Nghiên cứu phương pháp xác định thành phần tán xạ một lần và nhiều lần trong phép đo tán xạ gamma và đánh giá sự biến thiên của chúng theo các thông số hình học khác nhau

BÁO CÁO TỔNG KẾT Tên đề tài: Nghiên cứu phương pháp xác định thành phần tán xạ một lần và nhiều lần trong phép đo tán xạ gamma và đánh giá sự biến thiên của chúng theo các thông số hình

BÁO CÁO TỔNG KẾT

Tên đề tài: Nghiên cứu phương pháp xác định thành phần tán xạ một lần và nhiều lần trong phép đo tán xạ gamma và đánh giá sự biến thiên của chúng theo các thông số hình học khác nhau

MỤC LỤC

TÓM TẮT

ABSTRAC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

LỜI CẢM ƠN

BÁO CÁO TÓM TẮT

Trang

Chương 1 - TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 9

1.2 Nhận xét chương I 10

Chương 2 - HỆ ĐO GAMMA TÁN XẠ VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4 11

2.1 Hệ đo gamma tán xạ 11

2.1.1 Khối nguồn 11

2.1.2 Bia tán xạ 13

2.1.2.1 Bia nhôm dạng tấm phẳng 13

2.1.2.2 Bia thép hình trụ đặc 14

2.1.3 Khối đầu dò 15

2.1.3.1 Đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 15

2.1.3.2 Osprey 17

2.1.4 Hệ khung cơ học và các giá đỡ 18

2.1.5 Bố trí hệ đo 19

2.2 Chương trình mô phỏng GEANT4 20

2.2.1 Giới thiệu chung về GEANT4 20

2.2.2 Phương pháp Monte Carlo sử dụng trong GEANT4 20

2.2.3 Cấu trúc chương trình GEANT4 21

2.3 Nhận xét chương II 23

Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24

3.1 Kết quả nghiên cứu nội dung 1 24

3.1.1 Xây dựng code mô phỏng Monte Carlo theo cấu hình của hệ đo 24

3.1.2 Đánh giá độ chính xác của các kết quả mô phỏng 24

3.2 Kết quả nghiên cứu nội dung 2 25

3.3 Kết quả nghiên cứu nội dung 3 28

3.3.1 Sự phụ thuộc diện tích đỉnh tán xạ theo bề dày bia 28

3.3.1.1 Dữ liệu mô phỏng 28

3.3.1.2 Dữ liệu thực nghiệm 30

3.3.2 Ảnh hưởng của khoảng cách từ bia đến đầu dò lên các thành phần tán xạ 32

3.3.3 Ảnh hưởng của đường kính ống chuẩn trực nguồn lên các thành phần tán xạ 35

3.4 Nhận xét chương III 40

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

TÓM TẮT

Trong đề tài này, chúng tôi đã cải tiến hệ thiết bị tán xạ hiện có tại bộ môn Vật lý Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-TpHCM để nghiên cứu quá trình tán xạ trên vật liệu, cụ thể trong nghiên cứu này là vật liệu thép và nhôm Song song đó, chương trình mô phỏng MCNP5 và Geant4 đã được sử dụng để kiểm tra độ chính xác và đáp ứng phổ gamma của phổ tán xạ từ thực nghiệm Đặc biệt là, chúng tôi đã thành công trong việc sử dụng Geant4 trong việc tách các quá trình tán xạ thứ cấp (tán xạ một lần, tán xạ hai lần, tán xạ 3 lần và tán xạ nhiều lần) Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra:

- Kết quả thực nghiệm đã chỉ ra có sự phụ thuộc của cường độ tán xạ một lần, nhiều lần theo đường kính ống chuẩn trực và khoảng cách từ bia tới đầu dò

- Kết quả mô phỏng đáp ứng bằng MCNP5 cũng đã chỉ ra sự phù hợp về dạng hàm đáp ứng giữa mô phỏng và thực nghiệm Kết quả tính toán đường cong bão hòa của mô phỏng cho kết quả phù hợp tốt với thực nghiệm

- Kết quả mô phỏng bằng chương trình Geant4 cũng cho thấy sự phù hợp với đáp ứng phổ thực nghiệm và hơn nữa là đã tách được các thành phần tán xạ Đây là kết quả nghiên cứu mới của nhóm

Đề tài đã thu được các sản phẩm bao gồm:

- Công bố 01 bài báo ISI, 03 bài báo trên tạp chí phát triển của ĐHQG-TpHCM và 01 báo cáo tại hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc

- Đăng ký 02 giải pháp hữu ích ra cục sở hữu trí tuệ

- Đã hướng dẫn thành công 01 luận án tiến sĩ, 04 luận văn thạc sĩ và 04 khóa luận tốt nghiệp đại học

ABSTRACT

In this project, we have improved the Compton scattering system on the department of Nuclear physics, VNUHCM-University of Science, which study on the scattering of the steel and aluminum material Parallel, The MCNP5 and Geant4 codes were using to evaluate gamma spectra response of the experiment The simulation result shows that it is a good agreement with the experimental value Moreover, we have succeeded in using Geant4 in the separation of secondary scattering processes (single scattering, double scattering, third scattering, and multiple scattering) The research present that:

- The experimental measurements were performed that there is a dependence on the collimator and distance of the scattering intensity

- The simulation of the MCNP5 code shows that a response function between simulation and experiment The results of the saturation curve of the simulation result in good agreement with the experiment

- The Geant4 code presents that a good agreement with the experiment and it canbe separeted the Compton components (single scattering, double scattering, third scattering, and multiple scattering) This is a new research result of the group

The result of the project includes that:

- Published 01 ISI article, 03 articles in Journal of Science and Technology Development, Vietnam National University – Ho Chi Minh Cityand 01 article at the National Nuclear Science and Technology Conference

- Registed 02 Intellectual Propertyto the Department of Intellectual Property

- Supervior: 01 doctoral dissertation, 04 master's theses and 04 under-graduation theses

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 2.1 Đặc trưng phát tia X và tia gamma của nguồn 137Cs 11

2 2.2 Hàm lượng các nguyên tố trong nhôm 5052 14

3 2.3 Hàm lượng các nguyên tố trong thép C45 14

4 3.1 Tổng số đếm của từng thành phần tán xạ ở khoảng cách

5 3.2 Tỉ số các thành phần tán xạ / số đếm tổng 27

6 3.3 Diện tích đỉnh tán xạ mô phỏng theo bề dày bia 29

7 3.4 Kết quả làm khớp đường cong bão hòa mô phỏng 29

8 3.5 Diện tích đỉnh tán xạ thực nghiệm theo bề dày bia 31

9 3.6 Kết quả làm khớp đường cong bão hòa thực nghiệm 31

10 3.7 Diện tích đỉnh tán xạ một lần ở ba khoảng cách bia – đầu

11 3.8 Diện tích vùng tán xạ nhiều lần ở ba khoảng cách bia –

12 3.9 Diện tích tán xạ tổng ở ba khoảng cách bia – đầu dò 33

13 3.10 Tỉ số diện tích đỉnh tán xạ theo khoảng cách bia – đầu dò 34

14 3.11 Tỉ số giữa tán xạ nhiều lần và tán xạ tổng theo khoảng

17 3.14 Diện tích tán xạ tổng ứng với các ống chuẩn trực nguồn 37

18 3.15 Tỉ số diện tích đỉnh tán xạ theo đường kính ống chuẩn

19 3.16 Tỉ số tán xạ nhiều lần/tán xạ tổng theo đường kính ống

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TT Hình Diễn giải Trang

1 1.1 Phổ tán xạ tổng và đỉnh phổ tán xạ Compton một lần 6

2 1.2 Phổ tán xạ tổng, phổ tán xạ nhiều lần và phổ tán xạ một lần 7

3 1.3 So sánh giữa các sự kiện tán xạ nhiều lần được xác định

bằng phương pháp thực nghiệm và Monte Carlo 7

6 2.3 Mô hình ống chuẩn trực nguồn với đường kính trong

7 2.4 Cách lắp ráp các chi tiết của khối nguồn 13

8 2.5 Các bia nhôm với bề dày khác nhau 14

10 2.7 Đầu dò NaI(Tl) 802 do Canberra sản xuất 16

11 2.8 Mô hình khối đầu dò có trang bị ống chuẩn trực 17

12 2.9 Giao diện chương trình Genie – 2000 17

13 2.10 Mô hình xe nâng và khung di chuyển 18

14 2.11 Bố trí thực nghiệm hệ đo tán xạ ngược gamma trên bia

15 2.12 Sơ đồ cấu trúc một chương trình GEANT4 22

16 3.1 Mô hình hệ đo tán xạ ngược gamma mô phỏng 24

17 3.2 So sánh phổ thực nghiệm và mô phỏng trên bia 70,6mm 24

18 3.3 Các thành phần của phổ gamma tán xạ trên bia nhôm dày

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài này, nhóm nghiên cứu đã nhận được nhiều sự giúp đỡ tận tình Phòng Khoa học và Công nghệ, Phòng Thanh tra pháp chế và Sở hữu trí tuệ, Phòng Kế hoạch Tài chính và các bạn đồng nghiệp gần xa Nhân đây, xin cho phép nhóm nghiên cứu gửi lời biết ơn chân thành và trân trọng nhất đến:

• Đại học Quốc gia Tp.HCM đã tài trợ cho nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài “Nghiên cứu

phương pháp xác định thành phần tán xạ một lần và nhiều lần trong phép đo tán xạ gamma và đánh giá sự biến thiên của chúng theo các thông số hình học khác nhau”,

Tp.HCM, ngày tháng 05 năm 2017 Đại diện nhóm nghiên cứu

Châu Văn Tạo

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Tán xạ một lần và tán xạ nhiều lần là các thành phần đặc trưng luôn được ghi nhận trong các phép đo tán xạ gamma Ở đó, dữ liệu về tán xạ một lần là đối tượng quan tâm của các nhà nghiên cứu, do ứng dụng của nó trong nghiên cứu cơ bản cũng như trong kỹ thuật phân tích để phục vụ cho các lĩnh vực công nghiệp và y tế Trong khi đó, tán xạ nhiều lần được xem như thành phần gây nhiễu cần phải loại trừ Tuy nhiên, sự phân biệt giữa thành phần tán xạ một lần và tán xạ nhiều lần là một công việc phức tạp, do sự chồng chập của chúng trong phổ năng lượng được ghi nhận và sự biến thiên khác nhau của các thành phần này theo các điều kiện đo khác nhau Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu được công bố trong nỗ lực xác định các thành phần tán xạ một lần và tán xạ nhiều lần, cũng như đánh giá sự ảnh hưởng của các điều kiện đo khác nhau (như các thông

số hình học của hệ đo, năng lượng tia gamma tới, vật liệu bia v.v.) lên kết quả đo nhằm tối

ưu hóa cho phép đo tán xạ gamma Sau đây, một số công trình nghiên cứu tiêu biểu sẽ được trình bày và đánh giá

Các nghiên cứu đã công bố nhằm xác định tán xạ một lần và nhiều lần được thực hiện dựa trên các phương pháp như sau: giải tích, Monte Carlo, bán thực nghiệm, thực nghiệm

Phương pháp giải tích:

Trước tiên, cần phải nói đến nghiên cứu của Dumond [1] được công bố năm 1930 Trong công trình này, lý thuyết tán xạ cổ điển Thompson và hiệu chỉnh Breit cho sự phân cực được sử dụng để tính toán cho quá trình tán xạ của photon Từ đó, tác giả đưa ra biểu thức giải tích cho sự tính toán cường độ và phân bố phổ của tán xạ hai lần theo góc tán xạ với mẫu có dạng khối cầu

Năm 1937, Kirkpatrick đã công bố nghiên cứu [10] về sự tính toán giải tích cho cường độ của tán xạ hai lần tại góc 900 trên mẫu có dạng cầu hoặc trụ, với photon tới ở trạng thái phân cực bất kỳ Nền tảng của nghiên cứu dựa trên lý thuyết tán xạ Thompson và

sự hiệu chỉnh xấp xỉ cho năng lượng mất mát của electron giật lùi

Năm 1976, Tanner và Epstein đã công bố nghiên cứu [2] về tính toán giải tích cho xác suất của tán xạ Compton một lần và nhiều lần trên mẫu dạng trụ và sự phân bố của chúng theo góc tán xạ Trong công trình này, tổng xác suất của tán xạ hai lần và sự phân bố

góc được tính từ công thức tiết diện tán xạ Thompson và đẳng hướng được so sánh với nhau Kết quả cho thấy rằng, trong hầu hết trường hợp thì hình học mẫu quan trọng hơn dạng của tiết diện trong việc xác định xác suất và sự phân bố góc của tán xạ một lần và nhiều lần

Trong những năm gần đây, J E Fernández và các cộng sự, tại đại học Bologna-Italy,

đã thực hiện các nghiên cứu lý thuyết về sự vận chuyển của photon cho các trường hợp không phân cực và phân cực Kết quả của các nghiên cứu này cũng được ứng dụng để xây dựng các phần mềm mô phỏng nhằm tính toán cường độ của các thành phần tán xạ một lần

và nhiều lần Cụ thể:

Năm 1991, Fernández đã công bố nghiên cứu [3] về tán xạ hai lần của các hiệu ứng Compton và Rayleigh cho bức xạ photon không phân cực Trong nghiên cứu này, tác giả đưa ra các biểu thức giải tích cho cường độ của tia photon tán xạ hai lần của các hiệu ứng Compton và Rayleigh, bao gồm các quá trình tương tác: Compton-Compton, Compton-Rayleigh, Rayleigh-Compton, Rayleigh-Rayleigh Các biểu thức này được suy ra dựa trên

mô hình của lý thuyết vận chuyển Boltzmann cho một mẫu dày vô hạn được chiếu xạ bởi một chùm tia photon đơn năng Sự phân biệt giữa tán xạ một lần và nhiều lần đạt được dựa trên lời giải về số bậc tương tác của phương trình vi phân khả tích Boltzmann

Trong các công trình được công bố tiếp theo [4-7] vào khoảng thời gian từ năm 1993-1999, Fernández và các cộng sự đã trình bày mô hình lý thuyết sử dụng phương trình vận chuyển Boltzmann và biểu diễn toán học Stokes của sự phân cực để nghiên cứu quá trình vận chuyển của các photon Từ đó, các tác giả đưa ra biểu thức giải tích để tính toán cho quá trình tán xạ mà photon tới ở trạng thái phân cực bất kì Các nghiên cứu này cho phép xác định các thông tin về cường độ của tán xạ một lần, nhiều lần và trạng thái phân cực toàn phần của chúng trong phép đo tán xạ từ mẫu dày vô hạn được chiếu bởi chùm tia đơn năng [4, 7]

Đến năm 2007, một báo cáo [8] cho thấy phần mềm SHAPE với phương pháp tất định (deterministic) đã được xây dựng bởi nhóm nghiên cứu của Fernández tại đại học Bologna, để mô phỏng quá trình vận chuyển của photon dựa trên các mô hình lý thuyết đã nghiên cứu (mô hình đẳng hướng và vector [7]) Một ứng dụng quan trọng là phần mềm này

có hỗ trợ để tính toán cường độ tán xạ một lần và nhiều lần cho hình học đo tán xạ

Nhận xét: Các công trình được nêu ở trên cho thấy rằng, việc xác định tán xạ một lần

và nhiều lần bằng phương pháp giải tích đã được nghiên cứu một cách có hệ thống Tuy nhiên, phương pháp này cũng có giới hạn của nó Có thể thấy rằng, các tính toán giải tích

được thực hiện cho đến nay đều được xây dựng dựa trên những mô hình đơn giản xem như

lý tưởng về hình học của hệ đo tán xạ, nhằm mục đích làm rõ vấn đề về quá trình tán xạ Với các bố trí hình học đo trong thực tế, phương pháp giải tích không thể mô tả đầy đủ các hiệu ứng để tính toán chính xác tán xạ nhiều lần

Phương pháp Monte Carlo:

Năm 1975, Felsteiner và Pattison đã công bố các tính toán Monte Carlo cho việc xác định số lượng tán xạ nhiều lần trong phép đo tán xạ Compton [14] Trong đó, các điều kiện

đo khác nhau được khảo sát, bao gồm sự biến thiên bề dày mẫu, vật liệu mẫu và năng lượng của photon tới Quãng đường tự do trung bình của photon tới bên trong vật liệu tán xạ được cho thấy đóng vai trò quan trọng trong việc xác định đóng góp tán xạ nhiều lần

Năm 1976, Tanner và Epstein đã đưa ra sự tính toán cho xác suất tổng, sự phân bố góc và phổ năng lượng của tán xạ nhiều lần trên mẫu dạng trụ có kích thước hữu hạn sử dụng kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo [12] Nghiên cứu này chỉ ra rằng, việc sử dụng tiết diện Klein-Nishina hoặc tiết diện phân cực Thompson có thể gây ra sự sai lệch đáng kể cho

sự phân bố góc và phổ năng lượng với tiết diện phân cực trung bình Thompson Đồng thời, bán kính của tia photon tới gây ra sự ảnh hưởng đáng kể lên xác suất tán xạ nhiều lần và sự phân bố góc cho mẫu hình trụ hữu hạn Các tán xạ ba lần và bậc cao hơn được cho thấy là không đáng kể

Năm 1979, V Halonen và B Williams đã công bố nghiên cứu [11] dựa trên tính toán bằng Monte Carlo nhằm xác định phân bố góc của tán xạ hai lần cho các mẫu nhôm và Nikel dạng trụ, sử dụng tiết diện Klein-Nishina tương đối tính Trong nghiên cứu này, sự khác biệt giữa tiết diện Thompson phi tương đối và tiết diện Klein-Nishina được nghiên cứu tại các năng lượng khác nhau Bên cạnh đó, các ảnh hưởng của việc sử dụng tiết diện Ribberfors (hiệu chỉnh cho sự phân bố động lượng của electron) cũng được nghiên cứu Nó cho thấy rằng, tiết diện tương đối tính và phi tương đối là khá khác biệt tại năng lượng 160 keV, nhưng sự phụ thuộc vào năng lượng của hai tiết diện này là giống nhau một cách cơ bản Hơn nữa, tiết diện tương đối Klein-Nishina và Ribberfors không có sự khác nhau đáng

kể cho việc tính toán tán xạ hai lần

Năm 2004, Y Kakutani và N Sakai đã công bố nghiên cứu [13] dựa trên mô phỏng Monte Carlo cho phép đo tán xạ Compton với các tia X tới phân cực tuyến tính hoặc ellip Trong công trình này, phổ năng lượng của tán xạ Compton hai lần được tính toán như các hàm của năng lượng tia X tới và số nguyên tử (Z) của các mẫu có hình dạng và kích thước khác nhau

Năm 2013, U A Tarim và các cộng sự đã viết một phần mềm Monte Carlo để mô phỏng các phép đo tán xạ [15] Phần mềm này cho phép phân tích sự phân bố năng lượng của các photon đến đầu dò sau khi trải qua quá trình tán xạ Compton bên trong mẫu Nghiên cứu cũng chỉ ra sự phụ thuộc của các sự kiện tán xạ ngược nhiều lần vào bề dày bia

và năng lượng của photon tới

Các phần mềm Monte Carlo MCSHAPE và MCSHAPE3D đã được phát triển bởi Fernández và các cộng sự để mô phỏng quá trình vận chuyển của photon tới ở trạng thái phân cực bất kỳ [8] Các phần mềm này có thể tính toán cường độ tán xạ một lần và nhiều lần cho hình học đo tán xạ

Bên cạnh đó, một số phần mềm Monte Carlo được phát triển cho mục đích tổng quát như MCNP, GEANT, PENELOPE cũng có thể được sử dụng để mô phỏng cho bài toán tán

xạ photon Chẳng hạn, Sy Minh Tuan Hoang và các cộng sự đã sử dụng phần mềm MCNP5

để mô phỏng phổ tán xạ trên bia nhôm với photon tới 662 keV tại các góc tán xạ từ 600

-1200 [16] Sự biến thiên của tán xạ một lần và nhiều lần theo góc tán xạ được chỉ ra trong nghiên cứu

Nhận xét: Phương pháp Monte Carlo thể hiện ưu điểm ở khả năng tính toán linh hoạt

mà không bị giới hạn bởi hình học của phép đo Do đó, nó có thể được sử dụng để hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần cho các phép đo tán xạ Compton thực nghiệm Tuy nhiên, phương pháp Monte Carlo cũng có những hạn chế nhất định

Thứ nhất, thời gian tính toán cho phương pháp Monte Carlo là khá lâu

Thứ hai, đây là phương pháp thống kê của các sự kiện ngẫu nhiên nên độ chính xác của kết quả còn phụ thuộc vào số lượng phép thử

Thứ ba, phương pháp này đòi hỏi phải biết rõ về hình học của hệ đo, cũng như các thành phần vật liệu của các đối tượng cấu thành hệ đo

Các vấn đề nêu trên khiến cho phương pháp Monte Carlo bị giới hạn chỉ có thể ứng dụng cho các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Đối với các phép đo kiểm định tại hiện trường dùng kỹ thuật tán xạ gamma như: khảo sát khuyết tật trong vật liệu, đo mặt phân cách giữa hai môi trường v.v mà chúng đòi hỏi phải xử lý kết quả trong thời gian ngắn và hình học cũng như thành phần của đối tượng đo không thể xác định thì phương pháp Monte Carlo không thể đáp ứng được

Phương pháp bán thực nghiệm:

Năm 2007, Fernández và các cộng sự đã báo cáo về một quy trình để hiệu chỉnh tán

xạ nhiều lần từ các tín hiệu tán xạ Compton [9] Trong đó, một phần mềm Monte Carlo,

MCSHAPE3D, được sử dụng để tính toán hệ số hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần (hệ số này được định nghĩa là tỉ số giữa cường độ tán xạ một lần và cường độ tổng của các tia tán xạ) cho một số mẫu có bề dày khác nhau Sau đó, một thuật toán nội suy được áp dụng để xác định

hệ số hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần tại một bề dày bất kỳ mà phép đo thực nghiệm thực hiện, dựa trên các dữ liệu mô phỏng Quy trình này đã được ứng dụng vào phép đo mật độ của các tấm gỗ bằng thiết bị đo tán xạ CDP500 Các dữ liệu đo từ CDP500 được so sánh với thiết bị đo suy giảm DPX200 cho thấy có sự phù hợp tốt

Nhận xét: Phương pháp trên có sự kết hợp giữa mô phỏng Monte Carlo và dữ liệu thực nghiệm, nên chúng tôi tạm gọi là phương pháp bán thực nghiệm Phương pháp này cải thiện hạn chế về thời gian tính toán của phương pháp Monte Carlo Bởi vì, nó chỉ cần thực hiện một số mô phỏng Monte Carlo cho các bề dày khác nhau của mẫu Sau đó, hệ số hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần có thể được tính toán nhanh chóng cho mẫu đo thực nghiệm với thuật toán nội suy Tuy nhiên, phương pháp này cũng đòi hỏi sự biết rõ về hình học của phép đo, nên nó không thể ứng dụng được cho việc hiệu chỉnh đối với các phép đo khảo sát khuyết tật hay đo mặt phân cách giữa hai môi trường

Nhận xét: Phương pháp trên cho phép xác định thành phần tán xạ một lần và nhiều lần chỉ dựa trên dữ liệu của phổ tán xạ thực nghiệm và các thông số đặc trưng của đầu dò ghi nhận bức xạ, mà không cần quan tâm đến hình học của hệ đo như các phương pháp trước đây Hơn nữa, việc tái tạo đỉnh phổ tán xạ Compton một lần bằng giải tích và việc trừ

dữ liệu phổ tán xạ thực nghiệm cho phổ tán xạ một lần để thu được phổ tán xạ nhiều lần có thể thực hiện nhanh chóng bằng chương trình máy tính Do đó, phương pháp này có thể áp dụng cho bài toán hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần đối với các phép đo khảo sát khuyết tật hay

đo mặt phân cách giữa hai môi trường Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp cần phải được đánh giá cẩn thận

Có thể thấy rằng, độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào độ chính xác của việc tái tạo đỉnh phổ tán xạ Compton một lần bằng phương pháp giải tích Ở đây, có một số quan điểm được nêu ra để đánh giá việc tái tạo đỉnh phổ như sau:

Thứ nhất, độ giãn nở (hay FWHM) của đỉnh phổ tán xạ Compton một lần được đóng góp bởi 3 thành phần: thăng giáng đặc trưng của hệ ghi nhận bức xạ; sự giãn nở Doppler cho năng lượng của photon tán xạ do các electron ở trạng thái chuyển động trong bia; mỗi

vị trí tán xạ trong bia sẽ nhìn đầu dò với một góc khối Ω thông qua ống chuẩn trực, do đó các tia tán xạ Compton một lần đến đầu dò sẽ có góc tán xạ là θ0 ± ∆θ0 tương ứng với năng lượng E± ∆E keV, điều này gây ra một sự mở rộng dải năng lượng của các tia photon tán

xạ Compton một lần phụ thuộc vào góc khối của ống chuẩn trực đầu dò Nhưng việc tái tạo đỉnh phổ tán xạ Compton một lần theo Manpreet Singh và các cộng sự [17-19] chỉ sử dụng thông số FWHM đặc trưng của đầu dò Nó sẽ gây ra một sự sai lệch giữa FWHM của đỉnh phổ tái tạo và FWHM của đỉnh tán xạ Compton một lần thực tế, đặc biệt với trường hợp ống chuẩn trực đầu dò có kích thước lớn thì sự sai lệch này trở nên đáng kể

Thứ hai, việc lấy độ cao của đỉnh tán xạ thực nghiệm trở thành độ cao của đỉnh tán

xạ Compton một lần khiến cho phổ tán xạ nhiều lần (đạt được sau khi lấy phổ thực nghiệm trừ cho phổ tán xạ một lần) tồn tại một điểm dị thường bằng 0 tại vị trí ứng với đỉnh phổ tán

xạ một lần Điều này là không phù hợp với sự quan sát trong nghiên cứu của U Akar Tarim [15], hình 1.2

Ghi chú: Mối quan hệ giữa năng lượng của photon tán xạ Compton một lần (E) với năng lượng của photon tới (E0) và góc tán xạ θ như sau:

0 0

2

EE

E

1 (1 cosθ)mc

=

Hình 1.1 Phổ tán xạ tổng và đỉnh phổ tán xạ Compton một lần [17]

(c) Phổ tán xạ tổng (d) Đỉnh phổ tán xạ Compton một lần

Hình 1.2 Phổ tán xạ tổng, phổ tán xạ nhiều lần và phổ tán xạ một lần [15]

Hình 1.3 [18] cho thấy khi so sánh các kết quả tán xạ nhiều lần được xác định giữa phương pháp thực nghiệm và Monte Carlo cho thấy có sự sai biệt ở khá nhiều bề dày tại các mức năng lượng khác nhau Các tác giả cho rằng các sai biệt này là không đáng kể nhưng không đưa ra đánh giá định lượng Ở đây, các giá trị của sự kiện tán xạ nhiều lần xác định dựa trên phương pháp thực nghiệm được quan sát thấy thường nhỏ hơn giá trị Monte Carlo Điều này có thể được giải thích như sau:

Hình 1.3 So sánh giữa các sự kiện tán xạ nhiều lần được xác định bằng phương

pháp thực nghiệm và Monte Carlo [18]

Tổng Nhiều lần Một lần

Với các phép đo mà ống chuẩn trực của đầu dò có kích thước nhỏ (đường kính  0,8 cm) thì sai lệch về FWHM của đỉnh phổ tán xạ Compton một lần giữa phổ thực tế và phổ tái tạo có thể xem như không đáng kể (do góc khối của ống chuẩn trực đầu dò nhỏ nên sự

mở rộng dải năng lượng của các tia photon tán xạ Compton một lần không đáng kể, sự giãn

nở năng lượng do hiệu ứng Doppler có thể bỏ qua) Việc lấy độ cao của đỉnh phổ tái tạo bằng với độ cao phổ thực nghiệm là lớn hơn so với độ cao thực tế của phổ tán xạ Compton một lần, dẫn đến phân bố của đỉnh phổ tái tạo lớn hơn đỉnh phổ tán xạ Compton một lần thực tế, như vậy phân bố của tán xạ nhiều lần được xác định sẽ nhỏ hơn so với phân bố của tán xạ nhiều lần thực tế Nếu xem rằng tán xạ nhiều lần từ mô phỏng Monte Carlo xấp xỉ với thực tế thì giả thiết nêu ra sẽ giải thích cho các kết quả quan sát được

Như vậy, nhìn chung thì bài toán xác định các thành phần tán xạ một lần và nhiều lần trong phép đo tán xạ photon đã được giải quyết bằng nhiều phương pháp khác nhau Mỗi phương pháp đều có ưu thế và những hạn chế nhất định Nhưng một thực tế rằng, cho đến nay vẫn chưa có một phương pháp nào được công bố mà nó cho phép xác định nhanh, chính xác các thành phần tán xạ một lần và nhiều lần mà không cần quan tâm đến hình học của phép đo Nhu cầu về một phương pháp như vậy để hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần nhằm làm chính xác hóa kết quả đo kiểm tra khuyết tật trong vật liệu, đo mật độ khối lượng v.v hiện vẫn còn đang bỏ ngõ

Những năm gần đây, Manpreet Singh và các cộng sự đã thực hiện và công bố nhiều nghiên cứu có tính hệ thống để đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện thực nghiệm khác nhau lên tán xạ nhiều lần Trong đó, một số nghiên cứu tiêu biểu có liên quan đến đề tài sẽ được trình bày sau đây

Năm 2006, Manpreet Singh và các cộng sự đã công bố nghiên cứu về sự phân bố năng lượng và cường độ của tán xạ Compton nhiều lần trên bia Đồng với các tia gamma tới

có năng lượng lần lượt 279, 662, 1120 keV [18] Trong đó, một đầu dò NaI(Tl) được sử dụng để ghi nhận các tia gamma tán xạ tại góc đo 600 so với tia gamma tới Kết quả của nghiên cứu cho thấy, cường độ tia gamma tán xạ nhiều lần tăng lên theo sự gia tăng của bề dày bia và đạt tới bão hòa sau một giá trị của bề dày, được gọi là bề dày bão hòa Giá trị bề dày bão hòa tăng lên theo sự gia tăng của năng lượng tia gamma tới Mặt khác, tỉ số giữa số

sự kiện tán xạ một lần và tán xạ nhiều lần được ghi nhận bởi đầu dò là suy giảm theo sự gia tăng của bề dày bia

Ảnh hưởng của ống chuẩn trực đầu dò và bề dày bia đối với các tia gamma tán xạ nhiều lần cũng được nghiên cứu với gamma tới có năng lượng 662 keV [19,20] Trong đó,

Manpreet Singh và các cộng sự [19] đã đo thực nghiệm trên các ống bia nhôm dạng trụ có đường kính khác nhau và đầu dò NaI(Tl) đặt tại góc tán xạ 900 Mặt khác, Arvind D Sabharwal và các cộng sự [20] đã tiến hành nghiên cứu với mô hình tán xạ ngược, đầu dò NaI(Tl) đặt tại góc 1800 so với tia gamma tới, trên các tấm bia nhôm dạng phẳng có bề dày khác nhau Cả hai nghiên cứu này đều chỉ ra rằng, cường độ tia gamma tán xạ nhiều lần tăng lên theo sự gia tăng của bề dày bia và đạt tới bão hòa Đồng thời, số lượng tia gamma tán xạ nhiều lần được ghi nhận cũng tăng lên theo sự gia tăng kích thước của ống chuẩn trực đầu dò, tuy nhiên, bề dày bão hòa lại không thay đổi bởi thông số này

Ảnh hưởng của góc tán xạ (góc tạo bởi tia gamma tới và tia gamma tán xạ) lên các tia gamma tán xạ nhiều lần với gamma tới 662 keV đã được báo cáo [17] vào năm 2007 Trong đó, đầu dò NaI(Tl) được đặt tại các góc đo khác nhau, ứng với góc tán xạ từ 500-

1300, để ghi nhận phổ tán xạ từ các bia Đồng có bề dày khác nhau Kết quả của nghiên cứu cho thấy, ứng với mỗi góc tán xạ thì cường độ tia gamma tán xạ nhiều lần tăng lên theo sự gia tăng của bề dày bia và đạt tới bão hòa Giá trị của bề dày bão hòa giảm dần từ 14,4 - 5,0

mm khi góc tán xạ tăng từ 500-800 và giảm từ 27,0 – 18,0 mm khi góc tán xạ tăng từ 1000

-1300 Đồng thời, nghiên cứu này còn chỉ ra rằng với mỗi bề dày bia thì cường độ tia gamma tán xạ nhiều lần suy giảm từ 500-800, đạt đến tối thiểu tại 900 và gia tăng từ 1000-1300 Sự biến thiên với quy luật nêu trên của cường độ tia gamma tán xạ nhiều lần theo góc tán xạ càng trở nên rõ ràng đối với các bia có bề dày lớn

Các nghiên cứu trên [17-20] đã cho thấy các quy luật biến thiên của tán xạ nhiều lần theo các thông số hình học như bề dày bia, góc tán xạ, ống chuẩn trực đầu dò Đây là các công việc cần thiết làm cơ sở để có thể lựa chọn bố trí thí nghiệm tối ưu cho từng mục đích nghiên cứu Mặc dù, các ý tưởng nghiên cứu này đã được công bố nhưng nó vẫn cần phải được thực hiện trên mỗi hệ máy riêng biệt để làm cơ sở dữ liệu, bởi vì mỗi hệ máy sẽ có các đặc trưng khác nhau Ngoài ra, ý tưởng về khảo sát ảnh hưởng của hình học đo lên tán xạ một lần vẫn chưa thấy được công bố ở các tạp chí quốc tế

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Ở nước ta, trong thời gian gần đây đã có một số công trình nghiên cứu về phương pháp đo tán xạ gamma Trong đó có các công trình tiêu biểu như sau:

Năm 2005, Trần Đại Nghiệp [24] đã nghiên cứu phương pháp kiểm tra khuyết tật kỹ thuật số dùng phương pháp tán xạ ngược gamma bằng thực nghiệm với đầu dò nhấp nháy NaI(Tl), máy phân tích đa kênh (MCA) 4096 kênh và nguồn 137Cs Trong công trình này, các vật liệu như: thép cacbon, thép không gỉ và gạch chịu lửa đã được khảo sát Kết quả là

tác giả đã đánh giá được hình dạng của khuyết tật trong bia thông qua số đếm tán xạ ngược ghi nhận tại các vị trí quét khác nhau

Năm 2008, Trương Thị Hồng Loan và các cộng sự [23] đã sử dụng chương trình MCNP để mô phỏng phổ tán xạ ngược gamma trên bia nhôm ghi nhận bằng đầu dò HPGe, với hai nguồn 192Ir và 60Co Các tác giả đã khảo sát ở các góc tán xạ từ 600–1200 và các bề dày khác nhau của bia nhôm, trong hai trường hợp góc giữa bia và chùm tia gamma tới là

300 hoặc 450 Kết quả cho thấy, độ lệch giữa năng lượng của đỉnh tán xạ từ mô phỏng so với năng lượng tán xạ tính từ lý thuyết đều nhỏ hơn 10% Đồng thời, các tác giả cũng đưa ra nhận xét rằng khi thay đổi góc tán xạ từ 600–1200 thì thành phần tán xạ một lần tăng và thành phần tán xạ nhiều lần giảm Bề dày bão hòa cho bia nhôm đối với năng lượng 316,5 keV của nguồn 192Ir là 1 cm

Năm 2010, Hoàng Sỹ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng [25] đã tiến hành mô phỏng Monte Carlo bằng chương trình MCNP và làm thực nghiệm so sánh đối với phép đo bề dày vật liệu bằng phương pháp tán xạ ngược gamma trên hệ thiết bị chuyên dụng MYO-101 (sử dụng đầu dò nhấp nháy YAP(Ce) và tia gamma 60 keV của nguồn 241Am) Trong công trình này, một số vật liệu như: giấy, plastic, nhôm và thép đã được khảo sát Về kết quả, các tác giả đã đưa ra các phương trình làm khớp từ dữ liệu mô phỏng và thực nghiệm về mối tương quan giữa cường độ chùm tia tán xạ ngược với bề dày cho các loại vật liệu nói trên Độ lệch giữa các kết quả thực nghiệm và mô phỏng trong khoảng 3,3% - 15,5%

Có thể nói rằng, tình hình nghiên cứu trong nước về phương pháp tán xạ gamma còn mang tính rời rạc, hiện nay chưa có nhóm nghiên cứu nào thực hiện các công việc một cách

hệ thống để giải quyết vấn đề một cách toàn diện Hướng nghiên cứu về hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần cho dữ liệu tán xạ Compton vẫn chưa được thực hiện Đây là một sự thiếu hụt lớn giữa khả năng nghiên cứu trong nước so với quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu về tán xạ gamma Trong tình hình đó, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đang có kế hoạch và mong muốn thực hiện các nghiên cứu có hệ thống và đầy đủ về tán xạ gamma

1.2 Nhận xét chương I

Trong bối cảnh tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới như đã trình bày, mục tiêu của đề tài là xây dựng một phương pháp cho phép xác định nhanh, chính xác các thành phần phổ tán xạ một lần và nhiều lần trong phổ tán xạ thực nghiệm Phương pháp như vậy sẽ được ứng dụng để hiệu chỉnh tán xạ nhiều lần trong dữ liệu đo thực nghiệm, nhằm làm chính xác hóa kết quả đo kiểm tra khuyết tật trong vật liệu, đo mật độ khối lượng v.v

CHƯƠNG II

HỆ ĐO GAMMA TÁN XẠ VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4

2.1 Hệ đo gamma tán xạ

Để có thể nghiên cứu trên các phổ đo thực tế cần phải có hệ thiết bị đo thực nghiệm,

do đó chúng tôi đã tiến hành xây dựng một hệ đo tán xạ ngược gamma tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Vật lý Hạt nhân - Kỹ thuật hạt nhân Hệ đo tán xạ ngược gamma của chúng tôi gồm ba khối chính:

• Khối nguồn: gồm nguồn phóng xạ, hộp đựng nguồn và ống chuẩn trực

• Khối đầu dò: gồm đầu dò và các lớp che chắn

• Bia tán xạ

2.1.1 Khối nguồn

Nguồn phóng xạ được sử dụng trong đề tài này là nguồn đồng vị 137Cs hoạt độ 5mCi

do hãng Eckert & Ziegler sản xuất Nguồn gồm vật liệu phóng xạ được nén thành viên hình trụ và được bọc kín bởi 2 lớp vỏ thép, lớp vỏ bên ngoài có dạng hình trụ đường kính 6 mm, chiều dài 8 mm như trong hình 2.1

Hình 2.1 Mô hình nguồn phóng xạ 137Cs Đặc trưng phát photon của nguồn 137Cs được trình bày trong bảng 2.1 [32]

Bảng 2.1 Đặc trưng phát tia X và tia gamma của nguồn 137Cs Năng lượng photon (keV) Số photon phát trên 100 phân rã

Trong phép đo tán xạ ngược, ta chỉ quan tâm đến các sự kiện photon phát ra từ nguồn tán xạ lên bia rồi đi đến đầu dò và được ghi nhận Tuy nhiên, photon phát ra từ nguồn có hướng ngẫu nhiên nên sẽ có một lượng nhất định các photon đi trực tiếp từ nguồn đến đầu dò mà không tán xạ lên bia, hoặc tán xạ với các góc khác nhau, gây ra các số đếm không mong muốn Do đó nguồn phóng xạ cần được che chắn, kết hợp với việc sử dụng ống chuẩn trực để thu hẹp chùm tia đi từ nguồn đến bia

Ngoài ra, cũng cần lưu ý vấn đề an toàn bức xạ khi thực hiện các phép đo Hộp chứa nguồn phải được thiết kế sao cho suất liều ở xung quanh hộp thấp hơn suất liều giới hạn đối với dân thường theo luật năng lượng nguyên tử Việt Nam

Dựa vào khảo sát bằng code mô phỏng MCNP5, chúng tôi thiết kế hộp chứa nguồn làm bằng chì và có dạng hình trụ đường kính 22 cm, chiều dài 24 cm, được gia công để tạo

ra hai lỗ hình trụ đồng trục từ hai đầu của hộp, lần lượt có đường kính 3 cm và 5 cm, độ sâu

14 cm và 10 cm

Hình 2.2 Mô hình hộp chứa nguồn

Ống chuẩn trực là một khối trụ rỗng bằng chì chiều dài 20 cm, đường kính ngoài 5

cm, đường kính trong lần lượt là 1,0cm, 1,5cm hoặc 2,0cm Khi sử dụng, ống sẽ được lắp vào hộp chứa nguồn từ phía trước của hộp, vừa khít với lỗ 5 cm đã được gia công sẵn Sau khi lắp vào hộp chứa nguồn, phần nhô ra bên ngoài của ống chuẩn trực là 10 cm

Hình 2.3 Mô hình ống chuẩn trực nguồn với đường kính trong 1,0cm

Nguồn phóng xạ được gắn vào đầu một thanh thép hình trụ đường kính 3 cm dài 25

cm, ở một đầu của thanh có khoan một lỗ hình trụ đường kính 6 mm độ sâu 8 mm; nguồn được lắp vừa khít vào lỗ này Khi sử dụng, thanh thép được lắp vào hộp chứa nguồn từ phía sau của hộp, sao cho nguồn phóng xạ hướng về phía trước Hình 2.4 mô tả cách lắp ráp các chi tiết của khối nguồn:

Hình 2.4 Cách lắp ráp các chi tiết của khối nguồn 2.1.2 Bia tán xạ

Với mục tiêu khảo sát các đặc trưng của phổ tán xạ gamma theo các hình học đo khác nhau, chúng tôi đã sử dụng nhiều loại hình học và vật liệu bia khác nhau: các bia nhôm dạng tấm phẳng, các bia thép hình trụ đặc

2.1.2.1 Bia nhôm dạng tấm phẳng

Các bia nhôm được sử dụng có kích thước có thể hứng toàn bộ chùm tia gamma từ nguồn là các tấm phẳng với quy cách 100mm x 300mm có bề dày thay đổi từ 2,0mm đến 100,6mm Bề dày của các tấm bia được đo bằng thước kẹp có sai số 0,1mm Qua khảo sát

trên thị trường, chúng tôi lựa chọn sử dụng mác nhôm 5052 với các thành phần được cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Hàm lượng các nguyên tố trong nhôm 5052

Bảng 2.3 Hàm lượng các nguyên tố trong thép C45

2.1.3.1 Đầu dò nhấp nháy NaI(Tl)

Đầu dò được sử dụng trong đề tài này là đầu dò NaI(Tl) loại 802 do hãng Canberra sản xuất có kích thước hình học 7,62cm×7,62cm với độ phân giải 7,5% tại đỉnh năng lượng

662 keV của nguồn đồng vị 137Cs Đầu dò này là một hình trụ kín bên trong có chứa tinh thể

NaI(Tl), ống nhân quang, tấm chắn sáng, cửa sổ nhôm và 14 chân cắm để kết nối với Osprey Đầu dò có các thông số kỹ thuật như sau:

• Tinh thể NaI(Tl) hình trụ có kích thước 7,62 x 7,62cm (3 inch x 3 inch)

• Mặt trước tinh thể từ ngoài vào là một cửa sổ nhôm dày 0,05mm, một lớp silicon dày 1,1mm và một lớp phản xạ nhôm oxit dày 1,6mm

• Mặt bên của tinh thể từ ngoài vào trong gồm một lớp nhôm dày 0,5mm và một lớp phản xạ bằng bột nhôm oxit dày 1,9mm

• Mặt sau của tinh thể là cửa sổ bằng kính dẫn sáng dày 3mm

• Phía dưới lớp dẫn sáng là ống nhân quang điện được bọc trong lớp vỏ nhôm hình trụ có đường kính 8,26cm; chiều dài 3cm

Các tia phóng xạ từ môi trường, những tia phóng xạ trực tiếp từ nguồn đến đầu dò, các photon phát ra từ nguồn tán xạ lên bia rồi đi đến tinh thể của đầu dò theo nhiều góc tán

xạ khác nhau sẽ gây ra các số đếm không mong muốn, làm giảm độ chính xác của phép đo

Để hạn chế các số đếm không mong muốn này, đầu dò phải được che chắn Phần che chắn cho đầu dò gồm có hai phần: phần sau là một khối trụ rỗng có chiều dài 20cm, đường kính trong 9,5cm, đường kính ngoài 11,5cm dùng để bao quanh ống nhân quang điện và osprey; phần trước là một khối trụ rỗng có chiều dài 27cm, đường kính trong 9,5cm, đường kính ngoài 15,5cm và bao quanh toàn bộ tinh thể NaI(Tl) của đầu dò

Hình 2.7 Đầu dò NaI(Tl) 802 do Canberra sản xuất

Đối với các phép đo trên bia trụ đặc, đầu dò được trang bị thêm ống chuẩn trực bằng chì có đường kính chuẩn trực là 3cm

Hình 2.8 Mô hình khối đầu dò có trang bị ống chuẩn trực

Đối với các phép đo trên bia nhôm dạng tấm phẳng, khối đầu dò không được trang bị ống chuẩn trực, đồng thời đầu dò được đẩy lên phía trước sao cho bề mặt tinh thể sát với mặt trước của khối chì che chắn

2.1.3.2 Osprey

Osprey là một thiết bị hiệu suất cao được thiết kế cho phòng thí nghiệm và đo đạc thực tế Đây là một thiết bị nhỏ gọn có đầy đủ tiền khuếch đại và các tính năng kỹ thuật số MCA, đồng thời cung cấp nguồn điện cao thế cho đầu dò Osprey đã thay thế được các thiết

bị riêng biệt trước đây và được kiểm soát một cách dễ dàng bằng máy tính thông qua cổng kết nối USB và phần mềm Genie – 2000 Nguồn nuôi được dùng trực tiếp từ nguồn điện 5V

Tinh thể NaI(Tl)

Ống chuẩn trực đầu dò

Ống nhân quang điện

2.1.4 Hệ khung cơ học và các giá đỡ

Để bố trí các khối nêu trên thành một hệ đo hoàn chỉnh, trong đề tài này sử dụng một

hệ khung cơ học đã được thiết kế để lắp đặt khối đầu dò và khối nguồn Hệ khung cơ học bao gồm:

• Một xe nâng có khả năng điều chỉnh độ cao bàn nâng của xe Khi cần nâng, một máy bơm gắn dưới sàn xe sẽ hoạt động để bơm dầu thủy lực từ bể chứa (gắn dưới sàn xe) vào trong xi lanh, từ đó tạo lực đẩy cho pít tông nâng bàn nâng lên cao Khi cần hạ xuống, van đóng mở trên xi lanh mở ra để đưa dầu thủy lực theo ống dẫn về lại bể chứa Chiều dài hành trình của bàn nâng là 70 cm Trên mặt bàn nâng có hai thanh ray chạy dọc theo chiều dài của mặt bàn

• Khung di chuyển: gồm khung thép hình chữ nhật gắn với bốn bánh xe bằng thép Các bánh xe này lăn trên hai thanh ray của bàn nâng để di chuyển khung thép dọc theo chiều dài bàn nâng Lực di chuyển khung được tạo ra bởi một động cơ điện gắn phía dưới khung Động cơ có thể đảo chiều quay để thay đổi chiều di chuyển của khung Chiều dài hành trình di chuyển của khung là 100 cm Mặt trên của khung có gắn hai thanh ray được uốn thành hai nửa vòng tròn đồng tâm

Hình 2.10 Mô hình xe nâng và khung di chuyển

• Bộ giá đỡ khối nguồn và khối đầu dò được gắn với các bánh xe bằng thép để có thể di chuyển trên đường ray hình nửa vòng tròn, nhờ đó có thể điều chỉnh góc tới bia của chùm tia gamma phát ra từ nguồn và góc nhìn bia của đầu dò Bộ giá

đỡ này cũng được thiết kế để có thể thay đổi khoảng cách từ nguồn phóng xạ và đầu dò tới bia Khối nguồn và khối đầu dò được giữ cố định trên các giá đỡ nhờ