1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF Mg, Cu, P

56 537 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 56
Dung lượng 1,06 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Hiện tượng nhiệt huỳnh quang – TL Thermoluminescence, hay còn gọi là quá trình phát quang cưỡng bức nhiệt, là hiện tượng đã và đang thu được nhiều thành công trong các lĩnh vực như xác đ

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-o0o -

NGUYỄN THỊ VIỂN

ĐO LIỀU BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG BẰNG

DETECTOR NHIỆT HUỲNH QUANG LiF(Mg, Cu, P)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2012

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN QUANG MIÊN

HÀ NỘI – 2012

Trang 3

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bản

Lời cảm ơn

Mục lục

DANH MỤC CÁC BẢNG 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 2

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP 5

1.1 Phân bố các nguyên tố phong xạ trong môi trường 5

1.1.1 Phân bố phong xạ trong tự nhiên 5

1.1.2 Tương tác của các tia phóng xạ với vật chất 7

1.2 Liều bức xạ môi trường 8

1.2.1 Tác dụng của tia bức xạ đối với sức khỏe con người 8

1.2.2 Một số kết quả đo liều trên thế giới 10

1.2.3 Các đơn vị đo liều bức xạ môi trường 11

1.2.3.1 Liều chiếu và suất liều chiếu 11

1.2.3.2 Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ 12

1.2.3.3 Liều tương đương và hệ số phẩm chất 12

1.3 Hiện tượng nhiệt huỳnh quang 13

1.3.1 Lịch sử phát triển 13

1.3.2 Cơ chế hoạt động nhiệt huỳnh quang 14

1.4 Liều kế nhiệt huỳnh quang LiF (Mg, Cu, P) 16

1.4.1 Đặc trưng nhiệt huỳnh quang của LiF (Mg, Cu, P) 16

1.4.1.1 Nhóm vật liệu gốc Lithium Florua 16

1.4.1.2 Phổ phát xạ nhiệt huỳnh quang 17

1.4.1.3 Đáp ứng liều 17

1.4.2 Xử lý nhiệt cho vật liệu nhiệt huỳnh quang 18

1.4.3 Một số đặc trưng cơ bản của vật liệu nhiệt huyngf quang 19

1.4.4 Nguyên lý chung về đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang 21

1.5 Tình hình nghiên cứu và vấn đề quan tâm của Luận văn 21

Trang 4

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 21

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 23

1.5.3 Những vấn đề quan tâm của Luận văn 23

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ĐO LIỀU BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG BẰNG LIỀU KẾ NHIỆT HUỲNH QUANG LiF (Mg, Cu, P) 25

2.1 Gia công chế tạo mẫu đo 25

2.1.1 Chuẩn bị bột mẫu LiF (Mg, Cu, P) 25

2.1.2 Tạo capsule đựng bột LiF (Mg, Cu, P) 26

2.1.3 Xử lý nhiệt độ và chuẩn liều chiếu xạ 26

2.1.4 Xây dựng đường chuẩn liều 27

2.1.5 Đặt liều kế nhiệt huỳnh quang đo liều bức xạ môi trường 28

2.2 Xây dựng cấu hình phép đo nhiệt huỳnh quang 29

2.2.1 Giới thiệu hệ đo nhiệt huỳnh quang RGD – 3A 29

2.2.2 Các đặc trưng kỹ thuật cơ bản của hệ đo RGD – 3A 30

2.2.3 Phần mềm điều khiển và xử lý tín hiệu đo 31

2.2.4 Xây dựng cấu hình phép đo trên hệ đo RGD – 3A 33

2.3 Đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD – 3A 34

2.4 Dạng phổ của nhiệt huỳnh quang từ liều kế chuẩn 35

2.5 Phổ nhiệt huỳnh quang của các liều kế đo bức xạ môi trường 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 Xác định độ nhạy nhiệt huỳnh quang của phép đo 43

3.2 Xác định tổng liều chiếu xạ lên mẫu môi trường 43

3.3 Xác định suất liều môi trường 44

3.4 Một số nhận xét rút ra từ thực nghiệm 45

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC 51

Trang 5

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Sơ đồ chuỗi phóng xạ tự nhiên Thorium và Uranium 6

Bảng 1.2: Tổng liều chiếu hàng năm của phông bức xạ tự nhiên ở Mỹ 10

Bảng 1.3: Kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình hàng năm lên cộng đồng ở một số nước bắc Âu 11

Bảng 1.4: Hệ số phẩm chất của các loại bức xạ 13

Bảng 1.5: Các đặc trưng của một số vật liệu nhiệt huỳnh quang 19

Bảng 2.1: Danh sách các liều kế làm mẫu chuẩn với các mức liều chiếu khác nhau 28

Bảng 2.2: Danh sách các liều kế nhiệt huỳnh quang được bố trí để đo liều bức xạ môi trường 29

Bảng 2.3: Số đếm ghi nhận được của chuẩn liều LiF(Mg, Cu, P) 38

Bảng 2.4: Tín hiệu nhiệt huỳnh quang của các liều kế môi trường 42

Bảng 2.5:Kết quả đo mẫu môi trường 42

Bảng 3.1: Kết quả giá trị tổng liều môi trường đã chiếu lên các liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg,Cu,P) 44

Bảng 3.2:Giá trị suất liều môi trường tại các vị trí đặt liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg, Cu, P) 45

Trang 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Mô hình năng lượng thể hiện những vị trí của điện tử trong vật liệu nhiệt

huỳnh quang 15

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý chung của một hệ thống đo nhiệt huỳnh quang 21

Hình 2.1: Mô hình capsule đựng bột mẫu LiF(Mg, Cu, P)……… 26

Hình 2.2: Lò nung rửa nhiệt TLD-2000 27

Hình 2.3: Sơ đồ khối của hệ đo RGD – 3A……… 30

Hình 2.4: Hệ đo RGD-3A tại phòng thí nghiệm – Viện khảo cổ học Việt Nam 31

Hình 2.5: Màn hình điều khiển hệ đo nhiệt huỳnh quang RGD-3A 32

Hình 2.6: Menu chính của chương trình khi khởi động 32

Hình 2.7: Dụng cụ dùng để định lượng mẫu cho mỗi phép đo 34

Hình 2.8: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế M1 với liều chiếu chuẩn 5mGy, đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 60C/s 355 Hình 2.9: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế M2 với liều chiếu chuẩn 10mGy, đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 60C/s 36

Hình 2.10: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế M3 với liều chiếu chuẩn 15mGy, đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 60C/s 37

Hình 2.11: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế M4 với liều chiếu chuẩn 25mGy, đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 60C/s 37

Hình 2.12: Biểu diễn mối quan hệ giữa tín hiệu nhiệt huỳnh quang và liều chiếu của mẫu chuẩn LiF(Mg, Cu, P) ở tốc độ quét nhiệt 60C/s……… 38

Hình 2.13: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-1 đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 60 C/s……… 39

Hình 2.14: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-2 đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 60 C/s……… 40

Hình 2.15: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-3 đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 60C/s……… 40 Hình 2.16: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-4 đo trên hệ đo RGD-3A với tốc

Trang 7

Hình 2.17: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-5 đo trên hệ đo RGD-3A với tốc

độ gia nhiệt 60

C/s……… 41

Trang 8

MỞ ĐẦU

Tác hại của bức xạ môi trường đến sức khoẻ con người là hết sức nguy hiểm Các bức xạ có thể làm cho nhiều men sống quan trọng, nhiều tuyến trong cơ thể và các tế bào bị huỷ hoại Để biết được những tác động có hại của bức xạ lên cơ thể người ta căn cứ vào các yếu tố như vị trí tác động, liều lượng tác động, trạng thái Các nhà khoa học cảnh báo điều cần thiết và cấp bách là phải điều tra, đánh giá phông bức xạ tự nhiên môi trường nhằm xác định giá trị tổng liều tương đương trung bình năm của bức xạ tự nhiên lên cộng đồng dân cư Với ý nghĩa thiết thực

đó, đề tài này tập trung vào việc xác định liều bức xạ môi trường dựa vào Detector nhiệt huỳnh quang Thông qua việc xác định này, sẽ đưa ra các đánh giá cụ thể và một số nhận xét về kết quả với mục đích làm chính xác hóa liều bức xạ môi trường hằng năm làm tiền đề cho các nghiên cứu chính xác hơn trong tương lai

Hiện tượng nhiệt huỳnh quang – TL (Thermoluminescence), hay còn gọi là quá trình phát quang cưỡng bức nhiệt, là hiện tượng đã và đang thu được nhiều thành công trong các lĩnh vực như (xác định tuổi, kiểm soát liều bức xạ môi trường,

đo liều cá nhân, nghiên cứu cấu trúc vật liệu )

Có nhiều vật liệu được sử dụng đo liều bức xạ như các hợp chất liti florua (LiF), liti borat (Li2B2O7), canxi florua (CaF2)….Trong đề tài nghiên cứu về đo liều bức xạ môi trường này tôi lựa chọn liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg,Cu,P) để đo Việc nghiên cứu các đặc tính của vật liệu này cũng sẽ mang lại nhiều điều bổ ích và thiết thực đóng góp vào việc nghiên cứu thực nghiệm của các công trình sau này

Trang 9

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP

1.1 Phân bố các nguyên tố phóng xạ trong môi trường

1.1.1 Phân bố phóng xạ trong tự nhiên

Như đã biết, sau sự kiện Big Bang là quá trình hình thành mặt trời và hệ thống hành tinh của chúng ta Trong đám tro bụi đó một lượng lớn các chất phóng

xạ có mặt trên Trái Đất Theo thời gian, đa số các nguyên tố phóng xạ này phân rã

và trở thành những nguyên tố bền vững là thành phần vật liệu chính của hệ thống hành tinh chúng ta hiện nay Tuy nhiên, trong vỏ Trái Đất vẫn còn những nguyên tố Uranium, Thorium, con cháu của chúng và một số các nguyên tố khác Chuỗi các nguyên tố này tạo thành những họ phóng xạ tự nhiên, đó là họ Uranium, họ Thorium và họ Actinium Tất cả các thành viên của các họ phóng xạ này trừ nguyên

- Đồng vị đầu tiên của họ có chu kỳ bán rã lớn

- Các họ này đều có một đồng vị tồn tại dưới dạng khí, các chất khí phóng

xạ này là các đồng vị của radon

- Sản phẩm cuối cùng trong các họ phóng xạ là Chì

Ngoài các đồng vị trong các họ phóng xạ tự nhiên nêu trên, trong tự nhiên còn có một số đồng vị phóng xạ rất phổ biến khác như : 40K, 14C Những đồng vị này có thể được thấy trong thực vật, động vật và cả trong môi trường Đồng vị phóng xạ 14C là đồng vị được hình thành do sự tương tác của bức xạ nơtron (có trong tia vũ trụ) với hạt nhân nguyên tử 14N

Nguyên tố phóng xạ có ở khắp mọi nơi trên Trái Đất, trong đất, trong nước

và trong không khí Theo nguồn gốc, các nguyên tố phóng xạ có thể được chia thành 3 loại: loại được hình thành từ trước khi trái đất hình thành; loại được tạo

Trang 10

thành do tương tác của tia vũ trụ với vật chất; loại được tạo thành do hoạt động của con người

Các hạt nhân phóng xạ được tạo thành và tồn tại một cách tự nhiên trong đất, nước và trong không khí, thậm chí trong chính cơ thể chúng ta Theo Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA), trong 1 kg đất có thể chứa 3 đồng vị phóng xạ tự nhiên với hàm lượng trung bình như sau:

370 Bq 40K (100 – 700 Bq)

25 Bq 226Ra (10 – 50 Bq)

25 Bq 238U (10 – 50 Bq)

25 Bq 232Th (7 – 50 Bq)

Các đồng vị phóng xạ tự nhiên chủ yếu thuộc 3 chuỗi phóng xạ, đó là chuỗi

232Th, chuỗi 238U và chuỗi 235U Chúng có khả năng phân rã anpha và bêta mạnh và

có thể tóm lược như trong Bảng 1.1

Bảng 1.1: Sơ đồ chuỗi phóng xạ tự nhiên Thorium và Uranium

Chuỗi Th-232 Chuỗi U-238 Chuỗi U-235

Hạt nhân Thời gian

Trang 11

1.1.2 Tương tác của tia phóng xạ với vật chất

Tia phóng xạ theo nghĩa gốc là các dòng hạt chuyển động nhanh phóng ra từ

các chất phóng xạ (các chất chứa các hạt nhân nguyên tử không ở trạng thái cân

bằng bền) Các hạt phóng ra có thể chuyển động thành dòng định hướng Các tia

phóng xạ có bản chất giống như ánh sáng thường nhưng không thể nhìn thấy và có mức năng lượng cao hơn mức năng lượng của ánh sáng thường

Các tia phóng xạ có khả năng đi xuyên qua vật chất và có khả năng giải phóng điện tử ra khỏi nguyên tử vật chất để trở thành điện tử tự do làm thay đổi tính chất của vật trở thành dẫn điện Đó còn được gọi là khả năng ion hóa của các tia phóng xạ

Trang 12

1.2 Liều bức xạ môi trường

1.2.1 Tác dụng của các tia bức xạ đối với sức khoẻ con người

Tác dụng sinh học của bức xạ hạt nhân có nhiều hình thức khác nhau, đối với sức khỏe con người thì quan trọng nhất là các dạng có thể xuyên qua cơ thể và gây

ra hiệu ứng ion hoá Nếu bức xạ ion hoá thấm vào các mô sống, các iôn được tạo ra đôi khi ảnh hưởng đến quá trình sinh học bình thường Tiếp xúc với bất kỳ loại nào trong số các loại bức xạ ion hoá, bức xạ alpha, beta, các tia gamma, tia X và nơtron, đều có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ

Bức xạ Alpha: Hạt alpha do những đồng vị phóng xạ nhất định phát ra khi

chúng phân huỷ thành một nguyên tố bền Nó gồm hai proton và hai notron, nó

mang điện dương Trong không gian, bức xạ alpha không có khả năng truyền xa và

dễ dàng bị cản lại toàn bộ chỉ bởi một tờ giấy hoặc bởi lớp màng ngoài của da Tuy nhiên, nếu một chất phát tia Alpha được đưa vào trong cơ thể, nó sẽ phát ra năng lượng tới các tế bào xung quanh Ví dụ, nếu con người hít phải một lượng khí radon vào trong phổi thì chúng có thể sẽ tạo ra sự chiếu xạ với các mô nhạy cảm, mà các

mô này thì không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da

Bức xạ Beta: Bao gồm các electron nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alpha

và nó có thể thấm sâu hơn Bức xạ bêta có thể bị cản lại bởi tấm kim loại, tấm kính hay chỉ bởi lớp quần áo bình thường Nó cũng có thể xuyên qua được lớp ngoài của

da và khi đó nó sẽ làm tổn thương lớp da bảo vệ Trong vụ tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986, các tia bêta mạnh đã làm cháy da những người cứu hoả Nếu các bức xạ bêta phát ra trong cơ thể, nó có thể chiếu xạ trong các mô trong

đó

Bức xạ Gamma: Bức xạ gamma là năng lượng sóng điện từ Nó đi được

khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh Khi tia gamma bắt đầu đi vào vật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia gamma va chạm với các nguyên tử Các va chạm đó với tế bào của cơ thể

sẽ làm tổn hại cho da và các mô ở bên trong Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm chắn lý tưởng đối với tia gamma

Trang 13

Bức xạ tia X: Bức xạ tia X tương tự như bức xạ gamma, nhưng bức xạ

gamma được phát ra bởi hạt nhân nguyên tử, còn tia X do con người tạo ra trong một ống tia X mà bản thân nó không có tính phóng xạ Vì ống tia X hoạt động bằng điện, nên việc phát tia X có thể bật, tắt bằng công tắc

Bức xạ Nơtron: Bức xạ nơtron được tạo ra trong quá trình phát điện hạt

nhân, bản thân nó không phải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu va chạm với các hạt nhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá Nơtron có sức xuyên mạnh hơn tia gamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tường bê tông dày, bởi nước hoặc tấm chắn paraphin

Các bức xạ ion hóa góp phần vào việc ion hóa các phần tử trong cơ thể sống, tùy theo liều lượng nhận được và loại bức xạ, hiệu ứng của chúng có thể gây hại ít nhiều cho cơ thể Có hai cơ chế tác động bức xạ lên cơ thể con người:

Cơ chế trực tiếp: bức xạ trực tiếp gây iôn hóa các phân tử trong tế bào làm

đứt gãy liên kết trong các gen, các nhiễm sắc thể, làm sai lệch cấu trúc và tổn

thương đến chức năng của tế bào Cơ chế gián tiếp: Khi phân tử nước trong cơ thể

bị ion hóa sẽ tạo ra các gốc tự do, các gốc này có hoạt tính hóa học mạnh sẽ hủy hoại các thành phần hữu cơ trong tế bào, như các enzyme, protein, lipid trong tế bào

và phân tử ADN, làm tê liệt các chức năng của các tế bào lành khác Khi số tế bào

bị hại, bị chết vượt quá khả năng phục hồi của mô hay cơ quan thì chức năng của

mô hay cơ quan sẽ bị rối loạn hoặc tê liệt, gây ảnh hưởng đến sức khỏe

Hiệu ứng tức thời: Khi cơ thể nhận được một sự chiếu xạ mạnh bởi các

bức xạ ion hóa, và trong một thời gian ngắn sẽ gây ra hiệu ứng tức thời lên cơ thể sống Làm ảnh hưởng trực tiếp đến hệ mạch máu, hệ tiêu hóa, hệ thần kinh trung ương Các ảnh hưởng trên đều có chung một số triệu chứng như: buồn nôn, ói mửa, mệt mỏi, sốt, thay đổi về máu và những thay đổi khác Đối với da, liều cao của tia X gây ra ban đỏ, rụng tóc, bỏng, hoại tử, loét, đối với tuyến sinh dục gây vô sinh tạm thời

Hiệu ứng lâu dài: Chiếu xạ bằng các bức xạ ion hóa với liều lượng cao

hay thấp đều có thể gây nên các hiệu ứng lâu dài dưới dạng các bệnh ung thư, bệnh

Trang 14

máu trắng, ung thư xương, ung thư phổi, đục thủy tinh thể, giảm thọ, rối loạn di truyền Bức xạ từ tia α khi đi vào cơ thể mô sống, chúng sẽ bị hãm lại một cách nhanh chóng và truyền năng lượng của chúng ngay tại chỗ Vì vậy với cùng một liều lượng như nhau, nhưng tia α nguy hiểm hơn so với các tia β, γ là các bức xạ đi sâu vào sâu bên trong cơ thể và truyền từng phần năng lượng trên đường đi

1.2.2 Một số kết quả đo liều môi trường trên thế giới

Ảnh hưởng của bức xạ tự nhiên đối với sức khoẻ con người giữ vai trò rất lớn không thể bỏ qua được Việc biết và kiểm soát ảnh hưởng của nó đến chất lượng cuộc sống là cần thiết ở các nước có nền kinh tế phát triển như Hoa Kỳ, Liên

Xô (cũ), Anh, đã nghiên cứu xác định phông bức xạ tự nhiên, cũng như xác định tổng liều hàng năm đã được tiến hành từ những năm 80 của thế kỷ 20

Năm 1981, Mỹ đã công bố tài liệu đánh giá tổng liều chiếu hàng năm của phông bức xạ tự nhiên lên cơ thể con người trên toàn quốc (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Tổng liều chiếu hàng năm của phông bức xạ tự nhiên ở Mỹ [13]

Nguồn bức xạ Suất liều chiếu (mSv/người)

Từ năm 1993, các nước Bắc Âu gồm Đan Mạch, Phần Lan, Na Uy, Ireland

và Thụy Điển đã công bố kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình hàng năm lên cộng đồng (Bảng 1.3)

Trang 15

Bảng 1.3 Kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình hàng năm lên cộng đồng ở một số nước Bắc Âu

Loại nguồn Phần

Lan

Thụy Điển

Đan Mạch Na Uy Ireland

1.2.3 Các đơn vị đo liều bức xạ môi trường

Trong quá trình phân rã nguyên tố phóng xạ sẽ phát ra các tia phóng xạ, dưới dạng bức xạ anpha, bức xạ bêta, bức xạ gamma, bức xạ nơtron hay các mảnh phân chia… Khi tác dụng với môi trường vật chất, các bức xạ này có những khả năng gây ra sự ion hóa khác nhau Và, để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các loại tia bức xạ này, các nhà khoa học hạt nhân đã đưa ra khái niệm liều bức xạ hạt nhân Bao gồm:

1.2.3.1 Liều chiếu và suất liều chiếu

+) Liều chiếu (tia X và tia gamma) là tổng số điện tích cùng dấu được sinh ra

khi tất cả các hạt mang điện (electron và ion dương) được giải phóng bởi photon trong một thể tích không khí chia cho khối lượng của không khí trong thể tích đó

ch

dQ D

dm

trong đó :

 dQ là tổng điện tích cùng dấu sinh ra trong thể tích không khí

 dm là khối lượng của thể tích không khí đó

Trang 16

+) Suất liều chiếu là liều chiếu tính cho một đơn vị thời gian

Đơn vị thường dùng : liều chiếu (R), suất liều chiếu (R/s)

1.2.3.2 Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ

+) Liều hấp thụ là năng lượng bức xạ bị hấp thụ trên đơn vị khối lượng của

đối tượng bị chiếu xạ

ht

dE D

dm

trong đó: dE là năng lượng truyền trung bình của bức xạ ion hóa cho vật chất có khối lượng dm

+) Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian

Đơn vị thường dùng: Gray, kí hiệu Gy

1Gy = 1J/kg = 100rad 1rad = 100 erg/g ( 1rad là một lượng bức xạ đi qua vật chất truyền năng lượng 100erg cho 1 g vật chất)

1.2.3.3 Liều tương đương và hệ số phẩm chất

+) Liều tương đương bằng liều hấp thụ nhân với hệ số phẩm chất

+) Hệ số phẩm chất: mỗi loại bức xạ có khả năng ion hóa khác nhau và được

đặc trưng bởi một đại lượng gọi là hệ số phẩm chất, kí hiệu Q

Đơn vị : rem (Roentgen Equivalent Man)

1rem = 1rad Q

Trong hệ SI : liều tương đương sinh học có đơn vị là Sievert (Sv)

1Sv = 1Gy*Q = 100rem

Trang 17

Bảng 1.4: Hệ số phẩm chất của các loại bức xạ

Loại bức xạ và năng lượng của nó Hệ số phẩm chất

Photon với tất cả năng lượng 1

Electron và muon, tất cả năng lượng 1

Neutron :

- < 10keV

- 10keV tới 100keV

- 100keV tới 2MeV

- 2MeV tới 20MeV

Proton giật lùi, năng lượng > 2MeV

Hạt anpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nặng

Trang 18

Cũng nói thêm rằng, như đã biết bất kỳ vật nào có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của môi trường xung quanh thì đều có khả năng phát ra bức xạ điện từ Nhiệt độ của vật nhỏ, bức xạ do nó phát ra nằm trong vùng hồng ngoại, có tần số thấp Nhiệt

độ của vật càng cao, bức xạ điện từ do nó phát ra có tần số càng cao Khi nhiệt độ của vật đủ lớn phổ do vật bức xạ ra sẽ bao gồm cả ánh sáng nhìn thấy Hiện tượng vật bức xạ ra sóng điện từ khi được nung nóng như thế được gọi là hiện tượng bức

xạ nhiệt, phổ nhiệt độ phát ra chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật Song, đây không phải là hiện tượng nhiệt phát quang mà luận văn đang giới thiệu

Cùng với mục đích ứng dụng đo liều bức xạ ion hóa, kiểm soát môi trường phóng xạ, xác định tuổi của cổ vật…Phương pháp nhiệt phát quang hiện nay đã bắt đầu trở thành phương pháp phổ biến thông dụng để nghiên cứu cấu trúc vật liệu hay

sự phân bố của các bẫy bắt điện tử trong vật liệu nhờ các kỹ thuật tương đối đơn

giản

1.3.2 Cơ chế hoạt động nhiệt huỳnh quang

Nhiệt huỳnh quang là hiện tượng các chất cách điện (điện môi) hoặc chất

bán dẫn điện phát ra ánh sáng khi bị nung nóng nếu như trước đó các vật liệu này

đã được chiếu xạ bởi các bức xạ ion hóa như: tia X, tia anpha, tia beta, tia gamma

Như vậy, đối với vật liệu nhiệt phát quang ta cần lưu ý những điều sau:

- Vật liệu phải là chất điện môi hay bán dẫn

- Vật liệu đã có khoảng thời gian hấp thụ năng lượng trong quá trình được phơi chiếu bởi bức xạ ion hóa

- Nhiệt chỉ đóng vai trò kích thích chứ không phải là nguyên nhân chính gây

sự phát quang

- Các vật liệu này sau khi đã được kích thích nhiệt để phát quang thì khi nâng nhiệt một lần nữa cũng sẽ không phát quang, do electron đã thoát ra khỏi bẫy Nếu muốn phát quang thì vật liệu cần chiếu xạ lần nữa

Mô hình cấu trúc các vùng hoạt động năng lượng của hiện tượng nhiệt huỳnh quang được chỉ trong Hình 1.1 Đây là cấu trúc vùng năng lượng đơn giản nhất mô

tả hiện tượng nhiệt huỳnh quang, còn được gọi là mô hình động học bậc 1- mô hình

Trang 19

Hình 1.1: Mô hình năng lƣợng thể hiện những vị trí của điện tử trong

vật liệu nhiệt phát quang (theo Aitken M.J.1985)

Theo mô hình này, chúng ta thấy rằng, mức năng lượng T là mức bẫy electron và nằm trên mức năng lượng Fermi EF Trước khi vật liệu được chiếu xạ, mức này trống không chứa các điện tử tự do Một mức khác (mức R) là một thế bẫy

lỗ trống và có chức năng như một tâm tái hợp, mức này nằm bên dưới mức năng lượng Fermi

Khi chiếu xạ vật liệu bằng các tia X, tia anpha, tia beta hay tia gamma, nguyên tử sẽ bị ion hóa, các electron sẽ nhận năng lượng bức xạ này để nhảy lên vùng dẫn và chuyển động tự do trong vùng này, đồng thời tạo ra các lỗ trống trong vùng hóa trị (quá trình a) Các hạt này có thể tái hợp với nhau và giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng hoặc có thể bị bắt lại tại các bẫy Đối với những chất cách điện hoặc bán dẫn, số lượng các hạt bị bẫy là rất thấp vào khoảng một vài trăm, trong đó electron bị bẫy ở mức T và lỗ trống ở mức R ( quá trình b, e) Các electron sẽ nằm tại bẫy trong trạng thái giả bền và khi chúng nhận đủ năng lượng chúng sẽ thoát khỏi bẫy lên vùng dẫn (quá trình c), sau đó tái hợp với lỗ trống tại tâm tái hợp đồng thời phát ra ánh sang (quá trình d)

Vùng dẫn

Vùng hoá trị

Trang 20

Như vậy, quá trình phát huỳnh quang sẽ có thời gian trì hoãn bằng thời gian của các electron trong bẫy với phương trình

P = τ-1 = se-E/kT

Ở đây:

p là xác suất giải phóng electron khỏi bẫy do tác động nhiệt

s là hệ số tần số thoát có thứ nguyên là giây-1

Ý nghĩa vật lý của hệ số này là bẫy điện tử đã được xem như một hố thế và được đặc trưng bởi hệ số thoát s (s là tích của tần số va chạm điện tử với vách hố thế và hệ số phản xạ) Do vậy, có thể xem s có độ lớn bằng tần số dao động của mạng tinh thể

Hiện tượng phát quang xảy ra là do chúng ta đã cung cấp năng lượng cho các electron dưới dạng nhiệt làm cho các điện tử này thoát khỏi hố bẫy và chuyển dịch

về mức cơ bản cùng với đó là phát ra những phôtôn ánh sáng trong miền khả kiến

1.4 Liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg, Cu, P)

1.4.1 Đặc trƣng nhiệt huỳnh quang của LiF(Mg,Cu,P)

1.4.1.1 Nhóm vật liệu gốc lithium florua

Nhóm vật liệu gốc lithium florua (LiF) bao gồm có hai họ vật liệu phổ biến

là LiF:Mg,Ti (ký hiệu thương phẩm là TLD-100) và LiF:(Mg,Cu,P) Tuy nhiên, bức

xạ nhiệt huỳnh quang của nhóm vật liệu LiF: Mg,Ti có tới 10 đỉnh từ nhiệt độ phòng đến 4000C; các đỉnh ở nhiệt độ cao chỉ có thể thấy rõ khi chiếu xạ ở liều cao Vật liệu này nhìn chung có độ nhạy không cao và ít ổn định

Đối với vật liệu LiF:(Mg,Cu,P) thì chỉ có 6 đỉnh trong cùng khoảng nhiệt độ trên Ngoài ra, còn có một đỉnh nhỏ ở nhiệt độ khoảng 4800C Tuy nhiên chỉ sau khi chiếu liều rất cao, đỉnh này mới xuất hiện

Tương tự như các loại vật liệu nhiệt huỳnh quang khác, dạng đường cong của LiF:Mg,Cu,P thay đổi tùy theo nồng độ của chất tạo khuyết tật và phương pháp gia công xử lý nhiệt độ mẫu Chẳng hạn, chiều cao của đỉnh chính thay đổi đáng kể theo nồng độ của nguyên tố Ngoài ra đường cong nhiệt huỳnh quang của LiF : (Mg,Cu,P) cũng có thể bị thay đổi bởi cách xử lý nhiệt khác nhau Chảng hạn khi

Trang 21

nung ở nhiệt độ thấp, cấu trúc của đường cong nhiệt huỳnh quang hơi khác với cấu trúc nhiệt huỳnh quang khi nung ở chế độ được đề nghị cao hơn

Khi vật liệu được nung ở nhiệt độ cao hơn 2400C sẽ gây ra một vài thay đổi

về hình dạng của đường cong nhiệt huỳnh quang Với sự nỗ lực rất lớn để làm ổn đỉnh cấu trúc đường cong nhiệt huỳnh quang, người ta đã thu được độ lặp lại tốt hơn bằng cách cải thiện quá trình chuẩn bị mẫu Nói cách khác, các nhà nghiên cứu cố gắng xây dựng một chương trình gia công xử lý nhiệt thích hợp để nhằm làm giảm

độ cao của các đỉnh nhiệt độ cao hơn mặc dù các đỉnh này là đáng tin cậy cho tín hiệu còn dư và cho việc tái sản xuất

Ngoài ra khi được chiếu bởi nguồn nơ-tron nhiệt, dạng của đường cong LiF:(Mg,Cu,P) không có sự thay đổi rõ ràng Điều này khác với TLD-100 ở đó các đỉnh nhiệt độ cao hơn tăng theo sự chiếu xạ nơ-tron nhiệt

1.4.1.2 Phổ phát xạ nhiệt huỳnh quang

Bước sóng phát ra của LiF :Mg,Cu,P ngắn hơn so với bước sóng phát ra của vật liệu TLD-100 Tâm của vùng phát xạ nằm trong khoảng bước sóng 420nm còn đối với LiF:Mg,Cu,P tâm nằm trong khoảng 350-370nm Trong hầu hết các hệ đo nhiệt huỳnh quang hiện nay nhà thiết kế đếu có bố trí một bộ lọc quang học trong hệ thống dẫn quang của máy đo Phổ phát xạ của tâm lọc thông thường tại 450 – 500nm và đối với TLD-100 thì khá thích hợp Song, đối với LiF:Mg,Cu,P tâm phát

xạ cần được chuyển dịch về phía vùng tử ngoại khoảng 50nm Với việc lựa chọn bộ lọc phù hợp, có thể sẽ làm tăng độ nhạy của LiF:Mg,Cu,P lên khoảng 10 - 30%

Với nồng độ khác nhau, độ nhạy nhiệt huỳnh quang và dạng của đường cong thay đổi nhiều trong khi đó phổ phát xạ thay đổi ít Tương tự như trường hợp này, các kết quả thực nghiệm cũng đã chứng minh rằng với cách xử lí nhiệt khác nhau, phổ phát xạ của LiF:(Mg,Cu,P) thay đổi chút ít nhưng dạng của các đường cong thay đổi nhiều

Trang 22

thuận với lượng liều bức xạ ion hóa chiếu lên mẫu Khái niệm này còn được hiểu là đáp ứng liều của vật liệu nhiệt huỳnh quang

Chúng ta biết rằng có sự tuyến tính khá tốt trong đáp ứng liều của loại vật liệu nhiệt huỳnh quang TLD-100, nhưng đối với loại vật liệu LiF:Mg,Cu,P mặc dù với cùng chất nền là tinh thể LiF nhưng sự tương ứng liều của nó vẫn ít tuyến tính Điều này có nghĩa là sự tương ứng liều phụ thuộc mạnh vào các chất pha tạp (dopants)

Các kết quả thí nghiệm đã chỉ ra rằng đối với tinh thể LiF chỉ có chất pha tạp

là Mg, đáp ứng liều là tuyến tính, nhưng khi pha thêm chất pha tạp thứ hai chẳng hạn đồng (Cu) đáp ứng liều trở nên ít tuyến tính hơn

Vùng tuyến tính của LiF:Mg,Cu,P có thể lên đến 10 – 15Gy Thông thường khi với mức liều chiếu cao hơn, đáp ứng liều của vật liệu nhiệt huỳnh quang sẽ suy giảm, tức là lượng tín hiệu nhiệt huỳnh quang phát ra sẽ có xu hướng tiến về mức bão hòa nào đó mà không còn tăng tương ứng với giá trị liều chiếu, độ tuyến tính sẽ suy giảm Đối với vật liệu LiF(Mg,Cu,P) sản xuất tại Bắc Kinh (Trung Quốc), sự hạ tuyến tính bắt đầu xuất hiện khi giá trị liều đạt đến 12Gy Nhìn chung, đó là mức liều cực đại cho phổ biến các vật liệu dùng trong đo liều nhiệt huỳnh quang Tuy nhiên, các nhà khoa học Italia khi đo đáp ứng liều của loại vật liệu GR-200 đã cho thấy vùng tuyến tính lên đến 18Gy Với chùm electron năng lượng 15MeV thì vùng tuyến tính chỉ lên đến 10Gy

1.4.2 Xử lí nhiệt cho vật liệu nhiệt huỳnh quang

Một trong những ưu điểm nổi bật khi ứng dụng vật liệu nhiệt huỳnh quang

để đo liều bức xạ ion hóa và khả năng tái sử dụng chúng Tuy nhiên, một trong những yêu cầu bắt buộc để có thể tái sử dụng loại vật liệu này là cần có quy trình xử

lí nhiệt hết sức chính xác và chặt chẽ

Như đã nêu trên LiF(Mg,Cu,P) rất nhạy với xử lí nhiệt Việc nung nóng cao hơn 2450C trước khi chiếu xạ sẽ có thể làm thay đổi cấu trúc vật liệu và làm suy giảm độ nhạy nhiệt huỳnh quang của nó Đã có một số công trình nghiên cứu cho rằng đường cong phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nung (Aitken 1985) Thông thường các cơ sở sản xuất sẽ khuyến cáo nhiệt độ nung tối ưu cho mỗi loại vật liệu Tuy

Trang 23

nhiên, ngay cả khi chúng ta nung ở nhiệt độ này một thời gian dài cũng sẽ gây ra sự suy giảm độ nhạy nhiệt huỳnh quang của nó Trong trường hợp tín hiệu dư là không đáng kể thì điều này cũng có thể chấp nhận được Thời gian nung mẫu nên càng ngắn càng tốt Với nguyên lí này, sử dụng liều kế trong trường hợp đo liều thấp thì không cần thiết phải nung, chúng ta vẫn có được một liều kế tái sử dụng cho kết quả tốt Các nhà khoa học Italia và Israel đã chỉ định giải pháp nung liều kế LiF(Mg,Cu,P) lên đến 2600C hoặc 2700C trong khoảng 10 giây và sau 50 lần tái sử dụng không nung, độ nhạy nhiệt huỳnh quang của chúng cũng chỉ mất khoảng 5% Nhưng trong trường hợp làm việc với các mức liều chiếu cao, thì nên nung mẫu với chế độ nhiệt thích hợp để loại bỏ lượng tín hiệu nhiệt huỳnh quang dư trước đó

1.4.3 Một số đặc trƣng cơ bản của vật liệu nhiệt huỳnh quang

Lúc đầu, vật liệu LiF:Mg,Cu,P rất dễ bị ảnh hưởng bởi không khí ẩm Tuy nhiên, hiện nay sau nhiều cải tiến, liều kế loại này không còn bị ảnh hưởng bởi không khí ẩm nữa Tốc độ làm lạnh cũng cần phải được chú ý trong việc xử lí nhiệt

Nó ảnh hưởng đến dạng đường cong nhiệt huỳnh quang cũng như độ nhạy nhiệt huỳnh quang của mẫu Việc làm lạnh sau khi nung nên tiến hành càng nhanh càng tốt để tránh làm giảm độ nhạy nhiệt huỳnh quang Trong ứng dụng thực tế, cần đặc biệt chú ý đối với vấn đề xử lí nhiệt, thường không quá 2400C và không thực hiện trong thời gian dài Đặc trung chủ yếu của một số vật liệu nhiệt huỳnh quang được chỉ trong Bảng 1.3

Bảng 1 5: Các đặc trƣng của một số vật liệu nhiệt huỳnh quang

Vật liệu nhiệt

huỳnh quang

LiF:Mg,Ti (TLD-100)

CaSO4:Dy

LiF:Mg,Cu,P (Bắc Kinh)

Trang 24

Vùng tuyến tính 50mGy – 3mGy 10 – 20 0,8keV

Điều cần phải chú ý đặc biệt khi sử dụng các loại vật liệu này là quá trình xử lí nhiệt Các công trình nghiên cứu trước đây về chúng đều đã chứng minh rằng việc rửa nhiệt với nhiệt độ trên 2400C sẽ làm giảm độ nhạy nhiệt huỳnh quang của nó Ngày nay, khi quá trình xử lí nhiệt đều được điều khiển bằng các máy tính nên việc hoạt động này sẽ rất chính xác Nhóm Horowitz đã cho biết kết quả kiểm tra của họ với loại vật liệu GR-200A (vật liệu LiF:Mg,Cu,P) sau 60 lần tái sử dụng, độ nhạy nhiệt huỳnh quang giảm mất 3% và thực tế có thể coi đây là kết quả khá tốt

Trang 25

1.4.4 Nguyên lí chung về đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang

Sơ đồ nguyên lý chung bố trí các phần tử hợp thành trong một hệ thống đo nhiệt huỳnh quang được chỉ trong Hình 1.2

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý chung của một hệ thống đo nhiệt

huỳnh quang (theo Aitken M.J.1985)

Hình trên cho thấy, điều lưu ý là trong hệ đo nhiệt huỳnh quang, ngoài ống nhân quang điện và các bộ phận xử lý tín hiệu như máy đo phóng xạ thông thường còn có bộ phận nung và xử lý nhiệt độ

1.5 Tình hình nghiên cứu và vấn đề quan tâm của luận văn

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Hiện nay, vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực đo liều lượng bức xạ Các nghiên cứu về vật liệu này đã đạt được nhiều sự tiến bộ ở nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới Trong suốt 10 năm, từ năm

1978 đến năm 1988, đã có một số bài báo đã đưa ra các đặc tính của vật liệu LiF:Mg,Cu,P Tuy nhiên, chỉ sau khi Hội nghị SSDC lần thứ 9, vật liệu này mới thu hút được sự chú ý nhiều hơn Trong hội nghị lần thứ 9 tổ chức tại Viena (Áo), có 5 bài báo nghiên cứu về vật liệu LiF:Mg,Cu,P trình bày tại hội nghị Trong hội nghị

Trang 26

lần thứ 10 tại Washington DC, có 17 bài báo liên quan trình bày về vấn đề này Trong hội nghị lần thứ 11 tại Budapest, hơn 30 bài báo nghiên cứu về vật liệu LiF:Mg,Cu,P Điều này chứng tỏ đã có sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học trên khắp thế giới về loại vật liệu nhiệt huỳnh quang đầy tiềm năng này

Năm 1978, một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản tại Viện Khoa học Bức xạ Quốc gia của Nhật Bản dẫn đầu bởi giáo sư Toshiyuki Nakajima đã chế tạo thành công một loại vật liệu nhiệt huỳnh quang mới, đó là LiF:Mg,Cu,P Vào lúc đó, vật liệu này có dạng bột và độ nhạy nhiệt huỳnh quang tăng lên đến 23 lần so với LiF:Mg,Ti (TLD-100) Trong thí nghiệm của mình, Nakajima sử dụng lần lượt ba loại chất tạo ra các khuyết tật cho tinh thể (tạo ra các tâm bắt và tâm tái hợp) (dopant) bên cạnh Mg và Cu là Si, B và P Cuối cùng thì nhóm nghiên cứu của giáo

sư Nakajima cũng chọn được chất tạo khuyết tật thứ ba (ngoài Cu và Mg) là P vì độ nhạy nhiệt huỳnh quang của nó cao hơn hai chất còn lại Để sử dụng lại bột nhiệt huỳnh quang này, Nakajima đề nghị nhiệt độ là 2500C và thời gian nung là 10 phút Việc nung này có thể không phục hồi cấu trúc của đường cong nhiệt huỳnh quang một cách hiệu quả và thực ra sau khi đạt nhiệt độ 2500C với thời gian là 10 phút thì đường cong đã thay đổi đáng kể Còn với nhiệt độ nung dưới 2400C, đường cong nhiệt huỳnh quang có thể giữ không đổi nhưng lượng tín hiệu nhiệt huỳnh quang còn dư là cao

Năm 1984, tại phòng thí nghiệm Phương pháp và Detector liều lượng vật rắn của Viện nghiên cứu hạt nhân Bắc Kinh (Trung Quốc) đã chế tạo thành công vật liệu LiF(Mg,Cu,P) dạng rắn Với kỹ thuật đặc biệt, độ nhạy của tín hiệu nhiệt huỳnh quang của vật liệu LiF(Mg,Cu,P) thậm chí còn cao hơn cả tín hiệu nhiệt huỳnh quang trong trường hợp dạng bột Để xác định nhiệt độ nung vật liệu để có thể tái

sử d ụng, người ta đã chọn nhiều điểm nhiệt độ trải dài từ 1500C đến 2700C để kiểm tra Kết quả thực nghiệm đã cho thấy, chế độ nung thích hợp nhất để tái sử dụng loại vật liệu LiF(Mg,Cu,P) là nung ở 2400C trong thời gian 10 phút

Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ rõ giới hạn dò cực tiểu của chip LiF(Mg,Cu,P) cũng vào khoảng 100nGy, thấp hơn nhiều so với TLD-100

Trang 27

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đối với nước ta, vấn đề về nhiệt huỳnh quang là một vấn đề còn tương đối mới mẻ, tuy nhiên các nhà khoa học cũng rất quan tâm đến vấn đề này Hiện nay, các phòng thí nghiệm hàng đầu trong nước về nghiên cứu nhiệt huỳnh quang là Viện Khoa học Vật liệu và Viện nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang đã thực hiện rất nhiều công trình về nghiên cứu tính chất nhiệt huỳnh quang Các thiết

bị quan sát bức xạ nhiệt huỳnh quang ở nước ta cũng rất phong phú, như hệ đo Harsaw 4500 ở Viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân, hệ đo Harsaw 3500 ở Viện Khoa học vật liệu, hệ đo RGD – 3A ở Viện Khảo cổ học Các hệ đo này nói chung có sự khác biệt về cấu tạo buồng đốt khay đo Để nâng cao hiệu quả của phương pháp, cần nghiên cứu chế độ nhiệt một cách cụ thể phù hợp với từng đối tượng đo và thiết

bị đo

Một số công trinh nghiên cứu liên quan được công bố tại hội nghị Quang phổ

- Quang học hay Vật lý hạt nhân (Đặng Thanh Lương 1996 ; Nguyễn Quang Miên,

Bùi Văn Loát 2004, Vũ Xuân Quang, MarcoMartini 2006, Nguyễn Quang Miên, Bùi Văn Loát, Thái Khắc Định 2009 ) Những công trình này đã cho thấy tiềm năng

ứng dụng to lớn và hiệu quả của kỹ thuật nhiệt huỳnh quang trong đo liều bức xạ môi trường, đo liều y tế

Bên cạnh vấn đề này, các nhà khoa học trong nước còn đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu về loại vật liệu nhiệt huỳnh quang sao cho có độ ổn định và độ lặp lại cao Chúng ta đã biết rằng, loại vật liệu nhiệt huỳnh quang mà Viện nghiên cứu hạt nhân Bắc Kinh (Trung Quốc) đã chế tạo thành công là LiF:Mg,Cu,P có độ ổn định khá tốt và độ lặp lại cũng rất cao Ở trong nước tại Viện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang cũng đã tiến hành chế tạo loại vật liệu này và kết quả đạt được là cũng giúp chúng ta mở ra hướng ứng dụng vào trong đo liều xạ trị cũng như trong đo liều cá nhân

1.5.3 Những vấn đề quan tâm nghiên cứu của luận văn

Từ những nghiên cứu lý thuyết và tham khảo tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế trên, luận văn đề xuất một số vấn đề quan tâm nghiên cứu của mình như sau :

Trang 28

- Nghiên cứu giải pháp gia công và chế tạo liều nhiệt huỳnh quang bằng vật liệu LiF(Mg,Cu,P)

- Xây dựng cấu hình phép đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD-3A tại Phòng Thí nghiệm Viện Khảo cổ học

- Xử lý tín hiệu, tính toán liều bức môi trường và đề xuất giải pháp nghiên cứu trong thời gian tới

Ngày đăng: 31/03/2015, 15:34

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[2] Bùi Văn Loát, Đặng Phương Nam, Nguyễn Quang Miên, Đặng Đình Hùng (1998). "Một số đặc tr-ng của tr-ờng gamma trên một số đô thị Việt Nam"Journal of Science: Natural Sciences 49-52 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Một số đặc tr-ng của tr-ờng gamma trên một số đô thị Việt Nam
Tác giả: Bùi Văn Loát, Đặng Phương Nam, Nguyễn Quang Miên, Đặng Đình Hùng
Năm: 1998
[3] Đặng Thanh Lương (1996), Một số kết quả nghiên cứu phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang, Luận án phó tiến sĩ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Sách, tạp chí
Tiêu đề: Một số kết quả nghiên cứu phương pháp đo liều bức xạ ion hóa bằng liều kế nhiệt phát quang
Tác giả: Đặng Thanh Lương
Năm: 1996
[4] Nguyễn Quang Miên, Lê Hồng Khiêm, Bùi Văn Loát (2004), Đặc trưng tham số động học nhiệt phát quang của LiF(Cu,Mg,P). Trong những vấn đề hiện đại của vật lý chất rắn, tập IIIa: 81-85. NXB KHKT Sách, tạp chí
Tiêu đề: Đặc trưng tham số động học nhiệt phát quang của LiF(Cu,Mg,P). Trong những vấn đề hiện đại của vật lý chất rắn, tập IIIa
Tác giả: Nguyễn Quang Miên, Lê Hồng Khiêm, Bùi Văn Loát
Nhà XB: NXB KHKT
Năm: 2004
[5] Nguyễn Quang Miên, Lờ Khỏnh Phồn, Bùi Văn Loát. “Xác định liều bức xạ ion hóa hằng năm lên mẫu nhiệt phát quang bằng máy đo CP  -68-01", Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 15 Đại học Mỏ Địa chất, Hà nội 15/11/2002, Quyển 4, tr: 48-52 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 15 Đại học Mỏ Địa chất
Tác giả: Nguyễn Quang Miên, Lờ Khỏnh Phồn, Bùi Văn Loát
Nhà XB: Đại học Mỏ Địa chất
Năm: 2002
[6] Hoàng Đức Tâm (2009), “Xác đi ̣nh liều bức xạ bêta hằng năm trong mẫu gốm bằng vật liê ̣u LiF:Mg,Cu,P”. Luâ ̣n văn tha ̣c sĩ Vâ ̣t lý, Trường ĐH Khoa ho ̣c tựnhiên TP Hồ Chí Minh.Tiếng Anh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Xác đi ̣nh liều bức xạ bêta hằng năm trong mẫu gốm bằng vật liê ̣u LiF:Mg,Cu,P
Tác giả: Hoàng Đức Tâm
Nhà XB: Luâ ̣n văn tha ̣c sĩ Vâ ̣t lý
Năm: 2009
[7] Aitken M.J (1985). Thermoluminescence Dating, Research Laboratory for Archaeology and History of Art, Oxford University Press, England Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thermoluminescence Dating
Tác giả: Aitken M.J
Năm: 1985
[8] Fleming S., Thermoluminescence Techniques in Archaeology, Oxford Science Publications, England, 1979 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thermoluminescence Techniques in Archaeology
[9] Gangang CAI, Thermoluminescence of LiF:Mg,Cu,P, Solid Dosimetric Detector &amp; Method Laboratary (Beijing, China) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thermoluminescence of LiF:Mg,Cu,P
[10] Hoang Duc Tam, Thai Khac Dinh, Nguyen Quang Mien, Bui Van Loat, The thermoluminescence characteristics of LiF (Mg,Cu,P) in measuring gamma ray by the RGD-3A reader, Advances in optics photonics spectroscopy &amp;Applications V, Nha Trang, Viet Nam, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The thermoluminescence characteristics of LiF (Mg,Cu,P) in measuring gamma ray by the RGD-3A reader
[11] Martini M., (2001). The Physical basis of thermoluminescence dating. In Proceeding of International Workshop on Material Characterization by Solid State Spectroscopy: Gems and Minerals of Vietnam: 145-162 Sách, tạp chí
Tiêu đề: In Proceeding of International Workshop on Material Characterization by Solid State Spectroscopy: Gems and Minerals of Vietnam
Tác giả: Martini M
Năm: 2001
[12] McKeever S.W.S (2000). Thermoluminescence of Solids, Cambridge University Press Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thermoluminescence of Solids
Tác giả: McKeever S.W.S
Năm: 2000
[1] Lê Hồng Khiêm, Xử lí số liệu hạt nhân thực nghiệm, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2008 Khác
[13] National Bureau of standards, 1981. Radon transport through and exhalation from building materials. U.S. Dept of Commerce, New York Khác
[14] Radiation Protection Authorities in Denmark, Finland, Iceland, Norway and Sweden, 2000. Naturally occurring radioactivity in the nordic countries recommendations Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 1.4: Hệ số phẩm chất của các loại bức xạ - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Bảng 1.4 Hệ số phẩm chất của các loại bức xạ (Trang 17)
Bảng 1. 5: Các đặc trƣng của một số vật liệu nhiệt huỳnh quang - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Bảng 1. 5: Các đặc trƣng của một số vật liệu nhiệt huỳnh quang (Trang 23)
Hình 2.2. Lò nung rửa nhiệt TLD-2000A - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.2. Lò nung rửa nhiệt TLD-2000A (Trang 31)
Hình 2.3: Sơ đồ khối của hệ đo RGD-3A - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.3 Sơ đồ khối của hệ đo RGD-3A (Trang 34)
Hình 2.4: Hệ đo RGD-3A tại Phòng thí nghiệm, Viện khảo cổ học - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.4 Hệ đo RGD-3A tại Phòng thí nghiệm, Viện khảo cổ học (Trang 35)
Hình 2.5. Màn hình điều khiển hệ đo nhiệt hình quang RGD-3A - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.5. Màn hình điều khiển hệ đo nhiệt hình quang RGD-3A (Trang 36)
Hình 2.6: Menu chính của chương trình khi khởi động - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.6 Menu chính của chương trình khi khởi động (Trang 36)
Hình 2.7: Dụng cụ dùng để định lƣợng mẫu cho mỗi phép đo - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.7 Dụng cụ dùng để định lƣợng mẫu cho mỗi phép đo (Trang 38)
Hình 2.9: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế M2 với liều chiếu 10mGy, - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.9 Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế M2 với liều chiếu 10mGy, (Trang 40)
Hình  2.11:  Phổ  nhiệt  huỳnh  quang  của  liều  kế  M4  với  liều  chiếu  chuẩn  25mGy, đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
nh 2.11: Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế M4 với liều chiếu chuẩn 25mGy, đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s (Trang 41)
Hình  2.12 : Biểu diễn mối quan hệ giữa tín hiệu nhiệt huỳnh quang và liều  chiếu cuả mẫu chuẩn LiF(Mg, Cu, P) ở tốc độ quét nhiệt 6 0 C/s - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
nh 2.12 : Biểu diễn mối quan hệ giữa tín hiệu nhiệt huỳnh quang và liều chiếu cuả mẫu chuẩn LiF(Mg, Cu, P) ở tốc độ quét nhiệt 6 0 C/s (Trang 42)
Hình 2.13 Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-1 đo trên hệ đo RGD- RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.13 Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-1 đo trên hệ đo RGD- RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s (Trang 43)
Hình 2.14 Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-2 đo  trên hệ đo RGD- RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.14 Phổ nhiệt huỳnh quang của liều kế MT-2 đo trên hệ đo RGD- RGD-3A với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s (Trang 44)
Hình 2.16 Phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu MT-4  trên hệ đo RGD-3A đo  với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.16 Phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu MT-4 trên hệ đo RGD-3A đo với tốc độ gia nhiệt 6 0 C/s (Trang 45)
Hình 2.17 Phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu MT-5 đo vtrên hệ đo RGD-3A - Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF  Mg, Cu, P
Hình 2.17 Phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu MT-5 đo vtrên hệ đo RGD-3A (Trang 45)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm