I. Phương pháp phân tích kích hoạt neutron gamma tức thời PGNAA
Phương pháp phân tích kích hoạt neutron gamma tức thời (PGNAA) là một kỹ thuật hiện đại dựa trên phản ứng hạt nhân (n, γ). Khi neutron tương tác với hạt nhân bia, năng lượng liên kết được giải phóng dưới dạng tia gamma tức thời. Phương pháp này cho phép phân tích định lượng các nguyên tố trong mẫu mà không phá hủy mẫu. PGNAA đặc biệt hiệu quả với các nguyên tố có tiết diện phản ứng cao và Z nhỏ, mang lại độ nhạy và độ chính xác cao. Các mẫu chuẩn được sử dụng để hiệu chuẩn và đánh giá hiệu suất của phương pháp.
1.1. Cơ sở vật lý của PGNAA
Cơ sở vật lý của PGNAA dựa trên phản ứng bắt neutron (n, γ). Khi neutron tương tác với hạt nhân bia, hạt nhân hợp phần ở trạng thái kích thích được hình thành. Hạt nhân này giải phóng năng lượng dưới dạng tia gamma tức thời đặc trưng. Phổ năng lượng gamma được ghi nhận bằng detector HPGe, cho phép định tính và định lượng các nguyên tố trong mẫu. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả với các nguyên tố như Boron, có tiết diện phản ứng cao và phát ra tia gamma đặc trưng ở 478 keV.
1.2. Đặc điểm của PGNAA
PGNAA có nhiều ưu điểm, bao gồm độ nhạy cao, tốc độ phân tích nhanh và không phá hủy mẫu. Phương pháp này phù hợp để phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong các mẫu chuẩn hoặc mẫu thực tế. Tuy nhiên, hiệu ứng tự hấp thụ neutron và gamma trong mẫu có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Để giảm thiểu sai số, các kỹ thuật giảm phông Compton và hệ số hiệu chỉnh được áp dụng.
II. Ứng dụng phân tích Boron trong mẫu chuẩn
Phân tích Boron là một trong những ứng dụng quan trọng của PGNAA. Boron có tiết diện phản ứng cao và phát ra tia gamma đặc trưng ở 478 keV, giúp việc định lượng trở nên dễ dàng. Các mẫu chuẩn chứa Boron được sử dụng để hiệu chuẩn thiết bị và đánh giá độ chính xác của phương pháp. Kết quả phân tích cho thấy PGNAA có độ nhạy cao và khả năng phát hiện Boron ở nồng độ thấp.
2.1. Phương pháp tương đối trong phân tích Boron
Phương pháp tương đối được sử dụng để xác định hàm lượng Boron trong mẫu chuẩn. Phương pháp này so sánh tốc độ đếm gamma từ mẫu với mẫu chuẩn đã biết nồng độ. Các yếu tố như hiệu suất detector, thông lượng neutron và hệ số hiệu chỉnh được tính toán để đảm bảo độ chính xác. Kết quả cho thấy PGNAA có thể phân tích Boron với độ chính xác cao và sai số nhỏ.
2.2. Kết quả thực nghiệm và thảo luận
Kết quả thực nghiệm từ hệ PGNAA tại Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt cho thấy khả năng phân tích Boron hiệu quả. Phổ gamma tức thời ở 478 keV được ghi nhận rõ ràng, cho phép xác định hàm lượng Boron trong các mẫu chuẩn. Các yếu tố như phông gamma, độ phân giải và hiệu suất detector được đánh giá để tối ưu hóa quy trình phân tích. Kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng của PGNAA trong phân tích nguyên tố vi lượng.
III. Thiết bị và kỹ thuật trong PGNAA
Thiết bị PGNAA bao gồm chùm tia neutron, hệ che chắn, detector gamma và hệ phổ kế. Chùm tia neutron nhiệt hoặc lạnh được sử dụng để kích hoạt mẫu. Detector HPGe được sử dụng để ghi nhận phổ gamma tức thời với độ phân giải cao. Các kỹ thuật giảm phông Compton được áp dụng để cải thiện độ nhạy và độ chính xác của phương pháp.
3.1. Chùm tia neutron và hệ che chắn
Chùm tia neutron trong PGNAA được chuẩn trực và lọc để đảm bảo thông lượng cao và đồng đều. Hệ che chắn được thiết kế để giảm thiểu phông gamma và bảo vệ an toàn bức xạ. Các vật liệu như cadmium và boron được sử dụng để lọc neutron nhanh và tăng cường neutron nhiệt. Thiết kế này giúp tối ưu hóa hiệu suất kích hoạt và độ nhạy phân tích.
3.2. Detector gamma và hệ phổ kế
Detector HPGe là thành phần quan trọng trong hệ PGNAA, cho phép ghi nhận phổ gamma với độ phân giải cao. Hệ phổ kế đa kênh được sử dụng để phân tích phổ gamma tức thời. Các kỹ thuật như khớp đỉnh và tách đỉnh chập được áp dụng để xác định chính xác các đỉnh gamma đặc trưng. Hiệu suất ghi của detector được hiệu chuẩn bằng các mẫu chuẩn để đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.
