tuong tac buc xa voi vat chat

<span class='text_page_counter'>(1)</span>Tương tác của bức xạ với vật chất. Radiation Technology Department Nuclear Research Institute, Dalat, Vietnam 1.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> Bức xạ ion hóa và bức xạ phi ion hóa. ionizing. Bức xạ không ion hóa không có năng lượng sóng điện từ thấp như nhiệt, ánh sáng, âm thanh, tần số vô tuyến điện, lò vi sóng, và tia cực tím. Chúng không thể gây tổn hại tế bào (trừ khi tập trung chiếu trực tiếp lên cơ thể) Bức xạ ion hóa có năng lượng sóng điện từ cao như tia gamma, X-quang và các hạt (,  , p, n). Chúng gây quá trình ion hóa cvật chất (đẩy electron từ vân đạo) và có thể gây tổn thương tế bào.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> BỨC XẠ ALPHA Bức xạ Alpha () là một hạt nhân helium mang điện tích dương phát ra bởi một hạt nhân nặng không bền (Z> 82) như (U, Pu, Th, vv). Nó là một hạt tương đối lớn, nhưng có khoảng truyền ngắn trong không khí (1-2 cm) và có thể được dừng lại hoàn toàn bằng giấy hoặc da (và trở thành khí helium nguyên tử). Tuy nhiên bức xạ Alpha có thể gây nguy hiểm nếu nó đi vào cơ thể qua đường miệng và hô hấp, Bởi lẽ khi bị chiếu rộng có thể dẫn đến các mô lân cận, chẳng hạn như niêm mạc phổi, dạ dày ..

<span class='text_page_counter'>(4)</span> BỨC XẠ ALPHA () • Năng lượng = 4 - 8 MeV • Phạm vi giới hạn <10 cm trong không khí, 60 mm trong mô. • LET cao (Hệ số tính chất = 20) gây tổn thương nặng (alpha bức xạ là bức xạ ion hóa mạnh nhất). • LET (Truyền năng lượng tuyến tính) chỉ tốc độ mà năng lượng bức xạ được chuyển giao cho môi trường, đơn vị của keV / micron.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> BỨC XẠ BETA Beta radiation () Là một electron phát ra từ một hạt nhân không bền. Hạt beta nhỏ hơn nhiều (nhẹ hơn) với giá trị LET thấp hơn hơn so với hạt alpha, vì vậy nó có thể đâm xuyên sâu hơn vào các vật liệu hoặc các mô. Bức xạ beta có thể được hấp thụ hoàn toàn bởi một tấm nhựa, thủy tinh, kim loại hoặc. Thông thường nó không xâm nhập vượt ra ngoài lớp trên cùng của da. Tuy nhiên, khi chiếu beta năng lượng cao có thể gây bỏng da và tổn hại thủy tinh thể. Như vậy quá trình phát xạ cũng có thể nguy hại nếu hít hoặc nuốt phải.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> Bức xạ beta • Năng lượng tiêu biểu = Vài keV lên đến 5 MeV. • Phạm vi ~ 12 ft / MeV trong không khí, một vài mm trong mô LET Low (Hệ số tích chất = 1) gây thiệt hại nhẹ. • Ngoài ra, các điện tử vận tốc cao có thể mất năng lượng do tạo Xquang khi chúng giảm tốc nhanh khi chạm một vật liệu nặng. • Điều này được gọi là Bremsstralung (hoặc Breaking) bức xạ. Các vật liệu nhôm (z <14) được sử dụng cho che chắn Ví dụ về nguồn: tritium, P-32.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> BỨC XẠGAMMA Gamma radiation () Là một photon năng lượng rất cao (một dạng bức xạ sóng điện từ giống như ánh sáng) phát ra từ một hạt nhân không bền, thường phát kèm một hạt beta. Bức xạ gamma gây ra sự ion hóa trong các nguyên tử khi nó đi qua vật chất, chủ yếu là do tương tác với các điện tử. Nó có độ xuyên thâu lớn chỉ có độ dày đáng kể các vật liệu như thép, chì hoặc bê tông dày đặc có thể cung cấp tốt che chắn. Gamma bức xạ có thể gây ra các liều lượng đáng kể các cơ quan nội tạng mà không cần hít qua đường hô hấp hoặc nuốt qua đường miệng..

<span class='text_page_counter'>(8)</span> Bức xạ gamma • Nó có khả đâm xuyên rất cao bởi vì nó không mang điện, khối lượng không có, và giá trị LET thấp. • Ví dụ về nguồn Co-60, Cs-137.

<span class='text_page_counter'>(9)</span> TIA X X-rays are high-energy photons, like gamma radiation. They are produced artificially by the rapid slowing down of an electron beam (such as firing an electron beam at a metal target). X-rays are similarly penetrating and, in the absence of shielding by dense materials, can deliver significant does to internal organs. Gamma rays typically have higher energy (MeV's) than X-rays (keV's). X-rays and gamma rays are low LET.

<span class='text_page_counter'>(10)</span> BỨC XẠ NƠTRON Neutron radiation (n) is a neutron emitted by an unstable nucleus, in particular during fission and fusion reactions. Because they are electrically neutral, they can be very penetrating and when they interact with matter or tissue, they cause the emission of beta and gamma radiation. Neutron radiation therefore requires heavy shielding to reduce exposures. Free neutrons are unstable and will decay into proton and beta particle with half life 12 mins. Fast n = high LET.

<span class='text_page_counter'>(11)</span> Bức xạ nơtron • Because it has no charge and can only efficiently transfer energy by collision with atoms with similar mass to neutron (hydrogen), it can be very penetrating similar to gamma radiation • Neutron shielding can be materials with high hydrogen content, for example, paraffin, polyethylene, concrete • Example of sources: Cf-252, Pu-240 (both spontaneous fission), Am(,n)Be, Pu(,n)Be neutron sources.

<span class='text_page_counter'>(12)</span> BỨC XẠ VŨ TRỤ Bức xạ vũ trụ đến từ không gian sâu thẳm. Đó là một hỗn hợp các loại khác nhau của các hạt năng lượng cao bao gồm proton, hạt  , vết của hạt nhân nặng và điện tử. Chúng tương tác mạnh với bầu khí quyển, sản sinh các hạt thứ cấp và đồng vị phóng xạ..

<span class='text_page_counter'>(13)</span> TƯƠNG TÁC BỨC XẠ GAMMA VỚI VẬT CHẤT There are 4 important types of gamma ray interaction with matter, depending on the energy of gamma ray: •. Photoelectric Effect. •. Compton Scattering. •. Pair Production. •. Photonuclear Reactions. •. In addition, there are two processes with very small energy transfer: • Thomson (elastic) scattering on a ‘free’ electron, redirection of low energy photon without change in energy • Raleigh (coherent) scattering results from combined (coherent) action of an atom as a whole..

<span class='text_page_counter'>(14)</span> Hiệu ứng quang điện • Occurs when gamma ray or X-ray carries energy < 0.1 MeV • Photon transfers the entire energy to the inner orbital electron • The incident photon disappears • The photoelectron is ejected from the atom with kinetic energy: Ek = energy of photon – binding energy.

<span class='text_page_counter'>(15)</span> Hiệu ứng quang điện • Probability of photoelectric effect ≈ const*(Zn/E3) • n can be from 3 for low energy gamma to 5 for high energy gamma • It can be seen that chance of photoelectric effect occurring increases with lower gamma energy and with higher Z number • This effect is important for < 1 MeV gamma incident on high Z materials.

<span class='text_page_counter'>(16)</span> Tán xạ Compton • Occurs when gamma ray or X-ray carries energy > 0.1 MeV • Photon transfers part of its energy to the inner orbital electron • The Compton electron is ejected from the atom • It continues until it recombines with matter • The incident photon leaves the atom with lower energy making an angle with the incident direction.

<span class='text_page_counter'>(17)</span> Probability of Compton scattering ≈ const*(Z/E).

<span class='text_page_counter'>(18)</span> TẠO CẶP • Occurs when gamma ray energy > 1.022 MeV • Positron-electron pair is created and the remaining gamma ray energy is transferred to the newly created pair • The positron energy will be attenuated in the matter • Once it collides with orbital electron, the two will annihilate, giving out two gamma rays each with 0.511 MeV energy travelling on the opposite side • Probability of pair production ≈ const*Z2(E-1.2) • Dominant for high Z materials with > 5 MeV gamma ray.

<span class='text_page_counter'>(19)</span> Phản ứng quang hạt nhân • The gamma ray photon interacts with the nucleus directly: (,n), (,p), (,2n), (,), (,f), etc. • These are threshold reactions, meaning that the incident photon must possess energy high enough to overcome the binding energy of the ejected nucleon • Need at least several MeVs of photon energy • For example, 206Pb(,n)205Pb, Emin = 8 MeV.

<span class='text_page_counter'>(20)</span> Elastic and coherent scattering • Occurs with x-ray energies < 10 keV • Incoming x-ray photon strikes an atom and is absorbed – the atom gets excited • The same amount of energy is released in another x-ray emitting in a different direction.

<span class='text_page_counter'>(21)</span> Fission • Trong khi bắn phá các hạt nhân nặng với neutron, một hạt nhân hợp chất kích thích cao có thể được hình thành • Nó có thể chia thành hai hạt nhân, giải phóng năng lượng và neutron nhiều hơn. • Đây là quá trình cơ bản để tạo ra năng lượng nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân.

<span class='text_page_counter'>(22)</span> An interior view of the RPV with fuel bundles removed RPV of PWR is ~20 m high, 4 m in diameter and ~22 cm thick.. 22.

<span class='text_page_counter'>(23)</span> Biological effect of ionizing radiation (in short) • Young and rapidly dividing cells (high division rates) are more sensitive to ionizing radiation than cells with adult development • Radiosensitivity (RS) = probability of a cell, tissue or organ of suffering an effect per unit of dose • Cell DNA is the critical target for biological radiation damage Độ nhạy cao. Độ nhạy trung bình. Độ nhạy thấp. Tủy xương lá lách tuyến ức bạch huyết nút tuyến sinh dục Thủy tinh thể Tế bào lympho (ngoại lệ đối với luật RS). Da Các cơ quan trung bì (gan, tim, phổi, ...). cơ bắp Xương hệ thần kinh gan thận.

<span class='text_page_counter'>(24)</span> NGUỒN BỨC XẠ Nguồn bức xạ gamma phát ra từ đồng vị phóng xạ Co-60, được chế tạo trong các lò phản ứng hạt nhân theo phản ứng Co-59 (n,γ) Co-60. Ngoài ra nguồn gamma Cs-137, cũng được sử dụng nhưng ít thông dụng hơn. Nguồn bức xạ không hạt nhân là dòng điện tử gia tốc phát ra từ các loại máy gia tốc điện tử. Nguồn Co-60 chế tạo từ PƯ: Co-59 (n, γ ) Co-60 - Thời gian bán hủy: 5,26 năm - Năng lượng bức xạ: 2 tia gamma năng lượng E1, E2 phát ra/phân rã, E1 = 1,17MeV; E2 = 1,33MeV; E(tổng cộng) = 2,5MeV. - Công suất: P = 0,0148 W/Ci hoặc là 67,6 kCi/kW. Nguồn Cs-137 từ nhiên liệu đã cháy của lò phản ứng - Thời gian bán hủy: 30 năm - Năng lượng bức xạ: 1 tia gamma phát ra/phân rã, năng lượng E = 0,662MeV. - Công suất: P = 0,00359 W/Ci hoặc là 253 kCi/kW. Máy gia tốc điện tử.

<span class='text_page_counter'>(25)</span> MÁY GIA TỐC ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU POLYME. 07/21/21. 25.

<span class='text_page_counter'>(26)</span> Máy gia tốc điện tử Các đặc trưng. Năng lượng của máy gia tốc điện tử Thấp. Trung bình. Cao. 0.1 – 0.5. 0.3. > 0.3. Cường độ dòng,. <1A. < 0.2 A. < 0.5 mA. Công suất, kW. < 300. < 200. < 50. Năng lượng, MeV. Công suất của máy gia tốc điện tử được tính theo công thức: P(kW)= E(MeV) x I(mA)..

<span class='text_page_counter'>(27)</span> Nguồn bức xạ gamma Co60 nghiên cứu. 07/21/21. 27.

<span class='text_page_counter'>(28)</span> Nguồn bức xạ Gamma-Co60 Công nghiệp. 07/21/21. 28.

<span class='text_page_counter'>(29)</span> Các đặc trưng của nguồn gamma Co-60 và máy gia tốc Các đặc trưng. Nguồn gamma. Máy gia tốc. Lớn. Thấp. Chiếu xạ liên tục. Không tắt. Tắt – mở. Cường độ. Giảm dần. Không đổi. Nguồn xạ. Bổ sung theo chu kỳ. Bảo hành không thay thế. Suất thấp. Thấp. Cao. Khả năng đâm xuyên. 07/21/21. 29.

<span class='text_page_counter'>(30)</span> Một số khái niệm và định nghĩa  Bức xạ ion hóa là bức xạ khi đi qua môi trường gây ra quá trình ion hóa. Bức xạ ion hóa bao gồm loại sóng điện từ như tia X, γ và loại bức xạ hạt như α, β, các sản phẩm phân hạch,.. .  Đơn vị năng lượng electron volt (eV) là năng lượng nhận được bởi 1 điện tử (điện tích 1,602. 10-19 coulombs) dưới điện thế 1 volt. Một ngàn eV gọi là kiloelectron-volt (KeV), một triệu eV gọi là megaelectron-volt (MeV).  Sự truyền năng lượng tuyến tính (LET, Linear Energy Transfer) là biểu thị tốc độ mất năng lượng trên đơn vị chiều dài khi bức xạ đi qua môi trường, LET = dE/dx, đơn vị thường dùng eV/Ao. Đối với bức xạ gamma Co-60 năng lượng trung bình E=1,25MeV, thì LET = 0,02eV/Ao. 07/21/21. 30.

<span class='text_page_counter'>(31)</span> Một số khái niệm và định nghĩa Liều chiếu xạ X = dQ/dm, là khả năng ion hóa của tia X hoặc là tia gamma trong đơn vị thể tích không khí. Đơn vị là C/kg là liều lượng tia X hoặc là tia gamma gây ra trong 1g không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn (0oC, 760mmHg) các ion mang điện tích 1culông điện mỗi dấu. Đơn vị ngoại hệ là Rơngen (R) là năng lượng tia X hoặc là tia gamma tạo ra trong 1cm3 không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn (0oC, 760mmHg, 1cm3 không khí = 0,001293g) một cặp ion điện tích đối với mỗi phía tương đương 1 đơn vị tĩnh điện. 1R = 103 milirơngen (mR) = 106 microrơngen (µR). Suất liều chiếu xạ là khả năng ion hóa của bức xạ trong một đơn vị thời gian. Đơn vị là R/s, R/min, R/h. Liều hấp thụ D = dE/dm là năng lượng bức xạ được hấp thụ bới một đơn vị khối lượng vật chất. Đơn vị là Gray (Gy), 1Gy = 1J/kg. Đơn vị ngoại hệ là rad (radiation absorbed dose), 1rad = 100ec/g = 10-2 Gy hay 1Gy = 100rad. Suất liều hấp thụ D = dD/dt là năng lượng bức xạ hấp thụ bởi một đơn vị vật chất trong một đơn vị thời gian. Đơn vị Gy/s, kGy/h, rad/s, Mrad/h,.. ..

<span class='text_page_counter'>(32)</span> Một số khái niệm và định nghĩa Hiệu suất hóa học bức xạ (G) là số phân tử, ion, nguyên tử,.. được tạo thành hay bị phân hủy khi hệ hấp thụ 100eV năng lượng bức xạ. Thông thường G được viết kèm theo kí hiệu chất biểu thị cho sự tạo thành hay phân hủy, ví dụ G(Fe3+) hay G(-K2Cr2O7),.. . Giá trị G được tính nếu như liều hấp thụ và nồng độ chất tạo thành được biết. Công thức tính giá trị G như sau: G = (N/D) x 100, với N là số phân tử sản phẩm biến đổi (tạo thành hay phân hủy) trong thể tích và D là liều hấp thụ trong thể tích đó eV/ml. Hoạt độ phóng xạ là số nguyên tử đồng vị phóng xạ phân rã trong một đơn vị thời gian. Đơn vị là Curie (Ci), 1Ci = 3,7x10 10 phân rã/s. Đơn vị mới là Bequerel (Bq), 1Bq = 1phân rã/s. Qui luật phân rã phóng xạ theo hàm mũ N = N0 . e-λt hoặc là A = A0 . e-λt , với N và A là số nguyên tử phóng xạ hay hoạt độ phóng xạ tương ứng tại thời điểm t; N0 và A0 tại thời điểm t = 0 và λ là hằng số đặc trưng cho tốc độ phân rã. Chu kì bán hủy t1/2 là thời gian hoạt độ phóng xạ giảm đi một nửa, t1/2 = ln2/λ = 0,693/ λ ..

<span class='text_page_counter'>(33)</span> Các đại lượng đo năng lượng bức xạ 1ec 1calo 1eV 1MeV 1eV/g 1rad 1Gy 1kGy 1calo 1R. 1W/h 1A. 07/21/21. = 6,24.105 MeV = 6,24.1011 eV = 4,185.107 ec = 1,602. 10-12 ec = 1,602. 10-6 ec = 1,602. 10-14 ec = 100ec/g = 10-5 J/g = 2,4. 106 cal/g= 6,24. 107 MeV/g = 6,24. 1013 eV/g = 1J/kg = 100rad = 6,24. 1015 eV/g = 1000J/kg = 238,9 cal/kg = 4,185J; 1J = 0,2389cal = 0,887rad trong không khí = 0,98rad trong mô mềm = 0,96rad trong nước (đối với bức xạ năng lượng ~1MeV) = 2,08. 109 cặp ion trong 1cm3 không khí = 1,62. 1012 cặp ion trong 1gam không khí = 3,6. 103J = 3,6. 1010 ec = 2,25. 1022 eV = 3. 109 đơn vị tĩnh điện (e.s.u)/s = 6,25. 1018 electron/s.. 33.

<span class='text_page_counter'>(34)</span> Công suất xử lý chiếu xạ • Công suất xử lý chiếu xạ của các nguồn bức xạ được tính theo công thức:. Q (kg/h) = [3.600 x P(kW) x f (hệ số hiệu dụng)]/ D (kGy) • Hệ số hiệu dụng f, thông thường đối với bức xạ gamma Co-60: 0,10 < f < 0,35 (10 - 35%), đối với máy gia tốc điện tử: 0,30 < f < 0,60 (30 - 60%). • Các thông số chính của quá trình chiếu xạ là suất liều hấp thụ (kGy/h), liều hấp thụ cực đại (Dmax, kGy), liều hấp thục cực tiểu (Dmin, kGy) và độ đồng đều U = Dmax/ Dmin. Giá trị U càng nhỏ (tiến gần tới 1) thì quá trình xử lý chiếu xạ càng đồng nhất. • Trong CNBX phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể mà giá trị U cho phép trong khoảng nhất định, ví dụ đối với khử trùng bức xạ dụng cụ y tế Dmax/ Dmin cho phép trong khoảng từ 1,25 - 1,32. 07/21/21.

<span class='text_page_counter'>(35)</span> CÁC LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CNBX  Khâu mạch (vật liệu cách điện, tự co, đệm mút)  Sơn phủ bề mặt bìa, gỗ, kim loại,..  Lưu hóa cao su sản xuất lốp (vỏ) xe  Khử trùng dụng cụ dùng trong y tế- các lĩnh vực khác.  Chiếu xạ thực phẩm, mỹ phẩm  Chiếu xạ gây bất dục côn trùng  Kích thích và gây đột biến tạo giống cây trồng  Tạo vật liệu tương hợp và có hoạt tính sinh học  Biến tính gia tăng chất lượng gỗ, vải, da thuộc  Lưu hóa bức xạ latex cao su thiên nhiên  Chiếu xạ xử lý nước thải, khí thải  Chiếu xạ cắt mạch polyme bao gồm các polyme tự nhiên  Một số quá trình khác. 07/21/21.

<span class='text_page_counter'>(36)</span>