Xác định hệ số hấp thụ bức xạ của nhôm đối với Beta bằng hệ đếm ST 360

Bài viết Xác định hệ số hấp thụ bức xạ của nhôm đối với Beta bằng hệ đếm ST 360 trình bày Hệ số hấp thụ của bức xạ đối vật liệu là thông số rất quan trọng tính toán che chắn an toàn. Nó liên quan đến tính chất của loại bức xạ, năng lượng bức xạ, bản chất và mật độ của vật liệu che chắn,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định hệ số hấp thụ bức xạ của nhôm đối với Beta bằng hệ đếm ST 360TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 08 - 2018ISSN 2354-1482XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ BỨC XẠ CỦA NHÔM ĐỐI VỚI BETABẰNG HỆ ĐẾM ST-360Trương Văn Minh1Trần Huy Dũng1Nguyễn Thị Thùy Trang1TÓM TẮTHệ số hấp thụ của bức xạ đối vật liệu là thông số rất quan trọng tính toán chechắn an toàn. Nó liên quan đến tính chất của loại bức xạ, năng lượng bức xạ, bảnchất và mật độ của vật liệu che chắn.Việc xác định hệ số hấp thụ bức xạ của vật liệulà cần thiết nó phục vụ cho vấn đề an toàn bức xạ. Bài báo thiết lập hệ đo hệ số hấpthụ bức xạ của nhôm đối với bức xạ beta nhằm kiểm tra đánh giá kết quả tính toán lýthuyết và số liệu thực nghiệm. Thực nghiệm đo đạc hệ số hấp thụ của nhôm đối vớibức xạ beta bằng hệ đếm ST-360 do Mỹ sản xuất. Kết quả cho thấy có sự phù hợpgiữa lý thuyết và thực nghiệm với sai số nhỏ và độ chính xác cao.Từ khóa: Hệ số hấp thụ bức xạ, bức xạ beta, hệ đếm ST-360tiếp theo gọi là electron thứ cấp hay1. Tổng quandelta electron. Do hạt beta chỉ mất mộtTrong quá trình tương tác của bứcphần năng lượng để ion hóa nguyên tửxạ như alpha và beta, các tia gamma vànên dọc theo đường đi của mình, nó cótia X với vật chất, tùy thuộc vào loại vàthể gây ra một số lớn cặp ion [3].năng lượng của bức xạ cũng như bảnDo hạt beta mất năng lượng dọcchất của môi trường hấp thụ mà xảy ratheo đường đi của mình nên nó chỉ đicác hiệu ứng khác nhau. Tuy nhiên cácđược một quãng đường hữu hạn. Nhưhiệu ứng chung khi tương tác của bứcvậy, khi đi qua vật chất chùm tia này bịxạ với vật chất là kích thích và ion hóadừng lại sau một quãng đường đi nàonguyên tử của môi trường hấp thụ [1, 2,đó. Khoảng đường đi này gọi là quãng3]. Trong khuôn khổ của bài viết nàychạy của hạt beta, quãng chạy của hạtchúng tôi trình bày quá trình tương tácbeta phụ thuộc vào năng lượng tia betacủa hạt beta với vật chất.và mật độ vật chất của môi trường hấpDo hạt beta mang điện tích nên cơthụ. Biết được quãng chạy của hạt betachế tương tác của hạt beta là tương tácvới năng lượng cho trước có thể tínhtĩnh điện với các electron quỹ đạo làmđược độ dày của vật che chắn làm từ vậtkích thích và ion hóa môi trường. Hạtliệu cho trước. Một đại lượng thườngbeta mất một phần năng lượng Et để bứtmột electron ra ngoài. Trong nhiềudùng khi tính toán thiết kế che chắn làtrường hợp electron bị bứt ra có độngđộ dày hấp thụ một nửa, tức là độ dàynăng đủ lớn để có thể ion hóa nguyên tửcủa chất hấp thụ làm giảm số hạt betaTrường Đại học Đồng NaiEmail: truongminhdnu@gmail.com1130TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 08 - 2018ISSN 2354-1482N: Số đếm ghi nhận được khi có vậtliệu che chắn giữa nguồn và máy đo.N0: Số đếm ghi nhận được khiban đầu còn lại 1/2 sau khi đi qua bảnhấp thụ [3, 4].Ngoài bề dày tuyến tính d(cm)người ta còn dùng bề dày mật độdm(g/cm2), được xác định như sau:không có vật liệu che chắn giữa nguồnvà máy đo.Như vậy, ta tiến hành đo đạc thựcnghiệm để xác định số đếm N, số đếmN0 ứng với các vật liệu nhôm có bề dàyd khác nhau. Từ đó sẽ tính được hệ sốhấp thụ bức xạ của nhôm đối với bức xạbeta.2.2. Thiết bị thực nghiệmHệ ST-360 bao gồm các đầu nốiBNC và MHV, nguồn nuôi thế cao cóđộ ổn định cao, mức thay đổi điện áp từ0 tới +1200V, dòng 0.5mA ứng vớiđiện thế 1200V phù hợp với ống đếmGeiger Muller (GM) sử dụng đầu dònhấp nháy.Quá trình tiến hành thí nghiệmđược thực hiện thông qua việc kết nốivới máy tính trên hệ điều hànhMicrosoft Windows qua cổng RS232hoặc USB. Phần mềm LABLINK hỗ trợtất cả các điều khiển của ST-360 và chophép truyền dữ liệu theo thời gian thựcvào máy tính. Dữ liệu này có thể đượclưu trong các tập tin tương thích dạngbảng nên dễ dàng phân tích dữ liệu vàbiểu diễn các đồ thị khi xử lý bằngnhững phần mềm khác.(1)Trong đó là mật độ khối của chấthấp thụ tính theo g/cm3.2. Cơ sở lý thuyết và thiết bịthực nghiệm2.1. Cơ sở lý thuyếtĐo đạc thực nghiệm dựa trên cơ sởlý thuyết về sự suy giảm của bức xạ khiđi qua vật chất. Để tính toán độ hấp thụcủa beta, ta sử dụng công thức:I = I 0 .e − µx(2)Với µ là hệ hấp thụ tuyến tính, x làbề dày của vật liệu(cm), I là cường bứcxạ sau khi qua vật liệu che chắn, I0 làcường độ bức xạ ban đầu. Khi đo đạcthực nghiệm chúng ta có thể đo đạc sựsuy giảm của số đếm mà hệ ghi nhậnđược sau khi bức xạ qua vật liệu thay vìđo độ suy giảm về cường độ bức xạ.Như vậy, ta có thể sử dụng công thứctính sự suy giảm bức xạ theo số đếm ghinhận được khi đi qua vật liệu như sau:(3)(4)Trong đó:131TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 08 - 2018ISSN 2354-1482Hình 1: Hệ đếm ST-360 [5, 7]Phần mềm có thể thực hiện việcthế sau mỗi chu trình đếm. Phần mềmđếm lặp lại số lần đếm và thời gian địnhđã hỗ trợ đầy đủ phần điều khiển hệ phổtrước, đồng thời có chế độ lặp cho phépkế ST-360 tương thích PC chạy trongtự động đếm lặp theo bước tăng của caomôi trường Windows XP, Windows 7.Hình 2: Giao diện p ...