Tên luận án:
NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN VẬT LIỆU LITHIUM ALUMINATE (LiAlO2) ĐỂ ĐO LIỀU PHOTON
Ngành:
Vật lý nguyên tử và hạt nhân
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung vào nghiên cứu và phát triển vật liệu Lithium Aluminate (LiAlO2) pha gamma (γ-LiAlO2) nhằm ứng dụng trong đo liều photon. Mục tiêu chính bao gồm: chế tạo thành công vật liệu LiAlO2 đơn pha gamma; khảo sát đặc trưng cấu trúc hình thái học; và đánh giá các đặc tính đo liều của vật liệu khi chiếu xạ gamma.
Nghiên cứu đã thực hiện chế tạo vật liệu bằng ba phương pháp: sol-gel, phản ứng pha rắn, và sol-gel kết hợp với EDTA. Kết quả cho thấy phương pháp sol-gel kết hợp với EDTA là tối ưu nhất, đạt cấu trúc đơn pha gamma LiAlO2 khi thiêu kết ở nhiệt độ trên 900°C, với pH=9, nhiệt độ tạo gel 90-95°C và xử lý gel 200-300°C. Cấu trúc hình thái học của vật liệu sau chế tạo được khảo sát chi tiết bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử quét (SEM), xác định hằng số mạng a=5.16870 Å, c=6.26790 Å và tỷ trọng 2.615 g/cm³.
Về đặc tính đo liều, vật liệu LiAlO2 thể hiện giới hạn phát hiện là 18 µGy, độ đồng đều 6,98% và đáp ứng tuyến tính tốt trong dải liều rộng từ 4 mGy đến 2,4 Gy, thỏa mãn tiêu chuẩn IEC-62387. Khả năng tái sử dụng cao với độ lệch chuẩn 3,63% sau 10 chu trình đo. Độ suy giảm tín hiệu nhiệt phát quang (fading) được ghi nhận khoảng 2-6% sau 90 ngày. Luận án cũng khảo sát các tham số động học của bẫy điện tích, với năng lượng kích hoạt E và tần số thoát s được xác định cho các đỉnh nhiệt phát quang chính (117°C và 231°C), đồng thời phân tích đường cong nhiệt phát quang bằng phần mềm giải chập, cho thấy vật liệu phù hợp với mô hình động học bậc tổng quát.
Đáng chú ý, luận án đã bước đầu xây dựng và áp dụng thành công mạng nơron nhân tạo (ANN) để nhận dạng và đánh giá liều bức xạ của vật liệu LiAlO2 từ tín hiệu nhiệt phát quang. Các kết quả này cung cấp dữ liệu quan trọng về cấu trúc, hình thái học và đặc trưng đo liều của LiAlO2, khẳng định tiềm năng của vật liệu này trong ứng dụng đo liều cá nhân và môi trường tại Việt Nam.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Nghiên cứu tổng quan
- 1.1 Tương tác của bức xạ với vật chất
- 1.1.1 Sự ion hóa trực tiếp và gián tiếp
- 1.1.2 Tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất
- 1.2 Các đại lượng, đơn vị và phương pháp đo liều
- 1.2.1 Các đại lượng và đơn vị đo liều
- 1.2.2 Các phương pháp đo liều bức xạ
- 1.2.3 Phương pháp đo liều nhiệt phát quang
- 1.2.4 Các tham số động học của đo liều nhiệt phát quang
- 1.2.5 Vật liệu dùng trong đo liều nhiệt phát quang
- 1.3 Tổng quan về vật liệu LiAlO2
- 1.3.1 Vật liệu LiAlO2 và ứng dụng trong đo liều bức xạ
- 1.3.2 Tổng quan nghiên cứu về vật liệu LiAlO2 trong và ngoài nước
- 2. Phương pháp nghiên cứu, chế tạo vật liệu LiAlO2
- 2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu LiAlO2
- 2.1.1 Dụng cụ và thiết bị chính dùng cho chế tạo vật liệu
- 2.1.2 Phương pháp chế tạo vật liệu LiAlO2
- 2.2 Khảo sát đặc trưng cấu trúc hình thái học của LiAlO2
- 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
- 2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
- 2.3 Nghiên cứu, khảo sát đặc tính đo liều của LiAlO2
- 2.3.1 Nguồn chiếu xạ
- 2.3.2 Thiết bị đo nhiệt phát quang
- 2.4 Phân tích đường cong nhiệt phát quang của LiAlO2 bằng phương pháp giải chập
- 3. Kết quả nghiên cứu và phát triển vật liệu LiAlO2
- 3.1 Kết quả chế tạo và khảo sát đặc trưng cấu trúc của vật liệu LiAlO2
- 3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết và giá trị pH đến cấu trúc pha của mẫu được chế tạo
- 3.1.2 Kết quả phổ nhiễu xạ tia X
- 3.1.3 Kết quả đo kính hiển vi điện tử quét
- 3.2 Kết quả nghiên cứu khảo sát đặc tính đo liều của vật liệu γ-LiAlO2
- 3.2.1. Phông và giới hạn phát hiện của vật liệu LiAlO2
- 3.2.2. Độ đồng đều của vật liệu LiAlO2 sau khi được chế tạo
- 3.2.3 Độ tuyến tính
- 3.2.4 Độ nhạy tín hiệu nhiệt phát quang (TL) của LiAlO2
- 3.2.5 Nghiên cứu, khảo sát khả năng tái sử dụng của vật liệu LiAlO2
- 3.2.6 Đáp ứng liều của vật liệu LiAlO2
- 3.2.7 Độ suy giảm tín hiệu nhiệt phát quang sau khi chiếu xạ
- 3.3 Nghiên cứu khảo sát đường cong TL và các tham số bẫy của vật liệu LiAlO2
- 3.3.1 Dạng đường cong ứng với các loại bức xạ khác nhau
- 3.3.2 Nghiên cứu khảo sát tín hiệu TL khi thay đổi tốc độ gia nhiệt
- 3.3.3 Nghiên cứu khảo sát các tham số bẫy của vật liệu LiAlO2
- 3.3.3.1 Phương pháp thay đổi tốc độ gia nhiệt
- 3.3.3.2 Phương pháp dạng đỉnh
- 3.4 Kết quả phân tích đường cong nhiệt phát quang của LiAlO2 bằng phương pháp giải chập
- 4. Áp dụng mạng nơron nhân tạo để nhận dạng, đánh giá liều của vật liệu LiAlO2
- KẾT LUẬN
- Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo
- DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ