Phân tích hạt nhân phóng xạ

Phân tích h t nhân ạ phóng xạ clove r SVTH : Phùng Th Vânị Nguy n Th Hàễ ị Ninh Th H ngị ườ Nguy n Th Ph ng Nhungễ ị ươ 1 N i dungộ Phân tích đ nh tínhị1 Hi u chu n đ nh l ngệ ẩ ị ượ2 S nh p nháy ph tia gammaự ấ ổ3 Electron bi n hoán n i và ph tia ế ộ ổ gamma trong ch t bán d nấ ẫ 4 5 Đ c đi m ph tia Xặ ể ổ 2 Phân tích h t nhân phóng xạ ạ Mong mu n phân tích đ nh tính các h t nhân phóng xố ị ạ ạ 1 Xác đ nh phông và s có m t c a các h t nhân phóng xị ự ặ ủ ạ ạ 2 Phân tích đ nh l ng nh ng b c x đóị ượ ữ ứ ạ 3 Ph n cu i cùng c a m t phân tích hóa h c phóng x là xác đ nh ho t ầ ố ủ ộ ọ ạ ị ạ đ phóng x c a m t h t cô l p. S xác đ nh này bao g m 3 lý do:ộ ạ ủ ộ ạ ậ ự ị ồ 3 1. Phân tích đ nh tínhị Xác đ nh thành ị ph n c a ầ ủ nguyên t X ố trong m u Yẫ Ch n m t ph n ọ ộ ả ng h t nhân v i ứ ạ ớ các nguyên t ố tham gia ph n ả ng thích h pứ ợ Xác đ nh xem ị li u các s n ệ ả ph m hóa h c ẩ ọ riêng bi t có ệ thu c tính nào ộ c a s n ph m ủ ả ẩ d ki n không?ự ế 4 Xác đ nh thành ị ph n c a Asen ầ ủ trong tóc ng i ườ ch tế Dùng neutron nhanh hay neutron ch m ậ ph n ng v i ả ứ ớ Asen, d ki n ự ế cho s n ph m là ả ẩ 74As hay 76As Xác đ nh xem ị li u các s n ệ ả ph m hóa h c ẩ ọ riêng bi t c a ệ ủ Asen có thu c ộ tính nào c a hai ủ s n ph m d ả ẩ ự ki n là ế 74As hay 76As không? 1. Phân tích đ nh tínhị 5 Vi c l a ch n m t ph n ng h t nhân có th sinh ra ệ ự ọ ộ ả ứ ạ ể m t h t nhân phóng x d dàng h n, ho c làm gi m s ộ ạ ạ ễ ơ ặ ả ự can thi p c a các y u t khác.ệ ủ ế ố • Ph n ng (n,ả ứ γ) cho s n ph m t ng ng là ả ẩ ươ ứ 76As chu kì bán rã 26.5 gi (b phân rã b i s phát x c a các h t ờ ị ở ự ạ ủ ạ β- và tia γ) • Ph n ng (ả ứ γ,n) cho s n ph m ả ẩ 74As chu kì bán rã 18 ngày (b phân rã b i s phát x c a các h t β+ , β- và ị ở ự ạ ủ ạ b c x ứ ạ γ) 1. Phân tích đ nh tínhị 6 Các thu c tính c a h t nhân phóng x xác đ nh danh tính c a nó ộ ủ ạ ạ ị ủ trong phân tích hóa h c phóng x :ọ ạ 1. Ph ng pháp s n xu t c a nó.ươ ả ấ ủ 2. Tính ch t hóa h c c a m t đ ng v trong m u mà ta quan tâm.ấ ọ ủ ộ ồ ị ẫ 3. Chu kì bán rã c a nguyên t y.ủ ố ấ 4. Các lo i b c x nguyên t đó có th phát ra.ạ ứ ạ ố ể 5. Năng l ng c a các tia phóng x .ượ ủ ạ 6. Phân chia tia phóng x theo lo i và theo năng l ng.ạ ạ ượ 1. Phân tích đ nh tínhị 7  Phân tích ph tia gamma (ph ng pháp này đ c áp d ng cho c tr ng ổ ươ ượ ụ ả ườ h p m u không tách bi t v m t hóa h c). ợ ẫ ệ ề ặ ọ Nguyên tố T1/2 N L gamma (mev) NL Bêta (mev) 22Na 2,6 năm 1,277 0,511 0,542 24Na 15 giờ 1,38 2,76 1,39 46Sc 85 ngày 0,89 1,12 0,36 60Co 5,27 năm 1,332 1,172 0,306 95Nb 35 ngày 0,745 0,160 131I 8,14ngày 0,364 0,815 198Au 2.69ngày 0,412 0,963 203Hg 47 ngày 0,279 0,208 208Tl 3,1 phút 2,62 1,79 241Am 500 năm 0,0596 α So sánh chu kì bán rã, lo i và ạ năng l ng ượ c a b c x v i ủ ứ ạ ớ các giá tr ị trong b ng cho ả s nẵ Đo ph ổ đ c tr ngặ ư Đo năng l ng ượ tia gamma 1. Phân tích đ nh tínhị 8 2. Hi u chu n đ nh l ngệ ẩ ị ượ  Đ phóng x là s h t nhân phóng x phân rã trong m t đ n ộ ạ ố ạ ạ ộ ơ v th i gian : ị ờ ( 46 )  Vi c xác đ nh đ nh l ng h t nhân phóng x tr thành vi c ệ ị ị ượ ạ ạ ở ệ xác đ nh t c đ phân rã D c a h t nhân t t c đ ghi nh n ị ố ộ ủ ạ ừ ố ộ ậ b i detector và hi u su t ghi ở ệ ấ є: A = є . D (47) dND N dt λ=− = 9 Xác đ nh t c ị ố đ phân rã ộ c a h t nhân ủ ạ phóng x ạ Text Text Ph ng pháp ươ tuy t đ i ệ ố Ph ng phápươ t ng đ i ươ ố 2. Hi u chu n đ nh l ngệ ẩ ị ượ 10 2.1. Ph ng pháp t ng đ iươ ươ ố + Ph ng pháp t ng đ i đòi h i m t ngu n phóng x ươ ươ ố ỏ ộ ồ ạ chu n, t c là ta đã bi t chính xác t c đ phân rã. ẩ ứ ế ố ộ + N u m u không rõ (u) đ c th c hi n v i các đi u ế ẫ ượ ự ệ ớ ề ki n gi ng h t v i ngu n chu n (s) thì t s các t c đ ệ ố ệ ớ ồ ẩ ỷ ố ố ộ phân rã b ng v i t s các t c đ đ m vì hi u su t cho ằ ớ ỷ ố ố ộ ế ệ ấ hai ngu n gi ng nhau.ồ ố ( 48 ) Ho cặ ( 49 ) u u u s s s u u s s D D A D D A AD D A ε ε = =   = ÷  11 Tuy t đ i tính 4ệ ố πt i tí M t s h t nhân phóng x vì chu kì bán rã ng n, hay đ ng cong h p th vô ộ ố ạ ạ ắ ườ ấ ụ cùng ph c t p. Chu n hóa có th th c hi n theo hai cách ph bi n: ứ ạ ẩ ể ự ệ ổ ế Trùng phùngr Đ i v i nh ng h t nhân phóng x ố ớ ữ ạ ạ phát β. S d ng máy đ m hình ử ụ ế h c 4ọ π, trong đó hai ngu n b ng ồ ằ nhau theo t l đ c đ t trên m t ỷ ệ ượ ặ ộ b phim siêu m ng đ t đ c hi u ộ ỏ ạ ượ ệ su t lên t i > 99.5%, do đó t c đ ấ ớ ố ộ phân rã b ng t c đ đ m. ằ ố ộ ế V i nh ng h t nhân phóng x ớ ữ ạ ạ phát nhi u lo i b c x .Trong ề ạ ứ ạ máy đ m trùng phùng, hai ế detector đ c s d ng, đ nh y ượ ử ụ ộ ạ c a detector khác nhau v i các ủ ớ h t b c x khác nhau, vd, ng ạ ứ ạ ố đ m t l dùng ghi nh n tia β, ế ỷ ệ ậ detector nh p nháy dùng ghi ấ nh n tia ậ γ 2.1. Ph ng pháp t ng đ iươ ươ ố 12 Phân rã đi n t chuy n đ iệ ử ể ổPhân rã đi n t chuy n đ iệ ử ể ổ Ch nh phông detectorỉCh nh phông detectorỉ Trùng phùng ng u nhiênẫTrùng phùng ng u nhiênẫ Th i gian hao phíờTh i gian hao phíờ M t s đi u ch nh là c n thi t :ộ ố ề ỉ ầ ế 2.1. Ph ng pháp t ng đ iươ ươ ố 13 Hình 6.5: Bi u đ s l c c a h th ng đ m hi n t ng trùng ể ồ ơ ượ ủ ệ ố ế ệ ượ phùng Bêta-Gamma 2.1. Ph ng pháp t ng đ iươ ươ ố 14 2.1. Ph ng pháp t ng đ iươ ươ ố (Trùng phùng tia β và γ)  T c đ đ m c a ng đ m tia β là : Aố ộ ế ủ ố ế β = єβ . D ( 50 )  T c đ đ m c a ng đ m tia γ là : Aố ộ ế ủ ố ế γ = єγ . D ( 51 )  T c đ đ m trùng phùng : Ac = ố ộ ế єβ . єγ . D ( 52 )  K t h p (50) và (51) ta đ c : ( 53 )ế ợ ượ .A AD Ac β γ = 15 2.2. Ph ng pháp tuy t đ iươ ệ ố Dùng xác đ nh t c đ phân rã c a h t nhân phóng x b ng cách tính ị ố ộ ủ ạ ạ ằ toán giá tr hi u su t th c t ị ệ ấ ự ế ε, thông qua vi c đánh giá các thông s ệ ố c a nó.ủ ε = (I) . (G) . Fw . Fa . Fc . Fb . Fn . Fs ( 54 ) ( I ) là xác su t phát hi n m t h t β đi vào ng đ m ch a khí, có kh năng ion ấ ệ ộ ạ ố ế ứ ả hóa khí trong ng đ m.ố ế (G) là m i quan h hình h c gi a ngu n và đ nh y v kh i l ng c a máy ố ệ ọ ữ ồ ộ ạ ề ố ượ ủ đ m.ế Fw là y u t cho s h p th tia β trong c a s c a các máy đ m và trong ế ố ự ấ ụ ử ổ ủ ế không khí gi a ngu n và c a s .ữ ồ ử ổFa là y u t cho các hi u ng tán x .ế ố ệ ứ ạFc là y u t cho hi u l c b t kì tài li u nào, g m các m u v i b phim ế ố ệ ự ủ ấ ệ ồ ẫ ớ ộ m ng b o v (ví d , gi y bóng kính…)ỏ ả ệ ụ ấ Fb là các y u t hi u d ng tán x ng c c a electron di chuy n ra kh i ng ế ố ệ ụ ạ ượ ủ ể ỏ ố đ m c a các v t li u h tr ngu n.ế ủ ậ ệ ỗ ợ ồ Fn là y u t cho hi u qu c a các máy đ m h tr và lá ch n tán x electron ế ố ệ ả ủ ế ỗ ợ ắ ạ t bên ngoài vào các góc hình h c r trong máy đ mừ ọ ắ ếFs là y u t cho s t h p th hay t tán x c a ngu n ế ố ự ự ấ ụ ự ạ ủ ồ 16 3. S nh p nháy quang ph tia gammaự ấ ổ T ng s đ m ổ ố ế T t c các xung có ấ ả đ l n trên m t giá ộ ớ ộ tr ng ng nào đóị ưỡ Máy đ m đa kênh ế Các xung đ c s p ượ ắ x p theo chi u cao ế ề vào các kênh đi n ệ t , m i s đ m ch ử ỗ ố ế ỉ nh ng xung trong ữ d i thu h p chi u ả ẹ ề cao xung. Đo b c x gamma có th th c hi n b ng 3 cách :ứ ạ ể ự ệ ằ Ch đ m nh ng đ nh ỉ ế ữ ỉ cao xung r i gi a 2 giá ơ ữ tr quy đ nh đ c đ mị ị ượ ế Máy đ m đ n kênh ế ơ Quang ph tia gamma đ c s d ng đ gi i quy t các tia gamma phát ra ổ ượ ử ụ ể ả ế đ ng v phóng x c a nguyên t b cô l pồ ị ạ ủ ố ị ậ 17 T ng s đ mổ ố ế S gia tăng t c đ đ m v i tăng hi u đi n th đ t vào trong ng đ m ự ố ộ ế ớ ệ ệ ế ặ ố ế ch a khí xác đ nh vùng plateau, trong detector nh p nháy đ c g i là ứ ị ấ ượ ọ “ph tích phân” đó là m t đ c tính c a nh ng ngu n phóng x phát ra tia ổ ộ ặ ủ ữ ồ ạ gamma. Hình 6.6: Tích phân ph c a ổ ủ 85Sr 18 T ng s đ mổ ố ế T i đi n 900V, hi u su t cho t ng s đ m c a m t s h t nhân phóng x đ c ạ ệ ệ ấ ổ ố ế ủ ộ ố ạ ạ ượ th hi n trong hình 6.7. Hi u su t toàn ph n cho ng đ m NaI (Tl) 3x3 in kho ng ể ệ ệ ấ ầ ố ế ả 80% tr lên năng l ng 0,2 MeV và kho ng 40% năng l ng l n h n 2MeV. ở ở ượ ả ở ượ ớ ơ Hình 6.7: Hi u su t đ m c a ệ ấ ế ủ detector nh p nháy NaI (Tl) 3 x3 ấ in (a): T ng s đ m v i thi t l p ổ ố ế ớ ế ậ c s 0,51 Mev.ơ ở ở (b): Vi c đ m đ nh phệ ế ỉ ổ 19 Máy phân tích đơn kênh      Máy phân tích đơn kênh là ống đếm tia gamma cho tách hóa học hoặc đánh  dấu nguồn phóng xạ. Đặc điểm của máy phân tích đơn kênh:      1. Đường cơ sở (baseline) : Điện áp tối thiểu đặt vào để detector đếm được.       2. Cửa sổ ( window ) : tăng điện áp đường cơ sở ở đó thiết lập chiều cao tối đa  xung chấp nhận được  Hình 6.8: Ph khác nhau ổ c a ủ 85Sr trong m t detector ộ nh p nháy NaI (Tl) ấ 3x3inchs đ c ch t o v i ượ ế ạ ớ c a s phân tích xung cao ử ổ đ n năng 0,2 V ơ 20 Ngu nồ Th i gian ờbán rã Năng l ng ượ Gamma (Mev) S Gamma ố trên m t ộ phân rã Năng l ng ượ Bêta (Mev) Cách xác đ nh t c ị ố đ phân rãộ 22Na 2,6 năm 1,277 0,511 1,11b 2,00b 0,542 Đ m 4ế π Trùng phùng β-γ 24Na 15 giờ 1,38 2,76 1,00 1,00 1,39 Đ m 4ế π Trùng phùng β- γ 46Sc 85 ngày 0,89 1,12 0,995 1,00 0,36 Đ m 4ế π Trùng phùng β- γ 60Co 5,27 năm 1,332 1,172 1,00 1,00 0,306 Đ m 4ế π Trùng phùng β- γ 95Nb 35 ngày 0,745 1,00 0,160 4π Trùng phùng β-γ 131I 8,14ngày 0,364 0,80 0,815 4π 198Au 2.69ngày 0,412 0,957 0,963 4π 203Hg 47 ngày 0,279 0,81 0,208 4π Trùng phùng β-γ 208Tl 3,1 phút 2,62 1,00 1,79 Đ m ế α 241Am 500 năm 0,0596 1,357 α Đ m ế α B ng 6.7: Ngu n chu n có ích cho s chia đ c a Gamma tăng c ng.ả ồ ẩ ự ộ ủ ườ 21 Máy phân tích đa kênh • Máy phân tích đa kênh đ c s d ng đ xác đ nh ph (năng l ng ượ ử ụ ể ị ổ ượ và c ng đ c a các tia gamma phát ra t m t h n h p c a h t ườ ộ ủ ừ ộ ỗ ợ ủ ạ nhân phóng x ). ạ • M i h t nhân phóng x phát ra tia gamma t o thành m t ph ỗ ạ ạ ạ ộ ổ gamma đ c tr ng trong m t h th ng detector nh p nháy. ặ ư ộ ệ ố ấ • Đo phóng x :ạ + Xác đ nh các ph đ c tr ngị ổ ặ ư + Xác đ nh đ nh l ng c ng đ ph . ị ị ượ ườ ộ ổ • T ng tác c a các tia gamma v i v t li u t ng h p detector d n ươ ủ ớ ậ ệ ổ ợ ẫ đ n ph tia gamma ph c t p ế ổ ứ ạ 22 Ph đ c tr ngổ ặ ư B ng 6.8: Đ gi m photon và ngu n g c c a đ nh trong ph xung cao.ả ộ ả ồ ố ủ ỉ ổ Đ gi m năng l ng ộ ả ượ c a photonủ Ngu n g cồ ố Năng l ng đ nhượ ỉ Tên đ nhỉ 0 H p th toàn ph nấ ụ ầ E Đ nh phỉ ổ 0,51MeV Quá trình t o c p và gi m ạ ặ ả m t photonộ E – 0,51 Đ nh t o c p ỉ ạ ặ đ u tiênầ 1.02 MeV Quá trình t o c p và gi m ạ ặ ảhai photon E – 1,02 Đ nh t o c p th ỉ ạ ặ ứ hai E’ = E/(1+2α) Tán x Compton (180ạ 0) Ece = E/(1+1/2α) Gi i h n ớ ạCompton E’ t i Eớ Tán x Compton m t l nạ ộ ầ Ece t i 0ớ M t phân b ộ ốCompton 0 t i Eớ Tán x Compton nhi u l nạ ề ầ E t i 0ớ Nhi u phân b ề ốCompton Ek = 29 keV Tia X v ch K c a Iotạ ủ E – Ek Đ nh gi m c a ỉ ả ủIot E, v i E’ gi t lùiớ ậ Tán x Compton ngoài ạ(1800) E’ = E/(1+2α) Đ nh tán x ỉ ạ ng cượ 23 Ph đ c tr ngổ ặ ư Hình 6.9: Ph Gamma c a ổ ủ 24Na th i gian bán rã 15 giờ ờ 24 Ph đ c tr ngổ ặ ư • Đ nh ph đ i di n cho s h p thu năng l ng tia gamma toàn ph n ỉ ổ ạ ệ ự ấ ượ ầ theo các quy trình c a hi u ng quang đi n và tán x Compton.ủ ệ ứ ệ ạ • Tr ng l ng t ng đ i c a các đ nh đ i v i các quá trình khác ph ọ ượ ươ ố ủ ỉ ố ớ ụ thu c vào: ộ + Năng l ng tia gammaượ + V t li u nh p nháyậ ệ ấ + Các đ c tính v t lý c a môi tr ng h th ng phát hi n (hình ặ ậ ủ ườ ệ ố ệ d ng và kích th c c a detector, hình d ng m u, m t đ và ạ ướ ủ ạ ẫ ậ ộ kho ng cách các tinh th ).ả ể 25 Ph đ c tr ngổ ặ ư Hi u ng trùng phùng c a các t ng tácệ ứ ủ ươ S h y c a quá trình t o c p positronự ủ ủ ạ ặ S h p th b c x betaự ấ ụ ứ ạ Tán x t detector và v t li u che ch nạ ừ ậ ệ ắ S m t mát c a tia X đ c tr ngự ấ ủ ặ ư Ph có th b nhi u lo n b i các hi u ng t môi tr ng phát hi n :ổ ể ị ễ ạ ở ệ ứ ừ ườ ệ 26 Đ nh thoát tia X kh i v ch K c a Iot ỉ ỏ ạ ủ • Các tia gamma v i năng l ng kho ng d i 150 keV t ng tác v i ớ ượ ả ướ ươ ớ NaI (Tl) ch y u là hi u ng quang đi n.ủ ế ệ ứ ệ • Tia X đ c tr ng v ch K c a I t v i năng l ng 29 keV. N u t ng ặ ư ạ ủ ố ớ ượ ế ươ tác x y ra g n b m t c a tinh th , các tia X có th thoát ra ngoài ả ầ ề ặ ủ ể ể mà không có t ng tác trong tinh th → tia gamma b h p th , ươ ể ị ấ ụ nh ng năng l ng còn l i trong detector là (Eγ – 29 keV). ư ượ ạ • Do đó, k t qu đ nh gi m năng l ng tia gamma trong ph gamma.ế ả ỉ ả ượ ổ • Hi u ng này đ c minh h a trong ph c a ệ ứ ượ ọ ổ ủ 61Co (th i gian bán rã ờ 99 phút) (Eγ = 0,068 MeV) 27 Hình 6.10: Tia X v ch K c a Iot trong ph xung cao c a ạ ủ ổ ủ 61Co (th i gian bán rã 99 phút).ờ Đ nh thoát tia X kh i v ch K c a Iot ỉ ỏ ạ ủ 28 Tán x ng c ạ ượ Hình 6.11: Hi u ng che ch n detector c a thành ph n tán x trong ph ệ ứ ắ ủ ầ ạ ổ xung cao v i tia Gamma thu đ c có năng l ng 0.835 MeV ớ ượ ượ 29 Mi n liên t c c a tia Bêta ề ụ ủ Trong thành ph n ph Bêta có các đ nh c a ph gamma b che ầ ổ ỉ ủ ổ ị khu t ấ Hình 6.12: Ph xung cao c a ổ ủ 92Y ( T1/2 = 3,6 gi ) ờ (1): Ph Beta thu đ c không có ổ ượ v t h p th . ậ ấ ụ (2): Ph khi có v t h p th là Be ổ ậ ấ ụ (m t đ 1,18 g/cmậ ộ 2) gi a ữ ngu n và detector.ồ (3): Ph khi có n p Po (m t đ ổ ắ ậ ộ 0,7 g/cm2) đ h p th h t ể ấ ụ ạ Beta tán x .ạ 30 Hi u ng ch ng ch tệ ứ ồ ấ Phép l y t ng năng l ngấ ổ ượ trong m i detector ỗ1 S trùng phùng tia gamma trong su t th i gian phân gi i c a h ự ố ờ ả ủ ệ th ng ố 2 S trùng phùng trong phân rã c a h t nhân phóng x .ự ủ ạ ạ3 M t s đ nh quan sát đ c trong ph tia gamma b i : ộ ố ỉ ượ ổ ở T c đ đ m c a đ nh t ng h p Nố ộ ế ủ ỉ ổ ợ s đ c xác đ nh b i công th cượ ị ở ứ : 22SN Nτ= Trong đó: N là t ng t c đ đ m c a đ nh ph . ổ ố ộ ế ủ ỉ ổ ( 55 ) 31 Hi u ng ch ng ch tệ ứ ồ ấ Hình 6.13: Tác d ng c a t c đ đ m trong s ụ ủ ố ộ ế ự tăng c ng c a đ nh h n h pườ ủ ỉ ỗ ợ 32 Hi u ng ch ng ch tệ ứ ồ ấ • M t s h t nhân phóng x phát ra hai hay nhi u tia gamma trong ộ ố ạ ạ ề t ng phân rã bêta. N u các tia gamma phát ra đ ng th i, toàn b ừ ế ồ ờ ộ năng l ng c a chúng s xu t hi n nh m t đ nh t ng h p trong ượ ủ ẽ ấ ệ ư ộ ỉ ổ ợ ph .ổ • T c đ đ m c a đ nh t ng h p đ c xác đ nh b i công th c sau:ố ộ ế ủ ỉ ổ ợ ượ ị ở ứ 0 1 2WCN N ε ε= Trong đó: + N0 là t c đ đ m tia gamma phát ra t ngu n.ố ộ ế ừ ồ + ε1 và ε2 là hi u su t phát hi n t ng đ i c a hai tia ệ ấ ệ ươ ố ủ gamma. + W là h s hi u ch nh ệ ố ệ ỉ ( 56 ) 33 Hi u ng ch ng ch tệ ứ ồ ấ Hình 6.14: Ph c a nhi u hi n t ng trùng phùng thu ổ ủ ề ệ ượ đ c trong ph xung cao c a ượ ổ ủ 94Nb (th i gian bán rã 2.10ờ 4 năm)34 Xác đ nh đ nh l ng ph gammaị ị ượ ổ Hi u su t đ m đ c xác đ nh b i công th c:ệ ấ ế ượ ị ở ứ ( ) AE Dγ ε = Trong đó: + A là t c đ đ m t i ng ng c c đ i c a hi u đi n th .ố ộ ế ạ ưỡ ự ạ ủ ệ ệ ế + Dγ là t c đ phát tia gamma c a ngu n.ố ộ ủ ồ H ngu n - detector có hi u su t đ m là m t h ng s , ph thu c vào :ệ ồ ệ ấ ế ộ ằ ố ụ ộ + Năng l ng tia gamma.ượ + Hi u đi n th đ t vào. ệ ệ ế ặ V i máy phân tích đa kênh, vi c xác đ nh đ nh l ng ph gamma cho ớ ệ ị ị ượ ổ nhi u k t qu v i hi u su t khác nhau.ề ế ả ớ ệ ấ ( 57 ) 35 Xác đ nh đ nh l ng ph gammaị ị ượ ổ • Hi u su t phát hi n T(E) đ c xác đ nh là th ng s c a tia gamma phát ệ ấ ệ ượ ị ươ ố ủ ra t ngu n (cái mà t ng tác v i detector) và giá tr đã bi t c a ti t di n ừ ồ ươ ớ ị ế ủ ế ệ h p th tia gamma ấ ụ τ(E) c a detector nh p nháy (NaI).ủ ấ • M t ngu n đi m phóng x n m trên tr c c a detector, hi u su t c a ộ ồ ể ạ ằ ụ ủ ệ ấ ủ detector là: 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 tan /( ) 0 0 tan / 0 0 tan /( ) ( ) 1 exp ( ) sin cos 1 exp ( ) sin sin cos 1 2 h t h h t tT E E d r hE d τ τ τ τ θ θ θ τ θ θ θ θ − − − + +     − − +          ÷− − −  ÷  ÷     = ∫ ∫ ( 58 ) 36 Xác đ nh đ nh l ng ph gammaị ị ượ ổ Hình 6.15: Hi u su t c a detector đ c tính cho m t ngu n ệ ấ ủ ượ ộ ồ đi m và m t ngu n đĩa c a b c x và m t detector hình tr .ể ộ ồ ủ ứ ạ ộ ụ 37 Xác đ nh đ nh l ng ph gammaị ị ượ ổ + Hi u su t c a đ nh ph ệ ấ ủ ỉ ổ εp đ c xác đ nh là xác su t mà năng l ng E ượ ị ấ ượ c a tia gamma phát ra t ngu n s xu t hi n trong đ nh ph c a ph ủ ừ ồ ẽ ấ ệ ỉ ổ ủ ổ xung cao đ c quan sát. ượ + Ph ng pháp gián ti p đ đo hi u su t c a đ nh ph d a vào công th c ươ ế ể ệ ấ ủ ỉ ổ ự ứ : ( ).p T E Pε = 2 ( ). 1 2a ( ). ( ) 0 E N E dE N EpP ENtot l N E d E ∫ = = ∫ ( 59 ) ( 60 ) Trong đó: T(E) là hi u su t phân gi i (tính đ c) và P là t l ng s đ m ệ ấ ả ượ ỷ ượ ố ế c a ph xung cao xu t hi n trong đ nh ph . ủ ổ ấ ệ ỉ ổ + Giá tr c a P có th đ c xác đ nh b i công th c: ị ủ ể ượ ị ở ứ 38 Xác đ nh đ nh l ng ph gammaị ị ượ ổ Hình 6.16: Vi c xác đ nh Nệ ị P trong ph ng pháp t s cho vi c đánh giá ươ ỷ ố ệ hi u su t đ nh ph c a ệ ấ ỉ ổ ủ 54Mn (th i gian bán rã 300 ngày)ờ 39 Hình 6.17: Không gian ba chi u c a đ ng đ c tr ng b c x ề ủ ườ ặ ư ứ ạ gamma đ n năng khi dùng detector NaI 3 x 3 in ơ Xác đ nh đ nh l ng ph gammaị ị ượ ổ 40 4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d nế ổ ấ ẫ • Thành ph n s d ng đ u tiên trong vùng nghèo c a ầ ử ụ ầ ủ detector bán đ n là các h t mang đi n n ng nh m nh ẫ ạ ệ ặ ư ả phân h ch hay h t alpha có đ ion hóa riêng.ạ ạ ộ • Detector Li v i vùng nh y r ng h n 1 cm đ c dùng cho ớ ạ ộ ơ ượ electron bi n hoán và ph tia gamma.ế ổ • Ph năng l ng liên t c c a tia beta là ph tia beta ổ ượ ụ ủ ổ đ c xác đ nh và đo t h n h p h t nhân phát beta v i ượ ị ừ ỗ ợ ạ ớ đ phân gi i c a detector bán d n. ộ ả ủ ẫ • Kh năng phân gi i năng l ng c a ch t bán d n cho ả ả ượ ủ ấ ẫ phép electron bi n hoán t h t nhân cho tr c.ế ừ ạ ướ 41 Hình 6.18: Ph electron bi n hoán c a ổ ế ủ 207Bi, s d ng ử ụ detector Ge (Li) p-i-n nhi t đ Nit l ng ở ệ ộ ơ ỏ 4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d nế ổ ấ ẫ 42 Hình 6.19: H s h p th riêng và hi u su t h p ệ ố ấ ụ ệ ấ ấ th toàn ph n c a tia gamma trong Ge ụ ầ ủ 4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d nế ổ ấ ẫ 43 Hình 6.20: Ph Gamma c a ổ ủ 137Cs khi s d ng detector bán d n Ge (Li) ử ụ ẫ đ ng kính 2,5 cm và sâu 3,5 mm ườ 4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d nế ổ ấ ẫ 44 Hình 6.21: Hi u su t đ nh năng l ng toàn ph n cho hai kích th c ệ ấ ỉ ượ ầ ướ c a detector Ge (Li) ủ 4. Electron bi n hoán và ph tia gamma trong ch t bán d nế ổ ấ ẫ 45 5. Đ c đi m ph tia Xặ ể ổ Tia X đ c tr ng ặ ư Hi u ng ệ ứ chuy n ti p ể ế c a các l p v ủ ớ ỏ đi n t phía ệ ử ngoài Quá trình bi n hoán ế n i ộQuá trình b t đi n t ắ ệ ử qu đ o ỹ ạ T o ra các l ạ ỗ tr ng trong các ố l p v đi n t ớ ỏ ệ ử 46 B ng 6.9: S n ph m kích ho t neutron phát ra tia X.ả ả ẩ ạ Nguyên tố S n ph mả ẩ EC (%) E (tia X) (kev) Argon 37Ar 35 ngày 100 3 Crom 51Cr 27,8 ngày 100 6 S tắ 55Fe 2,6 năm 100 7 Đ ngồ 64Cu 12,8 giờ 43 8 Germani 71Ge 11,4 ngày 100 10 Selen 75Se 120 ngày 100 11 Brom 80Br 17,6 phút 5 11 Paladi 103Pd 17 ngày 100 20 Thi cế 113Sn 115 ngày 100 24 Atimon 122Sb 2,8 ngày 3 25 Europi 152meu 9,3 giờ 23 40 Ebiri 165Er 10,3 giờ 100 48 Iridi 192Ir 72,4 ngày 4,4 63 47 S n ph m b t electronả ẩ ắ B ng 6.9: S n ph m kích ho t neutron phát ra tia X.ả ả ẩ ạ Nguyên tố S n ph mả ẩ H s (eệ ố k/γ ) E (tia X) (kev) Cobal 60mCo 10,5 phút 41 6 Germani 75mGe 48 giây 1,4 10 Selen 79Se 3,9 phút 81mSe 57 phút 7 9 11 11 Brom 82mBr 6,1 phút 268 11 Niobi 94mNb 6,3 phút 840 16 Camium 111mCd 48,6 phút 1,5 22 Thi cế 117Sn 14 ngày L nớ 24 Telua 129mTe 34 ngày L nớ 26 Xenon 133mXe 2,3 ngày 4 29 Xezi 134mCs 2,9 giờ 2,6 30 Dyprosi 165mDy 1,26 phút 3,4 45 Ebiri 169Er 9,4 ngày 106 48 Tholium 170Tm 130 ngày 1,6 49 Luteti 176mPu 3,7 giờ 1,2 53 Planti 195mPt 4,1 ngày 9 65 48 S n ph m v i h s bi n hóa n i > 1ả ẩ ớ ệ ố ế ộ Hình 6.22: Ph tia X t l v i th i gian chi u x kho ng 7 đ n 10 phút c a ổ ỷ ệ ớ ờ ế ạ ả ế ủ (a) 0,5 μg Br; (b) 100 μg Na; (c) 100 μg Na + 0,5 μg Br. 5. Đ c đi m ph tia Xặ ể ổ 49 50