian em thc hin khóa lun.
Anh Bùi Tun Khp cho em rt nhiu hiu bit v m
vc mi khi em mi bc vào thc hin khóa lun.
Cán b phn bin, thHu dành thc và có
nhng góp ý quý báu  em  tài này.
Quý thy, cô trong b môn Vt lý Ht nhân  i hc Khoa hc T
nhiên, Thành ph H Chí Minh nhp cho chúng em nhng kin
thc nn tng, nhng kin th chúng em trong nh
hc qua, o mu kin thun l em c hoàn thành khóa lun
u kin tt nht.
Bn bè, tp th lp 10VLHN và c bit là các bn trong nhóm n t ht
nhân ng viên, khích l  mình trong quá trình làm khóa lun.
Và cui cùng xin c ng h con có th hc
tc kt qu ca ngày hôm nay.

Tp H 

 Thanh Nhàn
i

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 3
1.1. Phóng x ng 3
Phóng x t nhiên 3 1.1.1.
1.1.1.1. Phóng x t nhiên t  3
1.1.1.2. Phóng x t t 4
1.1.1.3. Phóng x t nhiên trong không khí 5
1.1.1.4. Phóng x t c và thc phm 5
1.1.1.5. Phóng x t nhiên trong vt liu xây dng 6
1.1.1.6. Phóng x t  con ngi 6
Phóng x nhân to 7 1.1.2.
1.1.2.1. Chiu x trong y hc 7
1.1.2.2. Phóng x t công nghip 8
1.1.2.3. Các tai nn và các v th ht nhân 9
 ling 9
Liu hp th 9 1.2.1.
 9
1.2.1.2. Sut liu hp th 10
Liu chiu 10 1.2.2.
ii

 10
1.2.2.2. Sut liu chiu 10
Li 11 1.2.3.

Liu hiu dng. 12 1.2.4.
Lia mô ho 13 1.2.5.
Liu hiu d 13 1.2.6.
Quan h gia sut liu hp th ng bt 1.2.7.
kì vi sut liu hp th trong không khí 13
Gii hn liu 14 1.2.8.
1.2.8.1. Gii hn liu 14
1.2.8.2. Lic phép gii hn 15
1.2.8.3. Ling tng cng 16
1.3. H  17
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ ĐO 18
 h  18
2.2. Gii thiu dò Inspector
+
18
Thông s k thut 18 2.2.1.
ng dng ca Inspector
+
19 2.2.2.
Các b phn ca Inspector
+
19 2.2.3.
Nguyên lý hong 22 2.2.4.
Mi liên h gia s m và liu hp th 22 2.2.5.
2.3. Xây dng b x n t FPGA 23
Khi con LocalTrigger 24
2.3.1.
Khi con Excuter 25 2.3.2.
Các khi khác 28 2.3.3.
p LabVIEW 28

Hin th d lic 30 2.4.1.
iii

B u khin khng li h  31 2.4.2.
B u khin thi gian truyn 32 2.4.3.
CHƢƠNG 3 KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HỆ ĐO VÀ TIẾN HÀNH ĐO
PHÓNG XẠ MÔI TRƢỜNG. 33
 ng ca h  33
Máy phát xung 33 3.1.1.
 33 3.1.2.
3.2. Thc hi ng 35
Kt qu  phông phóng x ng ti phòng thí 3.2.1.
nghim n t ht nhân 36
Kt qu phông phóng x ng ti phòng thí 3.2.2.
nghim h 37
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
PHỤ LỤC 41

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Mt s ht nhân phóng x ph bic to ra t bc x  4
Bảng 1.2. Mt s ht nhân phóng x t dm vuông 
 sâu 1 foot. 4
Bảng 1.3. Ho phóng x ca K-40 và Ra-226 trong mt s th 5
Bảng 1.4. N (mBq/g) và m (ppm) ca Uranium, Thorium,
Kalium trong vt liu xây dng 6
Bảng 1.5. Mt s ht nhân phóng x t nhiên ch y mi 7
Bảng 1.6. H s ca trng s phóng x ca mt vài lai bc x (ICRP-1991) 11

Bảng 1.7. Các trng s  W
T
(ICRP-1991) 12
Bảng 1.8. Gii hn liu qua các thi kì ca ICRP 14
Bảng 1.9. Gii hn li i (ICRP-1991) 15
Bảng 1.10. Lic phép gii hn ca s chiu x trong và ngoài 16
Bảng 2.1. Phm vi hong ca Inspector
+
19
Bảng 3.1. Bng so sánh tn s mà máy phát xung phát ra vi tn s h 
ghi nhc. Mc thc hin trong 10 phút. 34
Bảng 3.2. So sánh phông phóng x ti phòng thí nghin t ht nhân vi
chun an toàn ca ICRP (1991) 37
Bảng 3.3. So sánh phông phóng x ti phòng thí ngim ht nhân 
vi chun an toàn ca ICRP (1991) 38


v

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 2.1.  b trí h  18
Hình 2.2. Cu to ca thit b u phóng x Inspector
+
20
Hình 2.3. Màn hình ca Inspector
+
20
Hình 2.4. ng chun sut liu (µSv/h) theo t m (s m/phút) 23
Hình 2.5. C 24
Hình 2.6. Khi con LocalTrigger 24

Hình 2.7.  khn mã VHDL LocalTrigger. 25
Hình 2.8. Khi con Excuter 25
Hình 2.9.  khi thut toán x lý tín hiu vào board mch FPGA 26
Hình 2.10.  khu khin thi gian truyn. 27
Hình 2.11. Giao dii s dng ca h c phóng x ng 29
Hình 2.12. LabVIEW  thc hin chghi nhn d liu
t board mch FPGA, v  th  30
Hình 2.13. Quá trình x lý d lic truyn lên máy tính 31
Hình 2.14. B u khin khng li h  31
Hình 2.15. B u khin thi gian truyn 32
Hình 3.1.   ng ca h  33
Hình 3.2.  th th hin mi liên h gia tn s phát và tn s ghi nhn c 34
Hình 3.3. a b trí thit b c t phông phóng x ng
b. Hình thc t 35
Hình 3.4.  th phông phóng x ca phòng thí nghin t ht nhân 36
Hình 3.5.  th phông phóng x ca phòng thí nghim h 38

vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Tiếng anh
Tiếng việt
ASIC
Application-Specific Integated
Circuit
Vi mch tích hp chuyên dng
CPM
Count Per Minutes
S m trên phút

CPS
Count Per Second
S m trên giây
FPGA
Field Programmable Gate
Array
Vi mch tích hp kh trình
I/O
Input/Output
Vào/Ra
IAEA
International Atomic Energy
Agency
ng nguyên
t quc t
IC
Integrated Circuit
Vi mch tích hp
ICRP
International Commission for
Radiological Protection
y ban Quc t v An toàn
bc x
IEEE
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Vin k ngh n t
LabVIEW
Laboratory Virtual
Instrumentation Engineering

Workbench
n tín
hiu xung
LED
Light Emitting Diode
t phát quang
VHDL
Very High Speed Intergrated
Circuit Hardware Description
Language
Ngôn ng mô t phn cng
cho các mch tích hp t
rt cao
TTL
Transistor- transistor logic
mch logic gm 2 transistor
1

LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuc sng, chúng ta tip xúc vi phóng x ng mi ngày. Tùy
thuc vào ngun gc ca phóng x ng có th phân bit gia các ngun
phóng x t nhiên và các ngun phóng x nhân to. Ví d n hình ca các ngun
nhân tng v phóng x  chu tr trong y hc; các sn phm
ng h quay sáng và máy phát hin khói; th nghit
  n ht nhân. Phóng x trong t nhiên xut phát t ba ngun
chính: các h, các ngun ni b  i và phóng x trên trái
t.
Ngày nay, s phát trin ca khoa hc k thuc bit là s phát trin ca k
thut ht nhân khin nhu cu s dng các ngun phóng x ngày càng nhiu. Thêm
n ht nhân và các v th t nhân, gt là v n

nhn ht nhân  i Nht Bn khin vn
 phóng x ng tr  ht. Hin nay, Vit Nam d nh
xây dng mt s n ht nhân ti Ninh Thun, nên v phóng x ht
ng hin c quan tâm. Vì th vic
thc hi ng là rt cn thit. Hin tn t ht
ng i hc Khoa hc T nhiên thành ph H Chí Minh c hin
xây dng các h c phóng x mng  ghi nh
ng.
Tron tài này, chúng tôi phát trin thit lp h c phóng x môi
ng. H u phóng x Inspector
+
, b x n t FPGA,
    p LabVIEW vi máy tính.  b x  n t FPGA,
 ình nhúng  c xây dng  giúp board mch FPGA ghi nhn
xung tín hiu nhn t Inspector
+
, hình thành s m   theo thi gian, và
truyn s liu lên máy tính qua cng RS-232. Trên máy tính ình giao tip
c thit k  ghi nhn và hin th d liu nhc t board mch
2

FPGA  liu vào máy tính. H  c tip trên board mch
ng phn mm, trong khi thc hin m ng.
  ng ca h  dng máy phát xung nhm
m phát ra các tn s i t n kHz. Sau khi thit l
c hi  c t phông phóng x  ng ti hai phòng thí
nghim: (1) phòng thí nghin t ht nhân và (2) phòng thí nghim ht nhân i
 thuc B môn Vt lý Ht nhân, khoa Vt lý- Vt lý K thut, i
hc Khoa hc T nhiên, thành ph H Chí Minh.
Khóa luc b i nhng n

Chƣơng 1. Trình bày tng quan v phóng x ng, ling và h 
phóng x ng.
Chƣơng 2. Trình bày v các b phn chính ca h t k h .
Chƣơng 3. Trình bày kt qu   ng.
Cui cùng là phn kt lun và ng phát trin c tài.

3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Phóng xạ môi trƣờng
Phóng x ng luôn tn ti xung quanh chúng ta, k t c
hình thành và phát trin s sng. Mi cá th su tip xúc vi các
ngun phóng x. Phóng x ng có ngun gc t các ngun phóng x t
c x t  hay các ng v phóng x tn tt và t ngun
phóng x nhân t ng v phóng x  i to nên trong các lò
phn ng ht nhân hay các bc x và ngun phóng x s dng trong y t.
Phóng xạ tự nhiên 1.1.1.
Phóng x t nhiên có mt  khng, nó là mt b phn ca
t chúng ta. là các bc x , các ng v phóng x có mt t,
tn ti t nhiên trong thc ung, không khí và th ca
chúng ta. Phóng x t nhiên là nhân t ch yu trong phóng x ng. Vì th
vic hiu bit v phóng x t nhiên là rt quan trng và cn thit.
1.1.1.1. Phóng xạ tự nhiên từ vũ trụ
Các bc x tt t r gi là bc x  (hay tia ). Bc x 
tr c chia làm hai loi: bc x  p và bc x  th cp. Bc x 
tr p ch yu là nhng hn t , bc x 
tr th cp là các bc x c to ra t các bc x i
bu khí quyn ct. Xét v ngun gc bc x  có th chia thành: bc
x  n t các thiên hà và bc x  n t mt tri [1]. Bc x  ti

trái t ch yu là nhng bc x th cp có ngun gc t mt tri. Chiu x này có
liu trung bình hu khong 0,39 mSv [8].
Trong các ht nhân phóng x ngun g thì ba ht nhân H-3, C-14 và
Be-7 là ph bin nht do chúng có thi gian si dài, có ho .
Bng 1.1 trình bày mt s ht nhân phóng x ph bic to ra t bc x .
4

Bảng 1.1. Mt s ht nhân phóng x ph bic to ra t bc x  [6]
Hạt nhân
Ký
hiệu
Chu kì
bán rã
Nguồn gốc
Hoạt độ
Carbon 14
C-14
5730 
tác ca bc
x 
6 pCi/g (0,22 Bq/g)
trong cht h
Hydrogen 3
(Tritium)
H-3
12,3 
S phá v ht nhân N
và O t bc x 
0,032 pCi/kg
(1.2 x 10-3 Bq/kg)

Beryllium 7
Be-7
53,28 
Bc x  
tác vi N và O
0,27 pCi/kg
(0.01 Bq/kg)
Mt s ht nhân phóng x c to ra t bc x  là: Be-10, Al-26,
Cl-36, Kr-80, C-14, Si-32, Ar-39, Na-22, S-35, Ar-37, P-33, P-32, Mg-38, Na-24,
S-38, Si-31, F-18, Cl-39, Cl-38, Cl-34m.
1.1.1.2. Phóng xạ tự nhiên trong đất
Phóng x t t do s tn ti ca các qung h U-ran, Thori
ng v phóng x khác. Hot  ca các ng v phóng x này trong
 i khác nhau, mc phóng x t ph thuc vào lot, s
to thành khoáng sn và m khoáng sn. Chiu x này có liu trung bình khong
0,45 mSv [1]. Bng 1.2 trình bày mt s ht nhân phóng x .
Bảng 1.2. Mt s ht nhân phóng x t dm vuông   sâu
1 foot.[6]
Hạt nhân
Hoạt độ trung bình
Khối lƣợng
Hoạt độ
Uranium
0,7 pCi/g (25 Bq/kg)
2200 kg
0,8 curies (31 GBq)
Thorium
1,1 pCi/g (40 Bq/kg)
12000 kg
1,4 curies (52 GBq)

Potassium 40
11 pCi/g (400Bq/kg)
2000 kg
13 curies (500 GBq)
Radium
1,3 pCi/g (48 Bq/kg)
1,7 g
1,7 curies (63 GBq)
Radon
0,17 pCi/g (10kBq/m3)
11 µg
0,2 curies (7,4 GBq)
Tổng cộng
>17 Ci (>653 GBq)
5

1.1.1.3. Phóng xạ tự nhiên trong không khí
Do khí phóng x bc lên t v t (ch yu là khí Radon). Chiu x gây ra
bi nguyên nhân này lên ti 1,3 mSv [8]. Khí Radon khuch tán t 
không khí. Trong  u ki ng các con cháu ca Radon ng 
dng rn và bám vào các ht bi không khí. Hng ca Radon trong không khí
ph thu   ng ca Uranium t và ph thuu kin t
ng Radon  ngoài tri. Radon là ngun phóng x
t nhiên có ng ln nht ti sc khi. Nó xâm nhp 
i bng hô hp và gây ra bnh trong phi chúng ta.
1.1.1.4. Phóng xạ tự nhiên trong nƣớc và thực phẩm
c có cha K-40 và các nhân phóng x khác, chúng gây chiu x 
vi sut liu t 0,25 mSv
  thc u  ha ng
v phóng x. Các ht nhân phóng x ph bin trong thc phm là K-40, Ra-226, U-

ng v. Ho phóng x ca K-40 và Ra-226 trong mt s th
c cho trong bng 1.3.
Bảng 1.3. Ho phóng x ca K-40 và Ra-226 trong mt s th6]
Thức ăn
K-40
pCi/kg
Ra-226
pCi/kg
Chui
3520
1
u phng
5600
1000-7000
Cà rt
3400
0,6-2
Khoai tây
3400
1-2,5
Bia
390

Th
3000
0,5
u Lima
4640
2-5
c ung

0-0,17
6

1.1.1.5. Phóng xạ tự nhiên trong vật liệu xây dựng
Vt liu xây dng ch yu làm t qung t 
mt s ng v phóng x. Ví d: xi m thch và
các vt liu khác u có cha mng Radon nhnh. Ngoài ra, các vt liu
c gia công t ph liu công nghi lò cao, bt tro t nhà máy nhin
u có cha Radium, sau khi Radium phân rã s sinh ra Radon. N  ca
Uranium, Thorium, Kalium trong vt liu xây dc th hin trong bng 1.4.
Bảng 1.4. N (mBq/g) và m (ppm) ca Uranium, Thorium, Kalium trong
vt liu xây dng [6]
Vật liệu
Uranium
Thorium
Potassium
ppm
mBq/g
(pCi/g)
ppm
mBq/g
(pCi/g)
Ppm
mBq/g
(pCi/g)
Granite
4,7
63 (1,7)
2

8 (0,22)
4,0
1184 (32)
Cát si
0,45
6 (0,2)
1,7
7 (0,19)
1,4
414 (11,2)

3,4
46 (1,2)
5,1
21 (0,57)
0,8
237 (6,4)

2,3
31 (0,8)
2,1
8,5(0,23)
0,3
89 (2,4)
Bê tông cát si
0,8
11 (0,3)
2,1
8,5(0,23)
1,3

385 (10,4)
ng khô
1,0
14 (0,4)
3
12 (0,32)
0,3
89 (2,4)
Sn phm ph t 
1,7
186 (5,0)
16,1
66 (1,78)
0,02
5,9 (0,2)
Thch cao t nhiên
1,1
15 (0,4)
1,8
7,4 (0,2)
0,5
148 (4)
G
-
-
-
-
11,3
3330 (90)
Gch

8,2
111 (3)
1,8
44 (1,2)
2,3
666 (18)
1.1.1.6. Phóng xạ tự nhiên trong cơ thể con ngƣời
 i ba ng v phóng x. Mt s ht nhân
phóng x  chúng ta thông  c u
khí ta hô hp hng ngày. Mt s khác là do chính s cu to c có cha các
7

cht hóa hCanxi, KaliBng 1.5 trình bày mt s ht nhân phóng x t
nhiên ch y mt i ln nng 70kg.
Bảng 1.5. Mt s ht nhân phóng x t nhiên ch y mi [6]
Hạt nhân
Tổng khối lƣợng đồng
vị phóng xạ tìm thấy
trong cơ thể
Tổng hoạt độ đồng vị
phóng xạ tìm thấy trong
cơ thể (Bq)
Lƣợng hấp
thụ hằng ngày
Uranium
90 µg
30 pCi (1,1 Bq)
1,9 µg
Thorium
30 µg

3 pCi (0,11 Bq)
3 µg
Kali-40
17 mg
120 nCi (4,4 kBq)
0,39 mg
Radium
31 pg
30 pCi (1,1 Bq)
2,3 pg
Carbon-14
22 ng
0,1 µCi (3,7 kBq)
1,8 ng
Tritium
0,06 pg
0,6 nCi (23 Bq)
0,003 pg
Polonium
0,2 pg
1 nCi (37 Bq)
~0,6 fg
Phóng xạ nhân tạo 1.1.2.
Phóng x nhân to bao gm các bc x c s dng trong y t hay các ng
v phóng x c thi vào khí quyn do các ngành công nghip, do các v th 
khí ht nhân và các tai nn ht nhân. Khác vi phóng x t nhiên phóng x nhân to
nm trong nhng nguyên tc kim soát nghiêm ngt v ling.
1.1.2.1. Chiếu xạ trong y học
Trong y hc phóng x c s d   ng chính  ch 
bnh và các ch loi b t 

Trong m c dùng ph bin nht là dùng tia
X chiu qua b to ra hình nh, trên th gic tính mhàng
trit kim tra X-c tin hành. Mt ln chiu tia X chúng ta s nhn
0,1 mSv liu phóng x [8]. i vi mt s bnh, i ta dùng tia gamma phát ra t
các ng v phóng x i b ly thông tin chVi
k thut này các ng v phóng x c la chn mt cách chính xác nh nó 
tiên tc ph cn c kim tra phát hin phân
8

phi ca các ng v phóng x i ta s dng máy nh gamma. Máy nh này phát
hin bc x gamma và to ra hình nh, da vào hình nh  nhn xét các mô khe
mnh hay không ng thi cung cp thông tin theo tính cht, m ca bnh.
Bên cnh m    i ta còn s dng bc x ht nhân trong
m  u tr  . Trong ng hp này sau nhng tính toán cn thn
i ta s dng nhng chùng cao hay tia gamma t Co-60 hoc
các ngu chiu vào các mô b tiêu dit các t Ngoài ra
i        u x trong b   ng v
phóng x .
Liu bc x c s dng trong y t hin nay là ngun ln nht trong các
ngun phóng x nhân to. Liu u hin nay lên ti
0,3 mSv [8].
1.1.2.2. Phóng xạ từ công nghiệp
Ngành công nghin ht nhân thi ra mt ng các ng v phóng x 
t n trong chu trình nhiên liu h i vi dân chúng liu trung
u là 0,008 mSv [8].
Ling gn mn ht nhân ng là
mt phn nh ca 1 mSv, liu cho nhng i  xa thm chí còn nh Liu
cao nhi ta có th nhn là 0,4 mSv [8]i vi hu ht dân chúng
liu nhn vào nh  rt nhiu.
Trên toàn th gii, c tính có khong bn triu i tip xúc vi bc x

nhân to trong công vic ca h, vi li     ng 1 mSv.
Trong ng u i khác (ch yu là trong ngành hàng không dân
dng) nhn lic x t nhiên là 1,7 mSv [8].
Các ngành công nghip phi h   thi phóng x.  trong công
nghip khai khoáng ng v phóng x thoát ra t các quá trình x lý qung có cha
ng v phóng x (ví d qung pht pho có cha radium). Mt ngành công nghip
khác na là nhin. Các nhà máy nhit t than, kt qu quá  các
ng v phóng x t  thi ra trong t nhiên. Ngoài ra ngun phóng x nhân
9

to còn bt ngun t tia X và các ng v phóng x s dng trong các ngành: du
khí, hóa du, sn xut vt liu, kim tra cht lng công trình, chiu x thc
phm Liu bc x trong nhng ngành công nghip này luôn luôn th 0,001
mSv ho [8].
1.1.2.3. Các tai nạn và các vụ thử hạt nhân
Ngoài ô nhim do các hong ca ngành công nghip s dng ht nhân,
phóng x  vô tình phát tán rng rãi do các tai nn ht nhân. Tai n
nht là ti nhà n ht nhân Chernobyl  Ukraine. ng v phóng x trong
không khí phân tán rng rãi trên toàn Châu Âu và thm c. Ô nhim phóng
x trên m, nhiu  xut hin . Liu toàn thân
nhc t bc x trong bán kính 30 km quanh Ukraine có giá tr trung bình là
15 mSv (ngun OECD, 1995) [8]. Gn  s c   n Fukushima
 i lo ngi v ô nhim phóng x trên toàn th gii.
ng v phóng x có mt trong khí quyn t phn là kt qu ca
nhng th nghim bom nguyên t t nhân khác. Các quá trình này
to ra các sn phm phân hch ca U-235, Pu-239 và C-14. Phóng x thoát ra t
vic th nghit nhân tng là ngun phóng x nhân to ln nh
liu cho dân m t các giá tr i cao  ng mc rt
thp hin nay. Liu hin nay là 0,006 mSv [8].
1.2. Các định nghĩa về liều lƣợng

Liều hấp thụ 1.2.1.
1.2.1.1. Định nghĩa
Liu hp th (ký hiu là 

) ng b hp tr  khng
cng b chiu x c tính liu hp th
là:







(1.1)
trong  ng ca bc x m ng b
chiu x,  là khng cng b chiu x.
10

 ca liu hp th là J/kg ho ngoi h là rad: 1 rad 
 100 erg/g. i  Gray (Gy): 1 Gy ng vi 100 rad.
1.2.1.2. Suất liều hấp thụ
Sut liu hp th (ký hiu là 

) là liu hp th c tính trong m
thi gian [1].









(1.2)
trong 

là liu hp th trong khong thi gian 
 ca sut liu hp th là W/kg hoc rad/s hoc Gy/s.
Nu sut liu hp th là mt hàm ca thu hp th s c
tính thông qua công thc (1.3):











(1.3)
Liều chiếu 1.2.2.
1.2.2.1. Định nghĩa
Liu chiu (ký hiu là 

) ca tia X và tia gamma là phng ca nó
m bing  ca hn trong m khng
ca không khí, khí quyn  u kin tiêu chun [1]. Công thc tính liu chiu là:







(1.4)
vi 

 là liu chiu ca tia X hoc gamma,  n tích xut hin do
s ion hóa không khí trong mt khi th tích và  là khng không khí
ca th tích này.
 ca liu chiu là Co    ngoi h là
Roentgen (R) vi 1 C/kg 3876 R .
1.2.2.2. Suất liều chiếu
Sut liu chiu (ký hiu là 

) là liu chiu tính trong m thi gian.








(1.5)
 ca sut liu chiu là A/kg hoc R/s.
11

Liều tƣơng đƣơng 1.2.3.
 (ký 
T,r
) 

 

r
  
sau:

H
T,r
= W
r
. D
T,r

(1.6)
trong  D
T,r
r 

r
r
6.
Bảng 1.6. H s ca trng s phóng x ca mt vài loi bc x (ICRP-1991) [3]
Loại bức xạ
Trọng số bức xạ, W

R


1
Electron 
1
10 KeV
5
 
10
 
20
 
10
 20 MeV
5
2 MeV
5

20
ng bc x gm nhiu loi bc x vi các trng s bc x W
r
khác
nhau thì linh theo công thc ly
cho tt c các loi bc x liên quan [1]:












(1.7)
       J       
Sievert (Sv). 1 J/kg  1 Sv.
12

Liều hiệu dụng. 1.2.4.
Liu hiu dng (ký hiu là E) là tng lia tng mô nhân vi
trng s ng tính cho tt c c xác
nh theo công thc sau:








(1.8)
trong 
T
là lia mô T, W
T
là trng s mô ca mô T. Tng
c ly cho tt c nh

u hiu dng và giá tr trng s mô cc cho
trong bng 1.7.
Bảng 1.7. Các trng s  W
T
(ICRP-1991) [3]
Mô hoặc cơ quan
W
T


0,20

0,12

0,12

0,12

0,12
Bàng quang
0,05
Vú
0,05
Gan
0,05

0,05

0,05
Da

0,01

0,01

0,05
Tng các trng s trong mô




 ca liu hiu dng là J/kg hoc Sievert (Sv). 1 J/kg ng 1 Sv.
13

Liều tƣơng đƣơng tích lũy của mô hoặc cơ quan. 1.2.5.
Bc x ion hóa chiu vào mô ho dn s tích
ng trong mô. S  ng ph thuc vào thi gian chiu.
Lic tính bng cách ly tích phân theo thi gian ca sut
li [1].















(1.9)





là sut lii thm  trong t chc mô ho
quan T và c li vi li vi tr em.
Liều hiệu dụng tích lũy 1.2.6.
Liu hiu du hiu dng trong khong thi gian  k t sau
khi hp th ng v phóng x ng công thc sau:














(1.10)
trong  


 là W
T

 

Quan hệ giữa suất liều hấp thụ trong môi trƣờng bất kì với suất liều 1.2.7.
hấp thụ trong không khí
i vi không khí liu hp th 



i v
các ngun       u trong cùng khong thi gian ta có




. Khi nh liu hp th ng bt kì vi
bc s nguyên t Z, nu bit liu hp th trong không khí.











(1.11)
trong  là h s truyng tuyn tính. Nu biu din qua h s truyn
ng khi thì ta có công thc (1.12) vi  là khng riêng.



















(1.12)
14

Giới hạn liều 1.2.8.
1.2.8.1. Giới hạn liều
Nhim v ch yu ca vic bo v chng bc x  s chiu
x  có th t qua lic phép gii hn, nhm
phòng nga các bnh thân th và di truyn ci. Lic phép

gii hc coi là mc chiu x ha mt nhân viên, khi liu
ng bii bt li
cho tình trng sc khe ca bn thân nhân viên b chiu x và con cháu ci

y ban Quc t v An toàn bc x ICRP (International Commission on
Radiological Protection) n ngh rng mi tip xúc vi bc x t quá gii
hng phc gi thp  mc hp lý có th c, và phi
i gii hn liu cá nhân. Khuyc b sung bng nhng khuyn cáo
gii hn liu chkhuyn cáo mi nht ca ICRP là khuyn
. Các tiêu chun qunh trong các lut s dng v an toàn
trong phóng x cc trên th gii hiu da trên khuyn cáo này.
Bng 1.8 cho bit liu gii hn do ICRP i kì.
Bảng 1.8. Gii hn liu qua các thi kì ca ICRP [1]
Năm
Cho nhân viên bức xạ
Cho dân chúng
1925


1934


1950
150 

1957


1991



i vi nhân viên bc x: theo khuyn cáo ca ICRP, thì mc lii vi
nhân viên bc x 
t quá 20 mSv. Nu mt ph n mang thai làm viu
kin bc x, thì gii hn liu nghiêm ng c áp dng là 2 mSv.
15

Gii hn lic ch bm rng, ri ro ngh nghii vi nhân viên bc
x i ro ngh nghip trong các ngành công nghip khác.
i vi dân chúng: gii hn liu nói chung thi vi nhân viên bc x.
ICRP khuyn cáo rng gii hn lii vi dân chúng t quá 1 mSv/1

i vi bnh nhân: ICRP không có khuyn cáo gii hn lii vi bnh
nhân.  nhiu quá trình chp X quang, bnh nhân phi chiu liu ln
so vi gii hn liu cho dân chúng. Trong x tr, liu chiu có th p hàng
n so vi gii hn lii vi nhân viên bc x. Bi vì liu x tr c dùng
 nh b cha bnh, nên hiu qu cu tr c xem là cn thit
 khi phn liu cao.
Bng 1.9 th hin gii hn li i da vào kin ngh ca
ICRP-1991 v liu gii hn cho nhân viên bc x và dân chúng.
Bảng 1.9. Gii hn li i (ICRP-1991) [3]
Giới hạn ngẫu nhiên
Nhân viên bức xạ
Dân chúng
Tính trung bình trong
khoảng thời gian 5 năm

(2,28µSv/h)

(0,114µSv/h)

Tính bất kì 1 năm

(µSv/h)

(µSv/h)
1.2.8.2. Liều lƣợng đƣợc phép giới hạn
Các ng v phóng x phân b u trong các 
ca con i. Chính vì vy m b bnh phóng x không ch ph thuc vào liu
ng do bc x i hng v phóng x nhiu
nht dn tình trng bnh tt c  i [1]. Bng 1.10 ch ra liu
i hi vng khác nhau.
 i vi dân chúng lonh không phi lic phép ti hn
mà là gii hn ling (ling chiu trung bình hc phép giám sát
16

t thi phóng x  nhim phóng x cng do
ng ngoài).
Gii hn lii vi tuyn giáp  tr i 16 tut

V n an toàn phóng x  c chia thành
bn nhóm:
 Nhóm I: toàn thân, các tuyn sinh dc và t.
 , m, gan, thn, lách, ng d dày, rut, phi và thy tinh th
ca mt.
 n giáp và da.
 Nhóm IV: tay, cng chân, bàn chân.
Bảng 1.10. Lic phép gii hn ca s chiu x trong và ngoài [1]
Loại chiếu bức xạ
Liều lƣợng đƣợc phép giới hạn của
chiếu trong và ngoài, mSv trong năm

Nhóm cơ quan tới hạn
I
II
III
IV
A - Nhân viên chuyên nghip (nhng
i làm vic vi ng v phóng x)
20
60
120
300
B - Nhng cá bit trong dân chúng
5
6
12
30
C - 
1,7
2
4
10
1.2.8.3. Liều lƣợng tổng cộng
Ling tng cng ca s chi, các tuyn sinh dc hoc ty
 ca nhân viên chuyên nghit quá gii hn cho trong
công thc 1.13 [1].












(1.13)
trong i ca nhân viên.
17

Khi b chiu x ngh nghip (loi vi hn thuc nhóm
I, trong nh ng h c bit cn thit cho phép li ng chiu mt ln
12 mSv cho m
1.3. Hệ đo phóng xạ
H c x hn gm: (1) u dò ht nhân, (2) b x lý n t
và (3) máy tính.
Ngun phóng x phát ra bc x ht nhân ti u dò (1), các bc x 
tác vng vt cht ca u dò và to ra tín hin áp. Tín hic
truyn vào b x lý n t (2).
B x  n t là board mch FPGA. FPGA (Field-Programmable Gate
Array) là công ngh vi mch tích hp kh trình mi nht và tiên tin nht hin nay.
Khái nim board mch FPGA là khái nim ch mt board mch n chíp
FPGA và các phn t ng giao tip, màn hình, led, nút bn
giao tip v np cu hình cho FPGA. Ngoài ra, board mch còn cha
các thit b ngoc liên kt vi các cng vào ra ca FPGA nhm m
th nghim. Ngôn ng lp trình cho FPGA là VHDL. VHDL vit tt ca VHSIC
HDL (Very-high-speed-intergrated-circuit Hardware Description Language) Ngôn
ng mô t phn cng cho các mch tích hp t rt cao. VHDL là ngôn ng
c phát trin bi B Quc phòng M nhm to ra mt công c thit k phn cng
tin dng có kh c lp vi công ngh và gim thiu th

phí cho thit k.
Tín hiu sau kc x lý trong b x lý n t s c truyn lên máy tính
(3)  hin th    d liu. Giao ti   c xây dng bng
LabVIEW. LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering
ng nn và phát trin cho ngôn ng l ha ca hãng
National Instruments USA.

18

CHƢƠNG 2
THIẾT KẾ HỆ ĐO
2.1. Sơ đồ hệ đo
Vic thit k h c phóng x ng c b  hình
2.1. H gm ba khi ln là (1) Inspector
+
, (2) b x n t (FPGA) và (3) b
giao tip máy tính.

Hình 2.1.  b trí h 
Khi bc x hu dò ca Inspector
+
, tín hiu ra t u dò
có dng     x lý ca Inspector
+
hình thành xung vuông.
vào b x n t (FPGA). Sau khi tín hic x lý và
thc hin vic tính toán trên chip FPGA tín hiu dng chui thp lc phân s c
truyn lên máy tính qua cng RS-232. c
xây dng bng ngôn ng l h
d liu c nhn qua cng RS-232 và hin th i dng  th s m tng tích

 m trên giây theo thi gian. S li
li d
2.2. Giới thiệu đầu dò Inspector
+

Máy Inspector
+
[4] c sn xut bi hãng S.E. Internation, Inc, USA là mt
dng c cm tay, nhc t phát hin các bc x mc thp. Nó có th
c bc x alpha, beta, gamma, và tia X.
Thông số kỹ thuật 2.2.1.
 u dò là Halogen-quenched Geiger-Muller. Bên ngoài ph mica có t trng
1,4 - 2,0 mg/cm
2
ng kính hiu qu là 45 mm.
Inspector
+
B x lý n t
(FPGA)
Giao tip máy
tính (LabVIEW)

RS232