ỨNG DỤNG PHOTODIODE để ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

Mục tiêu của đề tài: Khảo sát khả năng ứng dụng photodiode trong việc xác định các đặc trưng của máy phát tia X dùng trong y tế và công nghiệp về cao áp, dòng phát, thời gian phát... Thi

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của tôi

Số liệu trong luận văn này được đo đạc tính toán trung thực dựa trên thực nghiệm của tôi

Tôi sẽ chịu mọi trách nhiệm trước luận văn của mình

Học viên

Bùi Ngọc Hà

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô đã giảng dạy trong chương trình Cao học Kĩ thuật Hạt nhân những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức hữu ích để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Đặng Quang Thiệu, Thầy là người hướng dẫn trực tiếp và đã chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện luận văn Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến THS Nguyễn Thị Bảo Mỹ và toàn thể nhân viên trong trung tâm Gia tốc và Điện tử, Viện Khoa học và Kĩ thuật Hạt nhân, Hà Nội đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, chỉ bảo cho tôi giúp cho tôi hoàn thành tốt luận văn này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý Thầy Cô giảng dạy trong Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Kỹ thuật Hạt nhân và Vật lý Môi trường đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ tôi từ khi tôi học đại học đến tận khi tôi theo học khóa học Cao học tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Và cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình tôi, gia đình đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn

Do thời gian có hạn và do kinh nghiệm nghiên cứu của bản thân chưa nhiều nên trong luận văn còn nhiều thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy

Cô và các anh chị học viên

Hà Nội, tháng 11 năm 2013

Học viên

Bùi Ngọc Hà

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN……… ………1

LỜI CẢM ƠN………… ………… ………2

MỤC LỤC ……… ………… ……… 3

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 6

MỞ ĐẦU 7

NỘI DUNG 9

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY PHÁT TIA X 9

1.1 Khái niệm về tia X và nguyên tắc tạo ra tia X 9

1.1.1 Lịch sử ra đời của tia X 9

1.1.2 Cơ chế phát xạ tia X 10

1.1.2.1 Cơ chế phát bức xạ hãm 11

1.1.2.2 Cơ chế phát tia X đặc trưng 12

1.2 Cấu tạo chung của máy phát tia X 13

1.2.1 Đầu phát tia X 13

1.2.1.1 Ống phóng tia X 13

1.2.1.2 Cathode 14

1.2.1.3 Anode 15

1.2.1.4 Nguồn điện cung cấp và biến thế cao áp 16

1.2.1.5 Bộ phận làm nóng và làm nguội ống tia X 17

1.2.1.6 Bộ lọc chùm tia X 17

1.2.2 Khối điều khiển 18

1.2.2.1 Khối điều khiển dòng phát 18

1.2.2.2 Khối điều khiển cao áp 18

1.2.2.3 Khối điều khiển thời gian phát xạ 18

CHƯƠNG II ỨNG DỤNG PHOTODIODE ĐỂ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG

MÁY PHÁT TIA X 20

2.1 Đặc trưng của photodiode 20

2.1.1 Cấu tạo 20

2.1.2 Nguyên lý hoạt động 20

2.1.3 Chế độ hoạt động 22

2.1.4 Photodiode BPW34 22

2.2 Nguyên lý kiểm tra cao áp, dòng phát và thời gian phát 24

2.2.1 Sự suy giảm của tia X khi đi qua vật chất 24

2.2.2 Nguyên tắc kiểm tra cao áp, dòng phát và thời gian phát 25

2.2.2.1 Kiểm tra cao áp 25

2.2.2.2 Kiểm tra cường độ chùm tia 26

2.2.2.3 Kiểm tra thời gian phát tia 27

2.3 Thiết kế mạch đo 28

2.3.1 Mục đích 28

2.3.2 Sơ đồ khối 28

2.3.3 Sơ đồ nguyên lý và các linh kiện chính trong mạch 30

2.3.3.1 Sơ đồ nguyên lý 30

2.3.3.2 Linh kiện chính trong mạch 32

2.3.4 Nguyên tắc hoạt động của mạch 38

2.3.4.1 Khối khuếch đại 38

2.3.4.2 Mạch điều khiển bộ đếm thời gian 39

2.3.4.3 Khối điều khiển chính vi điều khiển PIC 16f877A 40

2.3.5 Lắp ráp và hoàn thiện mạch 42

CHƯƠNG III KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 43

3.1 Sơ đồ bố trí hệ đo 43

3.2 Khảo sát với máy chụp X quang trong y tế 43

3.2.1 Khảo sát cao áp của máy phát tia X 43

3.2.2 Khảo sát dòng phát của máy phát tia X 46

3.2.3 Kết quả kiểm tra 50

3.3 Kết quả khảo sát với máy chụp ảnh tia X trong công nghiệp 53

3.3.1 Khảo sát cao áp của máy phát tia X 53

3.3.2 Khảo sát dòng phát của máy phát tia X 56

KẾT LUẬN 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC 61

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 1: Thông số giới hạn của BPW34 23

Bảng 2 2: Các thông số đặc tính điện của BPW34 23

Bảng 2 3: Các đặc tính của OPA111AM 32

Bảng 2 4: Các đặc tính của CA3140 34

Bảng 2 5: Đặc trưng của PIC 16f877A 36

Bảng 2 6: Thông số cơ bản của DS1307 37

Bảng 3 1: Kết quả đo thế lối ra khi cao áp thay đổi dòng cố định 44

Bảng 3 2: Kết quả đo thế lối ra khi thay đổi dòng và cao áp 46

Bảng 3 3: Bảng hệ số chuyển đổi thành dòng theo cao áp 49

Bảng 3 4: Kết quả kiểm tra cao áp và dòng phát máy phát tia X 50

Bảng 3 5: Kết quả kiểm tra thời gian của máy phát tia X 52

Bảng 3 6: Kết quả đo thế lối ra khi thay đổi cao áp 53

Bảng 3 7: Kết quả kiểm tra cao áp của máy phát tia X công nghiệp 55

Bảng 3 8: Hệ số chuyển đổi thành dòng theo cao áp 56

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1 1: Phổ của bức xạ hãm 10

Hình 1 2: Phổ bức xạ đặc trưng 11

Hình 1 3: Biểu đồ tiết diện ngang của ống phóng tia X 13

Hình 1 4: Anode và Cathode trong ống phóng tia X 15

Hình 2 1: Cấu tạo của diode 20

Hình 2 2: Quá trình ion hóa trong vùng nghèo 21

Hình 2 3: Sơ đồi khối 29

Hình 2 4: Sơ đồ nguyên lý 31

Hình 2 5: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của OPA111AM 32

Hình 2 6: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của CA3140 33

Hình 2 7: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của PIC 16f877A 35

Hình 2 8: Cấu tạo của chip DS1307 37

Hình 2 9: Sơ đồ mạch khuếch đại 38

Hình 2 10: Mạch điều khiển bộ đếm thời gian 39

Hình 2 11: Sơ đồ lắp PIC 16f877A 40

Hình 2 12: Lưu đồ thuật toán của PIC 16f877A 41

Hình 2 13: Sản phẩm hoàn thiện sau khi lắp ráp 42

Hình 3 1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 43

Hình 3 2: Sự phụ thuộc cao áp và log (U4/U1) 45

Hình 3 3: Sự phụ thuộc giữa thế ra U3 và dòng phát tại các giá trị cao áp khác nhau 48

Hình 3 4: Sự phụ thuộc hệ số chuyển đổi giữa thế cao áp thành dòng 49

Hình 3 5: Sự phụ thuộc cao áp và log (U3/U4) 54

Hình 3 6: Đồ thị mô tả sự biến thiên của hệ số chuyển đồi fi(E) vào cao áp 57

MỞ ĐẦU

Máy phát tia X đã được ứng dụng vào nghiên cứu và đời sống từ năm 1896, việc hoàn thiện các máy phát tia X và các lĩnh vực ứng dụng của nó được phát triển không ngừng Cho đến nay nhiều kỹ thuật vẫn được nghiên cứu phát triển, nhiều công nghệ đã được thương mại hóa như máy chụp X quang y tế (các máy chụp phim phẳng, máy chụp cắt lớp); máy chụp X quang công nghiệp và các máy phân tích huỳnh quang, nhiễu xạ tia X Tại Việt nam máy phát tia X được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các bệnh viện lớn nhỏ, tất cả các cơ sở kiểm tra không phá mẫu trong công nghiệp

Tuy nhiên, nhằm đảm bảo về an toàn sức khỏe cho người bệnh cũng như người vận hành thiết bị và tăng độ chính xác trong quá trình chụp chiếu, việc kiểm

tra chất lượng của máy phát tia X là hết sức quan trọng Việc đo các thông số vật lý

định kỳ nhằm xác định hiệu suất của các thiết bị của máy chụp X quang là cần thiết đối với mỗi quá trình kiểm tra chất lượng kĩ thuật

Trước đây, một quá trình kiểm tra chất lượng đối với máy phát tia X thường tốn nhiều thời gian Các phép đo yêu cầu phải sử dụng đồng hồ đo cao áp, một buồng ion hóa kết hợp với một điện kế, thiết bị hút, vòng kẹp, và các ống chuẩn trực Hơn nữa, sai số hệ thống trong phép đo thường lớn và khó kiểm soát Hiện nay, ở nước ta trong các bệnh viện cũng đã trang bị các thiết bị kiểm định tia X gián tiếp nhưng đều nhập từ nước ngoài với giá thành rất đắt, điều kiện bảo hành khó khăn Do đó việc nghiên cứu để chế tạo thiết bị kiểm định máy phát tia X trong nước là rất cần thiết và có ý nghĩa quan trọng Dựa vào các điều kiện trên và qua tìm hiểu về các máy kiểm định máy phát tia X của nước ngoài, nhóm nghiên cứu đã đưa ra đề tài “ứng dụng photodiode để đánh giá chất lượng của các máy phát tia X”

Mục tiêu của đề tài: Khảo sát khả năng ứng dụng photodiode trong việc xác định các đặc trưng của máy phát tia X dùng trong y tế và công nghiệp (về cao áp, dòng phát, thời gian phát)

Nội Dung của đề tài bao gồm những phần chính như sau:

Tổng quan về phát tia X và khả năng ứng dụng của photodiode BPW34 trong

việc xác định các đặc trưng của máy phát tia X

Thiết kế bản mạch sử dụng photodiode để xác định đặc trưng về cao áp, dòng phát, thời gian phát của máy phát tia X

- Nghiên cứu thiết kế bản mạch đo

- Viết phần mềm trên vi điều khiển và máy tính điều khiển mạch đo

Khảo sát các đặc trưng của 2 thiết bị phát tia X tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân bằng bản mạch thử ứng dụng photodiode BPW34

NỘI DUNG CHƯƠNG I

CỦA MÁY PHÁT TIA X

1.1.1 Lịch sử ra đời của tia X

Năm 1895, Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) giáo sư trường đại học Wuezburg) Đức lần đầu tiên phát hiện ra tia X khi làm thí nghiệm với 1 ống tia âm cực Ống tia âm cực của Roentgen bao gồm 1 ống thủy tinh với các bản điện cực dương và âm bên trong nó Không khí trong ống được rút hết ra và khi điện thế cao

áp được đặt giữa hai bản điện cực, một vầng sáng được tạo ra trong ống Roentgen che chắn ống bằng bìa đen và phát hiện ánh sáng huỳnh quang màn xanh lá cây trên một tấm vật liệu đặt cách ống tia âm cực không xa Ông kết luận rằng có một tia mới được phát ra từ ống, tia này có thể đi xuyên qua tấm bìa đen che kín ống và kích thích chất lân quang trong phòng Ông cũng nhận thấy tia này có thể đi xuyên qua mô của cơ thể con người, nhưng không xuyên qua được xương và các vật kim loại Một trong các thí nghiệm đầu tiên của Roentgen là chụp bàn tay của vợ ông

Phát hiện của Roentgen như làm nổ tung một quả bom khoa học và đã nhận được sự quan tâm nồng nhiệt của các nhà khoa học cũng như của dân chúng Các nhà khoa học ở khắp nơi trên thế giới thực hiện lại thí nghiệm của ông bởi vì khi đó ống tia âm cực được rất nhiều người biết đến Sự quan tâm của dân chúng đối với loại tia này chính là khả năng đi xuyên qua chất rắn và khi kết hợp với một phim chụp ảnh sẽ cung cấp một bức ảnh chụp xương và các cơ quan nội tạng của con người Đối với các nhà khoa học thì mối quan tâm của họ là chứng minh tia mới này có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng Điều này đã tạo ra nhiều khả năng mới cho ngành vật lý trong các nghiên cứu về cấu trúc vật chất, cho y học chuẩn đoán, điều trị và phẫu thuật

Trong vòng hai tháng sau khi ông thông báo phát hiện ra tia X, một vài bức ảnh chụp tia X trong y học đã được tạo ra ở châu Âu và ở Mỹ được sử dụng để hướng dẫn các bác sĩ phẫu thuật trong công việc của họ Tháng 6 năm 1896, chỉ sáu tháng sau khi Roentgen thông báo phát hiện của mình, tia X đã được sử dụng trên chiến trường để xác định vị trí của các viên đạn trong các viết thương của binh lính

1.1.2 Cơ chế phát xạ tia X

Về nguyên lý, tia X được sinh ra từ sự thay đổi quỹ đạo của electron khi nó đang chuyển động có gia tốc trong trường Coulomb Khi quỹ đạo của electron thay đổi, một phần động năng (là năng lượng của một vật thể có được khi chuyển động) của electron sẽ bị mất đi và chính năng lượng này chuyển thành bức xạ điện từ, phát

Phần thứ hai có bước sóng gián đoạn nên gọi là quang phổ vạch hay phổ tia

X đặc trưng Các đỉnh phổ tia X đặc trưng nằm trên nền phổ liên tục (hình 1.2)

Phổ bức xạ hãm được ứng dụng trong các máy phát tia X dùng cho việc chụp chiếu phục vụ trong y tế và trong công nghiệp Còn phổ tia X đặc trưng được ứng dụng trong nghiên cứu cấu trúc vành và thành phần các nguyên tố

Năng lượng của electron bị mất dần, do đó các tia X phát ra có bước sóng thay đổi liên tục trong một dải rộng Chùm electron được gia tốc có động năng cực đại là:

T = eV (1.1) Trong đó: e là điện tích của electron

V là điện thế gia tốc (đơn vị kV)

Khi toàn bộ động năng của electron biến thành bức xạ hãm thì năng lượng cực đại của chùm bức xạ hãm sẽ là:

(1.2) Trong đó: h là hằng số Plank

1.1.2.2 Cơ chế phát tia X đặc trƣng

Phổ tia X đặc trưng là các vạch có bước sóng gián đoạn Bước sóng của các đỉnh quan sát được trên phổ phụ thuộc vào từng loại bia hãm Do đó, phổ vạch của tia X còn gọi là phổ tia X đặc trưng vì năng lượng của nó đặc trưng cho từng nguyên tố

Muốn tạo ra các tia X đặc trưng thì năng lượng của các electron tới phải bằng hoặc lớn hơn năng lượng liên kết ɛ của các electron trong nguyên tử bia Tia X đặc trưng được sinh ra là kết quả của quá trình dịch chuyển trạng thái của electron trong nguyên tử Khi chùm electron bay đến và tương tác với vành điện tử làm cho electron (thường ở lớp K) bay ra ngoài quỹ đạo và để lại một lỗ trống và trong khoảng thời gian rất ngắn, cỡ 10-15 giây có một electron từ vành ngoài nhảy vào thế

chỗ Trong quá trình dịch chuyển này hiệu năng lượng liên kết của electron ở hai quỹ đạo được giải phóng dưới dạng sóng điện từ, đó chính là tia X đặc trưng

Một máy phát tia X bao gồm các bộ phận sau đây:

và bị hãm bởi bia Vonfram giải phóng các tia X

Hình 1 3: Biểu đồ tiết diện ngang của ống phóng tia X Hai điện cực của ống phóng tia X cần phải hàn kín trong ống chân không Nếu chân không không tốt thì các phần tử khí sẽ va chạm làm cản trở các electron tăng tốc từ Cathode về Anode

Ống phóng tia X hiện nay còn được gọi phổ biến là nguồn (e-X) vì tia X được sinh ra khi bắn chùm electron vào bia kim loại

Như đã đề cập ở trên phổ tia X gồm hai phần: phổ bức xạ hãm và phổ tia X đặc trưng Năng lượng cực đại của phổ bức xạ hãm được tính từ công thức Duane – Hunt và không thể lớn hơn động năng electron bắn vào bia trong ống phóng X

Cường độ tích phân của bức xạ hãm được tính theo biểu thức thực nghiệm của Ulrey như sau:

Trong đó: V là điện thế gia tốc electron

Z là nguyên tử của hạt nhân bia

K là hằng số có liên hệ với cường độ dòng của electron trong

ống phóng tia X Thực chất ống phóng tia X là một bộ phận chuyển đổi năng lượng điện Nó nhận năng lượng điện và chuyển đổi thành hai dạng năng lượng khác nhau đó là tia

X và nhiệt Nhiệt là sản phẩm không mong muốn, nên ống tia X được thiết kế sao cho việc phát tia X là tối đa và tiêu tán nhiệt nhanh nhất

Để việc phát tia X có hiệu quả cao và ứng dụng trong kỹ thuật chụp chiếu, người ta quan tâm đến sự hội tụ dòng và hiệu ứng hội tụ của chùm tia X được phát

ra từ ống phát tia X

1.2.1.2 Cathode

Cực âm của ống tia X gọi là Cathode Cathode có hai thành phần:

- Sợi nung: là nguồn phát electron, sợi nung được cấp điện áp (trung bình khoảng 10V) và dòng (5mA cho máy phát tia X công nghiệp và từ 3-5A đối với máy phát tia X trong y tế) đốt nóng các sợi đốt để phát ra electron Những ống tia X hiện đại có thể có các sợi nung đơn hay đôi Mỗi sợi nung bao gồm một sợi dây xoắn ốc bằng Vonfram và chúng được gắn liền kề nhau, mục đích để thuận tiện cho việc điều khiển dòng phát

- Một cốc hội tụ bằng kim loại bao quanh sợi đốt, cốc hội tụ mang điện áp

âm nên nó có tác dụng ép các electron bứt khỏi sợi đốt hướng về tâm của cốc hội tụ,

do đó làm giảm độ rộng của chùm electron bay tới bia

Hình 1 4: Anode và Cathode trong ống phóng tia X

1.2.1.3 Anode

Anode hay còn gọi là bia, là cực dương của ống tia X Anode có hai loại: Anode tĩnh hoặc Anode xoay Phần lớn năng lượng của các chùm electron từ Cathode được chuyển thành nhiệt, chỉ có một phần nhỏ hơn 1% chuyển đổi thành tia X Khu vực điểm hội tụ sẽ chịu lượng nhiệt rất lớn nên rất dễ bị phá hủy Nếu khu vực điểm hội tụ lớn, thì khả năng chịu nhiệt tốt hơn Song, điểm hội tụ nhỏ thì kết quả phân giải sẽ tốt khi chụp, chiếu tia X Vấn đề này được giải quyết bằng nguyên lý hội tụ dòng kết hợp làm mát bia Nguyên lý hội tụ dòng là sử dụng một cốc hội tụ để tập trung chùm electron khi đi qua Kích thước và hình dạng của điểm hội tụ được quyết định bằng kích thước và hình dạng của chùm electron khi nó đi vào Anode Kích thước và hình dạng của dòng electron được quyết định bởi kích thước của cuộn dây sợi nung (Vonfram) được đặt trong cốc hội tụ

Anode quay Bia Vonfram

Bánh dẫn động

Sợi đốt

Chùm electron

1.2.1.4 Nguồn điện cung cấp và biến thế cao áp

Nguồn điện cung cấp sẽ biến đổi năng lượng đầu vào để thoả mãn yêu cầu của ống tia X

Ống tia X đòi hỏi năng lượng điện cho hai mục đích:

- Nung nóng sợi nung làm phát ra electron

- Gia tốc electron từ Cathode đến Anode

Thành phần quan trọng của nguồn nuôi máy phát tia X là một biến thế có thể tăng điện áp lên rất cao, và có thể điều chỉnh được gọi là biến thế cao áp Ngoài ra còn có biến áp giảm điện áp và bộ chinh lưu để thay đổi dòng xoay chiều thành dòng điện một chiều để nuôi mạch điện Một đặc điểm quan trọng của máy phát tia

X là phụ thuộc vào nguồn cung cấp cao áp Nếu nguồn cung cấp cao áp là đơn pha người ta gọi là máy phát tia X đơn pha, nguồn cung cấp cao áp là nguồn ba pha thì gọi là máy phát tia X ba pha

Biến thế cao áp đơn pha sử dụng một pha của dòng điện xoay chiều Do

dòng điện xoay chiều đổi dấu điện áp giữa Cathode và Anode hai lần trong một chu

kỳ nên trong nửa chu kỳ âm điện áp giữa Cathode và Anode, các electron bị đẩy ngược lại nên không sinh ra được tia X Để lấy điện áp trong nửa chu kỳ âm, cần phải có quá trình chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu có hai loại: chỉnh lưu nửa sóng và chỉnh lưu cả sóng

Trong cả hai dạng của chỉnh lưu, nửa sóng và cả sóng, do tần số điện áp cung cấp thấp nên có sự biến đổi lớn dẫn đến phổ năng lượng tia X khác nhau, cường độ chùm tia X trong suốt một nửa chu kỳ, phần lớn tia X chỉ được tạo ra ở phần giữa của nửa chu kỳ Nhược điểm của máy phát đơn pha là tia X phát ra có tính chất phát

xạ xung, một phần đáng kể của thời gian phát xạ bị mất khi điện áp ở phần giữa hai xung Phần lớn bức xạ năng lượng thấp sản sinh trong quá trình điện áp thấp này được hấp thụ bởi ống hoặc bởi bênh nhân mà không gây ra kết quả mong muốn

Biến thế cao áp ba pha sử dụng nguồn điện xoay chiều ba pha Mạch ba pha

có thể coi như ba mạch đơn pha kết hợp lại Có hai dạng máy phát sử dụng năng lượng điện ba pha

- Dạng cung cấp sáu xung trong một chu kỳ

- Dạng cung cấp 12 xung trong một chu kỳ

Do tạo được nhiều xung trong một chu kỳ nên các đỉnh của chúng gần nhau, cho nên độ gợn sóng của chúng nhỏ Mức cực tiểu của điện áp từ máy phát ba pha sáu xung là khoảng 13% dưới giá trị đỉnh Đối với máy phát 12 xung giá trị cực tiểu khoảng 3% dưới giá trị đỉnh

Tia X tạo bởi máy phát ba pha hiệu suất cao hơn máy phát đơn pha thể hiện

Điều này đặt ra một hạn chế trong việc sử dụng thiết bị phát tia X Nếu nhiệt lượng sinh ra trong ống tia X vượt quá mức cho phép, ống có thể bị phá hủy Sự phá hủy này có thể dưới dạng Anode bị nóng chảy hoặc vỡ vỏ ống

Thiết bị làm mát thường là quạt gió đối với máy phát tia X công nghiệp và

bộ phận làm mát sử dụng nước đối với máy phát tia X trong y tế

1.2.1.6 Bộ lọc chùm tia X

Phổ năng lượng của các photon được giải phóng từ ống tia X phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Bản chất của bia ống tia X

- Đỉnh cao áp cung cấp cho ống

- Bản chất và vật liệu hấp thụ trên đường đi của chùm tia

Cửa số chỗ tia X phát ra thường được làm bằng vật liệu nhẹ như Beri có tác dụng hấp thụ tia X năng lượng thấp nâng cao độ cứng chùm tia phát ra

1.2.2 Khối điều khiển

1.2.2.1 Khối điều khiển dòng phát

Trong thực tế để thay đổi liều chiếu cho các mục đích khác nhau mà không làm giảm khả năng đâm xuyên của tia X thì người ta phải thay đổi cường độ chùm tia X phát ra từ máy phát tia X Cường độ chùm tia X sẽ thay đổi nếu cường độ chùm electron tới đập vào bia thay đổi hay nói cách khác là thay đổi số lượng electron bứt ra khỏi sợi đốt Một điện áp thấp (khoảng 5 đến 10 V) được cấp cho sợi đốt sinh ra một dòng điện (mA) chạy qua sợi đốt làm cho sợi đốt nóng lên khiến cho các electron dao động mạnh rồi bứt ra ngoài sau đó nó được gia tốc và bay tới đập vào bia Khi ta thay đổi giá trị dòng điện chạy qua sợi đốt làm thay đổi nhiệt độ đốt nóng của sợi đốt thì lượng electron bứt ra khỏi sợi đốt sẽ thay đổi do đó sẽ làm thay đổi cường độ chùm electron chạy trong ống tia và làm thay đổi cường độ chùm tia

X phát ra

1.2.2.2 Khối điều khiển cao áp

Khối điều khiển cao áp có chức năng điều chỉnh điện áp cấp cho biến thế cao

áp và ổn định giá trị của cao áp Khối điều khiển cao áp gồm các bộ phận sau: bộ đặt giá trị cao thế (có thể bằng phần cứng cũng có thể bằng phần mềm) đặt thế điều khiển, bộ biến đổi tần số - điện áp, bộ cộng tương tự, các mạch so sánh, bộ chọn pha mở các thiristor chỉnh lưu, mạch vi sai, mạch tích phân và bộ phát xung điều khiển cho bộ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ trên thiristor công suất

1.2.2.3 Khối điều khiển thời gian phát xạ

Vì chùm tia X phát ra có liều chiếu phụ thuộc rất nhiều vào thời gian, do đó trước khi phát xạ ta cần xác định thời gian bằng bộ điều khiển thời gian phát xạ

Định thời gian bằng tay: Thiết bị này đòi hỏi người vận hành đặt trước thời gian phát xạ trước khi khởi tạo phát xạ Thời gian được xác định bằng kiến thức của người vận hành, hoặc căn cứ vào biểu đồ kỹ thuật, sau khi xác định giá trị cao áp (kV) và dòng phát (mA) Vấn đề của định thời gian bằng tay là không có khả năng điều chỉnh khoảng thời gian nhỏ trong phát xạ Máy phát tia X sử dụng cao áp 3 pha hoặc cao áp một chiều có phổ tia X thu được ổn định hơn so với máy phát tia X sử

dụng cao áp đơn pha nên việc xác định thời gian phát tia đảm bảo liều chiếu là dễ dàng và chính xác hơn

Điều khiển thời gian phát xạ tự động (AEC): Điều khiển tự động là một chức năng của thiết bị tia X, ở đây việc đặt thời gian phát tia không phải tiến hành thủ công, bằng cách sử dụng một đầu dò sẽ ghi nhận liều lượng bức xạ phát ra và so sánh với giá trị liều đặt trước, nếu liều ghi nhận được đạt đến giá trị đặt trước thì máy sẽ dừng phát Điều khiển tự động thường được sử dụng nhiều đối với các máy phát tia X dùng trong y tế nhất là đối với chụp X quang thường quy

CHƯƠNG II ỨNG DỤNG PHOTODIODE ĐỂ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG

Khi điện áp Vd đặt lên photodiode, chiều cao của hàng rào thế thay đổi làm thay đổi dòng hạt dẫn cơ bản và bề rộng vùng nghèo Điện áp Vd đặt lên lớp chuyển tiếp sẽ xác định dòng I

Khi điện áp ngược đủ lớn, chiều cao của hàng rào thế lớn đến mức dòng khuếch tán hạt dẫn cơ bản rất nhỏ có thể bỏ qua và chỉ còn lại dòng hạt không cơ bản, Ir = I0, đây chính là dòng ngược của photodiode

Khi photodiode bị chiếu bức xạ, bức xạ tới tương tác với vùng nghèo làm xuất hiện thêm các cặp electron - lỗ trống Các hạt dẫn này tham gia vào quá trình dẫn điện và làm tăng dòng I, nhưng cần phải ngăn cản quá trình tái hợp của chúng tức là nhanh chóng tách cặp electron - lỗ trống Hiện tượng tạo hạt dẫn này chỉ có thể xảy ra trong vùng nghèo và sự chuyển dời của các điện tử đó kéo theo sự gia tăng của dòng ngược Ir

Điều quan trọng là bức xạ phải tới được vùng nghèo sau khi đi qua một bề dày đáng kể của chất bán dẫn và tiêu hao một phần năng lượng

Lớp bán dẫn được làm rất mỏng để tăng lượng bức xạ tới một cách hữu hiệu nhất, đồng thời vùng nghèo cũng phải đủ rộng để sự hấp thụ ở đó là cực đại Để đạt tới điều đó người ta chế tạo thêm lớp bán dẫn I kẹp giữa hai lớp bán dẫn P và N để

mở rộng vùng nghèo Ưu điểm của phương pháp này là chỉ cần một điện áp ngược

cỡ vài vôn cũng đủ để mở rộng vùng nghèo ra toàn bộ lớp bán dẫn I

Hình 2 2: Quá trình ion hóa trong vùng nghèo

độ tuyến tính cao, thời gian hồi đáp ngắn và dải thông lớn

Chế độ quang thế: chế độ này không có điện áp ngoài đặt vào photodiode Photodiode hoạt động như một bộ chuyển đổi năng lượng tương đương với nguồn phát và người ta đo thế hở mạch VOC hoặc đo dòng ngắn mạch ISC

Các đặc điểm của chế độ này là:

- Có thể làm việc ở chế độ tuyến tính hoặc logarit tùy thuộc vào tải

- Ít nhiễu

- Thời gian hồi đáp lớn và dải thông nhỏ

- Nhạy cảm với nhiệt độ ở chế độ logarit

2.1.4 Photodiode BPW34

Photodiode bán dẫn BPW34 loại P-N có độ nhạy và tốc độ cao, nhạy với bức

xạ tia X Dưới đây là các thống số cơ bản của photodiode BPW34

Diện tích bề mặt nhạy cảm bức xạ: 7,5mm2

Độ rộng góc cảm nhận 65o

Thời gian đáp ứng nhanh

Điện dung ký sinh nhỏ

Các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể của Photodiode bán dẫn như sau

Bảng 2 1: Thông số giới hạn của BPW34 Thông số Điều kiện kiểm tra Ký hiệu Giá trị Đơn vị

Điện dung

Vr = 3, f=1MHz, E=0

2.2 Nguyên lý kiểm tra cao áp, dòng phát và thời gian phát

2.2.1 Sự suy giảm của tia X khi đi qua vật chất

Như chúng ta đã biết tia X và tia gamma tương tác với vật chất thông qua ba hiệu ứng: hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton và hiệu ứng tạo cặp

- Hiệu ứng quang điện:

Photon tương tác với electron quỹ đạo (thường là ở lớp K) và truyền toàn bộ năng lượng cho electron đó, kết quả photon biến mất và một electron bứt ra khỏi nguyên tử, electron này được gọi là quang electron Quang electron bứt ra có động năng bằng hiệu số giữa năng lượng tia gamma tới và năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử Tiết diện của tương tác quang điện khá lớn ở vùng năng lượng thấp của photon tới và giảm mạnh khi năng lượng này tăng dần

- Hiệu ứng Compton:

Tán xạ Compton chiếm ưu thế trong vùng năng lượng cao vài trăm KeV trong đó photon năng lượng cao tán xạ đàn hồi với electron ở quỹ đạo phía ngoài; kết quả sau tán xạ photon bị thay đổi phương và mất một phần năng lượng đồng thời tạo ra một electron tự do bứt ra khỏi nguyên tử, electron này có năng lượng bằng phần năng lượng bị mất đi của photon Tiết diện của hiệu ứng Compton tỉ lệ thuận với điện tích Z của nguyên tử và tỉ lệ nghịch với năng lượng của photon tới

- Hiệu ứng tạo cặp:

Khi một photon năng lượng cao hơn cỡ 1.02 MeV bay vào gần hạt nhân thì dưới tác dụng trường Culomb của hạt nhân photon này tạo thành cặp hạt electron-positron có động năng ngược chiều và độ lớn bằng nhau và bằng cỡ 0.51 MeV, động năng này chính bằng năng lượng nghỉ của electron và positron Quá trình tạo cặp cũng có thể xảy ra gần electron nhưng với xác suất rất nhỏ so với quá trình tạo cặp xảy ra gần hạt nhân

Photon tương tác với vật chất thông qua 3 hiệu ứng trên có các tiết diện tương tác vi phân tương ứng là: σquang điện, σCompton, σtạo cặp các tiết diện này phụ thuộc vào vật liệu tương tác với photon và năng lượng tới của photon Tiết diện tương tác

vi phân tổng cộng được tính như sau:

σ = σquang điện+ σCompton+ σtạo cặp (2.1) Trong quá trình tương tác với vật chất thông qua 3 hiệu ứng trên nếu xảy ra tương tác thì photon sẽ biến mất hoặc bị mất một phần năng lượng còn nếu không xảy ra tương tác thì photon sẽ không bị suy giảm năng lượng Hệ quả của 3 quá trình tương tác quang điện, Compton và tạo cặp gây ra các hệ số suy giảm tuyến tính μquang điện, μCompton và μtạo cặp cho photon, hệ số suy giảm tuyến tính tổng cộng:

μ = μquang điện+ μCompton+ μtạo cặp (2.2)

Hệ số suy giảm tuyến tính phụ thuộc vào năng lượng của photon tới và số hiệu nguyên tử Z của vật liệu tương tác Sự suy giảm cường độ chùm tia photon có cường độ ban đầu I0 đi qua vật liệu có bề dày x được tính như sau:

I = B(x,E)I0 (2.3) Với B là hệ số tích lũy đặc trưng cho sự tán xạ của photon từ nơi khác tới điểm cần xem xét và hình học chiếu, hệ số tích lũy B phụ thuộc vào năng lượng E của photon tới và bề dày x của vật liệu tương tác

2.2.2 Nguyên tắc kiểm tra cao áp, dòng phát và thời gian phát

2.2.2.1 Kiểm tra cao áp

Để kiểm tra cao áp ta sử dụng hai đầu dò là photodiode BPW34, trước mỗi đầu dò có đặt một phiến lọc làm bởi cùng một loại vật liệu có hệ số suy giảm tuyến tính là μ và có bề dày lần lượt là x1 và x2 Chiếu chùm tia X có cường độ ban đầu I0tới hệ hai đầu dò trên và gọi I1, I2 là cường độ chùm tia X đến đầu dò 1 và đầu dò 2 sau khi đi qua các phiến lọc, I1 và I2 được tính theo công thức sau:

I1 = B(x1,E)I0 (2.4a)

I2 = B(x2,E)I0 (2.4b) Gọi U1, U2 là tín hiệu thu được ở đầu dò khi được chiếu với chùm tia X trên

ta có:

U1 = η B(x1,E)I0 (2.5a)

U2 = η B(x2,E)I0 (2.5b) Với η là hiệu suất của đầu dò η phụ thuộc vào năng lượng tới của tia X

Thiết lập logarit của tỷ số (U2/U1):

Với kV là cao áp của ống phóng

Ta thấy trong công thức trên các hệ số tích lũy có thể xác định bởi các bảng tra, hệ số suy giảm và các bề dày của phiến lọc đã biết trước nên tỷ số logarit trên chỉ phụ thuộc vào năng lượng tới của tia X không phụ thuộc vào cường độ của chùm tia tới, như vậy log(U2/U1) chỉ phụ thuộc vào cao áp của máy phát Do đó ta

có thể lập đường chuẩn mô tả sự biến thiên của tỷ số logarit (U2/U1) theo cao áp V của máy phát tia X chuẩn như sau: giữa cố định dòng phát, thay đổi giá trị của cao

áp, tại mỗi giá trị của cao áp ta xác định được một giá trị của log(U2/U1) từ đó xây dựng đồ thị log(U2/U1) – V, dựa vào đồ thị ta xây dựng hàm chuẩn mô tả mối quan

hệ trên Sử dụng hàm chuẩn để tính toán giá trị cao áp bằng cách xác định U1, U2thu được từ đầu dò sau đó tính log(U2/U1), thay giá trị log(U2/U1) vào hàm chuẩn ta

sẽ tìm được giá trị của cao áp máy phát

2.2.2.2 Kiểm tra cường độ chùm tia

Gọi tín hiệu thu được ở đầu dò khi đầu dò được chiếu chùm tia X với cường

độ I0 và trước đầu dò có đặt một tấm lọc có bề dày x là U ta có mối liên hệ giữa U

và I0:

U = η B(x,kV)I0 (2.7)

η: Hiệu suất đầu dò

I0: Cường độ chùm tia X B(x,kV): Hệ số tích lũy μ: Hệ số suy giảm tuyến tính kV: Cao áp ống phóng

Với μ và x đã biết trước η và B(x,kV) phụ thuộc vào năng lượng vậy giá trị của U chỉ phụ thuộc vào năng lượng và cường độ chùm tia tới Vậy:

I0 =

= f(E)×U (2.8)

Ta thấy f(E) sẽ không đổi tại mỗi giá trị của năng lượng hay nói cách khác với mỗi giá trị không đổi của cao áp của máy phát tia X thì giá trị của f(E) sẽ không đổi, do đó tại mỗi giá trị cố định của cao áp thì cường độ I0 của chùm tia X sẽ tỉ lệ tuyến tính với tín hiệu thu được trên đầu dò Từ đó ta có thể xác định được giá trị của cường độ chùm tia X nếu ta tìm được hệ số chuyển đổi f(E) tại các giá trị khác nhau của cao áp

Cách xác định hệ số f(E) như sau: giữ nguyên giá trị của cao áp cấp cho ống phóng, thay đổi giá trị của dòng phát tia X, tại mỗi giá trị dòng phát này ta ghi lại tín hiệu thu được từ đầu dò Xây dựng đồ thị mô tả mối quan hệ giữa tín hiệu thu được từ đầu dò và cường độ dòng phát thì độ dốc của đồ thị này chính là giá trị của

hệ số chuyển đổi f(E) Thay đổi giá trị điện áp và thực hiện các bước tương tự sẽ thu được một bộ số liệu các giá trị fi(E) thay đổi theo cao áp ống phóng

Ở mỗi giá trị của điện áp ta đo tín hiệu thu được ở đầu dò ứng với cường độ

I0,i của chùm tia tới, từ đó ta thu được hệ số chuyển đổi fi(E):

fi(E) =

(2.9)

Từ các giá trị fi(E) thu được ở trên ta xây dựng đường chuẩn biển diễn sự phụ thuộc của f(E) và điện áp Khi tiến hành kiểm tra dựa vào kết quả điện áp của quá trình kiểm tra điện áp thay vào phương trình chuẩn ta tìm được hệ số chuyển đổi tương ứng từ đó có thể xác định được cường độ của chùm tia X tới hệ đo

2.2.2.3 Kiểm tra thời gian phát tia

Việc kiểm tra thời gian phát tia chính là xác định thời gian xuất hiện tín hiệu trong mạch điện tử Tín hiệu từ đầu dò được đưa vào một bộ so sánh, ở đây ta phải dùng bộ so sánh để loại bỏ nhiễu điện tử để chắc chắn rằng khi không có tín hiệu vào từ đầu dò thì bộ đếm sẽ không hoạt động Ngưỡng của bộ so sánh được xác định bằng thực nghiệm để thu được kết quả tốt nhất Khi tín hiệu từ đầu dò vượt qua

ngưỡng của bộ so sánh thì đầu ra của bộ so sánh xuất hiện tín hiệu mức cao, tín hiệu này được đưa vào vi xử lý để khởi tạo cho bộ đếm bắt đầu hoạt động Khi dừng phát tia X tín hiệu từ đầu dò sẽ nhỏ hơn ngưỡng và lối ra của mạch so sánh sẽ xuất hiện mức thấp, tín hiệu mức thấp này gửi đến vi xử lý và kết thúc quá trình đếm, thời gian phát tia lúc đó được tính bằng thời gian của bộ đếm trên vi xử lý

2.3.1 Mục đích

Thiết kế hệ thống khảo sát ghi nhận và xử lý tín hiệu bức xạ tia X của máy phát tia X Từ những thông tin ghi nhận được về chùm tia X, xác định các đặc trưng của máy phát tia X: cao áp, dòng phát và thời gian phát xạ

Để sử dụng tia X trong chiếu chụp, chuẩn đoán hình ảnh có hiệu quả tốt nhất, cần biết đầy đủ các thông tin về tính chất đặc trưng cơ bản của máy phát tia X Như

ta đã biết năng lượng của tia X phụ thuộc vào cao áp gia tốc giữa Anode và Cathode của ống phát tia X, cường độ chùm tia X phụ thuộc vào cường độ dòng electron được tạo ra từ catốt Như vậy nếu ghi nhận, phân tích xử lý thông tin của chùm tia

X được sinh ra ta hoàn toàn có thể xác định được các đặc trưng của máy phát tia X

Do những tính chất và đặc tính của photodiode BPW34 ta có thể sử dụng BPW34 như một đầu đo ghi nhận bức xạ tia X Từ những thông tin BPW34 ghi nhận được tiến hành phân tích và xử lý để xác định cao áp, dòng phát và thời gian phát xạ của máy phát

2.3.2 Sơ đồ khối

Sơ đồ khối của mạch được miêu tả như hình 2.3

Hình 2 3: Sơ đồi khối

Mạch gồm cách khối chính như sau: hệ đầu dò, bộ khuếch đại, mạch giữ

đỉnh, bộ biến đổi tương tự - số (ADC) cuối cùng là khối vi điều khiển và ghép nối

máy tính

Hệ đầu dò của ta bao gồm 4 đầu dò là 4 photodiode BPW34 trước mỗi đầu

dò có đặt một tấm lọc có bề dày khác nhau, khoảng cách từ đầu dò tới máy phát tia

X và bề dày của mỗi tấm lọc được xác định bằng thực nghiệm sao cho lượng bức xạ

đến photodiode không quá lớn, nếu lượng bức xạ tới quá lớn thì tín hiệu tạo thành ở

photodiode luôn ở trạng thái bão hòa và như thế sẽ không thể ghi nhận được sự thay

đổi Bức xạ tương tác với 4 photodiode sinh ra 4 tín hiệu, các tín hiệu này sau đó

được khuếch đại lên nhờ các mạch khuếch đại và ta thu được 4 tín hiệu sau khi khuếch đại U1, U2, U3, U4 sẽ được đưa vào lối vào của bộ chọn kênh

Bộ khuếch đại gồm hai tầng: tầng tiền khuếch đại và tầng khuếch đại có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu thu được từ đầu dò sau đó nạp cho tụ

Mạch giữ đỉnh có tác dụng lưu giữ mức điện áp trên tụ điện không đổi sau khi thực hiện xong phép chiếu để ta có thể đo đạc giá trị điện áp chính xác

Bộ biến đổi tương tự - số (ADC): có chức năng mã hóa giá trị điện áp ra của đầu dò thành tín hiệu dạng số được sử dụng để tính toán trong vi điều khiển

Khối vi điều khiển và ghép nối máy tính: tín hiệu từ lối ra của ADC được đưa vào vi điều khiển sau đó sẽ được tính toán theo chương trình mà ta đã nạp cho

vi điều khiển, kết quả của phép đo thông qua giao tiếp giữa vi điều khiển và máy tính sẽ được hiển thị lên màn hình máy tính đồng thời ta có thể điều khiển quá trình

Hình 2 4: Sơ đồ nguyên lý

K

SDA SCL

SCL SDA

TX RX

FQ1

U2 U1 U4 U3

TX RX FQ1

RA4/T0CKI/C1OUT 6

RA5/AN4/SS/C2OUT 7

RE0/AN5/RD 8 RE1/AN6/WR 9 RE2/AN7/CS 10

OSC1/CLKIN 13 OSC2/CLKOUT 14

RC1/T1OSI/CCP2 16RC2/CCP1 17RC3/SCK/SCL 18

RD0/PSP0 19RD1/PSP1 20

RB7/PGD 40RB6/PGC 39RB5 38RB4 37RB3/PGM 36RB2 35RB1 34RB0/INT 33

RD7/PSP7 30RD6/PSP6 29RD5/PSP5 28RD4/PSP4 27RD3/PSP3 22RD2/PSP2 21RC7/RX/DT 26RC6/TX/CK 25RC5/SDO 24RC4/SDI/SDA 23

RA3/AN3/VREF+

5

RC0/T1OSO/T1CKI 15

MCLR/Vpp/THV 1

3 2 1

U19:A

4011

5 6

R48

10k

1 3

J1

25630301RP2 GND

VBAT 3 X1 1

X2 2

SCL 6 SDA 5 SOUT 7

2.3.3.2 Linh kiện chính trong mạch

- Bốn đầu dò sử dụng photodiode BPW34 với thông số và chức năng đã trình bày ở trên

- Khuếch đại thuật toán OPA111AM:

OPA111AM là khuếch đại đơn kênh siêu chính xác sử dụng transitor trường FETcó điện trở lối vào, hiệu suất cao do đó nó được sử dụng trong hầu hết các thiết

bị đo quan trọng cần độ chính xác cao

Hình 2 5: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của OPA111AM

Một vài thông số cơ bản của OPA111AM được cho như bảng khi làm việc với điện áp 15V và tại nhiệt độ 25o

Bù điện áp do trôi

nhiệt

Nhiệt độ làm việc Nhiệt độ môi trường -65 đến 150oC

- Khuếch đại tuật toán CA3140:

CA3140 là bộ khuếch đại tích hợp có cổng bảo vệ là các transistor MOSFET tại đầu vào bộ khuếch đại làm cho điện trở lối vào vô cùng lớn, dòng vào rất nhỏ và hiệu suất, tốc độ cao CA3140 có dải điện áp hoạt động rộng từ 4 đến 36V, dải làm việc từ -55oC đến 125oC, nó được sử dụng trong khá nhiều thiết bị và nguồn cung cấp trên thị trường rất phong phú Hình mô tả hình dáng và sơ đồ chân của CA3140

Hình 2 6: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của CA3140 Các đặc tính chi tiết của CA3140 được trình bày trong bảng (làm việc với điện áp 15V tại nhiệt độ 25o

C)

Bảng 2 4: Các đặc tính của CA3140

Thời gian đáp ứng tR RL=2kΩ, CL=100pF 0.08 μs Thời gian ổn định tS RL=2kΩ, CL=100pF 4.5 μs

Bù điện áp do trôi

C

- PIC 16f877A:

Vi điều khiển là một máy tính tích hợp, cấu trúc của vi điều khiển bao gồm

vi xử lý (CPU), cùng với số lượng RAM, ROM và các cổng giao tiếp được tính hợp trên cùng một chip Do đó người dùng không phải bổ sung bộ nhớ hay bất cứ cổng giao tiếp nào cho nó, với số lượng RAM và ROM định sẵn vi điều khiển hoạt động kém linh hoạt nhưng nó lại thực sự lý tưởng đối với những ứng dụng mang tính chuyên biệt, tối ưu về giá thành, tối ưu về diện tích mạch… Để lựa chọn vi điều khiển ta dựa vào nhu cầu của bài toán, các công cụ phát triển biên dịch vi điều khiển

và sự phổ biến của nó trên thị trường Với những tiêu chí trên thì việc lựa chọn vi điều khiển PIC 16f877A có thể hoàn toàn đáp ứng được bài toán của chúng ta