NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT PHÂN CÁCH GIỮA HAI MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO GAMMA TÁN XẠ VÀ TRUYỀN QUA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (276.52 KB, 28 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Nguyễn Quốc Minh
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT PHÂN CÁCH
GIỮA HAI MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ĐO GAMMA TÁN XẠ VÀ TRUYỀN QUA
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Thành phố Hồ Chí Minh – 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Nguyễn Quốc Minh
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT PHÂN CÁCH
GIỮA HAI MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ĐO GAMMA TÁN XẠ VÀ TRUYỀN QUA
Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử
Mã số: 60 44 01 06
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN THIỆN THANH
Thành phố Hồ Chí Minh – 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung
thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận
văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ
nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Tp.HCM, ngày 28 tháng 09 năm 2016
Nguyễn Quốc Minh
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn này, em nhận được sự quan tâm,
giúp đỡ tận tình từ quý Thầy Cô, bạn bè và gia đình. Giờ đây, luận văn đã hoàn thành,
em không biết nói gì hơn là gởi lời cảm ơn chân thành đến:
TS. Trần Thiện Thanh – người thầy đã nhiệt tình giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm
và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Đồng thời, thầy là
người giúp cho em có thêm niềm tin và động lực trên con đường nghiên cứu
khoa học.
Quý thầy cô đã giảng dạy lớp cao học khóa 25 Trường Đại học Sư phạm
Tp.HCM đã cung cấp cho em những kiến thức bổ ích và kinh nghiệm giảng dạy
học sinh.
ThS. Võ Hoàng Nguyên, quý thầy cô, anh, chị và các bạn đang công tác tại Bộ
môn Vật lý Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp.HCM đã
giúp đỡ em trong quá trình làm thực nghiệm.
Quý Thầy Cô trong hội đồng khoa học đã dành thời gian đọc, nhận xét và góp ý
để luận văn được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em muốn nói lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cha mẹ, anh chị em trong
gia đình đã động viên, an ủi và tiếp thêm sức mạnh để em hoàn thành luận văn. Đồng
thời, em cũng cảm ơn các bạn học viên trong lớp cao học khóa 25 chuyên ngành Vật lí
nguyên tử, Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM đã sát cánh bên em trên con đường đi
tìm tri thức mới.
MỤC LỤC
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ và đồ thị
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN .....................................................................................................3
1.1. Sơ lược về tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước ..................................3
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .......................................................................3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .........................................................................4
1.2. Tương tác của gamma với môi trường vật chất.........................................................5
1.2.1. Hiệu ứng quang điện ..............................................................................................5
1.2.2. Hiệu ứng Compton .................................................................................................7
1.2.3. Hiệu ứng tạo cặp.....................................................................................................9
1.2.4. Tán xạ của chùm gamma đi qua vật liệu .......................................................... 10
1.2.5. Sự suy giảm của chùm gamma khi đi qua môi trường vật chất ..................... 14
1.3. Công thức xác định mặt phân cách .......................................................................... 15
1.4. Nhận xét chương 1 ..................................................................................................... 17
Chương 2. HỆ ĐO G AMMA TÁN XẠ VÀ G AMMA TRUYỀN QUA .................. 18
2.1. Thiết bị đo thực nghiệm ............................................................................................ 18
2.1.1. Nguồn phóng xạ và hộp chứa nguồn ................................................................ 18
2.1.2. Khối đầu dò .......................................................................................................... 21
2.1.3. Hệ điện tử và ghi nhận bức xạ ........................................................................... 23
2.1.4. Bình chứa ............................................................................................................. 25
2.1.5. Đường chuẩn năng lượng ................................................................................... 25
2.2. Bố trí thí nghiệm......................................................................................................... 26
2.2.1. Hệ đo gamma tán xạ ........................................................................................... 26
2.2.2. Hệ đo gamma truyền qua ................................................................................... 28
2.3. Nhận xét chương 2 ..................................................................................................... 29
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................... 30
3.1. Khảo sát phổ tán xạ và phổ truyền qua .................................................................... 30
3.1.1. Đặc trưng của phổ đo gamma tán xạ ................................................................ 30
3.1.2. Đặc trưng của phổ đo gamma truyền qua ........................................................ 31
3.2. Xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước - xăng ................................... 32
3.2.1. Phương pháp gamma tán xạ ............................................................................... 32
2.2.2. Phương pháp gamma truyền qua ....................................................................... 37
3.3. Xác định mặt phân cách giữa hai môi trường glycerin - xăng ............................. 40
3.3.1. Phương pháp gamma tán xạ ............................................................................... 40
3.3.2. Phương pháp gamma truyền qua ....................................................................... 45
3.4. Xác định mặt phân cách giữa ba môi trường nước - dầu hỏa - không khí .......... 47
3.4.1. Phương pháp gamma tán xạ ............................................................................... 47
3.4.2. Phương pháp gamma truyền qua ....................................................................... 53
3.5. Nhận xét chương 3 ..................................................................................................... 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................... 57
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .............................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 60
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
FWHM
Full Width at Half Maximum
Bề rộng ở một nửa giá trị cực đại
HPGe
High Purity Germanium
Germani siêu tinh khiết
HVPS
High-Voltage Power Supply
Nguồn cao áp
MCA
Multi Channel Analyzer
Hệ phân tích đa kênh
MCNP
Monte Carlo N Particles
Chương trình mô phỏng MCNP
USB
Universal Serial Bus
Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT Bảng
Diễn giải
Trang
Kết quả tính diện tích đỉnh tán xạ theo chiều cao bằng chương
1
3.1
trình Colegram trong phép đo tán xạ qua bình chứa nước –
33
xăng
2
3.2
3
3.3
4
3.4
Kết quả làm khớp diện tích đỉnh tán xạ một lần trong phép đo
tán xạ qua bình chứa nước – xăng
Kết quả làm khớp diện tích nền tán xạ nhiều lần trong phép đo
tán xạ qua bình chứa nước – xăng
Kết quả làm khớp diện tích tổng trong phép đo tán xạ qua
bình chứa nước – xăng
36
36
36
Vị trí mặt phân cách thu được trong phép đo tán xạ dựa trên
5
3.5
diện tích đỉnh tán xạ một lần, số đếm nền tán xạ nhiều lần và
37
số đếm tổng
Kết quả thể hiện số đếm tổng theo chiều cao bình chứa khảo
6
3.6
sát trong vùng năng lượng từ 1 keV đến 105 keV trong phép
38
đo nước – xăng
7
3.7
Kết quả làm khớp trong phép đo truyền qua nước – xăng
38
Kết quả tính diện tích đỉnh tán xạ theo chiều cao bình chứa
8
3.8
bằng chương trình Colegram trong phép đo tán xạ qua bình
42
chứa glycerin – xăng
9
3.9
10
3.10
11
3.11
Kết quả làm khớp diện tích đỉnh tán xạ một lần trong phép đo
tán xạ qua bình chứa glycerin – xăng
Kết quả làm khớp diện tích đỉnh tán xạ nhiều lần trong phép
đo tán xạ qua bình chứa glycerin – xăng
Kết quả làm khớp diện tích tổng trong phép đo tán xạ qua
bình chứa glycerin – xăng
43
43
43
Vị trí mặt phân cách thu được trong phép đo tán xạ dựa trên
12
3.12
diện tích đỉnh tán xạ một lần, số đếm nền tán xạ nhiều lần và
44
số đếm tổng
Kết quả thể hiện số đếm tổng theo chiều cao bình chứa khảo
13
3.13
sát trong vùng năng lượng từ 1 keV đến 105 keV trong phép
45
đo glycerin – xăng
14
3.14
15
3.15
16
3.16
17
3.17
18
3.18
Kết quả làm khớp trong phép đo truyền qua glycerin – xăng
Kết quả tính diện tích đỉnh tán xạ theo chiều cao bằng chương
trình Colegram trong phép đo nước – dầu hỏa – không khí
Kết quả làm khớp diện tích đỉnh tán xạ một lần trong phép đo
tán xạ nước – dầu hỏa – không khí
Kết quả làm khớp diện tích nền tán xạ nhiều lần trong phép đo
tán xạ nước – dầu hỏa – không khí
Kết quả làm khớp diện tích tổng trong phép đo tán xạ qua
bình chứa nước – dầu hỏa – không khí
45
48
51
51
51
Vị trí mặt phân cách thu được trong phép đo tán xạ dựa trên
19
3.19
diện tích đỉnh tán xạ một lần, số đếm nền tán xạ nhiều lần và
52
số đếm tổng
Kết quả thể hiện sự phụ thuộc số đếm tổng theo chiều cao
20
3.20
bình chứa khảo sát trong vùng năng lượng từ 1 keV đến 105
54
keV trong phép đo truyền qua nước – dầu hỏa – không khí
21
3.21
Kết quả làm khớp trong phép đo truyền qua nước – dầu hỏa –
không khí
55
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
TT Hình
Diễn giải
Trang
1
1.1
Hiệu ứng quang điện
6
2
1.2
Tán xạ Compton
8
3
1.3
Hiệu ứng tạo cặp
10
4
1.4
Mô hình hệ đo gamma tán xạ và truyền qua
11
5
1.5
Quá trình tán xạ của photon lên vật liệu
13
6
1.6
Sự suy giảm cường độ gama qua vật hấp thụ
15
7
1.7
Sự thay đổi cường độ chùm tia gamma trong phép đo tán xạ
16
8
1.8
Sự thay đổi cường độ chùm tia gamma trong phép đo truyền qua
16
9
2.1
Mô hình nguồn
10
2.2
Cách lắp các chi tiết khối nguồn
11
2.3
12
2.4
Hộp chứa nguồn dùng trong thí nghiệm đo gamma truyền qua
20
13
2.5
Mô hình đầu dò NaI(Tl)
21
14
2.6
Mặt cắt khối đầu dò và chuẩn trực đầu dò
22
15
2.7
Khối Osprey
23
16
2.8
Giao diện chương trình Colegram
24
17
2.9
Bình chứa dùng trong thực nghiệm
25
18
2.10
Mô hình hệ đo gamma tán xạ
27
19
2.11
20
2.12
21
2.13
22
2.14
23
3.1
137
Cs
Hộp chứa nguồn, thanh thép gắn nguồn và ống chuẩn trực dùng
trong hệ đo gamma tán xạ
Hệ đo gamma tán xạ ngược với mặt phân cách giữa hai môi
trường nước – xăng
Mô hình hệ đo gamma truyền qua
Hệ đo gamma truyền qua với mặt phân cách giữa hai môi trường
glycerin – xăng
Hệ đo gamma truyền qua với mặt phân cách giữa ba môi trường
nước – dầu hỏa – không khí
Phổ tán xạ trước và sau khi trừ phông
18
19
20
27
28
28
29
30
24
3.2
Tách đỉnh tán xạ một lần
30
25
3.3
Phổ truyền qua sau khi trừ phông
31
26
3.4
27
3.5
28
3.6
29
3.7
30
3.8
31
3.9
32
3.10
33
3.11
34
3.12
35
3.13
36
3.14
37
3.15
Sự thay đổi diện tích đỉnh tán xạ một lần theo chiều cao trong
phép đo tán xạ qua bình chứa nước – xăng
Sự thay đổi diện tích đỉnh tán xạ nhiều lần theo chiều cao trong
phép đo tán xạ qua bình chứa nước – xăng
Sự thay đổi diện tích tổng theo chiều cao trong phép đo tán xạ
qua bình chứa nước – xăng
Đồ thị thể hiện sự thay đổi của số đếm tổng theo chiều cao trong
phép đo truyền qua bình chứa nước – xăng
Sự thay đổi diện tích đỉnh tán xạ một lần theo chiều cao trong
phép đo tán xạ qua bình chứa glycerin – xăng
Sự thay đổi diện tích đỉnh tán xạ nhiều lần theo chiều cao trong
phép đo tán xạ qua bình chứa glycerin – xăng
Sự thay đổi của diện tích tổng theo chiều cao trong phép đo tán
xạ qua bình chứa glycerin – xăng
Đồ thị thể hiện sự thay đổi số đếm tổng theo chiều cao trong
phép đo truyền qua bình chứa glycerin – xăng
Sự thay đổi diện tích đỉnh tán xạ một lần theo chiều cao trong
phép đo tán xạ qua bình chứa nước – dầu hỏa – không khí
Sự thay đổi diện tích đỉnh tán xạ nhiều lần theo chiều cao trong
phép đo tán xạ qua bình chứa nước – dầu hỏa – không khí
Sự thay đổi của diện tích tổng theo chiều cao trong phép đo tán
xạ qua bình chứa nước – dầu hỏa – không khí
Sự thay đổi của số đếm tổng theo chiều cao trong phép đo truyền
qua bình chứa nước – dầu hỏa – không khí
34
34
35
39
40
41
41
46
49
49
50
53
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
