Phát triển phương pháp chuẩn nội trong phân tích kích hoạt neutron tại Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP CHUẨN NỘI TRONG PHÂN TÍCH
KÍCH HOẠT NEUTRON TẠI LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT
Trần Tuấn Anh1
Hồ Văn Doanh1
Trịnh Văn Cường1
Nguyễn Thị Thọ1
Nguyễn Duy Quang1
Trần Quang Thiện1
Hồ Mạnh Dũng2
TÓM TẮT
Phương pháp chuẩn hóa k0-INAA đã được phát triển và ứng dụng trong phân
tích mẫu địa chất, sinh học và môi trường tại lò phản ứng Đà Lạt. Nhằm nâng cao
năng lực và đa dạng hóa phân tích, phương pháp chuẩn nội INAA (IM-NAA) đã
được nghiên cứu để xác định hàm lượng nguyên tố trong các mẫu hình học không
chuẩn. Phương pháp này sử dụng một nguyên tố hiện diện trong mẫu để làm chuẩn
nội. Hiệu suất ghi của đầu dò với hình học đo không chuẩn được xác định tương đối
bằng cách đo các tia gamma của các hạt nhân có mặt trong mẫu. Phép đo này cho
phép hiệu chính hiệu ứng tự che chắn gamma trong mẫu và thăng giáng thông lượng
neutron trong quá trình chiếu mẫu trong lò phản ứng. Trong bài báo này, chúng tôi
sử dụng 03 mẫu chuẩn SMELS III, Montana II Soil (SRM 2711a) và Brick Clay
(SRM 679) để tiến hành phân tích hàm lượng nhằm kiểm tra tính hiệu lực của
phương pháp. Độ chính xác của phương pháp được đánh giá thông qua giá trị z-
score và độ lệch chuẩn tương đối. Phương pháp IM-NAA bước đầu được áp dụng
trong phân tích hàm lượng nguyên tố của một số mẫu gạch cổ khu di tích Cát Tiên.
Từ khóa: phương pháp chuẩn nội, IM-NAA, hình học không chuẩn, lò phản ứng
hạt nhân Đà Lạt
1. Đặt vấn đề
trọng trong phương pháp này là hiệu
suất ghi của đầu dò. Với các loại mẫu
hình học chuẩn như dạng lá mỏng hoặc
hình trụ thì hiệu suất ghi có thể được
xác định chính xác thông qua các bộ
nguồn chuẩn gamma. Tuy nhiên đối
với các mẫu có hình học không chuẩn
và có bề dày thì việc xác định hiệu
suất ghi và hiệu chính suy giảm thông
lượng neutron bên trong mẫu gặp
nhiều khó khăn.
Trước bài toán đặt ra cho hình học
mẫu lớn và không phá hủy mẫu,
phương pháp chuẩn nội IM-NAA đã
được đề xuất [1]. Phương pháp này dựa
trên cơ sở xác định các đường cong
Kỹ thuật phân tích kích hoạt sử
dụng phương pháp chuẩn hóa k0-
INAA đã được phát triển và ứng dụng
thành công trong phân tích định lượng
thành phần nguyên tố trong các đối
tượng mẫu khác nhau. Phương pháp
này sử dụng một chuẩn đơn (thường là
197Au) được chiếu đồng thời với mẫu
phân tích để kiểm soát thông lượng
neutron trong quá trình chiếu xạ và
hằng số hạt nhân k0. Bên cạnh đó hệ
số lệch phổ α và tỷ số thông lượng
neutron nhiệt và trên nhiệt f cần phải
được xác định chính xác tại vị trí
chiếu. Ngoài ra một tham số quan
1Viện Nghiên cứu hạt nhân
Email: [email protected]
2Trung tâm hạt nhân thành phố Hồ Chí Minh
88
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
hiệu suất tương đối của các nguyên tố
hiện diện trong mẫu, từ đó lập tỷ số
đường cong hiệu suất tương đối và quy
về một đường cong hiệu suất ghi tương
đối duy nhất, đường cong này đã bao
gồm các hiệu ứng suy giảm cường độ
gamma trong mẫu (hiệu ứng hấp thụ
gamma trong mẫu). Đây là ưu điểm của
phương pháp IM-NAA. Một ưu điểm
khác là phương pháp này sử dụng một
nguyên tố hiện diện trong mẫu làm
nguyên tố chuẩn (chuẩn nội) và tỷ số
hàm lượng tương đối của các nguyên tố
khác nhau trong mẫu đối với chuẩn nội
được xác định, chính vì sử dụng
nguyên tố hiện diện trong mẫu, nên
nguyên tố được chọn làm chuẩn thì
cùng điều chiếu với các nguyên tố
trong mẫu, do đó suy giảm thông lượng
trong mẫu do hiệu ứng tự che chắn
Phương pháp này rất có ý nghĩa trong
việc định tính và định lượng các
nguyên tố trong các mẫu khảo cổ học,
có giá trị về lịch sử, bảo tồn giá trị lịch
sử của mẫu, hoặc đối với các mẫu có
hình học lớn. Báo cáo này trình bày
một số kết quả nghiên cứu phương
pháp chuẩn nội IM-NAA trong việc xác
định hàm lượng nguyên tố trên một số
mẫu chuẩn, qua đó đánh giá khả năng
áp dụng phương pháp này tại lò phản
ứng hạt nhân Đà Lạt.
lượng neutron trong mẫu. 03 mẫu gạch cổ
có kích thước và hình học không xác định
(LS) cũng được chuẩn bị để kiểm tra tính
hiệu lực của phương pháp. Kích thước
vial và khối lượng mẫu được cho trong
bảng 1, bảng 2 và hình 1.
Bảng 1: Kích thước của vial đựng mẫu
Chiều cao
(mm)
Đường kính
Bề dày
(mm)
Vial
(mm)
C1
C2
C3
C4
5
8
6
6
6
9
1
8
16
26
8
11
Bảng 2: Khối lượng các mẫu chuẩn và
mẫu phân tích
Khối
lượng
(mg)
Loại
mẫu
STT
1
Vial
C1
Mã hóa
SMELS
III
SM-C1
89,49
Montan
a II Soil
2
3
C1
C1
MO-C1
BC-C1
110,62
103,25
Brick
Clay
4
C4
C1
C2
C3
C4
BC-C4
1346,94
116,74
213,01
461,42
1350,34
3897,57
130,75
237,08
559,32
1660,27
3366,30
125,14
208,68
450,34
1428,98
3898,79
5
KC363-C1
KC363-C2
KC363-C3
KC363-C4
6
Gạch
CT-G15
7
8
9
LS15 KC363-LS
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
C1
C2
C3
C4
KC394-C1
KC394-C2
KC394-C3
KC394-C4
Gạch
CT-G25
2. Thực nghiệm
2.1. Chuẩn bị mẫu
LS25 KC394-LS
Các mẫu chuẩn SMELS III, Montana
II Soil, Brick Clay và các mẫu phân tích là
các mẫu gạch cổ khu di tích Cát Tiên
dạng bột được cân theo các khối lượng
khác nhau và đóng trong các lọ (vial)
bằng polyethylen nhằm khảo sát hiệu ứng
suy giảm gamma và thăng giáng thông
C1
C2
C3
C4
KC383-C1
KC383-C2
KC383-C3
KC383-C4
Gạch
CT-G26
LS26 KC383-LS
89
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
2.2. Xử lý số liệu
ISSN 2354-1482
a) Xác định hiệu suất tương đối
Hiệu suất tương đối được xác định
bằng cách sử dụng các tia gamma của
các hạt nhân hiện diện trong mẫu kích
hoạt như 59Fe (142, 192, 1099, 1291
keV), 134Cs (569, 604, 796, 801, 1365
keV), 152Eu (121, 344, 778, 1085, 1408
keV) và, 182Ta (67, 100, 152, 222,
1189, 1221, 1231 keV). Hiệu suất theo
năng lượng của mỗi hạt nhân sau đó
được chuẩn hóa về một đường cong
hiệu suất tương đối trên toàn dải năng
lượng từ 67 – 1408 keV và được khớp
∑
]
(1)
Trong đó ai là hệ số của hàm đa
thức bậc m.
Hình 2 biểu diễn hiệu suất tương
đối của mẫu Brick Clay (NIST 679).
Hình 1: Hình dạng lọ đựng mẫu vial và
mẫu hình học không xác định (LS)
2.1. Chiếu và đo mẫu
Các mẫu được chiếu 10 giờ tại
mâm quay lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt
với thông lượng neutron nhiệt tại vị trí
chiếu th = 3,5 x 1012 n.cm-2.s-1, tham
số lệch phổ trên nhiệt α = 0,073 và tỷ
số neutron nhiệt và neutron trên nhiệt f
= 37,3 [4]. Các mẫu sau khi chiếu, để rã
một thời gian thích hợp theo từng nhóm
nguyên tố và được đo trên hệ phổ kế
gamma sử dụng đầu dò bán dẫn siêu
tinh khiết loại GMX-30190 (ORTEC)
với hiệu suất ghi tương đối 30% và độ
phân giải năng lượng tại 1332,5 keV
Hình 2: Hiệu suất tương đối của đầu
dò đo trên mẫu Brick Clay (NIST 679)
b) Xác định hàm lượng nguyên tố
Khi một mẫu đồng nhất được chiếu
trong trường neutron, tỷ số hàm lượng
của nguyên tố x đối với nguyên tố y
60
của Co là 2,1 keV. Phổ gamma được
thu nhận thông qua chương trình
MASTRO.
( ( ))
(
)
(2)
( )
( ( ))
90
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
Trong đó: S là hệ số bão hòa trong
Trong đó x và ref là hàm lượng
thực nghiệm và hàm lượng chuẩn; σ là
quá trình chiếu
, D là hệ số
rã
rã trong quá trình đo
là hằng số phân rã, và là
, C là hệ số hiệu chính sự phân
,
{
khoảng thời gian chiếu, thời gian rã và
thời gian đo mẫu; f là tỷ số giữa thông
lượng neutron nhiệt và thông lượng
Với c là giá trị chứng nhận hoặc
neutron trên nhiệt, là tỷ số của
giá trị tham thảo của nguyên tố biểu
diễn dưới dạng tỷ số khối lượng không
có thứ nguyên (VD: 1mg/kg = 10-6).
Nếu giá trị z-score:
- |z-score| < 2,0 thì kết quả phân
tích được chấp nhận.
- |z-score| ≥ 2,0 thì kết quả phân
tích không được chấp nhận. Mẫu cần
được lập danh sách để phân tích lại.
3. Kết quả và thảo luận
Kết quả phân tích hàm lượng các
nguyên tố trong các mẫu chuẩn SMELS
III và Montana II Soil (SRM 2711a)
bằng phương pháp chuẩn nội IM-NAA
được cho trong bảng 3 và bảng 4. Hai
mẫu chuẩn này có khối lượng <100 mg
là khoảng khối lượng thường được sử
dụng trong phân tích bằng phương pháp
k0-INAA.
Đối với mẫu chuẩn SMELS III, đây
là mẫu chuẩn sử dụng để kiểm tra
QA/QC và đánh giá, xác định hiệu lực
của quy trình phân tích k0-INAA đối
với các đồng vị sống dài (T1/2 > 1 ngày)
Kết quả phân tích trong bảng 3 chỉ ra
14/15 nguyên tố đã được phân tích
bằng phương pháp IM-INAA sử dụng
Au làm chuẩn nội. Độ lệch tương đối
của giá trị hàm lượng phân tích so với
giá trị chuẩn <10% ngoại trừ nguyên tố
Yb (lệch 12,1%). Các giá trị phân tích
đều nằm trong z-score <2,0.
tích phân cộng hưởng (I0) và tiết diện
neutron nhiệt (0) đã hiệu chính sự lệch
phổ neutron trên nhiệt ( ; Np là diện
tích đỉnh gamma của hạt nhân quan
tâm; là hiệu suất ghi của đầu dò và
là hệ số k0 đối với 197Au [5].
Một chương trình máy tính có tên
IM-DALAT đã được phát triển dựa trên
ngôn ngữ lập trình Mathlab để tính toán
hàm lượng các nguyên tố bằng phương
pháp chuẩn nội. Độ tin cậy của chương
trình đã được kiểm tra và đánh giá
thông qua việc phân tích hàm lượng của
các mẫu chuẩn. Scandium (Sc) được sử
dụng như nguyên tố chuẩn nội để phân
tích thành phần các nguyên tố khác
trong mẫu chuẩn và các mẫu phân tích
khác. Phương pháp tương đối được sử
dụng để xác định hàm lượng tuyệt đối
của Sc trong mẫu.
c) Tiêu chí đánh giá kết quả
Trong thực nghiệm này, sử dụng
giá trị z-score tại độ tin cậy 95% để
đánh giá độ chính xác của phương pháp
bằng cách so sánh giá trị hàm lượng
thực nghiệm với giá trị chuẩn trong
trường hợp có xét đến độ không đảm
bảo đo của phương pháp. Giá trị z-
score được xác định theo biểu thức [6]:
x ref
z score
(3)
91
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
Bảng 3: Hàm lượng nguyên tố trong mẫu chuẩn SMELS III xác định bằng IM-INAA
Giá trị
Giá trị
Nguyên
phân tích
IM-INAA
(mg.kg-1)
Độ lệch
(%)
TT
chứng nhận
z-score
tố
(mg.kg-1)
1
2
3
4
5
Au
Co
Cr
Cs
Fe
In
0,879 ± 0,071
22,4 ± 1,81
92,3 ± 9,06
19,5 ± 0,83
7777 ± 610
486 ± 17
0,901 ± 0,016
24,3 ± 0,33
86,7 ± 0,33
20,8 ± 0,34
8200 ± 190
462 ± 19
-2,4
-7,8
6,5
-6,3
-5,2
5,2
-0,15
-0,79
0,79
-0,62
-1,25
0,82
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Sb
Sc
Se
Sr
Th
Tm
Yb
Zn
Zr
48,8 ± 2,1
1,12 ± 0,08
140 ± 9
7615 ± 606
26,8 ± 1,0
25,3 ± 5,4
23,2 ± 1,4
588 ± 38
51,2 ± 1,3
1,14 ± 0,031
131 ± 6
8159 ± 200
26,2 ± 0,9
23,3 ± 0,7
20,7 ± 0,5
618 ± 11
-4,7
-1,8
6,9
-6,7
2,3
-0,53
-0,11
0,89
-1,62
0,23
0,86
1,19
-0,80
-0,23
8,6
12,1
-4,9
-1,0
4532 ± 190
4580 ± 100
Đối với mẫu chuẩn Montana II Soil
SRM 2711a là mẫu chuẩn đất đá,
nguyên tố Sc được sử dụng làm chuẩn
nội. Hàm lượng của 16 nguyên tố đã
được xác định với |z| 2 và độ lệch
tương đối so với giá trị chuẩn < 10%.
Trường hợp giá trị hàm lượng nguyên
tố Ba và Ta có |z| > 2 và U mặc dù giá
trị z-score vẫn đảm bảo (|z| < 2) nhưng
có độ lệch tương đối cao so với giá trị
chứng nhận (>25%) do đó cần được
xem xét lại trong quy trình phân tích.
Trong thực nghiệm này, các mẫu được
chiếu 10 giờ trên mâm quay nên không
phân tích các đồng vị sống ngắn của
các nguyên tố Al, Ca, Cl, Cu, Mg, Mn,
Ti, V (T1/2 ~ vài phút đến vài giờ).
Bảng 4 trình bày các kết quả phân tích
và so sánh với giá trị chuẩn. Lưu ý, giá
trị trong dấu ngoặc là giá trị mang tính
thông tin hoặc tham khảo của mẫu
chuẩn và độ lệch chuẩn của các giá trị
này được tính bằng hàm Horwitz. So
sánh giá trị hàm lượng nguyên tố xác
định bằng phương pháp chuẩn nội IM-
cho thấy sai khác giữa 2 phương pháp <
15% ngoại trừ nguyên tố Ta. Tuy
nhiên, trong trường hợp này, giá trị
hàm lượng Ta trong báo cáo lại phù
hợp tốt với giá trị hàm lượng xác định
Bảng 4: Hàm lượng nguyên tố trong mẫu chuẩn Montana II Soil (SRM 2711a) xác
định bằng phương pháp chuẩn nội IM-INAA
Giá trị
Giá trị
chứng
Giá trị
phân tích
Giá trị
phân tích
ICP-MS [11]
(mg.kg-1)
Độ
lệch
(%)
Nguyên
phân tích
IM-INAA
(mg.kg-1)
TT
z-score
tố
nhận
k0-INAA [10]
(mg.kg-1)
(mg.kg-1)
1
2
3
Ba
Ce
Co
639 ± 14
72,1 ± 10,7
9,5 ± 0,5
730 ± 15
(70 ± 5,9)
9,89 ± 0,18
-12,5
3,1
-2,10
0,36
580 ± 71
76 ± 8,27
10 ± 0,16
760,16 ± 77,74
63,33 ± 5,79
10,27 ± 1,38
-3,6
-0,35
92
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
Giá trị
Giá trị
chứng
Giá trị
phân tích
Giá trị
phân tích
ICP-MS [11]
Độ
lệch
(%)
Nguyên
phân tích
IM-INAA
(mg.kg-1)
TT
z-score
tố
nhận
k0-INAA [10]
(mg.kg-1)
4
Cr
Cs
Eu
Fe%
Hf
La
47,8 ± 1,8
6,37 ± 0,26
1,03 ± 0,05
52,3 ± 2,9
6,7 ± 0,2
1,1 ± 0,2
-8,6
-5,0
-6,4
-2,4
-3,3
-2,1
-4,2
0,5
-0,98
-0,41
-0,40
-0,18
-0,28
-0,28
-0,54
0,04
54 ± 0,58
6,6 ± 0,38
1,03 ± 0,12
2,87 ± 0,05
9,4 ± 0,41
37,6 ± 2,53
141 ± 15
48,24 ± 1,68
6,67 ± 0,68
1,17 ± 0,16
-
5
6
7
2,75 ± 0,12 2,82 ± 0,04
8
8,9 ± 0,1
37 ± 7
9,2 ± 0,2
38 ± 1
-
9
30,53 ± 3,17
121,29 ± 12,95
23,04 ± 3,52
10,6 ± 1,47
5,51 ± 0,31
1,48 ± 0,19
10,72 ± 1,35
2,77 ± 0,35
2,95 ± 0,27
372,74 ± 96,7
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Rb
Sb
Sc
115 ± 10
23,9 ± 2,3
8,4 ± 0,4
120 ± 3
23,8 ± 1,4
8,5 ± 0,1
23,9 ± 0,52
8,49 ± 0,09
5,87 ± 0,1
0,4 ± 0,04
15,0 ± 0,83
-
-1,2
-5,9
35,6
-11,2
25,5
11,5
-4,6
-0,10
-0,48
2,25
Sm
Ta
Th
U
5,58 ± 0,76 5,93 ± 0,28
1,36 ± 0,11
13,3 ± 0,7
(1 ± 0,2)
15 ± 1
-1,06
1,89
3,78 ± 0,16 3,01 ± 0,12
Yb
Zn
3,35 ± 0,32
395 ± 54
(3 ± 0,4)
414 ± 11
0,86
3,43 ± 0,24
427 ± 44
-0,71
Nhằm khảo sát ảnh hưởng của hiệu
<10%. Điều đó chứng tỏ rằng các hiệu
ứng nêu trên có thể được giảm thiểu khi
sử dụng phương pháp IM-NAA. So
sánh các giá trị phân tích (đối với mẫu
lớn) và giá trị chứng nhận cho thấy sai
khác <10% trong hầu hết các nguyên tố
ngoại trừ nguyên tố Eu và Zn (~17%).
Có nhận xét rằng hàm lượng nguyên tố
Ta trong bảng 4 và bảng 5 phân tích
bằng phương pháp IM-NAA có sự phù
hợp tốt đối với giá trị chứng nhận và
giá trị phân tích bằng phương pháp
giá trị chứng nhận khoảng 60%, do đó
cần thiết phải xem lại quy trình phân
tích đối với nguyên tố này.
ứng tự che chắn neutron và hiệu ứng
suy giảm gamma trong mẫu, hai mẫu
chuẩn Brick Clay (SRM 679) với khối
lượng mẫu khác nhau (mẫu nhỏ 103mg
và mẫu lớn 1347mg) được sử dụng để
phân tích. Đối với phương pháp k0-
INAA truyền thống thì cần thiết phải
hiệu chính các hiệu ứng này. Tuy nhiên
đối với phương pháp IM-INAA thì việc
sử dụng một chuẩn nội và hiệu suất
tương đối từ các gamma phát ra từ các
hạt nhân hiện diện trong mẫu giải quyết
được vấn đề nêu trên. Các giá trị phân
tích được cho trong bảng 5. Có nhận
xét rằng, sự sai khác giữa hàm lượng
nguyên tố của mẫu nhỏ và mẫu lớn
93
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
Bảng 5: Hàm lượng nguyên tố trong mẫu chuẩn Brick Clay (SRM 679) xác định
bằng phương pháp chuẩn nội IM-INAA
z-
Giá trị
Giá trị
score
(đối
với
mẫu
lớn)
phân tích
ICP-MS
Giá trị
chứng nhận
(mg.kg-1)
phân tích
k0-INAA
Giá trị phân tích IM-NAA
Bias
(%)
(mg.kg-1)
Nguyên
(mg.kg-1)
TT
(mg.kg-1)
tố
Mẫu nhỏ
Mẫu lớn C4
C1
(1347mg)
(103mg)
1
2
Ba
Ce
Co
Cr
435 ± 73
104 ± 7
409 ± 83
95,5 ± 6,3
25,5 ± 1,1
109 ± 7
432,2 ± 9,8
105 ± 1,2
25,7 ± 0,3
109,7 ± 4,9
9,6 ± 0,05
1,9 ± 0,027
9,05 ± 0,21
4,43 ± 0,05
49,9 ± 0,5
43,3 ± 2,8
189 ± 3
-5,4
-9,0
-0,8
-0,6
-1,6
-15,8
-5,0
1,1
0,88
1,24
0,08
0,08
0,14
1,26
0,45
-0,09
0,09
-0,65
0,00
0,13
0,45
0,43
-0,18
2,71
369 ± 47
111 ± 6,76
26,5 ± 0,4
111 ± 3,84
8,7 ± 0,4
1,74 ± 0,03
9,29 ± 0,3
4,2 ± 0,5
45,5 ± 2,77
45 ± 3
420 ± 40
106 ± 10
3
25 ± 1,1
25,4 ± 2,5
4
117 ± 8
99 ± 9
5
Cs
9,22 ± 0,75
1,58 ± 0,1
8,87 ± 0,31
4,45 ± 0,34
51,4 ± 2,4
46,2 ± 11,95
188 ± 15
9,45 ± 0,65
1,6 ± 0,06
8,6 ± 0,29
4,48 ± 0,29
49,5 ± 2
46 ± 12
-
6
Eu
Fe%
Hf
-
7
-
8
4,1 ± 0,5
9
La
-0,8
6,2
-
10
11
12
13
14
15
16
Nd
Rb
Sc
-
189 ± 14
-
0,0
184 ± 26
21,9 ± 2,5
0,41 ± 0,05
1,14 ± 0,28
3,6 ± 0,4
-
184 ± 15
22,2 ± 0,8
1,13 ± 0,16
1,14 ± 0,14
3,9 ± 0,26
133 ± 14
22,5 ± 0,2
1,21 ± 0,01
-1,3
-6,6
-6,4
2,4
-
Ta
Tb
Yb
Zn
1,13 ± 0,11
-
1,12 ± 0,07 1,196 ± 0,019
-
3,77 ± 0,43
124 ± 8
3,68 ± 0,04
(150 ± 11)
-
-17,3
96 ± 10
Từ các kết quả phân tích hàm
Brick Clay SRM 679. Các mẫu bột
đựng trong vial C1, C2, C3, C4 và mẫu
có hình học không xác định (LS) được
phân tích bằng phương pháp IM-INAA.
Các giá trị phân tích được cho trong
bảng 6 đến bảng 8. Tỷ số giữa các giá
trị phân tích mẫu dạng bột C1 và mẫu
LS được chỉ ra trong Hình 3. Sự khác
biệt nhỏ hơn 15%. Điều này cho thấy
ưu điểm của phương pháp IM-NAA
trong việc giải quyết bài toán phân tích
các mẫu có kích thước bất kỳ và các đối
tượng mẫu cần được bảo tồn nguyên
trạng như các mẫu khảo cổ, mẫu vật
chứng hình sự, v.v…
lượng nguyên tố trong các mẫu chuẩn
có thể thấy tính khả thi của phương
pháp chuẩn nội trong việc giải quyết
các bài toán về khối lượng và hình học
mẫu khác nhau. Trên cơ sở đó, phương
pháp này được áp dụng để phân tích
thử nghiệm các mẫu thực tế. 03 mẫu
gạch cổ khu di tích Cát Tiên (CT-G15,
CT-G25 và CT-G26) được chiếu và
phân tích hàm lượng nguyên tố. Trong
thực nghiệm này, hàm lượng nguyên tố
chuẩn nội Sc trong mẫu gạch được xác
định bằng phương pháp so sánh tương
đối với hàm lượng Sc trong mẫu chuẩn
94
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
Bảng 6: Hàm lượng nguyên tố trong mẫu gạch cổ tháp CT-G15
Giá trị phân tích IM-NAA
(mg.kg-1)
C3
Nguyên
TT
tố
C1
C2
C4
LS15
1
2
Ce
Co
Cr
90,9 ± 4,3
18,9 ± 0,7
114 ± 6,8
13,1 ± 0,9
1,44 ± 0,11
5,11 ± 0,23
8,63 ± 0,49
140 ± 27
102 ± 5,5
18,9 ± 1
85,9 ± 3,4
19 ± 0,6
99,8 ± 3,6
18,8 ± 0,6
115 ± 4
95,7 ± 3,6
20 ± 0,6
3
113 ± 5,9
13,3 ± 1
107 ± 3,5
12,7 ± 0,6
1,31 ± 0,07
5,17 ± 0,16
8,32 ± 0,31
122 ± 5
110 ± 3,5
13,9 ± 0,5
1,43 ± 0,06
4,98 ± 0,16
9,36 ± 0,32
133 ± 6
4
Cs
13,8 ± 0,6
1,38 ± 0,06
5,03 ± 0,16
9,06 ± 0,31
130 ± 5
5
Eu
Fe%
Hf
1,46 ± 0,16
5,12 ± 0,20
9,11 ± 0,5
126 ± 12
1,9 ± 0,44
18,9 ± 0,8
1,7 ± 0,3
1,1 ± 0,16
3,55 ± 0,36
116 ± 16,3
6
7
8
Rb
Sb
9
1,24 ± 0,3
19 ± 0,7
1,27 ± 0,12
19 ± 0,6
1,22 ± 0,08
18,8 ± 0,6
1,8 ± 0,1
1,25 ± 0,05
18,8 ± 0,6
1,85 ± 0,1
1,08 ± 0,06
3,29 ± 0,12
99 ± 9
10
11
12
13
14
Sc
Ta
1,83 ± 0,2
1,09 ± 0,19
3,35 ± 0,44
116 ± 8,6
1,75 ± 0,1
1,04 ± 0,09
3,08 ± 0,16
110 ± 5,5
Tb
Tm
Zn
1,06 ± 0,07
3,56 ± 0,16
106 ± 4,1
Bảng 7: Hàm lượng nguyên tố trong mẫu gạch cổ tháp CT-G25
Giá trị phân tích IM-NAA
(mg.kg-1)
TT Nguyên tố
C1
C2
C3
C4
120 ± 4
LS25
1
2
Ce
Co
Cr
127 ± 4,4
22,4 ± 0,8
125 ± 4,7
12,3 ± 0,8
1,75 ± 0,1
5,58 ± 0,18
11,1 ± 0,47
132 ± 8
134 ± 4,7
22,3 ± 0,8
130 ± 4,7
12,1 ± 0,7
1,68 ± 0,12
5,70 ± 0,18
10,8 ± 0,41
128 ± 8
123 ± 4,1
22,9 ± 0,7
128 ± 4
120 ± 5,1
21,3 ± 0,7
124 ± 5,4
14,3 ± 0,6
1,74 ± 0,07
5,36 ± 0,17
11 ± 0,42
152 ± 7
22,7 ± 0,7
125 ± 3,9
3
4
Cs
12,4 ± 0,6
1,68 ± 0,07
5,49 ± 0,17
10,5 ± 0,34
130 ± 5
12,4 ± 0,5
1,62 ± 0,06
5,53 ± 0,20
10,6 ± 0,34
126 ± 4
5
Eu
Fe%
Hf
6
7
8
Rb
Sb
9
1,91 ± 0,23
21,1 ± 0,7
1,81 ± 0,2
1,22 ± 0,17
4,71 ± 0,42
134 ± 9,9
-
1,56 ± 0,11
21,2 ± 0,7
2 ± 0,1
1,65 ± 0,08
21,2 ± 0,7
2,09 ± 0,1
1,36 ± 0,06
4,07 ± 0,16
130 ± 4,4
1,5 ± 0,1
21,2 ± 0,7
2,2 ± 0,1
1,4 ± 0,1
3,36 ± 0,23
132 ± 4,1
10
11
12
13
14
Sc
21,2 ± 0,7
2,19 ± 0,2
1,26 ± 0,18
3,46 ± 0,23
136 ± 9,8
Ta
Tb
Tm
Zn
1,45 ± 0,08
3,73 ± 0,17
128 ± 4,6
95
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
Bảng 8: Hàm lượng nguyên tố trong mẫu gạch cổ tháp CT-G26
Giá trị phân tích IM-NAA
(mg.kg-1)
TT Nguyên tố
C1
C2
C3
C4
LS26
1
2
Ce
Co
Cr
99,4 ± 3,7
16,5 ± 0,7
109 ± 4,5
11,1 ± 0,7
1,33 ± 0,11
4,82 ± 0,16
8,28 ± 0,39
109 ± 9
99,8 ± 3,3
16,7 ± 0,6
114 ± 3,7
11 ± 0,6
92,9 ± 3,1
17,8 ± 0,6
101 ± 3,2
12,2 ± 0,5
1,36 ± 0,05
4,51 ± 0,14
8,28 ± 0,26
105 ± 5
92,2 ± 3,1
16,6 ± 0,5
109 ± 3,5
11,6 ± 0,5
1,35 ± 0,06
4,70 ± 0,17
8,78 ± 0,28
115 ± 5
92,9 ± 3,5
17,9 ± 0,6
101 ± 3,4
12,3 ± 0,5
1,39 ± 0,06
4,56 ± 0,15
8,16 ± 0,29
121 ± 8
3
4
Cs
5
Eu
Fe%
Hf
1,33 ± 0,07
4,73 ± 0,15
8,85 ± 0,3
118 ± 5
6
7
8
Rb
Sb
9
1,16 ± 0,06
18,4 ± 0,6
1,8 ± 0,2
-
-
-
1,11 ± 0,08
18,3 ± 0,6
1,81 ± 0,1
1,07 ± 0,07
2,96 ± 0,13
102 ± 4,2
10
11
12
13
14
Sc
18,2 ± 0,6
1,77 ± 0,1
1,01 ± 0,08
3,22 ± 0,17
97,5 ± 5,5
18,3 ± 0,6
1,79 ± 0,1
1,09 ± 0,05
3,39 ± 0,13
105 ± 6,8
18,1 ± 0,6
1,71 ± 0,1
1,04 ± 0,05
-
Ta
Tb
Tm
Zn
1,14 ± 0,15
3,18 ± 0,13
116 ± 11,7
91,8 ± 3,5
Hình 3: Tỷ số hàm lượng nguyên tố của mẫu lớn/nhỏ (LS/C1)
của các mẫu gạch Cát Tiên
4. Kết luận
Phương pháp chuẩn nội IM-INAA
đã được nghiên cứu và bước đầu áp
dụng cho phân tích nguyên tố trong các
loại mẫu hình học không chuẩn tại lò
phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Ưu điểm của
phương pháp này là có thể sử dụng mẫu
có hình học bất kỳ để phân tích, do đó
việc chuẩn bị mẫu như nghiền mịn, sấy,
cân, đóng gói được giảm thiểu đáng kể.
Các hiệu ứng tự che chắn neutron và hấp
thụ gamma đối với các mẫu lớn được tự
96
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
hiệu chính do sử dụng một nguyên tố
hiện diện trong mẫu làm chuẩn và sử
dụng các tia gamma phát ra của các hạt
nhân để xây dựng đường chuẩn hiệu suất
ghi tương đối của đầu dò trong dải năng
lượng quan tâm. Vì vậy phương pháp
này rất thích hợp với các mẫu đòi hỏi
phải giữ nguyên hình dạng mẫu như
mảnh gạch, gốm cổ, hợp kim… Việc áp
dụng phương pháp chuẩn nội kết hợp với
các phương pháp xử lý thống kê đa biến
trong giải quyết các bài toán phân tích
thành phần và phân nhóm hứa hẹn sẽ
đưa kỹ thuật phân tích hạt nhân phục vụ
nhu cầu xã hội.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. International Atomic Energy Agency (2018), Advances in neutron activation
analysis of large objects with emphasis on archaeological examples, IAEA-
TECDOC-1838, IAEA, Vienna
2. Nair AGC, Acharya R, Sudarshan K, Gangotra S, Reddy AVR, Manohar SB,
Goswami A (2003), Anal Chem 75:4868-4874
3. Acharya R, Swain KK, Sudarshan K, Tripathi R, Pujari PK, Reddy AVR
(2010), Nucl Instr Meth A doi: 10.1016/j.nima.2010.02.056
4. Manh-Dung Ho, Quang-Thien Tran, Van-Doanh Ho, Dong-Vu Cao, Thi-
Sy Nguyen (2016), “Quality evaluation of the k0-standardized neutron activation
analysis at the Dalat research reactor”, J Radioanal Nucl Chem (2016) 309: 135.
5. De Corte, F., Simonits, A., (2003), “Recommended nuclear data for use in
the k0-standardization of neutron activation analysis”, Atomic Data
Nucl. Data Tables 85, 47–67
6. International Atomic Energy Agency (2001), Quality Aspects of Research
Reactor Operations for Instrumental Neutron Activation Analysis, IAEA-TECDOC-
1218, IAEA, Vienna
7. Horwitz W, Albert R (2006), “The Horwitz ratio (HorRat): A useful index of
method performance with respect to precision”, J AOAC Int 89:1095–1109.
8. M. Rossbach, M. Blaauw (2006), “Progress in the k0-IAEA program”, Nucl.
Instr. and Meth., A 564, 698-701
9. M. Rossbach, M. Blaauw, M.A. Bacchi, Xilei Lin (2007), “The k0-IAEA
program”, J. Radioanal. Nucl. Chem., Vol. 274, No. 3, 657-662
10.Cao Đông Vũ và cộng sự (2012), “Nghiên cứu nguồn gốc di vật đất nung khu
di tích Cát Tiên bằng phương pháp phân tích hạt nhân và thống kê đa biến”, Đ tài
cấp ộ, Mã số ĐT 01/10/NLNT, Viện Nghiên cứu hạt nhân
11.Byers, H. L., McHenry, L. J., & Grundl, T. J. (2016), “Forty-Nine Major and
Trace Element Concentrations Measured in Soil Reference Materials NIST SRM
2586, 2587, 2709a, 2710a and 2711a Using ICP-MS and Wavelength Dispersive-
XRF”, Geostandards
and
geoanalytical
research, 40(3),
433–445.
97
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 20 - 2021
ISSN 2354-1482
12.Scheid, N., Becker, S., Dücking, M., Hampel, G., Volker Kratz, J., Watzke,
P., Zauner, S. (2009), “Forensic investigation of brick stones using instrumental
neutron activation analysis (INAA), laser ablation-inductively coupled plasma-mass
spectrometry (LA-ICP-MS) and X-ray fluorescence analysis (XRF)”, Applied
Radiation
and
Isotopes, 67(12),
2128–2132,
DEVELOPMENT OF THE INTERNAL STANDARD METHOD
IN NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS AT
THE DALAT RESEARCH REACTOR
ABSTRACT
The k0-standardization INAA method has recently developed and applied in
analysis of geological, biological and environmental samples at the Dalat research
reactor. To enhance the analytical capability, a k0-based internal monostandard
INAA method (IM-NAA) has been investigated to determine elemental concentrations
in samples of large size and non-standard geometry. In this method, one of the
elements present in the sample is used as an internal monostandard and the relative
efficiency could be obtained by using -rays of the activation products in the sample
itself in order to correct the -ray self-attenuation and geometrical effects. Three
Standard Reference Materials of SMELS III, Montana II Soil (SRM 2711a) and Brick
Clay (SRM 679) have been used to validate the method. The accuracy of the method
was evaluated by using z-score and % relative standard deviation. The IM-NAA
method has been applied to determine the elemental concentrations in the clay bricks
at Cat Tien archaeological site.
Keywords: IM-NAA method, non-standard geometry, Dalat research reactor
(Received: 22/4/2020, Revised: 11/5/2020, Accepted for publication: 26/5/2020)
98
11 trang
8320
Free
Bạn đang xem tài liệu "Phát triển phương pháp chuẩn nội trong phân tích kích hoạt neutron tại Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- phat_trien_phuong_phap_chuan_noi_trong_phan_tich_kich_hoat_n.pdf
