Các phương pháp đo đạc hạt nhân

VIỆN KỸ THUẬT HẠT NHÂN &

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC HẠT NHÂN
1

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Anh Đức
Nhóm thực hiện: Nhóm 2
Hà Nội, tháng 3/2018


DANH SÁCH SINH VIÊN NHÓM 2
Họ và tên MSSV

2







1. Nguyễn Tiến Đạt

20140979

2. Đào Thanh Tùng

20145078

3. Trần Thị Nhi

20143337

4. Phạm Trung Sơn

20142753

5. Lê Văn Được

20132750


3

Nội Dung Chính:


1.Tương tác cơ bản giữa bức xạ và vật chất



2. Các tính chất chung của máy phát hiện bức xạ



3. Detector chứa khí



4. Detector nhấp nháy



5. Detector bán dẫn



6. Đầu dò hạt nhân đặc biệt và kỹ thuật đo lường



7. Điện tử hạt nhân, phương pháp đặc biệt


I.Tương tác cơ bản giữa bức xạ và vật chất

4


o
o
o
o

o

o
o

Bức xạ điện từ:
Hiệu ứng quang điện
Tán xạ Compton
Tán xạ Rayleigh
Sự tạo cặp
Tương tác giữa các hạt và vật chất:
Hạt anpha
Electron
ion


5

Tương tác giữa bức xạ điện từ và vật chất

• Hiệu ứng quang điện

• Tán xạ Compton
• Sự tạo cặp
•Tán xạ Rayleigh


6

Hiệu ứng quang điện

Mặt cắt ngang của
hiệu ứng quang điện

7

Hiệu ứng quang điện
trong thể rắn


Sự chuyển dời trong

8

vỏ nguyên tử

Hiệu ứng Auger

Huỳnh quang tia X


Sự hấp thụ bức xạ trong vật chất
9


Sự hấp thụ ở bề mặt vỏ nguyên tử

Sự hấp thụ khối quang điện (cm²/g)

10

E (keV)


Tán xạ Compton
Photon chuyển một phần năng lượng của nó sang cho electron

11


Tán xạ Compton

Tán xạ photon

12

Electron lùi
Năm 1925, W. Bothe và H. Geiger: đồng thời phát hiện sự trùng hợp giữa electron
và photon trong Δ t <10-11 s

Năng lượng


Hệ số suy giảm khối lượng của Fe
13
Tán xạ liên tục
Tán xạ không liên tục

Sự tạo cặp trong trường hạt nhân

g)

m²/

(c

ng

lượ

ối

kh

m

giả

suy

số

Hệ

Sự hấp thụ quang điện

Sự tạo cặp trong trường điện tử
tổng độ suy giảm của sự tán xạ liên tục

Liên tục
Quang điện

Tổng

Năng lượng E (MeV)


Sự tán xạ liên tục (Tán xạ Rayleigh)
Không chuyển giao năng lượng

14

Photon gamma nằm rải rác trên electron bị giới hạn

Hiệu ứng

Quang điện

Tán xạ Rayleigh

Tán xạ Compton

Sự tạo cặp

Hạt mới

ảnh electron

----

Compton-electron

electron, positron

Năng lượng đặc trưng trong

< 500 keV

< 100 keV

500 keV - 3 MeV

3 MeV <

Mặt cắt ngang

nước


Sự hủy cặp electron-positron
15

PET

Phổ kế gamma

Quá trình tạo cặp electron-positron


Mặt cắt ngang
16

Diện tích bao phủ bởi các nguyên tử

Số nguyên tử / cm3
L=6,002214.10

Hệ số hấp thụ tuyến tính

Hệ số hấp thụ khối lượng

-23


Năng lượng của photon phụ thuộc như thế nào vảo khả năng hấp thụ?

Mặt cắt nguyên tử

17

Năng lượng photon

Hệ số hấp thụ của vật liệu hỗn hợp


Thí nghiệm Rutherford: khám phá cấu trúc nguyên tử
18

Góc khối
lá
Hạt

Đường đi của các hạt alpha
trong trường điện từ của
hạt nhân


19

Giải Nobel năm 1908

Nguyên tố

Số nguyên tử

Z ( bởithí nghiệm Rutherford)

Cu

29

29.3

Ag

47

46.3

Pt

78

73.3

Ernest Rutherford

Z = số nguyên tử

Z = số điện tích dương của hạt nhân
Z = số electron trong vỏ electron

Thử nghiệm: Các hạt α phát ra bởi hạt nhân Ra

Phạm vi của lực hạt nhân là ngắn


20

Sơ đồ mức năng lượng hạt nhân phóng xạ

o Vạch Gamma

o phát xạ Beta
o Phát xạ Anpha

o Xác suất chuyển đổi

o Năng lượng của các vạch gamma và các hạt alpha
o Phân bố năng lượng của các hạt beta
o Năng lượng tối đa của các hạt beta
o Phương thức phân rã

o Chu kỳ bán rã của đồng vị


Năng lượng dừng của các hạt alpha: Đường cong Bragg
21

g

dừn

ng

lượ

ng

Nă

Năng lượng của các hạt alpha mất đi trong không khí

Khoảng cách


Phân rã phóng xạ

• Hằng số phân rã:

p

na

rã /

ân

ph

Số

22

• Chu kì bán rã:

Thời gian (ngày)

•Thời gian sống trung bình của một nguyên tố:
•Tỷ lệ phân rã ( hoạt độ):

•Đơn vị:


II. Các tính chất chung của máy phát hiện bức xạ
23



Chế độ dòng và xung







Photon/hạt trong các máy ghi đo => điện tích của E
Lượng điện tích tỉ lệ với năng lượng của photon/hạt
Bộ thu điện tích (buồng ion, chất bán dẫn)
Xung trên đầu ra của máy dò => Bộ khuếch đại


II. Các tính chất chung của máy phát hiện bức xạ
24



Chế độ dòng


II. Các tính chất chung của máy phát hiện bức xạ
25



Chế độ xung

- Đo đếm lượng điện tích thu được khi tạo nên một photon hoặc hạt



Quan sát hạt/photon đó



Hình dạng của tín hiệu xung cung câp thông tin về các tính chất vật lý trong việc phát hiện
photon/hạt như: các loại bức xạ, năng lượng,…



Có thể nghiên cứu thống kê về bức xạ