Thực tập chuyên đề: Các vấn đề trong năng lượng hạt nhân

Hàm này được xây dựng dựa trên các tia gamma của cùng 1 đồng vị phát ra.Sau khi xây dựng hàm chuẩn trong , tỉ số hoạt độ A1/A2 thu được như sau:... Để thu được độ chính xác thì E2j được

Thực tập chuyên đề

Trường đại học khoa học tự nhiên Hà Nội.

Sinh viên: Vũ Thị Phượng.

Mã sv: 11001534

Lớp: B1K56 công nghệ hạt nhân.

ni: là tốc độ đếm tại đỉnh gamma thứ I do nguồn có hoạt

độ Aphát ra

Ii :là hệ số phân nhánh ứng với bức xạ gamma i

Nếu nhân 2 vế của phương trình trên với A ta được:

F (EEi) = A* ε (EEᵢ)= nᵢ IᵢHàm F(EEi) được gọi là đường chuẩn trong

Hàm này được xây dựng dựa trên các tia gamma của cùng 1 đồng vị phát ra.Sau khi xây dựng hàm chuẩn trong , tỉ số hoạt độ A1/A2 thu được như sau:

Để thu được độ chính xác thì E2j được chọn sao cho nằm trong giải năng lượng của các tia gamma phát ra từ đồng vị 1 mà được dùng để xây dựng hàm F1(EE).

3 Thực hành.

- Sử dụng phần mềm meastro hoặc gammavision để mở phổ thuctap.spc và phổ phong.spc trong phổ này chứa 1 số đồng vị phóng xạ như 232U,

238U,214Bi…

- Ghi lại năng lượng và tốc độ đếm tại các đỉnh năng lượng

- Dựa trên tia gamma của 232U, vẽ đồ thị F(EE), khớp các điểm thực nghiệm

để thu được dạng giải tích của hàm này

- Tính tỉ số hoạt độ phóng xạ của 232U/238U và 232U/214Bi

0.101 8

238U 583.19

1 30.42 0.738 0.0009 0.7371 0.00203 2.423

0.024 2 727.33 6.74 0.1432 0.0016 0.1416 0.0002 2.1011

0.040 4 860.56

6 4.52 0.0811 0.0009 0.0802 0.0001 1.7741 0.018 893.40

8 0.378 0.0058 0.0002 0.0057 2.5E-06 1.501

0.076 1 1078.6

214Bi 609.31

8 46.89 0.0131 0.0067 0.0064 1.2E-05 0.0137

0.001 2

Vẽ đường cong hiệu suất ghi dựa trên các bức xa gamma do đồng vị 238U phát ra(E 583.191 keV; 727.33keV,860.566 keV; 893.408 keV; 1078.62 keV) ta thu được

đồ thị và hàm F(EE) như hình sau:

Hình: đường chuẩn trong của các đỉnh gamma do đồng vị 238U phát ra

Hàm F(E) = 5.254 – 0.00621*E + 0.00000243*E 2

Ta tính được tỉ số hoạt độ như sau:

Tỉ số E(EkeV) F(EE) nE/IE Kết quả

232 U/ 238 U 1001 1.4726 3.42 0.4306

232 U/ 214 Bi 609.32 2.3723 0.0137 173.34

- Lựa chọn các tia gamma của 232U có năng lượng sao cho năng lượng của

214Bi nằm trong giải năng lượng đấy,để có thể thu được tỉ số hoạt độ một cách chính xác hơn

- Có thể tính tỉ số của 235U/238U được, kết quả tính cho ra là 0.005 tuy nhiên, các năng lượng của 235U không nằm trong giải năng lượng của các tia gamma phát ra từ đồng vị 232U mà ta chọn ở trên, nên kết quả thu được

bài thực hành 2:

đơn kênh và đa kênh.

I Biên độ phổ của nguồn 137Ci sử dụng SCA (single channel

- Quan sát các tín hiệu đầu ra trên dao động kí

- Đầu ra của SCA nối với đầu vào của 1máy đếm

- Chọn thời gian đếm là 30s ghi lại số xung đếm được

- Đếm số xung cho mỗi giá trị của Low Level từ 0.1V đến 6.5-6.7V

3 Kết quả

3

2 1

dạng phổ thu được khi sử dụng SCA.

Nhận xét về phổ của 137 Ci

- Đỉnh 1 có năng lượng là 33keV., đỉnh này hình thành do hiệu ứng quang điện xảy ra trong vật liệu, tia X sẽ bay vào tinh thể Det.quá trình phát tia

X này là do xảy ra biến hóa nội của 137Ci

- Đỉnh 2 gọi là tán xạ ngược tia gamma xuyên qua tinh thể, đập vào vật liệu làm Det, và bị tán xạ compton góc lớn quay trở lại tinh thể Năng lượng của đỉnh này được tính bằng công thức

E =

E inc

1+ E inc

m c2(1−cosθθ)

Với góc tán xạ bằng 180o, năng lượng của đỉnh này có kết quả là 184keV

- Đỉnh 3 là bức xạ hủy nếu gamma có năng lượng lớn thì sẽ xảy ra hiện tượng tạo cặp trong vật liệu Det, bức xa hủy sẽ bay vào tinh thể năng lượng của đỉnh này bằng 477 keV

- Đỉnh 4 là đỉnh hấp thụ toàn phần ,năng lượng của đỉnh này là 661keV hình thành do hiệu ứng quang điện dẫn đến hấp thụ hoàn toàn năng lượngphoton tới.ngoài ra còn do đóng góp của tán xạ compton nhiều lần, và do

trong hiện tượng hủy cặp, cả 2 tia gamma hủy cặp đều bị hấp thụ trong thể tích của đầu dò

II biên độ phổ của nguồn 137Ci sử dụng MCA (multi channel

analyser)

- cài đặt các thông số tương tự như thí nghiệm trên, đầu ra của bộ khuêch đại được nối với MCA

- Phổ của 137Ci thu được:

Bảng: năng lương và kênh tương ứng

E = a*channel +b Với a = -45.54; b=0.64

Bài thực hành 3:

Giới thiệu phương pháp phân tích tín hiệu điện tử

trong các phép đo bức xạ hạt nhân

I Giới thiệu

- Để mô phỏng các xung từ detector, người ta thường dùng máy phát xung 480 Đầu ra của máy này sẽ được nối với đầu vào của tiền khuếch đại

- Tuy nhiên trong các thí nghiệm này, giả lập xung từ detector nên máy phát xung được nối trực tiếp vào khuếch đại

- Bộ phát xung có 2 lối ra, 1 lối ra trực tiếp và 1 lối ra bị suy giảm

- Tri-gơ được điều khiển trên máy dao động dùng để đồng bộ tín hiệu

II Các thiết bị

1 Máy phát xung

- Đặt bộ máy phát xung trong khung cố định

- Kết nối với dao động ký, dùng tín hiệu có độ cao 5V

- Đầu ra của máy phát xung được nối vào đầu vào của khuếch đại

- Đo biên độ ở máy phát xung, thay đổi biên độ xung ,quan sát biên độ điện áp trên hình dao động , thu được bảng sau:

pule-hight dial setting voltage amplifier

- Tín hiệu xung có dạng hình gauss.

- Nối output của khuếch đại sang bộ SCA phân tích đơn kênh

- SCA lại được nối với bộ đếm

Giảm low level ta có bảng số liệu:

pule-hight low level

Đồ thị: sự phụ thuộc của ∆E lower -∆E lower vào windown.

 Trùng phùng α–γ

Đồng vị A phân rã α1 ở trạng thái kích thích và phát bức xạ γ1 năng lượng 0.5MeV để trở về trạng thái cơ bản B, hoặc đồng vị A trực tiếp phát bức xạ αo để trở về trạng thái cơ bản B mà không phát bức xạ γ

Hình dưới là phổ của alpha và gamma Do alpha là hạt tích điện , nên chỉ đi được vài mm là bị dừng lại trong Det, nên năng lượng không bị mất,

vì thế mà chỉ đo được đỉnh mà không có nền compton như phổ gamma

 Trùng phùng γ-γ

Hạt nhân C phân rã β và ở trạng thái kích thích với năng lượng 1MeV.Sau đó phát ra bức xạ γ1 với năng lượng 0.4MeV và lại ở trạng thái kích thích với năng lượng 0.6MeV rồi lại tiếp tục phát bức xạ γ2 với năng lượng 0.6MeV để trở về trạng thái cơ bản D Tức là mỗi lần phát tia γ1 thì tia γ2

cũng được tạo ra

II THÍ NGHIỆM.

1. Một hệ thống trùng phùng ơn giản qua 1 máy phát xungđơn giản qua 1 máy phát xung .

Sơ đồ khối của hệ thống:

Thời gian trùng phùng là τ1 + τ2, trong đó τ1 là độ rộng xung cho đầu vào đầutiên, và τ2 là độ rộng xung cho đầu vào thứ hai Thông thường, τ1 = τ2 = τ, khi đóthời gian trùng phùng là 2 τ

Bảng: số đếm và thời gian ghi nhận được của trùng phùng β-γ

2.44 502 2.48 5032.52 5032.56 5022.6 5012.64 5002.68 5012.72 5012.78 5022.84 5012.9 5012.96 501

3.1 5013.2 5023.3 5013.4 5023.5 5013.6 5023.7 5023.8 5023.9 502

4.2 4564.3 3304.34 3244.38 2174.4 2324.44 2294.5 1834.52 1154.54 1404.56 146

2 xác ịnh hoạt ộ tuyệt ối bằng phương pháp trùng phùngđơn giản qua 1 máy phát xung đơn giản qua 1 máy phát xung đơn giản qua 1 máy phát xung

Phương pháp đếm trùng phùng sẽ được sử dụng để đo hoạt độ tuyệt đối của nguồn 60Co thông qua đếm trùng phùng β-γ

Để xác định được hoạt độ tuyệt đối, ta cần đếm các sự kiện sau:

 Tổng số đếm trong phổ gamma của nguồn được đo bằng Detector NaI(ETl)