MS: LVVL-VLNT017

SỐ TRANG: 72

NGÀNH: VẬT LÝ

CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ, HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG CAO

TRƯỜNG: ĐHSP TPHCM

NĂM: 2010

GIỚI THIỆU LUẬN VĂN

MỞ ĐẦU

Các kỹ thuật ghi đo bức xạ đã được phát triển không ngừng kể từ khi hiện tượng phóng xạ

được phát hiện bởi Becquerel vào năm 1896. Sự ra đời của detector bán dẫn như detector

germanium siêu tinh khiết (HPGe) và detector silicon (Si) trong những năm 1960 đã cách mạng hóa

lĩnh vực đo phổ gamma. Kỹ thuật đo phổ gamma đã trở thành công nghệ tiên tiến trong nhiều lĩnh

vực của khoa học hạt nhân ứng dụng như đo hoạt độ phóng xạ của các đồng vị phóng xạ tự nhiên,

sử dụng trong phép phân tích kích hoạt để đo các đồng vị không có tính phóng xạ hoặc trong

phương pháp huỳnh quang tia X với độ chính xác rất cao. Hiện nay ước tính có hơn 10000 detector

bán dẫn đang được vận hành trên toàn thế giới . Hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe đã

được ứng dụng rộng rãi trong việc đo đạc các nguồn phóng xạ với khoảng năng lượng trải dài từ vài

keV đến hàng MeV. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và miền năng lượng tia gamma quan tâm,

người ta chế tạo detector HPGe với nhiều cấu hình khác nhau như detector Ge có năng lượng cực

thấp ULEGe, detector Ge có năng lượng thấp LEGe, detector Ge đồng trục điện cực ngược REGe,

detector đồng trục Coaxial Ge hoặc detector Ge dạng giếng Well.

Ở Việt Nam, từ lâu nhiều cơ sở của Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam như: Viện Khoa

học và Kỹ thuật hạt nhân Hà Nội, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, TTHN Tp.HCM cũng như

Trường ĐHKHTN Tp.HCM đã được trang bị các hệ phổ kế gamma loại này trong nghiên cứu và

ứng dụng phân tích mẫu môi trường hoạt độ thấp . Những công trình nghiên cứu trong nước và

trên thế giới liên quan đến việc sử dụng hệ phổ kế này thường tập trung vào các vấn đề như: nghiên

cứu về khả năng che chắn của buồng chì ; nghiên cứu về hàm đáp ứng của detector, đánh giá

các đặc trưng của phổ gamma đo được như độ phân giải, giới hạn phát hiện, phông nền tự nhiên,

miền liên tục của phổ, tỷ số P/C, tỷ số P/T , , , , ; nghiên cứu về tối ưu hóa phép đo

mẫu môi trường có hoạt độ thấp , ; nghiên cứu về hiệu suất, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu

suất như hiệu ứng trùng phùng tổng, hiệu ứng tự hấp thụ, sự thay đổi của hiệu suất ghi theo năng

lượng, theo khoảng cách , , , . Việc nghiên cứu đánh giá tổng quát các thông số kỹ

thuật của hệ phổ kế là một việc làm thường quy được tất cả các phòng thí nghiệm có trang bị hệ phổ

kế gamma thực hiện.

Năm 2007, Bộ môn VLHN thuộc Khoa Vật lý, Trường ĐHSP Tp.HCM đã xây dựng dự án

trang bị cho PTN VLHN một hệ đo gamma phông thấp sử dụng detector HPGe. Nhằm mục đích

theo dõi và sử dụng hiệu quả hệ phổ kế, các thông số kỹ thuật của hệ phổ kế cần được nghiên cứu và

đánh giá một cách có hệ thống. Kết quả này được coi là cơ sở cho việc theo dõi quá trình hoạt động

của hệ phổ kế sau này. Vì vậy, chúng tôi đã thực hiện đề tài này với mục tiêu là chuẩn hóa hệ đo, đánh giá một số

thông số kỹ thuật của hệ phổ kế gamma đồng thời xây dựng cơ sở dữ liệu phổ gamma ban đầu cho

hệ phổ kế dựa trên bộ nguồn chuẩn có sẵn của PTN. Kết quả của đề tài sẽ đóng góp vào cơ sở dữ

liệu của PTN VLHN, Trường ĐHSP Tp.HCM, đó là bộ thông số kỹ thuật đánh giá khảo sát trực tiếp

ban đầu khi đưa hệ phổ kế gamma mới được trang bị vào hoạt động. Kết quả này là dữ liệu tham

khảo có giá trị cho quá trình sử dụng và nghiên cứu trên hệ phổ kế sau này.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe GEM 15P4 của

hãng Ortec, Inc. đặt tại PTN VLHN, Trường ĐHSP Tp.HCM và bộ nguồn chuẩn RSS – 8EU với

các nguồn chuẩn điểm

133

Ba,

109

Cd,

57

Co,

60

Co,

54

Mn,

22

Na và

65

Zn. Phương pháp nghiên cứu của đề

tài là thực nghiệm đánh giá khảo sát trên hệ phổ kế gamma hiện có.

Nội dung của luận văn gồm có ba chương:

Chương 1 là phần tổng quan, trình bày những tiến bộ trong quá trình phát triển detector ghi đo

bức xạ tia X và tia gamma, tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới liên quan đến hệ phổ kế

gamma sử dụng detector bán dẫn HPGe, cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài cũng như giới thiệu

tổng quan về hệ phổ kế gamma tại PTN VLHN, Trường ĐHSP Tp.HCM.

Chương 2 là phần thực nghiệm xác định các thông số kỹ thuật của hệ phổ kế gamma như: đánh

giá các thông số vận hành của hệ phổ kế; phân tích các đặc trưng của phổ gamma (dạng đỉnh, đỉnh

năng lượng toàn phần, mép tán xạ Compton, đỉnh tán xạ ngược, đỉnh thoát đơn, thoát đôi, tỷ số

P/C); khảo sát hiện tượng trôi kênh theo thời gian; xây dựng đường cong hiệu suất theo năng lượng

của detector tại các khoảng cách 5 cm, 10 cm và 15 cm kể từ nguồn đến detector; xác định giới hạn

phát hiện của detector đối với một số đỉnh năng lượng cần quan tâm.

Chương 3 là phần kết luận trình bày các nhận định, tổng kết đánh giá kết quả đã đạt được của

luận văn đồng thời đề xuất hướng phát triển tiếp theo của luận văn.