Thạc Sĩ Nghiên cứu xác định liều bức xạ bêta hằng năm trong mẫu gốm bằng vật liệu LiF : Mg,Cu,P

MỞ ĐẦU
Ngành vật lí nói chung và vật lí hạt nhân nói riêng đang ngày càng được ứng dụng vào các lĩnh vực của đời sống, trong đó có ngành khảo cổ học. Trong số những phương pháp có khả năng xác định tuổi đồ gốm hiện nay, đo tuổi nhiệt huỳnh quang (Thermoluminescence dating) đang được giới nghiên cứu xem là một phương pháp có tính khoa học và thực tiễn cao. Phương pháp này đã được ứng dụng khá thành công ở các nước có nền khoa học kỹ thuật tiên tiến: Anh, Pháp, Mỹ . Ở nước ta, gần đây cũng đã có một số công trình nghiên cứu mang tính giới thiệu ứng dụng công nghệ này [4].
Để có thể triển khai phương pháp đo tuổi này, một trong những nhiệm vụ không thể thiếu là cần phải xác định chính xác liều bức xạ bêta hằng năm chiếu lên mẫu vật. Đây là một công tác khá phức tạp cả về lí thuyết cũng như trang thiết bị thực hành.
Xuất phát từ ý tưởng thử nghiệm, tìm kiếm giải pháp xác định hữu hiệu giá trị liều bức xạ bêta hằng năm trong mẫu gốm để phục vụ nhu cầu đo tuổi cổ vật bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang trong nghiên cứu khảo cổ học ở Việt Nam, tác giả của luận văn đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xác định liều bức xạ bêta hằng năm trong mẫu gốm bằng vật liệu LiF:Mg,Cu,P”.
Luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận, được kết cấu như sau:
Chương 1: Cơ sở khoa học của phương pháp.
Chương 2: Thực nghiệm xác định liều bức xạ bêta trong mẫu gốm.
Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Thành công của luận án không những góp phần nâng cao hiểu biết chuyên môn về lĩnh vực đo liều bức xạ bêta bằng vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P mà còn trực tiếp cung cấp cho các nhà nghiên cứu một giải pháp hữu hiệu xác định giá trị liều bức xạ bêta hằng năm trong đo tuổi mẫu gốm cổ ở Việt Nam.
MỤC LỤCTrang
DANH MỤC CÁC BẢNG 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 3
MỞ ĐẦU 6
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP .7
1.1. Bức xạ hạt nhân trong môi trường tự nhiên 7
1.1.1. Sự hình thành các nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên 7
1.1.2. Phân bố của các nguyên tố phóng xạ trong đất đá 9
1.1.3. Bức xạ hạt nhân và đơn vị đo liều bức xạ hạt nhân 10
1.2. Hiện tượng nhiệt huỳnh quang và liều kế nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P 12
1.2.1. Hiện tượng nhiệt huỳnh quang .12
1.2.1.1. Lịch sử phát hiện và nghiên cứu 12
1.2.1.2. Mô hình giải thích cơ chế động học nhiệt huỳnh quang 13
1.2.2. Liều kế nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P 19
1.2.2.1. Đặc trưng nhiệt huỳnh quang của LiF:Mg,Cu,P 19
1.2.2.2. Xử lí nhiệt cho vật liệu nhiệt huỳnh quang 21
1.2.3. Nguyên lí chung về đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang 22
1.3. Liều bức xạ bêta trong mẫu gốm 23
1.3.1. Ý nghĩa của xác định liều bức xạ bêta trong nghiên cứu phóng xạ môi trường và khảo cổ học .23
1.3.2. Phân bố các nguyên tố phóng xạ và liều bức xạ bêta trong mẫu gốm cổ 24
1.3.3. Nguyên lí chung về đo liều bêta trong mẫu gốm 28
1.4. Tình hình nghiên cứu và vấn đề quan tâm của luận văn 31
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 31
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .32
1.4.3. Những vấn đề quan tâm nghiên cứu của luận văn 32
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH LIỀU BỨC XẠ BÊTA TRONG MẪU GỐM .33
2.1. Gia công chế tạo mẫu đo .33
2.1.1. Gia công mẫu gốm 33
2.1.2. Xử lí nhiệt và chiếu xạ mẫu bột nhiệt huỳnh quang .36
2.1.3. Chiếu xạ bột nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P trong buồng chì phông thấp 37
2.2. Xây dựng cấu hình phép đo nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD – 3A 40
2.2.1. Giới thiệu hệ đo nhiệt huỳnh quang RGD – 3A 40
2.2.2. Các đặc trưng kỹ thuật cơ bản của hệ đo RGD-3A .41
2.2.3. Phần mềm điều khiển và xử lí tín hiệu đo .42
2.2.4. Xây dựng cấu hình phép đo nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD-3A .43
2.3. Đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD-3A 44
2.3.1. Định lượng mẫu và khởi động chương trình đo 44
2.3.2. Phổ và số đo bức xạ nhiệt huỳnh quang từ mẫu chuẩn .45
2.3.3. Phổ nhiệt huỳnh quang của các mẫu gốm và mẫu phông 48
2.4. Xử lí số liệu và tính toán kết quả thực nghiệm .54
2.4.1. Độ nhạy nhiệt huỳnh quang 54
2.4.2. Tách đỉnh phổ nhiệt huỳnh quang 55
2.4.3. Tính toán giá trị liều bêta hằng năm .57
2.4.4. Xác định hiệu suất ghi của phương pháp .57
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .58
3.1. Độ nhạy nhiệt huỳnh quang theo tốc độ gia nhiệt 58
3.1.1. Sự dịch chuyển đỉnh phổ nhiệt huỳnh quang theo tốc độ gia nhiệt .58
3.1.2. Tốc độ gia nhiệt tối ưu trong đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang 58
3.1.3. Thay đổi dạng phổ nhiệt huỳnh quang và giải pháp tách đỉnh .61
3.2. Xác định liều bêta trong một số mẫu gốm cổ .65
3.2.1. Hiệu chỉnh phông bức xạ nhiệt huỳnh quang 65
3.2.2. Xác định liều bêta trong một số mẫu gốm cổ 65
3.3. Một số nhận xét .67
3.3.1. Khả năng đo bức xạ bêta của phương pháp .67
3.3.2. Về giải pháp gia công xử lí mẫu đo .70
3.3.3. Về những kết quả đo liều bêta trong mẫu gốm .71
KẾT LUẬN 73
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
PHỤ LỤC 1 .78
PHỤ LỤC 2 79
PHỤ LỤC 3 84
PHỤ LỤC 4 .86