Tài liệu Xây dựng phương pháp ổn định phổ gamma theo nhiệt độ cho detector nai (TL) trong các trạm quan trắc phóng xạ môi trường - Đinh Tiến Hùng: Vật lý
Đ. T. Hùng, , N. V. Huy, “Xây dựng phương pháp quan trắc phĩng xạ mơi trường.” 138
XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH PHỔ GAMMA
THEO NHIỆT ĐỘ CHO DETECTOR NaI (Tl) TRONG CÁC TRẠM
QUAN TRẮC PHĨNG XẠ MƠI TRƯỜNG
Đinh Tiến Hùng1*, Cao Văn Hiệp1, Lã Xuân Thảo1,
Đinh Kim Chiến1, Nguyễn Văn Huy2
Tĩm tắt: Các trạm quan trắc mơi trường phĩng xạ sử dụng detector nhấp nháy
NaI(Tl) cĩ độ nhạy cao hơn và cung cấp giá trị liều bức xạ chính xác hơn so với
việc sử dụng các ống đếm Geiger-Muller. Tuy nhiên, khi nhiệt độ mơi trường vùng
đặt trạm quan trắc thay đổi thì số liệu hệ đo lại thay đổi (do độ ra sáng của tinh thể
và hiệu suất lượng tử của ống nhân quang điện thay đổi mạnh theo nhiệt độ). Kết
quả nghiên cứu chỉ ra rằng vị trí đỉnh phổ cĩ sự dịch chuyển tương đối lớn phụ
thuộc vào nhiệt độ mơi trường đo đạc. Do vậy, rất cần thiết hiệu chỉnh các phổ ở
các nhiệt độ khác nhau về phổ đo ở điều kiện chuẩn (25oC). Bài báo này trình bày
một phương pháp mới để ổn định phổ...
9 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 533 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xây dựng phương pháp ổn định phổ gamma theo nhiệt độ cho detector nai (TL) trong các trạm quan trắc phóng xạ môi trường - Đinh Tiến Hùng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Vật lý
Đ. T. Hùng, , N. V. Huy, “Xây dựng phương pháp quan trắc phĩng xạ mơi trường.” 138
XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH PHỔ GAMMA
THEO NHIỆT ĐỘ CHO DETECTOR NaI (Tl) TRONG CÁC TRẠM
QUAN TRẮC PHĨNG XẠ MƠI TRƯỜNG
Đinh Tiến Hùng1*, Cao Văn Hiệp1, Lã Xuân Thảo1,
Đinh Kim Chiến1, Nguyễn Văn Huy2
Tĩm tắt: Các trạm quan trắc mơi trường phĩng xạ sử dụng detector nhấp nháy
NaI(Tl) cĩ độ nhạy cao hơn và cung cấp giá trị liều bức xạ chính xác hơn so với
việc sử dụng các ống đếm Geiger-Muller. Tuy nhiên, khi nhiệt độ mơi trường vùng
đặt trạm quan trắc thay đổi thì số liệu hệ đo lại thay đổi (do độ ra sáng của tinh thể
và hiệu suất lượng tử của ống nhân quang điện thay đổi mạnh theo nhiệt độ). Kết
quả nghiên cứu chỉ ra rằng vị trí đỉnh phổ cĩ sự dịch chuyển tương đối lớn phụ
thuộc vào nhiệt độ mơi trường đo đạc. Do vậy, rất cần thiết hiệu chỉnh các phổ ở
các nhiệt độ khác nhau về phổ đo ở điều kiện chuẩn (25oC). Bài báo này trình bày
một phương pháp mới để ổn định phổ gamma – dữ liệu quan trọng để tính liều bức
xạ và xác định thành phần các đồng vị tạo nên trường gamma - theo nhiệt độ cho
detector NaI(Tl). Phương pháp này sử dụng thuật tốn hiệu chỉnh phổ theo nhiệt độ
của detector mà khơng cần thay đổi hệ số khuếch đại của hệ thống điện tử đi kèm.
Việc sử dụng phương pháp ổn định phổ do nhĩm nghiên cứu đề xuất cho sai số
tương đối giữa vị trí đỉnh sau khi hiệu chỉnh và vị trí đỉnh tại nhiệt độ tham chiếu <
2% trong tồn bộ dải nhiệt độ khảo sát.
Từ khĩa: Detector nhấp nháy; NaI(Tl); Trơi dịch phổ theo nhiệt độ; Ổn định phổ theo nhiệt độ; Dịch chuyển;
Đỉnh phổ;
1. MỞ ĐẦU
Đối với các hệ phổ kế sử dụng detector nhấp nháy, nhiệt độ mơi trường cĩ ảnh hưởng rõ
ràng tới phổ gamma thu được, đặc biệt là vị trí và hình dạng của các đỉnh trong phổ [1].
Nhiệt độ mơi trường làm thay đổi suất phát quang và thời gian chớp sáng của tinh thể nhấp
nháy [2,3]; gây ra sự trơi dịch trong các hệ thống điện tử của hệ phổ kế, đặc biệt là các hệ
thống tương tự [4].
Các hệ thống quan trắc phĩng xạ mơi trường thường phải hoạt động trong điều kiện
mơi trường cĩ nhiệt độ khơng ổn định, liên tục thay đổi trong khoảng rộng theo thời tiết và
thời gian. Ở Việt Nam, dải nhiệt độ làm việc của một hệ quan trắc phĩng xạ mơi trường cĩ
thể trải từ 4℃ đến 45℃. Đối với dải nhiệt độ làm việc rộng như vậy, ổn định phổ gamma
theo nhiệt độ là đặc biệt cần thiết, cĩ vai trị quyết định đến độ chính xác của kết quả quan
trắc mơi trường phĩng xạ.
Các phương pháp ổn định phổ gamma theo nhiệt độ điển hình đã được nghiên cứu và
áp dụng trên các hệ quan trắc mơi trường thương mại bao gồm: i) Phương pháp sử dụng
xung chuẩn tương ứng với một năng lượng bức xạ cố định[5]; ii) Kỹ thuật sử dụng nguồn
bức xạ chuẩn tích hợp vào hệ đo [5]; iii) Sử dụng đồng vị từ phơng bức xạ mơi trường, chủ
yếu là đồng vị K40 [6]; iv) Phương pháp sử dụng sự phụ thuộc nhiệt độ của thời gian phát
chớp sáng [6]; và v) Phương pháp sử dụng ánh sáng từ diode phát quang đĩng vai trị xung
chuẩn[6][7]. Điểm chung của tất cả các phương pháp kể trên là chúng đều tự động điều
chỉnh hệ số khuếch đại của hệ thống điện tử được sử dụng.
Việc phải can thiệp vào hệ số khuếch đại của hệ thống điện tử khiến khả năng xây dựng
hệ thống quan trắc phĩng xạ tự động gặp khĩ khăn. Do đĩ, các phương pháp nĩi trên
khơng hồn tồn thích hợp để sử dụng cho chế tạo các hệ quan trắc phĩng xạ tự động.
Nghiên cứu khoa học cơng nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 58, 12 - 2018 139
Trong bài báo này, chúng tơi trình bày một phương pháp hồn tồn mới sử dụng để ổn định
phổ gamma của đầu dị NaI(Tl) theo nhiệt độ. Phương pháp mới này hồn tồn khơng can
thiệp tới hệ số khuếch đại của hệ thống điện tử; thay vào đĩ, các thuật tốn được sử dụng để
hiệu chỉnh phổ ở các nhiệt độ khác nhau về phổ ở nhiệt độ tham chiếu (T = 25℃). Do vậy,
phương pháp này cĩ thể dễ dàng nhúng vào giao diện để ổn định phổ gamma cho các hệ quan
trắc phĩng xạ mơi trường tự động.
2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mơ tả phương pháp
Khi nhiệt độ mơi trường làm việc của detector thay đổi, vị trí đỉnh năng lượng trong
phổ sẽ thay đổi tương ứng. Trong trường hợp đường chuẩn năng lượng theo kênh là tuyến
tính bậc nhất, mối quan hệ giữa vị trí kênh và giá trị năng lượng tương ứng được xác định
theo cơng thức (1).
, ,( ) *i k k i k kE C a C b (1)
Với ak, bk là các hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ, Ci,k là vị trí kênh ứng với đỉnh năng
lượng Ei ở nhiệt độ Tk.
Khi hệ hoạt động ổn định, tại nhiệt độ tham chiếu T0 (T0=25℃), vị trí kênh Ci,0 ứng với giá
trị đỉnh năng lượng đặc trưng Ei là hằng số. Đường chuẩn năng lượng tương ứng với giá trị
nhiệt độ T0 được khảo sát, xác lập làm “đường chuẩn năng lượng của hệ”- nhiệt độ. Khi
thay đổi nhiệt độ T0 → Tk, vị trí kênh tương ứng với đỉnh năng lượng sẽ dịch chuyển Ci,0
→ Ci,k tương ứng. Kết quả là sự dịch chuyển các đỉnh phổ (kênh) thu được từ detector
nhấp nháy NaI(Tl) với một năng lượng gamma đặc trưng khơng đổi, được xác định bởi
,0 ,( ) ( )i i kE C E C . Do đĩ, ta cĩ:
, 0 ,0 0* *k i k k ia C b a C b (2)
Từ phương trình (2) mối quan hệ giữa vị trí kênh tại nhiệt độ tham chiếu
,0iC và vị trí
kênh tại nhiệt độ Tk ,kiC được thiết lập theo cơng thức (3).
,k 0 0
,0 ,k
0 0 0
*k i k k k
i i
a C b b a b b
C C
a a a
(3)
Các hệ số phụ thuộc nhiệt độ ak, bk, a0, b0 được tính tốn dựa vào việc xây dựng các
đường chuẩn năng lượng tại nhiệt độ Tk và 25℃.
Trong phương trình (3), đặt
0
k
k
a
a
; 0
0
k
k
b b
a
, thay các hệ số k , k vào phương trình (3)
ta cĩ:
,0 ,k.i k i kC C (4)
Các hệ số k , k được tìm bằng cách khớp hàm theo phương trình (4) các đỉnh năng
lượng đã biết theo phương pháp bình phương tối thiểu, trong đĩ:
, ,0 , ,0
2 2
, ,
( . ) ( )( )
( ) ( )
i k i i k i
k
i k i k
n C C C C
n C C
= (5)
2
, ,0 , , ,0
2 2
, ,
( )( ) ( )( . )
( ) ( )
i k i i k i k i
k
i k i k
C C C C C
n C C
(6)
Trong các cơng thức số (5), (6) n – số vị trí đỉnh năng lượng gamma đặc trưng đã biết.
Trong nghiên cứu này n = 9. Sai số của các hệ số k , k được xác định theo cơng thức:
Vật lý
Đ. T. Hùng, , N. V. Huy, “Xây dựng phương pháp quan trắc phĩng xạ mơi trường.” 140
2
,0 ,
2 2
, ,
(C . )
.
2 ( ) ( )
i i k
k
i k i k
C n
n n C C
(7)
2 2
,0 , ,
2 2
, ,
(C . )
.
2 ( ) ( )
i i k i k
k
i k i k
C C
n n C C
(8)
Trên thực tế, nhiệt độ của mơi trường cĩ thể nằm trong khoảng giữa các điểm nhiệt độ
đã khảo sát, trong trường hợp đĩ, các hệ số k , k được nội suy giữa 2 điểm nhiệt độ gần
nhất đã khảo sát T1, T2 :
1
2 1 1
2 1
1
2 1 1
2 1
( )
( )
k
k
k
k
T T
T T
T T
T T
(9)
Ở đây giả thiết T1<Tk<T2.
Theo phương trình (4), vị trí kênh sau khi hiệu chỉnh
,0iC là số thực, tuy nhiên vị trí
kênh trong thực tế phải là số nguyên, vì vậy
,0iC sau khi tính tốn sẽ được làm trịn về số
nguyên gần nhất. Điều này sẽ gây nên sự thăng giáng số đếm giữa một số kênh lân cận
giá trị làm trịn, để khắc phục hiện tượng này, phương pháp làm trơn phổ được áp dụng
sau khi hiệu chỉnh. Trong nghiên cứu này ta sử dụng thuật tốn trung bình số đếm các
kênh liền kề (Adjacent-Averaging Method). Số đếm tại kênh thứ i (
iC
S ) được tính theo
cơng thức:
1
2
1
2
j
i
N
i
C
N
j i
C
S
S
N
(10)
Với N là số điểm lấy trung bình (Points of window).
Trong nghiên cứu này, phương pháp được thử nghiệm với detector nhấp nháy NaI(Tl)
loại 8S8/2.VD.PA.HVG của hãng ScintiTech, Mỹ, dạng trụ đường kính 51 mm và dài 51
mm. Tín hiệu từ detector được đưa qua ống nhân quang điện R6231 của Hamamatsu. Tín
hiệu từ ống nhân quang được tiền khuếch đại khuếch đại, tạo dạng xung trước khi được phân
tích bởi máy phân tích biên độ đa kênh DMCA) [8]. Các hệ số hiệu chỉnh đã được xác định
theo nhiệt độ với dải năng lượng đặc trưng từ 122 keV đến 1408 keV do gamma phát ra từ
các nguồn Cs137, Co60 và Eu152.
Đánh giá sai số (Ảnh hưởng của k , k đến vị trí đỉnh phổ sau hiệu chỉnh), từ cơng
thức (4) ta cĩ:
,0 ,0 ,0
,0 ,0
',k
. . .i i ii k i k
k i k
C C C
C C
C
(11)
Sai số tương đối (%) vị trí đỉnh phổ sau hiệu chỉnh được tính theo cơng thức:
,0
,
,0 ,0
1
(%) .( . ).100(%)i i k k k
i i
C
C
C C
(12)
2.2. Phương pháp lấy số liệu thực nghiệm
Nghiên c
Tạp chí Nghi
điện tử xử lý xung đ
Bu
DMCA đư
RS232. Quá trình
trữ v
Ứng với mỗi giá trị nhiệt độ đ
thứ nhất đo hỗn hợp hai nguồn Co
phút/ph
khi ti
3.1. Ph
25
đư
cả các điểm nhiệt độ khảo sát. Tổng cộng cĩ 38 phổ gamma ở 19 điểm nhiệt độ trong v
từ 0.4
Tồn b
ồng điều biến nhiệt cho phép thay đổi nhiệt độ trong khoảng
à x
Nhi
Các ph
℃
Hình 2.
Ph
ợc đ
ử lý sau
ệt độ của buồng nhiệt đ
ổ. Nhiệt độ của buồng điều biến nhiệt đ
ến h
ổ thực nghiệm v
cĩ d
ổ sau khi đ
ưa ra trong h
℃
ứu khoa học cơng nghệ
ộ hệ thống thí nghiệm bao gồm detector, nguồn phĩng xạ chuẩn, v
ợc ghép nối với máy tính
ành đo.
ổ bi
ạng t
đến 45
ên c
Ph
ứu KH&CN
. Sơ đ
ên đ
ương
ổ gamma thu đ
℃
đo ph
ộ xung đo với nguồn Eu
ứng đ
ược l
ình 3.
đã
ược đặt trong buồng điều biến nhiệt của h
ồ bố trí thí nghiệm đ
àm trơn theo cơng th
đư
ổ theo nhiệt độ đ
à x
ư
ợc tiến h
quân s
Hình 1.
3. K
ử lý số liệu
ợc chỉ ra tr
Thao tác làm trơn và đánh d
ược thay đổi từ 0.4
ư
ược tại 25
ự, Số
ợc thiết lập, chúng tơi tiến h
60
ẾT QUẢ V
ành đo và phân tích .
–
Sơ đ
và Cs
ên hình 2.
58
đ
ư
℃
, 12
ặt b
ợc thực hiện tr
ược thể hiện tr
ồ bố trí t
137
152
s
ức (10) v
- 20
ên ngồi bu
, ph
ư
À TH
(a) và ngu
ử dụng nguồn Eu
18
℃
ổ thứ hai đo nguồn Eu
ợc duy tr
hí nghi
đ
ẢO LUẬN
ên hình 1.
ến 45
ồn Co
à đánh d
ấu vị trí các đỉnh đ
ồng điều biến nhiệt
ên máy tính, s
ệm
ì ổn định trong ít nhất 1 giờ tr
.
℃, v
ành ghi hai ph
60
152
ấu vị trí các đỉnh đặc tr
ãng BINDER, CHLB
-15
ới b
+Cs
(a) và Co
℃
ư
137
÷ 60
ố liệu phổ đ
ớc thay đổi l
152
(b)
. T
tại nhiệt độ T
60
ư
℃
ổ gamma, phổ
hời gian đo 10
+Cs
ợc lặp lại ở tất
à h
. Tín hi
–
137
ệ thống
bằng cáp
ư
à 2.5
(b)
141
Đ
ệu từ
ợc l
ư
.
ưng
ùng
ức.
ưu
℃.
ớc
0 =
Vật lý
Đ. T. Hùng, , N. V. Huy, “Xây dựng phương pháp quan trắc phĩng xạ mơi trường.” 142
Hình 3. Phổ bức xạ với nguồn Eu152(a) và nguồn bức xạ Co60+Cs137(b) sau khi được làm
trơn và đánh dấu các đỉnh phổ đặc trưng.
3.2. Sự dịch chuyển vị trí đỉnh phổ theo nhiệt độ và kết quả hiệu chỉnh
Tỷ số giữa vị trí đỉnh gamma đặc trưng ở các nhiệt độ khác nhau với vị trí đỉnh ở nhiệt độ
tham chiếu (T0 = 25℃) được biểu diễn trong hình 4. Từ hình 4, cĩ thể thấy rằng chênh lệch
giữa nhiệt độ khảo sát với nhiệt độ tham chiếu càng lớn, thì vị trí đỉnh càng bị lệch nhiều. Độ
lệch vị trí đỉnh cực đại trong khoảng nhiệt độ khảo sát lên tới ~12%. Kết quả tại hình 4 cho
thấy, vị trí tương đối của đỉnh tương quan tuyến tính với nhiệt độ mơi trường đo.
Hình 4. Vị trí tương đối của đỉnh phổ theo nhiệt độ khảo sát 0, ,0 25
/ .oi k i T CC C
Hình 5, biểu diễn các phổ gamma thu được ở các nhiệt độ 0.4℃, 25℃, và 45℃. Ở nhiệt
độ thấp hơn nhiệt độ tham chiếu, phổ bị dịch về phía bên phải của phổ tham chiếu – biên
độ tín hiệu tăng. Ngược lại ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tham chiếu, phổ bị dịch về phía bên
trái của phổ tham chiếu – biên độ tín hiệu giảm. Rõ ràng là nếu khơng cĩ hiệu chỉnh thì từ
các bộ số liệu về các chuyển dời gamma khơng thể cho kết quả tốt về suất liều và thành
phần đồng vị nếu xây dựng các chương trình tính tốn theo đường chuẩn năng lượng dựng
với các phổ đo tại nhiệt độ T0=25℃. Từ các vị trí đỉnh phổ đã đánh dấu, các hệ số
được αk, βk tính tốn theo cơng thức (5) và (6). Các giá trị sau khi tính tốn được
trình bày trong Bảng 1.
(a) (b)
Nghiên cứu khoa học cơng nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 58, 12 - 2018 143
Hình 5. Phổ nguồn bức xạ Eu152(a) và nguồn bức xạ Co60+Cs137
(b) thay đổi theo nhiệt độ khảo sát.
Bảng 1. Hệ số k k thu được từ quá trình khớp với số liệu thực nghiệm.
Nhiệt độ (℃)
k ∆ k k ∆ k
0.4 0.931 0.013 -7.098 13.514
2.9 0.944 0.007 -3.017 7.207
5.0 0.946 0.008 -2.326 7.871
7.5 0.953 0.007 -1.889 6.868
10.0 0.961 0.006 -3.538 6.058
12.1 0.969 0.005 -4.623 5.547
15.0 0.976 0.004 -2.379 4.266
17.5 0.982 0.002 0.068 1.830
20.0 0.989 0.011 0.579 10.519
22.5 1.000 0.004 -4.220 4.224
27.5 1.024 0.005 -6.268 4.515
30.0 1.039 0.004 -7.914 3.873
32.5 1.054 0.003 -10.647 2.586
35.0 1.074 0.003 -15.627 2.962
37.5 1.089 0.006 -16.599 5.602
40.0 1.094 0.005 -14.497 4.743
42.5 1.107 0.004 -14.774 3.730
45.0 1.129 0.004 -17.494 3.300
Từ các hệ số tìm được, phổ bức xạ gamma được hiệu chỉnh trực tiếp trên phần mềm thu
nhận của máy. Kết quả cho thấy vị trí đỉnh phổ trước hiệu chỉnh dịch chuyển mạnh theo
nhiệt độ. Ngồi ra, dạng phổ cũng bị hiện tượng méo đáng kể. Hình 6 là kết quả phổ trước
hiệu chỉnh và sau khi hiệu chỉnh và hình 7 cho độ lệch tương đối (%) vị trí đỉnh phổ sau
khi hiệu chỉnh theo nhiệt độ khảo sát, với sai số đạt được < 2% so với vị trí đỉnh phổ tại
25℃. Kết quả nhận được là đỉnh phổ sau khi hiệu chỉnh giữ nguyên các thơng tin về hình
dạng và kênh. Hình 7 cho thấy, đối với phần lớn các năng lượng được khảo sát, xét trên
tồn bộ dải nhiệt độ khảo sát, vị trí đỉnh sau khi hiệu chỉnh thăng giáng xung quanh vị trí
đỉnh của phổ tham chiếu – độ lệch tương đối thăng giáng về cả hai phía xung quanh giá trị
0 nằm trong phạm vi sai số thống kê của đỉnh. Tuy nhiên đối với các năng lượng 344.3 và
1408.0 keV, vị trí của tồn bộ các đỉnh sau khi hiệu chỉnh đều lệch về phía phải so với vị
Vật lý
Đ. T. Hùng, , N. V. Huy, “Xây dựng phương pháp quan trắc phĩng xạ mơi trường.” 144
trí đỉnh tham chiếu – độ lệch tương đối dương trên tồn dải nhiệt độ. Ngược lại, đối với
năng lượng 1173.2 keV, vị trí của tồn bộ các đỉnh sau khi hiệu chỉnh đều lệch về phía bên
trái so với vị trí đỉnh tham chiếu – độ lệch tương đối âm trên tồn dải nhiệt độ.
Hình 6. Phổ bức xạ nguồn Co60 + Cs
137
trước hiệu chỉnh (a)
* và sau khi hiệu chỉnh (c) *;
Phổ bức xạ nguồn Eu152 trước hiệu chỉnh (b) ** và sau hiệu chỉnh (d) **.
*Các phổ được offset 1,000 số đếm so với phổ tương ứng tại nhiệt độ liền kề
** Các phổ được offset 20,000 số đếm so với phổ tương ứng tại nhiệt độ liền kề
Hình 7. Độ lệch tương đối giữa vị trị đỉnh sau khi hiệu chỉnh với vị trí đỉnh ở nhiệt độ
tham chiếu. (Độ lệch tương đối(%)=(
*
, ,0 ,0 0) ./ 10i k i iC C C ).
(a) (b)
(c)
(d)
Nghiên cứu khoa học cơng nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 58, 12 - 2018 145
Với
*
,i kC là vị trí của kênh ,i kC sau hiệu chỉnh.
4. KẾT LUẬN
Nghiên cứu đã tái khẳng định sự phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường đo của phổ gamma
thu bởi đầu dị nhấp nháy NaI(Tl). Thuật tốn ổn định phổ mới cho phép hiệu chỉnh vị trí
đỉnh của các phổ đo tại các nhiệt độ khác nhau trong khoảng từ 0.4℃ đến 45℃ về vị trí
đỉnh phổ tham chiếu đo ở T=25℃, với độ lệch tương đối nhỏ hơn 2%. Với độ chính xác
này, phương pháp ổn định phổ của chúng tơi hồn tồn cĩ thể được sử dụng để ổn định
phổ cho các trạm quan trắc mơi trường tự động.
Tuy nhiên, cần thiết phải cĩ các nghiên cứu thử nghiệm ở mơi trường thực – thăng
giáng nhiệt độ mạnh, bất thường, phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi thời tiết – trước khi áp
dụng phương pháp này cho các hệ quan trắc phĩng xạ mơi trường trong thực tế.
Lời cảm ơn: Nhĩm tác giả cảm ơn sự tài trợ về kinh phí của đề tài “Nghiên cứu thiết
kế chế tạo thiết bị quan trắc liên tục bức xạ gamma mơi trường dùng cho trạm cố định sử
dụng kỹ thuật truyền dữ liệu vệ tinh” thuộc Chương trình KHCN KC.AT, giúp đỡ về ý
tưởng khoa học của PGS.TS. Phạm Đình Khang, Đại học Bách khoa Hà Nội.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Casanovas, R., Morant, J.J., Salvadĩ, M., “Energy and resolution calibration of
NaI(Tl) and LaBr3(Ce) scintillators and validation of an EGS5 Monte Carlo user code
for efficiency calculations” Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. A. 675, (2012) pp. 78-83
[2]. Ianakiev, K.D., Alexandrov, B.S., Littlewood, P.B., Browne, M.C.,. “Temperature
behaviour of NaI(Tl) scintillation detectors”. Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res.A.
607, (2009),pp. 432-438.
[3]. Moszynski, M., Nassalski, A., Syntfeld-Kazzuch, A., Szczesniak, T., Czarnacki,
W.,Wolski, D., Pausch, G., Stein, J., “Temperature dependences of LaBr3(Ce),
LaCl3(Ce) and NaI(Tl) scintillators”. Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A.
568,(2006) pp. 739-751.
[4]. P. Jacob K. Debertin K. Miller J. Roed K. Saito D. Sanderson, “Gamma-ray
Spectrometry in the Environment”. International Commission on Radiation Units and
Measurements”, Bethesda, Maryland. Report 53 (1994)
[5]. Shepard, R., Wawrowski, S., Charland, M., Roberts, H., Mưslinger, M.,
.”Temperature stabilization of a field instrument for uranium enrichment
measurements”. IEEE Trans. Nucl. Sci. 44, (1997) pp. 568-571.
[6]. Pausch, G., Stein, J., Teofilov, N. “Stabilizing scintillation detector systems by
exploiting the temperature dependence of the light pulse decay time”. IEEE.Trans.
Nucl. Sci. 52, (2005) pp. 1849-1855.
[7]. Saucke, K., Pausch, G., Stein, J., Ortlepp, H.G., Schotanus, P. “Stabilizing scintillation
detector systems with pulsed LEDs: a method to derive the LED temperature from
pulse height spectra”. IEEE Trans. Nucl. Sci. 52, (2005) pp. 3160-3165.
[8]. Dinh Tien Hung, Dinh Kim Chien, Cao Van Hiep, Phan Huy Anh, Hoang Minh Vu,
“A cost-effective quasi-zero dead time digital multi-channel analyzer” Journal of
Military Science and Technology, Special Issue, No.57A, 11 – 2018 pp. 87 – 95.
Vật lý
Đ. T. Hùng, , N. V. Huy, “Xây dựng phương pháp quan trắc phĩng xạ mơi trường.” 146
ABSTRACT
A NEW METHOD TO CORRECT TEMPERATURE PEAK-SHIFT FOR NaI(Tl)
SCINTILLATION DETECTOR USING IN ENVIRONMENTAL RADIATION
MONITORING STATION
Environmental radiation monitoring stations using the NaI(Tl) scintillation
detector have higher sensitivity and provide more accurate radiation dose values
than using Geiger-Muller counters. However, when the temperature of the
environment changes, the measurement data changes (due to the temperature
dependence the NaI(Tl) light yield and the quantum efficiency of the PMT). The
results show that the peak positions have a relatively large shift depending on the
temperature of the measured environment. It is necessary to correct gamma
spectrum at different mesured temperature to the reference temperature (e.g 25℃).
This study presents a new method for stablizing gamma spectrum- important data to
calculate the radiation dose and indentify isotopes. This method corrects the peak-
shift according to the temperature of NaI(Tl) scintillation detector, without
continuously adjusting the gain of the electronic. The relative deviation between the
peak position after calibration and the peak position at the reference temperature of
less than 2% in the temperature range of 0.4°C and 45°C.
Keywords: Scintillation detectors; NaI(Tl); Temperature peak-drifting; Gamma spectrum stabilization; Peak-
shift; Energy peak.
Nhận bài ngày 02 tháng 11 năm 2018
Hồn thiện ngày 14 tháng 11 năm 2018
Chấp nhận đăng ngày 11 tháng 12 năm 2018
Địa chỉ: 1Viện Hĩa học mơi trường quân sự;
2Đại học Bách khoa Hà Nội.
*Email: dinhtienhungnbc@gmail.com.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 17_hung_8355_2150552.pdf