Phân tích kích hoạt hóa phóng xạ

Nội dung text: Phân tích kích hoạt hóa phóng xạ

1. LOGO Chương 7 PhươngPHÂN Pháp TÍCH Phân KÍCH Tích KíchHOẠT Hoạt: ThựcNEUTRON Hành Phạm Thanh Bích Trâm Hoàng Thị Phương Thảo Nguyễn Hiền Ngọc Oanh Nguyễn Thị Kim Hoàng
2. NỘI DUNG CHÍNH Phân Tích Kích Hoạt Hóa Phóng Xạ Kỹ Thuật Tổng Quát Việc Tính Toán Độ Nhạy Quá Trình Xử Lý Sau Khi Chiếu Xạ Phương Pháp Định Lượng Hóa Phóng Xạ Tự Phân Chia Hóa Phóng Xạ
3. Phân Tích Kích Hoạt Hóa Phóng Xạ Các bước của kích hoạt phóng xạ Phép đo bức xạ Xác định các tia phóng xạ bởi nguyên tố hóa học
4. Kỹ Thuật Tổng Quát 1. Các phản ứng hạt nhân phải trong điều kiện tốt nhất 2. Điều kiện chiếu xạ thích hợp 3. Quá trình xử lý (gia công) trước khi chiếu xạ nếu có 4. Các điều kiện của sự chiếu xạ 5. Thời gian chiếu xạ đầy đủ 6. Quá trình xử lý sau khi chiếu xạ 7. Hệ thống đo bức xạ phải đạt giá trị tối ưu 8. Thực hiện phép đo với độ chính xác mong muốn
5. Kỹ Thuật Tổng Quát Lựa chọn của một phản ứng hạt nhân tối ưu Các nguyênĐộ phổ tố cập được xác định trong phân Hạt nhân bia tích Tiết diện phản ứng Hạt bức xạ Xác định bởi tham số bên ngoài Sản phẩm Có thể sống đủ lâu để có thể đo được hạt nhân
6. Kỹ Thuật Tổng Quát Quá trình xử lý trước khi chiếu xạ Tínha. Quá chất to lớn cồng kềnh để chiếu xạ Có thể ảnh hưởng đến khối chất nền vật lý b. Không đồng chất để lấy mẫu đo đại diện Tính chấtc. TạoBao ra nhiềugồm các phóng mối xạ nguy sau hiểmkhi chiếu do nhiệt xạ hoặc các vật liệu hóa học phân hủy phóng xạ hoặc các vật liệu dễ nổ Tính chất Các hạn chế về khối lượng hoặc độ dày của mẫu đo hạt nhân
7. Kỹ Thuật Tổng Quát Điều kiện để chiếu xạ ĐốiChuẩn với bịmáy mẫu gia đo tốc thành hạt một mang hình điện thức thích hợp để chiếu xạ Mẫu đo phải trở thành một phần của hệ thống chân không Cho các mẫu vào hộp kín để đưa vào hoặc đưa ra khỏi thiết bị chiếuNếu xạkhông. sẽ có sự giảm phẩm chất của chùm tia tìm kiếm được. Bia phải rắn và cứng để có thể bảo quản được chân không, và có hiện tượng dẫn nhiệt cao Yêu cầu một số phương pháp hoặc các thiết bị cho việc bảo quản buồng kín
8. Kỹ Thuật Tổng Quát Điều kiện để chiếu xạ Tính không đồng nhất trong cường độ của chùm tia thì có mặt trong nhiều máy gia tốc Làm quay các bia trong suốt quá trình chiếu xạ để tạo ra mức trung bình cho việc không đồng nhất. Trong lò phản ứng hạt nhân Thông lượng neutron là không đổi trên một thể tích lớn so với chùm tia bức xạ
9. Kỹ Thuật Tổng Quát Thời gian chiếu xạ Giảm thời gian chiếu xạ đến giá trị nhỏ nhất phù hợp với yêu cầu về độ nhạy và độ chính xác Đối với sản phẩm hạt nhân phóng xạ có thời gian sống ngắn thời gian chiếu xạ không phải là một hệ số có ý nghĩa Ví dụ: choĐối sản với phẩm sản phẩm là 2.3 hạt phút nhân 28Al, phóng và 3.5 xạ phút có thời 55Cr gian thì từsống 5 đến rất 10 phút chiếudài xạ sẽ tạo ra tỉ số lớn trong hoạt động bão hòa. thời gian chiếu xạ là một hàm tuyến tính cơ bản của lượng nhỏ phóng xạ mong muốn.
10. Kỹ Thuật Tổng Quát Giá trị của e-x là xấp xỉ bởi độ giãn nở 2 3 4 −x x x x =1 −x + − + − e 2! 3! 4! -λt Cho t << T1/2 thì độ giãn nở của e giảm đến e−t =−1 t −t Và hệ số bão hòa trở thành (1−=et )  D0 =− n(1 e−t ) D0 = R() t Vì vậy sự lựa chọn về thời gian chiếu xạ dựa trên sự vượt mức tối thiểu mong muốn của phóng xạ cân bằng bởi mức độ nhiễu của hạt nhân phóng xạ và hao phí hoặc các điều kiện khác của việc chiếu xạ.
11. Kỹ Thuật Tổng Quát Hệ thống đo bức xạ phải đạt giá trị tối ưu Hệ thống tối ưu cho một hạt nhân phóng xạ đặc biệt có thể được xác định như là một trong các biện pháp về hạt nhân phóng xạ với sự xác định và độ chính xác tối đa Do sự giảm phông nền của các hạt nhân phóng xạ phát ra tia beta hay gamma nên nói chung kết quả trong việc tăng độ nhạy cho hạt nhân phóng xạ ở mức độ thấp.
12. Kỹ Thuật Tổng Quát Sự chính xác và độ chính xác 1. Định tính: Có phải nguyên tố Z có mặt trong mẫu đo ? 2. Ngưỡng: Có phải nguyên tố Z có mặt với số lượng lớn hơn so với một số lượng nhất định ? 3. Tương đối: Có phải nguyên tố Z có mặt trong một số lượng nhỏ hay trong một số lượng lớn ? 4. Tuyệt đối: Chính xác có bao nhiêu nguyên tố Z trong mẫu đo ?
13. Việc Tính Toán Độ Nhạy Được sử dụng để đánh giá các thông số ảnh hưởng đến độ nhạy lớn nhất I. Phép đo phóng xạ Cho1. mộtPhông phép detector, đo bức xạB có phông là B cpm 2. Tỷ lệ phân giải tối thiểu trên phông, A (t) 2B Mức tối thiểu có thể thu được tốc độ đếm trênm phông nền Am(t) thì thường3. Độ đượcphân giảgiải định năng là lượng 2B của hệ thống, FWHM C 4.Ví Tính dụ: Chohiệu mộtsuất máytoàn đếmphần đối cho trùng hạt nhân phùng phóng phông xạ, thấp = củai phông 0.2 cpm mà mạng lưới hoạt động nhỏ nhất có thểD được bố trí thấp bằng 0.4 cpm
14. Việc Tính Toán Độ Nhạy C Hiệu suất toàn phần = i D Với Ci là số đếm của bức xạ i D là số lượng của sự phân rã của hạt nhân trong cùng khoảng thời gian Phụ thuộc: Hiệu suất năng lượng bức xạ của hệ thống máy dò Sơ đồ phân rã của các hạt nhân tự phân rã Độc lập với hệ thống đo
15. Việc Tính Toán Độ Nhạy II. Quá trình xử lý sau khi chiếu xạ 1.Các Phân yếu rã tố trong làm suốtảnh hưởngkhoảng đến thời độ gian nhạy trôi cực qua đại từ là cuối thời của gian quá trôi trìnhqua chiếutừ lúc xạbắt đến đầu khi đếm bắt cho đầu đến đếm, cuối eλt của sự chiếu xạ: Năng lượng hóa học của chất: Độ tự hấp thụ trong độ dày mẫu 2. Năng lượng hóaA học0 = của A chất,( t) eY t 3. Độ tự hấp thụ trong độ dày mẫu đo, F Tỉ lệ phân rã của nhân phóng xạ khi kết thúc chiếu xạ A() t et D0 = m min .YF . .60
16. Việc Tính Toán Độ Nhạy III. Điều kiện chiếu xạ 1. Tiết diện cho phản ứng được lựa chọn σ 2. Thông lượng hạt cực đại  3. Cường độ chùm tia có sẵn J 4. Khoảng thời gian của quá trình chiếu xạ 0 Lượng tối thiểu của hạt nhân bia đo được như D min thì được tính bằng D0 n = min min (1− e−T )
17. Việc Tính Toán Độ Nhạy Khối lượng tối thiểu của nguyên tố có thể tìm được: A.() n i W = min min fN. D0 t Mà min và 0 Am () t e nmin = −T D = (1− e ) min .YF . .60 A.() A t et W = m min f. N . − . Y . F .60. . .(1 e−T )
18. Quá trình xử lý sau chiếu xạ Có 2 lựa chọn choYếu quá tố ảnh trình hưởng xử đến lý độ sau nhạy chiếu xạ: ❖Tiêu chuẩn cơ bản của quá trình xử lý cần được xem xét là độ nhạy của nguyên tố quan tâm. Hóa phóng xạ là dùng phương pháp đối với pp1 Tính chất hóa học Nguyên tố cần Nguyên tốphân tích kích hoạt muốn đo của chất Tính chất vật lý nền Tính chất hạt nhân pp2 Phương pháp so sánh mẫu Text
19. Quá trình xử lý sau chiếu xạ PhânKỹ thuật tích thísố hạtnghiệm nhân xác bia địnhcủa giá Thờitrị phân gian chiếu tích bằng cách mộtđánh nguyên giá bởi tố phương trong mẫu trình thì kích hoạt phóngB xạ cần tính các giá trị: TrongTỉ lệ đó, tốc độ phóng phân Axạ ban đầu được cho bởi:C Chu kỳ phân rã rã ban đầu hạt nhân Các giá trị D0 =− n(1 e−t ) Thông lượng E D Các dữ liệu về neutron hoặc hạt nhân như cường độ chùm phản ứng tách hạt
20. Quá trình xử lý sau chiếu xạ Đánh giá về độ chính xác và chính xác có thể đạt Phương pháp so sánh mẫu đo của phân tích kích hoạt được bằng cách: Dựa trên Đếmphân tiatích gamma đồng thời mẫu thử đã biết chuẩn cho các nguyên tố quan tâm 0 −t Tính Dtrựcu tiếp nkhối u ulượng u (1 nguyên− e tố ) từ các hằng số của hạt0 =nhân −t (15) Dk n k k k (1− e ) Trong đó các mẫu đã biết và chưa biết xử lý như nhau Dt()0 Du u (17)(16) nnuk= nnuk= 0 Dtk () Dk
21. Quá trình xử lý sau chiếu xạ Điều kiện của phương pháp so sánh mẫu 1 2 3 Các mẫu so Điều kiện So sánh phải các mẫu phải được duy trì cận sánh phải được bằng nhau thẩn chuẩn bị và tóm lược
22. Phương pháp định lượng hóa phóng xạ PhươngĐáp ứngpháp hai tăng yêu tính cầu chọn sau lọc phù hợp với phương pháp chia tách hóa phóng xạ 1. Lượng chất thêm vào mỗi mẫu trong hai mẫu phải bằng nhau Khối lượng hoạt độ 2. Các phần nhỏ thu hồi của tách ra được sử dụng để đo nguyên tố mẫu trong hai bức xạ thì bằng nhauTỉ lệ chưa biết và mẫu mẫu chuẫn W()uuAt = (19) W()kkAt
23. Phương pháp định lượng hóa phóng xạ Chiết tách dung môi Quá trình tách được Trao đổi ion mô tả Sự kết tủa
24. Sự chiết dung môi Cách thiết lập dưới dạng M + N(HA)org → (MAN )org + N(H) (20) ❖Hơn 99,9% HA là chất hữu cơ ❖ -3 Điều kiện Lượng chất mang thêm vào cỡ 10 g/ml ❖Các nồng độ phân tử ion và chất hữu cơ phản ứng kết tủa khoảng 10-2 M 1 pH −5 log K (21) N
25. Sự chiết dung môi Tấm chắn là chất HnB được sử dụng để tăng tính chọn lọc bằng cách tạo thành hợp chất MBs 11 pH 5 − log K + log(1 + K B ) (22) NN s org MB  Với K = s (23) s MB   s
26. Sự trao đổi ion Điều kiện tách định lượng hóa cho ion trao đổi bằng cách thêm vào hợp chất, hợp chất HnY phải là dạng trung tính hay MY mang điện tích âm n n H  K 105 MY n=0 (24) kk0 n HHY   n−1  (k =1) (25) Với kn = 0 HYn 
27. Sự kết tủa ĐiềuSự chọnkiện cholọc cócác thể phản được ứng tiếp kết tục tủa tăng cho lênphân bằng ly định tấm chắnlượng kim với chấtloại HA gây có nhiễu nguồn gốc từ các sản phẩm hòa tan N N N K HA (26) SMAM==HA MAN      N 1 H  S pH NpKHA − pS MA +2 + 5 N + log(1 + K S  B (29) N N Với HA  Trong đó K là hằng số của hợpK chấtHA = MB tan trong nước(27) s HAs  Dùng phân tích kích hoạt 1 pH ( NpK − pS + 2 + 5 N ) (28) N HA MAN
28. Tự phân chia hóa phóng xạ Tự tách hóa chất của nhiều mẫu có thể có 2 cách: Áp dụng tự phân chia hóa phóng xạ ❖Phân tích cho các mẫu với số lượng rất lớn Mẫu được di chuyển liên tục xem như “quá trình 12 Mẫu được di chuyển liên tục xem như “quá trình 1 phânChất tích phản ứng thêm vào mẫu ❖ Sẽ phân táchphân trong tích trường hợp nhiễu (khó khăn) trong việc đo lường ❖ Thời gian vận hành n mẫu Giải 2quyết nhữngChấtThời phảnchất gian Natriứng vận thêm và hành Clo vào trongn mẫumẫu mẫu sinh học hoặc mẫu nước biển Tn = T + nt (30) Tn = T + nt (30)
29. Tự phân chia hóa phóng xạ Ưu tiên cho phương pháp thứ hai vì Sự hòa tan mẫu chất rắn, điều chỉnh môi trường và nồng độ mol đơn giản Tách sắc ký chỉ có ở phương pháp này Mở rộng đa dạng hơn nhiều trạng thái khác nhau của tách hóa phóng xạ có thể xảy ra Bộ máy này cũng hữu ích cho việc nghiên cứu sự phân ly theo phương pháp đầu tiên
30. Tự phân chia hóa phóng xạ QuáGiản trình đồ phân của hệtích thống để xác tự địnhđộng Cs tách trong hóa cácphóng mẫu xạ sinh học, có chứa 1 lượng tạp chất natri và magan
31. Tự phân chia hóa phóng xạ Đo phóng xạ cho các hệ thống Đo bằng Được Sơ đồ của trình tự cải thiện quang tính toán của sự phân tích lượng Cs phổ tia bằng trong quang phổ tia gamma gamma máy tính
32. Tự phân chia hóa phóng xạ Quy trình công nghệ cho hệ thống tự động phân tích kích hoạt bao gồm phân ly trong phóng xạ để ❖Tập trung các hạt nhân phóng xạ quan tâm ❖Hoặc loại bỏ các hạt nhân phóng xạ nhiễu
33. Tự phân chia hóa phóng xạ Một hệ thống tự động đo iot trong mẫu sinh học được bố trí qua 4 giai đoạn xử lý: 1 Lấy mẫu và pha loãng với chất không hoạt động 2. 2 Trao đổi và tách rửa của iot trên một cột trao đổi ion 3 Tinh chế bằng cách chiết và chưng cất dung môi 4 Đo phóng xạ
34. Tự phân chia hóa phóng xạ Một số tính năng của hệ thống tự động: •Lấy mẫu đo và trao đổi ion •Thiết bị chưng cất •Hệ thống đếm •Phép đo thời gian chu kỳ