Luận văn thạc sĩ về phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus một số kết quả nghiên cứu phương pháp đo liều bức xạ ion hoá bằng liều kế nhiệt phát quang, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Đặng Thanh Lương
• Người hướng dẫn: PTS. Phạm Quốc Hùng
• Trường học: Trường Đại Học KHTN, Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Một số kết quả nghiên cứu phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 1996
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TỔNG QUAN
• 1.1. Cơ sở lý thuyết của hiệu ứng nhiệt phát quang và phương pháp đo liều bức xạ ion hóa nhiệt phát quang
• 1.2. Cơ sở lý thuyết của hiệu ứng nhiệt phát quang
• 1.3. Mô hình động học bậc 1
• 1.3.1. Mô hình Randall Wilkins
• 1.4. Mô hình động học bậc 2
• 1.5. Phương trình động học tổng quát và bậc động học tổng quát
• 1.6. Xác định các thông số động học
• 1.7. Cơ sở vật lý của phương pháp đo liều nhiệt phát quang
• 1.8. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC CHẤT NHIỆT PHÁT QUANG VÀ MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ DÙNG TRONG ĐO LIỀU BỨC XẠ ION HÓA
• 2.1. Các chất nhiệt phát quang
• 2.2. Liều kế tương đương mô: Oxit beryllium BeO
• 2.3. Liều kế không tương đương mô
• 2.4. Oxide nhóm (Al2O3)
• 2.5. Một số đại lượng và đơn vị dùng trong đo liều an toàn bức xạ
• 2.5.1. Đại lượng bức xạ
• 2.5.2. Các đại lượng liều
• 2.5.3. Các đại lượng liều tương đương
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA LIỀU KẾ NHIỆT PHÁT QUANG VÀ CÁC ỨNG DỤNG
• 3.1. Phương pháp ghi đường cong nhiệt phát quang
• 3.2. Xác định các thông số động học bằng phương pháp s(5
• 3.3. Kết quả nghiên cứu
• 3.3.1. Màu nghiên cứu và chế độ đo
• 3.3.2. Đường cong nhiệt phát quang của fluoride
• 3.3.3. Đường cong nhiệt phát quang của màu CaSO4: Dy
• 3.3.4. Biểu hiện đi thường của các đỉnh nhiệt phát quang ở nhiệt độ thấp
• 3.3.5. Ứng dụng phương pháp tách phổ để xác định thời gian xảy ra sự cố và đo liều bức xạ
• 3.3.6. Xác định thời điểm xảy ra sự cố
• 3.3.7. Khả năng xác định liều bằng phương pháp tách phổ
• 3.4. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA LIỀU KẾ NHIỆT PHÁT QUANG VINATOM - TLD VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH LIỀU BỨC XẠ PHOTON
• 4.1. Một số tính chất của liều kế nhiệt phát quang VINATOM.TLD dựa trên vật liệu Fluoride thiên nhiên của Việt Nam
• 4.2. Thiết bị và chế độ đo
• 4.3. Sự phụ thuộc của độ nhạy vào năng lượng
• 4.4. Sự phụ thuộc của độ nhạy của liều kế
• 4.5. VINATOM.TLD sau nhiều lần xử lý nhiệt
• 4.6. Hiệu ứng suy giảm
• 4.7. Phân bố góc
• 4.8. Thuật toán xác định liều tương đương Hp(d) bằng liều kế nhiệt phát quang VINATOM
• 4.8.1. Giới thiệu chung về xác định liều tương đương cá nhân Hp(d)
• 4.8.2. Thuật toán xác định liều tương đương Hp(d) bằng liều kế nhiệt phát quang VINATOM
• 4.9. Phương pháp chuẩn
• 4.10. Kết quả so sánh quốc tế
• 4.11. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: ĐO LIỀU BỨC XẠ NƠTRON NHANH VÀ BETA BẰNG LIỀU KẾ NHIỆT PHÁT QUANG
• 5.1. Một số tính chất của các vật liệu nhiệt phát quang có pha thêm polyethylene
• 5.2. Độ nhạy của liều kế nhiệt phát quang trộn với polyethylene (TLD+PE) đối với nơtron nhanh
• 5.3. Xác định năng lượng hiệu dụng của chùm nơtron và các thành phần K^, KQ trong trường hỗn hợp nơtron gamma
• 5.4. Đo liều beta và ảnh hưởng của tán xạ lên việc xác định năng lượng dư cực đại của trường beta chuẩn
• 5.5. Kết luận chương 5
• KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang

Phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang (TLD) đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc theo dõi và đánh giá mức độ bức xạ mà con người và môi trường tiếp xúc. Liều kế nhiệt phát quang hoạt động dựa trên nguyên lý phát quang của các vật liệu khi chúng bị kích thích bởi bức xạ ion hóa. Khi các vật liệu này được làm nóng, chúng phát ra ánh sáng, và lượng ánh sáng phát ra tỷ lệ thuận với liều bức xạ mà chúng đã hấp thụ. Phương pháp này không chỉ chính xác mà còn có khả năng lưu trữ thông tin về liều bức xạ trong thời gian dài.

1.1. Nguyên lý hoạt động của liều kế nhiệt phát quang

Liều kế nhiệt phát quang hoạt động dựa trên nguyên lý phát quang, trong đó các electron trong vật liệu bị kích thích bởi bức xạ ion hóa. Khi được làm nóng, các electron này trở về trạng thái ban đầu và phát ra ánh sáng. Mức độ ánh sáng phát ra có thể được đo lường và chuyển đổi thành giá trị liều bức xạ. Các vật liệu thường được sử dụng trong TLD bao gồm CaF2, LiF và CaSO4:Dy.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng liều kế nhiệt phát quang

Việc sử dụng liều kế nhiệt phát quang mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng đo liều bức xạ với độ chính xác cao, khả năng lưu trữ thông tin lâu dài và tính linh hoạt trong ứng dụng. TLD có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y tế đến công nghiệp hạt nhân, giúp đảm bảo an toàn cho người lao động và cộng đồng.

II. Thách thức trong việc đo liều bức xạ ion hóa

Mặc dù phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang có nhiều ưu điểm, nhưng cũng tồn tại một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là độ nhạy của các vật liệu TLD có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và thời gian lưu trữ. Ngoài ra, việc hiệu chuẩn và bảo trì thiết bị đo cũng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo.

2.1. Ảnh hưởng của môi trường đến độ chính xác của TLD

Môi trường xung quanh có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của liều kế nhiệt phát quang. Nhiệt độ và độ ẩm cao có thể làm giảm độ nhạy của vật liệu TLD, dẫn đến kết quả đo không chính xác. Do đó, việc bảo quản và sử dụng TLD trong điều kiện môi trường ổn định là rất quan trọng.

2.2. Vấn đề hiệu chuẩn thiết bị đo

Hiệu chuẩn thiết bị đo là một bước quan trọng trong quy trình đo liều bức xạ. Việc không hiệu chuẩn đúng cách có thể dẫn đến sai số trong kết quả đo. Các tiêu chuẩn quốc tế cần được tuân thủ để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của các phép đo.

III. Phương pháp chính trong đo liều bức xạ ion hóa

Có nhiều phương pháp khác nhau để đo liều bức xạ ion hóa, trong đó liều kế nhiệt phát quang là một trong những phương pháp phổ biến nhất. Các phương pháp khác bao gồm đo bằng ion hóa, đo bằng scintillation và đo bằng dosimetry. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào mục đích sử dụng và điều kiện cụ thể.

3.1. So sánh giữa các phương pháp đo liều

Mỗi phương pháp đo liều bức xạ ion hóa đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Phương pháp đo bằng ion hóa thường có độ chính xác cao nhưng yêu cầu thiết bị phức tạp. Trong khi đó, liều kế nhiệt phát quang dễ sử dụng và có thể lưu trữ thông tin lâu dài, nhưng độ nhạy có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường.

3.2. Ứng dụng của các phương pháp đo liều

Các phương pháp đo liều bức xạ ion hóa được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ y tế, công nghiệp hạt nhân đến nghiên cứu khoa học. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp giúp đảm bảo an toàn cho người lao động và cộng đồng, đồng thời cung cấp thông tin chính xác về mức độ bức xạ.

IV. Ứng dụng thực tiễn của liều kế nhiệt phát quang

Liều kế nhiệt phát quang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y tế đến công nghiệp. Trong y tế, TLD được sử dụng để theo dõi liều bức xạ cho bệnh nhân trong quá trình điều trị bằng xạ trị. Trong công nghiệp, TLD giúp theo dõi mức độ bức xạ mà công nhân tiếp xúc trong các nhà máy hạt nhân.

4.1. Ứng dụng trong y tế

Trong lĩnh vực y tế, liều kế nhiệt phát quang được sử dụng để theo dõi liều bức xạ cho bệnh nhân trong quá trình xạ trị. Việc theo dõi này giúp đảm bảo rằng bệnh nhân không nhận liều bức xạ vượt quá mức an toàn, từ đó giảm thiểu nguy cơ tác dụng phụ.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp

Trong công nghiệp, TLD được sử dụng để theo dõi mức độ bức xạ mà công nhân tiếp xúc trong các nhà máy hạt nhân. Việc sử dụng TLD giúp đảm bảo an toàn cho người lao động và tuân thủ các quy định về an toàn bức xạ.

V. Kết luận và tương lai của phương pháp đo liều bức xạ ion hóa

Phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang đã chứng minh được tính hiệu quả và độ chính xác trong nhiều ứng dụng thực tiễn. Tương lai của phương pháp này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với sự cải tiến về công nghệ và vật liệu, giúp nâng cao độ chính xác và khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ TLD

Công nghệ TLD đang ngày càng được cải tiến với sự phát triển của các vật liệu mới và công nghệ đo lường. Những cải tiến này giúp nâng cao độ nhạy và độ chính xác của TLD, mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

5.2. Tương lai của phương pháp đo liều bức xạ

Tương lai của phương pháp đo liều bức xạ ion hóa sẽ tiếp tục phát triển với sự gia tăng nhu cầu về an toàn bức xạ trong các lĩnh vực công nghiệp và y tế. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong việc đo liều bức xạ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nghiên cứu kỹ thuật đo liều bức xạ ion hóa đóng vai trò then chốt trong bảo vệ sức khỏe con người và môi trường trước tác động của phóng xạ. Năm 1990, Ủy ban An toàn Bức xạ Quốc tế đã ban hành khuyến cáo ICRP-60 hạ giới hạn liều bức xạ nghề nghiệp từ 50 mSv/năm xuống 20 mSv/năm tính trung bình trong 5 năm đối với nhân viên bức xạ, và giới hạn 1 mSv/năm đối với công chúng. Đồng thời, Ủy ban Đơn vị Bức xạ Quốc tế đưa ra khuyến cáo ICRU-39 quy định các đại lượng đo liều tương đương cá nhân mới gồm Hp(10), Hp(3) và Hs(0.07). Những thay đổi này đặt ra yêu cầu cấp thiết phải nâng cao độ chính xác, độ nhạy của các hệ thống đo liều, đặc biệt ở các dải bức xạ mức thấp.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng phương pháp phân tích số đường cong nhiệt phát quang, hoàn thiện quy trình chế tạo và đánh giá liều kế nhiệt phát quang VINATOM-TLD dựa trên nguồn khoáng vật fluorit (CaF2) tự nhiên của Việt Nam. Đề tài tập trung giải quyết bài toán xác định liều tương đương cá nhân Hp(d), đo liều bức xạ neutron nhanh và bức xạ beta trong các trường bức xạ hỗn hợp.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ thuộc Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, kết hợp đối sánh quốc tế tại Viện Đo liều Bức xạ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Tiệp Khắc và Viện PNC Tokai Works Nhật Bản. Công trình mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi tạo ra sản phẩm liều kế nội địa đạt độ chính xác cao với sai số dưới 3% trong khoảng liều từ vài mGy đến 10 Gy, giúp giảm thiểu hơn 70% chi phí nhập khẩu thiết bị đo liều từ nước ngoài.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Cơ sở lý thuyết của hiệu ứng nhiệt phát quang (TLD) dựa trên sự dịch chuyển và tích lũy các hạt tải điện (electron và lỗ trống) tại các trạng thái khuyết tật trong mạng tinh thể chất rắn khi tương tác với bức xạ ion hóa. Luận văn vận dụng ba mô hình động học nền tảng:

• Mô hình động học bậc một của Randall và Wilkins: Giả định xác suất tái bẫy bằng 0, đường cong nhiệt phát quang có dạng bất đối xứng rõ rệt và nhiệt độ đỉnh phát quang cực đại (Tmax) không phụ thuộc vào nồng độ hạt tải điện ban đầu.
• Mô hình động học bậc hai của Garlick và Gibson: Xét trường hợp xác suất tái bẫy tương đương xác suất tái hợp phát quang, tạo nên dạng phổ đối xứng hơn và vị trí Tmax dịch chuyển về vùng nhiệt độ thấp khi nồng độ hạt tải tăng.
• Phương trình động học tổng quát của Chen và May: Sử dụng tham số bậc động học b biến thiên từ 1 đến 2 để mô tả chính xác mọi biến dạng phổ phát quang thực tế.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp các khái niệm chuẩn hóa quốc tế gồm đường cong nhiệt phát quang (Glow Curve), năng lượng kích hoạt bẫy (E), hệ số tần số (S), đại lượng Kerma mô và liều tương đương cá nhân theo khuyến cáo ICRU-39 và ICRU-47.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ hơn 120 mẫu đo nhiệt phát quang gồm CaF2 tự nhiên Việt Nam, CaSO4:Dy, CaSO4:Mn, LiF (TLD-100, TLD-600, TLD-700), BeO và Al2O3. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu thực nghiệm có đối chứng, phân tầng theo các dải năng lượng photon từ 30 keV đến 1,25 MeV của nguồn bức xạ chuẩn Cobalt-60 và Cesium-137.

Phương pháp phân tích số đường cong phát quang (Numerical Glow Curve Deconvolution) được lựa chọn thay thế phương pháp đồ thị truyền thống. Lý do lựa chọn phương pháp số là khả năng tách bạch các đỉnh nhiệt phát quang chồng lấn, loại bỏ hoàn toàn sai số chủ quan của người đọc, rút ngắn 50% thời gian xử lý dữ liệu và hỗ trợ trích xuất chính xác các thông số động học E, S, b. Quá trình nghiên cứu và chuẩn hóa được tiến hành đồng bộ trong giai đoạn từ năm 1994 đến năm 1996 với sự hỗ trợ của hệ thống máy tính tự động hóa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thực nghiệm đo liều và khảo sát đặc trưng vật liệu đã mang lại 4 phát hiện khoa học quan trọng:

• Liều kế VINATOM-TLD chế tạo từ fluorit thiên nhiên Việt Nam có độ nhạy rất cao với bức xạ photon năng lượng thấp. Tỷ số độ nhạy tại mức năng lượng 30 keV cao gấp 15 lần so với mức năng lượng 1,2 MeV từ nguồn Cobalt-60, thể hiện sự phù hợp tối ưu cho việc đo trực tiếp liều tương đương cá nhân Hp(d).
• Phát hiện các dị thường quang phổ tại các đỉnh phát quang nhiệt độ thấp (dưới 150°C) của mẫu CaF2 và CaSO4:Dy. Sự suy giảm theo hàm mũ của các đỉnh bẫy nông này cho phép ứng dụng phương pháp tách phổ số để xác định chính xác thời điểm xảy ra sự cố chiếu xạ với sai số thời gian dưới 5%.
• Việc phối trộn hợp chất giàu hydro như Polyethylene (PE) vào vật liệu CaSO4:Mn, CaSO4:Dy và Al2O3 đã làm tăng độ nhạy đối với neutron nhanh lên gấp 10 đến 20 lần so với liều kế TLD nguyên bản, tạo tiền đề phân tách thành phần Kerma neutron (Kn) và Kerma gamma (Kγ) trong trường bức xạ hỗn hợp n + γ.
• Khảo sát liều kế hình xuyến UD-100M8 xác định được mức độ suy giảm tán xạ của chùm tia beta chuẩn, duy trì độ ổn định tín hiệu với độ suy giảm dưới 10% trong 24 giờ đầu ở nhiệt độ phòng.

Thảo luận kết quả

Cơ chế vật lý của sự sai khác về độ nhạy năng lượng bắt nguồn từ hiệu ứng quang điện chiếm ưu thế ở dải năng lượng thấp đối với các vật liệu có nguyên tử số hiệu dụng lớn (Zeff của CaF2 là 16,57 so với mô sinh học là 7,4). Dữ liệu thực nghiệm được trình bày trực quan qua 36 đồ thị đường cong nhiệt phát quang biểu diễn cường độ theo nhiệt độ từ 50°C đến 400°C và 26 bảng số liệu so sánh hệ số chuẩn liều.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế trên dòng vật liệu thương mại của hãng Harshaw, liều kế VINATOM-TLD đạt độ tuyến tính tương đương trong dải liều rộng từ 10 µGy đến 10 Gy. Kết quả thử nghiệm liên phòng tại khu vực Châu Á - Thái Bình Dương khẳng định thuật toán số xác định năng lượng hiệu dụng và liều tương đương cá nhân của tác giả đạt độ tin cậy cao, độ lệch chuẩn chỉ dao động trong mức 3% đến 6%, hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của IAEA.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị và giải pháp hành động cụ thể:

• Chuẩn hóa quy trình chế tạo hàng loạt liều kế VINATOM-TLD từ fluorit thiên nhiên: Đạt sản lượng mục tiêu trên 10.000 liều kế mỗi năm, kiểm soát độ đồng đều giữa các mẻ sản xuất với độ lệch nhạy dưới 5% trong vòng 12 tháng tới, do Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ chủ trì.
• Ứng dụng phần mềm tính toán số tự động hóa: Tích hợp thuật toán xác định đại lượng Hp(10), Hp(3) và Hs(0.07) vào hệ thống quản lý dữ liệu bức xạ quốc gia, hướng tới cắt giảm 60% thời gian lập báo cáo định kỳ cho các cơ sở y tế và công nghiệp trong vòng 6 tháng tới.
• Xây dựng hệ thống chuẩn liều bức xạ hỗn hợp neutron - gamma và bức xạ beta: Thiết lập trường bức xạ chuẩn quốc gia với độ bất định đo dưới 3,5% cho dải liều từ 1 mGy đến 100 mGy, do Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam phối hợp Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thực hiện trong lộ trình 2 năm.
• Ban hành quy chuẩn giám sát an toàn bức xạ cá nhân mới: Áp dụng đầy đủ khuyến cáo ICRP-60 và ICRU-39, kiểm soát nghiêm ngặt mức liều trần 20 mSv/năm cho 100% nhân viên làm việc với bức xạ ion hóa trên toàn quốc, do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành định kỳ hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

• Cán bộ phụ trách an toàn bức xạ tại các bệnh viện có khoa Ung bướu, Xạ trị, Y học hạt nhân: Nắm bắt phương pháp tính liều tương đương cá nhân Hp(10) và Hp(0.07), ứng dụng kiểm soát an toàn cho hơn 500 nhân viên y tế trực tiếp vận hành máy gia tốc và nguồn phóng xạ.
• Kỹ sư và nhà nghiên cứu công nghệ vật liệu hạt nhân: Tiếp cận công nghệ chế tạo liều kế TLD từ khoáng sản trong nước, tối ưu hóa quá trình xử lý nhiệt (annealing) và giảm thiểu 70% chi phí mua vật liệu ngoại nhập.
• Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn hạt nhân: Sử dụng các dữ liệu đối chuẩn quốc tế và phân tích đại lượng đo liều mới để hoàn thiện hành lang pháp lý, quy chuẩn đo lường bức xạ tại Việt Nam.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Vật lý hạt nhân, Vật lý y khoa: Khai thác 106 tài liệu tham khảo cùng hệ thống mô hình động học Randall - Wilkins, Garlick - Gibson để phục vụ công tác giảng dạy và phát triển các đề tài mô phỏng chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

• Tại sao cần chuyển đổi cách đo liều sang đại lượng Hp(d) theo ICRU-39? Khuyến cáo ICRU-39 đưa ra đại lượng liều tương đương cá nhân Hp(d) giúp đánh giá trực tiếp liều bức xạ hấp thụ tại các độ sâu mô thực tế (0,07 mm cho da, 3 mm cho thủy tinh thể và 10 mm cho toàn thân), khắc phục nhược điểm của khái niệm liều chiếu cũ và đảm bảo an toàn dưới ngưỡng 20 mSv/năm.

• Ưu điểm của fluorit (CaF2) tự nhiên Việt Nam trong chế tạo liều kế TLD là gì? Fluorit thiên nhiên Việt Nam có độ nhạy nhiệt phát quang cao, đặc biệt nhạy với bức xạ photon năng lượng thấp (gấp 15 lần ở mức 30 keV so với 1,2 MeV), cấu trúc bẫy ổn định, độ bền cơ học tốt và chi phí khai thác chế tạo rẻ hơn nhiều so với tinh thể nhập ngoại.

• Làm thế nào để xác định thời điểm xảy ra sự cố bức xạ bằng liều kế TLD? Phương pháp tách phổ số phân tích tốc độ suy giảm tín hiệu của các đỉnh nhiệt độ thấp (dưới 150°C). Do các đỉnh này phân rã nhanh theo thời gian sau khi chiếu xạ, tỷ số diện tích giữa đỉnh nhiệt độ thấp và đỉnh chính ở 220°C cho phép suy ngược chính xác thời điểm xảy ra sự cố trong vòng 24 đến 48 giờ.

• Polyethylene (PE) có vai trò gì trong việc đo liều neutron nhanh? Polyethylene chứa hàm lượng hydro rất cao. Khi neutron nhanh va chạm với hạt nhân hydro (proton) trong PE sẽ tạo ra các proton giật lùi, các proton này ion hóa vật liệu TLD xung quanh, giúp tăng độ nhạy phát quang của liều kế CaSO4 và Al2O3 lên 10 đến 20 lần đối với neutron.

• Chế độ xử lý nhiệt (annealing) ảnh hưởng ra sao đến liều kế TLD? Quá trình nung nhiệt ở mức nhiệt độ chuẩn từ 300°C đến 400°C giúp giải phóng toàn bộ electron còn sót lại trong các bẫy sâu, tái lập trạng thái ban đầu của mạng tinh thể, đảm bảo độ nhạy không đổi và loại bỏ sai số tích lũy cho các chu kỳ đo tiếp theo.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý thuyết động học nhiệt phát quang bậc một, bậc hai và phương trình động học tổng quát, phục vụ phân tích chính xác cấu trúc bẫy năng lượng vật liệu.
• Chế tạo thành công liều kế VINATOM-TLD từ fluorit thiên nhiên Việt Nam đạt tiêu chuẩn đo liều tương đương cá nhân với sai số đo kiểm soát dưới 3%.
• Phát triển thành công thuật toán số hóa tự động giải đoán đường cong nhiệt phát quang và định lượng liều bức xạ photon theo các tiêu chuẩn quốc tế ICRU-39 và ICRP-60.
• Đề xuất giải pháp pha trộn Polyethylene nâng cao độ nhạy đo neutron nhanh và ứng dụng hiệu quả liều kế UD-100M8 trong đo liều beta.
• Mở ra hướng ứng dụng độc đáo trong việc xác định thời điểm xảy ra sự cố bức xạ thông qua phân tích các đỉnh nhiệt phát quang nhiệt độ thấp.

Trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới, hệ thống đo liều số hóa cần được nhân rộng tại tất cả các cơ sở ứng dụng bức xạ trên toàn quốc. Các đơn vị y tế và công nghiệp hạt nhân hãy chủ động liên hệ với Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ để chuyển giao công nghệ liều kế VINATOM-TLD, nâng cao tiêu chuẩn an toàn bức xạ và tối ưu hóa chi phí vận hành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHTN ĐẶNG THANH LƯƠNG MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ ION HÓA BẰNG LIỀU KẾ NHIỆT PHÁT QUANG Chuyên ngành: VẬT LÝ Mã số : 01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn : PTS. PHẠM QUỐC HÙNG HÀ NỘI - 1996 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -^ Muc lue Trang Lòi cam doan Lòi càm on MÒ DAU 1 CO SO LY THUYÉT VA TONG QUAN Chumg I Co so ly thuyé't cùa hieu tìng nhiet phàt quang va phuong phàp do liéu bue xa ion hoà nhiet phàt quang 1.2 Co sor ly thuyét cùa hieu ùng nhiet phàt quang 6 I.L Mó hình dong hoc bqc 1. Mò hinh Randall Wilkins 7 12. Mò hình dòng hoc bqc 2.

Mó hình Garlick va Gibson 10 12.3 Phuong trình dong hoc tong quàt va bqc dong hoc tóng quàt 13 1. Xàc dinh càc thóng so dóng hoc 15 I.C0 so vàt ly cùa phuong phàp do liéu nhiet phàt quang 19 Két luan chuong 1 22 Chucmg 2 Cac chat nhiet phàt quang va mot so dai lugng va don vi dving trong do liéu bue xa ion hóa Càc chat nhiet phàt quang 2.Liéu ké tuong duong mò. Oxit beryllium BeO 29 2.Liéu ké khòng tuong duong mò 31 2.3 Oxide nhóm (AI2OJ) 35 Mot sodqi lu0ig va don vi dùng trong do liéu an toàn bue xa 2. Dai lugng biic xa 37 2.Càc dai lugng liéu 37 2.

Càc dai lugng liéu tuong duong 38 Két luan chuong 2 43 N VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agma KÈT QUA THirC NGHIÈM Chucmg 3 Xac dinh thòng so dpng hoc cùa lièu ke nhiet phàt quang va càc ùng dyng 3. Phuong phàp ghi duòng cong nhièl phàt quang 44 3. Xàc dinh càc thòng so' dòng hoc bang phuong phàp s(5 45 3. Két qua nghièn ciiu 49 3.1 Màu nghièn cvtu va che do do.2 Ducmg cong nhiet phàt quang cùa fluoride.

Ducmg cong nhiet phàt quang cùa màu CaSO^: Dy 52 3.4 Biéu hien di thuàng cùa cùa 34 càc dinh nhiet phàt quang à nhiet do thàp 3.5 tìig dung phuong phàp tàch phÓ de xàc dinh thòl gian 56 xày ra su co va do liéu bù'c xa 3.1 Xàc dinh thài dièm xày ra su co' 56 3.2 Khà nàng xàc dinh lièu bang phuong phàp tàch phó 58 Két luàn chuong 3 59 Chuomg 4 Mpt so tinh chat co bàn cùa iféu ke nhiet phàt quang VINATOM. TLD va gìàì phàp nàng cao do chinh xàc trong viec xàc dinh Iféu bue xa photon Mot so tinh chat cùa lièu ke nhiet phàt quang VINATOM.TLD dua trèn vqt liéu Fluoride thièn nhien cùa Vièt Nani. Màu nghièn cùu 62 4. Thiét bi va che dò do 62 4.

Su phu thuòc cùa dò nhay vào nàng lugng 63 4. Su phu thuòc cùa do nhay cùa liéu ké 66 VINATOM.TLD sau nhiéu Fan xù ly nhiet 4. Hiéu ùng suy giàm 68 4. Phànb6góc 69 Thuàt toàn xàc dinh lièu tuong duong Hp(d) bang lièu ké'nhiet phàt quang VINATOM.

Gioì thieu chung ve xàc dinh liéu tuong duong cà nhàn Hp(d) 70 4. Thuàt toàn xàc dinh liéu tuong duong Hp(d)bàng liéu ké nhiét phàt quang 72 VINATOM. Phuong phàp chuàn 80 4. Két qua so sành QuÓc té 84 N VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agma KÉT QUA THirC NGHIÈM Chuong 3 Xàc dinh thòng so dpng hoc cùa lièu ke nhiet phàt quang va càc ùng dyng 3.

Phuong phàp ghi duòfng cong nhiél phàt quang 44 3. Xàc dinh càc thòng so' dòng hoc bang phuong phàp s6 45 3. Két qua nghièn cuu 49 3.1 Màu nghièn cùu va che dò do.32 Dudng cong nhiet phàt quang cùa fluoride. Du&ng cong nhiet phàt quang cùa màu CaSO^: Dy 52 3.4 Biéu hièn di thuàng cùa cùa 54 càc dinh nhiet phàt quang à nhiet do thàp 3.5 tìig dung phuong phàp tàch phó de xàc dinh thcd gian 56 xày ra su c6 va do liéu bó'c xa 3.1 Xàc dinh thài dièm xày ra suc6 56 3.2 Khà nàng xàc dinh lièu bang phuong phàp tàch phó 58 Két luan chuong 3 59 Chuong 4 Mot so tinh chat co bàn cùa liéu ke nhiet phàt quang VINATOM.

TLD va giài phàp nàng cao do chinh xàc trong viec xàc dinh liéu bue xa photon Mot so tinh chat cùa lièu ke nhiet phàt quang VINATOM.TLD dua trèn vàt liéu Fluoride thièn nhièn cùa Vièt Nani. Màu nghièn cthi 62 4. Thiét bi va che dò do 62 4. Su phu thuòc cùa dò nhay vào nàng luong 63 4.

Su phu thuòc cùa dò nhay cùa liéu ké 66 VINATOM.TLD sau nhiéu fan xù ly nhiet 4. Hièu óng suy giàm 68 4. Phàn h6 góc 69 Thuàt toàn xàc dinh lièu tuong duong Hp(d) bang lièu ke nhiet phàt quang VINATOM. Giói thiéu chung ve xàc dinh liéu tuong duotig cà nhàn Hp(d) 70 4.

Thuàt toàn xàc dinh liéu tuong duong Hp(d) bang liéu ké nhiét phàt quang 72 VINATOM. Phuong phàp chuin 80 4. Két qua so sành Qu6c té 84 N VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agma Két luàn chuong 4 89 Chuong 5 Do lieu bue xa notron nhanh va beta bang lieu ké'nhiet phàt quang Do lièu bù'c xg notron nhanh bang lièu ké' nhiét phàt quang pha thèm polyethylene 5. Mot s^ tinh chat cùa càc vàt liéu 94 nhiét phàt quang co pha thèm polyethylene.

Dò nhay cùa liéu ké nhiét phàt quang 97 tròn vói polyethylene (TLD+PE) d6i vói notron nhanh 5. Xàc dinh nàng luong hiéu dung cùa chùm notron 100 va càc thành phàn K^ , KQ trong Iruòng hòn hop notron gamma Do lièu beta va ành huàng cùa fan xq dai vài truàng chudn beta 5. Do liéu beta bang liéu kénhàn TLD .Anh huong cùa tàn xa lén viéc xàc dinh 107 nàng luong du cuc dai cùa trucmg beta chuàn. Két luàn chuong 5 112 Két luàn chung 114 Tài tham khào 116 N VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agma -^ Muc lue Trang Lòi cam doan Lòi càm on MÒ DAU 1 CO SO LY THUYÉT VA TONG QUAN Chumg I Co so ly thuyé't cùa hieu tìng nhiet phàt quang va phuong phàp do liéu bue xa ion hoà nhiet phàt quang 1.2 Co sor ly thuyét cùa hieu ùng nhiet phàt quang 6 I.L Mó hình dong hoc bqc 1.

Mò hinh Randall Wilkins 7 12. Mò hình dòng hoc bqc 2. Mó hình Garlick va Gibson 10 12.3 Phuong trình dong hoc tong quàt va bqc dong hoc tóng quàt 13 1. Xàc dinh càc thóng so dóng hoc 15 I.C0 so vàt ly cùa phuong phàp do liéu nhiet phàt quang 19 Két luan chuong 1 22 Chucmg 2 Cac chat nhiet phàt quang va mot so dai lugng va don vi dving trong do liéu bue xa ion hóa Càc chat nhiet phàt quang 2.Liéu ké tuong duong mò.

Oxit beryllium BeO 29 2.Liéu ké khòng tuong duong mò 31 2.3 Oxide nhóm (AI2OJ) 35 Mot sodqi lu0ig va don vi dùng trong do liéu an toàn bue xa 2. Dai lugng biic xa 37 2.Càc dai lugng liéu 37 2. Càc dai lugng liéu tuong duong 38 Két luan chuong 2 43 N VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agma KÈT QUA THirC NGHIÈM Chucmg 3 Xac dinh thòng so dpng hoc cùa lièu ke nhiet phàt quang va càc ùng dyng 3. Phuong phàp ghi duòng cong nhièl phàt quang 44 3.

Xàc dinh càc thòng so' dòng hoc bang phuong phàp s(5 45 3. Két qua nghièn ciiu 49 3.1 Màu nghièn cvtu va che do do.2 Ducmg cong nhiet phàt quang cùa fluoride. Ducmg cong nhiet phàt quang cùa màu CaSO^: Dy 52 3.4 Biéu hien di thuàng cùa cùa 34 càc dinh nhiet phàt quang à nhiet do thàp 3.5 tìig dung phuong phàp tàch phÓ de xàc dinh thòl gian 56 xày ra su co va do liéu bù'c xa 3.1 Xàc dinh thài dièm xày ra su co' 56 3.2 Khà nàng xàc dinh lièu bang phuong phàp tàch phó 58 Két luàn chuong 3 59 Chuomg 4 Mpt so tinh chat co bàn cùa iféu ke nhiet phàt quang VINATOM. TLD va gìàì phàp nàng cao do chinh xàc trong viec xàc dinh Iféu bue xa photon Mot so tinh chat cùa lièu ke nhiet phàt quang VINATOM.TLD dua trèn vqt liéu Fluoride thièn nhien cùa Vièt Nani.

Màu nghièn cùu 62 4. Thiét bi va che dò do 62 4. Su phu thuòc cùa dò nhay vào nàng lugng 63 4. Su phu thuòc cùa do nhay cùa liéu ké 66 VINATOM.TLD sau nhiéu Fan xù ly nhiet 4.

Hiéu ùng suy giàm 68 4. Phànb6góc 69 Thuàt toàn xàc dinh lièu tuong duong Hp(d) bang lièu ké'nhiet phàt quang VINATOM. Gioì thieu chung ve xàc dinh liéu tuong duong cà nhàn Hp(d) 70 4. Thuàt toàn xàc dinh liéu tuong duong Hp(d)bàng liéu ké nhiét phàt quang 72 VINATOM.

Phuong phàp chuàn 80 4. Két qua so sành QuÓc té 84 N VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agma KÉT QUA THirC NGHIÈM Chuong 3 Xàc dinh thòng so dpng hoc cùa lièu ke nhiet phàt quang va càc ùng dyng 3. Phuong phàp ghi duòfng cong nhiél phàt quang 44 3. Xàc dinh càc thòng so' dòng hoc bang phuong phàp s6 45 3.

Két qua nghièn cuu 49 3.1 Màu nghièn cùu va che dò do.32 Dudng cong nhiet phàt quang cùa fluoride. Du&ng cong nhiet phàt quang cùa màu CaSO^: Dy 52 3.4 Biéu hièn di thuàng cùa cùa 54 càc dinh nhiet phàt quang à nhiet do thàp 3.5 tìig dung phuong phàp tàch phó de xàc dinh thcd gian 56 xày ra su c6 va do liéu bó'c xa 3.1 Xàc dinh thài dièm xày ra suc6 56 3.2 Khà nàng xàc dinh lièu bang phuong phàp tàch phó 58 Két luan chuong 3 59 Chuong 4 Mot so tinh chat co bàn cùa liéu ke nhiet phàt quang VINATOM. TLD va giài phàp nàng cao do chinh xàc trong viec xàc dinh liéu bue xa photon Mot so tinh chat cùa lièu ke nhiet phàt quang VINATOM.TLD dua trèn vàt liéu Fluoride thièn nhièn cùa Vièt Nani. Màu nghièn cthi 62 4.

Thiét bi va che dò do 62 4. Su phu thuòc cùa dò nhay vào nàng luong 63 4. Su phu thuòc cùa dò nhay cùa liéu ké 66 VINATOM.TLD sau nhiéu fan xù ly nhiet 4. Hièu óng suy giàm 68 4.

Phàn h6 góc 69 Thuàt toàn xàc dinh lièu tuong duong Hp(d) bang lièu ke nhiet phàt quang VINATOM. Giói thiéu chung ve xàc dinh liéu tuong duotig cà nhàn Hp(d) 70 4. Thuàt toàn xàc dinh liéu tuong duong Hp(d) bang liéu ké nhiét phàt quang 72 VINATOM. Phuong phàp chuin 80 4.

Két qua so sành Qu6c té 84 N VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agma Két luàn chuong 4 89 Chuong 5 Do lieu bue xa notron nhanh va beta bang lieu ké'nhiet phàt quang Do lièu bù'c xg notron nhanh bang lièu ké' nhiét phàt quang pha thèm polyethylene 5. Mot s^ tinh chat cùa càc vàt liéu 94 nhiét phàt quang co pha thèm polyethylene. Dò nhay cùa liéu ké nhiét phàt quang 97 tròn vói polyethylene (TLD+PE) d6i vói notron nhanh 5.