Phông và vật liệu che chắn Detector

KHOA HOÏC QUAÛN LYÙ 31<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> SỐ 04 NĂM 2019<br /> Phông và vật liệu che chắn<br /> <br /> Detector ThS. NGUYỄN ANH HÒA<br /> Trung tâm Giáo dục Thường xuyên tỉnh Gia Lai<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> V<br /> ì bức xạ vũ trụ chiếu liên tục vào khí + Thành phần sơ cấp và thứ cấp của bức<br /> quyển của trái đất và có hoạt độ phóng xạ vũ trụ.<br /> xạ tự nhiên trong môi trường, nên tất 1.1. Hoạt độ phóng xạ của các vật liệu<br /> cả các detector đều ghi được tín hiệu phông thông thường<br /> nào đó. Bản chất của phông này thay đổi nhiều<br /> Phần lớn hoạt độ phóng xạ của các vật<br /> theo kích thước, loại detector và việc che chắn<br /> liệu cấu trúc thông thường là do nồng độ thấp<br /> quanh detector. Tốc độ đếm phông có thể cao<br /> của các nguyên tố phóng xạ tự nhiên thường<br /> hàng ngàn số đếm trên giây đối với các chất<br /> được coi là tạp chất. Các thành phần quan trọng<br /> nhấp nháy thể tích lớn hoặc nhỏ hơn một số<br /> nhất là potassium-K, thorium-Th, uranium-U và<br /> đếm trên giây trong các ứng dụng đặc biệt. Bởi<br /> radium-Ra.<br /> vì độ lớn phông ảnh hưởng đến việc xác định<br /> mức bức xạ cực tiểu, nên rất có ý nghĩa trong Kali tự nhiên chứa 0,012% K40, nó phân rã<br /> những ứng dụng có chứa nguồn bức xạ hoạt với chu kỳ bán rã 1,26.109 năm qua sơ đồ phân<br /> độ thấp. Các detector thường được che chắn rã như hình 1.<br /> ngoài để cách ly các nguồn bức xạ khác trong<br /> phòng thí nghiệm.<br /> 1. Nguồn phông<br /> Có thể chia bức xạ phông thành 5 loại:<br /> + Hoạt độ phóng xạ tự nhiên từ các vật liệu<br /> cấu thành detector.<br /> Hình 1: Sơ đồ phân rã K40<br /> + Hoạt độ phóng xạ tự nhiên của các thiết<br /> Các bức xạ phát ra là hạt bêta với năng<br /> bị phụ thuộc, giá đỡ và che chắn được đặt trong<br /> lượng cực đại 1,314 MeV (hiệu suất 89%), tia<br /> vùng lân cận trực tiếp của detector.<br /> gamma năng lượng 1,460 MeV (hiệu suất 11%)<br /> + Bức xạ từ hoạt độ của bề mặt trái đất và tia X đặc trưng của argon-Ar theo sự bắt<br /> (bức xạ trên mặt đất), phòng thí nghiệm hoặc electron. Detector gamma có thể ghi được tia<br /> các cấu trúc khác. gamma năng lượng cao này trong phổ phông,<br /> + Hoạt độ phóng xạ trong không khí bao vì kali là thành phần phổ biến trong bê tông và<br /> quanh detector. các vật liệu xây dựng khác.<br /> 32 KHOA HOÏC QUAÛN LYÙ<br /> Th, U và Ra là thành viên của các dãy phân cấu của các hệ thống detector. Một số vật liệu<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> rã dài chứa các sản phẩm con cháu mà phát ra như thủy tinh pyrex chứa hoặc là K hoặc là Th<br /> phổ tổ hợp của tia alpha, bêta và gamma. Trong như là thành phần thông thường, và do đó<br /> phổ gamma trên mặt đất như hình 2, hoạt độ có mức phông khá cao. Có thể giảm hoạt độ<br /> trong dãy Th: actinium-Ac228, Ra224, bismuth- phóng xạ do tạp chất gây ra bằng việc chọn<br /> Bi212, lead-Pb212, thallium-Tl208; trong dãy U: Ra226, các mẫu có độ sạch cao. Vì vậy copper-Cu hoặc<br /> Pb214, Bi214. Hoạt độ tự nhiên sống dài của U235 magnesium-Mg được chế tạo bằng điện phân<br /> và K40 cũng là hiễn nhiên. Cũng có thể xác định thì thích hợp để sử dụng trong kết cấu của các<br /> được một đỉnh nhỏ do beryllium-Be7 được sinh ống đếm phông thấp. Thép không rỉ thường có<br /> ra bởi tương tác vũ trụ. mức phông thấp. Aluminum-Al thông thường<br /> có chứa tạp chất U và Ra nên không thích hợp<br /> để dùng để tạo ống đếm phông thấp. Đồng<br /> thau có hoạt độ thấp nếu thành phần chì trong<br /> nó thấp. Chất hàn điện và một vài vật liệu bảng<br /> mạch có thể có hoạt độ tương đối cao, chúng<br /> cũng đóng góp vào tốc độ đếm phông của<br /> detector gamma.<br /> Bảng 1: Hoạt độ phóng xạ tự nhiên trong<br /> các vật liệu cấu trúc thông thường<br /> Vật liệu 232<br /> Th (583 keV) 238<br /> U 40<br /> K<br /> Nhôm (6061 từ Harshaw) 0,42 0,04 < 0,05<br /> Nhôm (1100 từ Harshaw) 0,24 < 0,017