1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Khoá luận Chế tạo hệ thống đầu dò điều khiển từ xa cho các thí nghiệm về phóng xạ ở phổ thông

84 29 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Chế Tạo Hệ Thống Đầu Dò Điều Khiển Từ Xa Cho Các Thí Nghiệm Về Phóng Xạ Ở Phổ Thông
Thể loại khóa luận
Định dạng
Số trang 84
Dung lượng 3,04 MB

Cấu trúc

  • 1. Lý do ch ọn đề tài (7)
  • 2. M ục đích của đề tài (7)
  • 3. Cách ti ế p c ậ n (7)
  • 4. Phương pháp nghiên cứ u (7)
  • 5. C ấ u trúc c ủ a khóa lu ậ n (7)
  • CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUY Ế T (8)
    • 1.1 Lý thuy ế t v ề phóng x ạ (8)
      • 1.1.1 Các hạt alpha (α) (8)
      • 1.1.2 Các hạt Beta (β), positron, neutrino (8)
      • 1.1.3 Tia gamma và tia Roentgen (9)
      • 1.1.4 Proton và neutron (nuclon) (11)
      • 1.1.5 Mezon (12)
      • 1.1.6 Tương tác của các bức xạ với vật chất (13)
      • 1.1.7 Lý thuy ế t v ề các ống đếm phóng điệ n qua khí (22)
    • 1.2 Gi ớ i thi ệu máy Ludlum Model 2200 và đầ u dò nh ấ p nháy Model 44-10 (54)
      • 1.2.1 Máy Ludlum Model 2200 (55)
      • 1.2.2 Đầu dò nhấp nháy model 44-10 (57)
    • 1.3 Đầ u dò Geiger-Muller SBT11A (58)
      • 1.3.1 L ị ch s ử phát tri ể n (58)
      • 1.3.2 C ấ u t ạ o c ủa đầ u dò (59)
      • 1.3.3 Ưu điể m c ủ a lo ạ i ống đế m này (59)
      • 1.3.4 Nhược điểm (59)
    • 1.4 Ngu ồ n phóng x ạ s ử d ụ ng trong thí nghi ệ m (60)
    • 1.5 Lý thuy ế t v ề m ạ ch vi x ử lý Arduino (61)
      • 1.5.1 Gi ớ i thi ệ u (61)
      • 1.5.2 Các phần chính của mạch (62)
      • 1.5.3 Chức năng (vai trò) của mạch Arduino trong hệ thống máy đếm (63)
      • 1.5.4 Ngôn ngữ lập trình (63)
    • 1.6 K ế t lu ận chương 1 (63)
  • CHƯƠNG II: THI Ế T K Ế H Ệ TH Ố NG (64)
    • 2.1 Ph ầ n c ứ ng (64)
      • 2.1.1 Đầ u dò Geiger-Muller SBT 11A (64)
      • 2.1.2 Mạch tăng áp 12V-400V-DC (65)
      • 2.1.3 Mạch hiển thị LCD – LCD2004 (66)
      • 2.1.4 Mạch chuyển tiếp cho LCD2004 sang I2C (68)
      • 2.1.5 Động cơ bước (69)
      • 2.1.6 Mạch điều khiển động cơ bước (70)
      • 2.1.7 Vi xử lý Arduino Uno (71)
      • 2.1.8 Sơ đồ mạch điện của hệ thống (72)
    • 2.2 Ph ầ n m ề m (73)
    • 2.3 K ế t lu ận chương 2 (73)
  • CHƯƠNG III: TI ẾN HÀNH ĐO ĐẠ C VÀ X Ử LÝ S Ố LI Ệ U (74)
    • 3.1 Đo sự thay đổi cường độ phóng x ạ vào kho ả ng cách (74)
      • 3.1.1 Đo bằng máy LUDLUM MODEL 2200 (74)
      • 3.1.2 Đo bằ ng h ệ th ố ng c ủ a chúng tôi (76)
    • 3.1 Đo khả năng đâm xuyên củ a tia phóng x ạ qua t ừ ng v ậ t li ệ u (78)
      • 3.2.1 Các bước tiến hành (78)
      • 3.2.2 Kết quả: Đo với nguồn phóng xạ Cs137 (78)
    • 3.3 Ưu điể m (81)
    • 3.4 Nhược điể m (81)
    • 3.5 Hướ ng phát tri ể n v ề sau (81)
    • 3.6 K ế t lu ận chương 3 (82)
    • I. Ti ế ng Vi ệ t (83)
    • II. Ti ế ng Anh (83)
    • III. Internet (83)

Nội dung

Lý do ch ọn đề tài

Sách giáo khoa Vật lý 12 thiếu thí nghiệm về đo lường và phát hiện phóng xạ, điều này hạn chế khả năng giúp học sinh có cái nhìn trực quan về hiện tượng này.

Bằng cách sử dụng các thiết bị đơn giản, chúng ta có thể thiết kế một bộ thí nghiệm để phát hiện tia phóng xạ và kiểm tra các đặc trưng như bức xạ nền, chu kỳ bán rã, và sự phụ thuộc của cường độ phóng xạ vào khoảng cách Việc này không chỉ giúp học sinh vận dụng kiến thức đã học vào thực tế mà còn nâng cao hứng thú học tập của các em.

M ục đích của đề tài

Chế tạo máy đếm tia phóng xạ sử dụng đầu dò Geiger-Muller với hệ thống điều khiển tự động giúp học sinh thực hiện các thí nghiệm liên quan đến phóng xạ một cách dễ dàng và hiệu quả.

Cách ti ế p c ậ n

Tìm hiểu vềđầu giò Geiger-Muller

Tìm hiểu về bộ vi xử lý Arduino

Tìm hiểu và lập ra sơ đồ cấu tạo của hệ thống Chế tạo sản phẩm và tiến hành thí nghiệm lấy kết quả

Tiến hành thí nghiệm với và so sánh kết quả, từ đó suy ra độ tin cậy, độ chính xác.

Phương pháp nghiên cứ u

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

- Đọc các tài liệu có liên quan đến đầu giò Geiger-Muller và vi xử lí Arduino

Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

- Chế tạo ra sản phẩm

- Tiến hành đo lường, rút ra kết quảvà đánh giá tính chính xác, khảnăng ứng dụng thực tiễn của hệ thống.

C ấ u trúc c ủ a khóa lu ậ n

Chương I: Cơ sở lý thuyết

Chương II: Thiết kế hệ thống

Chương III: Tiến hành đo đạc, xử lý số liệu và kết luận

CƠ SỞ LÝ THUY Ế T

Lý thuy ế t v ề phóng x ạ

Các phương pháp ghi nhận hạt nhân và tia vũ trụ hiện nay rất đa dạng nhưng không thể áp dụng cho mọi tình huống Để chọn phương pháp phù hợp nhất cho từng bài toán, nhà thực nghiệm cần hiểu rõ tính chất vật lý của các đối tượng cần ghi nhận, nguồn gốc của bức xạ hạt nhân, cũng như các tính chất chung của chúng Phần này sẽ đề cập đến những vấn đề quan trọng này.

Hạt α là hạt nhân của nguyên tử Heli (4 He) được phát ra từ các chất phóng xạ tự nhiên như Uranium (U), Thorium (Th) và Radium (Ra) Ngoài ra, hạt α cũng xuất hiện từ một số chất phóng xạ nhân tạo, chủ yếu nằm ở giữa hoặc cuối bảng tuần hoàn các nguyên tố như Gadolinium (Gd) và Terbium (Tb).

Năng lượng của hạt α được phát ra từ các hạt nhân phóng xạ khác nhau nằm trong khoảng từ 3 đến 9 MeV Các đồng vị phóng xạ có khả năng phát ra một hoặc nhiều nhóm hạt α đơn năng.

Năng lượng của hạt α phụ thuộc vào trạng thái năng lượng của hạt nhân phát bức xạ và hạt nhân sản phẩm phân rã Hạt α có thể được phân loại thành hạt quãng chạy ngắn và quãng chạy dài, tùy thuộc vào quá trình chuyển đổi giữa các trạng thái năng lượng của hạt nhân mẹ và hạt nhân con Cụ thể, hạt α phát ra từ trạng thái kích thích của hạt nhân mẹ về trạng thái cơ bản của hạt nhân con sẽ có năng lượng lớn hơn và được gọi là hạt α quãng chạy dài Ngược lại, hạt α xuất hiện trong quá trình chuyển đổi từ trạng thái cơ bản của hạt nhân mẹ đến trạng thái kích thích của hạt nhân con được gọi là hạt α quãng chạy ngắn.

1.1.2 Các hạt Beta (β), positron, neutrino

Các electron phát ra trong phân rã của hạt nhân phóng xạ được gọi là hạt β- Khác với phổ năng lượng gián đoạn của hạt α, phổ năng lượng của hạt β- là liên tục, với năng lượng thay đổi từ 0 đến một giá trị giới hạn Egh đặc trưng cho từng đồng vị phóng xạ Ví dụ, năng lượng cực đại của phổ β- của 32P là 1,7 MeV, trong khi của 14C là 0,155 MeV Năng lượng giới hạn nhỏ nhất hiện nay được biết đến là năng lượng của hạt β- phát ra từ triti (3H, Egh keV).

Các positron, hay còn gọi là hạt beta cộng (β+), được phát ra từ các chất phóng xạ và có phổ liên tục từ 0 đến giá trị cực đại đặc trưng cho mỗi đồng vị Thông thường, các hạt β+ xuất hiện ở những đồng vị có số lượng neutron không đủ so với số proton.

Một trong những đồng vị có khả năng phát ra cả positron lẫn electron là 64Cu Trong quá trình phân rã của đồng vị này, electron và positron được phát ra với cường độ gần như tương đương Cả hai loại hạt này có khối lượng bằng nhau và mang điện tích đơn vị, với electron có điện tích âm và positron có điện tích dương Khối lượng tĩnh của chúng, được biểu diễn dưới dạng năng lượng (moc²), có giá trị là 511 keV.

Trong phân rã beta của hạt nhân phóng xạ, phổ β - và β + cho thấy sự phát ra của hai hạt: hạt β và neutrino (hoặc phản neutrino) Năng lượng phân rã được phân bố giữa ba hạt này, bao gồm hạt β, neutron (hoặc phản neutron) và hạt nhân con, với hạt nhân con thu nhận một lượng năng lượng giật lùi rất nhỏ.

Neutrino là hạt không có điện tích và có khối lượng tối đa được đo bằng thực nghiệm là 2000 lần khối lượng electron (me) Hạt này được Pauli đề xuất để giải thích phổ năng lượng liên tục của các hạt beta, và sau đó đã được Fermi sử dụng để phát triển lý thuyết phân rã beta Theo lý thuyết này, khối lượng của neutrino được coi là bằng không.

Các máy gia tốc như betatrôn, xincrôtrôn và máy gia tốc thẳng có khả năng sản xuất electron với năng lượng từ hàng chục đến hàng nghìn MeV Ngoài ra, các cặp electron và positron cũng được tạo ra khi các tia gamma có năng lượng cao (trên 1,022 MeV) tương tác với vật chất.

Electron và positron luôn luôn có mặt trong thành phần mềm của tia vũ trụ

1.1.3 Tia gamma và tia Roentgen

Mỗi lần phân rã phóng xạ đều tạo ra một hạt nhân mới, thường ở trạng thái kích thích Thời gian tồn tại của hạt nhân trong trạng thái này có thể khác nhau, từ ngày, giờ, phút đến những phần rất nhỏ của giây Trong nhiều trường hợp, hạt nhân sản phẩm phân rã nhanh chóng chuyển về trạng thái cơ bản ngay sau khi phân rã.

Sau quá trình kích thích hạt nhân 60 Ni, năng lượng dư được giải phóng, và sự chuyển dời từ trạng thái kích thích thường diễn ra theo kiểu nhảy bậc qua các trạng thái trung gian có năng lượng thấp hơn Hình dưới đây mô tả sơ đồ các mức năng lượng, tức là các trạng thái của hạt nhân 60 Ni bị kích thích và hình thành trong kết quả phân rã của hạt nhân này.

Hình 1: Các mức năng lượng kích thích của hạt nhân Ni

Chuyển dời về trạng thái năng lượng thấp hơn có thể xảy ra thông qua việc phát bức xạ điện từ (các tia γ) hoặc phát ra các electron biến hoán trong Năng lượng của các electron biến hoán trong tương ứng với hiệu năng lượng kích thích của hạt nhân và năng lượng liên kết electron trên vỏ điện tử của nguyên tử Do đó, các electron biến hoán trong các lớp K, L, M sẽ xuất hiện tương ứng với mỗi chuyển dời hạt nhân.

Khi các hạt nhân phóng xạ phân rã và phát ra hạt bêta, phổ electron thực nghiệm sẽ bao gồm cả phần liên tục tương ứng với hạt β và phần gián đoạn, tương ứng với các vạch xác định của các electron biến hoá.

Năng lượng kích thích của các hạt nhân trong phân rã phóng xạ của các đồng vị có thể dao động từ vài keV đến vài MeV Khi năng lượng kích thích cao, quá trình chuyển dời về trạng thái cơ bản thường diễn ra qua nhiều trạng thái kích thích trung gian Điều này dẫn đến sự xuất hiện của nhiều lượng tử γ với năng lượng khác nhau trong phổ, cùng với các vạch electron biến hoán tương ứng Xác suất biến hoán phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm sự gia tăng năng lượng chuyển dời, số Z của nguyên tố và độ đa cực của chuyển dời.

Gi ớ i thi ệu máy Ludlum Model 2200 và đầ u dò nh ấ p nháy Model 44-10

Máy đơn kênh Ludulum Model 2200 là thiết bịđược dùng cho việc phân tích phổ năng lượng gamma cùng với detector nhấp nháy, ống đếm Geiger-Muller và

Ống đếm tỷ lệ 49 hiển thị số đếm trên đèn LED và có khả năng kết nối với máy vi tính qua cổng RS-232, đi kèm với phần mềm xử lý kết quả đo.

Model 44-10 đầu dò NaI nhấp nháy sử dụng cho việc đo bức xạgamma có năng lượng trong khoảng 60 keV - 2 MeV Đầu dò bao gồm: tinh thểNaI đường kính 2”

Đầu dò Model 44-10 có bề dày 2” (5,1cm) và được kết nối với ống nhân quang điện, được bảo vệ bởi lớp nhôm mỏng 0,062” Thiết bị này được sử dụng để xác định độ nhạy và phân tích phổ năng lượng cho máy đếm đơn kênh.

Hình 1: Mặt trước của máy Bao gồm:

 Đèn đếm (count Lamp): số đếm hiện thị bằng đèn LED gồm có 6 số

 Công tắc đếm (count Switch): để xóa và khởi động đếm, quá trình đếm sẽ tự động tắc khi kết thúc thời gian đã đặt trước

 Thời gian đếm (count Time): thời gian sử dụng đểđo với đơn vị là phút từ 0-999 với công tắc chỉnh X0.1 và X1

 Số phút (MINUTES): cài đặt thời gian có thể điều chỉnh bằng tay có núm 3 số thập phân dùng để đặt trước thời gian đếm

Công tắc chọn chức năng (Ratemeter Function Selector) của đồng hồ có ba vị trí cài đặt sẵn: RATE, HV và BAT Chức năng RATE cho phép điều chỉnh tốc độ đếm, HV dùng để cài đặt điện thế, và BAT giúp kiểm tra tình trạng hoạt động của pin.

Ngưỡng (THRESHOLD) là một nút được chia thành 10 vạch nhỏ với 10 vòng, dùng để lựa chọn xung phù hợp với thang đo Thiết bị điều khiển này có giá trị tăng từ 1.00 đến 10.00; nếu giá trị dưới 1.00, sẽ bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn hoặc nhiễu, dẫn đến việc không ghi nhận xung một cách chính xác.

Cửa sổ (WINDOW) là một nút có 10 vạch tương tự như Threshold, dùng để điều chỉnh độ rộng của cửa sổ Việc điều chỉnh ngưỡng được thực hiện sao cho một vòng quay của nút cửa sổ tương đương với một vòng quay điều chỉnh ngưỡng.

 Tắt mở (ON-OFF): là công tắc bằng nút, mở hoặc đóng cửa sổ

 Đầu nối vào detector (Detector input connection): đầu nối đồng trục nối tiếp “C”

Nó là đầu điều chỉnh không có chỉ số chỉ thị, cho phép chọn điểm làm việc mà không vượt ra khỏi mạch tuyến tính của mạch Threshold/ Window

 Công tắc nguồn ( Power Switch): công tắc có 3 vị trí:

LINE: cung cấp điện cho nguồn từ 85- 265 V và tần số từ 50-60 Hz

BAT: cáp nguồn từ 4 pn loại “D”

DISCR: có 1 với đồng hồđiện thếđể thiết lập phạm vi ngưỡng cho điện thế

 Công tắc chọn khoảng (RANGE Selector Switch): có 4 vị trí công tắc sắp xếp theo hệ số nhân của 10 là X1, X10, X100, X1K ứng với thang đo của số đếm từ 0-

500 counts-per-minute(cpm), 0-5000, 0-50000, 0-500,000 cpm

 Công tắc ZERO (ZERO Switch): khi ấn vào nút công tắc thì tụ điện tích hợp phóng điện để đưa đồng hồ đo về mức 0

Nút Fast-Slow (F-S Response) là công tắc với hai vị trí điều chỉnh tốc độ hoạt động Ở vị trí "F", đồng hồ sẽ đạt từ 0 đến 90% thang đo trong 4 giây, trong khi ở vị trí "S", thời gian để đạt được mức tương tự là 22 giây.

 HV (Cao thế): nút chỉnh gồm có 10 vòng được chia làm 10 vạch điều chỉnh cao thế từ200 V đến 2500 V

Việc đo lường của detector và thiết bị phụ thuộc vào cao thế HV và ngưỡng cài đặt THRESHOLD Cần điều chỉnh ngưỡng đo sao cho phù hợp nhằm giảm thiểu ảnh hưởng từ phông tự nhiên và tiếng ồn.

 Nguồn nuôi: 85-265V sử dụng dòng điện xoay chiều, tần số 50-60 Hz

 Pin: 4 pin với thời gian làm việc là 120 giờđược đặt trong thiết bị

 Độ nhạy của thiết bị: độ nhạy điện thế cho các detector

 Cao thế: điều chỉnh bằng núm xoay 10 vòng từ200V đến 2500 V

 Bộ tốc độ đo: máy đếm với 4 tốc độ đếm là: 0-500 cpm, 0-5000 cpm, 0-50000 cpm, 0-500000 cpm (cpm: số đếm trên phút)

 Thời gian đếm là từ 0 đến 999 với các thang nhân X0.1 và X1

 Độ chính xác thời gian: được quyết định bằng tinh thể với độ chính xác là  0.2

% sốđếm đọc trên núm điều chỉnh

 Đồng hồ đo: 1mA, thang dài 2.5 inch với cơ chế DC tự động

 Độ chính xác của tốc độ đếm: 10% giá trị tham chiếu

 Điều kiện môi trường làm việc: chỉđược để trong phòng thí nghiệm, với nhiệt độ cho phép từ 20 o C50 o C, độẩm tương đối nhỏhơn 95%.

 Nguồn nuôi: Có thể sử dụng nguồn nuôi bằng cách sử dụng lưới điện hoặc dùng pin bằng công tắc nguồn

 Vận hành bằng nguồn điện lưới (LINE OPERATION): nối thiết bị với nguồn lưới 85-265 V, 50-60Hz, bật công tắc về LINE

 Vận hành bằng nguồn pin: các ổ pin nằm ở mặt sau của thiết bị Đặt 4 pin loại

“D” vào với cực dương hướng ra ngoài Bật công tắc về BAT, kiểm tra tình trạng pin bằng cách chọn BAT trên đồng hồ RATE-HV-BAT

 Kiểm tra hoạt động của thiết bị bằng cách ấn vào nút COUNT lúc này đèn đếm sẽ phát sáng, máy bắt đầu đếm

1.2.1.3Cách sử dụng phần mềm

- Bật về OFF cả máy tính và thiết bị Model 2200

Kết nối một đầu cáp RS232 vào Model 2200 và đầu còn lại vào cổng chưa sử dụng trên máy tính, có thể là COM1, COM2, COM3 hoặc COM4.

1.2.2 Đầu dò nhấp nháy model 44-10

Hình 3: Đầu dò nhấp nháy Model 44-10

- Chất nhấp nháy: tinh thể NaI

- Độ nhạy: 900 cpm (đối với nguồn 137 Cs)

- Dụng cụtương thích với mọi thiết bị

- Điện thế hoạt động: 500-1200 Volt

- Kích thước: đường kính 2,6’’ (6,6 cm) chiều dài là 11’’ (27,94 cm).

1.2.2.3 Cách vận hành và bảo quản máy

- Kết nối đầu dò với máy đếm bằng cáp

- Bảo đảm cao thế (HV) phù hợp với detector

- Sau khi kiểm tra an toàn thì có thể tiến hành đo.

Đầ u dò Geiger-Muller SBT11A

Ống đếm Geiger được chia thành hai loại chính: ống đếm không tự dập tắt và ống đếm tự dập tắt Ống đếm không tự dập tắt yêu cầu các mạch điện phụ để ngắt điện thế và dập tắt sự ion hóa thác lỡ, dẫn đến thiết kế mạch điện phức tạp và ít được sử dụng Do đó, chúng tôi chọn sử dụng ống đếm Geiger tự dập tắt, cụ thể là đầu dò SBT11A.

Năm 1908, Rutherford và Geiger phát minh ra bộ đếm hạt alpha, đóng góp quan trọng vào lý thuyết hạt nhân của nguyên tử Công trình này đã giúp Rutherford giành giải Nobel Hóa học cùng năm.

Năm 1925, Geiger làm việc tại Đại học Kiel, nơi ông cùng Walther Müller cải tiến bộ đếm Geiger-Müller, nâng cao độ nhạy, hiệu suất và độ bền của thiết bị Bộ đếm này có khả năng phát hiện cả hạt alpha và hạt beta.

(electron) và các photon ion hóa Bộ đếm về cơ bản ở dạng tương tự như bộ đếm hiện đại

Hình 25: Cấu tạo của mạch điện ống đếm Geiger-muller [4]

1.3.2 Cấu tạo của đầu dò Ống đếm Geiger-Muller có cầu tạo gồm 3 phần chính:

- Lớp vỏ: có thể được làm bằng mica mỏng

- 2 cực điện: được thiết kế giống như 2 cực của tụ điện để tạo ra điện trường

- Khí trơ bên trong ống – thường là khí helium, neon hoặc argon với áp suất thấp chiếm 90%, và 10% rượu metylic (CH3OH)

Đầu dò với lớp vỏ mica mỏng (mật độ khoảng 1,5-2 mg/cm²) có khả năng phát hiện các hạt α, β, γ năng lượng thấp, nhờ vào khả năng dễ dàng xuyên qua lớp mica và tạo ra hiệu ứng phóng điện bên trong ống.

1.3.3 Ưu điểm của loại ống đếm này

- Giá thành rẻ, độ bền cao, dễ dàng sản xuất

- Không thể phân biệt loại hạt đi vào trong ống

- Không thể đo được những nguồn phóng xạ có cường độ phóng xạ quá cao

- Trong quá trình đó có thể tạo ra các xung giả gây sai lệch kết quả

- Tuổi thọ không được lâu

Ngu ồ n phóng x ạ s ử d ụ ng trong thí nghi ệ m

Hình 26: Bộ nguồn chuẩn RSS-8

Bộ nguồn chuẩn RSS-8 gồm có 8 nguồn đồng vị phát gamma với năng lượng 32 keV đến 1332 keV Bao gồm Ba-133, Cd-109, Co-57, Co-60, Cs-137, Mn-54 Na-

Trong 8 nguồn phóng xạ này, chúng tôi chỉ sử dụng nguồn Cs-137 đề thí nghiệm Do đó ở phần này chỉ trình bày những tính chất của nguồn Cs-137

Hình 27: Các tính chất của Cs-137 [5]

- Xêsi-137 ( 137 55 𝐶𝑠, Cs-137), cesium-137, hay xêsi phóng xạ là một đồng vị phóng xạ của xêsi được hình thành từ phản ứng phân hạch hạt nhân của urani-235 và

Có 55 đồng vị có khả năng phân hạch khác trong các lò phản ứng hạt nhân, trong đó xêsi là một trong những sản phẩm phân hạch gây ra nhiều vấn đề nhất Với chu kỳ bán rã ngắn-trung bình, xêsi dễ dàng di chuyển và phát tán trong tự nhiên do tính tan cao trong nước của các hợp chất hóa học, đặc biệt là các loại muối.

- Xêsi-137 có chu kỳ bán rã khoảng 30,17 năm Khoảng 95% phân rã dạng beta tạo thành đồng phân hạt nhân dạng kích thích của bari: bari-137m ( 137m Ba, Ba-

Ba-137m là một đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán rã khoảng 153 giây, đóng vai trò quan trọng trong việc phát ra tia gamma từ các mẫu xêsi-137 Sau khi phân rã, nó chuyển thành bari-137, một đồng vị bền Một gram xêsi-137 có độ phóng xạ lên tới 3,215 terabecquerel (TBq), với đỉnh photon chính của Ba-137m đạt 662 keV.

Xêsi-137 có nhiều ứng dụng thực tiễn, bao gồm hiệu chỉnh thiết bị đo phóng xạ và sử dụng trong xạ trị y học Trong công nghiệp, nó được áp dụng trong đồng hồ đo dòng chảy, thiết bị đo độ dày, và thiết bị đo mật độ độ ẩm Tuy nhiên, xêsi-137 ít được sử dụng trong X quang công nghiệp do tính hoạt động hóa học cao và khó xử lý Các muối của xêsi hòa tan trong nước, gây phức tạp trong việc xử lý an toàn, do đó cobalt-60 thường được ưu tiên hơn Là đồng vị nhân tạo, xêsi-137 còn được dùng để định tuổi rượu vang, phát hiện hàng giả, và xác định tuổi tương đối của các vật liệu lắng đọng sau năm 1954.

Lý thuy ế t v ề m ạ ch vi x ử lý Arduino

Arduino là một nền tảng mã nguồn mở kết hợp phần cứng và phần mềm, được phát triển tại Ivrea, Ý, nhằm tạo ra các ứng dụng tương tác hiệu quả hơn Phần cứng của Arduino bao gồm các board mạch vi xử lý AVR Atmel 8bit và ARM Atmel 32-bit, với các tính năng như 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số, tương thích với nhiều board mở rộng Ra mắt vào năm 2005, Arduino hướng đến việc cung cấp một giải pháp dễ dàng và tiết kiệm cho những người yêu thích, sinh viên và chuyên gia trong việc phát triển thiết bị tương tác với môi trường thông qua cảm biến và cơ cấu chấp hành Các dự án phổ biến cho người mới bắt đầu bao gồm robot đơn giản, hệ thống điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động.

Giá của các board Arduino thường dao động khoảng €20 (tương đương $27) và có sẵn dưới dạng lắp sẵn hoặc kit tự làm Tính đến giữa năm 2011, đã có hơn 300.000 mạch Arduino chính thức được sản xuất, và con số này đã tăng lên khoảng 700.000 mạch vào năm 2013.

Hình 28: Mạch arduino 1.5.2 Các phần chính của mạch [6]

Hình 29: Các phần chính trên mạch

Hình trên là cận cảnh con Arduino Uno Đối với chúng ta lập trình cho Arduino thì trước tiên quan tâm những thành phần được đánh số ở trên:

Cổng USB loại B là giao tiếp quan trọng cho việc upload mã từ máy tính lên vi điều khiển, đồng thời cũng đóng vai trò là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và máy tính.

Để cấp nguồn cho Arduino, bạn có thể sử dụng cổng USB, nhưng trong nhiều trường hợp không thể kết nối với máy tính Trong những tình huống đó, bạn cần một nguồn điện từ 9V đến 12V.

The header row consists of 13 digital pins, numbered from 0 to 12, which are used for receiving or transmitting digital signals Additionally, there is a ground pin (GND) and a reference voltage pin (AREF).

- (4) Hàng header thứ hai: chủ yếu liên quan đến điện áp đất, nguồn

- (5) Hàng header thứ ba: các chân để nhận vào hoặc xuất ra các tín hiệu analog Ví dụ như đọc thông tin của các thiết bị cảm biến.

- (6) Vi điều khiển AVR: đây là bộ xử lý trung tâm của toàn bo mạch Với mỗi mẫu Arduino khác nhau thì con chip này khác nhau

1.5.3 Chức năng (vai trò) của mạch Arduino trong hệ thống máy đếm

Mạch Arduino sẽ ghi nhận tín hiệu từ đầu dò Geiger-Muller, đếm tổng số xung trong một khoảng thời gian nhất định và hiển thị kết quả trên màn hình.

- Các chương trình cho Aduino được viết bằng ngôn ngữ C hoặc C++.

K ế t lu ận chương 1

Các cơ sở lý thuyết đã được trình bày sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của phóng xạ và cách thức hoạt động của ống đếm trong mạch Arduino Từ đó, chúng ta có thể thiết kế hệ thống và tiến hành các thí nghiệm để so sánh giữa thực nghiệm và lý thuyết, cuối cùng đánh giá độ tin cậy của hệ thống mà chúng ta sắp thiết kế.

THI Ế T K Ế H Ệ TH Ố NG

TI ẾN HÀNH ĐO ĐẠ C VÀ X Ử LÝ S Ố LI Ệ U

Ngày đăng: 18/08/2021, 13:53

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Nguy ễ n Tri ệ u Tú (2006), Ghi nh ận và đo lườ ng b ứ c x ạ , NXB ĐHQG Hà Nội.II. Ti ế ng Anh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Ghi nhận và đo lường bức xạ
Tác giả: Nguy ễ n Tri ệ u Tú
Nhà XB: NXB ĐHQG Hà Nội. II. Tiếng Anh
Năm: 2006
[2]: Ludlem measurement (2020). Model 2000 General Purpose Scaler: < https://ludlums.com/products/all-products/product/model-2000> xem 16/05/2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Model 2000 General Purpose Scaler
Tác giả: Ludlem measurement
Năm: 2020
[3]: Marc A Shampo, Robert A Kyle and David P Steensma (2011). Hans Geiger- German Physicist and the Geiger Counter:<https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3228631/>, xem 15/05/2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hans Geiger-German Physicist and the Geiger Counter
Tác giả: Marc A Shampo, Robert A Kyle and David P Steensma
Năm: 2011
[7]: Soviet Radio Componets (2011) <http://www.sovtube.com/x-ray-and-geiger-tubes/610-sbt-11.html> xem 16/05/2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soviet Radio Componets (2011)
[8]: Shenzhen eont electronics (2007). Datasheet LCD2004, <https://www.beta- estore.com/download/rk/RK-10290_410.pdf>, xem 16/05/2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Datasheet LCD2004
Tác giả: Shenzhen eont electronics
Năm: 2007
[10]: Sandy Cao (2015). Nema23 stepper motors and drivers <https://cpdxkcnc.com/stepper-motor-nema23-28a-56mm-57hs56-2804a08-d21-p0563.html>, xem 17/05/2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nema23 stepper motors and drivers
Tác giả: Sandy Cao
Năm: 2015
[11]: Datasheet-TB6560 3Axis Stepper Motor Driver (2013) <https://www.allelectronics.com/mas_assets/media/allelectronics2018/spec/SMC-5.pdf>, xem 19/05/2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Datasheet-TB6560 3Axis Stepper Motor Driver (2013)
[12]: Vũ Quang Huy (2014 ). Thông S ố Kĩ Thuậ t Arduino Uno R3 - Các Bi ế n Th ể Và Lưu Ý <https://www.stdio.vn/article/thong-so-ki-thuat-arduino-uno-r-3-cac-bien-the-va-luu-y-gnlmL > , xem 19/05/2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thông SốKĩ Thuật Arduino Uno R3 - Các Biến Thể Và Lưu Ý
[9]: NXP Semiconductors (2013). Datasheet CF8574-PCF8574A. <https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCF8574_PCF8574A.pdf>, xem 17/05/2020 Khác

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w