Tài liệu An toàn bức xạ trong công nghiệp

Khóa huấn luyện ATBX trong công nghiệp

SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CÁC LOẠI BỨC XẠ VỚI VẬT CHẤT
ThS. Nguyễn Minh Xuân – Viện Nghiên cứu hạt nhân, Đà Lạt

I/ MỞ ĐẦU
Hiểu cơ chế tương tác của các loại bức xạ với vật chất là một nhu cầu hết sức cần
thiết trong các bài toán nghiên cứu và triển khai ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong
công nghiệp, môi trường nói riêng và trong các ngành kinh tế nói chung. Từ việc
chế tạo các thiết bị ghi bức xạ; nghiên cứu bức xạ; tùy theo từng yêu cầu cụ thể
của mỗi bài toán như:
- Độ nhạy;
- Năng lượng bức xạ thấp hay cao;
- Hoạt độ lớn hay nhỏ;
- Tính chất của mỗi loại bức xạ và điều kiện thực nghiệm… mà lựa chọn
mỗi loại detector và các hệ thống thiết bị điện tử kèm theo sao cho phù hợp. Ngoài
ra, nắm vững cơ chế tương tác của các bức xạ giúp cho việc lựa chọn các loại bức
xạ phù hợp cho từng bài toán cụ thể áp dụng trong thực tế vào các ngành kinh tế
để đạt được những kết quả hữu hiệu nhất cũng đóng vai trò hết sức quan trọng.
Bài này trình bày một cách khái quát các loại bức xạ và các đặc tính của chúng
trong quá trình tương tác với vật chất nhằm đáp ứng các nhu cầu nêu trên.
II/ TƯƠNG TÁC BỨC XẠ ALPHA VỚI VẬT CHẤT
II.1/ Sự phát alpha
Hạt alpha được phát ra từ hạt nhân của các nguyên tử không bền gồm 2 neutron
kết hợp với 2 proton, thực chất nó là hạt nhân Helium, có năng lượng là dạng phổ
vạch. Trong phân rã alpha, hạt nhân con có số nguyên tử nhỏ hơn 2 so với hạt
nhân mẹ (hình 2.1).
Theo sau quá trình phân rã alpha thường kèm theo sự phân rã gamma. Hình 2.2 là
giản đồ phân rã alpha và gamma của hạt nhân Ra-226 với 94,3% hạt alpha có động
năng 4,8 MeV và 5,7% có động năng 4,6 MeV. Ở nhánh phát alpha năng lượng
thấp (4,6 MeV) hạt nhân con vẫn ở trạng thái kích thích và phát tiếp bức xạ

gamma bằng hiệu 4,8-4,6 = 0,2 MeV trở về trạng thái cơ bản.

Hình 2.1. Sơ đồ phân rã alpha

2
















II.2/ Tương tác với vật chất
Hạt alpha phát ra trong quá trình phân rã phóng xạ có năng lượng từ 4 – 6 MeV và
là có kích thức lớn nhất trong các loại bức xạ hạt, chúng có khả năng ion hóa rất
lớn, bị mất ít năng lượng trên một va chạm không đàn hồi với các điện tử lớp
ngoài cùng của của nguyên tử. Do vậy một hạt alpha, ví dụ, với năng lượng 35 eV
cũng tạo ra một số lượng khổng lồ các va chạm trong không khí trước khi ngừng
lại và đó cũng là tại sao hạt alpha có đường đi thẳng, quãng chạy tương tự nhau
với cùng năng lượng và rất ngắn trong môi trường (quãng chạy trung bình là 5 cm
trong không khí).

Một đặc tính quan trọng khác trong quá trình hấp thụ các hạt mang điện bởi vật
chất được định nghĩa là sự mất năng lượng trên một đơn vị đường đi và được chỉ
ra bởi phương trình 2.1.
S(E) = -(dE/dx) 2.1
Ở đây E là năng lượng hạt.
Quãng chạy của các hạt là khác nhau phụ thuộc vào năng lượng và được tính theo
biểu thức 2.2.
 

)(ES
dE
dxR 2.2
Ở đây E
o
là năng lượng ban đầu của hạt. Có những thống kê khác nhau về số va
chạm của các hạt alpha và chỉ tạo ra sự thay đổi nhỏ về quãng chạy trong cùng một
loại vật chất.
II.3/ Các ứng dụng
- Máy đo bề dày giấy
- Máy báo khói.
- Trong y tế
- Nghiên cứu thủy văn đồng vị, đo dòng chảy, nghiên cứu rò rỉ…
III/ TƯƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ BETA VỚI VẬT CHẤT
Hình 2.2. Giản đồ phân rã của hạt nhân Ra-226

3
III. 1/ Sự phát bêta
Các tia bêta (thường là điện tử) được phát ra bởi các hạt nhân không bền khi nó
phân rã phóng xạ tức thời. Một hạt β
-

có điện tích 1,6*10
-19
C và khối lượng rất nhỏ
(0,00055 a.m.u.). Sự biến đổi hạt nhân thường phát ra electron (β
-
) năng lượng cao
và positron (β
+
). Việc phát β
-
thường kèm theo một phản neutrino không mang
điện còn β
+
thì kèm theo một neutrino trung hòa, đó là tại sao phổ bêta là phổ liên
tục. Tuy nhiên hạt bêta cũng được tạo ra từ việc phân rã proton hoặc neutron như
sau:
Neutron = Proton + electron + Neutrino
Proton = Neutron + Positron + Neutrino
Hạt bêta xuất hiện trong hầu hết các đồng vị có số neutron dư thừa. Sơ đồ phân rã
bêta chỉ ra trên hình 3.1.

Sơ đồ phân rã cho thấy hạt nhân con trong quá trình phân rã bêta có số nguyên tử
nhỏ hơn 1 so với hạt nhân mẹ. Ví dụ phân rã bêta của P-32, mặc dù P-32 phát bêta
thuần (không gamma), năng lượng cực đại là 1,71 MeV và trung bình là 0,7 MeV
(gần 41%) nhưng cũng có những đồng vị có quá trình phát gamma tức thời tiếp
theo và được giải thích theo cơ chế tương tự như phân rã alpha.
III.2/ Tương tác với vật chất
Các tia β
-
(negative electrons = negatrons)

hoặc β
+
(positive electrons = positrons)
được phân loại theo năng lượng và tương tác rất mạnh với vật chất do lực tĩnh điện
của điện tích chúng mang. Negatron gây ion hóa môi trường vật chất trong suốt
khoảng giữa quãng đường mà chúng đi qua. Chúng bị tán xạ và làm lệch hướng do
các lực va chạm, mất năng lượng và dần bị làm chậm. khi bị làm chậm chúng phát
ra các photon Bremsstrahlung.
Các positron (positive electron) có một sự khác nhau quan trọng đáng chú ý là
chúng cũng tương tác và ion hóa với vật chất mạnh như negatron nhưng khi bị làm
chậm chúng lại kết hợp với electron tạo ra sự hủy cặp và phát ra 2 photon, mỗi
photon có năng lượng 0,511 MeV.
Hình 3.1. Sơ đồ phân rã beta

4

Thực tế, một nguồn phát positron có thể được coi là một nguồn phát gamma năng
lượng 0,511 MeV vì các positron bị hủy khi vẫn còn ở bên trong nguồn do năng
lượng bị giảm nhanh khi mật độ của vật liệu hấp thụ tăng.
Ví dụ, tia bêta có năng lượng 1,5 MeV có thể bị hãm lại trong chỉ 1 hoặc 2 mm
nhôm. Bề dày mật độ (density thickness) t
d
của electron tỷ lệ gần đúng với mật độ
và chiều dày hấp thụ tuyến tính t
l
và có biểu diễn toán học như sau:
T
d
(g/cm
2
) = ρ(g/cm
3
)*t
l
(cm
-1
)
Sự mất năng lượng của hạt bêta phụ thuộc vào quãng đường mà chúng đã đi qua
và động năng của chúng. Nếu ф là thế ion hóa của sự hấp thụ trung gian và E
t
là
năng lượng của hạt mất đi trong va chạm thì động năng E
k
mà electron phát ra là
E
k

= E
t
– ф
Các hạt bêta có khối lượng tương tự như các điện tử quĩ đạo nên chúng dễ dàng bị
đổi hướng do va chạm.
III.3/ Các ứng dụng
- Máy đo bề dày giấy
- Máy đo báo mức
- Trong y tế
- Nghiên cứu thủy văn đồng vị, đo dòng chảy, nghiên cứu rò rỉ…
IV/ TƯƠNG TÁC CỦA NEUTRON VỚI VẬT CHẤT
IV.1/ Sự phát neutron
Neutron là hạt cơ bản cấu tạo nên hạt nhân, trên thực tế neutron chỉ từ các nguồn
hoặc máy phát dựa trên những phản ứng hạt nhân. Neutron ở bất kỳ năng lượng
nào cũng có thể đi vào hạt nhân và tạo phản ứng. Có thể có nhiều neutron được
giải phóng trong một phản ứng hạt nhân. Một số được làm chậm tới năng lượng
nhiệt sau những va chạm lặp lại. Các neutron nhiệt này va chạm đàn hồi hoặc
chúng có thể được hút cực mạnh khi chúng đi vào một hạt nhân.
Các loại phản ứng hạt nhân phát neutron là phân hạch tự phát, (γ,n), (p,n), (d,n)…
IV.2/ Tương tác với vật chất


HẤP THỤ
TỔNG
Tích đi
ện

(n,p)
(n,α)
(n,d)

Etc.
Trung hòa

(n,2n)
(n,3n)
(n,4n)
Etc.
Đi
ện từ


(n,γ)
Phân h
ạch


(n,f)
Đàn h
ồi


(n,n)
Không đàn
hồi
(n,n’)
TÁN XẠ

5

IV.3/ Các ứng dụng

- NAA và PNAA
- Đo mức chất lỏng
- Đo độ ẩm
- Logging…
V/ TƯƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ GAMMA VỚI VẬT CHẤT
V.1/ Khái niệm về bức xạ gamma
Các hạt nhân có tính phóng xạ tự nhiên cũng như nhân tạo có thể ở trong các mức
năng lượng khác nhau E1,E2… được gọi là các mức năng lượng kích thích.Khi
hạt nhân chuyển từ một mức năng lượng này sang một mức năng lượng nào đó và
dần chuyển về trạng thái cơ bản sẽ phát ra lượng tử với năng lượng h = Ei – Ek
và có dạng phổ vạch đó chính là bức xạ được gọi là gamma. Sơ đồ dưới đây là một
ví dụ về cơ chế phát bức xạ gamma.










Tính chất cơ bản của bức xạ gamma khi đi vào môi trường là sự suy giảm dần
cường độ của chúng do tương tác với vật chất bị tách khỏi chùm do bị hấp thụ
hoặc tán xạ. Quy luật suy giảm được mô tả theo công thức:
I=I
0
exp(-x) 5.1
Trong đó I: cường độ chùm tia gamma đi qua lớp vật chất có bề dày x,
I

0
: cường độ chùm tia gamma phát ban đầu,
: hệ số suy giảm khối,
: mật độ khối của vật chất gây suy giảm.
2/ Cơ chế làm yếu bức xa gamma
Sự làm yếu tia gamma gây bởi hai quá trình: hấp thụ và tán xạ. Trong quá trình
hấp thụ, các tia gamma biến mất sau khi truyền toàn bộ năng lượng cho các hạt vật
chất làm cho các hạt này chạy trong môi trường. Trong quá trình tán xạ, tia gamma
tương tác làm xuất hiện các hạt chạy nhanh nhưng các hạt này chỉ thu một phần
nhỏ năng lượng từ tia gamma, các tia gamma này bị giảm năng lượng và thay đổi
phương chuyển động, tách khỏi thành phần của chùm. Người ta phân loại ba hiệu
ứng cơ bản trong quá trình làm chậm tia gamma là: Hiệu ứng quang điện, hiệu ứng
Compton và hiệu ứng tạo cặp (Positron – electron). Khi đó hệ số suy giảm toàn
198
Au – T
1/2
= 2,7 ngày

-
0,961 MeV


0,412 MeV


6
phần  = 
q
+ 
c

+ 
cặp
. Trong đó 
q
,


c
, 
cặp
là các hệ số làm yếu tương ứng gây
bởi từng hiệu ứng: Quang điện, compton và tạo cặp.
a/ Hiệu ứng quang điện
Trong hiệu ứng quang điện lượng tử gamma biến mất sau khi truyền toàn bộ năng
lượng và động năng của chúng cho các electron của nguyên tử. Làm xuất hiện
trong chất các electron chạy nhanh và các electron này lại ion hóa các nguyên tử
khác của chất. Trong các mô sống, hiện tượng này có thể dẫn đến sự phá hủy các
tế bào. Hiệu ứng quang điện đóng vai trò chủ yếu trong quá trình làm yếu các tia
gamma có năng lượng nhỏ (< 1MeV)
Động năng mà electron thu được là: T = h - I, trong đó: h = hc/λ là năng lượng,
 là tần số của lượng tử gamma tới; I là năng lượng ion hóa của lớp.
Vì hiệu ứng này tuân theo cả định luật bảo toàn xung lượng, nên h/c = p
γ’
+ P
trong đó P là xung lượng nguyên tử thu được. Năng lượng mà electron thu được
phải nhỏ hơn h - I bởi vì xung lượng của photon bao giờ cũng lớn hơn xung
lượng của quang electron.

Để đơn giản ta giả sử photon chuyển động dọc theo trục X và P = 0, ta có
h/c = p và h = pc = T+I < T
Nhưng T luôn nhỏ hơn pc = h nghĩa là nguyên tử lấy cả phần xung lượng dôi ra
và cả phần năng luợng của photon, do đó chính xác hơn ta có: T= h - I - P
2
/2M
Xác suất lớn nhất của hiệu ứng quang điện xảy ra khi năng lượng của photon gần
bằng năng lượng ion hóa I, quá trình làm yếu tia gamma do hấp thụ quang điện là
chủ yếu khi năng lượng photon nhỏ ( < 1 MeV như đã nêu trên)
Xác suất (hay tiết diện) hấp thụ quang điện của lớp K tỷ lệ thuận với Z
5
và 
3,5
, còn
xác suất (hay tiết diện) hấp thụ quang điện của các lớp khác nhỏ hơn lớp K vài lần.
Ví dụ tiết diện giữa lớp K và lớp L là: 
k
/ 
l
 5.

Nhận xét:
* Ta thấy rằng năng lượng của lượng tử gamma h tỷ lệ nghịch với bước sóng nên
năng luợng của chúng càng cao thì bước sóng càng giảm.
photo
-
electron

Hiệu ứng quang điện
h



7
* Xác suất xảy ra hiệu ứng quang điện lớn nhất đối với lớp K và giảm nhanh so
với các lớp ngoài (5 lần so với lớp L) nên hiệu ứng này có xác suất rất nhỏ đối với
các điện tử tự do ở lớp ngoài cùng.
* Hiệu ứng quang điện đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong sự hấp thụ các
photon năng lượng thấp bằng các nguyên tố nặng.
* Hiệu ứng quang điện được xem như quá trình hấp thụ thực sự toàn bộ năng
lượng của photon tới vào các điện tử của nguyên tử.
* Dựa vào tính nhạy của hiệu ứng này với các nguyên tử của chất hấp thụ là rất
tiện lợi cho việc chế tạo các dụng cụ phân tích định tính như đo mật độ các loại
chất lỏng trong các lỗ khoan, đường ống…
b/ Tán xạ compton
Hiện tượng tán xạ của photon có năng lượng cỡ vài MeV hoặc lớn hơn (tương
đương với bước sóng   1A
o
) khi va chạm đàn hồi với một điện tử tự do của
nguyên tử tạo ra một điện tử chuyển động gọi là điện tử compton và photon tới
chuyển động lệch hướng một góc  so với phương ban đầu, nên (trong phép gần

đúng cấp 1 có thể bỏ qua năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử và bỏ
qua cả động năng của nó) hiện tượng này được mô hình hóa bởi “sự va chạm” của
photon với electron “tự do” đứng yên cho kết quả là photon lệch đi một góc  với
năng lượng bị giảm (bước sóng tăng) còn electron compton bị bắn ra dưới một góc
 như chỉ ra ở mô hình dưới đây:








Động năng mà electron thu được bằng độ giảm năng lượng của photon:
T = h( -’) = h2 sin
2
(/2) /  + 2sin
2
(/2), với:  = h / m
e
c = 0,0242A
o
.
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có : h = h’ + Te = m
e
c
2
[1/(1 - 
2
)

1/2
– 1]
Theo định luật bảo toàn xung lượng ta có : P

= P
’
+ P
e

h/c = h’/c + m
e
c*(1 - 
2
)
1/2

Rút ra c/ - c/’ = h/m
e
c(1 - cos) tức là  - 
’
= (1 - cos) = 2sin
2
(/2);
Từ sơ đồ trên của hiện tượng tán xạ compton ta thấy: Góc tán xạ của điện tử
compton thay đổi trong khoảng từ /2 đến  nên chiều dài sóng của điện tử
compton thay đổi từ 2*0,0242*0,5 = 0,0242A
o
đến 0,0484A
o
. Tiết diện của

hiệu ứng này 
c
tỉ lệ với Zc/ E

.
Nhận xét: Electron thu được năng lượng càng lớn nếu góc tán xạ của photon càng
lớn. Nó thu năng lượng cực đại khi photon va chạm chính diện với electron ( =
). Phần năng lượng được truyền phụ thuộc vào năng lượng của photon tới. Nhưng
với năng lượng nhỏ của photon tới thì các năng lượng của điện tử compton (các
electron lùi) sẽ nhỏ, điều này cho phép ta phân biệt các điện tử compton và các
e compton

e
h

’






Photon tới

8
quang điện tử. Tóm lại phần năng lượng truyền cho điện tử compton phụ thuộc
vào năng lượng và góc tương tác của photon tới.
Dưới đây là giản đồ của hiện tượng tán xạ compton.

Vấn đề bảo vệ chống bức xạ gamma: Với các photon có năng lượng vài MeV, tán
xạ compton đóng vai trò quan trọng trong việc làm yếu chùm, nhưng tán xạ
compton không làm giảm số photon mà chỉ làm giảm năng lượng dẫn đến việc
phân bố lại trong không gian. Tuy nhiên do sự tán xạ nhiều lần ngay cả ở những
góc nhỏ, năng lượng photon giảm rõ rệt lúc đó hiện tượng hấp thụ quang điện tăng
lên cho đến khi gamma biến mất hoàn toàn. Do vậy khi tính toán che chắn bức xạ
thường dựa vào công thức:
I = I
0
*exp(-
0
x)
Trong đó: x là bề dày, 
o
là hệ số hấp thụ của vật liệu. Để đơn giản và dễ nhớ

người ta thường đưa ra khái niệm chiều dày làm giảm một nửa, Nghĩa là: I/I
O
=
1/2, tức là
Ln(I/I
0
) = Ln(1/2) = -
0
x > X
1/2
= 0,693/
0

c/ hiệu ứng tạo cặp
Sự tạo cặp là quá trình biến đổi của photon thành hai hạt cơ bản là negatron và
positron. Quá trình này chỉ xảy ra khi năng lượng của photon gamma tới vượt quá
hai lần khối lượng nghỉ của một electron, nghĩa là h  2m
0
c
2
= 2*0,511MeV =
1.022 MeV;   0,01 A
0
, = 3*10
20
s
-1
) chuyển động tới gần hạt nhân.
Chú ý: Quá trình này chiếm ưu thế khi gamma tới có năng lượng cao và chuyển
động tới gần hạt nhân có nguyên tử số cao.

Khi photon tới gần và đập vào hạt nhân nặng thì photon biến mất và thay thế nó
bằng một cặp negatron & positron như chỉ ra ở hình dưới đây.



h

’

Hiện tượng tán xạ compton
h


Điện tử tán xạ

9

Positron bị làm chậm dần bởi sự hấp thụ trung gian và biến mất sau đó, như vậy cả
hai photon đều biến mất do tương tác thứ cấp với vật chất.
Năng lượng tối thiểu cho photon tới là:
h  2*m
o
c
2
+ k
+
+ k
-
Trong đó:
h là năng lượng của photon tới; 2*m
o
c
2
là tổng năng lượng nghỉ của electron &
positron; k
+
=1/2 m
o
v
1
2
; k- = 1/2 m
o
v
2
2
và v

1
, v
2
là vận tốc của electron & positron.
Ngoài ra cần phải kể thêm một số hiệu ứng trên hạt nhân, tuy chúng đóng góp một
phần không đáng kể trong quá trình tương tác với vật chất:
d/ hiệu ứng quang điện trên hạt nhân
Hạt nhân sau khi hấp thụ photon sẽ chuyển lên trạng thái kích thích do đó có thể
phát các nuclon (thường là neutron). Nét đặc trưng của hiệu ứng này là năng lượng
của photon tới h phải lớn hơn mức năng lượng ngưỡng h
ng
của hạt nhân thì mới
quan sát được và hiệu ứng này có đỉnh cộng hưởng rộng cỡ vài MeV.
e/ tán xạ thomson và compton trên hạt nhân
Hai hiệu ứng này đóng góp một phần không đáng kể vào quá trình tương tác của
bức xạ gamma với vật chất. Tiết diện  của tán xạ trên hạt nhân bằng:

th
= 8/3*(e
2
/MpC
2
)*Z
4
/A
2
= 2*10
-31
* Z
4

/A
2


c
= 8/3*(e
2
/MpC
2
)*Z (với một nuclon)
trong đó Mp là khối lượng của proton.
Cả hai hiệu ứng đều chưa đo được bằng thực nghiệm.
f/ sự tạo thành các Meson
Với năng lượng E>14 MeV sau va chạm các photon gamma tạo thành các Mezon,
tiết diện quá trình này ứng với h  300 MeV = 10
-28
Acm
2
và tương ứng với hệ số
hấp thụ cỡ 10
-4
cm
2
/g, mặc dù hệ số hấp thụ này là nhỏ nhưng vẫn dễ dàng quan
sát được các mezon bằng thực nghiệm.

Hiện tượng tạo cặp
h


negatron

positron


10
Các hệ số tạo thành các mezon riêng & toàn phần là khác nhau đối với những
nguyên tố khác nhau.
Một số ví dụ về ba hiệu ứng cơ bản của gamma:
Với nhôm, tiết diện hấp thụ quang điện 
q
chiếm ưu thế ở năng lượng E

< 0,05
MeV; 
c
ở E = 0,05 - 15 MeV và 
cặp
ở E > 15 MeV.
Với chì, tiết diện hấp thụ quang điện 
q
chiếm ưu thế ở năng lượng E

< 0,5 MeV;

c
ở E = 0,5 - 5 MeV; và 
cặp
ở E > 5 MeV.

V/ CÁC PHƯƠNG PHÁP GHI BỨC XẠ

Nguyên lý:
-Với các hạt mang điện, chúng có khả năng ion hoá rất lớn khi tương tác với vật
chất nên việc ghi loại bức xạ này là dựa trên việc ghi số lượng lớn các nguyên tử
bị ion hóa.
Hình dưới đây đưa ra đường cong các hệ số hấp thụ của chì
Nước
Giấy
Bê tông

Chì
Nhôm








n

Hình :

Gi
ản

đ
ồ của các loại bức xạ khi đi qua một số loại vật chất.

11
- Với các hạt trung hòa thì năng suất ion hóa nhỏ hơn, bằng cách truyền năng
lượng đó làm xuất hiện các hạt tích điện và có thể được ghi theo năng suất ion hóa.
Dựa vào các ngun lý đã nêu trên người ta đã tạo ra các loại detector khác nhau
để ghi bức xạ:
 Buồng ion hóa:
Buồng ion hóa là mơi trường khí gồm hai điện cực anode và cathode, người ta đặt
vào đó một điện trường có cường độ đủ nhỏ sao cho năng lượng mà điện tử hoặc
ion thu được nhỏ hơn năng lượng ion hóa lần thứ hai vào ngun tử hay phân tử
khí chứa trong buồng.
 Ống đếm tỷ lệ:
Ống đếm tỷ lệ làm việc với chế độ biên độ xung ra tỷ lệ với năng lượng hạt tới,
nên có thể phân tích biên độ xung ra theo năng lượng, từ đó có thể phân biệt các
loại bức xạ khác nhau theo năng lượng.
 Ống đếm Geiger-Muller:
Về cơ bản loại ống đếm này giống với buồng ion hóa nhưng có chế độ làm việc
sao cho làm tăng cường dòng ion hóa trực tiếp. Để đạt được điều này người ta
thường tăng điện thế giữa anode và cathode và ống đếm làm việc theo chế độ Vơn
- Ampe
 Detector bán dẫn:
Dựa trên sự tương tác của bức xạ với các tinh thể của chất bán dẫn tạo các cặp
điện tử và lỗ trống.
 ống đếm nhấp nháy:
Dựa trên sự tương tác của bức xạ với chất nhấp nháy tạo ánh sáng và đưa vào ống
nhân quang điện.

Hình trên đây minh họa hình dạng đỉnh gamma của Cs-137 theo biên độ xung ra
sử dụng máy phân tích biên độ một kênh với detector nhấp nháy NaI(Tl).
Như chúng ta đã biết Cs-137 phát bức xạ gamma với năng lượng 662 keV khi đi
vào tương tác với vật chất detector tạo ra quang xung, nếu tất cả các linh kiện và
mạch điện tử làm việc một cách lý tưởng thì chúng ta thu được tín hiệu đầu ra chỉ
Cường độ nguồn theo biên độ xung ra của nguồn Cs-137
0
2000
4000
6000
8000
10000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
Điện áp (vôn)
Cp10s

12
là một vạch mảnh như vạch số I trên hình. Nhưng vì các linh kiện và mạch điện tử

không bao giờ đạt được các điều đã nêu trên. Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như:
nhiệt độ, áp suất, cấu hình đo… ảnh hưởng lên chúng, nên thực tế chúng ta chỉ thu
được dạng tín hiệu như đường cong số II. Hình trên còn cho ta thấy rõ ảnh hưởng
của tán xạ compton (vùng < 2 vôn) lên phổ biên độ, tán xạ compton trên đây là do
ảnh hưởng của nhiều yếu tố nhưng ở đây chủ yếu là do cấu hình đo gây nên.
 Buồng khuyếch tán:
 Nhũ tương ảnh:
 Buồng bọt:
 Buồng Wilson:
 Ống đếm Stêrenkôv:
Dựa trên hiện tượng khi một hạt mang điện chuyển động với vận tốc lớn hơn vận
tốc ánh sáng vào môi trường làm môi trường đó phát sáng, lớp sáng này bị giới
hạn bởi một mặt nón, nếu mở rộng mặt nón này có thể đo vận tốc các hạt một cách
chính xác. Vùng sáng gọi là lớp sáng tsêrenkôv.
VI/ KẾT LUẬN
Trên đây đã trình bày một cách khái quát và cơ bản về cơ chế tương tác của các
loại bức xạ với vật chất nhằm giúp cho những người làm việc với các loại nguồn
bức xạ có phương pháp phòng tránh một cách hữu hiệu nhất.
Ngoài ra còn giúp các nhà chuyên môn chế tạo các thiết bị ghi bức xạ và nghiên
cứu chúng. Tùy theo từng yêu cầu cụ thể của mỗi loại thực nghiệm: Độ nhạy, năng
lượng bức xạ thấp hay cao, đo hoạt độ lớn hay nhỏ, tính chất của mỗi loại bức xạ,
điều kiện thực nghiệm… mà lựa chọn mỗi loại detector và các hệ thống thiết bị
điện tử kèm theo sao cho phù hợp.
Trong các thực nghiệm, ví dụ, ứng dụng nguồn gamma đo mức chất lỏng, soi tháp
công nghiệp tại hiện trường thường sử dụng các hệ máy đo xách tay với detector
nhấp nháy NaI(Tl).
Ngoài ra việc lựa chọn các loại bức xạ phù hợp cho từng bài toán cụ thể áp dụng
trong công nghiệp và các ngành kinh tế khác để đạt được những kết quả tối ưu.

13
TÀI LIỆU THAM KHẢO

1/ IAEA, 1999 - Practical guidbook for Radioisotope – based Technology in
Industry
2/ N.I. Kariakin, K.N Buxtrôv, P.X. Kirêêv - Sách tra cứu tóm tắt về Vật lý.
3/ Jovan Thereska - Nucleonic Gauging methodology and Technology – IAEA,
Vienna, 1999










Meson
Originally, name for elementary particles with a mass between the myon mass and the nucleon
mass. The group of mesons now include the elementary particles which, like the →baryons are
subject to both strong and weak and electromagnetic interaction, but in contrast to the baryons,
with a spin equal to zero. For example pions and K-mesons belong to the mesons.
→e
lementary
particles

Myon
Electrically charged instable
→elementary particle with a rest energy of 105.658 MeV

corresponding to 206.786 times the rest energy of an electron. The myon has an average half-life
of 2.2·10
-6
s. The myon belongs to the elementary particle group of the leptons.

Baryon
Elementary particle with the baryon number 1, this means: neutron, proton, hyperon. The name
(βαρύς (barys), Greek for "heavy") is derived from the relatively large mass of these particles
compared to other elementary particles (→leptons, →mesons). →elementary particle

Lepton
„Light“ →elementary particle. Leptons include elementary particles which are subject only to low
and electromagnetic interaction: neutrinos, the electron, the myon and the τ-particle.