Nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phát triển phương pháp bán thực nghiệm ứng dụng trong kỹ thuật gamma tán xạ”. Đề tài do TS. Hoàng Đức Tâm làm chủ nhiệm, được thực hiện từ năm 2018 đến năm 2020.

Đề tài nhằm thực hiện các mục tiêu sau: (1) Xây dựng được cơ sở lý thuyết để trích xuất thông tin tán xạ một lần sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật gamma tán xạ. (2) Thiết lập bố trí thí nghiệm đo nguồn chuẩn và đo phổ tán xạ của chùm photon gamma. (3) Xây dựng được quy trình hiệu chỉnh mô hình mô phỏng Monte Carlo đối với đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) đựa trên việc khảo sát các đặc trưng phổ. (4) Đưa ra được phương pháp hiệu chỉnh thành phần tán xạ nhiều lần trong phổ tán xạ. (5) Đưa ra được phương pháp phân tích phổ áp dụng cho việc phân tích phổ tán xạ thực nghiệm và mô phỏng. (6) Xây dựng được ma trận các tham số hiệu chỉnh mô hình mô phỏng sao cho phù hợp với dữ liệu thực nghiệm. (7) Áp dụng phương pháp bán thực nghiệm để tính toán một số đại lượng như độ dày vật liệu, mật độ chất lỏng… và so sánh kết quả thu được với mẫu đối chứng.

Quá trình thực hiện đề tài, đề tài đã thu được các kết quả sau:

Kết quả thứ nhất: Đã đề xuất được phương pháp giúp tối ưu mô hình mô phỏng Monte Carlo áp dụng cho loại đầu dò nhấp nháy. Trong các nghiên cứu trước đây, để mô hình hóa đầu dò, thông thường các nhóm nghiên cứu (1) sử dụng các thông số cung cấp từ nhà sản xuất hoặc (2) chụp X-quang để lấy các thông số chi tiết của đầu dò. Với các tiếp cận thứ nhất, các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng, nếu sử dụng các thông số danh định của nhà sản xuất để mô phỏng, các đặc trưng phổ bao gồm dạng đáp ứng, tỉ số đỉnh/Compton, độ rộng tại nửa chiều cao đỉnh (FWHM) và đặc biệt là hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần có sự khác biệt lớn giữa mô phỏng và thực tế. Do vậy, trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất một cách tiếp cận đơn giản hơn sử dụng mô phỏng Monte Carlo để tối ưu mô hình của đầu dò sao cho phổ thu được từ mô phỏng là phù hợp với phổ thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu này là cơ sở cho việc áp dụng phương pháp bán thực nghiệm trong kỹ thuật gamma tán xạ để giúp xác định mật độ chất lỏng và độ dày của vật liệu.

Kết quả thứ hai: Trong nội dung nghiên cứu này, các tác giả sử dụng mô hình mô phỏng Monte Carlo đã tối ưu cho đầu dò NaI (Tl) thu được từ kết quả thứ 1 để mô phỏng phổ tán xạ của chùm photon 662 keV tán xạ trên chất lỏng. Đầu tiên, họ tiến hành mô phỏng phổ tán xạ của 18 chất lỏng với mật độ trong khoảng từ 0.6 g cm-3 đến 2.0 g cm-3 để xây dựng đường chuẩn tuyến tính của tỉ số R (tỉ số cường độ của đỉnh tán xạ của chất lỏng đối với nước) theo mật độ chất lỏng. Sau đó, sử dụng đường chuẩn mô phỏng này, nhóm nghiên cứu xác định được mật độ của các chất lỏng bằng cách đo phổ tán xạ thực nghiệm của nó. Các phổ thực nghiệm được xử lý bằng các thuật toán phân tích phổ trong đó có chú ý đến thành phần tán xạ nhiều lần. Nghiên cứu này lần đầu tiên áp dụng được đường chuẩn mô phỏng để xác định mật độ vì vậy gọi là phương pháp bán thực nghiệm. Kết quả thu được từ nghiên cứu này cho thấy sự phù hợp tốt với độ lệch tương đối giữa mật độ chất lỏng đo được so với mật độ chuẩn của nhà sản xuất (Merck - Đức) là dưới 4.5%.

Kết quả thứ 3: Nghiên cứu này là sự mở rộng của nghiên cứu của kết quả 2. Trong quá trình thực hiện nghiên cứu về xác định mật độ chất lỏng sử dụng phương pháp bán thực nghiệm, các tác giả nhận thấy độ nhạy của phương pháp phụ thuộc đường kính của các ống đựng chất lỏng. Do vậy, trong nghiên cứu này, họ mở rộng xây dựng cơ sở lý thuyết của cường độ tán xạ theo mật độ chất lỏng có xét đến yếu tố đường kính ống (thể hiện qua thể tích tán xạ). Kết quả thu được từ nghiên cứu này chứng mình rằng có thể đo được mật độ chất lỏng khi chất lỏng chứa trong các ống có đường kính khác nhau. Điều đặc biệt của nghiên cứu này là không cần xây dựng đường chuẩn cho từng trường hợp. Theo đó, nhóm nghiên cứu đã xây dựng hàm độ nhạy theo đường kính ống và dựa vào hàm này có thể xác định nhanh đường chuẩn cho các loại đường kính ống khác nhau. Kết quả cho thấy mật độ chất lỏng đo được ở tất cả đường kính ống khảo sát có độ lệch so với mật độ chuẩn của nhà sản xuất là dưới 4.3%.

Ngoài các kết quả chính trên, trong quá trình thực hiện nghiên cứu, các tác giả cũng tiến hành những đánh giá ban đầu bằng mô phỏng Monte Carlo để đánh giá khả năng áp dụng của phương pháp đồng thời xem xét các yếu tố có thể ảnh hưởng đến tính chính xác của kết quả thu được. Các kết quả của nghien cứu này được đăng trên tạp chí trong nước và báo cáo tại hội nghị.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17940/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)