Chương 1. Tổng quan: trình bày những hiểu biết tong quan của tác giả về tương tác giữa bức xạ gamma với vật chất, hệ đo phỏng chuẩn gamma, phương pháp xác định suat liều suất air kerma và từ đó dé ra mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phương pháp: trình bày bố trí thí nghiệm và các tính toán dựa trên số liệu thực nghiệm xác định suất air kerma theo các khoảng cách khác nhau, đánh giá độ không đảm bảo đo của kết quả thu được. Kết quả và thảo luận: tông hợp và tiền hành đánh giá các kết quả đã đạt được, đồng thời đưa ra các thảo luận và nhận định về đề tài nghiên cứu.
Từ đó nêu lên những kiến nghị về phương pháp tỉnh toán và phương hướng nghiên cứu. phát triển tiếp theo cho đề tài. Tương tac gamma với vat chat 1. Sự suy giảm của gamma khi đi qua vật chất Vé mặt an toàn bức xạ.
bức xạ gamma có mỗi nguy hiểm cao do có độ đâm xuyên rất lớn. Do đỏ, trong quá trình tiếp xúc và làm việc với nguồn gamma, ta cần quan tâm che chắn ở mọi hướng, làm suy giảm cường độ chùm tia. Xét một chùm bức xa gamma, sự thay đôi cường độ chùm tia khi đi qua một lớp vật liệu mỏng x được tính như sau: I=IeTM » (1.1) Trong đó; Ip là cường độ chùm bức xa gamma tới (keV); I là cường độ chùm bức xa gamma sau khi đi qua vật chất (keV); _ là hệ số suy giảm tuyến tính (cm); x la quảng đường chùm bức xa gamma dịch chuyên trong vật chất (cm). Hệ số suy giảm tuyến tính p phụ thuộc vào năng lượng của bức xa gamma và mật độ vật chất.
Cơ chế tương tác của gamma với vật chất Không như hạt tích điện, bức xạ gamma khi đi qua vật chất không gây hiện tượng ion hóa trực tiếp. Nó làm bứt electron quỹ đạo ra khỏi nguyên tử, sinh ra các cặp clectron—positron, chính các electron nay gây ion hóa môi trường. Trong quá trình tương tác với vật chất, năng lượng của bức xạ gamma bị suy giảm thông qua ba quá trình chính là hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton và hiệu ứng tao cặp. Hiệu ứng quang điện Khi bức xạ gamma va chạm với electron quỹ đạo của nguyên tử, gamma biến mat và năng lượng của gamma truyền toàn bộ cho electron quỹ đạo dé nó bay ra khỏi nguyên tử.
Electron này được gọi là quang electron (Hình 1. Do không bảo đảm được định luật bảo toản năng lượng và động lượng, hiệu ứng quang điện không xảy ra đối với electron tự do. dé hiệu ứng quang điện có thé xảy ra, năng lượng bức xạ gamma phải lớn hon năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử. Hiệu ứng quang điện [4] 1.
Hiệu ứng Compton Hiệu ứng Compton bắt đầu xảy ra khi năng lượng gamma lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết của các electron chủ yếu ở quỹ đạo ngoài cùng của nguyên tử. Lúc này, bức xa gamma và các electron xảy ra quá trình tán xạ đàn hỏi. Sau tán xạ, electron được giải phóng ra khỏi nguyên tử, còn bức xạ gamma bị mat một phần năng lượng và thay đổi phương bay.2 minh họa quá trình tán xạ đàn hồi của bức xạ gamma lên electron tự đo. Hiệu ứng tạo cặp Khi bức xa gamma đi qua điện trưởng của hạt nhan, một cặp electron-positron được sinh ra (Hình 1.
Quá trình tao cặp xảy ra gần hạt nhân, đề tông động lượng được bảo toàn, hạt nhân của nguyên tử vật chất bị giật lùi. Do động năng chuyển động giật lùi của hạt nhân rất bé nên phan năng lượng con dư biến thành động năng của electron và positron. Quá trình tạo cặp cũng có thê xảy ra gần electron nhưng có xác suất xảy ra bé hơn so với xác suất của quá trình tạo cặp gần hạt nhân khoảng 1000 lần [4]. Electron mat dan nang lượng của mình dé ion hóa các nguyên tử môi trường.
Positron mang điện tích dương nên khi gặp electron của nguyên tử, điện tích của chúng bị trung hòa, chúng hủy lẫn nhau, gọi là hiện tượng húy electron-positron. Hệ đo phòng chuẩn gamma 1. Các thuật ngữ Hiệu chuẩn — Calibration: Là một tập hợp các thao tác được thực hiện trong các điều kiện đặc biệt dé xác định, thiết lập mỗi tương quan giữa các giá trị chỉ thị bởi thiết bị đo, hệ thông đo, hoặc các giá trị đại diện cho phép đo so với các giá trị thực quy ước của đại lượng đo dé đánh giá sai số và các tính chất đặc trưng của nó. Hiệu chuẩn nhằm: t2 + Duy trì các giá trị của hệ thống chuẩn cũng như hệ thống các phương tiện đo đang được sử dụng, sự liên kết của chúng với các chuân đo lường nhằm đảm bảo tính thông nhất và chính xác của phép đo.
+ Xác định sai số của phương tiện đo từ đó điều chỉnh phương tiện đo cho phù hợp với các phép do. + Dam bao sự tin cậy của phương tiện đo đối với các kết quả đo. + Xác định được độ không dam bao do của phương tiện đo. + Giúp phát hiện ra hỏng hóc hoặc tiên đoán được hỏng hóc và có kế hoạch sửa chữa các phương tiện đo.
+ Phù hợp theo tiêu chuan chất lượng của ngành, quốc gia. Giá trị thực quy ước — Conventional True Value: Là giá trị ước tính tốt nhất được xác định bằng hệ đo liều chuẩn cấp 2 của Trung tâm An toàn bức xa (Radiation Protection Center — RPC). Điểm tham chiếu của thiết bị đo — Reference point of a measuring instrument: Là điểm được sử dụng đề định vị thiết bị tại vị trí hiệu chuân mà giá trị thực quy ước tai vị trí đó đã được biết. Điểm tham chiếu có thé được đánh dau trên thiết bị đo bởi nhà sản xuất hoặc được chỉ ra trong tài liệu đi kèm với thiết bị.
Hệ số chuẩn - Calibration factor (CF): Là tỉ số giữa giá trị liều chuẩn thực quy ước được xác định bằng hệ chuân đo liều cấp 2 của RPC tại vị trí đặt thiết bị đo trong trường bức xạ chuẩn với giá trị doc (Measured value - M) của thiết bị đo cần được hiệu chuẩn. Liều chuẩn cho liều kế cá nhân (SDpp): Là giá trị liễu chuẩn thực quy ước được xác định bằng hệ chuẩn đo liều cap 2 của Phòng chuẩn liễu tại vị trí đặt liều kế cần được chiều liêu chuân. Điều kiện chuẩn - Reference conditions: Là điều kiện mà áp suất có giá trị 1013,25 hPa, nhiệt độ có giá trị 20°C va độ 4m tương đối năm trong khoảng từ 30% - 70%. Chuan cấp 2 — Secondary Standard: Là các thiết bị có độ chính xác, ôn định lâu đài theo thời gian và được hiệu chuẩn bằng cách so sánh trực tiếp với chuân cấp 1 hoặc chuẩn tương đương cấp 1, có chứng chi làm bằng chứng vẻ việc truyền chuẩn này.
Chuan cấp 2 được duy trì bởi các phòng thí nghiệm đo liều nằm trong mạng lưới các Phòng chuẩn đo liều thuộc Co quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (International Atomic Energy Agency - IAEA) hoặc Tổ chức Y tế Thể giới (World Health Organization — WHO). Thời gian đáp ứng — Time Response: Là khoảng thời gian từ khi bắt đầu chiều xạ của thiết bị đo cho tới khi độ đáp ứng của thiết bị đó đạt được 90% giá trị liều chiều xạ và có trạng thái ôn định. Giới thiệu về phòng chuẩn gamma IAEA cùng với WHO, đã thành lập một mạng lưới Phòng chuẩn đo liều cấp 2 (Secondary Standard Dosimetry Laboratories - SSDL) với mục đích hỗ trợ hiệu chuan và xác định phẩm chất bức xạ thích hợp của các thiết bị được sử dụng dé đo bức xạ ở các nước dang phát triển và hỗ trợ liên kết các cơ sở đo lưởng bức xạ quốc gia với hệ thống đo liều quốc tế, đảm bảo hiệu chuẩn các phép đo bức xạ theo các tiêu chuẩn bức xạ chính trong nước TCVN 7042-1:2008 [2, 6] và quốc tế ISO 4037 [2. Trung tâm Hạt nhân Thành pho Hỗ Chi Minh đã được Bộ Khoa học và Công nghệ đâu tư Phòng chuan liều bức xạ cap 2 với 2 hệ thiệt bị bức xạ gamma và tia X.
Phòng chuẩn gamma cấp 2 tại Trung tâm Hạt nhân Thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng theo tiều chuân ISO 4037 [2. 6, 17, 19], phòng có kích thước đủ lớn cho dang hình học không chuẩn trực. Đối với chiếu xạ không chuẩn trực, một căn phòng được che chắn có diện tích ít nhất là 4 m x 4 m x 3 m dé dam bao rằng lượng bức xạ phân tán được giữ ở mức dưới 5% của bức xạ trực tiếp. Phòng được trang bị các thiết bị sau: — Hệ chuẩn gamma - Hopewell Designs Model G10 cung cấp chùm bức xạ gamma ding đề hiệu chỉnh các thiết bị phát hiện bức xạ với các tính năng sau: + Các mẫu nguồn bức xạ dạng thanh đơn hoặc kép, có sẵn nguồn !3?Cs, + Bộ che chắn nguồn với các tắm chì có bề day khác nhau.
+ Chùm bức xạ được chuẩn trực. + _ Có thê hoạt động theo 2 cơ chế: tùy chỉnh trên bàn điều khiến hoặc tự động hóa hoản toàn theo chương trình thiết lập sẵn trên máy tính. + Thiết kế an toàn nhờ sử dụng hệ thống khí nén kiểm soát vị trí thanh nguồn. + Các thông số hiệu chuẩn cung cấp sẵn đạt chuẩn NIST.
— Sử dụng nguồn chuan là nguồn '**Cs có hoạt độ 26,973 Ci. Nguồn !?Cs có mức năng lượng 662 keV phù hợp với Phòng chuẩn liều năng lượng thấp (mức năng lượng nhỏ hơn 1,5 MeV). Dựa trên hệ chuan gamma tại Trung tâm. trong khóa luận sẽ thiết lập các thí nghiệm nhằm xác định suất air kerma, suất tương đương liều môi trưởng H*(10), suất tương đương liều cá nhân Hp(10) từ khoảng cách 1 m đến 3 m với lần lượt cho nguồn !37Cs trần, nguôn !?”C$ có tam chắn chì suy giảm 4 lan, 10 lần và 25 lần.
Từ đó xác định trường chuẩn liều cho nguồn gamma tại các vị trí trên. Các đèn cảnh báo nguồn Thanh nguồn Ông chuẩn trực | Võ nguồn loại A GSR Lớp che chắn bức xa Bộ phận kết nỗi thanh nguồn | Xi lanh khí | Bộ điều chinh chiều cao thanh nguồn Tru chứa nguồn - Hình 1. Cấu tạo bên trong của trụ nguồn phát bức xạ gamma [26] 1. Nguồn phóng xạ Do đồng vị '*’Cs trong tự nhiên chỉ được tìm thay ở dang muối bột (điên hình là mudi Xesi clorua) nên việc sử dụng vỏ nguồn chứa bột mudi này thường là phương thức chính sản xuất nguồn phóng xạ ''?Cs, Vỏ nguồn phải đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn ISO 1677 (về các nguồn phóng xạ kín).