›

Khóa luận Xác định nồng độ dung dịch bằng kỹ thuật gamma truyền qua

pdf 50 trang thiennha21 15/04/2022 4230
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Xác định nồng độ dung dịch bằng kỹ thuật gamma truyền qua", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_xac_dinh_nong_do_dung_dich_bang_ky_thuat_gamma_tru.pdf

Nội dung text: Khóa luận Xác định nồng độ dung dịch bằng kỹ thuật gamma truyền qua

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ ĐẶNG HOÀI AN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH BẰNG KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA Chuyên ngành: Vật Lý học TP. Hồ Chí Minh, Năm 2020
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH BẰNG KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA Giảng viên hướng dẫn: TS. HOÀNG ĐỨC TÂM Sinh viên thực hiện: ĐẶNG HOÀI AN TP. Hồ Chí Minh, Năm 2020
  3. i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này một cách tốt nhất, ngoài những nỗ lực của bản thân, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến những người đã luôn bên cạnh, đồng hành và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Hoàng Đức Tâm – giảng viên hướng dẫn tôi khi thực hiện khóa luận này. Thầy đã tận tâm chỉ bảo và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình làm thí nghiệm cũng như các mô phỏng được sử dụng trong khóa luận. Tôi cũng xin cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về vật chất cũng như tinh thần để tôi có thể hoàn thành khóa luận này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô và các bạn sinh viên ở phòng thí nghiệm bộ môn Hóa học, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ chúng tôi rất nhiều trong việc pha chế các loại dung dịch sử dụng trong khóa luận này. Tôi cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè và các thành viên khác trong lớp Vật Lý học A khóa 42 cũng như các thành viên trong phòng Thí nghiệm Vật Lý hạt nhân đã nhiệt tình hỗ trợ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận này.
  4. ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Mô hình hiệu ứng quang điện 5 Hình 1.2 Mô hình hiệu ứng Compton 6 Hình 1.3. Mô hình thí nghiệm xác định nồng độ axit 8 Hình 3.1. Mặt cắt của đầu dò NaI(Tl) được dùng trong khóa luận 21 Hình 3.2. Các mẫu H3PO4 được chuẩn bị để khảo sát 23 Hình 3.3. Các mẫu HNO3 được chuẩn bị để khảo sát 23 Hình 3.4. Các thông số nguồn được sử dụng 25 Hình 3.5. Khối nguồn được mô phỏng trong MCNP5 25 Hình 3.6. Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ axit 26 Hình 3.7. Mô hình thí nghiệm mô phỏng trong MCNP5 26 Hình 3.8. Xử lý phổ gamma truyền qua bằng phần mềm Colegram 27 Hình 3.9. Đường chuẩn tỉ số RSim của hai loại axit được khảo sát 29 Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn tỉ số RS i m và RE x p của hai loại axit được khảo sát 31 Hình 3.11. Sự dịch đỉnh đối với phổ gamma truyền qua thu được từ thực nghiệm . 32 Hình 3.12. Dạng đáp ứng giữa phổ gamma truyền qua thu được từ mô phỏng và thực nghiệm đối với hai loại axit được khảo sát 32
  5. iii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Các loại mặt trong MCNP5 được dùng trong khóa luận 15 Bảng 2.2. Các loại mặt trong MCNP5 được dùng trong khóa luận 16 Bảng 2.3. Các tham số nguồn thông dụng trong MCNP5 17 Bảng 3.1. Các thông số của đầu dò do nhà sản xuất cung cấp 21 Bảng 3.2. Thông tin về các loại axit và nước được khảo sát 22 Bảng 3.3. Nồng độ phần trăm của các mẫu hỗn hợp dung dịch được khảo sát 24 Bảng 3.4. Tỉ số RS i m của các mẫu dung dịch với các nồng độ khác nhau 29 Bảng 3.5. Dữ liệu làm khớp hàm tuyến tính giữa và nồng độ axit 30 E x p Bảng 3.6. Tỉ số R của các mẫu dung dịch HNO3 với các nồng độ khác nhau 30 Bảng 3.7. Tỉ số của các mẫu dung dịch H3PO4 với các nồng độ khác nhau 31 Bảng 3.8. Các kết quả tính toán nồng độ dung dịch 33
  6. iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC HÌNH ẢNH ii DANH MỤC BẢNG iii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 1.1. Các cơ chế tương tác của bức xạ gamma với vật chất 4 1.1.1. Hiệu ứng quang điện 4 1.1.2. Hiệu ứng Compton 5 1.1.3. Hiệu ứng sinh cặp electron – positron 7 1.2. Sự suy giảm cường độ bức xạ gamma khi đi qua vật chất 7 1.3. Hệ số đóng góp B 10 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MCNP5 12 2.1. Phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP5 12 2.2. Cấu trúc tập tin đầu vào trong MCNP5 13 2.2.1. Tiêu đề và các thông tin cần thiết 14 2.2.2. Thẻ khai báo ô mạng (Cell Cards) 14 2.2.3. Thẻ khai báo mặt (Surface Cards) 15 2.2.4. Thẻ khai báo dữ liệu (Data Cards) 16 CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH SỬ DỤNG KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA VỚI ĐẦU DÒ NaI(Tl) 20 3.1. Đầu dò NaI(Tl) 20 3.2. Vật liệu 22
  7. v 3.3. Nguồn phóng xạ 24 3.4. Bố trí thí nghiệm 25 3.5. Sử dụng chương trình MCNP5 để mô phỏng hệ đo 26 3.6. Phương pháp xử lý phổ 26 3.7. Các kết quả 28 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36
  8. 1 MỞ ĐẦU Kỹ thuật phân tích không hủy mẫu (NDT) sử dụng hệ phổ kế gamma đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực phân tích hạt nhân như: dò tìm khuyết điểm trong đường ống dẫn dầu, đo bề dày vật liệu. Trong đó, việc dùng hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò NaI(Tl) đang được ứng dụng rộng rãi do có nhiều ưu điểm hơn so với hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò HPGe như: giá thành thấp, dễ dàng vận hành, có thể linh động mang ra đo ở hiện trường. Việc dùng hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò NaI(Tl) để thực hiện các phép đo có thể được tiến hành thông qua kỹ thuật gamma truyền qua và gamma tán xạ. Bên cạnh việc thực hiện các thí nghiệm, mô phỏng Monte Carlo cũng đang được các nhóm nghiên cứu ứng dụng để mô phỏng lại các bài toán, thí nghiệm đang được khảo sát. Việc giải quyết bài toán bằng cách kết hợp mô phỏng và thực nghiệm sẽ cho ta một cái nhìn khách quan hơn về vấn đề cần giải quyết. Trong khóa luận này, chúng tôi cũng sử dụng chương trình MCNP5 để mô phỏng bài toán xác định nồng độ dung dịch sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua. Các phép đo mật độ của chất lỏng sử dụng hệ phổ kế gamma đã được tiến hành tại nhiều nơi trên thế giới: năm 2012, Priyada và các cộng sự [1] đã xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan (lỏng – lỏng, lỏng – khí) và tính toán mật độ của chúng thông qua cả hai kỹ thuật gamma tán xạ và gamma truyền qua, kết quả cho thấy rằng việc sử dụng phương pháp gamma tán xạ có nhiều ưu việt hơn so với phương pháp gamma truyền qua đặc biệt là độ phân giải, độ chính xác cao hơn và giữa kết quả thu được từ thực nghiệm và mô phỏng có sự phù hợp với nhau. Tuy nhiên, trong kỹ thuật này dùng nguồn phóng xạ có hoạt độ lớn (nguồn 137Cs với hoạt độ 155,4 GBq) gây khó khăn trong việc che chắn để đảm bảo an toàn cho người làm thí nghiệm và đầu dò HPGe tốn rất nhiều chi phí cho việc bảo quản và vận hành. Năm 2015, Tondon và cộng sự [2] đã sử dụng kỹ thuật gamma tán xạ với đầu dò NaI(Tl) để xác định mặt phân cách giữa hai môi trường lỏng – lỏng và xác định mật độ của chất lỏng với đầu dò NaI(Tl). Phương pháp này sử dụng đầu dò NaI(Tl) giúp dễ dàng vận hành, hoạt động liên tục mà không tốn quá nhiều chi phí nhưng mặt khác, thí
  9. 2 nghiệm này sử dụng nguồn có hoạt độ phóng xạ lớn hơn ( nguồn 137Cs hoạt độ 222 GBq). Năm 2018, Hoàng Đức Tâm và cộng sự [3] cũng đã áp dụng kỹ thuật gamma tán xạ để xác định mật độ của chất lỏng sử dụng đầu dò NaI(Tl) và sử dụng nguồn phóng xạ có hoạt độ thấp (nguồn 137Cs hoạt độ 170 MBq) kết hợp với việc sử dụng chương trình Monte Carlo để mô phỏng lại thí nghiệm và cả hai kết quả thu được từ thực nghiệm và mô phỏng có độ phù hợp cao. Năm 2019, Huỳnh Đình Chương và cộng sự [4] cũng đã xây dựng phương pháp bán thực nghiệm để xác định mật độ dung dịch sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) và nguồn phóng xạ có hoạt độ thấp (nguồn 137Cs hoạt độ 170 MBq). Các công trình trên cho thấy kỹ thuật gamma tán xạ và gamma truyền qua đang được ứng dụng rộng rãi trong việc xác định mật độ của các loại chất lỏng. Kỹ thuật gamma tán xạ có độ nhạy cao hơn nhưng hạn chế của kỹ thuật này là cường độ chùm gamma được ghi nhận thấp nên các nghiên cứu trước đây đã sử dụng nguồn phóng xạ có hoạt độ cao để khắc phục nhưng việc này gây nguy hiểm cho người làm thí nghiệm. Tuy có độ nhạy thấp hơn so với phương pháp gamma tán xạ nhưng phương pháp gamma truyền qua lại có hai ưu điểm nổi bật là việc bố trí thí nghiệm đơn giản và có thể sử dụng nguồn phóng xạ có hoạt độ thấp do có cường độ ghi nhận bức xạ cao hơn. Tuy nhiên, các công trình chỉ tập trung vào việc xác định mật độ của dung dịch, việc xác định nồng độ phần trăm của dung dịch vẫn chưa được tiến hành. Trong các nghiên cứu trước đây, ta cần sử dụng các mẫu dung dịch có mật độ chuẩn biết trước để thực hiện việc xây dựng đường chuẩn giữa mật độ và diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần, việc này gây tốn kém chi phí trong việc thu thập mẫu dung dịch để khảo sát. Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng phương pháp gamma truyền qua để xác định nồng độ của hai loại axit là HNO3 và H3PO4. Mỗi loại axit được pha loãng thành 7 nồng độ khác nhau. Từ các phổ gamma truyền qua thu được từ mô phỏng MCNP5 với từng loại nồng độ, chúng tôi tiến hành tính toán diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần, sau đó xác định tỉ số RSim – là tỉ số giữa diện tích đỉnh năng lượng toàn phần thu được từ axit với diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần của nước đối với hai loại axit. Từ đó, chúng tôi xây dựng đường chuẩn giữa
  10. 3 RSim với nồng độ của axit. Các kết quả RExp thu được từ thực nghiệm được thay vào đường chuẩn mô phỏng để nội suy nồng độ phần trăm của dung dịch được khảo sát. Khóa luận này bao gồm các nội dung sau: Chương 1. Cơ sở lý thuyết. Chương này trình bày về các cơ chế tương tác của bức xạ gamma với vật chất là hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton và hiệu ứng tạo cặp, sự suy giảm cường độ chùm tia gamma khi đi qua môi trường vật chất. Bên cạnh đó, phần này còn trình bày thêm về hệ số đóng góp B xuất hiện trong công thức xác định số hạt mà đầu dò ghi nhận được. Chương 2. Mô phỏng Monte Carlo và chương trình MCNP5. Trong chương này, chúng tôi trình bày về các đặc điểm, cách xây dựng tập tin đầu vào trong chương trình mô phỏng MCNP5. Chương 3. Xác định nồng độ dung dịch sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua với đầu dò NaI(Tl). Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày về đặc điểm của các loại vật liệu, thông tin về đầu dò, nguồn phóng xạ được sử dụng, mô hình mô phỏng MCNP5 của thí nghiệm. Các kết quả tính toán RSim, RExp và nồng độ phần trăm của dung dịch, đánh giá sai số của phép đo và độ sai biệt RD (%) giữa mô phỏng và thực nghiệm cũng được trình bày trong chương này.
  11. 4 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bức xạ gamma là sóng điện từ có bước sóng nhỏ hơn rất nhiều so với kích thước nguyên tử là 1 0 m−11 , thực chất đó là các photon mang năng lượng cao từ hàng chục keV đến hàng chục MeV, không tích điện và có cả tính chất sóng và hạt [5]. Tương tự với các hạt mang điện, khi bức xạ gamma đi qua môi trường vật chất sẽ xảy ra tương tác với các electron. Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày các hiệu ứng xảy ra khi bức xạ gamma đi qua môi trường vật chất là: hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton và hiệu ứng sinh cặp electron – positron. Do xảy ra các tương tác giữa bức xạ gamma và electron nên khi truyền qua vật liệu bia cường độ của chùm bức xạ gamma tới sẽ bị suy giảm. Vì thế, trong chương 1 của khóa luận này, chúng tôi cũng trình bày về quy luật suy giảm cường độ của chùm gamma khi đi qua môi trường vật chất. 1.1. Các cơ chế tương tác của bức xạ gamma với vật chất 1.1.1. Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện là hiện tượng electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào. Hiệu ứng quang điện là một trong những hiệu ứng mà lý thuyết cổ điển không thể giải thích được. Năm 1905, với ý tưởng chính từ giả thuyết về lượng tử ánh sáng của Max Planck, Albert Einstein đã công bố công trình giải thích hiệu ứng quang điện một cách trọn vẹn. Einstein cho rằng electron trong kim loại hấp thụ hoàn toàn năng lượng của photon tới và sẽ tiêu tốn một công thoát W bằng với năng lượng liên kết của nó trong kim loại và bứt ra khỏi bề mặt kim loại. Theo định luật bảo toàn năng lượng thì động năng cực đại của electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại là: 1 hc hc m v2 = − W= −  (1.1) 2 e e lk trong đó: 1 • mv2 : động năng cực đại của electron 2 ee
  12. 5 hc • : năng lượng của photon tới  • W : công thoát chính bằng với năng lượng liên kết của electron với hạt nhân lk Năng lượng liên kết của electron giảm dần theo các lớp K, L, M, Theo công thức (1.1) ta có thể thấy rằng năng lượng của photon tới ít nhất phải bằng năng lượng liên kết của electron thì hiệu ứng quang điện mới có thể xảy ra, nghĩa là nếu năng lượng của photon nhỏ hơn năng lượng liên kết của electron ở lớp K thì hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra ở các lớp L, M, Hiệu ứng quang điện không xảy ra với electron tự do [5]. Hình 1.1. Mô hình hiệu ứng quang điện 1.1.2. Hiệu ứng Compton Khi năng lượng của photon tới có giá trị lớn hơn năng lượng của electron lớp K trong nguyên tử thì hiệu ứng quang điện không còn đáng kể mà thay vào đó là sự xuất hiện của hiệu ứng Compton. Hiệu ứng Compton là hiện tượng tán xạ đàn hồi giữa photon và electron tự do. Sau tán xạ, photon bị mất một phần năng lượng và thay đổi phương bay so với ban đầu còn electron được giải phóng ra khỏi nguyên tử. Các electron trong nguyên tử không phải là electron tự do mà đó là các electron có liên kết với hạt nhân nguyên tử, do đó hiệu ứng Compton chủ yếu xảy ra ở quỹ đạo ngoài cùng của nguyên tử do tại đây năng lượng liên kết của electron với hạt nhân là không
  13. 6 đáng kể nên electron có thể được coi là electron tự do. Theo định luật bảo toàn năng lượng với giả thiết ban đầu electron đứng yên, ta có: ' K Ee E=− (1.2) với: • Ke : động năng của electron sau tán xạ • E : năng lượng của photon tới ' • E : năng lượng của photon sau tán xạ Năng lượng của photon và electron sau tán xạ được tính toán dựa trên cơ sở tính toán động học của quá trình tán xạ đàn hồi ta thu được lần lượt các công thức sau [5] 1 EE' = (1.3) 11cos+ − ( ) − (1cos ) KE= (1.4) e  11cos+ − ( ) với là góc bay của của photon sau tán xạ. Hình 1.2 Mô hình hiệu ứng Compton
  14. 7 1.1.3. Hiệu ứng sinh cặp electron – positron Khi photon tới có năng lượng lớn hơn gấp hai lần so với năng lượng nghỉ của electron là 1022 keV thì hiệu ứng tạo cặp xảy ra, kết quả của hiệu ứng tạo cặp là photon tới sinh ra một cặp electron – positron khi đi qua điện trường của hạt nhân. Electron mất dần năng lượng của để ion hóa các nguyên tử môi trường. Sau đó, positron sẽ bị trung hòa khi gặp electron của nguyên tử, gọi là hiện tượng hủy cặp electron – positron. Khi sự hủy cặp electron – positron xảy ra, sẽ có hai photon có năng lượng 511 keV được sinh ra và bay ngược chiều nhau. 1.2. Sự suy giảm cường độ bức xạ gamma khi đi qua vật chất Khi đi qua môi trường vật chất, bức xạ gamma cũng bị vật chất hấp thụ do tương tác điện từ tương tự như các hạt mang điện. Chùm tia gamma bị suy giảm về cường độ khi tăng bề dày vật liệu theo hàm số mũ. Mối quan hệ giữa cường độ chùm tia gamma trước và sau khi đi qua vật liệu được cho bởi định luật Lambert - Beer: n − iid i1= -2 -1 IIe= 0 [photon cm s ] (1.5) với: • I0 , I lần lượt là cường độ ban đầu và cường độ lúc sau của chùm tia gamma −1 • i (cm ) là hệ số suy giảm tuyến tính của vật liệu thứ i • di (cm) là bề dày vật liệu thứ i Số photon được đầu dò ghi nhận được tính theo công thức: n − iid i1= NBI= e 0 (1.6) với • là hiệu suất ghi của đầu dò • B là hệ số đóng góp
  15. 8 Sự xuất hiện của hệ số đóng góp sẽ được nói rõ hơn trong phần sau. Trong khóa luận này, chúng tôi thực hiện xác định nồng độ của các loại dung dịch axit với mặt cắt của thí nghiệm được biểu diễn qua Hình 1.3. Hình 1.3. Mô hình thí nghiệm xác định nồng độ axit Số đếm mà đầu dò ghi nhận được với dung dịch axit và nước được sử dụng trong thí nghiệm lần lượt là: −( ++kk12T(dd2dd + Taxit) ) NBIaxitaxit= e 0 (1.7) −( ++kk12T(dd2dd + Twater) ) NBIwaterwater e= 0 (1.8) Khi đó, tỉ số R được tính như sau: NB Re==axitaxit −( −axitwater )d (1.9) NBwaterwater Sử dụng gần đúng bậc nhất, ta có: Baxit R= 1 −( axit −  water ) d (1.10) Bwater Do hệ số suy giảm tuyến tính  phụ thuộc vào mật độ (g cm–3) của vật liệu nên người ta còn sử dụng hệ số suy giảm khối m được tính theo công thức:  =m (1.11)
  16. 9 mm Từ đó ta có: =axitaxitaxitwaterwaterwater  =  ; BBB R1dd1d=−  −axitaxitaxit  = − ++mmmm  ( axit axitwater wateraxit axitwater) water ( ) BBBwaterwaterwater (1.12) Giữa nồng độ phần trăm và mật độ của axit có mối quan hệ tuyến tính với nhau [6] theo hệ thức: axit =a 1 C w/w + a 2 (1.13) với: • a12 ,a là các hằng số • Cw/w là nồng độ phần trăm theo khối lượng của axit Trong thực tế, các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ môi trường, áp suất có thể ảnh hưởng đến sự tuyến tính giữa nồng độ và mật độ. Tuy nhiên, ở điều kiện phòng thí nghiệm, các yếu tố bên ngoài gần như không ảnh hưởng đến sự tuyến tính giữa nồng độ và mật độ. Thay (1.13) vào (1.12), ta được công thức: BBBaxitaxitaxitmmm RadC1dad= −++1axit  − w/wwater water2axit ( ) (1.14) BBBwaterwaterwater Công thức (1.14), có thể viết gọn như sau: RaCb=+w/w (1.15) với Baxit m a= − a1 d  axit Bwater BBaxitaxit mm b1dad=+  −( water water2axit) BBwaterwater Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng mô phỏng Monte Carlo với chương trình MCNP5 để mô phỏng lại thí nghiệm và xác định các hệ số a, b trong công thức
  17. 10 (1.15). Chương trình MCNP5 được sử dụng để mô phỏng lại thí nghiệm và thu được phổ gamma truyền qua với dung dịch axit và nước. Sau khi phân tích và xử lý phổ, chúng tôi tiến hành xác định diện tích đỉnh năng lượng toàn phần của axit và nước để từ có xác định tỉ số RSim. Từ các dữ liệu thu nhận được, đường chuẩn mô tả mối quan hệ giữa RSim và nồng độ axit được làm khớp dựa theo công thức (1.15). 1.3. Hệ số đóng góp B Khi chùm gamma phát ra từ nguồn, qua vật liệu và đi thẳng đến đầu dò và được ghi nhận thì đó là các gamma sơ cấp. Nhưng trong thực tế, tia gamma đến vật liệu bia có thể xảy ra các tương tác như Compton và Rayleigh và sinh ra các bức xạ gamma thứ cấp. Các bức xạ gamma thứ cấp này cũng được đầu dò ghi nhận và không phân biệt được với các bức xạ gamma sơ cấp nên trong phổ gamma truyền qua thu được cũng có sự đóng góp của các bức xạ gamma tán xạ nhiều lần làm ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Việc này đòi hỏi phải hiệu chỉnh công thức xác định số hạt mà đầu dò ghi nhận được. Trong công thức (1.6) xác định số photon ghi nhận bởi đầu dò có sự xuất hiện của hệ số đóng góp B. B được xem là tham số hiệu chỉnh công thức xác định số hạt ghi nhận bởi đầu dò. Giá trị của B luôn lớn hơn hoặc bằng 1 [7]. Hệ số B được xác định bởi tỉ số giữa tổng số photon mà đầu dò ghi nhận được (It) với số photon thứ cấp đến đầu dò tại 1 thời điểm (Ip) [7]. I B = t Ip Các nguyên nhân sinh ra bức xạ nền Compton tán xạ nhiều lần: • Tán xạ qua vật liệu mẫu; • Tán xạ qua vật liệu che chắn nguồn; • Tán xạ qua vật liệu chế tạo đầu dò; • Tán xạ với các phân tử trong không khí và đến đầu dò Tóm tắt chương 1 Trong chương 1 của khóa luận, chúng tôi đã trình bày cơ sở lý thuyết về các tương tác giữa bức xạ gamma với vật chất, sự suy giảm cường độ chùm gamma khi
  18. 11 truyền qua môi trường vật chất, các xác định tỉ số R và phương pháp nội suy nồng độ phần trăm của dung dịch sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua. Các cơ sở lý thuyết trên là nền tảng để chúng tôi thực hiện việc xác định nồng độ dung dịch sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua.
  19. 12 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MCNP5 Các chương trình mô phỏng đang là một công cụ hữu hiệu giúp các nhà khoa học giải quyết các bài toán vật lý một cách dễ dàng và nhanh chóng hơn giúp tiết kiệm chi phí và thời gian khảo sát thực nghiệm. Một trong những phương pháp mô phỏng đang được các nhà khoa học trên thế giới tin tưởng và sử dụng rộng rãi đó là phương pháp Monte Carlo. Cùng với sự phát triển của hệ thống máy tính điện tử, các chương trình mô phỏng Monte Carlo cũng ngày càng được cải tiến để đáp ứng được các nhu cầu của người dùng trong việc giải quyết các bài toán, đặc biệt là trong lĩnh vực vật lý hạt nhân như mô phỏng các tương tác của bức xạ với vật chất, tính toán các thông số của nguồn, đầu dò. Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày về phương pháp Monte Carlo và giới thiệu về một chương trình mô phỏng sử dụng phương pháp Monte Carlo đó là MCNP mà cụ thể là phiên bản MCNP5. Cấu trúc và cách xây dựng một tập tin đầu vào để mô phỏng phương pháp gamma truyền qua để xác định nồng độ dung dịch cũng được trình bày trong chương này. 2.1. Phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP5 Với sự hỗ trợ đắc lực của hệ thống máy tính điện tử mạnh, các thuật toán phức tạp có thể được giải quyết trong thời gian ngắn. Một trong những phương pháp giải toán điển hình với máy tính là phương pháp số, mặc dù đã xuất hiện từ rất lâu nhưng trước đây phương pháp số chưa được quan tâm. Trong đó, bài toán kinh điển về phương pháp số ngẫu nhiên là bài toán về cách tính số do nhà toán học người pháp Geogres Louis Leclerc Comte de Buffon đặt ra vào thế kỷ XVIII. Phương pháp Monte Carlo được ra đời và phát triển trong một dự án tính toán vận chuyển neutron trong vật liệu phân hạch nhằm chế tạo vũ khí hạt nhân dẫn đầu bởi Nicholas Metropolish, John von Neumann và Stanishlaw Ulam vào năm 1946 [10]. Các thuật toán của phương pháp Monte Carlo được viết bởi John von Neumann và được chạy trên máy ENIAC – máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới. Ngày nay,
  20. 13 với sự phát triển của hệ thống máy tính, thuật toán Monte Carlo thực sự trở thành công cụ đắc lực cho việc nghiên cứu khoa học nói chung và vật lý hạt nhân nói riêng. Monte Carlo N – Particles hay viết tắt là MCNP là một chương trình mô phỏng được xây dựng bởi phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos nhằm mô phỏng các quá trình vận chuyển các hạt dựa trên phương pháp Monte Carlo. Tiền thân của chương trình MCNP là một chương trình MCS được phát triển năm 1963 cũng với mục đích mô phỏng quá trình vận chuyển hạt bằng phương pháp Monte Carlo. Nối tiếp MCS, năm 1965, chương trình MCN dùng để giải bài toán các neutron tương tác với vật chất. Năm 1973, MCN và MCG được hợp thành chương trình MCNG – chương trình ghép cặp neutron – gamma. Sau đó MCNG được kết hợp với MCP để mô phỏng chính xác các tương tác neutron – photon và cho ra đời chương trình MCNP (Monte Carlo neutron - photon). Đến năm 1990, khi quá trình vận chuyển electron được thêm vào thì MCNP mang ý nghĩa là Monte Carlo N – Particles với việc mô phỏng quá trình vận chuyển các hạt photon, neutron, electron. Năm 2003, chương trình MCNP5 được viết hoàn toàn bằng Fortran 90 được công bố với các cập nhật cải tiến hơn với các phiên bản trước đó như MCNP3, MCNP4C, MCNP4C2, với việc cập nhật các hiệu ứng vật lý mới như va chạm quang hạt nhân, hiệu ứng giãn nở Doppler. Chương trình MCNP5 được sử dụng rộng rãi do tính linh hoạt và dễ sử dụng hơn so với các chương trình mô phỏng khác. 2.2. Cấu trúc tập tin đầu vào trong MCNP5 Để tiến hành mô phỏng, trước tiên ta cần tạo một file đầu vào (Input file) có chứa các thông tin cần thiết của bài toán như: dạng hình học của các thành phần trong bài toán, các thông số của nguồn, vật liệu, các quá trình vật lý, Một file đầu vào trong MCNP5 gồm các phần sau: Tiêu đề và thông tin cần thiết của bài toán Thẻ khai báo ô mạng (Cell Cards) Dòng trống Thẻ khai báo mặt (Surface Cards)
  21. 14 Dòng trống Thẻ khai báo dữ liệu (Data Cards) bao gồm các thông tin về nguồn, vật liệu, tally, ma trận chuyển trục tọa độ 2.2.1. Tiêu đề và các thông tin cần thiết Phần tiêu đề của tập tin đầu vào trong MCNP5 nằm ở dòng đầu tiên của tập tin. Nó cho phép người dùng ghi chú các thông tin cần thiết cũng như nội dung của bài toán. Ở dòng này thì không có dòng trống và trong tập tin đầu vào thì thẻ tiêu đề có thể có hoặc không. 2.2.2. Thẻ khai báo ô mạng (Cell Cards) Trong MCNP5, một ô mạng (cell) là một vùng không gian được hình thành từ các mặt biên được định nghĩa trong thẻ khai báo mặt (Surface cards) thông qua các toán tử giao (khoảng trắng), hội (:) và bù (#). Mỗi cell được diễn tả bởi chỉ số cell, chỉ số vật liệu được định nghĩa trong thẻ khai báo dữ liệu, mật độ vật chất, dãy các mặt. Cú pháp khai báo một cell: j m d geom params trong đó: j chỉ số cell m chỉ số vật liệu của cell được định nghĩa trong thẻ khai báo dữ liệu (Data Cards) d mật độ của vật liệu (mang dấu “+” nếu tính theo đơn vị nguyên tử/ cm3 hoặc mang dấu trừ nếu tính theo đơn vị g/cm3) geom dãy các mặt mô tả dạng hình học của cell params các tham số tùy chọn: imp, u, trcl, lat, fill,
  22. 15 Ví dụ: j m d geom 1 1 -11.35 25 –26 –23 2.2.3. Thẻ khai báo mặt (Surface Cards) Như ta đã biết ở phần 2.2.2, một ô mạng được định nghĩa bởi các mặt biên thông qua các toán tử giao, hội và bù. Vì thế, trong phần này, ta tiến hành định nghĩa các mặt biên nhằm xác định hình dạng của ô mạng. Cú pháp khai báo mặt: j n a list trong đó: j chỉ số mặt n có thể bỏ qua hoặc bằng 0 nếu không có sự dịch chuyển tọa độ a ký hiệu loại mặt. MCNP5 cung cấp gần 30 loại mặt cơ bản như mặt phẳng, mặt trụ được biểu diễn bởi các phương trình giải tích được cho trong Bảng 2.1 và Bảng 2.2. list các tham số định nghĩa mặt: khoảng cách so với gốc tọa độ, vị trí tâm, Ví dụ: j n a list 1 0 PZ -7 Trong ví dụ trên, ta tiến hành định nghĩa mặt thứ 1 là mặt phẳng vuông góc với trục Oz và cắt trục Oz tại vị trí z = –7 cm. Bảng 2.1. Các loại mặt trong MCNP5 được dùng trong khóa luận [10] Ký hiệu Loại mặt Hàm Tham số P Mặt phẳng thường Ax+ By + Cz + D = 0 A, B, C, D PX Mặt phẳng vuông góc trục X x−= D 0 D PY Mặt phẳng vuông góc trục Y y−= D 0 D
  23. 16 Bảng 2.2. Các loại mặt trong MCNP5 được dùng trong khóa luận [10] Ký hiệu Loại mặt Hàm Tham số PZ Mặt phẳng vuông góc trục Z z D−= 0 D CX Mặt trụ trên trục X y z222 R+ 0− = R CY Mặt trụ trên trục Y x z222 R+ 0− = R CZ Mặt trụ trên trục Z x y222 R+ 0− = R SO Mặt cầu có tâm tại gốc tọa độ x2+ y 2 + z 2 − R 2 = 0 R 2.2.4. Thẻ khai báo dữ liệu (Data Cards) Để hoàn thành việc mô phỏng một bài toán vật lý bằng chương trình MCNP5, ta cần cung cấp các dữ liệu cần thiết về nguồn, vật liệu, năng lượng, cho chương trình. Các thông tin đó sẽ được khai báo trong thẻ khai báo dữ liệu. Trong thẻ khai báo dữ liệu ta có các phần chính sau: a. Mode Cards Mode Card là phần khai báo loại hạt mà ta muốn xét. Trong chương trình MCNP5, có 3 loại hạt là neutron, electron, và photon. Cú pháp khai báo: MODE X với X là loại hạt mà ta muốn xét. X = N, P, E tương ứng với trường hợp loại hạt cần xét là neutron, photon, electron. Trong trường hợp muốn khảo sát nhiều hơn một loại hạt, ta chỉ cần nhập các ký hiệu tương ứng vào phần khai báo MODE và cách nhau bởi dấu “,”. b. Khai báo chuyển tọa độ Trong MCNP, khi ta hoàn thành việc mô phỏng, các khối hình học của nguồn, mẫu và đầu dò đều nằm ở cùng một vị trí. Vì thế ta cần phải dịch chuyển các khối đó về các vị trí mà ta muốn khảo sát thông qua phép dịch chuyển tọa độ. Cú pháp: TRn (*TRn) O1 O2 O3 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 M
  24. 17 trong đó: n chỉ số cho việc dịch chuyển trục tọa độ. O1 O2 O3 vector chuyển đổi (vị trí của tọa độ mới so với tọa độ cũ). B1 đến B9 ma trận đặc trưng cho tương quan góc giữa các trục tọa độ của hai hệ tọa độ cũ và mới. TRn: Bi là cosin của góc giữa hai trục tọa độ cũ và mới. *TRn: Bi là góc (tính theo độ). M = 1 là dịch chuyển trục tọa độ vector từ vị trí gốc của hệ trục tọa độ phụ được xác định qua hệ trục tọa độ chính. M = –1 là dịch chuyển trục tọa độ vector từ vị trí gốc của hệ trục tọa độ chính được xác định qua hệ trục tọa độ phụ. c. Khai báo nguồn MCNP cho phép người dùng sử dụng nhiều loại nguồn khác nhau thông qua các thông số về năng lượng, thời gian, hướng phát, Một số loại nguồn được định nghĩa trong MCNP như: nguồn tổng quát (SDEF), nguồn điểm (KSRC), nguồn mặt (SSR/SSW), nguồn tới hạn (KCODE). Ngoài ra, người dùng cũng có thể khai báo một loại nguồn bất kỳ để phù hợp với bài toán cần khảo sát thông qua việc khai báo nguồn tổng quát với cú pháp như sau: SDEF các tham số nguồn = giá trị Với các tham số nguồn được cho trong Bảng 2.3 Bảng 2.3. Các tham số nguồn thông dụng trong MCNP5 [10] Tham số Ý nghĩa Giá trị mặc định nguồn POS tọa độ nguồn (0, 0, 0) WGT trọng số hạt phát ra từ nguồn 1 CEL số hiệu cell của nguồn 0
  25. 18 Bảng 2.4. Các tham số nguồn thông dụng trong MCNP5 [10] Tham số Ý nghĩa Giá trị mặc định nguồn ERG năng lượng hạt phát ra từ nguồn 14 MeV 1: neutron PAR loại hạt phát ra từ nguồn 2: photon 3: electron cosin của góc hợp bởi vector tham DIR đẳng hướng chiếu VEC và hướng bay của hạt VEC vector tham chiếu cho DIR RAD bán kính quét từ POS hoặc AXS 0 khoảng cách quét từ POS dọc theo EXT AXS hoặc cosin của góc quét từ 0 AXS Vector tham chiếu cho RAD và AXS EXT d. Khai báo Tally F8 Tally F8 hay còn gọi là Tally độ cao xung, có chức năng cung cấp các xung theo phân bố năng lượng được tạo ra trong một cell được mô tả như một detector vật lý, nó cũng cho ta biết sự mất mát năng lượng trong một cell. Ví dụ: để khai báo tally F8 ghi nhận photon ở cell số 2, ta khai báo như sau: F8:P 2
  26. 19 e. Khai báo vật liệu Phần khai báo vật liệu cho phép ta định nghĩa loại vật liệu được dùng để lấp đầy một ô trong quá trình mô phỏng. Cú pháp khai báo: Mm ZAID1 fraction1 ZAID2 fraction2 trong đó: m chỉ số vật liệu ZAIDi số hiệu xác định đồng vị thứ i có dạng ZZZAAA với: ZZZ là số hiệu nguyên tử AAA là số khối fractioni tỉ lệ đóng góp của đồng vị trong vật liệu thứ i. Tham số này mang dấu âm nếu ta sử dụng tỉ lệ đóng góp theo khối lượng, mang dấu dương nếu ta sử dụng tỉ lệ đóng góp theo số nguyên tử. Khi khai báo vật liệu, đối với các đồng vị tự nhiên ta có thể khai báo AAA = 000, ví dụ muốn khai báo đồng vị 16O, ta chỉ cần khai báo 8000 hay 8016 đều được. Tóm tắt chương 2 Trong chương 2, chúng tôi đã trình bày về phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP5, cấu trúc của một tập tin đầu vào, các cú pháp khai báo một tập tin đầu vào trong mô phỏng MCNP5. Trong khóa luận này, chương trình MCNP5 là công cụ hữu hiệu giúp chúng tôi thực hiện các mô phỏng để phục vụ nghiên cứu xác định nồng độ dung dịch sử dụng phương pháp gamma truyền qua.
  27. 20 CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH SỬ DỤNG KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA VỚI ĐẦU DÒ NaI(Tl) 3.1. Đầu dò NaI(Tl) Đầu dò nhấp nháy gồm hai thành phần là tinh thể nhấp nháy và ống nhân quang điện. Khi một tia bức xạ đi vào tinh thể nhấp nháy, nó ion hóa và kích thích các phân tử chất nhấp nháy. Các phân tử bị kích thích sẽ phát ra ánh sáng và trở về trạng thái cơ bản. Các loại chất nhấp nháy thường gồm các tinh thể vô cơ, tinh thể hữu cơ, chất nhấp nháy hữu cơ lỏng. Các photon phát ra từ tinh thể sẽ đi đến photocathode và làm bật ra các quang electron do hiệu ứng quang điện. Số quang electron được tạo ra tỉ lệ thuận với số photon nhấp nháy và do vậy cũng tỉ lệ thuận với năng lượng gamma bị hấp thụ trong tinh thể. Phần còn lại của ống nhân quang điện là một loạt các dinode bên trong ống thủy tinh chân không. Các quang electron đi tới các dinode với điện thế dương tăng dần, cứ đi qua một dinode thì số quang eletron thứ cấp được sinh ra càng được tăng lên. Khi đến anode ta sẽ thu được một dòng electron lớn gấp từ 104 đến 106 lần dòng quang electron ban đầu. Lượng electron đến anode tỉ lệ thuận với năng lượng gamma bị hấp thụ trong chất nhấp nháy. Đầu dò NaI(Tl) là loại đầu dò nhấp nháy sử dụng chất nhấp nháy vô cơ là tinh thể NaI và được kích hoạt bởi Tl. Do tinh thể NaI sạch là chất nhấp nháy chỉ ở nhiệt độ nitơ lỏng nên cần thêm vào một lượng Tl để nó trở thành chất nhấp nháy ở nhiệt độ phòng thí nghiệm và làm cho phổ phát xạ của tinh thể không trùng với phổ hấp thụ. Đầu dò NaI(Tl) đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp chiếu xạ. Ưu điểm của loại đầu đò này là khả năng ghi nhận bức xạ với hiệu suất cao ở nhiệt độ phòng. Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) với tinh thể nhấp nháy dạng trụ có đường kính và chiều dài đều là 76,2 mm được cung cấp bởi Amptek. Các thông số kỹ thuật và hình dạng của đầu dò được mô tả trong Hình 3.1 và Bảng 3.1.
  28. 21 Hình 3.1. Mặt cắt của đầu dò NaI(Tl) được dùng trong khóa luận Các thông số của đầu dò được biểu thị trong Bảng 3.1. Bảng 3.1. Các thông số của đầu dò do nhà sản xuất cung cấp Thông số Giá trị Mật độ lớp vỏ nhôm 2,700 g cm–3 Mật độ lớp Silicon 2,329 g cm–3 –3 Mật độ lớp nhôm oxit – Al2O3 3,970 g cm Mật độ của tinh thể NaI(Tl) 3,667 g cm–3 Đường kính tinh thể NaI(Tl) 76,2 mm Chiều dài tinh thể NaI(Tl) 76,2 mm Bề dày lớp Silicon 2,0 mm Bề dày lớp nhôm trước tinh thể 1,5 mm Bề dày lớp nhôm xung quanh tinh thể 1,5 mm Bề dày lớp Al2O3 trước tinh thể 3,0 mm Bề dày lớp Al2O3 xung quanh tinh thể 2,0 mm Kích thước ống nhân quang điện 83,2 30,0 mm
  29. 22 3.2. Vật liệu Để thực hiện việc xác định nồng độ của dung dịch sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua, thay vì xây dựng đường chuẩn giữa cường độ chùm gamma truyền qua so với nồng độ của axit, chúng tôi sẽ xây dựng đường chuẩn tuyến tính giữa tỉ số R với nồng độ phần trăm của axit. Theo đó, R là tỉ số giữa diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần của axit so với diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần của nước. Việc thiết lập tỉ số R sẽ giúp loại bỏ sự khác biệt giữa thực nghiệm và mô phỏng, điều này đã được chứng minh trong nghiên cứu của Huỳnh Đình Chương và cộng sự [4]. Trong khóa luận này, chúng tôi thực hiện khảo sát với hai loại axit là Axit Nitric (HNO3) và Axit Phosphoric (H3PO4) với bảy nồng độ khác nhau. Các thông số về hai loại axit trên được mô tả trong Bảng 3.2. Bảng 3.2. Thông tin về các loại axit và nước được khảo sát Mã số Mật độ Nồng độ Axit Nhà cung cấp sản phầm (g cm–3) (%) HNO3 1.00456.1000 1,390 65,0 Merck VWR Chemical H3PO4 20624.310 1,693 85,6 BDH H2O 1.15333.2500 1,000 100,0 Merck Trên thị trường hiện nay hầu như chỉ có một nồng độ duy nhất đối với mỗi loại axit, 65% với HNO3 và 85,6% với H3PO4. Vì thế, chúng tôi đã thực hiện pha loãng các loại axit trên để có được các loại nồng độ khác nhau phục vụ cho việc khảo sát. Việc pha chế được thực hiện như sau, cho 10 ml axit vào ống nghiệm 100 ml rồi sau đó cho thêm nước cất vào đến khi thể tích của hỗn hợp axit và nước là 100 ml rồi khuấy đều. Tương tự thực hiện pha loãng với lượng axit là 25 ml, 40 ml, 55 ml, 70 ml, 85 ml và khảo sát 100ml axit với nồng độ ban đầu. Các ống nghiệm được đậy kín để hạn chế sự bay hơi. Khi đó, ta cần tính toán lại nồng độ của hỗn hợp vừa được pha theo công thức sau:
  30. 23 stst .V.C C%= acidacidw/w w/w +stst .V.V acidacidHOHO 22 trong đó: • st và là mật độ của axit và nước được cung cấp bởi nhà sản xuất a xit HO2 • C%w/w là nồng độ phần trăm theo khối lượng (65% với HNO3 và 85,6% với H3PO4) Các kết quả về nồng độ phần trăm và mật độ được trình bày trong Bảng 3.3. Hình 3.2. Các mẫu H3PO4 được chuẩn bị để khảo sát Hình 3.3. Các mẫu HNO3 được chuẩn bị để khảo sát
  31. 24 Bảng 3.3. Nồng độ phần trăm của các mẫu hỗn hợp dung dịch được khảo sát Axit Thể tích axit (ml) – thể tích nước (ml) Nồng độ tính lại (%) 10 – 90 8,70 25 – 75 20,58 40 – 60 31,26 Axit Nitric 55 – 45 40,92 (HNO3) 70 – 30 49,68 85 – 15 57,68 100 – 0 65,00 10 – 90 13,55 25 – 75 30,88 40 – 60 45,39 Axit Phosphoric 55 – 45 57,71 (H3PO4) 70 – 30 68,31 85 – 15 77,52 100 – 0 85,60 3.3. Nguồn phóng xạ Trong khóa luận này, nguồn phóng xạ được dùng là nguồn 137Cs, phát gamma năng lượng 661,7 keV. Các thông số nguồn chuẩn được thể hiện trong Hình 3.4. Nguồn phóng xạ được đặt trong buồng chì có kích thước 12,5 cm 12,5 cm 5,0 cm (chiều dài, chiều rộng, chiều cao). Được chuẩn trực bởi ống chuẩn trực có đường kính 0,5 cm.
  32. 25 Hình 3.4. Các thông số nguồn được sử dụng [12] Hình 3.5. Khối nguồn được mô phỏng trong MCNP5 3.4. Bố trí thí nghiệm Khóa luận này sử dụng kỹ thuật gamma truyền qua với đầu dò NaI(Tl) với kích thước tinh thể có kích thước là 76,2 mm × 76,2 mm được cung cấp bởi hãng Amptek. Đầu dò được đặt trong hộp chì có kích thước 12,5 cm × 12,5 cm × 13,8 cm. Ống chuẩn trực đặt phía trước đầu dò có đường kính trong là 1,0 cm. Thí nghiệm được bố trí như Hình 3.6. với khoảng cách từ tâm ống nghiệm đến bề mặt đầu dò và bề mặt nguồn phóng xạ lần lượt là 14 cm và 16 cm. Các ống nghiệm chứa hỗn hợp axit có chia vạch đến 100 ml, đường kính trong và ngoài lần lượt là 2,68 cm và 3,05 cm, chiều cao của ống là 25 cm. Phần mềm ghi nhận phổ là ADMCA được cung cấp bởi nhà cung cấp đầu dò với số kênh được dùng là 8192 kênh, thời
  33. 26 gian đo là 28800 giây với mỗi ống chứa hỗn hợp axit và nước. Nhiệt độ được ổn định ở 2 4o C trong suốt quá trình làm thí nghiệm. Hình 3.6. Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ axit 3.5. Sử dụng chương trình MCNP5 để mô phỏng hệ đo Mô phỏng Monte Carlo sử dụng chương trình MCNP5 được chúng tôi sử dụng để mô phỏng lại mô hình thực nghiệm. Để đảm bảo sự thống nhất, các thông số về nguồn, đầu dò và khoảng các từ tâm ống nghiệm đến bề mặt đầu dò và đến bề mặt nguồn được khai báo đúng như thực nghiệm và để đảm bảo tính thống kê, bài toán được khảo sát với sáu tỷ hạt. Mô hình mô phỏng có dạng như Hình 3.7. Hình 3.7. Mô hình thí nghiệm mô phỏng trong MCNP5 3.6. Phương pháp xử lý phổ Sau khi tiến hành khảo sát thực nghiệm và mô phỏng, các kết quả thu được sẽ được xử lý để thu được các kết quả cần thiết. Để thực hiện việc xử lý này, nhóm chúng tôi sử dụng công cụ hỗ trợ là phần mềm được sử dụng rộng rãi trong việc xử
  34. 27 lý số liệu là Colegram. Phần mềm Colegram được sử dụng để tính diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần. Phổ thu được sẽ được khớp theo hai hàm: Đỉnh gamma truyền qua được làm khớp theo hàm Gauss có dạng: 2 xx− 1 ( ) Pxexp( ) =−2  2 2 Thành phần phông nền đóng góp bởi tia gamma thứ cấp được làm khớp dưới dạng hàm đa thức bậc 4: 234 yaaxaxaxax=++++01234 Hình 3.8. Xử lý phổ gamma truyền qua bằng phần mềm Colegram Quá trình xử lý các số liệu để tính toán nồng độ phần trăm của axit được thực hiện như sau: • Phổ gamma truyền qua thu được từ mô phỏng các loại axit với các nồng độ khác nhau biết trước được xử lý để tìm diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng Sim Sim toàn phần. Từ đó xác định hệ số R Axit . Hệ số R Axit thu được ứng với các nồng độ khác nhau sẽ được làm khớp bằng phương trình (1.15). • Với phổ gamma truyền qua thu được từ thực nghiệm của hỗn hợp axit và Exp nước chưa biết trước nồng độ sẽ được trừ phông và xử lý để tìm tỉ số R Axit .
  35. 28 Exp • Nồng độ phần trăm của mẫu axit được tính bằng cách thay R A xit vào phương trình sau: RaExp − C = Axit w/w b Sim Với a và b là các hệ số hàm khớp thu được từ việc làm khớp hàm các giá trị R Axit Sai số của phép đo được tính theo công thức truyền sai số theo công thức: 2 2 2 Exp  Exp  (Ra− ) =++ R a 2 Cbw/w bbb224 với  và  là sai số của các hệ số a và b trong hàm khớp.  là sai số của tỉ số a b RExp RE x p được xác định bởi: 1 N2 =+ 22Axit RExp 24Axitwater NNwaterwater với =Axitaxit N và =waterwater N 3.7. Các kết quả Phổ gamma truyền qua của các loại axit và nước thu được từ mô phỏng được xử lý bằng Colegram để tính diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần và tính toán hệ số RS i m . Kết quả tính toán RS i m được trình bày trong Bảng 3.4. Dữ liệu RS i m và nồng độ phần trăm của axit được làm khớp và kết quả thu được cho thấy sự tuyến tính tốt giữa tỉ số và nồng độ phần trăm của hai loại axit được khảo sát thông qua việc hàm khớp thu được có hệ số tương quan R2 là 0,999 đối với cả hai loại axit.
  36. 29 Bảng 3.4. Tỉ số RS i m của các mẫu dung dịch với các nồng độ khác nhau Axit Nồng độ (%) RS i m Sai số 8,70 0,991 0,002 20,58 0,978 0,002 31,26 0,967 0,002 HNO3 40,92 0,958 0,002 49,68 0,949 0,002 57,68 0,942 0,002 65,00 0,935 0,002 13,55 0,979 0,002 30,88 0,954 0,002 45,39 0,935 0,002 H3PO4 57,71 0,920 0,002 68,31 0,905 0,002 77,52 0,894 0,002 85,60 0,883 0,002 Sự tuyến tính giữa tỉ số RS i m và nồng độ axit được mô tả trong Hình 3.1. 1,00 Sim 0,98 Sim 0,99 TØ sè R TØ sè R ®•êng chuÈn RSim cña HNO Sim 3 §•êng chuÈn R cña H3PO4 0,98 0,96 0,97 0,94 Sim Sim 0,96 0,92 Equation y = a + b*x Equation y = a + b*x TØ sè R sè TØ 0,95 R sè TØ Weight Instrumental Weight Instrumental Residual Sum 0,39145 Residual Sum 1,20986 of Squares 0,90 of Squares 0,94 Pearson's r -0,99967 Pearson's r -0,99966 Adj. R-Square 0,9992 Adj. R-Square 0,99918 Value Standard Erro Value Standard Erro 0,93 R_Sim Intercept 0,99837 4,89408E-4 0,88 R_Sim Intercept 0,99604 9,19147E-4 R_Sim Slope -9,7794E- 1,12828E-5 R_Sim Slope -0,00132 1,55268E-5 0 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 80 90 C%_HNO (%) C%_H3PO4 (%) 3 Hình 3.9. Đường chuẩn tỉ số RSim của hai loại axit được khảo sát
  37. 30 Các tham số hàm khớp khi khớp hàm tuyến tính đối với mô phỏng được trình bày trong Bảng 3.5. Bảng 3.5. Dữ liệu làm khớp hàm tuyến tính giữa RS i m và nồng độ axit HNO3 H3PO4 Các tham số Giá trị Sai số Giá trị Sai số (10-2) (10-2) (10-2) (10-2) a 99,837 0,489 99,604 0,919 b – 0,978 0,001 – 0,132 0,002 R2 0,999 0,999 Thí nghiệm được tiến hành để ghi nhận phổ gamma truyền qua đối với HNO3, E x p H3PO4 và nước để tính toán tỉ số R . Phổ gamma truyền qua thu được từ thực nghiệm được trừ phông và xử lý để tìm diện tích đỉnh hấp thụ năng lượng toàn phần. Kết quả tính toán tỉ số được trình bày trong Bảng 3.6 và Bảng 3.7. Bảng 3.6. Tỉ số của các mẫu dung dịch HNO3 với các nồng độ khác nhau Axit Nồng độ (%) RE x p Sai số 8,70 0,990 0,005 20,58 0,978 0,005 31,26 0,966 0,005 HNO3 40,92 0,960 0,005 49,68 0,950 0,005 57,68 0,943 0,005 65,00 0,935 0,005
  38. 31 E x p Bảng 3.7. Tỉ số R của các mẫu dung dịch H3PO4 với các nồng độ khác nhau Axit Nồng độ (%) RE x p Sai số 13,55 0,979 0,005 30,88 0,958 0,005 45,39 0,933 0,005 H3PO4 57,71 0,919 0,005 68,31 0,903 0,005 77,52 0,900 0,005 85,60 0,889 0,005 Sim 0,99 Sim 0,98 R R Exp Exp R R 0,98 0,96 0,97 0,94 R R 0,96 TØ sè sè TØ 0,92 TØ sè sè TØ 0,95 0,90 0,94 0,88 0,93 0 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 80 90 C%_H PO C%_HNO3 3 4 Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn tỉ số RSim và RExp của hai loại axit được khảo sát Khi xử lý phổ gamma truyền qua từ mô phỏng, vùng ROI để tính diện tích đỉnh năng lượng toàn phần được giữ cố định đối với các phổ gamma khác nhau. Tuy nhiên đối với phổ gamma thực nghiệm thì vùng ROI không được giữ cố định mà có một số thay đổi nhỏ. Khi thực hiện trừ phông, chúng tôi thấy có sự chênh lệch về số đếm ở phổ thu được từ axit và phổ phông, sự chênh lệch này được biểu diễn trong Hình 3.11. Nguyên nhân của sự chênh lệch này là do sự không ổn định nhiệt của đầu dò NaI(Tl) trong suốt quá trình làm thí nghiệm. Trong nghiên cứu của Casanovas và các cộng sự [8] đã chứng minh rằng sự thay đổi nhiệt độ sẽ dẫn đến sự dịch chuyển phổ và biến dạng phổ trong quá trình làm thí nghiệm. Trong thí nghiệm này thì phổ phông và phổ
  39. 32 gamma truyền qua từ các loại axit được ghi nhận tại các thời điểm khác nhau dẫn đến sự dịch phổ và sai số của phép đo lớn. 3500 Sè ®Õm HNO 3000 3 Sè ®Õm H3PO4 3000 Sè ®Õm ph«ng Sè ®Õm ph«ng 2500 2500 4 3 2000 PO 2000 3 1500 1500 1000 Sè ®Õm Sè HNO 1000 ®Õm Sè H 500 500 0 0 0 2000 4000 6000 8000 0 2000 4000 6000 8000 Kªnh Kªnh Hình 3.11. Sự dịch đỉnh đối với phổ gamma truyền qua thu được từ thực nghiệm 800 800 M« pháng M« pháng Thùc nghiÖm Thùc nghiÖm 600 600 4 3 PO 400 3 400 Sè ®Õm Sè HNO Sè ®Õm Sè H 200 200 0 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Kªnh Kªnh Hình 3.12. Dạng đáp ứng giữa phổ gamma truyền qua thu được từ mô phỏng và thực nghiệm đối với hai loại axit được khảo sát Phổ mô phỏng và thực nghiệm đối với HNO3 và H3PO4 được trình bày trong Hình 3.12. Trong các phổ này có sự phù hợp rất tốt về dạng phổ giữa phổ mô phỏng và phổ thực nghiệm đối với hai loại axit được khảo sát. Từ các giá trị RExp và đường chuẩn thu được từ mô phỏng, chúng tôi xác định nồng độ phần trăm của các mẫu dung dịch được khảo sát bằng phương pháp nội suy. Các kết quả tính toán nồng độ phần trăm, sai số và độ sai biệt giữa kết quả tính toán và kết quả đo từ thực nghiệm được trình bày trong Bảng 3.8.
  40. 33 Bảng 3.8. Các kết quả tính toán nồng độ dung dịch Nồng độ Nồng độ Sai số E x p Độ sai biệt Axit R đo được tính toán (%) (%) (%) (%) 8,70 0,990 8,63 5,41 0,77 20,58 0,978 20,35 5,37 1,11 31,26 0,966 32,60 5,33 4,26 HNO3 40,92 0,960 39,48 5,31 3,51 49,68 0,950 49,71 5,28 0,05 57,68 0,943 56,83 5,26 1,47 65,00 0,935 64,29 5,24 1,09 13,55 0,979 13,19 3,84 2,65 30,88 0,958 28,75 3,79 6,88 45,39 0,933 47,73 3,75 5,15 H3PO4 57,71 0,919 58,68 3,73 1,68 68,31 0,903 70,15 3,71 2,70 77,52 0,900 73,15 3,71 5,64 85,60 0,889 80,91 3,70 5,48 Từ Bảng 3.8, ta có thể thấy rằng độ sai biệt giữa nồng độ axit được tính toán và nồng độ axit thực nghiệm được nội suy từ giá trị là 4,26% với axit nitric và 6,88% với axit phosphoric. Kết quả này cho thấy phương pháp gamma truyền qua có thể được áp dụng để xác định nồng độ phần trăm của axit. Tuy có sự thay đổi về vùng ROI khi xử lý phổ gamma truyền qua thu được từ thực nghiệm do hiệu ứng dịch đỉnh và biến dạng phổ như đã nói ở trên. Nhưng từ Hình 3.12, có thể thấy các kết quả về tỉ số RSim và thu được từ mô phỏng và thực nghiệm của hai loại axit đều cho thấy sự tuyến tính với nồng độ phần trăm của
  41. 34 mỗi loại dung dịch và phù hợp tốt với nhau từ đó ta có thể thấy rằng sự dịch đỉnh và biến dạng phổ không ảnh hưởng nhiều đến tính ứng dụng của phương pháp gamma truyền qua vào xác định nồng độ phần trăm của axit. Hơn nữa, ta có thể khắc phục sự dịch đỉnh và biến dạng phổ bằng cách sử dụng đầu dò NaI(Tl) có độ ổn định nhiệt tốt hơn, sử dụng nguồn có hoạt độ cao để giảm thời gian đo để làm giảm sự ảnh hưởng của hiệu ứng này. Tóm tắt chương 3 Trong chương 3 của khóa luận, chúng tôi đã trình bày về phương pháp gamma truyền qua để xác định nồng độ của hai loại axit là HNO3 và H3PO4, các thông tin về nguồn phóng xạ, đầu dò và các loại vật liệu được sử dụng, mô hình thí nghiệm được mô phỏng trong MCNP5 cũng được trình bày trong chương 3. Các kết quả thu được từ việc tính toán RSim, RExp, nồng độ phần trăm của dung dịch, sai số và độ sai biệt giữa mô phỏng và thực nghiệm cũng được trình bày tron chương này. Dạng đáp ứng được mô tả trong Hình 3.11 cho thấy sự phù hợp giữa phổ gamma truyền qua thu được từ mô phỏng và thực nghiệm, các kết quả thu được cho thấy kỹ thuật gamma truyền qua có thể ứng dụng trong việc xác định nồng độ dung dịch.
  42. 35 KẾT LUẬN Với việc kết hợp cả mô phỏng MCNP5 với thực nghiệm với loại axit là HNO3 và H3PO4, khóa luận này đã cho thấy phương pháp gamma truyền qua có thể ứng dụng để xác định nồng độ phần trăm của dung dịch với các kết quả thu được là: • Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm với 14 mẫu dung dịch với các nồng độ khác nhau của hai loại axit cho thấy tỉ số RS i m và RE x p đều sự phù hợp tốt với nhau. • Tỉ số và đều có sự tuyến tính với nồng độ phần trăm của dung dịch được khảo sát • Hàm khớp tỉ số với nồng độ axit trong mô phỏng có thể sử dụng để nội suy nồng độ phần trăm của axit từ tỉ số trong thực nghiệm với độ sai biệt lớn nhất là 6,88% với H3PO4 và 4,26% đối với HNO3. Sự xuất hiện của hiệu ứng dịch đỉnh đối với phổ gamma truyền qua từ thực nghiệm gây khó khăn trong việc xử lý phổ nhưng hiệu ứng này có thể được hạn chế nếu sử dụng loại đầu dò có tính ổn định nhiệt tốt hơn.
  43. 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P. Priyada, M. Margret, R. Ramar, and Shivaramu, “Intercomparison of gamma ray scattering and transmission techniques for fluid-fluid and fluid-air interface levels detection and density measurements”, Appl. Radiat. Isot., vol. 70, no. 3, pp. 462–469, 2012. [2] A. Tondon, M. Singh, B. S. Sandhu, and B. Singh, “A Compton scattering technique for concentration and fluid-fluid interface measurements using NaI(Tl) detector”, Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms, vol. 403, pp. 21–27, 2017. [3] H. D. Tam and N. T. My Le, “An improved method for liquid density measurement using NaI(Tl) detector and low-strength source”, J. Radioanal. Nucl. Chem., vol. 317, no. 1, pp. 161–168, 2018. [4] H. D. Chuong, N. T. My Le, and H. D. Tam, “Semi-empirical method for determining the density of liquids using a NaI(Tl) scintillation detector”, Appl. Radiat. Isot., vol. 152, no. July, pp. 109–114, 2019. [5] Ngô Quang Huy, “Cơ sở Vật lý hạt nhân”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006 [6] Perry, R.H., Green, D.W., Maloney, J.O., “Chemical engineers”, Handbook Seventh Late Editor, Society, 1997. [7] H. Alavian, A. Samie, and H. Tavakoli-Anbaran, “Experimental and Monte Carlo investigations of gamma ray transmission and buildup factors for inorganic nanoparticle/epoxy composites”, Radiat. Phys. Chem., vol. 174, p. 108960, 2020. [8] R. Casanovas, J. J. Morant, and M. Salvadó, “Temperature peak-shift correction methods for NaI(Tl) and LaBr 3(Ce) gamma-ray spectrum stabilisation”, Radiat. Meas., vol. 47, no. 8, pp. 588–595, 2012. [9] Y. Rezaei Moghaddam, L. Rafat Motavalli, and H. Miri Hakimabadi, “Peak shifted properties of the ‘low background NaI(Tl) detectors’: An experimental study of response function behavior in different temperature and acquisition
  44. 37 time”, Radiat. Phys. Chem., vol. 126, pp. 62–67, 2016. [10] Đặng Nguyên Phương, Hướng dẫn sử dụng MCNP cho hệ điều hành Windows, Nhóm NMTP, 2015. [11] Cơ sở dữ liệu XCOM (NIST), tra cứu thành phần nguyên tố trong dung dịch, ngày tra cứu 15/11/2019. [12] Thông tin bộ nguồn chuẩn, Eckert & Ziegler Reference & Calibration Source Production Information. Link: Ref2008.pdf
  45. 38 PHỤ LỤC A Tập tin đầu vào của mô phỏng gamma truyền qua với axit HNO3 10ml C THE INPUT FILE SIMULATES GAMMA TRANSMISSION SPECTROMETER C IT INCLUDE: SOURCE BLOCK + TARGET + DETECTOR BLOCK C SOURCE: 137Cs COL. DIAMETER OF SOURCE: 0.96 CM C TARGET: PIPE-GLASS PYLEX OUTSIDE DIAMETER OF PIPES: 2 CM THICKNESS OF PIPES: 0.185 CM LENGTH: 15.5 CM C DETECTOR: 802 NaI(Tl)-CANBERRA INC C THE DISTANCE BETWEEN SOURCE AND PIPE-CENTER : 28.43 CM C THE DISTANCE BETWEEN PIPE-CENTER AND DETECTOR: 20.3 CM C BLOCK 1: CELL CARDS C CELL CARDS OF SOURCE BOX 1 1 -11.35 (62 -4 -3 7 -8 9)(-2:6:4) IMP:P=1 $ lEAD WALL CONTAIN SOURCE 2 1 -11.35 (1 -2 7 -3 -8 9) (-5:10) IMP:P=1 $ LEAD WALL BEHIND SOURCE 3 2 -3.990 (5 -2 -10) IMP:P=1 $ SOURCE VOLUME 4 4 -0.001205 (2 -4 -6) IMP:P=1 C CELL CARDS OF TARGET 5 12 -1.0522 (25 -26 -23) IMP:P=1 $ SOLUTION VOLUME INSIDE PIPE - HNO3 10ml + 90ml H2O 6 11 -2.230 (20 -21 -22) (24:23:-25) IMP:P=1 $ GLASS PYLEX 7 4 -0.001205 (26 -24 -23) IMP:P=1 8 4 -0.001205 (-21 20 -27 22) IMP:P=1 9 11 -2.230 (-20 28 -27) IMP:P=1 10 1 -11.35 (-27 -28 29) IMP:P=1 C CELL CARDS OF DETECTOR 11 5 -3.67 (42 -43 -50) IMP:P=1 $ CRYSTAL NaI OF DETECTOR 12 6 -0.55 (42 -44 -51) (50:43) IMP:P=1 $ ALUMINIUM OXIDE REFLECTOR 13 7 -2.329 (44 -45 -51) IMP:P=1 $SILICON PAD 14 8 -2.648 (41 -42 -51) IMP:P=1 $ GLASS WINDOW 15 3 -2.699 (41 -46 -52) (45:51) IMP:P=1 $ ALUMINIUM BODY WALL 16 3 -2.699 (40 -41 -55) IMP:P=1
  46. 39 17 4 -0.001205 (41 -46 -53 52) IMP:P=1 18 1 -11.35 (57 -47 53 58 -59 60 -61) IMP:P=1 $ LEAD WALL 19 4 -0.001205 (46 -47 -54) IMP:P=1 20 1 -11.35 (-53 46 -47 54) IMP:P=1 21 4 -0.001205 (-57 40 55 58 -59 60 -61):(-55 53 -57 41) IMP:P=1 22 4 -0.001205 (40 -41 55 -53) IMP:P=1 C OTHERS 23 4 -0.001205 (-70) (-1:4:-9:8:-7:3) (21:27:-29) & (47:-40:-58:59:-60:61) IMP:P=1 24 0 (70) IMP:P=0 25 4 -0.001205 (-62 2 -8 9 7 -3)(-2:6:62) IMP:P=1 C BLOCK 2: SURFACE CARDS C SURFACE CARDS OF SOURCE BLOCK 1 PZ -3.380 2 PZ 0 3 PY 6.197 4 PZ 2.1 $ LENGTH OF SOURCE COLLIMATOR 5 PZ -0.2 $ LENGTH OF ACTIVE VOLUME OF SOURCE 6 CZ 0.251 $ RADIUS OF SOURCE COLLIMATOR 7 PY -6.197 8 PX 6.197 9 PX -6.197 10 CZ 0.25 $ RADIUS OF ACTIVE VOLUME OF SOURCE 62 PZ 0.00002 C SURFACE CARDS OF TARGET 20 1 PZ -7.70 21 1 PZ 8.10 22 1 CZ 1.525 $ OUTER RADIUS OF PIPE 23 1 CZ 1.34 $ INNER RADIUS OF PIPE 24 1 PZ 8.0
  47. 40 25 1 PZ -7.50 26 1 PZ 7.50 27 1 CZ 4.0 28 1 PZ -8.7 29 1 PZ -16.6 C SURFACE CARDS OF DETECTOR BLOCK 40 2 PZ -19.48 41 2 PZ -8.13 42 2 PZ -7.83 43 2 PZ -0.21 44 2 PZ -0.079 45 2 PZ 0.121 46 2 PZ 0.271 47 2 PZ 2.50 $ LENGTH OF DETECTOR COLLIMATOR 50 2 CZ 3.81 51 2 CZ 4.0 52 2 CZ 4.05 53 2 CZ 4.186 54 2 CZ 0.5015 $ RADIUS OF DETECTOR COLLIMATOR 55 2 CZ 4.6 57 2 PZ -8.00 58 2 PX -6.2035 59 2 PX 6.2035 60 2 PY -6.2035 61 2 PY 6.2035 C OTHERS 70 SO 100.0 C BLOCK 3: DATA CARDS MODE P *TR1 0 0 12.3 90 90 0 0 90 90 90 0 90 1
  48. 41 *TR2 0 0 24.6 180 90 90 90 0 90 90 90 180 1 SDEF ERG=0.661657 PAR=2 POS=0 0 0 AXS=0 0 1 RAD=D2 EXT=D3 CEL=3 & VEC=0 0 1 DIR=D4 SI2 0 0.25 SP2 -21 1 SI3 -0.2 0.0 SP3 -21 0 SI4 -1.0 0.996 1.0 SP4 0.0 0.998 0.002 SB4 0.0 0.0 1.0 E0 0 1E-5 0.00013784 8164I 3.10474376 FT8 GEB -0.00526 0.06096 0.01401 F8:P 11 RAND GEN=2 SEED=9219741426499971445 STRIDE=152917 HIST=1 NPS 6000000000 M1 82204 -0.015 82206 -0.236 82207 -0.226 82208 -0.523 $ LEAD M2 17035 -0.210579 55137 -0.789421 $ CESIUM CHLORIDE SOURCE M3 13027 -1.000 $ ALUMINIUM M4 6012 -0.000124 7014 -0.755268 8016 -0.231781 18040 -0.012827 $ DRY AIR M5 11023 0.499 53127 0.500 81205 0.001 $ NaI(Tl) M6 13027 -0.529411 8016 -0.470589 $ ALUMINIUM OXIDE M7 14028 -0.922297 14029 -0.046832 14030 -0.030871 $ SILICON M8 8016 -0.532565 14028 -0.467435 $ SILICA SIO2 M11 5011 -0.040066 8016 -0.539559 11023 -0.028191 13027 -0.011644 & 14028 -0.377220 19039 -0.003320 $ GLASS PYREX M12 1001 -0.103558 7014 -0.019330 8016 -0.877112 $ HNO3 10ml
  49. 42 PHỤ LỤC B Thành phần nguyên tố của hỗn hợp axit được khảo sát. Số liệu thành phần nguyên tố tra ở NIST ngày 10/11/2019 Thể tích Axit Nồng độ Thành phần nguyên tố (%) Axit (ml) (%) H N O P 10 8,6959 0,103558 0,01933 0,877112 - 25 20,5809 0,092161 0,045748 0,862091 - 40 31,2630 0,081916 0,069493 0,848591 - HNO3 55 40,9160 0,072659 0,09095 0,836392 - 70 49,6819 0,064252 0,110435 0,825313 - 85 57,6774 0,056584 0,128208 0,815208 - 100 65,0000 0,049562 0,144485 0,805954 - 10 13,5529 0,100915 - 0,856248 0,042837 25 30,8802 0,086872 - 0,815523 0,097604 40 45,3870 0,075116 - 0,781428 0,143457 H3PO4 55 57,7102 0,065129 - 0,752464 0,182407 70 68,3082 0,05654 - 0,727555 0,215904 85 77,5197 0,049075 - 0,705905 0,24502 100 85,6000 0,042527 - 0,686914 0,270559
  50. XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020 Sinh viên thực hiện ĐẶNG HOÀI AN