Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

II-P-1.2
KHẢO SÁT BƯỚC ĐẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT HỆ THIẾT BỊ ĐO TỔNG HOẠT ĐỘ
ALPHA-BETA PHÔNG THẤP ĐA ĐẦU ĐO
Nguyễn Thị Mỹ Dạ1, Nguyễn Văn Thắng1, Lê Công Hảo1,2, Trương Thị Hồng Loan1,2
Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt Nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG TPHCM
2
Khoa Vật lý-Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG TPHCM
Email: [email protected]

1

TÓM TẮT
Thiết bị đo tổng hoạt độ alpha-beta phông thấp đa đầu đo là thiết bị được ứng dụng trong đo đạc
hoạt độ đồng vị phóng xạ alpha-beta, đánh giá nồng độ của đồng vị phóng xạ alpha-beta. Ưu điểm
của thiết bị là có thể đo đạc đồng thời nhiều mẫu trong cùng một thời gian dài. Hệ detector được tích
hợp trong thiết bị bao gồm hệ 4 detector đo đạc mẫu và 1 detector loại trừ bức xạ phông môi trường
có năng lượng cao. Hệ detector trong thiết bị là hệ detector khí, được cung cấp khí P-10 (90% Argon,
10% Metan) cho quá trình hoạt động. Hệ được bao bọc khối chì dày xung quanh giảm ảnh hưởng tới
30% phông môi trường lên kết quả khảo sát. Tín hiệu ghi nhận được xử lý thông qua hệ điện tử được
tích hợp vào thiết bị, kết nối với thiết bị thông qua cổng USB 2.0. Tất cả hoạt động của thiết bị đều
được điều khiển thông qua phần mềm Apex Alpha/Beta. Trong báo cáo này, chúng tôi trình bày khảo
sát bước đầu đặc tính kỹ thuật của thiết bị, kết quả khảo sát nồng độ phóng xạ alpha và beta của hai
mẫu thu thập tại cơ sở Linh Trung, Thủ Đức.
Từ khóa: Detector khí, Phóng xạ alpha, Phóng xạ beta.
GIỚI THIỆU
Hệ thiết bị đếm tổng hoạt độ alpha/beta (hình 1) bao gồm 4 detectors khí dùng để khảo sát mẫu, kích thước
5,7 cm cho mỗi detector, tương ứng với 4 khay mẫu (hình 2). Đồng thời, nhằm loại bỏ những bức xạ môi trường
có năng lượng cao, phía trên 4 detectors, thiết bị cũng được bố trí thêm 1 detector (kích thước 12,7 cm) để loại
trừ tín hiệu không mong muốn từ môi trường. Lưu lượng khí cung cấp cho detector trong suốt quá trình hoạt


ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
Vùng plateau – điện thế hoạt động
Đối với detector khí, điện thế hoạt động là một thông số rất quan trọng, nếu điện thế được cung cấp thấp
hơn mức cho phép thì không tạo được tín hiệu điện. Ngược lại, nếu điện thế vượt quá mức điện thế cho phép thì
sẽ tạo ra hiện tượng thác lũ điện tích và không thể ghi nhận được bức xạ [3]. Đối với hệ đo này, detector được
cấp điện thế là 1290-1350 (Volt) cho phép đo đồng vị phóng xạ beta, và 420-510 (Volt) cho phép đo đồng vị
phóng xạ alpha. Theo đó, khi thiết lập đo chế độ simultaneous thì điện thế được cấp là 1290-1350 (Volt). Nguồn
đồng vị thích hợp dùng để xác định vùng plateau trong báo cáo là: Am-241 (0,01249 µCi) cho phóng xạ alpha và
Sr-90/Y-90 (0,01395 µCi) cho phóng xạ beta. Thời gian khảo sát là 192 phút cho nguồn Am-241 và 62 phút cho
Sr-90/Y-90 Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng 1:
Bảng 1. Thông số kỹ thuật plateau cho từng detector ứng với thiết bị:
Plateau - Alpha

Plateau - Alpha

Detector 1

420

1290

Detector 2

390

1380

Detector 3


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
Vùng điện thế hoạt động cho detectors sau khi đã thiết lập sẽ được phần mềm tự động lưu trữ. Khi tiến
hành đo, hệ sẽ nâng điện thế lên vùng điện thế đã thiết lập sau khi hệ được purging. Purging là quá trình làm
sạch hệ trước mỗi lần đo đạc. Hình 4 mô tả giao diện xác định plateau của thiết bị:

a)

b)

Hình 4. Vùng điện thế khảo sát: a) Điện thế khảo sát cho việc đo beta, b) Điện thế khảo sát cho việc đo alpha
Đánh giá phông môi trường
Phông môi trường là tác nhân gây ảnh hưởng lên kết quả đo cũng như hiệu suất đo đạc. Do vậy, cần thiết
phải khảo sát ảnh hưởng của phông môi trường lên hệ. Kết quả khảo sát phông môi trường được cho như trong
bảng 2:
Bảng 2: Phông môi trường đối với từng detector
Tốc độ đếm

Tốc độ đếm

phông alpha

phông bêta

Det 1

0,043 (cpm)

0,466 (cpm)

Det 2

Tốc độ đếm (cpm)

0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0

5

10

15

20

25

Lần đo

Hình 5. Giá trị khảo sát phông môi trường cho detector 1
Phông môi trường được đo trong thời gian là 1 ngày với số lần lặp lại là 20 lần. Sau đó, phông môi
trường sẽ được tính giá trị trung bình và giá trị phông này sẽ được lưu vào máy tính và sử dụng kết quả đo cho
những phép đo sau.
Hiệu chỉnh hiệu suất cho thiết bị
Hiệu suất cho thiết bị là một thông số quan trọng trong quá trình đo đạc, hiệu suất thể hiện khả năng ghi
nhận bức xạ của thiết bị so với bức xạ được phát ra từ nguồn phóng xạ hay mẫu đo. Tuy nhiên, trong chế độ đo

1,42 %

3,49 %

Detector 3

1,34 %

3,74 %

Detector 4

1,39 %

3,61 %

Theo đó, hiệu suất cho từng detector được cho như trong bảng 4:
Bảng 4. Hiệu suất cho từng detector
Hiệu suất

Hiệu suất

Apha (%)

Beta (%)

Detector 1

39,34 %


44%
42%
40%
38%
36%
34%
32%
30%

0

1

2
3
Detector

4

5

Hình 6. Hiệu suất cho từng detector
Theo hình 6, hiệu suất đo lớn hơn 38% và lớn hơn 45% lần lượt cho đồng vị phóng xạ alpha và đồng vị
phóng xạ beta đối với tất cả detector. Hiệu suất ghi đối với đồng vị phóng xạ beta cao hơn so với đồng vị phóng
xạ alpha. Dựa theo giá trị hiệu suất và giá trị phông, hệ đếm alpha/beta là một thiết bị cải tiến để đo đạc nồng độ
phóng xạ alpha và beta và được ứng dụng nhiều trong đo đạc nồng độ phóng xạ trong cuộc sống với khả năng đo
nhiều mẫu trong thời gian dài, hiệu suất ghi cao và ảnh hưởng phông môi trường thấp.
KHẢO SÁT MẪU
Thí nghiệm tiến hành khảo sát mẫu khí lấy từ Trường ĐH Khoa học Tự nhiên (cơ sở Linh Trung, Q. Thủ
Đức). Mẫu khí được hút từ thiết bị hút mẫu khí (hình 3), khí được hút với lưu lượng hút 2mL/ phút và thời gian


600

Bình
thường

Mẫu 2

24/03/2014

600

Bụi xi
măng

Bảng 6. Kết quả khảo sát nồng độ phóng xạ alpha/beta trong mẫu môi trường

Lần
lặp

Mẫu 1
Nồng độ
Nồng độ
phóng xạ
phóng xạ
alpha
beta
(cps/mL)
(cps/mL)


3

-0,0011

-0,000514

0,0134

0,0772

4

-0,000232

0,00344

0,0122

0,0659

5

0,0000579

0,000131

0,0108

0,048


9

0,0000578

0,00187

0,00353

0,032

10

0,000348

0,000293

0,00469

0,0287

Theo kết quả khảo sát, mẫu 2 có nồng độ phóng xạ lớn hơn so với nồng độ phóng xạ có trong mẫu 1. Kết
quả được tính đã được trừ giá trị phông môi trường đã được khảo sát trước đó. Do vậy, khi giá trị ghi nhận từ
mẫu thấp hơn giá trị phông môi trường, kết quả ghi được sẽ mang giá trị âm. Từ kết quả, nồng độ phóng xạ beta
luôn cao hơn so với nồng độ phóng xạ alpha, do khả năng xuyên sâu của alpha thấp hơn beta. Hơn nữa, trong bụi
xi măng có thể tồn tại đồng vị phóng xạ. Tuy nhiên, nồng độ phóng xạ không cao và không gây nguy hiểm cho
con người. Từ kết quả thu được dễ dàng nhận thấy, hệ đếm tổng alpha/beta thích hợp ghi nhận những đồng vị
phóng xạ có nồng độ thấp, thích hợp nghiên cứu phân tích ứng dụng trong phân tích mẫu môi trường.

ISBN: 978-604-82-1375-6


[3]. http://en.wikipedia.org/wiki/Proportional_counter

ISBN: 978-604-82-1375-6

135