Khóa luận Thiết kế và lắp ráp liều kế ghi đo bức xạ sử dụng ống đếm SBM-20

Nội dung text: Khóa luận Thiết kế và lắp ráp liều kế ghi đo bức xạ sử dụng ống đếm SBM-20

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN NGUYỄN CA – 1410694 THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP LIỀU KẾ GHI ĐO BỨC XẠ SỬ DỤNG ỐNG ĐẾM SBM-20 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS ĐẶNG LÀNH KHÓA 2014 - 2019
2. NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)
3. NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện)
4. LỜI CẢM ƠN Được sự phân công của quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Hạt nhân, Trường Đại Học Đà Lạt, sau gần ba tháng em đã hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp. Để hoàn thành nhiệm vụ được giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy cô và các bạn. Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo - TS. ĐẶNG LÀNH người đã hướng dẫn cho em trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận. Một lần nữa em chân thành cảm ơn thầy và chúc thầy dồi dào sức khoẻ. Cám ơn các bạn sinh viên Trần Hồ Vân Phương, Bế Văn Tuấn, Trần Đức Mạnh, Trần Thị Thương Thương và Phan Hà Phương đã hỗ trợ em hết mình trong suốt quá trình thực hiện đề tài, đặc biệt là khâu mua linh kiện, lắp ráp, gia công sản phẩm. Tuy nhiên vì kiến thức chuyên môn còn hạn chế và bản thân còn thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung của báo cáo không tránh khỏi những thiếu xót, em rất mong nhận sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô để báo cáo này được hoàn thiện hơn.
5. LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp “Thiết kế và lắp ráp liều kế ghi đo bức xạ sự dụng SBM-20” là công trình nghiên cứu của riêng em. Các số liệu và tài liệu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Tất cả những tham khảo đều được trích dẫn và tham chiếu đầy đủ. Em xin cam đoan nếu có vấn đề gì em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
6. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thông số của ống đếm SBM-20 10 Bảng 3.1: Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch 20 Bảng 4.1: Kết quả đo tốc độ đếm nguồn 90Sr (cpm) 27 Bảng 4.2: So sánh kết quả đo của GMC với máy đo Inspector 28
7. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của detector chứa khí 4 Hình 1.2: Đường cong đặc trưng của detector chứa khí đối với hạt mang điện alpha (1) và beta (2): 4 Hình 1.3: Đặc trưng plateau của ống đếm G.M. 6 Hình 1.4: Quá trình ghi nhận xung và sự tạo thành thời gian chết 8 Hình 1.5: Thời gian chết và thời gian hồi phục 8 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mô hình máy đo liều 11 Hình 2.2: Sơ đồ mạch tạo cao thế 11 Hình 2.3: Sơ đồ khối ghi nhận tín hiệu 11 Hình 2.4: Sơ đồ mạch nguyên lý 13 Hình 2.5: Bảng mạch in PCB 14 Hình 2.6: Mô phỏng hoạt động đo liều của thiết bị 17 Hình 2.7: Mô phỏng khảo sát cao thế trong ống 18 Hình 2.8: Giao tiếp với máy tính 19 Hình 2.9: Hướng dẫn giao tiếp Adruino 19 Hình 3.1: Bố trí chân linh kiện trên PCB 22 Hình 3.2: Tấm đồng với PCB được in lên 23 Hình 4.1: Mô hình thiết bị đo liều sử dụng ống SBM-20 24 Hình 4.2: Cấu tạo chi tiết 24 Hình 4.3: Khảo sát cao thế tạo thành trong mạch 25 Hình 4.4: Đo nguồn 90Sr với GMC 27
8. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt cpm Count per minute Xung trên phút (tốc độ đếm) cps Count per second Xung trên giây (tốc độ đếm) GMC Mô hình thiết bị đo liều G.M. Geiger-Muller IC Integrated Circuit Vi mạch tích hợp thấp PIC Processing Integrated Circuit Vi xử lý tích hợp thấp PCB Printed circuit board Bảng mạch in R Roengent (unit) Đơn vị đo liều bức xạ Sv Sievert (unit)
9. MỤC LỤC NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2 1.1. Lịch sử phát triển 2 1.2. Cấu tạo và cơ chế hoạt động 2 1.2.1. Detector chứa khí 3 1.2.2. Ống đếm GM 5 Chương 2: Ý TƯỞNG VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ 10 2.1. Ý tưởng chính 10 2.2. Phần mềm mô phỏng mạch điện tử Proteus 8 12 2.3. Kết quả mô phỏng 12 2.3.1. Sơ đồ mạch nguyên lý 13 2.3.2. PCB 14 2.3.3. Chương trình vi điều khiển 14 2.3.4. Phát triển các chức năng 18 Chương 3: LẮP RÁP THIẾT BỊ 20 3.1. Linh kiện sử dụng trong mạch 20 3.2. Bố trí các linh kiện trên PCB 22 3.3. Lắp ráp thiết bị 23 Chương 4: KẾT QUẢ 24 4.1. Sản phẩm nghiên cứu 24 4.2. Quá trình kiểm tra, vận hành thử nghiệm 25 KẾT LUẬN 31
10. TÀI LIỆU THAM KHẢO 32
11. LỜI MỞ ĐẦU Mặc dù Quốc hội đã thông qua nghị quyết tạm hoãn dự án xây dựng Nhà máy điện Hạt nhân (NMĐHN) Ninh Thuận I và II vào ngày 22/11/2016, nhưng ngành kỹ thuật hạt nhân, với tầm quan trọng to lớn, vẫn được tiếp tục đẩy mạnh đào tạo vì những đóng góp của nó trên rất nhiều các lĩnh vực đời sống như công nghiệp, nông nghiệp, y học, môi trường, v.v và với tình hình cạn kiệt tài nguyên, thiếu hụt năng lượng nghiêm trọng như hiện tại, việc tái đầu tư xây dựng NMĐHN trong tương lai gần nhất là điều cấp thiết và hoàn toàn có thể xảy ra. Việc duy trì đào tạo nhân lực cho ngành là thiết yếu. Để phục vụ cho việc giảng dạy, cơ sở vật chất kỹ thuật là một trong những mối quan tâm hàng đầu. Khoa Kỹ thuật Hạt nhân trường Đại học Đà Lạt mặc dù đã được đầu tư khá kỹ lưỡng về mặt trang thiết bị, nhưng trong quá trình giảng dạy vẫn còn một số mặt hạn chế nhất định chưa được đáp ứng. Trong quá trình học tập chuyên ngành, sinh viên gặp phải rất nhiều khúc mắc khó giải đáp. Sinh viên được tìm hiểu về nguyên lý cấu tạo cơ bản, cơ chế hoạt động về mặt vật lý của một ống đếm G.M., được thực hành một số bài khảo sát phóng xạ cơ bản với hệ detector G.M. có tại khoa. Tuy nhiên cấu tạo chi tiết bên trong, cách thức ghi nhận xung, cơ chế về mặt điện tử, cơ chế chuyển đổi liều, sinh viên rất khó hình dung. Để giải quyết các khúc mắc đó, em đã tiến hành mô phỏng thiết kế, lắp ráp và lập trình thành công một thiết bị đo liều sử dụng nguyên lý của ống đếm G.M., vừa có thể đo đạc với kết quả chấp nhận được, vừa cung cấp bản giải phẫu trực quan thiết bị, cho phép khai thác cấu tạo chi tiết bên trong. Ngoài ra, thiết bị còn có một số tính năng mới như: giao tiếp ngoại vi với máy tính, giao tiếp với bộ phát triển Adruino, linh động thay đổi đầu dò hoặc nguồn cấp, dễ dàng cải tiến nâng cấp chương trình, 1
12. Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Lịch sử phát triển Năm 1908, Hans Geiger, dưới sự giám sát của Ernest Rutherford tại Đại học Victoria của Manchester (nay là Đại học Manchester), đã phát triển một kỹ thuật thử nghiệm để phát hiện các hạt alpha mà sau này được sử dụng trong ống Geiger-Müller. Bộ đếm sớm này chỉ có khả năng phát hiện các hạt alpha và là một phần của một thiết bị thí nghiệm lớn hơn. Cơ chế ion hóa cơ bản được John Sealy Townsend phát hiện bởi một công trình từ giữa năm 1897 và 1901, được gọi là sự phóng điện Townsend (Townsend discharge), chính là sự ion hóa các phân tử do tác động của ion. Mãi cho đến năm 1928, Geiger và Walther Müller (một nghiên cứu sinh của Geiger) đã phát triển ống G.M. kín. Họ đã phát triển các nguyên tắc ion hóa cơ bản trước đây được sử dụng thí nghiệm. Chúng tương đối nhỏ, và không chỉ có thể phát hiện bức xạ alpha và beta như các mô hình trước đây, chúng còn có khả năng ghi nhận bức xạ gamma. Ngày nay, một thiết bị bức xạ thực tế có thể được sản xuất tương đối rẻ, và do đó bộ đếm G.M. được sinh ra. Khi chất lượng ống ít đòi hỏi phải gia công nhiều về mặt điện tử, một lợi thế khác biệt trong thời kỳ ion nhiệt do số lượng van rất ít và mức tiêu thụ điện năng thấp, thiết bị này đã trở nên phổ biến như một máy dò bức xạ di động. Các phiên bản hiện đại của bộ đếm Geiger sử dụng ống halogen được phát minh vào năm 1947 bởi Sidney H. Liebson. Nó thay thế ống Geiger trước đó vì tuổi thọ dài hơn và điện áp hoạt động thấp hơn, thường là 400-900 volt. 1.2. Cấu tạo và cơ chế hoạt động Detector bức xạ là thành phần quan trọng nhất trong các thiết bị bức xạ. Đó là các dụng cụ đo đạc dựa trên sự tương tác của các hạt bức xạ với vật chất. Trong lịch sử phát triển của vật lý hạt nhân, nhiều loại detector đã được phát triển và sử dụng. Các dạng detector: Khi các hạt mang điện đi qua các khí, do ion hóa mà các điện tử và ion được tạo ra. Nếu quá trình ion hóa diễn ra trong vùng giữa hai điện cực có điện thế khác nhau, thì do các điện tử và ion chuyển động về phía các điện cực tương ứng nên xuất hiện dòng điện trong mạch. Tất cả các detector ion hóa chứa khí về bản chất là các tụ điện, trong đó khoảng không gian giữa các điện cực được chứa đầy một loại khí nào đó. Tùy thuộc vào giá trị và sự phân bố cường độ điện trường trong khoảng khí mà các detector đó có các tính chất khác nhau. Ví dụ, khi cường độ điện trường tương 2
13. đối nhỏ thì dòng điện đi qua mạch không phụ thuộc vào điện áp trong tụ và bằng tích của điện tích điện tử và số cặp ion xuất hiện trong tụ trong một đơn vị thời gian. Các detector như vậy được gọi là các buồng ion hóa. Khi các giá trị cường độ điện trường cao hơn, do quá trình ion hóa thứ cấp mà xảy ra việc tăng thêm hiệu ứng ion hóa sơ cấp. Khi đó dòng phụ thuộc vào điện áp trong tụ và tỷ lệ với hiệu ứng ion hóa do bức xạ tạo ra. Các detector như vậy được gọi là các ống đếm tỷ lệ. Cuối cùng, khi các giá trị cường độ điện trường cao hơn nữa thì trong tụ xuất hiện điện tích, nếu hạt mang điện rơi vào trong detector. Các detector như vậy được gọi là các ống đếm phóng điện qua khí. 1.2.1. Detector chứa khí Nguyên tắc chung của detector chứa khí là khi bức xạ đi qua môi trường vật chất của detector, chúng tương tác với các nguyên tử, làm ion hóa và kích thích các nguyên tử đó. Khi đó, bên trong môi trường của detector sẽ xuất hiện các ion dương và âm. Khi đặt môi trường này vào một điện trường thì các ion sẽ chuyển động về các điện cực và tạo nên một dòng điện. Khi đó, ở lối ra của detector xuất hiện một tín hiệu dòng hoặc tín hiệu thế. Trong detector chứa khí, môi trường vật chất bên trong là môi trường khí. Detector gồm một hình trụ rỗng chứa đầy khí bên trong, hai điện cực dương và âm của một nguồn điện một chiều và mạch gồm tụ điện, điện trở để lấy tín hiệu ra. Detector thường có hai điện cực hình trụ đồng trục cách điện nhau rất tốt, điện cực ở giữa là một dây đặc còn điện cực bên ngoài là hình trụ rỗng, không gian giữa các điện cực chứa đầy chất khí. Trên hai điện cực đặt một hiệu điện thế từ nguồn điện có thể điều chính được. Theo cách mắc nguồn điện trong hình 1.1 thì điện cực ở giữa mang điện dương nên được gọi là anode còn điện cực bên ngoài mang điện âm gọi là cathode. Ở trạng thái bình thường, chất khí không dẫn điện và không có dòng điện chạy giữa các điện cực. Khi một bức xạ đi qua môi trường khí của detector, chất khí bị ion hóa, các electron chuyển động tới anode còn các ion dương, tức là nguyên tử bị ion hóa, chuyển đến cathode, tạo nên dòng điện tức thời có giá trị bé giữa hai điện cực. Dòng điện này nạp điện cho tụ điện C tạo nên một tín hiệu lối ra. 3
14. Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của detector chứa khí Hình 1.2 mô tả đường cong đặc trưng của detector chứa khí đối với hạt mang điện alpha (1) và beta (2). Khi tăng hiệu điện thế U giữa hai điện cực thì đường đặc trưng có 5 miền: miền tái hợp, miền buồng ion hóa, miền ống đếm tỉ lệ, miền G.M., miền phóng điện. Hình 1.2: Đường cong đặc trưng của detector chứa khí đối với hạt mang điện alpha(1) và beta(2): I: Miền tái hợp II: Miền ion hóa III: Miền tỉ lệ IV: Miền Geiger-Muller V: Miền phóng điện - Miền I – miền tái hợp: Trong miền I có sự cạnh tranh giữa quá trình tái hợp của ion dương và ion tự do tạo nên nguyên tử trung hòa, tức là mất đi một số cặp ion và quá trình thu góp các ion về các điện cực. Khi điện thế U tăng thì vận tốc dịch chuyển của các ion tăng và quá trình tái hợp giảm, do đó lượng điện tích thu góp cũng tăng lên. Detector chứa khí không làm việc trong miền này. - MIền II – miền ion hóa: Trong miền này, do điện thế lớn, các ion chuyển động nhanh đến điện cực và quá trình tái hợp giảm mạnh. Dòng điện ở lối ra phụ 4
15. thuộc vào số ion do bức xạ gây ra và hầu như không phụ thuộc vào giá trị điện thế U. Do đó, trong miền này có dòng lối ra bão hòa. Đây là miền làm việc của buồng ion hóa. - Miền III – miền tỉ lệ: Trong miền này các electron được gia tốc với vận tốc cao nên sinh ra các ion thứ cấp do va chạm với các nguyên tử môi trường. Kết quả là lượng điện tích được nhân lên với hệ số nhân đạt đến 103 – 105. Do đó dòng lối ra phụ thuộc vào điện thế U và miền này gọi là miền tỉ lệ giới hạn. Đây là miền làm việc của ống đếm tỉ lệ. - Miền IV – miền G.M.: Trong miền IV, hệ số nhân ion tăng nhanh chóng tạo nên quá trình “thác lũ”. Các eletron sơ cấp và thứ cấp đều được gia tốc đủ lớn nên có thể sinh ra một lượng lớn các eletron thứ cấp và thứ thứ cấp. Dòng lối ra trong miền này không đổi và miền đó gọi là miền plateau. Đây là miền làm việc của detector G.M. - Miền V – miền phóng điện: Sự phát triển ồ ạt của thác lũ làm ion hóa toàn bộ khí giữa hai điện cực. Khi đó có hiện tượng phóng điện, là trang thái có hại đối với detector, do đó nên tránh cho detector làm việc trong miền này. Trên cơ sở phân chia các miền như trên, các detector chứa khí được phân thành ba loại là buồng ion hóa, ống đếm tỉ lệ và ống đếm G.M. 1.2.2. Ống đếm GM Khi tiếp tục tăng điện thế quá miền tỉ lệ thì số electron thứ cấp tăng nhanh dọc theo dây anode. Khi các electron đập vào dây này, chúng làm phát ra các tia ánh sáng cực tím. Các tia cực tím lại giải phóng các eletron bổ sung từ thành ngoài ống đếm. các electron này lại được gia tốc hướng tới dây trung tâm, và tại đó chúng lại phát ra tia cực tím khác. Quá trình thác lũ này phát triển trong thể tích khí và dọc theo dây anode. Số electron tăng rất nhanh trong ống đếm dẫn tới sự tăng nhanh biên độ tín hiệu ra. Detector khí làm việc trong chế độ thác lũ này gọi là ống đếm G.M. Trên miền IV, ta thấy, đặc trưng tốc độ đếm – điện thế đối với ống đếm G.M. có miền plateau, tại đó tốc độ đếm không thay đổi khi tăng thế nguồn nuôi. Giải thích hiện tượng này như sau: khi quá trình thác lũ phát triển, các electron là các hạt tương đối nhẹ, được tụ hợp lại rất nhanh, còn các ion là các hạt nặng, chuyển động chậm, nên không được tụ hợp nhanh như vậy. Do đó có một “ống” các điện tích dương chuyển động chậm hình thành xung quanh dây dẫn trung tâm. Khi đó quá trình thác lũ bị chấm dứt vì các electron rơi vào đám mây các ion dương và bị bắt trước khi đến được dây trung tâm. 5
16. Khi quá trình thác lũ kết thúc thì đám mây ion này đến gần điện cực ngoài, các electron lại bị kéo ra khỏi điện cực để trung hòa chúng. Một số electron rơi vào quỹ đạo năng lượng cao của ion dương và sau đó chuyển về quỹ đạo năng lượng thấp hơn làm phát ra tia bức xạ cực tím. Các tia cực tím đập vào thành ngoài của ống đếm, bứt electron ra và tạo nên quá trình thác lũ mới, quá trình phóng điện xảy ra liên tục trong ống đếm G.M. Một trong các phương pháp chấm dứt quá trình thác lũ này là bổ sung một số khí đa nguyên tử vào thể tích khí cơ bản. Khí cơ bản thường là argon. Các khí bổ sung này, chẳng hạn như hơi rượu etilen, có tác dụng tạo nên môi trường hấp thụ các bức xạ tử ngoại, làm ngăn chặn việc bứt các electron từ thành ống đếm, và do đó làm tắt quá trình thác lũ. Ống đếm G.M. cấu trúc theo phương pháp này gọi là ống đếm tự tắt. Hình 1.3 minh họa đặc trưng plateau của ống đếm G.M. Điểm bắt đầu Vs là điện thế thấp nhất để ống đếm có thể ghi được bức xạ. Khi điện thế tăng thì số đếm tăng nhanh cho đến thế ngưỡng V1, từ đó bắt đầu miền plateau của ống đếm. Cuối miền plateau là thế đánh thủng V2 của ống đếm. Khi đạt đến giá trị này, khí bên trong ống đếm bị ion hóa rất nhanh và xảy ra hiện tượng phóng điện liên tục. Hiện tượng này sẽ gây hỏng detector. Hình 1.3: Đặc trưng plateau của ống đếm G.M. 6
17. Miền plateau có hai đặc trưng quan trọng là độ dài plateau và độ nghiêng plateau. Độ dài plateau W và độ nghiêng plateau S cho biết hiệu quả hoạt động của detector. Chúng được xác định theo các công thức dưới đây: W = V2 – V1 (1.1) 100(N -N ) S (%/v)= 2 1 (1.2) 0.5×(N2+N1)×(V2-V1) Thông thường, độ dài W thường cỡ 100V. Độ dài càng lớn, detector càng nhạy. Độ dốc S càng nhỏ, detector càng hiệu quả. Các detector tốt thường có độ dốc rơi vào khoảng từ 2% đến 5% trên 100V. Nếu độ dốc này vượt quá 10%/100V, detector không còn khả năng sử dụng và cần được xem xét thay mới. Quá trình sử dụng lâu dài, nhất là với điện thế cao, có thể làm giảm tuổi thọ và làm hư hỏng ống đếm. Do đó, ống đếm G.M. cần được vận hành ở điện thế thích hợp (thế vận hành Vop), nằm ở gần giữa vùng plateau. Vùng plateau của mỗi ống khác nhau nên thế vận hành của các ống cũng không giống nhau. Mặc khác, thế vận hành của ống cũng thay đổi qua quá trình sử dụng lâu dài. Khi tăng số đếm tổng lên cao, thế vận hành này cũng đổi khác. Do đó, nên kiểm tra thế vận hành thường xuyên. Thế vận hành của ống đếm được xác định bằng công thức: Vop = V1 + 1/3(V2 – V1) (1.3) Tốc độ đếm của ống đếm G.M. được xác định bởi hai thống số có liên quan với nhau là thời gian chết τ và thời gian hồi phục. Thời gian chết là thời gian mà ống đếm không có khả năng đếm sự kiện ion hóa tiếp theo sau sự kiện đang đếm. Thời gian hồi phục là thời gian để khôi phục hoàn toàn kích thước xung như lúc mới bắt đầu thời gian chết. Hình 1.4 và 1.5 mô tả chi tiết về quá trình hình thành xung, thời gian chết và thời gian hồi phục của ống đếm: 7
18. Hình 1.4: Quá trình ghi nhận xung và sự tạo thành thời gian chết Hình 1.5: Thời gian chết và thời gian hồi phục Thời gian chết của quá trình phóng điện giới hạn tốc độ đếm cực đại vì các sự kiện xuất hiện trong khoảng thời gian chết không được đếm. Gọi thời gian chết là τ, tốc độ đếm thực là N và tốc độ đo được là N’ thì: N = N’/(1 – N’τ) (1.4) Khi N’τ << 1, công thức (1.4) được tính gần đúng như sau: N = N’(1 + N’τ) (1.5) Thời gian chết của detector G.M. thường rơi vào khoảng 50 – 200 µs. 8
19. Ống đếm G.M. được dùng để đếm các hạt bức xạ ion hóa riêng biệt. Với đặc trưng là ống đếm xung, tín hiệu ra có biên độ không đổi, không phụ thuộc vào năng lượng bức xạ vào nên nó chỉ ghi nhận được bức xạ dưới dạng xung và chuyển thành số đếm chứ không thể định lượng được về mặt năng lượng chùm bức xạ. Ống đếm G.M. chủ yếu dùng đo hoạt độ nguồn và liều bức xạ của một đối tượng nào đó. Liều bức xạ phụ thuộc vào tốc độ đếm theo công thức sau đây: D = R × f (1.6) Trong đó D là suất liều bức xạ (μSv/h), R là tốc độ đếm trên một đơn vị thời gian (cpm hoặc cps) và f là hệ số chuyển đổi (μSv/cpm.h hoặc μSv/cps.h). Hệ số chuyển đổi phụ thuộc vào loại ống đếm, đặc tính chất khí bên trong ống. Với khả năng ghi nhận một lượng lớn xung, ống đếm G.M. không cần sử dụng đến bộ khuếch đại tín hiệu vừa cồng kềnh, vừa đắt đỏ. Cấu tạo của ống đếm G.M tương đối đơn giản. Vì thế ống đếm G.M. rất được ưa chuộng sử dụng. 9
20. Chương 2 Ý TƯỞNG VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ 2.1. Ý tưởng chính Dựa trên những cơ sở lý thuyết về các loại ống đếm, ống đếm G.M., detector G.M., tham khảo một số thiết bị đo liều mượn được từ khoa vật lý và những kiến thức đã học về Điện tử Hạt nhân, em đã thiết kế mô hình thiết bị đo liều bức xạ với một số tính năng được phát triển riêng, thích hợp cho việc học tập chuyên ngành. Để ghi nhận bức xạ, thiết bị cần có một ống đếm G.M., một mạch tạo cao thế cho ống hoạt động, một mạch nguồn, một khối ghi nhận xung, một mạch chuyển đổi từ số đếm sang liều và xuất giá trị ra màn hình để người dùng có thể đọc được. Ống đếm được sử dụng ở đây có tên SBM-20, do Liên Xô sản xuất năm 1986. Hệ số chuyển đổi từ số đếm sang liều của ống đếm SBM-20 là 0.0057 μSv/cpm.h. Thông số của 2 ống được cho trong bảng sau (thông số do nhà sản xuất cung cấp): Bảng 2.1: Thông số của ống đếm SBM-20 Thông số SBM-20 Chiều dài 108mm Đường kính 11mm Loại khí Ne + Br2 + Ar Giới hạn dòng 0.08mA – 0.4mA Điện thế bắt đầu ghi nhận xung ~ 260V – 320V Điện thế hoạt động tốt nhất ~ 350V – 475V Độ dài miền plateau ≥ 100V Độ dốc miền plateau 0.1%/V Giới hạn liều bức xạ 0.014mR/h – 144mR/h Độ nhạy với bức xạ gamma 22 cps/mR/h (Thí nghiệm với 60Co) Dải nhiệt độ hoạt động -60oC – 70oC Phông nội tại 1 cps Thời gian chết tối thiểu 190μs (ở 400/V) 10
21. Sơ đồ khối chính của thiết bị được thiết kế như sau: Tia Mạch kiểm bức xạ tra tín hiệu Mạch tạo Ống Mạch tạo cao thế G.M xung vuông Nguồn 5V - DC Nút điều Bộ vi Màn hình khiển xử lý hiển thị Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mô hình máy đo liều Các khối con của mạch được nuôi bằng nguồn 5V DC. Nguyên lý hoạt động của mạch được mô tả như hình trên. Mạch tạo cao thế sử dụng các tụ gốm cao thế 10nF 1000V, transistor, diode và IC Timer NE555. Chức năng chính của mạch là tạo cao thế hoạt động cho ống đếm. Sơ đồ nguyên lý mạch tạo cao thế được mô tả trong hình 2.2: Nguồn Mạch Bộ phận tạo Mạch nhân DC 5V lọc xung vuông áp Hình 2.2: Sơ đồ mạch tạo cao thế Mạch nguồn sử dụng nguồn 5V, cấp từ pin hoặc nguồn máy tính. Khối ghi nhận xung gồm mạch tạo xung vuông và mạch kiểm tra tính hiệu. Mạch tạo xung vuông gồm các tụ, trở, transistor và một IC NE555. Mạch này có chức năng thu tín hiệu xung từ ống đếm truyền về và biến đổi chúng thành một xung vuông dương 5V. Xung này được truyền đến mạch kiểm tra tín hiệu. Tại đây, còi báo sẽ kêu và đèn LED sẽ sáng lên để xác nhận rằng tín hiệu từ ống đã được ghi nhận. Tín hiệu sau đó sẽ được tiếp tục truyền về bộ xử lý trung tâm. Sơ đồ khối ghi nhận xung được trình bày cụ thể trong hình 2.3: Tín hiệu Bộ phận Mạch IC tạo Còi và từ ống thu góp lọc tín xung đèn báo đếm tín hiệu hiệu vuông Hình 2.3: Sơ đồ khối ghi nhận tín hiệu 11
22. Tại bộ xử lý trung tâm, tín hiệu được xử lý, chuyển đổi sang dữ liệu ra. Để chuyển đổi từ số đếm xung sang liều và hiển thị trên màn hình, mạch sử dụng vi xử lý PIC16F876A. Khi lập trình thuật toán, em bổ sung thêm tính năng khảo sát cao thế tạo thành trong mạch. Cao thế từ mạch tạo cao thế được chuyển đổi về điện áp thấp để đo bằng vi điều khiển (sử dụng ADC) sau đó sẽ được truyền về bộ xử lý và hiển thị trên màn hình để người sử dụng tiện theo dõi. Thuật toán sẽ được nạp vào bộ nhớ của PIC. Số liệu sau khi được PIC xử lý và chuyển đổi sẽ được truyền sang màn hình hiển thị. Mạch chính sử dụng màng hình LCD 16x2. Sau khi lên ý tưởng thiết kế, em đã tiến hành mô phỏng trên phần mềm Proteus 8 để có thể xác định được chính xác các linh kiện sử dụng và cách mắc chúng vào mạch. 2.2. Phần mềm mô phỏng mạch điện tử Proteus 8 Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng mạch điện tử với đầy đủ các linh kiện, vi mạch và thiết bị điện tử cần thiết. Phần mềm cho phép thiết kế mạch nguyên lý, mô phỏng chạy thử, thiết kế mạch in PCB, rất trực quan và dễ sử dụng. Các công việc chúng ta cần làm rất đơn giản: lựa chọn linh kiện lấy ra sử dụng, kết nối chân linh kiện, kết nối đồng hồ đo đạc và chạy thử mạch. Từ đó chúng ta có thể biết được mạch có hoạt động hay không và sẽ hoạt động thế nào. PCB cũng được vẽ nhờ công cụ này. Với Proteus phiên bản 8.0 (Proteus 8), phần mềm cho phép cập nhật giữa mạch nguyên lý và PCB ngay lập tức, cho phép cập nhật sự thay đổi trong sơ đồ nguyên lý. Phần mềm còn có thể hiển thị mạch 3D. Firmware sẽ được tự động nạp vào bộ xử lý sau khi biên dịch thành công. Với kế hoạch đặt ra, em đã thực hiện mô phỏng nhiều lần trên phần mềm này, thay đổi các linh kiện để khảo sát và chọn ra phương án tốt nhất. 2.3. Kết quả mô phỏng Sau khi thực hiện mô phỏng và khảo sát các phương án đã thu được kết quả dưới đây. Sản phẩm của quá trình này gồm một sơ đồ mạch nguyên lý, một PCB và một thuật toán cho vi xử lý. Thuật toán được viết bởi một ngôn ngữ hỗ trợ tương thích với Proteus 8: ngôn ngữ lập trình KeilC. 12
23. 2.3.1. Sơ đồ mạch nguyên lý Sơ đồ mạch nguyên lý của mạch được mô tả trong hình 2.4 dưới đây: Hình 2.4: Sơ đồ mạch nguyên lý 13
24. 2.3.2. PCB PCB được dùng để tạo hình các đường mạch dẫn điện và điểm nối linh kiện trên bề mặt cách điện. Hình 2.5: Bảng mạch in PCB 2.3.3. Chương trình vi điều khiển Thuật toán cho vi xử lý, giúp xử lý tín hiệu được trình bày dưới đây: #include #include #include #include #include #include #include #include #include // MAC address for your Ethernet shield byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; 14
25. // Your Xively key to let you upload data char xivelyKey[] = "YOUR_API_KEY_HERE"; volatile int CNT; // variable for counting interrupts from dosimeter unsigned long lastConnectionTime = 0; // last time we connected to Xively const unsigned long connectionInterval = 60000; // delay between connecting to Xively in milliseconds //int sensorValue; // Define the strings for our datastream IDs char sensorId[] = "CPM"; XivelyDatastream datastreams[] = { XivelyDatastream(sensorId, strlen(sensorId), DATASTREAM_FLOAT), }; // Finally, wrap the datastreams into a feed XivelyFeed feed(123456, datastreams, 1 /* number of datastreams */); //123456 is YOUR_FEED_ID EthernetClient client; XivelyClient xivelyclient(client); void setup() { // put your setup code here, to run once: Serial.begin(9600); CNT = 0; attachInterrupt(0,GetEvent,RISING); // Interrupt from GM Tube on pin 2 while (Ethernet.begin(mac) != 1) { Serial.println("Error getting IP address via DHCP, trying again "); delay(15000); } 15
26. } void loop() { if (millis() - lastConnectionTime > connectionInterval) { //if 60 seconds over then send CPM data to Xively int sensorValue = CNT; datastreams[0].setFloat(sensorValue); int ret = xivelyclient.put(feed, xivelyKey); // not sure if need this line ?? sensorValue = 0; lastConnectionTime = millis(); CNT = 0; } } void GetEvent(){ // Get interrupts from Geiger Kit CNT++; // Count interrupts } 16
27. Bằng thuật toán này và phần mềm mô phỏng đã thu được kết quả mô phỏng như sau: Hình 2.6: Mô phỏng hoạt động đo liều của thiết bị Quá trình mô phỏng này cho thấy thuật toán đã hiệu quả, mạch điện đã hoạt động theo đúng yêu cầu đề ra. Khi mô phỏng với ống đếm SBM-20, hệ số chuyển đổi 0.0057 μSv/cpm.h, giả định ống đếm được trung bình 10 cps, kết quả hiển thị trên màn hình với tốc độ đếm là 600 cps và liều bức xạ 3.42 μSv/h là kết quả đúng. Đồng thời, khi kiểm tra cao thế sinh ra trong mạch (cao thế hoạt động Vop) bằng mô phỏng, cao thế này thường duy trì ở mức 410V, giá trị này phù hợp với cao thế vận hành khuyến nghị của ống. 17
28. Hình 2.7: Mô phỏng khảo sát cao thế trong ống Để khảo sát cao thế qua ống, em sử dụng một bộ chia 100M bên ngoài (R9), vì dẫn thẳng điện thế gần 400V này vào PIC sẽ làm hỏng PIC và quá tải mạch. Em kết nối 10 điện trở liên tiếp 10M với một vạn năng (R10) và đặt nó tại điểm HV TP, sau đó đo điện áp. Điện áp tại đầu vào của ADC của PIC được tính theo (2.1): Vout = Vread*[(100M + Rvoltmeter)/Rvoltmeter] (2.1) Trong đó Rvoltmeter là điện trở nội của vạn năng, Vout là cao thế tạo thành và Vread là thế đọc được (thế đưa vào PIC). 2.3.4. Phát triển các chức năng Để đáp ứng nhu cầu học tập của sinh viên, em phát triển thêm một số tính năng giao tiếp kết nối khác tích hợp vào thiết bị: - Tính năng giao tiếp với máy tính: sử dụng chương trình Logiation Logger cho Windows (hoặc bất kỳ chương trình COM Terminal nào khác). Tính năng này có thể kết nối thông qua một modul TTL USB - Ảo COM (các modul này khá rẻ) hoặc 18
29. kết nối trực tiếp với cổng COM qua MAX232. Chương trình cho phép ghi nhật ký đo được vào ổ cứng và xây dựng biểu đồ từ các bản ghi đã nhận trước đó. Em sử dụng các chân RX. TX, L1, L2 của PIC (chân 15 đến chân 18), thông qua các đầu góp tín hiệu để hỗ trợ giao tiếp ngoại vi, cách kết nối được mô tả như hình (2.8): Hình 2.8: Giao tiếp với máy tính - Tính năng giao tiếp Adruino: tương tự như giao tiếp máy tính, thiết bị máy đo liều sử dụng ống đếm SBM-20 cho phép giao tiếp với Adruino. Adruino là một board mạch vi xử lý nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau. Adruino có thể phát triển tính năng ghi đo trực tuyến cho thiết bị. Hình 2.9: Hướng dẫn giao tiếp Adruino 19
30. Chương 3 LẮP RÁP THIẾT BỊ 3.1. Linh kiện sử dụng trong mạch Dựa theo thiết kế trên mạch nguyên lý, thiết bị máy đo liều của em sử dụng các linh kiện được cho trong bảng sau: Bảng 3.1: Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch Số Tên linh kiện Kí hiệu trên PCB lượng Điện trở Điện trở carbon 10K – 5% 8 - R1, R2, R3, R4, R12, R14, R20, R21 Điện trở carbon 3K – 5% 1 - R7 Điện trở carbon 100K – 5% 3 - R8, R15, R17 Điện trở carbon 47K – 5% 1 - R16 Điện trở carbon 470K – 5% 1 - R18 Điện trở carbon 1K – 5% 1 - R19 Điện trở carbon 220Ω – 5% 1 - R22 Điện trở 33K – 1% 2 - R5, R6 Điện trở 100K – 1% 1 - R11 Điện trở 10M – 1% 11 - R9 (10M×10), R13 Chiết áp 10K 1 - P2 Chiết áp vi chỉnh 3296W 100R 1 - P1 Tụ điện Tụ hóa điện phân 10V 10Μf 2 - C1, C2 Tụ hóa điện phân 10V 470Μf 2 - C4, C6 Tụ gốm cao thế 1000V 10Nf 3 - C12, C13, C14, C15 Tụ gốm 50V 100Nf 7 - C3, C7, C8, C10, C18, C19, C20 Tụ gốm 50V 1Nf 1 - C5 Tụ gốm 50V 22Pf 2 - C9, C11 20
31. Tụ gốm 50V 220Pf 1 - C17 Diode Diode nhanh 600V 1N4937 3 - D1, D3, D4 Diode kính 1N4148 1 - D2 Đèn LED đỏ 1 - LED1 Transitor Transitor NPN MPSA42 1 - T2 Transitor NPN 2N3904 4 - T1, T3, T4, T5 Cuộn cảm Cuộn cảm lõi ferrite 10mH 1 - L2 Cuộn cảm trục 100μH 1 - L1 IC PIC16F876A 1 - IC1 IC NE555 2 - IC2, IC3 Khác Màn hình LCD HD44780 16x2 1 Tinh thể thạch anh 16MHz 1 - Cr1 Socket IC 8 chân 2 Socket IC 14 chân 2 Còi 5V 1 - Buzzer Nút bấm nhỏ 4 - S1, S2, S3, S4 USB loại B 1 - USB Khối thiết bị đầu-cuối 2 vị trí 2 - +BAT-, -TUBE+ Jump chốt 2.54mm 2 Đầu góp cái 6 chân 2 Đầu góp cái 2 chân 1 - Vdd Vpp 21
32. Đầu góp đực 6 chân 2 Đầu góp đực 2 chân 2 - Jmp1, Jmp2 Đầu góp đực 8 chân 90o 1 Dây jump nối 3.2. Bố trí các linh kiện trên PCB Hình dưới đây thể hiện cách bố trí các linh kiện trên PCB: Hình 3.1: Bố trí chân linh kiện trên PCB 22
33. 3.3. Lắp ráp thiết bị Sau khi có được PCB, tiến hành quá trình lắp ráp thiết bị. Đầu tiên, PCB được in lên giấy. Chọn loại giấy trơn, sử dụng thủ thuật in phun laser để tạo hình PCB trên giấy. PCB sau khi in xong sẽ được áp lên phíp đồng với kích thước cần thiết. Gia nhiệt bằng bàn là để mực từ giấy chảy ra và bám lên đồng. Kết quả, ta thu được tấm mạch đồng với hình vẽ các chân linh kiện và dây nối. Hình 3.2: Tấm đồng với PCB được in lên Sau đó, tấm đồng này được mang đi ăn mòn trong dung dịch muối sắt Fe (III). Phần đồng không phủ mực được ăn mòn đi, để lại phần đồng với những đường mạch vẽ phía trên. Cuối cùng là khoan lỗ chân linh kiện, tiến hành hàn linh kiện và hoàn chỉnh mạch bằng một lớp sơn phủ bảo vệ. 23
34. Chương 4 KẾT QUẢ 4.1. Sản phẩm nghiên cứu Sản phẩm nghiên cứu của em là mô hình thiết bị máy đo liều sử dụng nguyên tắc hoạt động của ống đếm G.M. thì để thuận tiện em tạm đặc tên nó là GMC, kết quả như hình 4.1: Hình 4.1: Mô hình thiết bị đo liều sử dụng ống SBM-20 Hình 4.2: Cấu tạo chi tiết 24
35. 4.2. Quá trình kiểm tra, vận hành thử nghiệm Sau khi hoàn tất, thiết bị sẽ được đưa vào cài đặt các thông số và vận hành thử. Ở lần khởi chạy đầu tiên, em tiến hành kiểm tra cao thế và thiết lập các thông số cho hệ đo của mình. Các thông số này sau đó sẽ được lưu vào bộ nhớ trong EEPROM của PIC để tiếp tục sử dụng những lần tiếp theo. Em đặt IC2 và IC3 vào mạch và đặt P1 đến 50 ohms, sau đó tắt Jmp1, kết nối nguồn điện và điều chỉnh điện áp đầu ra thành 400V Thiết bị có thể được cấp nguồn từ USB, 3 pin 1.5V hoặc 4 pin 1.2V. Điều quan trọng là không được vượt quá 5.4V để không hỏng bộ điều khiển hoặc màn hình hiển thị. Mức tiêu thụ hiện tại không có đèn nền của màn hình sẽ từ 10mA đến 30mA và phụ thuộc vào cường độ của xung từ ống. Để điều chỉnh điện áp, nhấn giữ S4 trong vài giây. Đầu tiên, một vôn kế xuất hiện trên màn hình. Có thể sử dụng một tuốc nơ vít và P1 để sửa điện áp cao trên ống. Đồng hồ đo điện áp hoạt động chính xác chỉ khi thiết bị được cấp nguồn bằng USB, từ điện áp trên hoặc dưới 5V sẽ gây ra ít sai số. Kết quả khảo sát cho thấy mạch tạo cao thế của thiết bị có thể tạo được cao thế ổn định ở mức 412V – 419V, phù hợp với cao thế hoạt động khuyến nghị của ống: Hình 4.3: Khảo sát cao thế tạo thành trong mạch Sau khi đo điện áp, nhấn S3 và chuyển đến cài đặt của hệ số chuyển đổi từ CPM thành liều bằng các nút S3 (+) S2 (-) S1 (OK). Để thay đổi đơn vị đo lường (chọn Sievert hoặc X-ray), nhấn giữ S4 khi bật nguồn. Thông báo cài đặt mức độ cảnh báo nguy hiểm xuất hiện và sau đó chọn tùy chọn đơn vị. Điều hướng bằng các 25
36. nút S3 (+) S2 (-) S2 (OK). Hệ số chuyển đổi và các đơn vị được lưu trữ trong bộ nhớ và sẽ được tải vào lần sau khi bật lên. Một điểm cần lưu ý là cần phải thiết lập mức cảnh báo cho thiết bị để cảnh báo khi liều bức xạ ở mức nguy hiểm, đồng thời cũng để nhắc nhở người sử dụng đã gần đạt đến giới hạn đo của ống. Để chương trình vừa với bộ nhớ của bộ điều khiển, giới hạn liều tối đa có thể hiển thị chính xác trên màn hình là 9.99mSv/h (9990μSv/h) hoặc 99.9mR/h (99900μR/h). Chuyển đổi chế độ đo: có thể chuyển đổi bằng nút S3 trong khi vận hành: - Tìm kiếm: chế độ đo nhanh, phép đo được nhân với 106 giây - Giám sát: chế độ tích lũy chậm, số xung được đo mỗi 10 giây và được thêm vào năm giá trị trước đó của các phép đo 10 giây. Hiển thị đèn nền: Đèn nền màn hình được bật và tắt bằng cách nhấn nhanh S1. Chỉ có thể bật đèn nền trong khi vận hành thiết bị chứ không thể thay đổi trong quá trình hiệu chuẩn. Để tiết kiệm pin, đèn nền sẽ tự động tắt nếu mức bức xạ thấp hơn giá trị đã đặt, mặc định là dưới 300cpm. Đèn nền tự động bật ngay khi bức xạ vượt quá ngưỡng cảnh báo và còi báo động nguy hiểm sẽ kêu. Thuật toán đếm: Bộ điều khiển sẽ đếm các xung trong 10 giây và lưu trữ 5 giá trị trước đó, sau đó tất cả các giá trị được thêm vào và tính trung bình để lấy tốc độ đếm chính xác cho phút cuối cùng. Phương pháp này cho giá trị chính xác nhất và là phương án rất tốt để theo dõi bức xạ nền. tuy nhiên, điểm bất lợi là cần phải chờ đến một phút để có được kết quả đo liều cuối cùng. Đối với việc đo phông phóng xạ, trong trường hợp phông tăng mạnh hoặc nghi ngờ nguy hiểm, em khuyến nghị nên chuyển đổi về đơn vị giá trị cps để tiện theo dõi. Nếu kết quả thu được liên tục đạt mức trên 1 cps thì phông nền này đã đạt mức nguy hiểm. Sau khi thiết lập các giá trị, em tiến hành kiểm tra ống bằng hai thí nghiệm. Thí nghiệm thứ nhất, em đo một nguồn phóng xạ 90Sr có sẵn trong phòng thí nghiệm của khoa Kỹ thuật Hạt nhân và đối chiếu kết quả đo với một đầu dò G.M. NEG-250 vẫn thường được sử dụng trong các thí nghiệm tại khoa. Kết quả thu được được cho trong bảng sau: 26
37. Bảng 4.1: Kết quả đo tốc độ đếm nguồn 90Sr (cpm) GMC G.M. NEG-250 7908 7707 7913 7712 7925 7740 7964 7711 7899 7698 7913 7720 7900 7694 7937 7728 Kết quả đo trên cho thấy thiết bị không thể đo chính xác như các thiết bị đo thương mại chuyên dụng, tuy nhiên kết quả đo và sai số vẫn nằm ở mức có thể chấp nhận được đối với một mô hình thiết bị. Hình 4.4: Đo nguồn 90Sr với GMC Dữ liệu hiển thị trong màn hình được minh họa ở hình trên. Dòng trên cho thấy tốc độ đếm cpm, dòng bên dưới thể hiện mức liều phóng xạ. Thí nghiệm thứ hai, em dùng GMC cấp nguồn từ pin như một thiết bị đo liều cầm tay để khảo sát liều bức xạ tại một số vị trí trong trường Đại học Đà Lạt. Kết quả 27
38. thu được được so sánh với mẫu dữ liệu do hai sinh viên Trần Thị Thương Thương và Phan Hà Phương thu thập trong đề tài khảo sát phông phóng xạ môi trường, sử dụng thiết bị đo Inspector từ khoa Kỹ thuật Hạt nhân của trường đại học Đà Lạt , với cùng điều kiện đo. Kết quả đo và dữ liệu mẫu được cho trong bảng sau: Bảng 4.2: So sánh kết quả đo của GMC với máy đo Inspector Địa điểm đo GMC Inspector A11.206 0.24 0.22 A11.206 0.27 0.25 A11.206 0.35 0.32 A11.206 0.45 0.42 A11.206 0.41 0.38 A11.206 0.27 0.25 A11.206 0.23 0.21 A11. Sảnh tầng 2 0.24 0.22 A11. Sảnh tầng 2 0.37 0.34 A11.205 0.30 0.28 A11.205 0.43 0.40 A11.205 0.52 0.48 A11.205 0.28 0.26 A11. Sảnh tầng 1 0.32 0.30 A11.105 0.31 0.29 A11. Sảnh tầng 1 0.37 0.34 A11. Sảnh tầng 1 0.43 0.40 A11. Sảnh tầng 1 0.36 0.33 A11. Sân 0.39 0.36 A11. Sân 0.23 0.21 A11. Sân 0.23 0.21 28
39. A11. Sân 0.31 0.29 A11 sân sau 0.37 0.34 A11 sân sau 0.36 0.33 A11 sân sau 0.64 0.59 A11 sân sau 0.23 0.21 A11 sân sau 0.17 0.16 A11 sân sau 0.17 0.16 A11 sân sau 0.18 0.17 A11 sân sau 0.14 0.13 A11 sân sau 0.13 0.12 SAN1 0.29 0.27 SAN1 0.24 0.22 SAN1 0.53 0.49 SAN1 0.41 0.38 SAN1 0.28 0.26 SAN1 0.46 0.43 SAN1 0.24 0.22 SAN1 0.32 0.30 SAN1 0.28 0.26 SAN1 0.27 0.25 A7 0.30 0.28 A7 0.41 0.38 A7 0.25 0.23 A7 0.51 0.47 A7 0.23 0.21 A7 0.21 0.19 29
40. A7 0.14 0.13 A7 0.31 0.29 A7 0.31 0.29 A7 0.28 0.26 A7 0.38 0.35 A7 0.30 0.28 A7 0.42 0.39 A7.4 0.27 0.25 A7.4 0.40 0.37 A7.4 0.30 0.28 A7 tầng 2 0.30 0.28 A7 tầng 2 0.39 0.36 Sai số của thiết bị rơi vào mức khoảng 8% so với số liệu thu được từ thiết bị đo Inspector của khoa khoa Kỹ thuật Hạt nhân. Do thiết bị phát triển với mục đích chính là hỗ trợ giảng dạy nên độ chính xác không được chú trọng ưu tiên, thay vào đó, em tập trung phát triển các tính năng hữu ích khác. 30
41. KẾT LUẬN Theo như tình hình hiện nay, công tác giáo dục đào tạo nhân lực cho ngành Kỹ thuật Hạt nhân vẫn tiếp tục được duy trì và phát triển. Vấn đề này ngoài việc đòi hỏi giảng viên phải có trình độ chuyên môn cao, còn cần đến cơ sở vật chất tiến bộ, đáp ứng nhu cầu dạy và học của cả giảng viên lẫn sinh viên. Khóa luận được triển khai đã mang lại một số lợi ích đáng kể trong công tác đào tạo tại Khoa Kỹ thuật Hạt nhân, đem đến sự thuận tiện cho sinh viên và cán bộ hướng dẫn khi thực hiện thí nghiệm, là công cụ hữu ích hỗ trợ giảng dạy cho sinh viên, giúp sinh viên có được cái nhìn trực quan hơn về các vấn đề trong lý thuyết. Thiết bị sau khi hoàn thiện đáp ứng được yêu cầu đề ra ban đầu, có khả năng ghi nhận bức xạ với kết quả và sai số chấp nhận được. Ngoài ra, thiết bị còn phát triển tích hợp những tính năng mới mà các thiết bị đo thương mại trên thị trường không đáp ứng được. Các tính năng này hỗ trợ đắc lực cho giảng viên và sinh viên trong việc khảo sát các vấn đề được đề cập ở phần trên. Nếu Khoa Kỹ thuật Hạt nhân có thể xây dựng một số bài thí nghiệm thích hợp và đưa đề tài vào ứng dụng giảng dạy trong Khoa, đây sẽ là một cơ hội tốt cho sinh viên trau dồi thêm kỹ năng và kiến thức chuyên ngành. Với những ưu điểm nói trên, việc ứng dụng đưa thiết bị vào giảng dạy chuyên ngành tại Khoa Kỹ thuật Hạt nhân sẽ mang lại những hiệu quả tích cực, hỗ trợ cho công tác giảng dạy sinh viên trong Khoa nói riêng và ngành kỹ thuật hạt nhân nói chung. 31
42. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở vật lý hạt nhân, Ngô Quang Huy (2006). [2] Cơ sở vật lý hạt nhân thực nghiệm, phần 2, Phạm Đình Khang (1985) [3] Cơ sở các phương pháp vật lý hạt nhân thực nghiệm, A. I. Abramov (1977). [4] Giáo trình Điện tử cơ sở, Đặng Lành (2014). [5] Giáo trình Radiation Detection and Measurement, Suk Soo Dong (2000). 32