I. Khóa luận tốt nghiệp và nghiên cứu polyme
Khóa luận tốt nghiệp của Trần Thị Mỹ Duyên tại Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh tập trung vào việc xác định nguyên tử số hiệu dụng của một số loại polyme. Nghiên cứu này thuộc chuyên ngành Vật lý học, với mục tiêu đánh giá khả năng che chắn bức xạ của các vật liệu polyme thông qua việc tính toán nguyên tử số hiệu dụng. Polyme là vật liệu có tính ứng dụng cao trong đời sống, do đó việc nghiên cứu các thông số vật lý liên quan đến chúng là cần thiết. Khóa luận sử dụng phương pháp Monte Carlo và phần mềm MCNP6 để mô phỏng quá trình tương tác bức xạ gamma với vật liệu, từ đó xác định nguyên tử số hiệu dụng.
1.1. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
Mục tiêu chính của khóa luận tốt nghiệp là xác định nguyên tử số hiệu dụng của 14 loại polyme khác nhau. Đối tượng nghiên cứu được lựa chọn dựa trên tính phổ biến và ứng dụng rộng rãi của các vật liệu này trong các ngành công nghiệp. Nguyên tử số hiệu dụng là thông số quan trọng trong việc đánh giá khả năng che chắn bức xạ của vật liệu, đặc biệt trong các ứng dụng y tế và công nghiệp hạt nhân.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Khóa luận sử dụng hai phương pháp chính: phương pháp tính trực tiếp và phương pháp Monte Carlo. Phương pháp tính trực tiếp dựa trên công thức tính nguyên tử số hiệu dụng từ hệ số suy giảm khối của từng nguyên tố trong hợp chất. Phương pháp Monte Carlo được thực hiện thông qua phần mềm MCNP6, mô phỏng quá trình tương tác bức xạ gamma với vật liệu để thu được kết quả thực nghiệm.
II. Tương tác bức xạ gamma với vật chất
Chương 1 của khóa luận tốt nghiệp trình bày chi tiết về các hiệu ứng tương tác giữa bức xạ gamma và vật chất, bao gồm hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton, và hiệu ứng tạo cặp. Các hiệu ứng này là cơ sở lý thuyết để xác định nguyên tử số hiệu dụng của vật liệu. Hiệu ứng quang điện xảy ra khi bức xạ gamma truyền toàn bộ năng lượng cho electron, trong khi hiệu ứng Compton chỉ truyền một phần năng lượng. Hiệu ứng tạo cặp xảy ra khi bức xạ gamma sinh ra cặp electron-positron.
2.1. Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng quang điện xảy ra khi bức xạ gamma va chạm với electron quỹ đạo của nguyên tử, truyền toàn bộ năng lượng và khiến electron thoát ra khỏi nguyên tử. Hiệu ứng này chỉ xảy ra khi năng lượng bức xạ gamma lớn hơn năng lượng liên kết của electron với hạt nhân. Công thức tính năng lượng của quang electron được trình bày chi tiết trong khóa luận.
2.2. Hiệu ứng Compton
Hiệu ứng Compton là hiện tượng bức xạ gamma va chạm với electron lớp ngoài của nguyên tử, truyền một phần năng lượng và thay đổi phương bay. Hiệu ứng này được mô tả thông qua công thức tính năng lượng gamma sau tán xạ và năng lượng electron sau tán xạ, phụ thuộc vào góc bay của gamma.
III. Phương pháp Monte Carlo và MCNP6
Chương 2 của khóa luận tốt nghiệp giới thiệu về phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP6. Phương pháp Monte Carlo là phương pháp thống kê dựa trên việc gieo số ngẫu nhiên để giải quyết các bài toán phức tạp. MCNP6 là phần mềm mô phỏng vận chuyển hạt, sử dụng các thư viện số liệu hạt nhân và nguyên tử để mô phỏng quá trình tương tác bức xạ với vật chất.
3.1. Cấu trúc tập tin đầu vào
Tập tin đầu vào của MCNP6 bao gồm ba thẻ chính: thẻ định nghĩa ô mạng, thẻ định nghĩa mặt, và thẻ định nghĩa nguồn. Cấu trúc này cho phép người dùng xây dựng mô hình mô phỏng chi tiết, bao gồm thông tin về vật liệu, nguồn bức xạ, và đầu dò.
3.2. Ưu điểm của MCNP6
MCNP6 có khả năng mô phỏng 37 loại hạt khác nhau, bao gồm các hạt cơ bản và hạt nhân. Phần mềm này được sử dụng rộng rãi trong ngành kỹ thuật hạt nhân nhờ khả năng mô tả hình học ba chiều và sử dụng các quy luật thống kê để thu được kết quả chính xác.
IV. Xác định nguyên tử số hiệu dụng
Chương 3 của khóa luận tốt nghiệp trình bày quá trình xác định nguyên tử số hiệu dụng thông qua mô hình mô phỏng gamma truyền qua. Kết quả thu được từ mô phỏng được so sánh với các nghiên cứu khác để đánh giá độ chính xác của phương pháp. Nguyên tử số hiệu dụng được tính toán dựa trên hệ số suy giảm khối của vật liệu, được xác định từ cường độ bức xạ gamma trước và sau khi đi qua vật liệu.
4.1. Mô hình mô phỏng
Mô hình mô phỏng gamma truyền qua được xây dựng bằng MCNP6, sử dụng nguồn phóng xạ 137Cs với năng lượng 0,662 MeV. Mô hình này mô phỏng quá trình bức xạ gamma đi qua vật liệu và thu được cường độ bức xạ sau khi đi qua vật liệu.
4.2. Kết quả và nhận xét
Kết quả thu được từ mô phỏng được so sánh với các nghiên cứu khác, cho thấy sự phù hợp cao giữa giá trị lý thuyết và giá trị thực nghiệm. Điều này khẳng định tính chính xác của phương pháp Monte Carlo và phần mềm MCNP6 trong việc xác định nguyên tử số hiệu dụng của vật liệu.
