Chương IL Trình bày cấu trúc hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC; các thông số kỹ thuật, các thao tác vận hành thiết bị: quy luật phân bố thông kê số đếm alpha-beta theo phân bố Poisson và phân bố Gauss. © Chương III. Trình bày cách xác định vùng plateau của hệ dém RadEye HEC; xác định quy luật phân bồ số đếm alpha-beta theo phân bé Poisson và phân bố Gauss. Lý thuyết về bức xa alpha Hạt alpha có bản chất là hạt nhân ;He, điện tích là +2e, bị lệch trong điện trường và từ trường.
Khi phân rã alpha, hạt nhân ban đầu *X chuyền thành hạt nhân “LY và phát ra hat alpha [1]. Phương trình phân rã alpha tông quát [8]: ^X=>^*Y+*He (1) Trong đó: o_ X là hạt nhân ban đầu: o Y là hạt nhân được tạo thành; o A là số nucleon; o_ Z là điện tích hạt nhân ban dau. Về quan hệ khôi lượng. phân rã alpha thỏa mãn điều kiện sau đây [1], [2].2) Trong đó Mm, Mc, mạ và me tương ứng là khối lượng các hạt nhân me, hạt nhân con, hạt alpha và hạt electron.
Q là khối lượng tương ứng với năng lượng tông cộng giải phóng khi phân rã, bằng tông động nang của hạt nhân con và hat alpha [3]. Hạt alpha có khả năng đâm xuyên thấp nhất trong số các bức xạ ion hóa. Trong không khí. ngay cả hạt alpha có năng lượng cao nhất do các nguồn phóng xạ phát ra cũng chi đi được vài cm, trong môi trường sinh học quảng chạy của nó chỉ vài micromet [2-3].1 ở cudi quãng chạy cua bức xa alpha số tốc độ dém giảm nhanh khi tăng bề dày vật liệu.
Do đó khi đo nguồn alpha người ta thiết kế khay đặt nguồn ngay sát đầu đỏ va nguôn gan như đê hở [1]. 5 ki 0/5 +---------------+--- ------ Quãng chay g | ngoai suy š 0 1 2 3 4 Độ day bap thu, cm không khí Hình 1. Quãng chạy hạt alpha trong không khí [1] 1. Lý thuyết về bức xạ beta Phân rã beta là sự biến đồi của một hạt nhân thành hạt nhân khác với cùng khối lượng nhưng điện tích thay đổi một đơn vị kèm theo việc phát ra một electron, hoặc một positron hay chiếm một electron của lớp vỏ nguyên tử.
Như vậy có ba loại phân rã beta là phân rã j3. phân ra B+ và bat electron quỹ dao [1-3]. Phan rã j' Hạt B- là hat electron (e"} với khối lượng m, =9,1.10'"'kg, điện tích có độ lớn bằng 1,6. Phân rã 8” xảy ra khi hạt nhân phóng xạ thừa neutron.
Khi phân rã - , hạt nhân ban đầu }X chuyền thành hạt nhân „3Ÿ và phát ra một hat electron cùng phan neutrino v.3) Trong đó neutrino là hạt trung hòa về điện tích, có khối lượng không đáng kê. được coi là bằng 0. Trong quá trình phân rã này, một neutron thừa trong hạt nhân đã biến đôi thành proton [1-11]. Phân rã p* Hạt ` được gọi là positron, có khối lượng bằng hạt electron nhưng có điện tích dương +le.
Khi phân rã positron, hạt nhân ban đầu 2X chuyên thành hạt nhân „ˆ,Y và phát ra positron cộng với neutrino.5) Phan ra positron là quá trình phân ra của proton thừa trong hat nhan thành neutron [1-11]. Tương tác của hạt mang điện với vật chất 1. Sự truyền những hạt mang điện qua vật chất. Khi bức xạ truyền qua môi trường vật chất nó tương tác với các nguyên tử trong môi trường (tương tác với các electron và hạt nhân trong nguyên tử).
Ngoài ra còn có quá trình tương tác Coulomb, tắn xạ không dan tính với nguyên tử của vật chất gây ra sự ion hóa và kích thích nguyên tử. Trong thực tế có thê xem quá trình này là quá trình làm chậm hạt mang điện bởi bì lúc va chạm nó làm mat một phan năng lượng. Trong đó sự ion hóa là nguyên nhân chủ yếu khi hat mang điện truyền qua môi trường vật chất. Động năng của hạt bị mắt đi do kích thích nguyên tử hoặc ion hóa [1].
Ngoài ra sự mat nang lượng của các hạt mang điện khi truyền qua vật chất còn đo tán xạ đàn tính của hạt. Nó được hiểu là quá trình tương tác giữa hai hạt mà trong đó tông động năng của chúng được bảo toàn. Sau quá trình va chạm động năng của các hạt được phân bé lại và chiều chuyên động của chúng cũng thay đổi. Những hat tích điện có năng lượng thấp bị tán xạ bởi lực Coulomb, trong khi những hạt có năng lượng cao bị tán xa bởi lực hạt nhân [1-10].
Sự mắt năng lượng của hạt beta khi truyền qua vật chất Electron có năng lượng tương đối nhỏ (< 2MeV) khi qua vật chat mat năng lượng của nó do sự ion hóa và sự kích thích của các electron nguyên tử cũng như các hạt nặng điện tích. Diều khác biệt ở đây là nó có thé mat phan lớn năng lượng của mình và bị tán xạ ở những góc lớn. Điều này dẫn đến sự thăng giáng của quãng chạy electron sẽ lớn và đường đi của nó sẽ không tuyến tính như là đối với hạt mang điện. Electron là hạt mang một điện tích và có khối lượng nhỏ nên nó truyền sâu vào bên trong vật chất [1-10].
Khi electron va chạm với các electron quỳ đạo của nguyên tử 6 trong môi trường vật chat thì xuất hiện hiệu ứng trao đỏi do không phân biệt được hai electron này. Hiệu ứng trao đôi có ảnh hưởng đáng ké đến quá trình electron truyền qua vật chất. Đối với hat positron thì không có hiệu ứng trao đôi mà có hiệu ứng hủy cặp electron-positron làm ảnh hưởng đến sự truyền positron qua vật chat [1]. Do hạt electron tạo nên các cặp ion đọc theo đường đi của mình nên nó có độ ion hóa riêng.
Độ ion hóa riêng là số cặp ion được tạo thành trên một đơn vị đường đi của hạt electron.2 độ ton hóa riêng khá cao với các electron có năng lượng thấp, giảm dan khi tăng năng lượng electron và đạt cực tiều ở năng lượng khoảng [MeV rồi sau đó tăng chậm [1]. 1000 tĐrbioóêộnag, skicohnốặ/ôípmg E $s CO ——LL1AL H1 XU. 1 tr Ìi¿ïp 001 0,08 0,1 05 1,0 $ 10 Nang lượng hat beta, McV Hình 1. Độ ion hóa riêng của của electron trong không khí [1] Với năng lượng của electron không lớn, độ mat năng lượng của nó chủ yếu do ion hóa thì đường đi của nó không phải là đường thăng do khối lượng của nó bằng với khối lượng của electron trong nguyên tử.
Nên khái niệm về độ ion hóa riêng không được xác định một cách đơn trị.3 mô tả sự phụ thuộc của cường độ clectron vào bê day vật chat khi nó truyền qua môi trường này. Sự phụ thuộc cường độ electron vào be day vat chat [1] 1. Tóm tắt Chương I Trong Chương 1, khóa luận đã trình bay cơ sở lý thuyết về phân rã bức xạ alpha của các đồng vị ?*U, ?“U; phân rã bức xa beta của đồng vị “Th, TM Pa; tương tác của hạt mang điện với vật chất. CHƯƠNG II.
ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Hệ đếm alpha-beta tong RadEye HEC Hệ dém alpha-beta tong RadEye HEC là thiết bị có thé đo tông hoạt độ alpha, beta của hạt nhân phóng xa trong các mẫu như thực pham, mẫu đất, nước, phin lọc không khí. Các thông số kỹ thuật của hệ đếm được nhà sản xuất cung cấp như sau: S Đâu dò: bán kính 5 em, đầu dò phát hiện tốt alpha và beta. le) Khay chứa nguon: đường kính 51,6 mm, bề dày tối đa 9,6 mm.
Bé day khay chứa nguồn có thé được điều chỉnh từ 3,2 mm đến 7,9 mm. Don vị ghi nhận số đếm: số dém/ phút (cpm), sô dém/ giây (cps), Becquerel, Becquerel/ cm?,. Thời gian đếm: tùy chọn thời gian dém từ 1 giây đến vai gid. Hiệu chuẩn: qua chương trình máy tính.
Phan mém máy tính: tiêu chuan RadEye.Exe, phiên bản 1. So © Nguồn cung cap: điện thé 100-240 V xoay chiều, tần số 50-60 Hz. Nhiệt độ: thiết bị có thé chịu nhiệt độ từ 0 đến 50°C. Âm thanh: âm thanh RadEye HEC báo hiệu khi thiết bị đã hoàn thành ghi nhận số đếm.
Kích thước của hệ đêm: 38,1 x 12. Khoi lượng của hệ đếm: 4,1 kg. Báo động: giới hạn cảnh báo do người dùng xác định trên các mẫu. Hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC 9 Bảng 2.
Chức năng các menu trong hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC [7] Menu chinh Menu con Mô ta chức năng Switch off Tắt máy Start measure ment | Bắt đầu đo phông Cài đặt các thông số (mặc định) Background Set parameter ; trước các phép do Scaler netto Đo với phép đo trừ phông Chuyên đổi giữa các cài đặt định Application trước Khi thao tác trên máy, đèn nén luôn Backlight luôn sáng. Nếu không thao tác dén nên sẽ tắt sau 10s Chọn đơn vị ghi nhận số đếm cps cps (số dém/ giây) Chọn đơn vị ghi nhận số đếm cpm pm (số dém/ phút) l l Chọn đơn vị ghi nhận số đếm Measuring unit Bq Becquerel 4 Chọn đơn vị ghi nhận số đếm dps p § (phân rã/ giây) Chọn đơn vị ghi nhận số đếm Bq/cmˆ 5 Becquerel /cm 10 Bảng 2. Chức năng các menu trong hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC (tt) [7] Menu chinh Menu con Mô ta chức năng PresetTimeMode Cài đặt thời gian mặc định Scaler PreseCountMode | Cài đặt số đếm mặc định parameter Set time/count Cài đặt thời gian và số đếm Alarm af Cài đặt báo động cho tốc độ đếm af Khi máy ghi nhận số đếm mỗi xung Alpha LED cho một tín hiệu ánh sáng Khi máy ghi nhận số đếm mỗi xung Alpha Sound ; cho một tín hiệu âm thanh Set Time/ Date Cài đặt thời gian và ngày Cài đặt cao thế cho máy Settings : - — Display af Cho phép hiện thị dong thời so dem Display œ aP, hay chi hiện thị so đếm œ Contrast Cai đặt tương phan man hình LCD Cho phép cai đặt ngôn ngữ (tiếng Language Pháp, Anh, Đức) 11 2. Thao tác vận hành hệ đếm alpha-beta tông RadEye HEC Các bước tiền hành đo không nguồn, được thực hiện dé khảo sát vùng plateau của đầu đò.
Các bước tiễn hành đo này tương tự các bước thực hiện đo có nguồn. Cài đặt điện thể Tiến hành đo Chọn “Menu” => “Setting” => “Set Vào giao điện chính của HV” (Điều chỉnh điện thé thích hop) máy => “Info” => “Yes” Hình 2. Sơ đò quá trình do không nguồn Hình 2.2 trình bày sơ lược các bước đo không nguồn. Các bước tiễn hành này được trình bày cụ thé như sau: Bước 1: Mo may o Nhân vào phím mũi tên chính giữa trên giao diện máy, giữ trong khoảng 2s.
© Sau khi buông tay, máy phát ra tiếng “bip” báo hiệu máy đã được khởi động. Sau đó ta sẽ tiến hành các bước tiếp theo (các thao tác thực hiện xem phụ lục PA.