Thac si Vu Dinh Phuoc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT

Luận văn cao học


Đề tài:

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo
đầu dò bức xạ ion hóa bằng khí có dạng hình trụ



Thầy hướng dẫn : PGS.TS. Phùng Văn Duân
Học viên : Vũ Đình Phước



Hà Nội-2009



Nội dung:

I. Cơ sở lý thuyết về đầu dò khí
II. Thiết kế và chế tạo đầu dò bức xạ ion hóa bằng khí có dạng hình trụ
III. Đo đạc và khảo sát các đặc trưng của đầu dò
IV. Kết luận
I. Cơ sở lý thuyết về đầu dò khí
1. Cơ sở vật lý và nguyên tắc hoạt động của đầu dò khí


Bức xạ ion hóa tương tác với vật chất Sinh ra e- và ion Chuyển
động dưới tác dụng của điện trường Tạo nên tín hiệu điện

Sơ đồ nguyên tắc của đầu dò ion hóa dòng
Sơ đồ nguyên tắc của đầu dò ion hóa xung
2. Quá trình chuyển động của các phần tử mang điện trong vùng nhạy của đầu dò khí
Chuyển động khuếch tán trong chất khí.
Tái hợp với các phần tử mang điện trái dấu.
Chuyển động trôi về các điện cực dưới tác dụng của điện trường.
3. Các vùng điện áp đặc trưng của đầu dò bức xạ ion hóa bằng khí

1 2 3 4 5 6

UAK
II. Thiết kế và chế tạo đầu dò bức xạ ion hóa bằng khí có dạng hình trụ
1. Thiết kế, chế tạo đầu dò khí



+ Tính toán chiều dài vùng nhạy của đầu dò.
Phản ứng: 63Li + nnhiệt α (2,06MeV) + T (2,73MeV)
Tại áp suất 2,2 atm: Rα = 0,49cm; RT=2,99cm AD ≥ 20cm

Vỏ trụ katốt
Li2CO3
Li2CO3
a = 0,25mm
b = 19mm


+ Thiết kế đầu dò khí có dạng hình trụ
Ống trụ (1) là vị trí lắp đặt mạch điện của đầu dò
Ống trụ (2) vị trí đặt nguồn α (239Pu)
Ống trụ (3) là vùng nhạy của đầu dò

Bản vẽ mặt cắt đi qua trục đối xứng của đầu dò khí hình trụ
2. Lắp ráp và bố trí hệ đo

Sơ đồ khối hệ đo phổ
III. Đo đạc và khảo sát các đặc trưng của đầu dò
1. Khảo sát các đặc trưng của đầu dò khí bằng nguồn alpha
Trong đề tài này em khảo sát hoạt động của đầu dò với các tỷ lệ khí Ar:CO2
là 96:4 ; 94,4:5,6 và 92:8.
Bố trí nguồn alpha 239Pu trong đầu dò
(nguồn 239Pu có đường kính AB=3,6cm)
Vỏ trụ Katốt
Sự phụ thuộc của tổng số xung N vào UAK
(Ar:CO2=96:4; t=200s)

Sự phụ thuộc vị trí kênh đỉnh vào UAK
(Ar:CO2=96:4; t=200s)

Sự phụ thuộc của tổng số xung N vào UAK
(Ar:CO2=94,4:5,6; t=200s)

Sự phụ thuộc vị trí kênh đỉnh vào UAK
(Ar:CO2=94,4:5,6; t=200s)

Sự phụ thuộc của tổng số xung N vào UAK
(Ar:CO2=92:8; t=200s)

Sự phụ thuộc vị trí kênh đỉnh vào UAK
(Ar:CO2=92:8; t=200s)

So sánh 3 tỷ lệ khí Ar:CO2

2. Sử dụng đầu dò khí ghi nhận nơtrôn bằng phản ứng 6Li(nnhiệt,α)3H
Trong đề tài này em sử dụng đầu dò để ghi nhận nơtrôn phát ra từ hai nguồn Pu-Be và
Am-Be thông qua phản ứng 6Li(nnhiệt,α)3H .
Tỷ lệ hỗn hợp khí được sử dụng là Ar:CO2=96:4.
Đo tại các điện áp 160V; 200V và 240V.


Quãng chạy của hạt Alpha và Tritôn
Ghi nhận phản ứng 6Li(nnhiệt,α)3H tại áp suất P=2,2atm

Phổ (a) khi có đặt bia Li và chiếu xạ nơtrôn.
Phổ (b) khi không có bia Li và có chiếu xạ nơtrôn.
Phổ c = a-b
UAK=160V; P=2,2atm và t=54000s
U=200V; P=2,2atm và t=54000s
U=240V; P=2,2atm và t=54000s
a
b
c
c
b
a
c
b
a
N, xung
N, xung
N, xung
Kênh
Kênh
Kênh
N, xung
Kênh
So sánh phổ thu được khi đã trừ phông ở các điện áp 160V; 200V và 240V tại P=2,2atm.
UAK= 160V
UAK=200V
UAK =240V
Ghi nhận phản ứng 6Li(nnhiệt,α)3H tại áp suất P=2,5atm
Phổ (a) khi có đặt bia Li và chiếu xạ nơtrôn
Phổ (b) khi không có bia Li và có chiếu xạ nơtrôn
Phổ c=a-b
a
b
c
a
b
c
a
b
c
N, xung
Kênh
N, xung
Kênh
N xung
Kênh
U=160V; P=2,5atm và t=54000s
U=200V; P=2,5atm và t=54000s
U=240V; P=2,5atm và t=54000s
So sánh các phổ thu được khi đã trừ phông ở các điện áp 160V; 200V và 240V tại P=2,5 atm
UAK= 240V
UAK= 200V
UAK= 160V
N, xung
Kênh
So sánh số xung ghi được tại các áp suất 2,2atm và 2,5atm khi đo phản ứng
6Li(nnhiệt,α)3H
Kết luận
Trong luận văn này em đã đạt được các kết quả sau đây:
- Chế tạo thành công đầu dò bức xạ ion hóa bằng khí có dạng hình trụ.
- Đã khảo sát được một số chế độ và đặc trưng quan trọng của đầu dò bằng nguồn
Alpha 239Pu với các tỷ lệ khí Ar:CO2 là: 96:4; 94,4:5,6 và 92:8.
- Tìm được hỗn hợp khí thích hợp cho đầu dò: gồm Ar(96%) và CO2(4%).
- Đầu dò đã ghi nhận được nơtrôn thông qua phản ứng 6Li(nnhiệt,α)3H tại các áp suất
2,2 atm và 2,5 atm.
Hạn chế của luận văn.
- Độ phân giải của đầu dò chưa cao.
- Mới chỉ khảo sát hoạt động của đầu dò tại một đường kính dây anốt và một đường
kính vỏ trụ katốt.
- Mới chỉ khảo sát được hoạt động của đầu dò với 3 loại tỷ lệ khí Ar:CO2 khác nhau.
Kiến nghị
- Cải tiến hệ hút, nạp khí để nạp được tỷ lệ khí Ar:CO2 chính xác hơn.
- Khảo sát với các đường kính dây anốt và vỏ trụ katốt khác.
- Khảo sát thêm với các tỷ lệ khí Ar và CO2 khác.
- Khảo sát kỹ hơn nữa sự phụ thuộc của một số đặc trưng của đầu dò vào áp suất khí và vào điện áp.

Một số hình ảnh về đầu dò bức xạ ion hóa bằng khí có dạng hình trụ
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô!