Nguồn phóng xạ

LỜI MỞ ĐẦU Trong vật lý hạt nhân, các nguồn phóng xạ có vai trò đăc biệt quan trọng, chính là cơ sở ban đầu để chúng ta nghiên cứu và phát triển ngành vật lý hạt nhân. Cho đến ngày hôm nay, như chúng ta đã biết, có rất nhiều hạt nhân phát ra tia phóng xạ. Như vậy, sẽ có nhiều loại nguồn phóng xạ. Trong đề tài này, chúng tôi sẽ trình bày về một số nguồn phóng xạ được sử dụng trong phòng thí nghiệm. Chúng tôi tin tưởng rằng qua đề tài này các bạn sẽ có thêm những hiểu biết về các nguồn phóng xạ.  MỤC LỤC MỤC LỤC 1 I. Nguồn Alpha 2 I.1. Nguồn Alpha - loại A1 2 I.2. Nguồn Alpha – loại A2 2 I.3. Nguồn Alpha - loại PM 3 I.4. Nguồn Alpha “tổng hợp” (composite) - AF Comp 4 II. Nguồn Bêta 4 II.1. Nguồn Bêta - loại A. 4 II.2. Nguồn Bêta – loại MF2 5 III. Nguồn Gamma 6 III.1. Nguồn Gamma - loại C 6 III.2. Nguồn Gamma - loại D 7 III.3. Nguồn Gamma - loại M. 8 III.4. Nguồn Gamma - loại R. 9 III.5. Nguồn Gamma - loại T. 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 Nguồn Alpha Nguồn Alpha - loại A1 Loại A1 là nguồn được cố định trong một cái giá nhôm có “đường kính x cao” là 25,4 mm x 3,18 mm. Đường kính hoạt động là 5,0 mm. Tất cả các nguồn alpha được sản xuất theo một dung sai là ( 30% của độ phóng xạ ghi trên mặt.
Hình 1a: Cấu tạo nguồn Alpha - loại A1. Hình 1b: Nguồn Alpha – loại A1. Nguồn Alpha – loại A2 Nguồn loại A2 được cố định trong cái giá bằng nhôm có “đường kính x cao” là 12,7 mm x 6,35 mm. Đường kính hoạt động là 5,0 mm. Tất cả các hạt chuẩn alpha được sản xuất theo một dung sai là ( 30% của độ phóng xạ ghi trên mặt.

Hình 2a: Cấu tạo nguồn Alpha - loại A2 Hình 2b: Nguồn Alpha – loại A2 Nguồn Alpha - loại PM Nguồn PM được gắn trong một giá nhựa mà từ đó nó có thể được tách ra để lắp đặt trong buồng đếm. Giá có “đường kính x cao” là 25,4 mm x 3,18 mm. Đường kính các lá là 11,1 mm, đường kính hoạt động 5,0 mm. Các lá đĩa bằng platinum hoặc platinum mạ niken dày khoảng 0,127 mm đến 0,254 mm. Tất cả các nguồn alpha được sản xuất theo một dung sai là ( 30% của độ phóng xạ ghi trên mặt.

Hình 3a: Cấu tạo nguồn Alpha - loại PM. Hình 3b: Nguồn Alpha - loại PM. Bảng 1: Các nguồn Alpha – loại A1, A2, PM. Nguồn  Thời giam bán rã  Năng lượng Alpha quan tâm (keV)  Trạng thái của vật liệu hoạt động  Hoạt độ phóng xạ   Americium-241  432,2 năm  5388, 5443, 5486  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-100nCi(37Bq-3,7kBq)   Californium-252  2,645 năm  6070, 6118  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-100nCi(37Bq-3,7kBq)   Curium-244  18,11 năm  5763, 5805  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-100nCi(37Bq-3,7kBq)   Gadolinium-148  75 năm  3184  Tùy theo yêu cầu    Neptunium-237  2,14.106 năm  4640 – 4873  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-10nCi(37Bq-370 Bq)   Polonium-210  138,376 ngày  5304  Phủ lớp mạ lên bề mặt bạc  1nCi-100nCi(37Bq-3,7kBq)   Plutonium-238  87,74 năm  5456, 5499  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-100nCi(37Bq-3,7kBq)   Plutonium-239  2,411.104 năm  5105, 5143, 5156  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-10nCi(37Bq-370 Bq)   Radium-226  1600 năm  4601, 4784, hạt nhân con 5489  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-100nCi(37Bq-3,7kBq)   Thorium-228  698,2 ngày  5341, 5423, hạt nhân con 5449  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-100nCi(37Bq-3,7kBq)   Thorium-230  7,54.104 năm  4621, 4688  Mạ điện lên bề mặt Platium  1nCi-10nCi(37Bq-370 Bq)   Thorium-232  1,405.1010 năm  3952, 4010  Mạ điện lên bề mặt Platium  0,007 nCi (0,26Bq)   Uranium-235  7,037.108 năm  4215 – 4597  Mạ điện lên lá nhôm  Max: 0,4 nCi (14,8 Bq)   Uranium-238  4,468.109 năm  4147, 4196  Mạ điện lên lá nhôm  Max: 0,05 nCi (1,85 Bq)   Uranium-238D  4,468.109 năm  4147, 4196  Mạ điện lên lá nhôm  Max: 0,032 nCi   Nguồn Alpha “tổng hợp” (composite) - AF Comp Các nguồn alpha “tổng hợp” (composite) được thiết kế để sử dụng như một điểm đánh dấu cho các hệ thống năng lượng quang phổ alpha. Pu-239, Am-241 và Cm-244, hoạt độ 0,01 μCi (370 Bq) được mạ platinum hoặc platinum mạ niken. Vùng hoạt động là 5,0 mm. Các nguồn cung cấp các hạt alpha từ khoảng 5100 - 5800 keV và bề rộng một nửa nhỏ hơn 20 keV. Khoảng năng lượng là đủ rộng để cung cấp năng lượng sao cho hạt alpha phát ra nhiều nhất. Nguồn Bêta Một loạt các hạt nhân phát bêta được dùng cho nghiên cứu và sử dụng trong lĩnh vực giáo dục. Nguồn được cấu tạo với tất cả các bề mặt dẫn điện để sử dụng trong cửa sổ của ống đếm tỷ lệ. Nguồn Bêta - loại A. Nguồn được gắn trong một chiếc vành nhôm mật độ là 0,9 mg/cm2. Đường kính hoạt động của nguồn là 20,4 mm. Đường kính tổng thể của nguồn là 25,4 mm và dày 3,18 mm.

Hình 4a: Cấu tạo nguồn Bêta loại A. Hình 4b: Nguồn Bêta loại A. Nguồn Bêta – loại MF2 Đây là một cấu hình hầu như không tán xạ (scatterless), trong đó phóng xạ được đặt ở giữa có đường kính 3 mm, giữa hai lớp nhôm mật độ mặt là 0,9 mg/cm2. Những nguồn này được để trong một giá nhôm có đường kính là 25,4 mm và bề dày là 3,18 mm.

Hình 5a: Cấu tạo nguồn Bêta - loại MF2. Hình 5b: Nguồn Bêta - loại MF2. Bảng 2: Các nguồn Bêta loại - MF2. Nguồn  Thời gian bán rã  Chất nền  Năng lượng Bêta quan tâm (keV)  Cửa sổ   Carbon-14  5730 năm  Màng polime  156  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Cesium-137  30,17 năm  Sắt không rỉ  1175  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Chlorine-36  3,01.105 năm  Sắt không rỉ  1142  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Cobalt-60  5,272 năm  Sắt không rỉ  1491  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Germanium-68  270,8 ngày  Sắt không rỉ  2921 (β+)  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Promethium-147  2,6234 năm  Sắt không rỉ  225  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Ruthenium-106  1,02 năm  Sắt không rỉ  39, 3540  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Sodium-22  950,8 ngày  Sắt không rỉ  2842 (β+)  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Strontium-90  28,5 năm  Sắt không rỉ  546, 2282  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Technetium-99  2,13.105 năm  Sắt không rỉ  294  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Thallium-204  3,78 năm  Sắt không rỉ  763  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Tin-113  115,1 ngày  Lá Pt hoặc Pt mạ Ni  392  Lớp mạ nhôm 0.9 mg/cm2   Nguồn Gamma Một loạt các nguồn Gamma và tia X sử dụng cho nghiên cứu và giáo dục với năng lượng khoảng 5,9-2614 keV. Nguồn Gamma - loại C Nguồn Gamma loại C có thể được sử dụng để kiểm tra hiệu suất của các ống đếm tỷ lệ GM và detector nhấp nháy NaI (Tl). Độ phóng xạ cực đại của loại nguồn này là 10 μCi (370 kBq).

Hình 6a: Cấu tạo nguồn Gamma - loại C Hình 6b: Nguồn Gamma – loại C. Nguồn Gamma - loại D Các nguồn Gamma loại D chủ yếu được sử dụng để kiểm tra hiệu suất của các ống đếm GM và detector nhấp nháy NaI (Tl). Các nguồn loại đĩa D có đường kính là 25,4 mm và dày 6,35 mm. Đường kính hoạt động là 5 mm.

Hình 7a: Cấu tạo nguồn Gamma - loại D. Hình 7b: Nguồn Gamma – loại D. Bảng 3: Các nguồn Gamma - loại D. Nguồn  Thời gian bán rã  Năng lượng photon (keV)  Hoạt độ phóng xạ   Barium-133  3862 ngày  80; 303; 356  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Beryllium-7  53,284 ngày  478  25nCi-500(Ci (925Bq-18,5MBq)   Cadmium-109  4626 ngày  88; 22-26  50nCi-1mCi (1,85kBq-37MBq)   Cesium-134  754,28 ngày  563; 569; 605; 796  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cesium-137  30,17 năm  662; 32-37  5nCi-1mCi (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-56  77,31 ngày  846,8; 1238; 1771; 2035; 2598; 3253  10nCi-100(Ci (370Bq-3,7MBq)   Cobalt-57  271,79 ngày  14; 122; 136,5  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-58  70,86 ngày  810  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-60  5,272 năm  1173; 1333  25nCi-100(Ci (925Bq-3,7MBq)   Germanium-68  270,8 ngày  511; 1077  100nCi-100(Ci (3,7kBq-3,7MBq)   Iodine-125  59,43 ngày  35  10nCi-100(Ci (370Bq-3,7MBq)   Iodine-129  1,57.107 năm  40  50nCi-1(Ci (1,85kBq-37kBq)   Iron-59  44,51 ngày  1099; 1292  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Radium-226  1600 năm  47-2448  50nCi-10(Ci (1.85kBq-370kBq)   Thorium-228  698,2 ngày  84-2616  10nCi-10(Ci (370Bq-370kBq)   Uranium-235  7,037.108 năm  143; 186  10nCi-100nCi (370Bq-3,7kBq)   Uranium tự nhiên  4,468.109 năm  22-2448  10nCi-100nCi (370Bq-3,7kBq)   Nguồn Gamma - loại M. Loại M- đĩa mỏng hầu như không tán xạ; được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến trạng thái rắn của detector có độ phân giải cao. Đĩa nhôm có mật độ mặt là 9 mg/cm2 ,và được bao phủ bằng Kapton (polime) có mật độ mặt là 0,9 mg/cm2. Những nguồn này được để trong một giá nhôm có đường kính tổng thể là 25,4 mm và chiều dày là 3,18 mm.

Hình 8a: Cấu tạo nguồn Gamma - loại M. Hình 8b: Nguồn Gamma - loại M. Bảng 4: Các nguồn Gamma - loại M. Nguồn  Thời gian bán rã  Năng lượng photon (keV)  Hoạt độ phóng xạ   Barium-133  3862 ngày  80; 303; 356  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Beryllium-7  53,284 ngày  478  25nCi-500(Ci (925Bq-18,5MBq)   Cadmium-109  4626 ngày  88; 22-26  50nCi-1mCi (1,85kBq-37MBq)   Cesium-134  754,28 ngày  563; 569; 605; 796  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cesium-137  30,17 năm  662; 32-37  5nCi-1mCi (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-56  77,31 ngày  846,8; 1238; 1771; 2035; 2598; 3253  10nCi-100(Ci (370Bq-3,7MBq)   Cobalt-57  271,79 ngày  14; 122; 136,5  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-58  70,86 ngày  810  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-60  5,272 năm  1173; 1333  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Germanium-68  270,8 ngày  511; 1077  100nCi-100(Ci (3,7kBq-3,7MBq)   Iron-55  999 ngày  5,8-6,7;  1(Ci-100(Ci (37kBq-3,7MBq)   Iron-59  44,51 ngày  1099; 1292  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Manganese-54  312,3 ngày  835  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Silver-110m  249,8 ngày  657; 884,6  5nCi-50(Ci (185Bq-1,85MBq)   Nguồn Gamma - loại R. Thanh loại R được sử dụng trong các detector NaI (Tl). Nó được xây dựng bằng nhựa, có ba kích thước là: cao x đường kính là 127 mm x 15,9 mm, 127 mm x 12,7 mm và 74,9 mm x 12,7 mm. Đường kính hoạt động của thanh tiêu chuẩn là 4,75 mm

Hình 9a: Cấu tạo nguồn Gamma - loại R. Hình 9b: Nguồn Gamma loại R. Bảng 5: Các nguồn Gamma - loại R. Nguồn  Thời gian bán rã  Năng lượng photon (keV)  Hoạt độ phóng xạ   Barium-133  3862 ngày  80; 303; 356  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Beryllium-7  53,284 ngày  478  25nCi-500(Ci (925Bq-18,5MBq)   Cadmium-109  4626 ngày  88; 22-26  50nCi-1mCi (1,85kBq-37MBq)   Cesium-134  754,28 ngày  563; 569; 605; 796  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cesium-137  30,17 năm  662; 32-37  5nCi-1mCi (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-56  77,31 ngày  846,8; 1238; 1771; 2035; 2598; 3253  10nCi-100(Ci (370Bq-3,7MBq)   Cobalt-57  271,79 ngày  14; 122; 136,5  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-58  70,86 ngày  810  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-60  5,272 năm  1173; 1333  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Germanium-68  270,8 ngày  511; 1077  100nCi-100(Ci (3,7kBq-3,7MBq)   Iodine-125  59,43 ngày  35  10nCi-100(Ci (370Bq-3,7MBq)   Iodine-129  1,57.107 năm  40  50nCi-1(Ci (1,85kBq-37kBq)   Iron-59  44,51 ngày  1099; 1292  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Radium-226  1600 năm  47-2448  50nCi-10(Ci (1.85kBq-370kBq)   Manganese-54  312,3 ngày  835  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Silver-110m  249,8 ngày  657; 884,6  5nCi-50(Ci (185Bq-1,85MBq)   Thorium-228  698,2 ngày  84-2616  10nCi-10(Ci (370Bq-370kBq)   Uranium-235  7,037.108 năm  143; 186  10nCi-100nCi (370Bq-3,7kBq)   Uranium tự nhiên  4,468.109 năm  22-2448  10nCi-100nCi (370Bq-3,7kBq)   Nguồn Gamma - loại T. Ống nghiệm nhựa loại T được sử dụng trong nghiên cứu y học. Mỗi ống nhựa PP (polipropin) có chứa 0,75 ml epoxy hoạt động với sự cân bằng của các ống chứa đầy epoxy lạnh. Ống có kích thước (cao x đường kính) là 75 mm x 12 mm hoặc 55 mm x 12 mm.

Hình 10a: Cấu tạo nguồn Gamma loại T. Hình 10b: Nguồn Gamma loại T. Bảng 9: Các nguồn Gamma - loại T. Nguồn  Thời gian bán rã  Năng lượng photon (keV)  Hoạt độ phóng xạ   Barium-133  3862 ngày  80; 303; 356  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Beryllium-7  53,284 ngày  478  25nCi-500(Ci (925Bq-18,5MBq)   Cadmium-109  4626 ngày  88; 22-26  50nCi-1mCi (1,85kBq-37MBq)   Cesium-134  754,28 ngày  563; 569; 605; 796  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cesium-137  30,17 năm  662; 32-37  5nCi-1mCi (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-56  77,31 ngày  846,8; 1238; 1771; 2035; 2598; 3253  10nCi-100(Ci (370Bq-3,7MBq)   Cobalt-57  271,79 ngày  14; 122; 136,5  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-58  70,86 ngày  810  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Cobalt-60  5,272 năm  1173; 1333  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Germanium-68  270,8 ngày  511; 1077  100nCi-100(Ci (3,7kBq-3,7MBq)   Iodine-125  59,43 ngày  35  10nCi-100(Ci (370Bq-3,7MBq)   Iodine-129  1,57.107 năm  40  50nCi-1(Ci (1,85kBq-37kBq)   Iron-59  44,51 ngày  1099; 1292  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Manganese-54  312,3 ngày  835  5nCi-100(Ci (185Bq-3,7MBq)   Silver-110m  249,8 ngày  657; 884,6  5nCi-50(Ci (185Bq-1,85MBq)   TÀI LIỆU THAM KHẢO Eckert & Ziegler Isotope Products, Eckert & Ziegler Reference & Calibration Sources (Product Information), 24937 Avenue Tibbitts Valencia, CA 91355 USA.