KHẢO sát các đặc TÍNH của THIẾT bị GHI đo bức xạ cầm TAY INSPECTOR 1000

Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

II-P-1.29
KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ GHI ĐO BỨC XẠ CẦM TAY
INSPECTOR 1000
Trần Kim Tuyết1, Bùi Tuấn Khải1, Nguyễn Quốc Hùng2, Võ Hồng Hải2
1

Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân,
Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Khoa Vật lý – VLKT, ĐH KHTN, ĐHQG-Tp.HCM

2

TÓM TẮT
Ngày nay, việc khảo sát phông phóng xạ môi trường ngày càng được quan tâm nhiều hơn do
nhu cầu sử dụng các ứng dụng các nguồn phóng xạ vào đời sống con người ngày một tăng. Do đó,
việc tìm hiểu và ứng dụng các thiết bị với khả năng phân tích tốt, độ chính xác cao cho mục đích khảo
sát cũng là điều đáng quan tâm. Tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân, thiết bị Inspector 1000 sử
dụng đầu dò NaI(Tl) bền nhiệt với bộ phân tích đa kênh cầm tay, rất tiện dụng cho việc khảo sát và
đánh giá phông phóng xạ. Thiết bị này bao gồm các chứng năng chính: đo liều bức xạ, định vị được
những nơi có nồng độ phóng xạ cao, định vị đồng vị phóng xạ, cũng như ghi nhận và phân tích phổ
năng lượng. Trong báo cáo này, nhóm tác giả trình bày các bước khảo sát đầu tiên cho thiết bị
Inspector 1000. Kết quả cho thấy khả năng đáp ứng tuyến tính cao ở chức năng ghi nhận suất liều,
khả năng phát hiện một số đồng vị phóng xạ, đáp ứng việc ghi nhận và phân tích phổ gamma, và hỗ
trợ dãi đo gamma lên đến 3MeV (ghi nhận được tất cả các bức xạ gamma trong tự nhiên). Các kết
quả đo được là dữ liệu ban đầu cho việc sử dụng thiết bị để khảo sát phóng xạ môi trường.
Từ khóa:phóng xạ môi trường, bức xạ gamma, suất liều, Inspector 1000
GIỚI THIỆU THIẾT BỊ
Inspector 1000 của hãng CANBERRA là một bộ phân tích đa kênh (Multichannel Analyzer - MCA) cầm
tay, có khả năng tích hợp với khá nhiều đầu dò, nhằm ghi nhận được các bức xạ tia X, gamma và neutron. Thiết
bị MCA cầm tay có khả năng tự động nhận dạng được các loại đầu dò cũng như đưa ra các chế độ hoạt động

thích hợp cho người sử dụng. Một thiết bị Inspector 1000 bao gồm bốn chức năng chính: ghi đo suất liều
(DOSE), định vị nơi có hoạt độ phóng xạ cao (LOCATOR), xác định đồng vị phóng xạ (Nuclear Identification –
NID) và hoạt động như một hệ phổ kế (SPEC).Mỗi chức năng đều có nhiều màn hình hiển thị cung cấp nhiều dữ
kiện phong phú, hỗ trợ rất nhiều cho người sử dụng.
Thiết bị Inspector 1000 thuộc Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân (NTLab), Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên – ĐHQG TP.HCM, sử dụng đầu dò NaI(Tl) ổn định nhiệt (temperature stabilized) kích thước 3x3 (inch)
và tích hợp đầu dò Geiger-Muller bên trong MCA cầm tay. Thông thường, đầu dò NaI bị ảnh hưởng nhiều bởi
nhiệt độ nên các phép đo ngoài trời sẽ mang kết quả không đáng tin cậy cho dù đã tiến hành các bước chuẩn
trước đó trong phòng thí nghiệm. Do đó, việc sử dụng đầu dò NaI(Tl) với khả năng ổn định nhiệt độ sẽ giúp cho
bộ số liệu khảo sát được mang kết quả đáng tin cậy hơn. Bên cạnh khả năng ổn định nhiệt và hiệu suất ghi cao,
NaI(Tl) 3x3 còn có thể ghi nhận một dải năng lượng lớn kéo dài từ 30 keV – 3 MeV (ghi nhận được được gần
như toàn bộ năng lượng gamma của các chuỗi phóng xạ trong tự nhiên).

Detector NaI(Tl)
Inspector 1000
MCA
CHỨC NĂNG THIẾT BỊ
Đo suất liều (Dose rate):
Thiết bị Inspector 1000 đáp ứng tốt khả năng đo suất liều an toàn bức xạ do thiết bị được kết nối với đầu dò
ổn định nhiệt NaI(Tl) có khả năng ghi nhận bức xạ cao ngoài ra còn có đầu dò Geiger-Muller bên trong MCA hổ
ISBN: 978-604-82-1375-6

253


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
trợ cho việc đo liều an toàn. Chúng tôi đã tiến hành khảo sát suất liều của nguồn Cs-137 tại các vị trí khác nhau.
Kết quả và bố trí thí nghiệm được thể hiện trong Hình 1.

Vị trí

nguồn

Hình 1. Kết quả khảo sát suất liều và bố trí thí nghiệm đo
Chức năng xác định vị trí đồng vị phóng xạ: (LOCATOR):
LOCATOR là chức năng xác định vị trí nguồn phóng xạ. Nguyên lý của việc xác định vị trí là căn cứ vào
sự thay đổi của đồ thị số đếm trong từng giây. Sự thay đổi trên đồ thị chỉ ra thời điểm Inspector 1000 phát hiện
ra nơi có số đếm cao, tức là nơi có nguồn đồng vị phóng xạ.
Chức năng đo phổ phóng xạ (SPECTROMETER):
MCA sẽ hiện thị phổ năng lượng trong quá trình đo, dữ liệu và thông tin của nguồn bức xạ được lưu file và
được xử lý dựa trên chương trình Genei 2000 được tích hợp trong MCA. Đặc biệt trong thiết bị này, hỗ trợ dãy
đo năng lượng gamma lên đến 3MeV nên chúng tôi đã thực hiện đo nguồn Tl-208 với năng lượng gamma phát ra
là lớn nhất trong các chuỗi phóng xạ tự nhiên (khoảng 2.6 MeV). Tl-208 có trong mẫu chuẩn dạng bột hình trụ:
IAEA RGTh1 (chứa Th-232), khối lượng 180 g, kích thước hộp (ĐK x C) 76 x 47 mm, bề dày mẫu 24.3 mm,
mẫu được nén dưới áp lực 1500kg.

RGTh1
Hình 2. Khảo sát dải năng lượng đo với mẫu RGTh1 (Tl-208)
Ngoài ra thiết bị còn có khả năng chuẩn năng lượng tự động với nguồn Cs-137.Đây là một chức năng của
Inspector 1000 của hãng CANBERRA. Rất thích hợp cho những lúc đo thực tế hiện trường và không may ta
phát hiện (hoặc nghi ngờ) đường chuẩn năng lượng là không chính xác. Những việc cần làm là đặt nguồn Cs-137
phía trước detector và chọn chế độ “Chuẩn lại tự động” (“Auto Recal”). Phép đo tiến hành trong 30 giây, đường
chuẩn năng lượng dựa vào vị trí ba đỉnh năng lượng trong phổ của nguồn Cs-137: 32.19 keV (năng lượng tia X),
477.56 keV (bờ Compton) và 662 keV (đỉnh quang điện).
Phương trình (*) là đường chuẩn năng lượng thu được từ chức năng Auto Recal.

E  4.973  2.996  K  4.965 10 4  K 2

(*)

Chức năng xác định đồng vị phóng xạ (NUCLEAR ISOTOPE IDENTIFICATION):

Chức năng nhận diện đồng vị phóng xạ của Inspector 1000 dùng để nhận diện các đồng vị phóng xạ trong
tự nhiên. Thư viện dùng cho chức năng này là thư viện ANSI. Trong khảo sát này, chúng tôi thực hiện các phép
ISBN: 978-604-82-1375-6

254


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
đo với một số đồng vị phóng xạ (dựa theo thư viện ANSI) để kiểm chứng chức năng này. Kết quả đo được đề
cập trong Bảng 1.
Đồng vị

Nhận diện được

Đồng vị

Nhận diện được

K-40



Ba-133



Co-57
Co-60





Cs-137
Am-241




KẾT LUẬN VÀ NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Trong khảo sát này, chúng tôi đã khảo sát sơ lược qua bốn chức năng chính của thiết bị Inspector 1000,
một thiết bị rất tiện dụng mang tính ứng dụng và linh động cao trong việc khảo sát môi trường. Kết quả cho thấy
thiết bị có những đáp ứng khả quan với cả bốn chức năng: đo suất liều, định vị nguồn phóng xạ, phổ kế và xác
định đồng vị phóng xạ.
Chức năng tính toán suất liều hoàn toàn dựa trên phổ năng lượng thu được và sẽ đưa ra những kết quả suất
liều chính xác hơn sơ với các hệ đo chuyển đổi suất liều dựa trên số đếm. Trong khảo sát tiếp theo, nhóm khảo
sát sẽ nghiên cứu quy trình chuyển đổi suất liều từ các phổ năng lượng thu được. Với khảo sát này, thiết bị
Inspector 1000 sẽ được tận dụng tối ưu do các chức năng được hiển thị trên màn hình MCA một cách độc lập,
vốn dĩ rất bất tiện cho mục đích khảo sát song song các chức năng. Hơn nữa, khảo sát này cũng có thể ứng dụng
cho các hệ phổ kế năng lượng sử dụng đầu dò NaI(Tl) với cấu hình 3inch x 3icnh. Đồng thời, một số khảo sát
sâu hơn về thiết bị đo cũng sẽ được thực hiện.

INVESTIGATION OF SPECIFICATIONS OF HAND-HELD SPECTROMETER
INSPECTOR 1000
ABSTRACT
Today, investigation of environmental radiation is more concerned because of the need for
nuclear applications in human life. Thus, applying high-performance instruments for environmental
investigation should be considered. In the Nuclear Techniques Laboratory (NTLab), Inspector 1000
using temperature-stabilized NaI(Tl) detector and hand-held multi-channel analyzer is very
comfortable to investigate and estimate the background radiations. The instrument includes four
modes of operation: dose rate meter, locating high-dose concentration area, nuclear identification,

acquiring and analyzing energy spectrum. In this report, we present some initial experiments in order
to estimate some specifications of Inspector 1000. These experiments show good performance of this
instrument: linearity response in dose rate function, successful identification of a few of radioisotopes,
ability in gamma measurement and spectrum analysis with energy range up to 3MeV (acquires all
gamma-rays from natural background). Further environmental investigation with Inspector 1000 is
applied based on obtained results.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. W.R.Leo (1994), Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiment 2 nd Edition, Springer-Verlag,
Đức.
[2]. Inspector 1000 User’s Manual:

ISBN: 978-604-82-1375-6

255