nghiên cứu và sử dụng hệ đo gamma tán xạ chuyên dụng MYO 101

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
PHẦN I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .................................................................... 3
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ BỨC XẠ GAMMA ............................................... 3
1.1. Giới thiệu về bức xạ gamma ....................................................................... 3
1.2. Tình hình nghiên cứu về phương pháp gamma tán xạ ngược ................ 4
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ......................................................... 4
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................... 6
1.3. Sự suy giảm bức xạ gamma khi đi qua vật chất ....................................... 7
1.4. Các cơ chế tương tác của gamma với vật chất. ...................................... 12
1
1.4.1. Hiệu ứng quang điện ............................................................................. 2
1
1.4.2. Hiệu ứng Compton ................................................................................ 4
1
1.4.3. Hiệu ứng sinh cặp electron-positron .................................................... 7
1
1.4.4. Tổng hợp các hiệu ứng khi gamma tương tác với vật chất .................. 8
1.5. Cấu trúc phổ gamma ................................................................................. 20
CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÁN XẠ ..................................................................... 22
2.1. Một số vấn đề cơ bản ................................................................................. 22
2
2.1.1. Tán xạ Rayleigh và tán xạ Compton ..................................................... 2
2
2.1.2. Tán xạ một lần và tán xạ nhiều lần ....................................................... 3
2

2.1.3. Sự phân bố năng lượng của chùm tia gamma tán xạ ........................... 3
2
2.1.4. Phương pháp khảo sát lỗ rỗng ............................................................. 4
2.2. Các khái niệm và định nghĩa .................................................................... 26
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tán xạ gamma ............................................... 28
2
2.3.1. Sự phân bố năng lượng tia tán xạ ngược ............................................. 8


2
2.3.2. Sự phụ thuộc cường độ tia tán xạ vào góc tới ...................................... 9
iii


2.3.3. Sự phụ thuộc cường độ tán xạ vào góc phản xạ ...................................
2.3.4. Sự phụ thuộc cường độ tia tán xạ vào năng lượng tia tới ....................
2.3.5. Sự phụ thuộc cường độ gamma tán xạ ngược vào bề dày vật chất ......
2.3.6. Sự phụ thuộc cường độ gamma tán xạ ngược vào mật độ vật chất ......

3
0
3
1
3
1
3
2

2.4. Các loại tia bức xạ thường dùng trong tán xạ ........................................ 33
PHẦN II PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM...................................................... 34

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU HỆ ĐO CHIỀU DÀY VẬT LIỆU MYO – 101 VÀ
CÁC VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN ......................................... 34
3.1.

Giới thiệu hệ đo chiều dày vật liệu MYO-101 ........................................ 34

3.2. Thông số chính của máy ........................................................................... 35
3.3.

Các loại vật liệu dùng trong luận văn ...................................................... 38

CHƯƠNG 4 NGUYÊN TẮC ĐO CƯỜNG ĐỘ GAMMA TÁN XẠ NGƯỢC
BẰNG HỆ ĐO MYO – 101 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH
TOÁN. ...................................................................................................................... 39
4.1.

Nguyên tắc đo cường độ gamma tán xạ ngược bằng hệ MYO–101 ..... 39

4.2.

Phương pháp thực nghiệm và tính toán .................................................. 41
4
4.2.1. Thực nghiệm ......................................................................................... 1
4
4.2.2. Tính toán ............................................................................................... 1

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC BẰNG THỰC NGHIỆM ĐỐI VỚI CÁC
VẬT LIỆU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ CÁC VẬT LIỆU THỰC TẾ
TRÊN HỆ MYO-101. .............................................................................................. 43
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 60


iv


MỞ ĐẦU
Hiện nay, công nghệ hạt nhân đang được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong
ngành công nghiệp năng lượng mà còn ở nhiều lĩnh vực khác. Việc ứng dụng các
công nghệ này trong quá trình sản xuất đã mang đến giải pháp cho việc đương đầu
với những thách thức của quá trình phát triển toàn cầu, như đảm bảo an ninh năng
lượng, môi trường, an toàn thực phẩm hay thúc đẩy sự tiến bộ của nền khoa học.
Tầm quan trọng của năng lượng hạt nhân đã được ông Yukiya Amano, Tổng
Giám đốc Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA, khẳng định tại Khóa họp
lần thứ 60 Đại hội đồng IAEA: “Trong suốt 60 năm qua, khoa học và công nghệ hạt
nhân đã đóng vai trò thiết yếu trong sự phát triển bền vững của nhiều quốc gia trên
thế giới. Bằng việc đảm bảo tính khả thi của những kiến thức khoa học và công
nghệ hạt nhân, chúng tôi tin tưởng rằng IAEA đang đóng góp đáng kể vào quá trình
cải thiện cuộc sống của người dân trên toàn cầu".
Ở nước ta, kỹ thuật hạt nhân đóng góp rất nhiều vào các lĩnh vực như công
nghiệp, y tế, nông nghiệp, thủy lợi, môi trường... Sử dụng kỹ thuật hạt nhân là một
trong những ứng dụng của năng lượng nguyên tử đã và đang được ứng dụng trong
các lĩnh vực khác nhau từ nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu ứng dụng vào trong đời
sống và sản xuất. Khả năng tiềm tàng của các kỹ thuật hạt nhân nói chung và sử
dụng đồng vị phóng xạ nói riêng đáp ứng cho các nhu cầu của công nghiệp và ở các
công nghệ mới.
Cho đến ngày nay, có nhiều phương pháp kiểm tra khuyết tật của sản phẩm
mà không cần phá huỷ mẫu (NDT-Non destructive testing) như phương pháp truyền
qua, chụp ảnh phóng xạ, phương pháp siêu âm, … cho kết quả nhanh chóng với độ
chính xác cao. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp thực tế, các phương pháp trên

không ưu việt so với phương pháp đo tán xạ ngược với các ưu điểm sau:
❖

Phương pháp đo gamma tán xạ ngược có thể thực hiện được khi đối
tượng cần đo ở trong điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ
cao, áp suất lớn, mà điều này rất khó thực hiện với các phương pháp
siêu âm và kiểm tra từ tính….

❖

Trong điều kiện không gian hạn chế chỉ có thể tiếp cận đối tượng cần
đo từ một phía hoặc đối tượng cần đo có kích thước quá lớn thì
phương pháp gamma tán xạ ngược hoàn toàn có ưu thế hơn phương
pháp gamma truyền qua.