XÂY DỰNG BÀI THỰC TẬP PHƯƠNG PHÁP CHỤP X –RAY TRONG XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LIẸU Tóm tắt: Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng thiết bị X – Ray hiệu LEYBOLD để nghiên cứu về tia X trong
Cơ sở lý thuyết
Cách tạo ra tia X
Ngày trước, người ta tạo ra tia X bằng ống Rơn-ghen, sau này người ta dùng ống Coolidge
Hình: Ống Rơn – ghen Cấu tạo: Ống Rơn-ghen là một bình cầu (chứa khí áp suất thấp - gọi là khí kém) bên trong có 3 điện cực:
Catốt có dạng chõm cầu có tác dụng làm các electron bật ra tập trung tại tâm của bình cầu
Anốt là điện cực dương ở phía đối diện với catốt ở thành bình bên kia
Đối catốt là một điện cực (thường được nối với anốt) Ở bề mặt của đối catốt là một kim loại có nguyên tử lượng lớn và khó nóng chảy
Khi đặt một hiệu điện thế không đổi (khoảng vài chục kV) giữa anốt và catốt, electron từ catốt sẽ được tăng tốc mạnh mẽ Khi va chạm với đối âm cực, các electron này bị hãm lại đột ngột, dẫn đến việc phát ra tia X, được gọi là bức xạ hãm.
Hình: Cấu tạo của ống phát tia X
Hình: Ống Coolidge Cấu tạo:
Ban đầu, ống Cooligde có dạng một bình hình cầu bên trong là chân không và có 2 điện cực:
Catốt là một chõm cầu có tác dụng làm tập trung các electron về phía tâm của bình cầu
Một dây tim để nung nóng catốt.(để catốt phát ra electron) được cấp điện nhờ một nguồn điện riêng
Anốt là điện cực dương, có bề mặt được cấu tạo từ kim loại với nguyên tử lượng lớn và tính chất khó nóng chảy Để làm mát anốt, người ta sử dụng một dòng nước chảy qua bên trong anốt thông qua một ống nhỏ.
Khi đặt một hiệu điện thế (xoay chiều hoặc một chiều) vào hai cực của ống
Khi electron được tăng tốc mạnh và va chạm vào anốt, chúng xuyên sâu vào lớp vỏ nguyên tử của chất anốt, tương tác với các lớp electron bên trong, từ đó phát ra tia X.
Hiệu điện thế ở hai cực của ống Cooldge từ vài chục kV đến khoảng 120 kV
Hiện nay người ta đã chế tạo các loại ống tia X có hình dạng khác nhau dù về nguyên tắc thì giống như ống Coolidge lúc đầu
Hình: Ống Coolidge sử dụng trong nha khoa
Trong máy chụp X quang thông thường:
Trong các máy CT hoặc CAT:
Tia X là một dạng bức xạ điện từ mà mắt không nhìn thấy được Hầu hết các loại tia X đều có bước sóng ngắn hơn bước sóng của tia tử ngoại nhưng lớn hơn bước sóng của tia gamma Bước sóng của tia X có giá trị từ 10 - 11 m đến 10 - 8 m (tức là từ 0,01 nm đến khoảng vài nm) Tia X được chia ra làm hai loại: tia X cứng và tia X mềm
Tia X cứng, với bước sóng từ 0,01 nm đến 0,1 nm, có khả năng đâm xuyên mạnh mẽ, cho phép chúng được sử dụng rộng rãi trong y tế để chụp X quang và kiểm tra hành lý tại sân bay Hình ảnh được tạo ra bởi tia X được gọi là X-quang Nhờ vào bước sóng tương đương với kích thước nguyên tử, tia X cứng rất hữu ích trong việc xác định cấu trúc tinh thể thông qua tinh thể học tia X.
Tia X mềm, có bước sóng từ 0,1 nm đến vài nm, có tính đâm xuyên yếu hơn và dễ dàng bị hấp thụ trong không khí, với độ dài suy giảm khoảng 600 eV (~ 2 nm) Trong môi trường nước, các tia X này có kích thước nhỏ hơn 1 micromet.
Các photon tia X có đủ năng lượng để ion hóa nguyên tử và phá vỡ liên kết phân tử, khiến chúng trở thành bức xạ ion hóa có thể gây hại cho mô sống Liều bức xạ cao trong thời gian ngắn có thể dẫn đến bệnh nhiễm xạ, trong khi liều thấp hơn có thể làm tăng nguy cơ ung thư do xạ trị Mặc dù chụp X-quang trong y tế có nhiều lợi ích, nhưng cũng tiềm ẩn nguy cơ gia tăng ung thư Khả năng ion hóa của tia X được ứng dụng trong điều trị ung thư để tiêu diệt tế bào ác tính qua phương pháp xạ trị, và cũng được sử dụng để xác định đặc tính vật liệu thông qua quang phổ tia X.
Tia X có bước sóng ngắn hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy, nó có thể đượccấu trúc nhỏ hơn nhiều so với những gì có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi bình thường Điều này có thể được sử dụng trong kính hiển vi X-quang để có được hình ảnh có độ phân giải cao và xác định vị trí các nguyên tử trong tinh thể
Tia X cực mạnh có khả năng xuyên qua các vật thể dày mà không bị hấp thu hoặc phân tán nhiều, do đó chúng được sử dụng phổ biến để tạo hình ảnh bên trong các đối tượng bọc kín Các ứng dụng chính bao gồm chụp X quang y tế và máy quét an ninh sân bay, bên cạnh đó, các kỹ thuật tương tự cũng rất quan trọng trong công nghiệp và nghiên cứu, như chụp X quang công nghiệp và CT động vật nhỏ Độ sâu thâm nhập của tia X thay đổi theo nhiều mức độ khác nhau, cho phép điều chỉnh năng lượng photon phù hợp với từng ứng dụng, nhằm đảm bảo truyền tải đầy đủ thông qua đối tượng và đạt được độ tương phản tốt trong hình ảnh.
Dùng để chụp điện, chiếu điện
Dùng để dò tìm vết nứt bên trong các sản phẩm đúc
Dùng trong kiểm tra hành lý ở sân bay.
Ứng dụng tia X
Dùng trong điều trị ung thư nông, gần da
Dùng để nghiên cứu cấu trúc của mạng tinh thể
Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng thấy được, tia tử ngoại, tia X và tia gamma đều là sóng điện từ, khác nhau ở bước sóng, dẫn đến sự thể hiện khác nhau của chúng.
Một bảng sắp xếp các loại sóng điện từ này theo thứ tụ bước sóng tăng dần (hoặc giảm dần) gọi là thang sóng điện từ
Hình: Thang sóng điện từ.
Thiết bị - Phương pháp thực nghiệm
Thiết bị
Trong đề tài này, thiết bị chính ma2 chúng tôi sử dụng trong tất cả các thí nghiệm là:
Máy X-ray hiệu LEYBOLD bao gồm nhiều thành phần quan trọng như nguồn điện, bảng điều khiển, bảng kết nối thiết bị, buồng tạo tia X, buồng thí nghiệm, màng huỳnh quang, kênh rỗng, khóa, chân đế và tay cầm Đặc biệt, ống Mo là ống phát tia X được làm từ Molybden, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát tia X.
Mô lip đen (molybdenum) là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm 6, ký hiệu Mo, với số nguyên tử 42 Tên gọi của nó xuất phát từ tiếng Hy Lạp "molybdos", có nghĩa là "giống như chì" Mô lip đen nổi bật với điểm nóng chảy cao, đứng thứ 6 trong số các nguyên tố đã biết, và thường được ứng dụng trong các loại hợp kim thép có sức bền cao.
Người ta đã biết 35 đồng vị của molypden với nguyên tử lượng trong khoảng từ 83 tới
Molypden có 7 đồng vị tự nhiên với nguyên tử lượng 92, 94, 95, 96, 97, 98 và 100, trong đó có 5 đồng vị ổn định với nguyên tử lượng từ 94 đến 98 Tất cả các đồng vị không ổn định của molypden sẽ phân rã thành các đồng vị của niobi, tecneti và rutheni.
Mo 92 và Mo 100 là hai đồng vị tự nhiên không ổn định Mo 100 có chu kỳ bán rã khoảng 1×10 19 năm và trải qua phân rã beta képthành Ru 100 Mo 98 là đồng vị phổ biến nhất, chiếm 24,14% khối lượng tất cả các đồng vị molypden Các đồng vị molypden với nguyên tử lượng từ 111 tới 117 đều có chu kỳ bán rã ở mức 15 μs
Hình: Ống phát tia X Molypden
Hình: Cấu tạo ống Mo
Anode material: Molybdenum Kα = 17.4 keV (71.1 pm),
Size of focal spot approx 2 mm 2
Minimum service life: xấp xỉ 300 h
Connection for cathode heating: 2-pin plug
Thread: matches heat sink in tube
Buồng tia X Đường kính: 20 cm × 4.5 cm
Phương pháp thực nghiệm
2.2.1 Thí nghiệm 1: Dò tia X bằng cách sử dụng màng phát huỳnh quang
Trong thí nghiệm này, chúng tôi đã sử dụng một chiếc máy tính làm mẫu để kiểm tra sự xuất hiện của tia X thông qua phương pháp chiếu xuyên.
Thay đổi các thông số dòng phát I và điện thế ống U giúp nghiên cứu tính chất hấp thụ khác nhau của mẫu vật, đồng thời phân tích sự phụ thuộc của độ sáng và độ tương phản của màn hình huỳnh quang vào dòng phát và điện thế trong ống.
Thiết bị sử dụng trong phần này là:
Ống Mo: Ống phát tia X bằng Molybden
2.2.1.1 Cách thức tiến hành thí nghiệm dò tia X
1 Kiểm tra buồng thí nghiệm phải trống
2 Tháo bỏ tấm che màn huỳnh quang
3 Đặt chiếc máy tính vào trong buồng thí nghiệm và để máy tính dựa vào màn huỳnh quang
4 Sử dụng tấm vải đen che buồng thí nghiệm tạo thành buồng tối
5 Thiết đặt thông số trên bảng điều khiển: điện thế trong ống U= 35 kV, dòng phát I= 1.00 mA
6 Xem hình ảnh (kết quả) trên màn huỳnh quang
Giữa nguyên những thiết đặt như trên, giảm dần dòng I, sau đó quan sát sự thay đổi trên màn huỳnh quang
Giữa nguyên những thiết đặt như trên, giảm dần thế U, sau đó quan sát sự thay đổi trên màn huỳnh quang
2.2.2 Thí nghiệm 2: Sử dụng tia X để xem cấu trúc bên trong của vật thể
Tia X với khả năng đâm xuyên mạnh, được sử dụng rộng rãi để nhìn thấy hình ảnh bên trong các vật thể, nên trong thí nghiệm này chúng tôi sử dụng tia X để chiếu qua mẫu vật và kiểm tra xem phần bên trong của mẫu vật đó
Mẫu vật là một khối gỗ chứa bên trong một thanh kim loại không thể nhìn thấy Để xác định kích thước của thanh kim loại này, chúng ta sử dụng tia X để chiếu xuyên qua khối gỗ.
Ống Mo: Ống phát tia X bằng Molybden
Khối gỗ có gắn thanh kim loại bên trong
2.2.2.1 Cách thức tiến hành thí nghiệm
Hình: Thí nghiệm Sử dụng tia X để xem cấu trúc bên trong của khối gỗ Kiểm tra buồng thí nghiệm phải trống
Tháo bỏ tấm che màn huỳnh quang Đặt đế giữ vào buồng thí nghiệm, đặt khối gỗ lên đế giữ
Thiết đặt thông số trên bảng điều khiển: điện thế trong ống U= 35 kV, dòng phát I 1.00 mA
Dùng tấm vải đen che buồng lại và sau đó mở máy
Quan sát hình ảnh trên màn
Xoay khối gỗ 90 o rồi lại thực hiện các thao tác trên để quan sát hình ảnh mới trên màn
Sau khi thu thập hình ảnh, chúng ta sẽ tiến hành đo đạc để xác định kích thước của thanh kim loại ẩn bên trong khối gỗ mà không thể nhìn thấy.
Có thể sử dung phim để chụp thay vì dùng màn huỳnh quang
2.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của môi trường tương phản trong việc hấp thụ tia X
Khi chụp X quang, xương hiện rõ nhất do tia X bị yếu dần khi đi qua vật chất Mỗi môi trường có mức độ hấp thụ tia X khác nhau; môi trường có mật độ phân tử lớn sẽ hấp thụ tia X nhiều hơn Điều này giải thích tại sao tia X dễ dàng truyền qua mô mềm nhưng khó khăn hơn khi đi qua xương, nơi có mật độ vật chất cao hơn.
Sự khác biệt về mật độ vật chất trong môi trường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ năng lượng tia X, dẫn đến sự xuất hiện của các hình ảnh sáng tối trên phim chụp.
Chính vì vậy, trong thí nghiệm này chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của môi trường tương phản trong việc hấp thụ tia X
Sử dụng một một tấm nhựa mỏng, ẩn phía trong tấm nhựa có những ống rỗng (giống như mạch máu trong cơ thể) mà mắt ta không thấy được
Bơm dung dịch kali iot vào ống tạo ra môi trường tương phản nhờ sự khác biệt lớn về mật độ phân tử, giúp quan sát cấu trúc bên trong của tấm nhựa bằng tia X.
Thiết bị - hóa chất sử dụng:
Ống Mo: Ống phát tia X bằng Molybden
Tấm nhựa mỏng, đục, có những ống rỗng bên trong
Ống truyền dịch: dùng để bơm duong dịch vào trong tấm nhựa
Dung dịch kali iod 2.2.3.2 Cách thức tiến hành thí nghiệm
Hình: Thí nghiệm: Khảo sát sự ảnh hưởng của môi trường tương phản trong việc hấp thụ tia X
Chuẩn bị dung dịch kali iod: Hòa tan 25g kali iod vào 50g nước cất
Kiểm tra buồng thí nghiệm phải trống
Tháo bỏ tấm che màn huỳnh quang Đặt tấm nhựa vào buồng thí nghiệm, nối ống vào tấm nhựa để bơm dung dịch vào
Thiết đặt thông số trên bảng điều khiển: điện thế trong ống U= 35 kV, dòng phát I 1.00 mA
Dùng tấm vải đen che buồng lại và sau đó mở máy
Quan sát hình ảnh trên màn
2.2.4 Thí nghiệm 4: Phát hiện tia X bằng cách sử dụng buồng ion hóa
Trong thí nghiệm này, chúng tôi sẽ tiến hành phát hiện bức xạ tia X bằng buồng ion hóa không khí và đo dòng ion hóa IC Tiếp theo, chúng tôi sẽ nghiên cứu mối quan hệ giữa dòng ion hóa IC và điện áp tụ UC để xây dựng đồ thị đặc trưng độ bão hòa Chúng tôi cũng sẽ tìm hiểu mối quan hệ giữa dòng ion hóa bão hòa và dòng phát xạ I của ống tia X tại điện thế ống không đổi U Cuối cùng, chúng tôi sẽ khảo sát mối quan hệ giữa dòng ion hóa bão hòa và dòng điện áp cao U tại dòng phát không đổi I.
Bức xạ tia X được phát hiện nhờ vào các hiệu ứng vật lý của nó, như khả năng làm mờ phim ảnh và gây dẫn điện trong không khí Hiệu ứng quang học của tia X có thể làm bề mặt kim loại và một số chất huỳnh quang phát quang Tất cả những hiện tượng này đều xuất phát từ sự ion hóa các nguyên tử hoặc phân tử của chất chuyển tiếp.
Trong việc phát hiện định lượng tia X, hiệu ứng ion hóa có thể được khai thác thông qua việc đo dòng ion hóa trong một buồng ion hóa, thường là một tấm tụ chứa đầy không khí hoặc khí khác.
Hình: Các tia X làm ion hóa chất khí giữa hai bảng tụ
Trong phát hiện tia X, tia X đi qua màng ngăn và bắn vào tấm tụ điện mà không rơi trực tiếp lên bảng tụ, giúp giảm sai lệch trong kết quả đo do hiệu ứng quang Các tia X ion hóa một phần khí trong tụ điện, và khi áp thế UC cho tụ, các hạt mang điện sẽ di chuyển đến bảng tụ Dòng điện tạo ra tại các tụ điện tương ứng với dòng ion hóa IC trong mạch bên ngoài và có thể được đo bằng bộ khuếch đại.
Khi điện áp UC giảm, số lượng hạt mang điện trong thể tích khí cũng giảm theo, trong khi khi UC tăng, số hạt mang điện thu được tại bảng tụ sẽ nhiều hơn Do đó, dòng ion hóa IC sẽ tăng theo điện áp UC Khi UC đạt đến một giá trị nhất định, IC sẽ đạt giá trị bão hòa, chỉ số này phản ánh cường độ bức xạ tia X.
Ống Mo: Ống phát tia X bằng Molybden
Bộ khuếch đại điện kế
Vôn kế, Umax 300 V DC, trở kháng đầu vào min 10 M
2.2.4.2 Cách thức tiến hành thí nghiệm
Hình: Thí nghiệm: Phát hiện tia X bằng cách sử dụng buồng ion hóa Kiểm tra buồng thí nghiệm phải trống
Tháo bỏ tấm che màn huỳnh quang Đặt bảng tụ vào buồng thí nghiệm, cắm dây nối của bảng tụ với buồng
Lắp mạch như hình vẽ
Bật nguồn bắt đầu với những thí nghiệm nhỏ
Hình: Cách lắp đặt thí nghiệm đo dòng ion hóa trong bảng tụ
Hình: Cách nối bảng tụ với bộ khuếch đại để đo dòng ion hóa a Khảo sát sự phụ thuộc dòng ion hóa IC theo điện thế tụ UC
Thiết lập dòng phát I = 1.0 mA Đặt điện thế trong ống U = 15
Tăng thế tụ UC từ 0V đến 300V và xác định dòng ion hóa IC tương ứng với từng giá trị điện áp UE tại ngõ ra của bộ khuếch đại điện kế.
Ghi lại kết quả đo
Tăng điện thế ống từ 5 kV lên 35 kV và thực hiện các phép đo cho từng bước, sau đó ghi lại kết quả Khảo sát sự phụ thuộc của dòng bão hòa IC vào dòng phát I.
Kết quả - Thảo luận
Sử dụng tia X để xem cấu trúc bên trong của vật thể
Sau khi làm các bước tiến hành thí nghiệm ta thu được hình ảnh trên màn huỳnh quang
Hình ảnh hiển thị khối gỗ ở vị trí đặt đầu tiên
Hình ảnh hiển thị khối gỗ khi xoay 90 o
Tia X cho chúng ta thấy được cấu trúc bên trong của khối gỗ Trong khối gỗ có một thanh thép Ta hoàn toàn có thể tính toán chiều dài của thanh thép đó bằng việc đo trực tiếp trên hình ảnh thu được từ màn Để làm điều này, ta phải chụp mẫu vật tại hai góc độ khác nhau Đầu tiên chụp một mặt bất kì của khối gỗ, cần chú ý ánh sáng xung quanh đã được tăng lên đủ để kết quả có thể được đọc Sau khi hình ảnh đầu tiên, khối gỗ phải được chụp ở vị trí xoay khoảng 90 ° và một hình ảnh thứ hai được ghi lại
Trên thanh thép, hai hình ảnh được nhìn rõ, cùng với một lá thép hình vuông mỏng dán trên một mặt của khối gỗ, có chiều dài cạnh là 15mm Chiều dài cạnh của hình vuông này cho phép xác định hệ số giãn nở, và hệ số giãn nở này cũng áp dụng cho thanh thép.
Chiều dài của thanh thép trong khối gỗ được xác định từ hai hình chiếu bằng định lý Pythagore trong ba chiều Ở góc chụp đầu tiên, chiều dài thanh thép theo hướng ngang là X và theo hướng dọc là Z Ở hình ảnh thứ hai, sau khi xoay khoảng 90 °, chiều dài thanh thép theo hướng ngang là Y và theo hướng dọc vẫn là Z Độ dài của thanh sắt sẽ được tính theo công thức.
Vậy độ dài của thanh thép là 3.6cm
3.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của môi trường tương phản trong việc hấp thụ tia X
Trong quá trình nghiên cứu tia X đối với sinh vật sống, hình ảnh đầu tiên cho thấy rõ ràng chỉ có xương, do thành phần của chúng hấp thụ một lượng lớn tia X.
X Chính vì vậy khi ta chụp các bộ phận khác, hình ảnh của chúng sẽ rất khó phân biệt với các cơ quan khác, vì chúng thường có sự hấp thụ tia X gần giống với các mô xung quanh Một túi mật hoặc thận cũng như các động mạch vành thì không nhìn thấy được trên hình ảnh X-quang Thế thì làm sao chúng ta có thể thấy được các cơ quan này? Để giải được câu hỏi trên, các nhà khoa học đã đưa vào trong các cơ quan đó chất có khả năng hấp thụ mạnh tia X để có thể ghi lại hình ảnh X quang Và chất được đưa vào ấy được gọi là chất tương phản vì trong chẩn đoán X quang các cơ quan được nghiên cứu phải có sự tương phản rõ ràng với những cơ quan hay các mô khác Chất được lựa chọn là chất tương phản phải đáp ứng hai điều kiện: chất có điện tích hạt nhân Z cao và không có độc tính Để đáp ứng hai điều kiện trên Hiện nay có hai hợp chất thường được sử dụng:
Thứ nhất là bari sunfat, thường được sử dụng cho việc lấy hình ảnh của đường tiêu hóa khi nó di chuyển qua
Việc đưa chất tạo môi trường tương phản vào một số cơ quan như thận và túi mật gặp nhiều khó khăn Do đó, chất tương phản thường được tiêm trực tiếp vào máu và sau đó được bài tiết qua thận hoặc gan Chúng tôi muốn nhấn mạnh đến hợp chất iod, vì hầu hết các hợp chất này có tính vô hại về mặt sinh học.
Khi chụp hình mạch máu, các chất tạo môi trường tương phản được bơm trực tiếp vào mạch gần các cơ quan và nhanh chóng được bài tiết.
Trong thí nghiệm này, chúng tôi nghiên cứu vai trò của môi trường tương phản trong việc hấp thụ tia X Đối với mô hình mạch máu, chất tạo môi trường tương phản được bơm vào các ống nhựa ẩn trong tấm nhựa mỏng Chất tương phản được lựa chọn là kali iod.
Hình ảnh của mô hình mạch máu vời môi trường tương phản bên trong được hiển thị trên màn huỳnh quang
Hình ảnh cho thấy cấu trúc bên trong của tấm nhựa nhờ vào chất tương phản kali iod Chất lỏng này được tiêm vào tấm nhựa từ bên ngoài trong quá trình máy hoạt động (khi ống phát tia X đang bật).
Ban đầu, khi mô hình được bơm vào nước tinh khiết, màn hình hiển thị một màu xanh đồng nhất, khiến các kênh bên trong tấm nhựa không thể nhìn thấy Sau khi thay nước bằng dung dịch kali iod và bật máy, hình ảnh hiển thị cho thấy rõ các kênh (hệ thống mạch) bên trong tấm nhựa Những nơi có dung dịch chảy qua sẽ hiển thị màu đen, trong khi các khu vực còn lại vẫn giữ màu xanh Hình ảnh trong ống cho thấy một số chỗ màu xanh, nguyên nhân là do bọt khí xuất hiện trong quá trình bơm, làm giảm độ tương phản.
3.4 Phát hiện tia X bằng cách sử dụng buồng ion hóa a Khảo sát sự phụ thuộc dòng ion hóa IC theo điện thế tụ UC
Sau khi lắp mạch chúng ta thực hiện thí nghiệm và thu được bảng số liệu như sau
Cường độ dòng ion hóa IC tỷ lệ với điện thế tụ UC tại các mức điện thế ống khác nhau, cụ thể là U1 = 15kV, U2 = 20kV, U3 = 25kV, U4 = 30kV, và U5 = 35kV, trong khi dòng phát không đổi I = 1mA.
Bằng cách sử dụng bảng số liệu, chúng ta có thể vẽ đồ thị thể hiện mối tương quan giữa dòng ion hóa IC và điện thế tụ UC tại các mức điện thế ống khác nhau: U1 = 15kV, U2 = 20kV, U3 = 25kV, U4 = 30kV, U5 = 35kV, với dòng phát không đổi I = 1mA Đồ thị này cho thấy sự phụ thuộc của dòng ion hóa IC vào điện thế tụ UC.
Tại điện áp ống không đổi và cường độ dòng phát không đổi, cường độ dòng ion hóa (IC) sẽ tăng theo điện thế tụ (UC) Tuy nhiên, IC sẽ tăng chậm lại khi UC tăng, và khi UC đạt đến một giá trị nhất định, IC sẽ không tăng nữa mà đạt giá trị bão hòa Thế áp tụ tại giá trị bão hòa sẽ tăng khi U tăng.
Thiết lập điện áp trong ống U là 35kV và đảm bảo điện thế trong tụ UC đạt ít nhất 140V để đạt được giá trị bão hòa của dòng ion hóa IC Sau đó, tăng dòng phát từ 0 đến 1.0 mA và xác định dòng ion hóa IC tương ứng.
Sau khi thực hiên các thiết đặt trên ta tiến hành đo và thu được bảng số liệu sau
Bảng 2: Giá trị bão hòa của dòng ion hóa IC tỉ lệ với cường độ dòng phát tia X của ống, tại điện thế ống không đổi U = 35kV
Dựa vào bảng số liệu, chúng ta có thể vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa giá trị dòng điện bão hòa và cường độ dòng phát tia X của ống, với điện thế ống không đổi là U = 35kV Đồ thị này cho thấy sự tỷ lệ thuận giữa dòng điện bão hòa và cường độ phát tia X tại điện thế cố định.
Phát hiện tia X bằng cách sử dụng buồng ion hóa
a Khảo sát sự phụ thuộc dòng ion hóa IC theo điện thế tụ UC
Sau khi lắp mạch chúng ta thực hiện thí nghiệm và thu được bảng số liệu như sau
Cường độ dòng ion hóa IC tỷ lệ với điện thế tụ UC tại các mức điện thế ống khác nhau, bao gồm U1 = 15kV, U2 = 20kV, U3 = 25kV, U4 = 30kV, và U5 = 35kV, với dòng phát không đổi I = 1mA.
Bằng cách sử dụng bảng số liệu, chúng ta có thể vẽ đồ thị thể hiện mối tương quan giữa dòng ion hóa IC và điện thế tụ UC tại các mức điện thế ống khác nhau: U1 = 15kV, U2 = 20kV, U3 = 25kV, U4 = 30kV, U5 = 35kV, với dòng phát không đổi I = 1mA Đồ thị này cho thấy sự phụ thuộc của dòng ion hóa IC vào điện thế tụ UC.
Tại điện áp ống không đổi và cường độ dòng phát không đổi, cường độ dòng ion hóa (IC) sẽ tăng theo điện thế tụ (UC) Tuy nhiên, IC sẽ tăng chậm lại khi UC tăng, và khi UC đạt đến một giá trị nhất định, IC sẽ không tăng nữa mà đạt giá trị bão hòa Thế áp tụ tại giá trị bão hòa sẽ tăng khi U tăng.
Thiết lập điện áp trong ống U là 35kV và đảm bảo điện thế trong tụ UC đạt ít nhất 140V để đạt được giá trị bão hòa của dòng ion hóa IC Tăng dòng phát từ 0 đến 1.0 mA để xác định dòng ion hóa IC tương ứng.
Sau khi thực hiên các thiết đặt trên ta tiến hành đo và thu được bảng số liệu sau
Bảng 2: Giá trị bão hòa của dòng ion hóa IC tỉ lệ với cường độ dòng phát tia X của ống, tại điện thế ống không đổi U = 35kV
Dựa trên bảng số liệu, chúng ta có thể vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa giá trị dòng điện bão hòa và cường độ dòng phát tia X của ống, với điện thế ống không đổi là U = 35kV Đồ thị này cho thấy sự tỷ lệ thuận giữa dòng điện bão hòa và cường độ phát tia X tại điện thế cố định.
Tại điện thế ống không đổi U = 35kV, giá trị dòng điện bão hòa IC sẽ tăng khi cường độ dòng phát tia X của ống tăng, thể hiện mối quan hệ tuyến tính giữa chúng.
Thiết lập dòng phát I = 1.0 mA Đặt điện thế trong tụ UC ≥ 140V
Tăng điện thế ống từ 5kV đến 35kV, xác định dòng ion hóa IC tương ứng
Sau khi thực hiên các thiết đặt trên ta tiến hành đo và thu được bảng số liệu sau
Bảng 3: Giá trị bão hòa của dòng ion hóa IC tỉ lệ với điện thế ống U, tại cường độ dòng phát không đổi I = 1mA
Dựa vào bảng số liệu, chúng ta có thể vẽ đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa giá trị dòng điện bão hòa của dòng ion hóa IC và điện thế ống U, với cường độ dòng phát không đổi I = 1mA Đồ thị này minh họa rõ ràng sự tương quan giữa dòng điện bão hòa và điện thế ống trong điều kiện cường độ dòng phát ổn định.
Qua các thí nghiệm, dòng ion hóa của buồng ion hóa đạt trạng thái bão hòa, và giá trị bão hòa này có thể được sử dụng để định lượng hiệu ứng ion hóa, tức là đo cường độ bức xạ tia X Ở điện thế không đổi của ống phát tia, giá trị bão hòa của dòng ion hóa tỉ lệ thuận với cường độ bức xạ tia X Tuy nhiên, khi giữ nguyên cường độ dòng bức xạ I, giá trị bão hòa của dòng ion hóa tăng khi điện áp U tăng, nhưng không theo tỉ lệ.