báo cáo nghiên cứu các phản ứng nhiễu trong phân tích kích hoạt neutron

NGHIÊN CỨU CÁC PHẢN ỨNG NHIỄU TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON SVTH: TRỊNH MINH TÙNG CBHD: TS.. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀIKhó khăn Lĩnh vực Ứng dụng Đặc điểm Địa chất Phân tích hàm lượng Khảo cổ

NGHIÊN CỨU CÁC PHẢN ỨNG NHIỄU

TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON

SVTH: TRỊNH MINH TÙNG CBHD: TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG CBPB: TS TRẦN DUY TẬP

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Khó khăn Lĩnh vực

Ứng dụng

Đặc điểm Địa chất

Phân tích hàm lượng Khảo cổ

Nguyên tố gây nhiễu

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CHO PHẢN ỨNG NHIỄU

THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CÁC CÔNG THỨC ĐÃ XÂY DỰNG

CHƯƠNG 1

CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 2

NỘI DUNG

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Hình 1 Sơ đồ minh họa một phản ứng hạt nhân với neutron.

Quá trình được biểu diễn qua phản ứng:

ZX  0n  ( ZX)  ZX  

1.1 Phân tích kích hoạt neutron

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.2 Các phản ứng nhiễu

1.2.1 Các phản ứng nhiễu sơ cấp

 Phản ứng (n,p): 139La bị gây nhiễu bởi 140Ce

 Phản ứng (n,f): 140Ce bị gây nhiễu bởi 235U

2.1 Trường hợp nhiễu nghiên cứu

 Hỗn hợp chỉ có 2 đồng vị A và B đã biết trước cùng đượcchiếu neutron trong cùng 1 điều kiện giống nhau

 Đồng vị A (quan tâm) bắt neutron nhiệt và một phần neutrontrên nhiệt (gọi chung là neutron chậm trong khoảng từ 0 đến0,5 MeV) tạo phản ứng A(n,γ)C

 Đồng vị B (gây nhiễu) bắt neutron nhanh trong khoảng nănglượng từ 4,3MeV đến 5,3MeV tạo phản ứng B(n,p)C

 Sản phẩm tạo ra bởi 2 đồng vị A và B cùng là đồng vị C.Đồng vị C phân rã phát gamma ghi nhận được trên phổ

 Xác định phần trăm khối lượng của 2 đồng vị A, B trong hỗnhợp mẫu khi biết tổng khối lượng hỗn hợp và các thông sốtrong quá trình đo đạc

Trường hợp điển hình

Hỗn

Neutron tương tác

Tia gamma đặc trưng

20,846,123,7295,40

1,6785ngày

140Ce(n,p)140La Nhanh

Mn - Fe

55Mn(n,γ)56Mn Chậm 846,7638

1810,7262113,092

98,8526,914,2

2,57878 giờ

56Fe(n,p)56Mn Nhanh

Bảng 1 Các trường hợp điển hình.

Hỗn hợp có khối lượng m0 Giả sử phần trăm khối lượng chất Achiếm trong hỗn hợp là (x) Phần trăm khối lượng B chiếm tronghỗn hợp là (1 – x) Hạt nhân A và B ban đầu có:

2.2.1 Trường hợp 1: A và B ở dạng đơn chất

(2.1)(2.2)

(2.3)(2.4)

Số hạt nhân phóng xạ C tạo ra từ A, B còn lại sau quá trìnhkích hoạt neutron trong thời gian chiếu ti:

2.2 Xây dựng công thức tính toán

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CHO PHẢN ỨNG NHIỄU

Công thức (2.5) và (2.6) trở thành:

(2.7)

(2.8)(2.9)

Sau thời gian chiếu ti, rã td, đo tm, số hạt nhân nguyên tố A, Bban đầu sẽ phát gamma là:

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CHO PHẢN ỨNG NHIỄU

2.2.3 Trường hợp 3: A ở dạng đơn chất, B ở dạng oxit B b1 O b2

2.2.4 Trường hợp 4: A ở dạng oxit A a1 O a2 , B ở dạng đơn chất

(2.14)

(2.15)

3.1 Các thiết bị dùng trong thực nghiệm

Hình 3.1 Cân đo mẫu

3.2 Xác định một số thông số liên quan đến thực nghiệm

3.2.1 Hiệu suất hệ đo tại bề mặt DET

Sử dụng nguồn chuẩn 154Eu có hoạt độ ngày đo là 35108 Bq, T1/2 = 3138,8 ngày

Ln(Ɛp) = - 0,061(Ln(E)) 4 + 1,5638(Ln(E)) 3 - 14,931(Ln(E)) 2

Hình 3.5 Đồ thị đường cong hiệu suất tại bề mặt DET

3.2.2 Thông lượng neutron tại kênh nhanh

3.2.2.1 Thông lượng neutron chậm tại kênh nhanh

td(giây)

tm(giây)

Np (số đếm)

Φs(cm -2 s -1 ) 1

0,2218

80880 90 4775 21626 (5,20 ± 0,04).103

5580 90 5400 1913 (5,28 ± 0,12).1032

tm(giây)

Np (số đếm)

Φs(cm -2 s -1 )

3.3.1 Các chất dùng làm thực nghiệm

Sử dụng 4 chất: Mn, Fe, MnO2, Fe2O3 có độ tinh khiết như bảng 3.3

Bảng 3.3 Kết quả kiểm định của các mẫu bột tại phòng Thí nghiệm

Phân tích Trung tâm, khoa Hóa trường đại học Khoa học Tự nhiên

3.3 Thực nghiệm kiểm chứng các công thức đã xây dựng

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CÁC CÔNG THỨC ĐÃ XÂY DỰNG

3.2.3 Chiếu và đo mẫu

Các mẫu được chiếu tại kênh

neutron nhanh

Hình 3.8 Container chứa mẫu

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CÁC CÔNG THỨC ĐÃ XÂY DỰNG

Np(số đếm)

Sai số (%)

Công

thức

Trường hợp

Bảng 3.6 Kiểm chứng độ chính xác của các công thức trong từng trường hợp

Bảng 3.7 Độ tinh khiết các mẫu chất trong trường hợp giả định

Bảng 3.8 Kết quả sai lệch mới trong trường hợp giả định

Sai lệch mới (%) 29,3459 24,0087 17,1279 21,7353

3.2.5 Các nguyên nhân gây sai số

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CÁC CÔNG THỨC ĐÃ XÂY DỰNG

1 • Độ chuẩn xác của khối lượng mẫu

2 • Hiệu ứng tự hấp thụ

3 • Thời gian đo đạc

4 • Nhiễm tạp chất, oxi hóa, độ ẩm

5

• Sự khác nhau của cấu hình mẫu thí nghiệm

và mẫu đo thông lượng

6 • Hiệu suất hệ đo

7 • Tiết diện bắt neutron, nguồn phát neutron

Xác định thông lượng neutron

tại kênh nhanh nguồn 241 Am - Be

Thực nghiệm kiểm chứng Sai số khoảng 25% – 36%

Kết luận

Kiến nghị

1

2

 Cần sự chuẩn xác cao hơn trong quá trình làm thực nghiệm

 Lựa chọn các nguyên tố làm thực nghiệm phù hợp hơn

1

2

TIẾNG VIỆT

[1] Nguyễn Thị Yến Duyên (2012), Nghiên cứu phép phân tích kích hoạt neutron với nguồn

Ra-Be, Luận văn Thạc sỹ, ĐHKHTN Tp.HCM.

[2] Trương Thị Hồng Loan (2013), Giáo trình Xử lý thống kê số liệu thực nghiệm hạt nhân,

ĐHKHTN Tp.HCM.

[3] Lê Thị Quỳnh Như (2006), Phân tích các nguyên tố vi lượng trong các vị thuốc chữa bệnh

thần kinh, mất ngủ bằng phương pháp phân tích kích hoạt neutron, Khóa luận tốt nghiệp,

ĐHKHTN Tp.HCM.

[4] Huỳnh Trúc Phương (2009), Nghiên cứu và phát triển phương pháp chuẩn hóa K 0 cho vùng tia gamma năng lượng thấp, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hồ

Chí Minh.

[5] Huỳnh Trúc Phương, Trần Phong Dũng và Châu Văn Tạo (2009), Giáo trình Các phương

pháp phân tích hạt nhân nguyên tử, ĐHKHTN Tp.HCM.

[6] Trịnh Quang Thanh (2013), Phân tích hàm lượng vài nguyên tố trong mẫu địa chất bằng

phương pháp phân tích kích hoạt neutron và huỳnh quang tia X, Khóa luận tốt nghiệp,

ĐHKHTN Tp.HCM.

[7] Nguyễn Văn Thành (2010), Thực nghiệm xác định hệ số k 0 của một số đồng vị bằng nguồn neutron Am – Be, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHKHTN Tp.HCM.

[8] Lê Thị Thanh Tuyền (2012), Khảo sát các đặc trưng phổ neutron tại kênh nhanh nguồn

Am – Be, Luận văn Thạc sỹ, ĐHKHTN Tp.HCM.

[9] Văn Thị Thu Trang (2008), Xác định hằng số k 0 trong phương pháp k 0 –INAA bằng kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am – Be, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHKHTN Tp.HCM.

[10] Lê Văn Sơn (2007), Phân tích một số nguyên tố dinh dưỡng và kim loại nặng độc trong

mẫu gạo bằng phương pháp kích hoạt neutron, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHKHTN Tp.HCM.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

and g-factors, Brookhaven National Laboratory Upton, NY 11973-5000 U.S.A.

Cảm ơn thầy cô và các bạn đã

quan tâm theo dõi