Vat Ly Hat Nhan Va Ung Dung

7/31/2019 Vat Ly Hat Nhan Va Ung Dung

1/101

NXBi hc quc gia H Ni 2007, 101 Tr.

T kho: Phng x, phng xtnhin, tia v tr , phgamma,ng dng ca phng x, phng x, phng xnhn to, ng dng ca phng xnhn to, ng v phng x, ph ng php n tron, ph ng php gamma, Mssbauer, h p th, pht x, vch ph gamma, tr ng bn trong vt l r n, o hiung Mssbauer.

Ti liu trong Th vin in t H Khoa h c T nhin c th c s d ng cho m c ch hc t p v nghin c u c nhn. Nghim c m mi hnh th c sao chp, in n phc

vcc mc ch khc n u khng c s ch p thun ca nh xu t bn v tc gi .

Mc lc

Ch ng 1 Phng x t nhin v cc ng d ng ..............................................................61.1 Ccng v phng xtrong tng sinh quyn (biosphere)........................... 6

1.1.1 Phng xtrongt ................................................................................... 61.1.2 Tia v tr ................................................................................................ 11

1.2 Cci l ng v n v o liu bc x..................................................... 141.2.1 Hot ................................................................................................... 141.2.2 Liu bc x............................................................................................ 141.2.3 Liu t ng ng sinh hc v liu hiu dng ....................................... 141.2.4 Xc sut hiung ngu nhin ca bc x............................................. 161.2.5 Liu gi i hn cho php .......................................................................... 16

1.3 Phng xtnhin trong mi tr ng i v i con ng i............................ 161.3.1 Chiu xngoi ....................................................................................... 161.3.2 Chiu xtrong........................................................................................ 181.3.3 Liu hiu dng tng cng(chiu xngoi v chiu xtrong) ............... 21

1.4 o hot phng xnh.......................................................................... 221.4.1 Khi nim hot phng xnh........................................................... 221.4.2 Phk gamma phng th p..................................................................... 24

Vt l h t nhn v ng d ng

Phm Qu c Hng


2/101

1.5 Phn tch nguyn tphng xtheo phgamma ....................................... 271.5.1 Nguyn tc ca ph ng php ................................................................ 271.5.2 Cc yu t nh h ng n chnh xc ca k t quphn tch............. 311.5.3 Phn tch cc mu khng cn bng phng x........................................ 32

1.6 Ph ng php phng xtnhin xcnh nini ................................... 331.6.1 Nguyn l............................................................................................... 331.6.2 Ph ng php uran-ch............................................................................ 341.6.3 Ph ng php cacbon phng x.............................................................. 36

1.7 Ph ng php nhit hunh quang xcnh nini .................................. 411.7.1 Hin t ng nhit hunh quang (thermoluminescence) ......................... 411.7.2 C s ca ph ng php nhit hunh quang xcnh nini............. 41

Ch ng 2 Phng x nhn t o v ng d ng ..................................................................432.1. Chto ccng v phng xnhn to..................................................... 43

2.1.1. Dng my gia tc................................................................................... 432.1.2. Chiu xb i n tron trong l phnng.................................................. 432.1.3. Tcc sn phm phn hch................................................................... 45

2.2. ng dng cc ngun bc xgamma, n tron c hot l n ....................462.2.1. Ch pnh gamma (Gammagraphy)........................................................ 462.2.2. Chiu xgamma (Gamma Irradiation).................................................. 472.2.3. ng dng cc hiung ho hc, vt l ca bc x............................... 48

2.3. Ph ng phpng v nh du................................................................. 492.3.1. Xcnh hmn .............................................................................. 502.3.2. Ph ng phpnh dung dng trong y, sinh, nng hc, thy vn....51

2.4. ng dng ng v phng xtrong cc phpo, kim tra lin tc............ 522.4.1. Phpo bdy....................................................................................... 522.4.2. Phpo mc, thtch, lu l ng cht lng........................................... 53

2.5. Ph ng php n tron.................................................................................. 542.5.1. Cc ngun ng v thng th ng .......................................................... 542.5.2. Xcnh m ca t bng ph ng php n tron............................... 552.5.3. ng dng n tron trong thm d, tm kim du..................................... 56

2.6. Ph ng php gamma xcnh mt ...................................................... 572.6.1. Xcnh mt bng bc xgamma truyn qua ................................. 572.6.2. Xcnh mt bng gamma tn x.................................................... 61

2.7. Mt ving dng c bit......................................................................... 62Ch ng 3 Hi u ng M ssbauer v ng d ng .............................................................65

3.1 Pht xv h p th..................................................................................... 653.1.1 Br ng vch phgamma (br ng tnhin) ........................................ 653.1.2 H p thcng h ng .............................................................................. 66

3.2 Hiung Mssbauer.................................................................................. 673.3 HsDebye - Waller ................................................................................ 683.4 Hiu ng Doppler..................................................................................... 693.5 Cc ht nhn Mssbauer ........................................................................... 70

3.6 K thut thc nghim o hiung Mssbauer ......................................... 71


3/101

3.6.1 Nguyn tc ............................................................................................. 713.6.2 Phk Mssbauer.................................................................................. 71

3.7 Nghin cu in t tr ng bn trong vt r n............................................ 723.7.1 T ng tc n cc (monopole ) ............................................................. 723.7.2 T ng tcin tcc (quadrupole electric) ......................................... 753.7.3 T ng tc t l ng cc (dipole magnetic) ...........................................76

3.8 Nghin cu daong nguyn ttrong tinh th......................................... 773.9 Phn tch pha ............................................................................................. 78

Ch ng 4 Chuy n d i gamma n i tng v ng d ng nghin c u tr ng bntrong v t rn ..................................................................................................79

4.1 Bc xgamma trong chuyn d i ni tng ................................................ 794.2 Nguyn tc ca ph ng phpo t ng quan gc gamma-gamma........... 804.3 Hm t ng quan gc ................................................................................. 814.4 T ng quan gc gamma-gamma nhiu lon v cc kiu o.....................834.5 Nhiu lon ca t ng quan gc gamma - gamma trongin tr ng tinh th

vt r n ....................................................................................................... 844.6 Nhiu lon ca t ng quan gc gamma-gamma trong ttr ng ............. 87

Ch ng 5 S hy pzitron v ng d ng trong nghin c u vt rn..........................935.1 T ng tc ca pozitron v i vt cht.......................................................... 93

5.1.1 Pozitron trong vt cht........................................................................... 935.1.2 Hy pozitron .......................................................................................... 94

5.2 Cc ph ng phpo hy pozitron nghin cu vt r n ............................. 97

5.2.1 Nguyn tc chung .................................................................................. 975.2.2 Ph ng phpo th i gian sng ca pozitron ........................................ 985.2.3 o phn bgc ca bc xhy........................................................... 1005.2.4 o n r ng Doppler ca nh hy .................................................. 102


4/101

http://www.ebook.edu.vn 5

L i ni uV t l ht nhn ng d ng l mt trong cc gio trnh bt buc thuc khung ch ng trnh

o to C nhn khoa hc vt l, chuyn ngnh Vt l ht nhn v c nhn Cng nghhtnhn, chuyn ngnhng dng v Nng l ng ca Tr ngi hc KHTN thuc HQGHN.

Gio trnh mang tn nhvy thc ra cn phi cha ng r t nhiu ni dung, t ccngdng vi mn ccng dng c quy m Cng nghnh in ht nhn. Tuy nhin, gio trnh phi c bin son ph h p v i th i l ng cho tng mn hc theo quynh ca khungch ng trnh. Mt khc, theo khung c mt sgio trnh khc vit vnhngng dng caVt l ht nhn nh: Cc ph ng php phn tch ht nhn, C s in ht nhn, My gia tc.Do vy gio trnh Vt l ht nhnng dng ny ch bao gm nhng ni dung sauy:

Ch ng 1- Trnh by nhng vn lin quann ccng dng ca phng xtnhin.Ch ng 2 - Mt s ng dng lin quann phng xnhn to.Ba ch ng sau lin quann ng dng ca mt shiu ng, qu trnh ht nhn trong cc

nghin cu vt r n hoc trong cc l nh vc khc.Ch ng 3 - Hiung Mssbauer vng dng.Ch ng 4 - Chuyn d i gamma ni tng (cascade) vng dng nghin cu tr ng bn

trong vt r n.

Ch ng 5 - Shupozitron vng dng nghin cu vt r n.Gio trnh ny c sa cha v bsung sau mt snm dngging dy cho sinh

vin ti tr ng i hc Khoa hc Tnhin nhng chc chn vn cn nhiu khim khuyt.Ti r t mong nhn c kin ng gp xy dng ca bn c, ccng nghi p v cc

em sinh vingio trnh c hon thin h n.Tc gi


5/101


Ch ng 1

Phng x t nhin v cc ng d ng

1.1 Cc ng v phng x trong t ng sinh quy n (biosphere)

T tro bi ca cc vn ca cc ngi sao, khong 4,5 t nm tr c y hnh thnhMt Tr i v hthng hnh tinh ca chng ta. Trongm tro bi , c mt l ng r t l n ccnguyn tphng x. Theo th i gian,a scc nguyn tphng xny phn r v tr thnhcc nguyn tbn, chng l thnh phn chnh ca hthng hnh tinh ca chng ta ngy nay.Tuy nhin, trong v Tri t vn cn nhng nguyn t phng x, l nhng nguyn t

phng xc th i gian bn r c tui ca Trit hoc l n h n. Ccng v phng xnycng v i sn phm phn r ca chng l ngun chnh ca bc xion ho tnhin tc dng lnmi sinh vt trn Trit. Mt ngun ca cc bc xion ho tnhin khc l cc tia v tr khi chngi vo tng kh quyn v bmt Trit.

Nng l ng nhit to ra trong qu trnh phn r ca cc nguyn t phng x, cng v inng l ng h p dn chnh l ngun gc ca nhit cao trong lng Trit. Ng i ta ctnh cng sut nhit to thnh ca uran tnhin l vo khong 8,7 mW/tn.

1.1.1 Phng x trong t

T nh lut phn r phng x

01/ 2

tN N exp ln2T

=

ta ddng tnh c t sN/N0 cc nguyn t ca ccng v phng xhin c th iim t trong Trit so v i chng khi hnh thnh trit, ph thuc vo th i gian bn r T1/2 ca ng v nhsau:

T1/2 N/N 0

10 8 nm10 9 nm

4,6.10 9 nm>10 10 nm

1,4.10 -4 4,1.10 -2

0.5>0.73

a) Cc dy phng x t nhinCc nguyn tphng xto thnh 3 dy phng x, ng u l ccng v 238U, 232Th v

235U: Dy Thori,ng u l 232Th, (T1/2=1,41.1010 nm, N/N0=0,8), cui cng l208Pb, cc

ng v ca dy ny c sA=4n, tc l bi sca 4. Dy Uran-Actini, bt u l 235U, (T1/2=7,47.108 nm, N/N0=0,011), k t thc l207Pb,

A=4n+3.


6/101


Dy Uran 238, bt u l 238U, (T1/2=4,47.109 nm, N/N0=0,8), k t thc l 206Pb,A=4n+2

C mt dy thtna, l dy 4n+1, bt u l235U, c T1/2=2,2.106 nm, nhh n tuica qu t chng 2000 ln, do n nay trongt hu nhkhng cn ccng v ca dyny.

Tt ccc ng v con chu ca ccng v m ca cc dyu c th i gian bn rT1/2 r t nh so v i cc ng v m, do cc dyu cn bng phng x, tc l hot tnh phng xca mi ng v phng xtrong mi dyu nhnhau.

Bng 1.1, 1.2 v 1.3 gi i thiu cci l ng c tr ng chong v ca cc dy phng x t nhin. Trong ct th nht c ghi thmph c p (abundance) ca mt s ng v trongthnh phn tnhin ca nguyn t. Ba ct cui l nng l ng trung bnh gii phng trong ccqu trnh phn r, , v bin hon electrone , th delectron Auger, bc xgamma v bcxhm BremsstrahlungIB . Cc gi tr trung bnh ny c sdng tnh liu bc xion

ho.Bng 1.1Dy 232 Th (4n)

Ht nhn( ph cp %) T1/2 Loi phn r

Nng l ng trung bnh trong1 phn r (keV)

e IB + + 232 Th (100%) 1,41.10 10 nm 4010 - -

228 Ra 5,75 n m - - - 15228 Ac 6,1 h - - 480 990228

Th 1,91 n m 5400 20 3224 Ra 3,7 ngy 5680 2 10220 Rn 56 s 6290 - -216 Po 150 ms 6780 - -212 Pb 10,6 h - - 175 145212 Bi 1,01 h - (64%) 2170 510 105

(36%)212 Po 300 ns 8780 - -208 Tl 3,05 pht - - 600 3375

208 Pb (52,4%) b n


7/101


Bng 1.2Dy Uran 238 U (4n+2)

Ht nhn

( ph cp %) T 1/2 Loi phn r


e IB + + 238 U (99,28%) 4,47.10 9 nm 4190 10 1

234 Th 24,1 ngy - - 16 9234m Pa 1,2 pht - - 820 14234 Pa 6,7 h - - 480 1903

234 U (0,0055%) 2,45.10 5 nm 4770 - -230 Th 7,5.10 4 nm 4670 - -226 Ra 1600 n m 4770 4 7

222 Rn 3,83 ngy 5490 - -218 Po 3,1 pht (99,98%) 6000 - -

- (0,02%)218 At 1,6 s (99,9%) 6690 - -

- (0,1%)214 Pb 27 pht - - 295 250214 Bi 20 pht - (99,98%) - 660 1510

(0,02%) 1,4 - -214 Po 164 s 7690 - -210 Tl 1,3 pht 1200 95 2700

210 Pb 22,3 n m - - 34 5210 Bi 5,01 ngy - - 390 -

210 Po 138,38 ngy 5300 - -206 Tl 4.2 pht - - 540 -

206 Pb (24,1%) b n


8/101


Bng 1.3Dy Uran-Actini 235 U (4n+3)

Ht nhn( ph cp %)

T1/2 Loi phn rNng l ng trung

bnh trong1 phn r (keV)

e +

235 U (0.71%) 7,04.10 8 nm 4380 43 155231 Th 1,06 ngy - - 173 29231 Pa 3,3.10 4 nm 4920 48 40227 Ac 21,3 n m - (98,6%)

(1,4%) 67 12 -227 Th 18,7 ngy 5900 54 110223 Fr 22 pht - - 395 63

223 Ra 11,4 ngy 5700 73 135219 Rn 4,0 s 6810 6 56215 Po 1,78 ms 7390 - -211 Pb 36 pht - - 68215 At 100 s 8020 - -211 Bi 2,1 pht (99,7%) 6550

- (0,3%) 10 47211 Po 520 ms 7400 - 8207

Tl 4,8 pht - - 494 3

207 Pb (22,1%) b n

b) Cc ng v phng x khc Ngoi ccng v thuc 3 dy phng xtnhin, cn c 18ng v thuc 16 nguyn t,

c th i gian bn r l n nn cn tn ti n by gi trong Trit. Bng 1.4 trnh by ccng v v mt s c tr ng ca chng.

Bng 1.4

Htnhn ph cp % T 1/2 (n m) Lo i phn r


e IB + + 40 K 0,0117 1,28.10 9 - 89% - 455 157

11%50 V 0,250 1,3.10 15 >70% - ? ~1100

-


9/101


144 Nd 23,8 2,1.10 15 1830 - -147 Sm 15,0 1,1.10 11 2230 - -148 Sm 11,2 7.10 15 1960 - -152 Gd 0,2 1,1.10 14 2140 - -176

Lu

2,6 3,6.1010

-

- 115 490174 Hf 0,16 2.10 15 2500 - -187 Re 6,26 5.10 10 - - 10 -186 Os 1,6 2.10 15 2800 - -190 Pt


10/101


Cn nh li 1Bq l 1 phn r/s, nguyn tgam ca 40K l 40 g, mt nguyn tgam ca40K c 6,023.1023nguyn t.

Vy hot ca 1 g40K c tnh nhsau:23

591g.6,023.10 .ln2 2,58.1040g.1,28.10 .365.24.3600s=

Ta ni hot ring ca 40K l 2.58.105 Bq/g Nu bit hm l ng trung bnh trongt ca 40K l 2,84.10-4% g/g (hay

2,84.10-6 g/g) th hot trung bnh ca ng v trongt c tnh nh sau: Tnh cho mt tn t.

6 6 235

910 g.2,84.10 .6,023.10 .ln2 7,3.10 Bq/ T

40g.1,28.10 .365.24.3600s

=

Bng 1.5Hot ring v ho t trung bnh trong t ca vi ng v

ng v Hot ring (Bq/g) Hm l ng (g/g) Ho t trung bnh (Bq/T)40 K 2,5.10 5 2,84.10 -6 7,3.10 5 87 Rb 3,17.10 3 6,40.10 -5 2,0.10 5 232 Th 4,06.10 3 9,70.10 -6 3,94.10 4 235 U 8.00.10 4 2,06.10 -8 1,65.10 3 238 U 1,24.10 4 2,88.10 -6 3,57.10 4

Trong bng 1.5 l mt ssliu ca ccng v phng xtnhin c hot trung bnh

trongt v t qu 100 Bq/T. Ccng v ny c quan tmn khi tnh liu phng xt nhin v cc hiung phng xtnhin v i con ng i.

1.1.2 Tia v tr

a) Ngun gc v thnh ph n ca tia v tr .

Khi i vo kh quyn ca Tri t, tia v tr s c p bao gm proton (chim 86%), htalpha (13%), cn li l cc ht c skhi A > 4.

Cc proton v cc ht khc trong thnh phn ca cc tia v tr s c p c nng l ng r tl n (t1010 n 1020eV). T ng tc v i ht nhn nguyn tca bu kh quyn, chyu l v i

xy v nit , tia v tr s c p to thnh cc pin (0, ,+ ), n tron v proton nng l ng nh h n ( l p thc p). Khi t i mt t (mt bin) th s l ng ht p ch cn 0,5% trong thnh

phn ca tia v tr . Cc ht pion ti p tc t ng tc v i kh quyn to thnh n, p. Mt khc,chng cng phn r

e

0

, e, e e

2 , e e

+ + + +

+

+ + + + + + +

Nhvy, khi i t i mt t, thnh phn ca tia v tr gm c: cc ht muon chim 60%,n tron 23%, electron 16%, proton 0,5%, cc ht pin d i 0,5%. Cc ht th c p ny ca


11/101


thnh phn tia v tr th ng c phn thnh 3 loi: Cc ht cng (nng l ng l n), mm(nng l ng nhh n) v cc n tron.

Hnh d i y minh hoqu trnh t ng tc ca tia v tr khi i vo kh quyn ca Trit.

Hnh 1.1Thnh ph n tia v tr mt t

b) Thnh ph n c ng l cc ht tchin muon v proton c khnng m xuyn l n.

Cc h t muon:

Nng l ng bin i trong khong tvi tr m MeVn vi tr m GeV. Ngoi qu trnh phn r ca cc ht +, - nh trnh by trn, cn c cc qu trnh khc: l s tothnh cc nguyn t . Trong qu trnh ny, cc ht - sau khi b lm chm b i t ng tc v ivt cht (ion ho, pht ra photon hm...) th b chim

*(A,Z) (A 1,Z 1) n + + + Qu trnh chim ht - to thnh cc nguyn t ny xy ra ng th i v i qu trnh

phn r ca cc ht -. Trong vt cht cng nng, xc sut xy ra qu trnh to cc nguyn t cng l n so v i qu trnh phn r ca -. Cc ht nhn ca nguyn t ( )*A 1,Z 1 , tr v tr ng thi c bn spht ra mt hoc nhiu n tron,i khi cp hoc ; cc gamma cng s pht ra trong qu trnh cc nguyn t tr vtr ng thi c bn.

Cc proton:


12/101


cao mc n c bin, c ng dng ht p ca tia v tr l khong 1,7 p/m2.s, tc lnhh n chng 100 ln so v i dng ht (khong 190/m2.s). Phnng l ng ca ca ccht p c cc i gi tr 1 MeV.

Ging nhht , proton t ng tc v i vt cht qua cc qu trnh: ion ho, va chm nhi hoc khngn hi v i cc nucln. Tuy nhin, khc v i cc ht , khi t ng tc v i vtcht, c bit l v i ch, cc ht p to thnh r t nhiu n tron.

Mt tnh ton m phng i v i mt chm 5.104 p, c nng l ng banu l 1 GeV, tcdng v i bia ch cdy khc nhau, cho k t qunhsau:

Sau khii qua 15 cm ch, khong 5.105 n tron c to thnh, ch c 25% proton cachm ht i qua bdy15 cm ch.

Nhvy, mc d c ng chm ht p ca tia v tr ch nh (1/100 so v i chm ht )nhng khng thbqua vai tr ca n trong phng phng xtnhin v chng to ra nhiun tron.

c) Thnh ph n m m

l cc electron v bc xgamma. Cc electron:

cao mc n c bin, cc electron (16% trong thnh phn ca tia v tr ) t ng tc v ivt cht qua cc qu trnh ion ho, hm v pht ra bc xgamma. Chng mt dn nng l ngv b h p th trong vt cht.

K t qutnh ton m phng cho thy: khii qua 15 cm ch, khong 99,4% electron catia v tr b h p th. Cn ch r ng trong qu trnhi qua ch th phtn (bc x hm

Bremsstrahlung) c pht ra. Bc xgamma:

cao mc n c bin, dng bc xgamma r t phc t p, tu thuc vo vng nngl ng kho st: D i 3 MeV th chyu l bc xgamma ca ccng v phng xtnhintrong mi tr ng. Trong vng nng l ng 310 MeV th bc xgamma sinh ra t qu trnhh p th cc n tron v t phn ng (, n). Trn 10 MeV th ch yu l bc xgamma cngun gc ttia v tr .

K t qutnh ton m phng i v i mt dng bc xgamma 10 MeV cho thy: 15 cmch h p th hu ht cc tia gamma. Khi nng l ng tia gamma cng l n, qu trnh chngiqua 15 cm ch khng xy ra t ng tc no c xc sut cng nh, ng c li, qu trnh cc tiagamma t ng tc v i vt cht v suy gim nng l ng xy ra v i xc sut cng l n.

N tron:mc mt bin, n tron c ngun gc tia v tr chim 23% trong thnh phn tng cng

ca tia v tr . C ng dng n tron mc mt bin vo khong 75 n tron/m2. s. Nngl ng tr i t1 n 106 GeV.

K t qutnh ton m phng v thc nghim cho thy:Sau 15 cm ch, ch c 15% n tron sinh ra t t ng tc ca cc ht p, v , cn 85%

n tron c ngun gc ttia v tr , v i nng l ng r t l n.


13/101


Nhvy ngay ckhi dng mt l p vche chn l 15cm ch th cc n tron vn i qua. Nu dng mt hche chn c bit gim phng cho cctect ghi bc xht nhn

(sni phn 1.4) th cng ch gim c 15% sn tron ca tia v tr . Trong thc t, ng ita lm nhng phng th nghim su d i mt t.

Nhchng ta thy, mi tr ng tnhin chng taang sng lun lun c phng x, l phng xtnhin. y cha ni gn phng xnhn to do con ng i to nn.

Phng xtnhin ca mi tr ng c tcng nguy him g t i sc khoca con ng ihay khng?

nh gi mt cchnh l ng, ta cn nh li mt s i l ng v n v o liu l ng phng x.

1.2 Cc i l ng v n v o liu b c x

1.2.1 Hot Trong hSI, n v o hot l Becquerel (Bq)1Bq = 1 phn r / sHin nay ng i ta vn dng n vCurie (Ci)1 Ci = 3,7.1010 BqGia hai n v ny c mi lin h 1 Ci = 37 GBq. (3,7.109 Bq)

1 Bq = 2,7.10-11

Ci = 27 pCi Hot ring Ng i ta cn dng mt i l ng c tn l hot ring (specific activity) khi mun biu

th hot phng xtnh cho 1 n v khi l ng, th dCi/kg, hoc tnh cho mt n v th tch, th dpCi/l , pCi/m3.

1.2.2 Liu b c x

Liu h p th trung bnh DT trong m T c tnh bng nng l ng bc xtruyn cho mt n v khi l ng m. Trong hSI, n v o liu h p th l Gray (Gy)

1Gy = 1 J/kg.Tr c y, th ng dng n v l rad (radiation absorbed dose)1 rad = 100 erg/g, (1J=107 erg)Gia hai n v c mi lin h 1 Gy=100 rad.

1.2.3 Liu t ng ng sinh h c v li u hi u dng

Cng mt liu h p th nhng tc dng sinh hc ca bc xcn tu thuc vo loi bc x

v loi m (c quan sinh hc) b chiu x.


14/101


c tr ng cho sph thuc vo loi bc x, ng i ta dngi l ng c tn gi l hs phm cht hay tr ng sbc x R . Nhvy, liu t ng ng sinh hc ca m (c quan) Tnoy ca c thtrong mt tr ng bc x c tnh theo hthc

RT T,RR

H D=

trong, tng c ly theo tt ccc loi bc xtrong tr ng bc x.i v i cc photon, electron, muon, nng l ng bt k th R = 1.Gi tr R ca cc loi bc x c ghi trong bng 1.6.

Bng 1.6 Tr ng s ca cc lo i bc x

Bc x Nng l ng R

20 MeV 5

Proton 5

, ht nng khc 20, , 1

Liu hiu dng E c tnh theo hthc

T T

T

E H ,= trong T l h sm, tng c ly theo tt ccc m chu tc dng ca bc x.T

T1 = i v i ton bc th.

Trong bng 1.7 ghi gi tr hsm ca cc m khc nhau.Bng 1.7H sm

M (c quan) T

Da 0,01

Ph i 0,12D dy 0,12Gan 0,05

n v liu t ng ng sinh hc v liu hiu dng l Sievert (Sv). Bit liu h p th DT tnh theo Gy, sdng cc hsbc x R v hsm, ta c thtnh c liu t ng nghay liu hiu dng.

Th d : Liu hiu dng i v i phi gy b i bc x l:E(Sv) = 20. 0,12. D (Gy) =2,4 D (Gy)

Ch r ng gi tr cc hs R v T l gi tr gn ng, do gi tr tnh liu t ng ng sinh hc v liu hiu dng theo cc hthc trn cng ch l gi tr gn ng.


15/101


1.2.4 Xc su t hiu ng ng u nhin c a b c x

Bc xc thgy cc hiung ngu nhini v i c thng i. Nhn d i gcphngxth hai tc dng quan tr ng nht l gy ung thc tnh v bin i gen.

Theo c quan quc tvan ton phng xICRP th xc sut gy ung thc tnh l 5.10-2/ Sv. Cn xc sut gy hhng gen th nhh n 10 ln, tc l -20,5.10 /Sv.

1.2.5 Liu gi i hn cho php

ICRP (nm 1991) a ra khuyn co: Liu hiu dng E gi i hn (cho php)i v icc nhn vin chuyn nghi p l 20 mSv/nm, l gi tr trung bnh trong 5 nm, trongkhng c nm no v t qu 50 mSv/nm. i v i dn chng th liu hiu dng cho php l 1mSv/nm, tnh trung bnh cho 5 nm lin tc, trong khng c nm no b chiu xnhiut xut.

Nhng nm gn y, mc liu gi i hn cho php cn c ICRPngh gim xungth p na.i v i cc m hoc c quan ca ng i, ICRP cnga ra nhng khuyn co c th:

Chng hn, liu t ng c sinh hc gi i hn cho phpi v i nhn vin chuyn nghi p b chiu xvo mt l 150 mSv/nm, vo da l 500 mSv/nm ...i v i dn chng th mc cho php th p h n 10 ln.

1.3 Phng x t nhin trong mi tr ng i v i con ng i

Trong mi tr ng, mi sinh vt u b chiu xngoi v chiu xtrong.

Chiu xngoi gy b i cc cht phng xc mi tr ng xung quanh con ng i, k c bc xion ho ca tia v tr . Chiu xtrong c ngun gc t cc cht phng xthm nh pvo trong c thcon ng i bng nhiu con ng khc nhau.

1.3.1 Chi u xngoi

a) B c xgamma t cc ngu n phng x trong t, y l ngun chiu xchyu trong scc ngun chiu xngoi ca mi tr ng i v i

con ng i.Tcc k t qunghin cu thc hin trn nhiu khu vc, lnh thkhc nhau trn thgi i,

ng i ta nh gi sut liu h p th trung bnh cao 1 m trn mt t i v i con ng ivo khong t 20 n 150 nGy/h. Trong ph sut liu h p th trung bnh, ng i ta nhgi mt gi tr trung bnh l 55 nGy/h, t ng ng v i liu hiu dng trung bnh mt ng i phi chu l 0,41 mSv/nm. Tu theo tng v tr trn Trit, gi tr c khc nhau, th d nh M l 0,28 mSv/nm, Thy S l 0,64 mSv/nm. C mt skhu vc trn thgi i, s nin phn sau, gi tr v t tr i h n r t nhiu.

Trong thnh phn ca cc ngun chiu xngoi tbc xgamma ca ccng v phngxt t th40K chim 35%, ccng v phng xca dy238U chim 25%, v ca dy232Thl 40%.

b) Phng x ca tia v tr


16/101


Bc xv tr tMt Tr i c nng l ng r t nh, ng gp ca n vo liu h p th iv i ng i khngng k , c thbqua.

Liu h p th do phng xca tia v tr chyu l ca tia v tr t thin h, khng phica Mt Tr i. l cc tia v tr , nh trnh by trong phn 1.1.2, khin mt t th baogm hai thnh phn: cc ht mangin, v thnh phn thhai l cc n tron. cao mc n c bin, liu h p th gy b i thnh phn bc x ion ho l 27 nGy/h,

t ng ng v i liu hiu dng l 240Sv/nm. Liu ny tng theocao so v i mc n c bin (c100 m tng 4Sv). Trn 25 km th liu c gi tr gn nhkhngi, vo khong80 Gy/h. Ng i ta thy r ng: Hiu ng a tbt u hot ng ng k cao t5 kmtr ln, do cao t25 km th liu h p th a cc l n h n 6 ln so v i xcho.

Thnh phn n tron ca tia v tr , mc n c bin, cho sut liu h p th l 4.10-4 Gy/h,t ngng v i liu hiu dng l 20Sv/nm. Cng ging nh thnh phn bc xion ho, liuh p th, liu hiu dng i v i thnh phn n tron tng theocao so v i mc n c bin, t

cc i l 2.10-7

Gy/h cao 20 km.Sph thuc vocao z ca sut liu i v i chai thnh phn ca tia v tr , cho vng

cao z < 2 km, ph h p t ng i tt v i hthc thc nghim sauy:Hi(z) = Hi(0)[0,21. exp (-1,65 z)+0,80 exp (0,45 z) ]

i v i thnh phn cc ht mangin,v Hn(z) = Hn(0) exp (1,04 z)i v i thnh phn n tron, trong z tnh bng km. Nhvy, Hi(0) = 240Sv/nm, Hn(0) = 20Sv/nm. Ng i ta thy r ng: Sng cao 1000 m th chu mt liu h p th do phng xca tia

v tr th p h n 40% so v i tr ng h p sng cao 2000 m v cao h n g p 2,4 ln so v itr ng h p sng cao mc n c bin. i my bay schu thm mt liu bc x do tia vtr : TParisn New York (7,5 gi , cao 11 km) chu mt liu bsung l 16Sv. Nu bay bng my bay siu m (2,6 gi , cao 19 km) th chu mt liu bsung l 12Sv.

Tnh trung bnh theo cc nhm ng i sng trn Trit th liu hiu dng hng nm dotia v tr c nh gi l 355Sv, trong thnh phn ng gp ca bc xion ho l 300Sv, cn 55Sv l ca thnh phn n tron.

c) Cc vng c d th ng ca phng x t nhin.C khong 5% dn s thgi i sng cc khu vc c phng xtnhin cao, thuc cc

n c: Italia, Braxin, Php,n , Trung Quc, Nigria, Madagatsca.vngng namn , thuc hai tnh Kerala v Tamil Naru, c mt mmonazit, tr i

trn mt khu vc r ng 500 m di 25 km. Khong 70.000 ng i sng trn di t chu mtliu phng xl n g p tr m ln so v i mc bnh th ng. Nguyn nhn l do mmonazit ccha thri v i hm l ng cao t i 10-3 g/g (mc bnh th ng vo khong 10-4, 10-5g/g).Braxin, ti bang Espirito Santo v Rio de Janerio c mt mmnazit, liu phng xt

nhin cao h n mc bnh th ng n 400 ln. Gn 12.000 dna ph ng ca thnh ph nhGuarapari v 30.000 khch du lch vng lai khu vc chu mt liu phng xtnhincao h n mc bnh th ng t50 n 100 ln. Ti bang Minas Gerais, trn ni st (Morro doFerro), gn Pocos de Caldas c mapatit c hm l ng cao ca uran v thori to nn sut liucao h n mc bnh th ng t i 1000 ln.


17/101


Ti tnh Qung ng, Trung Quc, vng mm-na-zit cng to nn phng phng xcao.thnh phRamsar ca Iran, trn mt vng r ng vi km, liu h p th trong khng kh

cao h n mc bnh th ng hng ngn ln. Nguyn nhn l do ngun n c ti y r t giungv 226Ra.

1.3.2 Chi u xtrong

Cc cht phng xtnhin xm nh p vo c thqua con ng n ung v ht th tonn mt ngun chiu xtrongi v i c th. Qu trnh chuyn ho lm cho mt s ng v c thi ra ngoi v mt scn lu li trong c th.

Hai tchc quc tl UNSCEAR (United Nation Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiations) v ICRP (International Commission on Radiological Protection) tnhliu hiu dng hng nm gy b i chiu xtrongi v i con ng i:

Do tnh cht phc t p ca ccc tr ng ca ccng v trong cc dy phng xtnhinnnthun tin, ng i ta chia cc dy thnh tng nhm khi tnh ton liu chiu xtrong:

a) Dy 238U

Dy ny c chia thnh cc nhm nhtrnh by trong cc bng t1.8n bng 1.11.Radon (Rn) l mt cht kh nn s c trnh by trong mt phn ring.S tnh ton liu chiu x trong c da trn s liu vhm l ng ng v phng x

trong thc phm, n c v khng kh, mc n ung, ht th (gi s trung bnh l 8000m3/nm).

Bng 1.8Cc gi tr hot ring in hnh c a th c ph m, n c, tnh ra Bq/kg

Thc ph m 238 U-234 U 230 Th 226 Ra 210 Pb- 210 Po 232 Th 228 Ra 228 Th

Sn ph m s a 1 0,5 5 90 0,3 5 0,3

Sn ph m th t 2 2 15 120 1 10 1

La, ng, ... 20 10 80 320 3 60 3

Rau c l 20 20 50 50 15 40 15

Rau c , hoa qu 3 0,5 30 50 0,5 20 0,5

C 30 - 100 5000 - - -

Nc 1 0,1 0,5 5 0,05 0,5 0,05

Bng 1.9 Hot ring trong khng kh.

ng v 238 U-234 U 230 Th 226 Ra 210 Pb 210 Po 232 Th 228 Ra 228 Th

Hot ring Bq/m 3 1 0,5 0,5 500 50 1 1 1


18/101


Bng 1.10 Lng th c ph m tiu th (trung bnh) c angi ln.

Loi th c ph m L ng tiu th hng n m

Sn ph m s a 105 kg/n m

Sn ph m th t 50 -

La, ng, ... 140 -

Rau c l 60 -

Rau c , hoa qu 170 -

C 15 -

Nc 500 -

Bng 1.11Liu hp th hi u dng (tnh ra Sv/n m) cho ng i ln

Lng phng x hp th(mBq)ng v n u ng Ht th

Liu hi u d ng( Sv/n m)

238 U - 234 U 1. 10 4 14. 10 3 0,8230 Th 2,5. 10 3 3,5. 10 3 0,4226 Ra 1,9. 10 4 4. 10 3 5,7

210 Pb- 210 Po 9. 10 4 3,9. 10 3 47232 Th 1,3. 10 3 7. 10 3 1,9228 Ra 1,4. 10 4 7. 10 3 3,5228 Th 1,3. 10 3 7. 10 3 0,6

b) Radon v cc s n ph m phn r c a nRadon 222 (222Rn) v cc sn phm phn r sng ngn ca n (218Po, 214Pb, 214Bi, 214Po)

xm nh p vo c thng i qua ng h h p. Trong khng kh gn mt t, ngoi tr i, l ngradon 222 thayi trong khong t0,1 n 10 Bq/m3 (trung bnh l 3 Bq/m3). Chu k bn rca 222Rn l 3,8 ngy.

Radon thot ra t t v cc vt liu xy dng, do l ng radon trong cc phng knl n h n r t nhiu so v i ngoi tr i.

Trn phm vi ton cu, trong quy m ca tng n c, ng i ta nghin cu xc nhl ng radon trong cc nh :

chu u trung bnh t 20 n 50 Bq/m3; M trung bnh l 55 Bq/m

3nhng trongkhong 1-3% cc nh mt cn hring, tc l khong hng triu nh, l ng radon ln t i 300

Bq/m3.Vit Nam, cha c y s liu thng k, tuy nhin k t quca mt snghin cu

cho thy: L ng radon trong nh khu vc H Ni vo khong 30 Bq/m3, min ni th ngl n h n vi ln.

L ng radon trong nh ph thuc vo vnga l, tu thuc vo ma trong nm v ccyu t a l, kh hu... Trong mt nh: Tng th p c l ng radon nhiu h n tng cao, trong phng thong, l ng radon t h n so v i trong phng kn.


19/101


Hnh 1.2Radon xm nh p trong nh

Cc k t qunghin cu cho thy: L ng radon qu l n, v t mc cho php trong cc nh l mt trong nhng nguyn nhn ca ung thphi: Sng lin tc trong nh c l ng radon150 Bq/m3 th nguy c tvong do ung thphi tng thm t1 n 3%, t ng ng v i nguyc tvong do tai nn xe h i M. Trong vng kh hu n i, tc l c t i 2/3 dn s th gi i, liu hiu dng trung bnh hng nm gy b i radon v cc sn phm phn r sng ngnca n c nh gi l 1160Sv. Liu hiu dng do radon l thnh phn ng gp l n nhttrong liu hiu dng hng nm gy b i cc ngun phng xtnhin.

Mt ng v ca radon l thoron (220

Rn), c chu k bn r l 56s. Do c chu k bn rngn nnng v ny khng k p lan truyn t i cc l p khng kh pha trn.phng xcang v ny trong khng kh nhh n hng ngn ln so v i ng v 222Rn. Tuy nhin cn ch r ng: cc l p khng kh st gn mt t, th hot phng xca thoron (220Rn) li l nh n so v i ca radon222Rn.

Trong vng kh hu n i, liu hiu dng hng nm gy b i thoron c nh gi vokhong 100Sv.

c) Cc ng v phng x c ngu n gc t tia v tr Trong scc ng v c ngun gc t tia v tr c ng gpng k vo liu chiu x

trong, phi k n 3H, 7Be, 14C, v22 Na. Trong s4 ng v ny th14C cng gp l n h nc. Hot phng xgy b i 14C c trong c thng i c nh gi vo khong 50 Bq/g,t ngng v i liu hiu dng l 12Sv/nm.

d) Cc ng v phng x sng di khcTrong scc ng v phng xtnhin, khng thuc hphng xno nhng ng gp

ng k vo liu chiu trong, phi k n haing v 40K v87Rb.L ng K c trong c thng i vo khong 2.10-3 g/g c thkhc nhau tu theo la tui,

nam, n: Trong c th n ng c nhiu kali h n so v i ph n. c thng i gi, l ngkali gim trung bnh 10mg/nm.


20/101


phc p t ng i ca 40K trong kali tnhin l 0,117%, th i gian bn r ca 40K l1,28. 109 nm. Hot 40K trong c thng i (tnh cho tr ng l ng trung bnh l 50 kg) cnh gi l 600 Bq/kg, t ngng v i liu hiu dng hng nm l 165Sv/nm.

i v i 87Rb: Hot ring ca 87Rb trong c thng i l 8,5 Bq/kg, t ngng v i liuhiu dng hng nm l 6Sv/nm.

e) Nh ng vng c ngu n chi u xtrong b t th ngTrong bng 1.11 l gi tr trung bnhin hnh vliu h p th hiu dng gy nn do cc

ngun chiu x trong (cha k radon)i v i con ng i cc vng khng c d th ng v phng xtnhin ca mi tr ng sng.

Trn thgi i mt s vng c nhng iu kin c bit: Nhng ng i dn coi thc phm chnh l tht tun lc, nhng con tun lc c nui sut mang bng cy c, thc nd tr tch lunhiu 210Pb v210Po. L ng phng xh p th bng ng n ung hng nmdo ccng v trn l n h n nhiu so v i cc gi tr trong bng 1.11: 140 Bq ca 210Pb, 1400Bq ca 210Po. Do liu hiu dng t ngng v i ccng v ny ln t i 400Sv/nm iv i ng i l n. Trong cc vng pha Ty Australia, ng i ta n tht con kangaroo v cu nuitrn ccng c c m uran. Liu hiu dng chiu x trong do210Pb cao h n nhiu so v ing i sng khu vc khc trn thgi i.Braxin vn , ti nhng vng trongt c hm l ng ng v phng xcao th

trong sa, la v rau ng i ta cng thy hm l ng 228Th l n g p hng tr m, hng ngn ln sov i bnh th ng v do, liu hiu dng ca chiu xtrong cng l n h n nhiu so v i ccvng khc.

1.3.3 Liu hi u dng t ng cng (chiu xngoi v chi u xtrong)

Bng d i y cho bit liu hiu dng hng nm gy b i cc ngun phng xtnhin,tnh trung bnh cho ng i l n trong cc vng c phng xtnhin bnh th ng (theo ICRP).

Ta nhn thy radonng vai tr chyu trong liu h p th tng cng do phng x t nhin.

hnh dung mc l n, nh ca liu hiu dng tng cng hng nm do cc ngun phng xtnhin nh trnh by trong bng 1.12, ta c thso snh v i liu hiu dng hngnm gy b i cc ngun phng xkhc. Chng hn: Trong y t, mi ln chp X-quang, liuh p th hiu dng m ng i ta phi chu l vo khong 0,5 mSv.

Bng 1.12

Liu hiu dng ( Sv/n m) do phng x t nhinNgu n Chi u x ngoi Chi u x trong Ton ph n

Tia v tr

- Thnh ph n ht tch in 300 - 300

- Thnh ph n Ntron 55 - 55

Cc ng v c ngu n gc

Tia v tr - 15 15


21/101


Dy uran-radi 238 U(khng k radon) 100 60 160

Dy thori 232 Th(khng k radon) 160 6 166

Radon v cc s n ph m - 1260 1260

40 K 150 165 315

87 Rb - 6 6

Tng c ng (lm trn) 770 1510 2280

Tcc ngun phng xnhn to khc, th dnh tcc vthht nhn (bi lng phngx trong khng kh, n c ma, ...) liu hiu dng c nh gi l vo khong d i 0,1mSv/nm.

Tngnhin ht nhn: cc ngun cht thi khc nhau tcc nh myin ht nhn vcc c s x l nhin liu ... gy nn liu hiu dng trung bnhi v i mt ng i khong 10-3mSv.

Liu gi i hn cho php, theo khuyn co ca cc c quan quc t(ICRP, UNSCEAR)iv i nhn vin chuyn nghi p l 50 mSv/nm, i v i dn chng l 5 mSv/nm (cc ngchm chm trn hnh 1.3).

Hnh 1.3Liu hiu dng tcc ngun khc nhau

1.4 o ho t phng x nh

1.4.1 Khi ni m ho t phng x nh

l cc hot khng l n h n phng bao nhiu hoc r t nh, c thb ln trong phng, phi c thit b ghinhy th m i o c phng x . Th d: trong cc nghin cu v


22/101


mi tr ng, th ng phi o cc hot phng x ca cc mu vt nh thc phm, n c,khng kh,... l cc hot phng xnh.

a) Cng th c xc nh phng x (ph ng php tuy t i)

Nu dng mt tect c hiu sut ghi bc xl , tnh ra%,Tc m phng: pp

p

Nn

t= (th dxung/pht.)

Tc m phng + mu: Nnt

=

Tc m ca ring mu: p0n n n= .

Khio hot phng xca mu, chng hn tnh ra Ci:

( )

( )

1 2001 0

0

nnA ( C i ) 1 0 C i. 3 , 7 . 1 0 . 6 0 2 , 2 2 .

n p C i ,2 , 2 2

= =

=

trong ch r ng 1Ci = 3,7. 1010 phn r/giy. Trong php tnh ca th dtrn, gi smi ln phn r, tmu sinh ra 1 bc x.

Giss o cci l ng n p,, n, n0 tun theo phn bchun ho thlch ton ph ngtrung bnh ca n0 l

p2 20 2 2

p p

NN nnp( n) ( n )pt t t t

= + = + = + (1.1)

cng l sai stuyt i ca n0 Suy ra sai st ng i ca n0 (cng l sai st ng i ca A)

( )p0 p00 p

nn n n nn t t

= = +

(1.2)

C thchng minh c r ng: Trong khong th i gian T xcnh, bao gm th i gian t po phng v th i gian to mu, pT t t const= + = , sai sphp o phng xca mt mu s nhnht nu nhth i giano phng v th i giano mu thomn hthc

p pt nt n

= (1.3)

T(1.2) v (1.3), nhn c biu thc i v i T

p p2 20 0

n n 2 nnT

n+ +

=

Gii ph ng trnhi v i n0 ta nhn c k t qu

0 p

0 20

1 2 n T

n T

+

=


23/101


Vy ( )0 p20

1 2 n TA pCi

2,22 T.+

=

Trong n p tnh ra xung/min, T tnh ra min.b) iu ki n ca thi t b ghi ho t nh

Tbiu thc ca A ta thy: V i yu cu xcnh cho tr c ca sai st ng i 0, muntng nhy ca thit b, tc lthit b c A nhth phi tng T, tng v gim n p. Trongthc t, th i gian T khng thtng v hn, do ch cn cch: tng hiu sut ghi ca thit b,gim vn nh phng ca thit b.

1.4.2 Phk gamma phng th p

a) Vt liu che ch n (b o vth ng)Thng th ng vt liu che chn c chn l ch, st, ng, thu ngn, b tng. l

nhng vt liu nng (Z l n) c tit din l n i v i hiung h p th quangin.- B tng th ng cphng xcao v c hm l ng c ppmi v i U, Th.- Thungn l cht lng, cn phi c bnhc bit ng, khng thun tin.- St, ng c tit din l n i v i cc phnng (n, n), (n,):Cc ng v to thnh trong cc phn ng gy b i n ca tia v tr pht ra bc x , to

thnh phngi v i tect c thng k d i y:E(keV) T phn ng

186 65 Cu(n, )66 Cu278,3 63 Cu(n, )64 Cu669,6 63 Cu(n, n )63 Cu962,1 65 Cu(n, n )65 Cu1115,5 65 Cu(n, n )65 Cu1327,0 63 Cu(n, n )63 Cu1412,1 63 Cu(n, n )63 Cu1481,7 65 Cu(n, n )65 Cu1547,0 63 Cu(n, n )63 Cu122,1 57 Fe(n, n )57 Fe

846,856

Fe(n, n )56

Fe368,0 199 Hg(n, )200 Hg

Cn li ch c ch. Ch thng th ng bao gm 53% l Pb208, 24% Pb206, 22%Pb207 v1%Pb204. Ch t ng tc v i n, c thxy ra cc phnng sauy:

207Pb (n, n) 207Pb cho bc xgamma nng l ng 569,2 keV; 1063,6 keV206Pb (n, n) 206Pb cho bc xgamma nng l ng 803,3 keV208Pb (n, n) 208Pb cho bc xgamma nng l ng 2614,0 keV. Tit din cc phn ng

ny nhnn bc xgamma tcc phnng trn khng gy nn phng ca tect .


24/101


Nh c im quan tr ng nht khi dng chgim phng l s tn ti ng v phng x 210Pb v i chu k bn r T1/2 = 22,3 nm.

Cc ht - nng l ng 1160 keV sto thnh bc xhm Bremsstrahlung v bc x ctr ng X ca ch (Pbk 1 = 75, Pbk 2=72,8, Pbk 1=85, Pbk 2= 87 keV). Tu theo ngun gc mhot ca 210Pb c thkhc nhau, c thc nhng mu ch c hot ca ng v l n t i3000 Bq/kg.trnh210Pb, cn dng loi ch

Hnh 1.4.S phn r c a 210 Pb

Trong mt s tr ng h p quan tmn vng nng l ng th p ca phgamma th ng ita cn ch n bc xX c tr ng ca ch, lnh kPb 75keV = sinh ra do hiung kchthch ch b i cc tia gamma tmu phng xcn o. ngn khng cho bc xX c tr ng

kPb nyn tect , ng i ta th ng dng mt l p Cu gia tect v ch.nh phbc xXc tr ng ca ng kCu 8keV = c thxut hin trong phgamma ca tect . ngn bcxnyn tect , c thdng mt l p Al mng t gia tect v l p Cu.

Nhvy, che chn, bo vth ng, trong thc tng i ta th ng dng mt th pvt liu, tnh tngoi votect l ch c, ng, nhm, chon khi bc xX c tr ngca vt liu cui cng khng xuyn qua c votect .

b) Bo vtch c cC thk ra y mt vi th dvph ng php gim phng do thnh phn cng tia v

tr gy ra bng k thut i trng.Hnh 1.5 gi i thiu h tect plastic-NaI:tect ghi l NaI.tect ghi c bao bc

b i tect bo v, y l tect nh p nhy dng cht nh p nhy l cht plastic c kchth c l n, c gia cng thnh hnh ging, bao bc tect ghi. Tn hiu thai tect ny c a vo h i trng. Ton bhhaitect c t trong l p ch dyng vai tr bovthng.


25/101


Hnh 1.5Gim phng b ng k thut i trng

tng hiu sut ghi, ng i ta nghin cu xy dng h tect hot ng theo k thut i trng kp. Trong k thut ny, 2tect nhnhaung vai tr va ltect bo v,va ltect ghi.

it r n g

it r n gB

B

A

A

Ghi,

(cng)

Detect 2

*

T a v tr

Detect 1

Hnh 1.6

Phng php i trng kp

c) Che ch n n tronCc vt liu th ng dnglm chm v h p th n tron l: Nhng vt liu cu to t

cc nguyn tnhnhC, O, H c pha thm Bo (10B c tit din h p th n r t l n =3837 b.)hoc Li (6Li c=942 b.)

tect gamma phng th p ang hot ng CENBG (Php) dng polythylne phat p Bo, sn phm ca hng Kablo Kolin (Praha). Loi polythylne ny cha C (61,2%), O(22,7%), H (12,6%), v B (3,5%) v c khi l ng ring 31,022 g/cm =

10B chim n theo phnng

10 75 3B(n, ) Li

6%

0

94%2790,5 keV

477,6 keV

73Li +

B n nhi t 105+ *B115

B115 Hnh 1.7Vai tr c a 10 B


26/101


Bc xgamma nng l ng 477,6 keV sb cn b i l p ch che chn quanhtect . Cthdng Cdh p th n, tuy nhin c thxy ra phnng (n,) v i Cd.

113Cd (n,) 114Cd

v sinh ra cc l ng t c nng l ng 558,4 keV, 805,9 keV.V vy dng polythylne cha B th tt h n, tuy nhin gi thnh scao h n.Phk gamma phng th p ca Trung tm Vt l Ht nhn CENBG Bordeaux (Php)

hoc ca i hc Khoa hc Tnhin H Ni gim phng bng ph ng php bo v thng i v i bc xgamma, n tron v bo v tch cc bng i trngi v i thnh phncng ca tia v tr . Hnh 1.8 minh hoph ng php ny.mt sn i trn thgi i, cctect c t trong phng th nghim su d i mt

t vi km, c phng r t th p.

Hnh 1.8.Nguyn t c gim phng c a ph k gamma phng th p ti Bordeaux (Php),HKHTN H N i

1: tect HPGe2: 15 cm Pb sch (ch c)3: 10 cm parafin pha Bo hoc parafin + 1mm Cd gia 2 v 34: Cc tm plasticghi cc ht tchin trong tia v tr 5:ng nhn quangin gn v i tm plastic qua l p dn sng

1.5 Phn tch nguyn t phng x theo ph gamma

1.5.1 Nguyn t c ca ph ng php

Da vo phgamma ca mt s ng v con chu ca Uran 238, ca Thori 232 v caKali 40, ta c thxc nh c hm l ng ca cc nguyn tUran, Thori v Kali trong ccmu vt.


27/101


Tr c ht ta hy xt phgamma ca cc chun.- Chun Kali: Trong phgamma, r nt nht lnh 1461 keV ca ng v 40K.- Chun Uran, Thori:

Bng 1.13.Cc v ch n ng l ng c a gamma trong dy 238 U, 232 Th (b ccvch c su t ra nh )

Cc ng v trong dy

T1/2 E (MeV) Su t ratrong 1 phn r

23892U 4,5.10 9 nm.

23490Th 21,4 ngy.

0,0290,0630,091

0,050,050,16

23491Pa 1,18 pht.

0,0430,1800,7600,010

1,500

0,0250,0020,0110,015

0,00323492U 2,5.10 5 nm. 0,053 0,002

23090Th 8.10 4 nm. 0,068 0,006

22688Ra 1,6.10 3 nm. 0,186 0,012

22286Rn 3,8 ngy. 0,510 0,001

21482Pb 26,8 pht.

0,2420,2950,352

0,1050,2400,435

21483Bi 19,7 pht.

0,6100,7700,9301,1301,2401,4001,5301,7601,9002,1902,450

0,430,110,040,18

0,0850,093

0,050,2150,0450,0730,020

21082Pb 2.23 n m. 0,046 0,061

20682Pb bn

23290Th 1,4.10 10 nm.

22888Ra 6,7 n m. 0,010 0,25

22889Ac 6,1 gi .

0,0580,1290,2090,2700,3400,4600,8000,9100,9601,500

0,700,110,040,030,130,060,070,250,100,08

22890Th 1,9 n m.

0,0840,1450,215

0,0160,0030,003

21282Pb 10,6 gi .

0,080

0,1150,176

0,340

0,0070,002


28/101


0,2390,300

0,4700,032

20881Tl 3,1 pht.

0,2700,5100,5800,8602,610

0,0300,0800,3100,0400,360

20882Pbbn

Chun uran c ccnh r l 352 keV ca 214Pb; 610 keV, 1130 keV v 1760 keV ca214Bi. Ccng v 212Pb v 214Bi l con chu ca 238U. Chun Thori c ccnh r l: 238keV ca 212Pb; 583 keV v 2610 keV ca 208Tl. Ccng v 212Pb v 208Tl l con chu ca232Th.

Trong thc t, mt mu bt k c thcha c3 nguyn tUran, Thori v Kali v i cchm l ng khc nhau.

phn tch cc nguyn ttrn da vo phgamma ca ccng v ca chng, cn phichn mt nh tiu biu cho mi nguyn t. Cc nh cn phi nh v r trong ph gamma, tc l c sut ra (yield)l n. Mt khc ccnh tiu biu cho mi nguyn tkhngnn qu gn nhauchotect ghi nhn bc xgamma c thphn bit c.

Thng th ng i v i tr ng h p cn bng phng x, ng i ta chn banh sauy:- 1460 keV tiu biu cho40K - 1760 keV tiu biu cho238U- 2610 keV tiu biu cho232Th.

Trong tnhin,ng v Kali 40 cphc p l 0,118%;ng v Uran 238 99,3% v

Thori 232 100%.ph c p ca ccng v trong t nhin ni chung l cc gi tr xcnh. V vy da vo din tch ccnh 1460 keV, 1760 keV v 2610 keV trong phgamma,ta c thxcnh c hm l ng cc nguyn tkali, uran v thori.

Cc h th c tnh:i v i mu Th tinh khit, ta c hthc:

[ ]11

Th(%) k C'(Th) B(Th)k C(Th),

= =

(1.4)

trong k hiu Th(%) l hm l ng tnh ra % ca thori trong mu, k 1 l hng s chunc ng (intensity calibration constant)i v i thori, cho bit mi lin hgia s m C(Th) knh thori v hm l ng Th (%), C(Th) l s m knh thori (k cphng), B(Th)l s m phng knh thori, cnC(Th) C'(Th) B(Th) l s m knh thori tr phng.

Cng t ng tnhvy, i v i mu U tinh khit:

[ ]22

U(%) k C'(U) B(U)k C(U)

= =

(1.5)

v mu K tinh khit:

3K(%) k C(K)= (1.6)


29/101


Trong thc t, s tn ti ng th i cc nguyn ttrn trong mu gy nn sphln nhauca ccnh. V vy, khi phn tch phgamma ca mt mu, cn tch c s nh h ng gia ccnh. Stch c thc hin nhsau:

i v i nh 2610 keV khng cnh h ng ca nh nng l ng l n h n, v vy ta vnsdng hthc (1.4).

Hnh 1.9.Ph gamma c a cc chu n U, Th, K

Sc mt ca Thori trong mu, tc l nh 2610 keV, nh h ng n nh 1760 keVtiu biu cho uran. V vy, trong s m ghi c knh uran c cs m do sc mt caThori trong mu. Phn ng gp ny cng l n nu hm l ng thori trong mu cng cao, tcl s m C(Th) knh thori cng l n. Vy ta c thvit nhsau:

[ ]2U(%) k C(U) C(Th)= (1.7)

trong, hs c gi l hs tch, c ngh a l phn ng gp ca thori vo knhUran.

Cng t ng tnhvy, cn tch c phn ng gp ca Thori v Uran vo knh Kali

( ) [ ]{ }C Th 3K(%) k C(K) C(U) C(Th)= , (1.8)

trong, l phn ng gp ca thori vo knh kali, l phn ng gp ca uran voknh kali.

Nh vy, cn phi xc nh cc h s , , . Mun vy ng i ta s dng cc chun phng x. Cc chun ny th ng do c quan chun phng xquc thoc cc phng chun

phng xquc gia cung c p.


30/101


Th d: Dng chun Thori (TS)xcnh cc hs v .1 1

1 1

C (U)/C (Th)C (K)/C (Th)

v dng chun Uran (US)xcnh hs 2 2C (K)/C (U) .

Cc ch s1 v 2 c dngphn bit v i cc k hiu s m ti cc knh U, Th, K trong cc hthc (1.4), (1.5), (1.6). Ch s1 dng cho phpo v i chun TS, ch s2- chunUS.

tnh c hm l ng ca nguyn tcn phn tch theo cc hthc (1.6), (1.7), (1.8)cn phi bit cc hsk 1, k 2 v k 3.

Gi tr cc hsny ph thuc vo nhiu yu tnhhnh hc o, loi tect , hnh hcmu..., v phi xcnh bng thc nghim.

Trong thc t, nu dng ph ng phpo t ng i, ngh a l mu phn tch v mu chunc hnh hc ging nhau, v cc tnh cht khc, chng hn nh thnh phn cht nn,... gingnhau th khng cn phi bit cc hsk 1, k 2 v k 3 .

1.5.2 Cc y u t nh h ng n chnh xc c a k t qu phn tch

chnh xc ca k t quphn tch nguyn tU, Th v K theo phgamma ph thuc vocc yu tchyu sauy:

a) Nguyn t s hi u d ng

Khi i qua cng mt khi l ng cc vt cht khc nhau, c ng mt chm bc x gamma nng l ng xcnh sb suy gim khc nhau tu thuc vo nguyn tZ ca mitr ng vt cht .

Nu vt cht l n cht th nguyn t s Z ca n cht l cc gi tr bit c t bng tun hon cc nguyn t, th dAl c Z = 13, Pb c Z = 82,...

H p cht no cng c nguyn t shiu dng Z eff ca h p cht v c tnh theo h thc

33eff i i i

1Z q m Zm

= ,

trong, iq l hm l ng tnh ra % g/g ca nguyn ti trong h p cht, mi = Zi/Ai; A vZ l nguyn tl ng v nguyn ts,

i im q m= . Nu khng bit thnh phn ho hc ca h p cht ng i ta c thxc nh Zeff ca n

bng thc nghim. Chng hn, da vo quy lut suy gim c ng bc xgamma trong vtcht, c thxc nh c h s suy gim ca h p cht i v i mt chm bc x gamma nng l ng E xcnh. Sau t th l thuyt hoc tbng tra cu vs lin h gia hs v nguyn t sZ i v i bc xgamma nng l ng E c thsuy ra Zeff cah p cht .


31/101


trnhnh h ng skhc nhau vnguyn t sca mu chun v mu phn tchnk t quphn tch, trong thc t, ng i ta cgng to ra cc chun c nguyn tsgn gingnguyn t sca mu phn tch, hay ni khci, thnh phn ho hc ca mu chun v mu phn tch cng ging nhau cng tt.

Kinh nghim phn tch phng xcng cho bit: Ngoi thnh phn ho hc th c p hml ng ca cc chun v cc mu phn tch cng khng c khc nhau qu nhiu.

Th d : Cc chun uran c cht nn lm bng xilict, c hm l ng uran l 0,17% th Zeff l 13,8 nhng khi hm l ng uran l 0,94% th Zeff ca chun sl 19,3. Hoc i v i ccchun thori: Chun c hm l ng Th l 0,216% sc Zeff l 14,1; nu chun c hm l ng l1,055% th sc Zeff l 19,6.

lm cc chun kali, ng i ta th ng hay dng mui K 2SO4 l loi h p cht khng htm qu mnh, c Zeff l 15,8 v khng khc qu xa Zeff ca cc qung phng xthng th ng.Hm l ng kali trong K 2SO4 l: [(392)/(392)+32+16,4]100% = 44,8%.

b) Cn b ng phng x Ph ng php phn tch nguyn t phng xuran v thori trnh by trn da vo gi

nh l c cn bng phng xtrong cc mu phn tch.Trong thc tv trong scon chu ca uran v thori c ccng v ca radon. Radon l

mt cht kh nn c ththot khi qung phng x, gy nn smt cn bng phng x. Trongiu kin a cht n nh, khng c bin ng c bit th s thot radon l mt trong nhngnguyn nhn chnh gy nn mt cn bng phng x.

c c cn bng phng x, mu phn tch th ng c "nht" trong nhng h p ngmu trong th i gian bng 57 chu k bn r ca 222Rn, tc l khong 20 ngy, tr c khia

vo phn tch.c) L ng m u phn tchKhi l ng mu a vo phn tch cn chn sao cho hiu sut ghi ca tect t c

cao nht. Tr nhng tr ng h p c bit ca cctect c dng hnh ging, khi mu ca vo bn trong vng th tch nhy ca tect , cn trong tr ng h p thng th ng thng i ta dng cc h p ng mu c dng hnh ging cho mu phn tch bao xung quanhthtch nhy ca tect . L p mu phn tch thng th ng l c bdy bng1015 mm.

1.5.3 Phn tch cc m u khng cn b ng phng x

i v i nhng mu phng xkhng cn bng c thphn tch uran hoc thori m khngcn phi nht mu mt th i gian tr c khi phn tch phgamma.

Ph ng php ny da vo sphn tch phgamma ca chnh235U, 238U hay232Th v conchu ca chngng tr c radon trong cc dy phng x. Cc con chu ny c chu k bn rr t nh so v i chu k bn r ca 235U, 238U v 232Th do lun lun c cn bng phng x gia chng v cc ht nhnng u dy.

- Th d : Haing v 234Th v234Pa ng ngay sau238U. Bc xgamma c sut ra khngnh lm l: 63 keV (0,05), 91 keV (0,16) ca 234Th v 760 keV (0,01); 1000 keV (0,06) ca234Pa. Bc xgamma 92,3 keV c thln v i bc xX c tr ng KTh 93,3 keV. = Cn bcxgamma 760 keV c thtrng v i bc x768 keV ca 214Bi (con chu ca 238U).


32/101


Nhvy c thsdng bc xgamma nng l ng 63 keV ca 234Th hoc 1000 keV ca234Pa phn tch238U. Th i gian phn tch mi mu c thko di v l ng sut ca bc x gamma ny khng l n lm.

- Phn tch 235U theo " nh 186 keV".235U pht ra bc xgamma nng l ng 185,7 keV. Nng u dy phng x, do c

thphn tch tr c ti p 235U theonh 185,7 keV trong phgamma, bt k mu phn tch ccn bng phng xhay khng. Ciu cn lu r ng, 226Ra l con chu trong dy238U. 238Utn ti ng th i v i 235U trong mu uran tnhin v i hm l ng 99,3%.226Ra l con chuca uran 238, pht ra bc xgamma nng l ng 186,2 keV. Mt tect bn dn Ge c phn gii nng l ng tt cng kh c thghi tch bit c hainh ny. Do nu trn ph gamma ca mu cn phn tch c "nh 186 keV", k hiu l S(186), hoc ln cn v tr nyth tc l nh tng ca cc bc xgamma 185,7 keV ca 235U v 186,2 keV ca 226Ra (conchu ca 238U).

Nu dng mt mu Ra c cn bng phng xgia 226Ra v cc con chu ca n th c th xc nh c hng s c tr ng cho t sgia din tchnh 186,2 keV ca 226Ra vnh610 keV ca 214Bi (con chu ca 226Ra)

( )( )

C 186,2C 610

T suy ra din tchnh 185,7 keV ch ca 235U trong mu cn phn tch:= C(185,7) C(186) C(610)

Din tch ny tlv i hm l ng 235U trong mu cn phn tch.

1.6 Ph ng php phng x t nhin xc nh nin i1.6.1 Nguyn l

C mt s ng v phng xsinh ra tkhi hnh thnh Trit. Chng c chu k bn rcng c v i tui Trit hoc l n h n do chng tn ti Tri t chon tn ngy nay.Ccng v phn r, to thnh cc dy phng x, con chu cng l ccng v phng x,ng v cui cng ca cc dy phng x l ccng b bn. l cc dy uran v dythori.

Gistr ng thi cn bng phng x c xc l p trong dy, ngh a l trong qu trnh phnr phng xlin ti p, khng cng v no thot khi dy. Ta hy xt mt dy phng xcng v cui cng l mt ng v bn.

Sht nhn banu n0 ca ng v phng xlin hv i sht nhn n ca ng v vsht nhn n bn ca ng v bn c trong mu th i im t theo hthc:

0 bnn n n= +

v ( )0 01/ 2

0,693tn n exp t n expT

= =

nn bn1/ 2

n0,693texp 1T n

= +


33/101


Suy ra = +

1/ 2 bnT nt ln 10,693 n

Nhvy, nu bit chu k bn r ca ng v phng x ng u dy, sht nhn phng

xv sht nhn ca ng v bn th i im t th ta c thxc nh c th i gian t triqua, tc l tui ca mu vt .

1.6.2 Ph ng php uran-ch

y l mt trong nhng ph ng php phbin tronga cht th ng c p dng, davo ccc tnh ca hai dy phng xtnhin uran 235 v uran 238:

238U c T1/2 bng 4,47.109 nm vng v bn cui dy l206Pb235U c T1/2 bng 7,04.108 nm vng v bn cui dy l207Pb.Ph ng php ny c hai cch p dng.Cch th nh t: Theo tsU/Pb. Nh trn bit, tsgia sht nhn bn 206Pbn v sht nhn phng x 238Un c tnh

l

=

206Pb9

238U

n 0,693texp 1n 4,47.10 nm

,

trong, t tnh bng nm. Nu tnh theo tskhi l ng m ca ccng v c trong mu th tstrn tr thnh:

=

206Pb9

238U

m 206 0,693 texp 1m 238 4,47.10 nm

.

Th d, bng ph ng php khi ph trong mt mu qung xcnh c l ng 238U l 1g v206Pb l 1 mg th tui t ca mu c tnh nhsau:

= =

206 3Pb9

238U

m 206 0,693t10 exp 1m 238 4,47.10 nm

93 64,47.10 238t .ln 1 .10 7,448.10 nm

0,693 206 = + =

.

C thc tr ng h p c bit: Nu trong mu qung cn xcnh c mt l ng noy ng v khng c ngun gc phng x, (non-radiogenic), tc l khng thuc cc dy phng xtnhin, th d0,01 mgng v 204Pb, th khi cn cn cvophc p ca ttcccng v ca ch:204Pb(1,38%);206Pb(23,96%);207Pb(22,07%) v208Pb(52,59%)tnhchnh xc l ng 206Pb trong mu.

Tht vy, l ng 206Pb c ngun gc phng xkhng phi l 1 mg m ch cn l =

23,961,0 0,01 0,826 mg.1,38

Khi, tui chnh xc ca mu s c tnh ra l t=6,15.106 nm.


34/101


Cch th hai: Theo ts 206Pb/207Pb.V chu k bn r ca 238U v 235U khc nhau do ccng v bn t ngng cui hai

dy ny cng c to thnh v i hai "tc " khc nhau. Trong cc mu a cht c chaidy ny. Trongiu kin cn bng phng x, t ssht nhn ca 2 ng v ny trong mua cht sthayi u v gi tr ca ts sl mt hm ca th i gian.

ph c p hin nay ca 238U so v i 235U l 137,9/1. Tnh trn, ngh a l c c 138 htnhn uran 238 th c 1 ht nhn uran 235.

Ta hy tnh ng c li, gisbt u t th i im hin nay, c chn lm gc th i gian,t=0th i im 7,04.108 nm vtr c, tc l bng chu k bn r ca 235U, c 2 ht nhn

235U v 0,693.7,04138. exp 15444,7

ht nhn238U. Sht nhn uran 238 "mt i" trong th i

gian 7,04.108 nm , tt nhin tr thnh cc ht nhn ch t ng ng. Nh vy, ccqung c tui l 7.04.108 nm th tsgia cc ht nhn206Pb v207Pb l 154 138 16

2 1 1 =

Cng t ng tnhvy, cc qung c tui l 27,04.108 nm th ts 206Pb/207Pb tnh c l: 171,6 138 33,6 11,1...

4 1 3 = = Nhvy, qung cng c, tsny cng nh.

Trn c s tnh ton nhvy, ng i ta c c mt th biu din sph thuc ca t s 206Pb/207Pb vo th i gian tnh tgc th i gian t = 0 tr vtr c. Gc th i gian t= 0 c coil th i im hin nay.

Hnh 1.10.Ts 206 Pb/ 207 Pb ph thu c th i gian.

Ngoi ph ng php uran-ch , da vo Cc dy phng xtnhin uran 238 v uran 235,ng i ta cn c Cc ph ng php khc, da vo Cc qu tr nh phn r ca mt s ng v sng di. l ph ng php kali - argon, da vo phn r b ta ca 40K

9EC40 4019 191.28.10 nmK Ar

hoc ph ng php rubii - stronti, da vo phn r b- ca 87Rb 1087 8737 384,8.10 nmRb Sr


35/101


i v i Cc mu c tui tr h n ng i ta th ng dng ph ng php c t n gi l ph ng php cacbon phng xhay ph ng php14C.

1.6.3 Ph ng php cacbon phng x

a) Ngu n g c ca 14C Cacbon c 3ng v trong tnhin: haing v bn l 12C (v i phc p l 99,63%) v

13C (0,37%) cnng v phng x 14C th phn r b ta v i E bmax = 158 keV v T1/2 = 5730nm. Cacbon phng x c Hnh thnh do t ng tc ca Cc tia v tr v i kh quyn tngcao. Proton nng l ng cao, thnh phn chyu ca tia v tr s c p, bn phCc ht cakh quyn tng cao, to ra tia v tr thc p, trong c r t nhiu n tron. N tron t ng tcv i ht 14 N, sinh ra14C theo phnng

14 147 6n N C p 0,6 MeV+ + +

Hiu sut to14

C l cao chng 15 20 km trong tng b nh lu th p c gi tr cci. Cc nguyn nhn t cacbon phng xsnhanh chng b oxy ho thnh14CO2 v phntn kh p ton cu trong bu kh quyn, sinh quyn v Cc tng kh quyn khc.

Squang h p a mt phn 14C vo sinh quyn (a cacbon vo trong thc vt, t vo trong c thsng theo chu tr nh thc n). Phn cn li ho tan trong n c bmt id ng, r i sau li thm nh p vo trong vsinh vt bin. Do hm l ng 14C c duy tr hu nhkhngi trong phn l n tng sinh quyn.

Khi ssn sinh cacbon phng x 14C t t i mt mc c thcoi l tr ng thi cn bngn nh, th hm l ng cacbon phng xquan st c trong Cc mu vt hin nay c th c dng c tr ng cho phng xban u ca 14C trong mi tr ng cha Cacbon

t ngng. Khi sinh vt (ng vt, thc vt) cht, chu tr nh sinh hc ngng li, Cc tn tchthc vt v ng vt khng h p th cacbon c na v tch ra khi s traoi, chuyn ho v i mi tr ng xung quanh. T l ng cacbon phng xtrong xcng thc vt sgimtheo hm m v i chu k bn r 5730 nm.

b) Xc nh tu i ca m u vt bng ph ng php cacbon phng x xcnh tui ca mt mu vt, ng i ta o phng xcn dca 14C trong mu, r i

so snh v i phng x 14C ca mu t ngng coi nh tui banu zero. Mu phn tch phi c ngun gc tc thsng, tc l h p th14CO2. Cc mu nh , gm, nu c chamt scht hu c cn st li th cng c thxcnh tui ca chng bng ph ng php14C.

S o hm l ng 14C ca mt mu hu c scho ph p xcnh chnh xc tui ca munu tha nhn Cc githit sauy:

- L ng 14C do tia v tr sinh ra c coi l khngi trong mt th i gian dithit l p c mt ts ng v 14C/ 12Cn nh trong kh quyn.

- c mt s pha tr n r t nhanh v tr n vn trong ton bCc mi tr ngkhc nhau cha cacbon.

- T s ng v 14C/12C trong Cc c th sng khng b bin i. T s ny14 12 12C/ C 1,3.10 . Khi cht, ts gim v 14C phn r phng x.

- L ng cacbon ton phn trong bt k mi tr ng no cngu khng b bini.


36/101


- bmt Tri t, tr n 1cm2, trung b nh trong 1 giy c 2 nguyn nhn t cacbon 14 to thnh do tc dng ca n tron trong thnh phn Cc tia v tr .i v i c thsng, trong 1g cacbon cho 15,3 phn r trong mt pht.

Vmt k thut, phi c khnng o hm l ng 14C, hay ni khc i, o phng x nhca cacbon phng x, v i chnh xc cao.

V i Cc gi thit tr n, vo nhng nm 1940, gio sWillard Libby cng nhmngnghi p tr ng i hc Chicago a ra ph ng php xcnh tui (nini) da vo phng xcacbon 14 trong Cc vt ctvi tr m n vi chc ngn nm.

- Theo ph ng php kinhin ca Libby:T nh lut phn r phng x ( )14 14C CN (t ) N (0)exp - T= , trong 14CN (0)l snguyn

nhn t (ht ) 14C ti th i im sinh vt bt u ngng traoi cht v i mi tr ng xungquanh, th dkhi cy gb cht lm vt c 14CN (T) l snguyn nhn t(ht )

14C ti th i

im o, l hng sphn r ca 14C, tc l bng -10,693 nm5730 , T l th i gian t nh tkhi sinhvt cht n th i im o, hay ni khc i T chnh l tui ca vt c. T c xcnh theo h thc:

14 14

14 14

C C

C C

N (0) N (0)1 5730T ln lnN (T) 0,693 N (T)

= = nm.

Trong thc nghim, ch cn phi o hot phng x 14CN (T) ca mu vt (chng hnca 1 g mu vt trong 1 pht). Cn 14CN (0) th c gitr bng 15,3 nh ni tr n.

thnghim, Libby p dng ph ng php ny cho Cc mu vt bit tui, th d Cc vt c th i vn minh Aic p c xcnh nini. Libby c trao gii th ng Nobel vhohc nm 1960. Theo ph ng php ca Libby ng i ta xy dng Mv Chu u nhiu phng th nghim o cacbon phng x.

V phng xca 14C r t yu, 1gam cacbon ch cho khong 15 ht b ta trong 1 phtnh ni tr n n n h o phi c phng r t th p.

Nh tin b ca k thut o phng xm tui mu vt xc nh theophng x 14Ccng ngy cng chnh xc.

Tr c y, ng i ta dng ph ng php kinhin l o l ng 14C trong ho thch bngCch to ra 14CO2 tCc tn d , r i m Cc ht b ta do14C pht ra. K thut nyi hi

th i giano t ng i di, c tht i nhiu ngy, nht l nhng mu c tui gn gi i hn oca ph ng php (khong 35.000 nm) v hm l ng 14C qu th p. H n na li phi cndng mt khi l ng l n Cc mu vt, do ph humt phn l n mu vt cn c xcnh tui.

Vo nhng nm cui th p k 70 ng i ta dng th p mt my gia tc lin k t v imt khi phk c thxc nh tr c ti p snguyn nhn t 14C trong mu. Ph ng phpny gi l ph ng php khi phk gia tc AMS (Accelerator Mass Spectrometry). Ph ng php ny cho ph p dng mt l ng mu nh h n hng ngn ln so v i ph ng php kinhin ca Libby.

V d : Trong 1mg mu cacbon, hin nay, v i ph ng php kinhin ca Libby c th quan st c 2,4.10-4 phn r ca 14C trong 1 giy. Do mun o sht b phng xv i sai


37/101


s thng k 1% th phi m c 10.000 phn r, ngh a l phi thc hin mt ph p o lintc trong khong h n mt nm! Tuy nhin, ta li c thghi nhn c 10.000 ht 14C trongmt mu cacbon c cng khi l ng nh vy m ch mt vi chc pht v i thit b AMS.Ph ng php AMS xcnh tui T da vo t sR ca s ng v 14C v 12C o c bng

thc nghim nh khi phk :14

12

C

C

N (T)R

N (T)= .

V ch 14C khng phng xn n hthc tr n c th c vit nhsau:14

12

C

C

N (0)R exp( T)

N (0)= .

Ts ng v 1412

C

C

N (0)N (0)

trong c thsng c gitr bng 1,3.10-12 nh ni tr n.

Nhvy tui T ca mu c t nh theo hthc:125730 1,3.10T ln (nm)

0,693 R

= .

Chnh nh k thut AMS ny m nm 1992 v i vi mu vn ly Cc bc ho tr nvch trong hang ngm d i bin Cosquer gn Marseille (Php) m trung tm hot phng xnh(Centre des Faibles Radioactivites, CFR) Gif-sur-Y-vette xcnh c tui bng ph ng php cacbon phng x 14C ca Cc bc ho l 18.000 nm v tui ca bc v mt bn tay l 27.000 nm. V m i y, sxc nh nini bng cacbon phng x, v i k thut AMS, Cc mnh than x ng vn ly t3 bc ho ng vt trong hang Chauvet - Pont -d'Are cho bit tui Cc bc hox p x 30.000 nm.

c) Sai l ch b t ng Mt ph ng phpo chnh xc h n pht hin mt sai shthng gia tui xcnh

bng ph ng php cacbon phng x 14C v i tui thc theo nm lch. Nh vt l H Lan, Hessels de Vries, ng i u tin pht hin s sai lch khii

chiu tui ca Cc cy gho thch xcnh bng ph ng php14C v i tui m theo Ccvng cy (tree-rings).

Cc vng cy c th c nh n thy r t r tr n tit din ngang ca thn cy mc trongvng kh hun i v cn cc.

Cc vng cy c Hnh thnh bng sphn chia tbo trong Cc m sinh g ngay ph a trong vcy. Ranh gi i ca vng cy, hay vng sinh tr ng, c to thnh b i l p t boc c vch dy gi l gmun mu sm v l p tbo x p h n c vch mng gi l g s m mu sng.

Khi s tng tr ng v ng k nh bt u vo ma xun th ny sinh Cc tbo l nvch mng, to thnh gs m. Cui ma sinh tr ng th Cc tbo m i Hnh thnh gmun.

Khim Cc vng cy ca mt thn cy ha thch, ta xcnh c tui ca cy v i sais chng 1 nm. K thut ny gi l k thut xc nh tui bng vng cy hay vng sinhtr ng.


38/101


Theo k thut m s vng cy, ng i ta xc nh c kh chnh xc th i k Holoxen khong 9000 nm, trong khi ph ng php14C nh gitui th p h n khong ngh nnm.

d) Nguyn nhn sai l ch. Cc ph ng php hi u ch nh Nhiu phng th nghim kim nghim ph ng php xcnh tui bng Cchm s

vng cy v i chnh xc ngy cng cao. V thph ng php ca Hessel de Vries cch p nhn v ng i ta phi i t m gii phphiu chnh tui nhn c t ph ng phpcacbon phng x.

Nguyn nhn sai lch l sbin i theo th i gian ca t ssht 14C/12C m ph ng php kinhin ca Libby c gi nh l hng s.

Khi xcnh tui ca san h bng mt k thut hon ton m i - ph ng php uran - thori- chnh xc h n k thut cacbon phng x, ng i ta cng li thy r Cc sai lch gia tuixcnh theo ph ng php14C v tui thc.

Ta hy ni th m mt cht vph ng php uran thori xcnh tui san h.Ph ng php ny da vo mi lin hgia ng v m 234U, c T1/2 = 244.500 nm, v

ng v con 230Th, c T1/2 = 75.400 nm. Ng i ta bit san h h p th mt l ng urankhong 3ppm (parts per million) tn c bin vo bx ng ca chng lc Hnh thnh. Th iim gi l th i im Zero. Do, nu bit l ng 230Th v 234U ta c thxc nh ckhong th i gian tr i qua t nh tlc to thnh x ng san h, tc l tui ca san h.

Theo k thut ny, ng i ta xcnh c tui ca san h vi chiu v i tui sanh xcnh bng ph ng php14C.

Cc k t quvtui san h Barbade thuc bin Caraie,i Ty D ng c cng b

tr n t p ch Nature cho thy, cng li xa vqu kh th sai lch tui theo nm lch v theo14C cng l n.chng tnh c im ca ph ng php cacbon phng xtrong vic xcnh nini,

nhiu phng th nghim M v Chu u xcnh tui san h vng Thi B nh D nghoc bng k thut uran-thori, hoc bng k thut m s l p lng ng tng nm trongnhng vng tr m tch phbng gi Groenlandan Mch. Coca l l p tr m tch trong h, bin v sng lng ng kh u n hng nm thnh tng l p mng c bo vd i Ccl p bng v c gi l Cc "l p nm tr m tch" c th m c, t ng tnh m svngcy trong Cc thn cy.

Chnh nh k t qu o m i ny, k t h p v i s liu vvng cy m ng i ta thy r nhng sai lch trong Cc k t qu o bng k thut

14C .

Hnh 1.11 cho thy cng li vxa qu kh th ssai lch gia tui theo nm lch v tuitheo14C cng l n.

V i nhng hiu bit hin nay ca chng ta th s sai lch gia tui theo14C v tui thcc tht i 2000 nm vo lc 11.000 nm BP (BP : before present, ngh a l tr c hin nay, vtheo quy c quc t, th " hin nay " c chn l nm 1950), 3000 nm vo lc 16.000 nmBP v 5000 nm vo lc 30.000 nm BP. Ni chung, sai lch vo c 17%.

Ta hy tr li nguyn nhn lm sai lch k t quxc nh nini theo ph ng phpcacbon phng x.


39/101


Khi xcnh tui san h Cc o Barbade, Mururoa, Tahiti v Nouvelle Guin, ng ita pht hin ra r ng vo khong 30.000 v 20.000 nm BP th ts 14C/12C lcy l n h n bygi 40 n 50%. Ngoi ra,i v i tui d i 9000 nm BP, nhng nghin cu chi tit Ccvng cy chng tr ng ts14C/ 12C trong khi vn ti p tc gim, li thnh thong c nhng

daong thng ging trong nhng khong th i gian c vi tr m nmCc nghin cu thy r ng: Thng ging vthnh phn ng v ca cacbon chyu l

do ttr ng gy ra, ngh a l gn v i hot ng ca Mt Tr i v ttr ng Trit.

Hnh 1.11.S sai l ch c a tu i theo 14 C

- Hot ng ca Mt Tr i:Thng ging t tr ng ca Mt Tr i lm bin i dng phtn trong tia v tr s c p t i

mt t. Lc kh i u ca phn ng ht nhn sinh ra cc nuclit v tr (cc ht nhn c ngun

gc v tr ) nh 14

C hay10

Be th cc phtn ny thc txc nh t sut sinh sn ccng v . Ng i ta kim nghim t sut ny bng cch so snhbin thin ca 14C o ctrong cc vng cy c tui n hng nghn nm v i bin thin ca 10Be phn tch trong bng nam cc. Ng i ta thy r ng: Hm l ng cao ca 2 ng v u nm trong th i giant ngng v i cc cc tiu ca hot ng ca Mt Tr i, l th i gian "thiu vng" cc vten Mt Tr i

-nh h ng ca ttr ng Trit:Sgim ca t s ng v 14 C/ 12C xy ra chyu v th p v gim t ng i t

vng cc. l mt bng chng nu r vai tr ca t tr ng Trit m thnh phn nmngang c gi tr cc i xch o. Githuyt l nh sau : Nu t tr ng cng mnh th ncng che chn Trit khi bc xv tr v nhvy lm gim cc t ng tc to nn 14 C.Mt khc, nht l nh cc cng trnh ca Jean Pierre Valet Vin Vt l a cu Paris mng i ta bit r ng c ng a t tr ng tng tng cng g p 2 trong th i gian gia30.000 v 10.000 nm BP. Ng i ta tnh ton l thuyt cc hiu ng ca s tng a t tr ng ny v thy r ng s tng ca a t tr ng c thl l do gim ca t s ng v 14C/12C.


40/101


1.7 Ph ng php nhi t hu nh quang xc nh nin i

1.7.1 Hin t ng nhi t hu nh quang (thermoluminescence)

Trong vt r n electron chim cc mc nng l ng ginon. T p h p cc mc nngl ng ginon nhng r t gn nhau to thnh mt vng nng l ng. Vng dn v vng hotr c ngn cch nhau b i vng cm. Trong mt tinh thvt r n hon ho l t ng, khngc sai hng, khng c mc nng l ng no trong vng cm. Thc t, trong vng cm lunlun hnh thnh cc mc nng l ng a ph ng. (Xem hnh 1.12.)

Hnh 1.12.Nhit hu nh quang trong v t r n

Mt electron ca vng ho tr nu nhn c mt nng l ng, chng hn ca bc xht

nhn, l n h n b r ng vng cm (Wc - Wv) schuyn ln vng dn v chuyn ng t dotrong vng dn, li mt ltr ng trong vng ho tr (qu trnh 1).Cc mc nng l ng a ph ng vng cm c vai tr nhnhng ci by (trap). Nu

gn vng dn, l nhng ci by i v i cc electron ca vng dn (qu trnh 2,3) cn nu gn vng ho tr th l nhng ci by i v i cc ltr ng (qu trnh 1', 2').

Cc electron v l tr ng vn c "nm" by chng no vt r n khng nhn c thmnng l ng.

Nu cung c p thm nng l ng, chng hn "xy nng" vt r n, electron nhn c nngl ng sthot khi cc by (qu trnh 4), chuyn ng trong vng dn v khi chuyn vmcnng l ng th p h n (qu trnh 5) k t h p v i l tr ng th mt phtn s c pht ra. Ng ita gi qu trnh ny l nhit hunh quang (TL).

Trong phnhit hunh quang, m tsph thuc c ng tn hiu TL vo nhit xynng vt r n, nh nhit caong v i s thot electron tby P su cnnh nhit th p h n ng v i s thot electron t gn bmt vng cm. By gn bmt vng cmkhng bn bng by su h n, ngh a l cc electron nu nm ti by su th kh thot khi by h n.

1.7.2 C s ca ph ng php nhi t hu nh quang xc nh nin i

Cc vt liu nhcc mu vt a cht, tn ti su trong lngt, chu tc dng ion ho

tch lu theo th i gian ca bc xht nhn ca ccng v phng xtrong cc dy phng x

WC

bc x ht nhn


41/101


tnhin uran, thori, kali 40... Theo th i gian, cc qu trnh 1, 2, 3 nhm ttrn hnh 1.12xy ra nhiu h n. Do c ng tn hiu hunh quang ca cc vt liu ny sl n h n khichng c qut nhit xy nng. Ngh a l c ng tn hiu nhit hunh quang t lv iliu tch lum mu vt h p th trong qu trnh tn ti. Nu bit c liu trung bnh hng

nm m mu vt nhn c th ta c thtnh c tui ca mu vt .Bng 1.13 thng k sut liu hng nm (mrad/ nm) i v i mi tr ng t nhin c 1

ppm uran, 1ppm thori, 1% kali v 100 ppm rubii. ng gp ca tia v tr c nh gi vokhong 30 mrad/ nm v gim dn theo chiu su tnh tmt t, tnh trung bnh c su 1mth gim mt na.

Liu tch lu trung bnh hng nm l mt liu r t nh. Cc k t qunghin cu chothy r ng liu 1 krad t ngng v i 2000 nm tui ca mt mu gm (ceramic) trong mt mitr ng a cht n nh.

Bng 1.13. Su t liu (mrad/ n m) tnh cho 1ppm U, Th; 1% K v 100 ppm Rb

Bc x

Dy thori

- Ch a m t thoron 73,8 2,86 5,14

- m t thoron 30,9 1,03 2,08

Dy uran

- Ch a m t ra on 278,3 14,62 11,48

- m t ra on 126,2 6,09 0,56

Kali t nhin ( 40 K) 83,03 24,92

rubi i 4,64


42/101

43

Ch ng 2

Phng x nhn t o v ng d ng

Ngy nay con ng i to ra c r t nhiu ng v phng x. l ccng v phngxnhn to. Chng c chu k bn r khc nhau trong mt di r t r ng. Bc xpht ra tccng v c bn cht v nng l ng khc nhau. Chnh v vy, con ng i c th la chn c ccng v phng xnhn to thch h p v i nhngng dng r t a dng trong thc t.

2.1. Ch to cc ng v phng x nhn t o

C thchia cc ph ng php chto ng v phng xnhn to thnh 3 loi

2.1.1. Dng my gia t c

l cc my gia tc xycltron, synchrotron,... My gia tc cho dng ht tchin v ithng l ng l n. Cc ht nhn phng x c to thnh do phn ng ht nhn xy ra gia htnhn bia v cc ht tchin gia tc nhp, d,...

Ph ng php dng my gia tc ht tchin gy phnng ht nhn cng th ng cp dng trong nghin cu khoa hc vcu trc ht nhn, phnng ht nhn...

2.1.2. Chi u xb i n tron trong l ph n ng

Ccng v phng xnhn to c sn xut v i mt l ng l n bng cch chiu n trontrong trong l phn ng vo ccng v bn. Ni chung, chyu l ng dng cc phn ngloi (n,).

Th d :31P(n,) 32P, ng v nhn to 32P phng xbta v i T1/2=14,3 ngy.59Co (n,) 60Co, ng v phng xnhn to 60Co phng xbta v gamma v i T1/2=5,3

nm.Cc phnng (n, p) cng c sdng to ccng v Th d : 14 N(n,p)14C.

32S(n,p)32P.Chai ph ng php dng my gia tc v chiu xn tron chto ccng v phng

xnhn to th ng c gi l ph ng php kch hot. Trong th i gian kch hot c 2 qutrnh xy ra ng th i: Qu trnh ht nhn c to thnh do kch hot v qu trnh ht nhn phn r phng x.

C thm tmt cchnh l ng cc qu trnh trn nhsau:


43/101

44

Xt trong mt n v th i gian. Sht nhn c to thnh do kch hot l Q, sht nhngim i do phn r phng xl N, trong l hng sphn r v N l sht nhn phngx c to thnh th i im t.

Nhvy trong th i gian dt ch cn (Q - N)dt ht nhn. Gi sht nhn ny l dN, ta c ph ng trnh

dN Q Ndt

= (2.1)

dN dtQ N

=

d(Q N) dtQ N

=

tt 0Q N (Q N) e= = (2.2)

Nu Nt=0 = 0

tQN (1 e )= (2.3)

Hnh 2.1 m ts bin thin theo th i gian ca sht nhnng v phng xnhn totrong th i gian kch hot v sau khi ngng kch hot.

Theo hthc (2.3) c thchn th i im ngng kch hot t1 nhn c hot phngxnhn to mong mun.

Ht nhn phng xsinh ra b i phnng (n,p) c tnh cht ho hc khc hn ht nhn bia.Chng c th c tch ra khi bia bng ph ng php ho hc, do c th to c ccngun phng xnhn to v i hot l n.

Trong thc t, ng i ta th ng quan tmn hot ca ng v phng x c tothnh do kch hot.

tA N Q(1 e ) =

Th ng th ng ng i ta tnh hot cho 1g ca bia, theo n v Ci/g. Biu thc tnhcho hot nhsau:

Gi l thng l ng chm n tron kch hot, tnh theo n v n tron/cm2/giy. l tit din h p thn ca ht nhn bia, tnh theo barn, 1b=10-24cm2.


44/101

45

f lphc p (abondance) ca ng v chu kch hot, tnh theo %.M l khi l ng nguyn t ca bia, tnh theo g, nh vy trong 1g khi l ng bia c

236,023.10M

ht nhn.

Khi, hot phng xnhn to ca ng v c to thnh, tnh cho 1g ca bia c biu th theo hthc sauy:

1/2

0,693t2T

100,6. (n / cm /gy). (b).f A(Ci / g) 1 e

3,7.10 .M(g) =

Phn ng tr c du ngoc trong hthc trn c gi l hot bo ha, k hiu l As

s 100,6. f A

3,7.10 M=

Hot ny s t c nu th i gian kch hot t r t l n so v i chu k bn r T1/2 cang v phng x c to thnh. Ta nhn thy: S t c 1/4 hot bo ha nu kchhot bia trong th i gian bng T1/2 ca ng v phng xhoc t c 1/2 hot bo hanu kch hot trong th i gian bng 2T1/2 .

Trong cc tnh ton trn ta gis l sht nhn N ca bia khng thayi trong th igian kch hot: i l ng Q N,trong l thng l ng chm n tron tnh theo s n tron/cm2/giy, l tit din h p thn tron ca ht nhn bia tnh theo cm2 v N l shtnhn bia tnh cho 1cm2 bmt ca bia. N c hiu l sht nhn ca bia khng tnhn s ht nhn tr thnh phng xdo kch hot.

Trong tr ng h p, chng hn tit din l n v th i gian kch hot di th sht nhn N gim dn trong th i gian kch hot theo quy lut:

t0 N N e

= Khi hot phng xnhn to tnh cho 1g ca bia s c biu th theo hthc sau

y:

1/2

0,693tTt

100,6. f A(Ci / g) e e

3,7.10 M =

2.1.3. T cc s n ph m phn h ch

R t nhiu ng dng trong cng nghi p yu cu phi c ngun phng xv i hot l n. Khi, ng i ta phi dng ph ng php ho hc tch ng v phng x t cc sn phm phn hch trong nhin liu chy ca l phn ng. Haing v c nhiu ng dngtrong thc t c to bng ph ng php ny l90Sr v137Cs.

thun tin cho vic trnh by ccng dng r t a dng v phong ph ca ng v phng xnhn to, ng i ta chia ccng dng ra thnh cc loi sauy: Sdng bc xckhnng m xuyn mnh nhbc xgamma, n tron; bc xc khnng m xuyn yunhbc xbta. Cng c thphn loi theo tng nhm ph ng php p dng c nguyn tcgn ging nhau.


45/101

46

2.2. ng d ng cc ngu n b c xgamma, n tron c ho t l n

2.2.1. Chp nh gamma (Gammagraphy)

Ph ng php ny th ng c p dng kim tra cc khuyt tt trong vt liu. C th tm tt nguyn tc ca ph ng php nhsau:Chiu mt chm gamma vo vt liu cn kim tra. Tu theo tnh cht, hnh dng, v tr

ca khuyt tt m c ng chm bc xgamma th c p thayi. Bc xgamma th c p c ghi bng phim ging nhphim dng trong k thut ch pnh thng th ng.

Trong cng nghi p ng i ta th ng dng ccng v sauy:a) Cban 60Co

ng v ny pht ra bc xgamma v i nng l ng 1,17 v 1,33 MeV. Cc tia- nngl ng 0,31 MeV cng c pht ra t ng v ny khi n phn r- v i chu k bn r 5,3nm tr thnh60 Ni.

to c 60Co ng i ta thc hin phn ng 59Co(n,) 60Co trong l. Tit din phnng ch bng 30b. Do th i gian chiu xn tron trong l t ng i di: Chng hn, chiu b i n tron thng l ng 1011 n/cm2.s trong th i gian chng 1 nm tht c khong 1

8hot

bo ho, tc l c 0,1 Ci/g.b) ng v tantan 182TaBng cch chiu xn tron trong l, sdng phn ng 181Ta(n,) 182Ta v i tit din hiu

dng l 21b, c ththu c ng v 182Ta. ng v ny c chu k bn r l 112 ngy, pht

bc xgamma 0,066 MeV v 1,223 MeV. Bc x -

nng l ng 0,525 MeV sinh ra trong qutrnh phn r- ca 182Ta. Sau 4 tun chiu xn tron v i thng l ng 1011 n/cm2.s vo181Tath thu c 182Ta v i hot 0,033 Ci/g.

c) ng v iridium 192 Ir Phn ng 191Ir (n,) 192Ir c tit din t ng i l n, 269 b, c ng dng chto

192Ir. ng v ny c chu k bn r 74 ngy, pht bc xgamma trong di nng l ng t 0,136n 0,613 MeV nhng chyu l 0,32 v 0,47 MeV v cc ht - v i nng l ng 0,66MeV. Chiu x 191Ir trong l v i thng l ng 1011 n/cm2.s, sau 4 tun th t c 192Ir v ihot 0,46 Ci/g.

Trong ccng dng ch pnh gamma, ngoi ccng v trn ng i ta cn th ng hay s dng 137Cs.ng v 137Cs c sn xut b i cng nghtch bng ph ng php ho hc tccsn phm phn hch nh ni trn.137Cs pht bc xgamma 662keV. Cc ngun ng v phng xdng trong ch pnh gamma c hot tmt vi Cin mt vi kCi. Chng c bo vtrong cc container bng ch, c ca sv chm khi cn ch pnh.

Hai kiu b tr hnh hc c thp dng ch p nh cc khuyt tt hoc kim tra vt liucn nghin cu: Hnh hc truyn qua, trong bc xtngun phng xxuyn qua vt liuv tc dng ln phimt pha sau vt liu cn ch p nh. Hnh hc tn x, trong cngun phng xv phimu c btr cng mt pha ca vt liu cn nghin cu.


46/101

47

2.2.2. Chi u xgamma (Gamma Irradiation)

a) Di t trng bo qu n th c ph mPh ng php dit trng thng th ng l dng nhit, phi nng nhit ln t i hng tr m

C v cn mt nng l ng trung bnh khong 16 J/g. Trong ph ng php chiu xgammac thdit c cc vi trng gy hi m ch lm tng nhit ln chng 2oC.

Dit trng bng chiu xgamma khng lm mt vitamin ca thc phm, khng lm thayi mi v ca thc phm nhtrong ph ng php nhit. Ng i ta tm ra mt tnh cht quantr ng l: Nu thc phm cn chiu xgamma c lm lnh xung d i 00C, th d tht l nng lnh, th mi v, mu sc ca thc phm sau khi chiu xgammadit trng, boqun, thc tkhng b thayi g. Mv nhiu n c khc bo qun sa, tht, h p trnquy m cng nghi p bng ph ng php chiu xgamma.dit trng, cn chiu mt liukhong vi chc Mrad. Tuy nhin, nu mun ph hucc enzym (th denzym gc pht phthoc perooxyt) th phi chiu mt liu l n h n hng chc ln.quy m cng nghi p, cn phi c ngun phng xhot l n, th d: cc ngun

60Co,

182Ta,

137Cs c hot t vichc n vi tr m, c khi t i hng ngn kCi.

Vit Nam, Trung tm Chiu x thuc Vin Nng l ng Nguyn tVit Nam,t tiCu Din, H Ni v mt strung tm khc thnh phHCh Minh dng ngun 60Co dit trng thc phm, tng th i gian bo qun nng sn, thc phm v i quy m cng nghi p.

b) Di t tr cn trng, b o qu n ng c c, rau qu Cng bng ph ng php chiu xgamma, ng i ta dit tr c cc cn trng gy

hi, hn chny mm mt sng cc, tng th i gian bo qun. Xcnh c liu thch h pcho tng i t ng cn chiu xl mt yu cu quan tr ng nhm tng tnh hiu quv kinh t ca ph ng php ny

Mt vi sliu nhn c ca ph ng php ny: Cc cn trng gy hi ng cc b hnchsinh sn khi b chiu mt liu t16.000n 32.000 R nghen hoc b git v i liu c trn60.000 R nghen. Liu chiu chng 5000 R nghen c tc dng hn chny mm ca hnh.Khoai ty sau khi c chiu v i liu 20.000 R nghen sbo qun c t i mt nm r i mkhng b ny mm.

c) Di t trng b o qu n d c li u, vt li u y t C r t nhiu d c liu khng thdit trng bng ph ng php nhit trnh b phn hu,

l tr ng h p ca cc thuc khng sinh. Trong thc t, ng i ta phi dng cc bc xt ngoi chiu cc d c liu dng lng hoc l p mng.

Cng nghchiu xgamma hoc chiu xelectrondit trng d c phm thu ck t qur t tt ti nhiu n i trn thgi i. Cng v i mc chng dng trong y t, cng ngh khtrng dng cy tcng pht trin r ng ri ti nhiu trung tm chiu x.

d) Di t cc kh i uHin nay nh tin bkhoa hc k thut, ng i ta sdng my gia tc electron hoc

cc ht tchin khc nh l mt ngun phng x dit khi u trn c thng i. Cc httchin c thhi t c thnh cc chm tia r t mnh, c micrn nn c thdit c khiu m khng gynh h ng g i v i cc m lnh.


47/101

48

Trong thc t, ng i ta vn dng bc xgamma t cc ngun ng v phng x ditkhi u. Thng th ng nht l bc xgamma nng l ng 1,17 v 1,13 MeV, trung bnh l 1,25MeV ca ng v 60Co vn c sdng ti cc trung tmiu tr ung th.

Ngoi ngun cobalt phng x 60Co hot l n, ng i ta cn dng cc kim phng x trong k thut xtr p st: Cc ngun phng xc kch th c nhnhng hot l n dit khi u cc v tr khng thun tin cho vic sdng ngun gamma kch th c l n. Nngl ng ca bc xgamma tcc ngun phng xkch th c nhnhnhng chic kim ny cth c la chn thch h p tu theo ng v phng xno s c s dng, l mt trongnhngu im quan tr ng nht ca k thut xtr p st.

Th d:Cc kim vng phng x 198Au c to thnh trong cc knh n tron tphn ng 197Au

(n,) 198Au, c chu k bn r 2,7 ngy v cho bc xgamma nng l ng 411 keV l mt trongcc th d in hnh vnhngng dng thnh cng ca xtr p st dng bc xgamma caccng v phng xnhn to.

2.2.3. ng d ng cc hi u ng ho h c, vt l c a b c x

Phn ny trnh by ring vnhngng dng cc hiung vt l, ho hc xy ra trong vtliu c chiu x.

a) Tc d ng c a b c x gamma ln cc polyme i phn t D i tc dng ca bc xgamma, hai hiu ng i ng c nhau c thxy ra: l hiu

ng lmt gy hoc to sai hng (damage) v hiu ng ni mch (cross linking)i v i ccmch phn tplyme.

Cc mch lin k t C - H, C - C hoc C = C chu tc dng ca cc bc xgamma. Nhnnhn d i gc ng dng trong cng nghi p ng i ta thy r ng hiu ng ni mch cquan tmn nhiu h n.

Cc mch lin k t C - H b t gy nhiu nht. Chng tham gia qu trnh ni mch b i vsti to d i dng cc lin k t bin C - C lm thnh cu ni gia hai phn tkhc nhau.

Do qu trnh ni mch, cc plyme m i c ccu im nh: nhit nng chy, bnv cng scao h n, tr ng phng trong n c hoc cht lng hu c snhh n. H nna, mt hin t ng m i c tm thy l: c mt splyme bnh th ng th hon ton tantrong mt sdung mi hu c . Sau khi chiu xmt liu xcnh noy (im ng lnh -gel point, free point) th tr thnh khng ho tan c. Tu theo liu chiu mho tan ca plyme m i c ni mch ny sthayi. Liu c 10

6R n-ghen bt u cho ta nhng hiu

ng r t ng quan tm.C thk ra y mt vi th d:Do hiu ng ni mch, khi l ng phn t ca polystirol c th t t i t 20.000 n

300.000 n v. Polyethylene sau chiu xgamma chu c nhit h n 2000C m vn channg chy trong khi bnh th ng ch chu c nhit khong 1160C , polyethylen ny cngh n, kh ho tan h n.

Nu xy ra s t gy lin k t C - C hoc - CXYZ, trong X, Y, Z l cc nguyn t hoc gc khc hydro th khng dn t i qu trnh ni mch m dn t i s thayi mt stnhcht lin quan t i sph v cu trc ca plyme:im nng chy gim xung, gim nh t,tng ho tan.


48/101

49

Mt hiu ng r t ng c quan tm l tr ng h p vt liu gm hai cht plyme khcnhau: Bc xgamma gy tc dng ghp ni gia hai plyme lm cho plyme tr thnh cnhng tnh cht m i. Th d: Trng nylon b i mt l p styrel r i cho chiu x, plyme m i s c khnng chng thm n c cao h n.

S thay i cu trc th ng dn n s thay i mu: Clorua polyvinyl tr thnh munu sau khi b chiu xgamma hoc electron. ng dng hiu ng ny ng i ta chto racc liu k dng loi plyme o liu trong khong t0,5 n 6 Mrad. Trong vng liul ng ny, mt quang hc ca liu k ph thuc tuyn tnh vo liu chiu x. Ngungamma sdng trongng dng trn th ng l ngun c hot l n ca trung tm chiu x.

b) Tc d ng c a n tron ln cc v t li ui v i cc plyme, n tron gy cc hiu ng ging nh tr ng h p ca bc xgamma:

Mt liu 300 Mrad c tc dng lm plyetylen tr thnh kh nng chy, c khnng cchin t i 4 MV/cm nhit cao.

i v i kim loi, n tron gy cc hiung phc t p: Ngay khi nng l ng n tron v t qu 25 eV, chng c thlm bt cc nguyn tkhi

v tr bnh th ng trong l i tinh th, to thnh cc l tr ng. l hiu ng Wigner. Cc l tr ng ddng khuch tn v lm tng hot tnh ho hc ca kim loi. Nu nung nng kim loiln, cc nguyn tb "x dch" tr c y c thtr vv tr c, ltr ng bin mt v mt nngl ng c gii phng d i dng nhit. y chnh l cch ng i ta lm "nu" ligraphit ca mt s l phn ng v xoi cc bin i gy b i n tron. Cn nh li r ng s gii phng nng l ng nhit dng ny chnh l nguyn nhn gy scl Windscale ca Anh.

Tc dng ca n tron v i vt liu c thgy hi nh lm cho uran b phng r p ln, kimloi lm vbc tr thnh gin, dgy... mt khc li c nhng hiu ng c ng dng nh:V i liu chiu1018-1020 n tron/cm3, thp ccbon tr thnh cng h n; v i liu cao h n, mt sh p kim canhm ccng,bn c hc tng ln.

Ng i ta nghin cu hiung ca n troni v i xyt kim loi v bn dn. Quan tr ngnht l hiung lm thayi tnh cht in: dn ca germanium loi n gim; it 1N58 t germanium tr thnh c dng thun nh i cn dng ng c l n ln. Khi chu mt liu chiuchng 1014 n tron/cm2 cc tranzistor germanium tr thnh ckhuch i thayi.

Ngun n tron trong ccng dng hiu ng t ng tc ca n tron ln vt liu th ng lngun tl phnng.

2.3. Ph ng php ng v nh d u

ng v phng xca mt nguyn tc cng tnh cht ho hc ging ng v bn. Do, nu tr n mt l ng nh ng v phng xv i ng v bn ca mt nguyn tr i theo dis thayi hot ca ng v phng xtrong qu trnh vt l, ho hc ... m nguyn t tham gia, ng i ta c thbit c mt stnh cht ca cc qu trnh.

K thut ng v nh du ngy cng c p dng r ng ri v ng i ta c th to c r t nhiu ng v phng xnhn to ca hu ht cc nguyn t.

C thlit k ra mt sth d in hnh ca ph ng phpng v nh du thy ctnh cht a dng vnhy ca ph ng php.


49/101

50

2.3.1. Xc nh h mn

a) Nguyn t c ca ph ng phpTrong ph ng php nghin cu shmn, chng hn ca cc vng bi ca mt ng c ,

st ca vng bi c lm cho tr thnh phng xbng ccha vng bi vo chiu xn tronca l phnng.

Do phn ng 58Fe(n,) 59Fe m ng v bn 58Fe tr thnh phng x. Vng bi c tnh phng xny c t vo trongng c . hmn ca vng bi xem nhmt hm ca ccthng s vn hnh v cciu kin k thut khc nhau nh loi du bi tr n, nhit , tc... o hot phng xca du bi tr n sbit c hmn ca vng bi.

Th nghim nghin cu hmn ca vng bi trongng c l mt trong nhng th d minh hocho mt u im c bit ca ph ng phpng v nh du: nhy r t cao.

b) nh y ca ph ng phpGisvng bi c chiu xn tron sao cho mi gam st ca vng bi c hot phng

xl 1mCi vo th i im bt u th nghim. Githit vng bi nng 100 gt trong xylanhca ng c c 1 lt du bi tr n.

Ta t cu hi: Hot phng x ti thiu trong 1 lt du l bao nhiu m ta c th o c bng cctect thng th ng?

Cc l ng t gamma pht ra t du cha mt l ng nh thp hmn ca vng bi cnng l ng t ng i l n nn c thghi nhn c ddng bng cctect thng th ng,chng hn tect nh p nhy NaI, kch th c (5x5) cm.

Gis tect c che chn gim phngcn vn tc m phng l 25 xung/s. Nu

theo tiu chun 3 phong th ng ng ghi sl khong 15 xung/s. Nhvy mt hot , chnghn, 30 xung/s c thghi c ddng. Mu o l 1L du bi tr n. Nu hiu sut ghi catect NaI l 20%, hot phng xti thiu ca mu c tnh l:

Tc m/Hiu sut ghi = 15xung/s0,20

, nu tnh ra mCi th hot bng 2.10-6 mCi.

Hot phng xny t ngng v i mt l ng st hmn l bao nhiu? Nh trn githit hot phng xban u ca vng bi l 1mCi cho 1 g st. Do,

l ng st hao mn trong th dny c gi tr l 2.10-6 g.

Hnh 2.2.S phn r c a 59 Fe


50/101

51

Mt khi l ng nhnhvy qutht khng thddngo c bng cc ph ng php

thng th ng.

2.3.2. Ph ng php nh d u ng d ng trong y, sinh, nng h c, th y vn...

Trong c thsng ni chung v c thng i ni ring, qu trnh chuyn ho, sphn b,... ca nhiu nguyn t n nay vn cha c hiu bit mt cchy .

Ng i ta nhn c r t nhiu k t qunghin cu quan tr ng nh ph ng phpng v nh du. C thk ra mt sth dtiu biu:

nh du b i ng v tri-ti 3H ho tr n trong n c cho

Documents

Vat Ly Hat Nhan Va Ung Dung