ĐẠII HỌ
ĐẠ
HỌC QUỐ
QUỐC GIA THÀNH PHỐ
PHỐ H
 HỒ
Ồ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI
ĐẠI HỌ
HỌC KHOA HỌ
HỌC TỰ 
TỰ  NHIÊN
 NHIÊN
KHOA VẬ
VẬT LÝ – 
LÝ –  VẬ
 VẬT LÝ K Ỹ THU
 THUẬ
ẬT
BỘ MÔN VẬ
VẬT LÝ HẠ
HẠT NHÂN

KHÓA LUẬ
LUẬN TỐ
TỐT NGHIỆP
NGHIỆP ĐẠI
ĐẠI HỌ
HỌC

ĐỀ TÀI:
ĐỀ
 TÀI:

NGHIÊN CỨ 
CỨ U SỰ 
SỰ  VẬ
 VẬN CHUYỂ
CHUYỂN
NGUYÊN TỐ
TỐ PHÓNG XẠ
XẠ T
 TỪ 
Ừ  ĐẤ
ĐẤT
T LÊN THỰ 
THỰ C VẬ
V Ậ T 

SVTH: Bùi Ngọ
Ngọc Thiệ
Thiện
CBHD: PGS. TS. Trương Thị H
Thị Hồồng Loan
CBPB: ThS. Huỳ
Huỳnh Nguyễ
Nguyễn Phong Thu

TP. HỒ

HỒ CHÍ MINH – 
MINH –  THÁNG 7 NĂM 2019 
2019 

 


 

ĐẠII HỌ
ĐẠ
HỌC QUỐ
QUỐC GIA THÀNH PHỐ
PHỐ H
 HỒ
Ồ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI
ĐẠI HỌ
HỌC KHOA HỌ
HỌC TỰ 
TỰ  NHIÊN
 NHIÊN
KHOA VẬ
VẬT LÝ – 
LÝ –  VẬ
 VẬT LÝ K Ỹ THU
 THUẬ
ẬT
BỘ MÔN VẬ
VẬT LÝ HẠ

HẠT NHÂN

KHÓA LUẬ
LUẬN TỐ
TỐT NGHIỆP
NGHIỆP ĐẠI
ĐẠI HỌ
HỌC

ĐỀ TÀI:
ĐỀ
 TÀI:

NGHIÊN CỨ 
CỨ U SỰ 
SỰ  VẬ
 VẬN CHUYỂ
CHUYỂN
NGUYÊN TỐ
TỐ PHÓNG XẠ
XẠ T
 TỪ 
Ừ  ĐẤ
ĐẤT
T LÊN THỰ 
THỰ C VẬ
V Ậ T 

SVTH: Bùi Ngọ
Ngọc Thiệ

Thiện
CBHD: PGS. TS. Trương Thị H
Thị Hồồng Loan
CBPB: ThS. Huỳ
Huỳnh Nguyễ
Nguyễn Phong Thu

TP. HỒ
HỒ CHÍ MINH – 
MINH –  THÁNG 7 NĂM 2019 


 

LỜ I CẢ
CẢM ƠN
ƠN  
Để hoàn thành đượ c khóa luận tốt nghiệp này, em đã nhận đượ c sự quan tâm
giúp đỡ   tt ận tình của Quý Thầy Cô, anh chị, gia đình và bạn bè. Em xin bày tỏ lòng
trân tr ọng và cảm ơn đến:
Cô PGS. TS. Trương Thị Hồng Loan là người đã truyền đạ t những kiến thức

cơ bản và những kinh nghiệm quý báu trong quá trình th ực hiện khóa luận. Cô là
người đã tận tình chỉnh s ửa và đóng góp ý kiến giúp em hoàn thành khóa lu ận m ột
cách tốt nhất. Cô cùng là ngườ i cho em các lờ i khuyên hữu ích trong học tậ p và
cuộc sống.

Anh Vũ Ngọc Ba, k ỹ  thuật viên của Phòng Thí nghiệm K ỹ  thuật Hạt nhân,
đã hướ ng
ng dẫn tận tình và truyền đạt kiến thức quý báu trong quá trình thực hiện

khóa luận. Anh giành nhiều thờ i gian và tâm huyết giúp em hoàn thành khóa lu ận
này. Anh cũng  đã tin tưở ng
ng và tạo điều kiện r ất nhiều để em có thể  thử thách bản
thân khi tậ p nghiên cứu trong môi trườ ng
ng học thuật.
Chị  Huỳnh Nguyễn Phong Thu, k ỹ  thuật viên của Phòng Thí nghiệm K ỹ 
thuật Hạt nhân, đã chỉnh sửa khóa luận này r ất
ất chu đáo và đưa ra nhữ ng góp ý r ất

chân thành và xác đáng giúp em hoàn thiệ n khóa luận.
Quý thầy cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã
truyền đạt những kiến thức n ền t ảng và tạo m ọi điều kiện cho sinh viên h ọc t ậ p và
rèn luyện.
Các anh chị  học viên đang thực hiện đề  tài luận văn thạc sĩ: anh Đạ o, chị 
Trườ ng,
ng, anh Mẫn đã chỉ b ảo và giúp đỡ  em
  em trong công việc x ử  lý mẫu và xử lý số 
liệu cũng như là động viên em trong quá trình thực hiên khóa luận.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình đã làm hậu phương vững chắc cho em yên
tâm thực hiện luận văn. 
Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2019 

Bùi Ngọ
Ngọc Thiệ
Thiện 

i


 


MỤC LỤ
LỤC 

LỜI CẢM ƠN ............
.........................
...........................
...........................
..........................
...........................
...........................
...........................
.................
... I 
MỤC LỤC ...........................
........................................
...........................
...........................
..........................
..........................
...........................
.....................
....... II 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ  VI
 VIẾT TẮT .........................
.......................................
...........................
................
... IV 
DANH MỤC CÁC BẢ NG.............

..........................
...........................
...........................
...........................
...........................
......................
.........V 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............
.........................
...........................
...........................
...........................
.............. VI 
MỞ ĐẦU .............
..........................
...........................
...........................
...........................
...........................
..........................
...........................
........................
..........1 

CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN ............
..........................
...........................
..........................
...........................
...........................

.....................
........3 
1.1 Tình hình nghiên cứu ..........................
........................................
...........................
...........................
...........................
.......................
..........3 
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giớ i .........................
......................................
..........................
........................
...........3 
1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nướ c .........................
......................................
..........................
..........................
.............4 
1.2 Nguồn gốc phóng xạ môi trườ ng
ng ..........................
.......................................
...........................
...........................
...................
......4 
1.2.1 Phóng xạ tự nhiên ...........................
........................................
..........................
...........................

...........................
.....................
........4 
1.2.2 Phóng xạ nhân tạo.............
o...........................
...........................
..........................
...........................
...........................
.....................
........6 
1.3 Ảnh hưở ng
ng của phóng xạ đến sức khỏe con ngườ i ..........................
.......................................
...................
......6 
1.4 Khả năng hấ p thu khoáng chất và phóng xạ của thực vật...........................
...................................
........7  
........................10 
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NG HIÊN CỨ U ........................
2.1 Đối tượ ng
ng nghiên cứu .........................
.......................................
...........................
...........................
...........................
.....................
........10 


2.2 Phương pháp phân tích.............
...........................
...........................
..........................
...........................
...........................
...................
......11 
2.2.1 Phương pháp thu thậ p và xử lý mẫu .........................
.......................................
...........................
...................
......11 
2.2.2 Hệ phổ k ế gamma phông thấ p gamma HPGe ...............
............................
...........................
................13 

2.2.3 Phương pháp xác định đồng vị phóng xạ trên hệ phổ k ế HPGe ...............
.................14 
2.2.4 Xác đinh hiệu suất mẫu phân tích ..................
...............................
...........................
...........................
.................
....17 
2.2.5 Phương pháp tính hoạt độ phóng xạ bằng hệ phổ k ế gamma HPGe .........
.........18 
..........................
...........................

........................
..........19 
2.2.6 Phương pháp tính trung bình có trọng số .............
ii


 

2.2.7 Giớ i hạn phát hiện hoạt độ (MDA) ..........................
........................................
...........................
...................
......19 
2.2.8 Hoạt độ tươi của rau ............
.........................
..........................
..........................
...........................
...........................
.................
....19 
2.2.9 Hệ số vận chuyển đồng vị phóng xạ từ đất lên thực vật..........................
..............................2200 
2.2.10 Suất liều hiệu dụng hằng năm ............
..........................
...........................
..........................
..........................
.............21 


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬ N .........................
......................................
..........................
......................
.........23 
3.1 Hoạt độ đồng vị phóng xạ tự nhiên trong đất .........................
.......................................
..........................
............23 
3.2 Hoạt độ đồng vị phóng xạ tự nhiên trong rau ..................
...............................
...........................
....................
......25 
3.3 Hệ số vận chuyển phóng xạ từ đất lên thực vật ..........................
........................................
......................
........28 
3.4 Suất liều hiệu dụng hằng năm .............
...........................
...........................
..........................
...........................
......................
........32 
K ẾT LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ.............
..........................
..........................
..........................
...........................

...........................
.................
....34 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............
.........................
...........................
...........................
...........................
...........................
.......................
..........36 
PHỤ LỤC ............
.........................
...........................
...........................
...........................
...........................
..........................
...........................
......................
........40 

iii


 

DANH MỤ
MỤC CÁC KÝ HIỆ
HIỆU, TỪ 

TỪ  VIẾ
 VIẾT TẮ
TẮT
Chữ 
Ch
ữ  viế
 viết tắ
tắt

Tiế
Tiếng Anh

Ti
Tiếếng Việ
Việt

AED

Annual Effective Dose

Suất liều hiệu dụng hằng năm 

DCF

Dose Conversion Factor

Hệ số chuyển đổi liều

FI


Food Ingestion rate

Tốc độ tiêu thụ thực phẩm

HPGe

High Pure Germanium

Germanium siêu tinh khiết

IAEA

ICRP

MDA

TENORM

International Atomic Energy Cơ quan Năng lượ ng
ng Nguyên tử 
Agency

Quốc tế 

International Convention for

Hiệp ướ c Quốc tế về Bảo vệ bức

Radiological Protection


xạ 

Minimum Detectable

Giớ i hạn phát hiện hoạt độ 

Activity
Technologically Enhanced

Phóng xạ tự nhiên được tăng

 Naturally Occurring

cườ ng
ng bở i công nghệ 

Radioactive Materials
TF

Transfer Factor

Hệ số vận chuyển

UNSCEAR

United Nations Scientific
Committee on the Effects of

Ủy ban Khoa học Liên Hiệ p Quốc
về các hiệu ứng của bức xạ 


Atomic Radiation

iv


 

DANH MỤ
MỤC CÁC BẢ
BẢNG
Bảng 2.1: Các đỉnh năng lượng đượ c sử dụng để xác định hoạt độ phóng xạ  ........15 
Bảng 3.1: Hoạt độ phóng xạ trong đất của các khu vực trên thế giớ i (Bq/kg) .........
.........25 
Bảng 3.2: Hoạt độ phóng xạ trong rau ở  các
 các khu vực trên thế giớ i (Bq/kg) ............27 
Bảng 3.3: Hệ số vận chuyển từ đất lên thực vật của các khu vực trên thế giớ i .......31 

v


 

DANH MỤ
MỤC CÁC HÌNH VẼ,
VẼ, ĐỒ TH
ĐỒ THỊỊ 
Hình 2.1: Vị trí lấy mẫu .........................
......................................
...........................

...........................
...........................
..........................
............11  
Hình 2.2: Hệ phổ k ế bán dẫn HPGe GC3520 .........................
.......................................
...........................
...................
......14 
Hình 2.3: Giao diện sử dụng phần mềm Angle.......................
.....................................
...........................
...................
......17 
Hình 3.1: Hoạt độ phóng xạ trong các mẫu đất ở   vvị trí tr ồng
ồng rau tương ứng...........23 
Hình 3.2: Hoạt độ phóng xạ trong các mẫu rau tươi .............
..........................
...........................
......................
........26 
Hình 3.3: Hệ số vận chuyển phóng xạ từ đất lên thực vật ..........................
.......................................
.............28 
Hình 3.4: Suất liều hiệu dụng của các đồng vị trong các mẫu rau ...............
...........................
............32 
Hình 3.5: Tổng suất liều hiệu dụng hằng năm trong các mẫu rau ..........................
............................32 


vi


 

MỞ  ĐẦ
ĐẦU
U
Môi trườ ng
ng xung quanh chúng ta luôn tồn tại các đồng vị phóng xạ, có nguồn
gốc tự  nhiên và nhân t ạo. Các nguồn phóng xạ  tự  nhiên phổ  biến nhất là do sự 
 phong hóa quặng khoáng, sự xói mòn và sự phun trào của núi lửa, trong khi nguồn
 phóng xạ nhân tạo bao gồm quá trình sản xu ất và thử nghiệm vũ khí hạt nhân, hầm
chứa ch ất thải phóng xạ và các sự  cố h ạt nhân. Các nguồn phóng xạ nhân tạo tiềm

năng khác là đốt than, sản xuất xi măng,  sản xuất phân bón phosphate và nguồn
ằng con ngườ i chịu tác động từ phóng xạ 
 phóng xạ sử dụng trong y khoa. Ướ c tính r ằng
tự nhiên là 79%, từ phóng xạ nhân tạo s ử d ụng trong y khoa là 19% và do s ự rò r ỉ 
 phóng xạ từ các nhà máy hạt nhân và thử nghiệm vũ khí hạt nhân là 2% [11].

ưở ng
Trong quá trình sinh tr ưở 
ng và phát triển, thực vật hấp thu các đồng vị phóng
xạ  tự nhiên hay nhân t ạo ở   môi trườ ng
ng xung quanh. Vì thế, trong thực vật vẫn tồn
tại một lượ ng
ng phóng xạ  tự nhiên, nhân tạo nhất định nhưng tùy mức độ phóng xạ 
mà có sự ảnh hưở ng
ng khác nhau đến sức khỏe con ngườ i.i. Tuy nhiên, tình hình phông

nền phóng xạ ngày càng tăng do các sự  cố rò r ỉ hạt nhân, ô nhiễm môi trườ ng
ng do sự 
khai thác quặng và tro xỉ t ừ nhà máy nhiệt điện mà các đồng v ị phóng xạ t ự nhiên,
nhân tạo có thể phát tán vào đất tr ồng,
ồng, nước tướ i,i, không khí và lắng động trên bề 
mặt lá. Từ  đó gây nguy cơ nhiễ m bẩn phóng xạ  ở   thực vật. Theo IAEA, mô hình

Đất - Thực v ật - Con người là con đường tác độ ng chính của phóng xạ  đối v ớ i con
ngườ ii.. Một khi đồng vị phóng xạ  đượ c hấ p thụ  bở i thực vật, chúng sẽ  thông qua
gián tiế p chu ỗi th ức ăn đi vào cơ thể  động vật và cuối cùng là con ngườ i ho ặc m ột
cách tr ực ti ếp khi con người ăn rau xanh. Gi ống như kim loại n ặng, đồng v ị phóng
xạ khó có thể  đượ c làm giảm một cách tự nhiên hay nhân tạo. Vì thế, các đồng vị 
 phóng xạ tr ởở  thành
 thành yếu tố gây nguy hiểm đến sức khỏe ngườ i dân khi bị phơi
 phơi nhiễ m
hoặc khi sử dụng các loại thực vật bị nhiễm bẩn phóng xạ.
Từ  những nhận định trên, đề tài:  “Nghiên c ứ 
ứ u sự  v 
 v ận chuy ể 
ển
  phóng x ạ t ừ 
ừ 

đấ t lên thự c v ật ” có ý nghĩa và rất cần thiết để bước
 bước đầu thực hiện đánh giá hoạt độ 
của các đồng vị phóng xạ trong đất và trong cây tr ồng, đánh giá sự vận chuyển đồng

1



 

vị phóng xạ từ đất lên các loại cây khác nhau. Từ đó tính toán  và đánh giá tác động
của các đồng vị phóng xạ trong thực vật đến sức khỏe ngườ i tiêu dùng.

Qua đó, đề tài góp phần đóng góp cơ sở   dd ữ li ệu v ề phông nền phóng xạ c ủa
đất nông nghiệ p và rau khi có sự c ố v ề phóng xạ, đóng góp cho nhữ ng nghiên cứu
tương lai trong việc sử dụng thực vật trong công nghệ cải tạo ô nhiễm môi trườ ng.
ng.
 Nội dung khóa luận gồm ba phần chính:

Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên c ứu trong nướ c và trên thế  giớ ii,,
nguồn gốc của các đồng vị phóng xạ, ảnh hưở ng
ng của phóng xạ  đến con ngườ i và

ườ ng
môi tr ườ 
ng xung quanh. Khái quát về sự hấ p thu các khoáng ch ất và đồng vị phóng
xạ của thực vật.

Chương 2:
2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứ u: Khái quát về khu vực lấy
mẫu và những loại rau đượ c sử dụng trong đề tài. Trình bày phương pháp thu thậ p,
 bảo quản và xử  lý mẫu. Giớ i thiệu về  hệ  phổ  k ế gamma HPGe, các thông s ố  đặc
trưng của đầu dò HPGe, các chương trình hổ  tr ợ:
ợ: chương trình phân tích phổ  Genie

2k, chương trình tính toán hiệu suất, phương pháp hiệu chuẩn năng lượ ng,
ng, chuẩn
hiệu suất và xác định hoạt độ 


Chương 3: K ết qu ả và thảo luận: Trình bày k ết qu ả  tính toán đồng v ị phóng
xạ  tự  nhiên trong đất ở   vị  trí tr ồng rau, hoạt độ  phóng xạ  trong rau, hệ  số  vận
chuyển của đồng vị phóng xạ  từ  đất lên rau, liều hi
h iệu d ụng hằng năm do ăn lượ ng
ng

rau đã trồng đối vớ i người trưở ng
ng thành. Từ  đó đưa ra những nhận định đánh giá về 
mức phông phóng xạ  trong đất  –  rau
  rau và mức phơi nhiễm phóng xạ  nếu có đối vớ i
con ngườ i,i, khả năng vận chuyển phóng xạ ở  các
 các loại cây khác nhau, và các đồng vị 
 phóng xạ khác nhau.

2


 

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tình hình nghiên cứ 
cứ u
1.1.1 Tình hình nghiên cứ 
cứ u trên thế
thế gi
 giớ 
ớ i
 Năm 2013, Tettey-Larbi và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá hoạt
độ và liều hiệu dụng hằng năm của các đồng vị phóng xạ tự nhiên 238U, 232Th và 40K

trong thảo mộc. K ết quả thu đượ c cho thấy hoạt độ của 238U, 232Th và 40K lần lượ t là
31,8 ± 2,8 Bq/kg, 56,2 ± 2,3 Bq/kg và 839,8 ± 11,9 Bq/kg. Ho ạt độ  của
232Th

238U

và

cao nhất ghi nhận đượ c ở  cây
 cây xà cừ. Hoạt độ của 40K cao nhất đượ c tìm thấy ở  

cỏ  roi ngựa. Tổng liều hiệu dụng hằng năm  trong khoảng từ  0,026 ± 0,001 đến

0,042 ± 0,002 mSv/năm. Giá tr ị trung bình là 0,035 ± 0,001 mSv/năm thấp hơn tổng
liều hiệu dụng hằng năm của thế giớ i là 0,3 mSv/năm đối vớ i chiếu xạ trong do tiêu
hóa (UNSCEAR, 2000) [29].

 Năm 2016, Yadav và cộng s ự đã tiến hành xác định hoạt độ của các đồng vị 
 phóng xạ tự nhiên 40K, 226Ra và 232Th trong cây lúa mì trong vòng hai năm bằ ng h ệ 
 phổ k ế gamma. Hoạt độ của 40K, 226Ra và 232Th lần lượt đượ c tìm thấy trong hạt lúa
mì khoảng từ  111,3 Bq/kg đến 245,7 Bq/kg, từ  0,04 Bq/kg đến 0,37 Bq/kg và từ 
0,015 Bq/kg đến 0,11 Bq/kg. Hoạt độ  của 40K,

226Ra

và

232Th

đượ c tìm thấy trong


đất l ần lượ t là 544,7 ± 14,6 Bq/kg, 41,0 ± 1,6 Bq/kg, 32,3 ± 1,2 Bq/kg. Trung bình
hệ số vận chuyển 40K, 226Ra và 232Th lần lượ t là 0,371 ± 0,070, 0,003 ± 0,002, 0,001
± 0,001. Liều hiệu dụng hằng năm do tiêu hóa lúa mì c ủa 40K,

226Ra

và

232 Th

lần

lượ t là 1,37×10-1 mSv/năm, 4,14×10-3 mSv/năm, 1,1×10-3 mSv/năm [27].
 Năm 2018, Pew Basu và cộ ng s ự  đánh giá liều chiếu x ạ trong của 40K trong
lương thực và thực phẩm của dân cư khu vực nhà máy hạt nhân Kalpakkam. K ết
quả  thu đượ c cho thấy hoạt độ riêng của 40K của thực phẩm tươi trong khoảng từ 
10,44 ± 1,11 đến 129,00 ± 13,64 Bq/kg khối lượng tươi. Hoạt độ   riêng của 40K
trong thực phẩm đã qua chế  biến trong khoảng từ 10,85 ± 1,10 Bq/kg đến 60,71 ±
6,15 Bq/kg khối lượng tươi. Liều hiệu dụng hằng năm do tiêu hóa 40K trong thực
 phẩm tươi là 93,81 ± 7,30 µSv/năm. Liều hiệu dụng hằng năm do tiêu hóa 40K là
33,47 ± 0,79 µSv/năm cho nam và 26,31 ± 0,62 μSv/năm cho nữ [26].
3


 

1.1.2 Tình hình nghiên cứu
cứu trong nướ c
Các nhà khoa học trong nướ c cũng đã và đang thực hiện những nghiên cứu

về sự vận chuyển đồng vị phóng xạ tự nhiên, đồng vị phóng xạ nhân tạo và kim loại
nặng từ đất lên thực vật cũng như trong các thực phẩm thiết yếu khác.

 Năm 2014, Lưu Việt Hưng đã tiến hành nghiên cứu sự tích tụ  của đồng vị 
 phóng xạ từ  đất lên thực vật. K ết quả cho thấy các loại nông sản như rau ngót, chè,
ngô tr ồng
ồng trên đất Ferralic Acrisol (thôn Chiềng, xã Thu Cúc, huyện Tân Sơn, tình
Phú Thọ) cùng vớ i t ụ  khoáng đất hi ếm và phóng xạ có mức tích tụ các nhân phóng
xạ trong phần ăn uống đượ c không cao. Hệ s ố v ận chuyển 238U và 232Th t ừ  đất vào
thân và lá nông sản dao động từ  1 đến 2%. Hệ  số  vận chuyển của 137Cs và 90Sr từ 

đất vào nông sản cao hơn so vớ i 238U và 232Th, dao động từ 0,01 đến 0,7 [3].
 Năm 2018, Đặng Đức Nh ận và cộng sự đã tiến hành đánh giá hoạt độ phóng
xạ trong chuỗi 232Th và 238U và 40K, 90Sr, 137Cs và 239+240Pu trong thực phẩm tươi và
đã qua chế biến ở  đồng bằng sông Hồng. K ết quả thu đượ c cho thấy đồng vị có hoạt

độ cao nhất trong thực phẩm đã qua chế  biến là 40K từ 23 ± 5 Bq/kg ứng vớ i gạo
đến 347 ± 50 Bq/kg  ứng v ớ i đậu h ủ. Hoạt độ của 210Po trong thực phẩm đã qua chế 
 biến trong khoảng từ  giớ i hạn đo đượ c 5 mBq/kg khối lượ ng
ng khô ứng vớ i gạo đến
4,0 ± 1,6 Bq/kg khối lượ ng
ng khô ứng vớ i sò. Hoạt độ  của các đồng vị  khác trong
chuỗi 232Th và 238U thấ p, trong khoảng từ giớ i hạn đo dượ c 0,02 Bq/kg đến 1,1 ± 0,3
Bq/kg. Hoạt độ  của 90Sr,

137Cs

và

239+240Pu


trong thực phẩm thấ p so với đồng vị 

 phóng xạ  tự nhiên. Liều chiếu hằng năm  đối với người trưở ng
ng thành ở   đồng bằng
sông Hồng ướ c tính từ 0,24 đến 0,42 mSv/năm v ớ i tr ị  trung bình là 0,32 mSv/năm .

Trong đó gạo, rau và đậ u hủ đóng góp lần lượ t 16,2%, 24,4% và 21,3% [30].
1.2 Ngu
Nguồồn gố
gốc phóng xạ
xạ môi trườ ng
ng
1.2.1 Phóng xạ
xạ t
 tự 
ự  nhiên
 nhiên
P hó
hóng
ng x ạ nguyên thủ y

Trong tự  nhiên tác động nhiều nh ất t ớ i m ọi sinh vật trên Trái Đất là đồng v ị 
 phóng x ạ nguyên thủy. Đây là những đồng v ị  đã xuất hi ện t ừ th ời điểm hình thành

Trái đất. Các đồng v ị phóng xạ nguyên thủy t ồn t ại trong vỏ  Trái Đất và có chu k ỳ 
4


 


 bán rã gần bằng tuổi của Trái đất là khoảng 4,7×109 năm. Đồng vị phóng xạ nguyên
thủy đượ c chia làm hai nhóm chính là đồng v ị phóng xạ phân rã tr ực ti ế p thành hạt
nhân bền và đồng vị phóng xạ phân rã thành chuỗi.

Đồng v ị phóng xạ phân rã tr ực ti ế p thành
t hành h ạt nhân bền đóng góp nhiều nh ất
vào liều tác động đến con ngườ i là 40K. 40K có chu k ỳ bán rã là 1,25×109  năm nên
vẫn còn tồn tại tớ i ngày nay. 40K có độ  phổ  cậ p 0,012% cùng vớ i 39K và 41K. 40K

đượ c tìm thấy nhiều trong lương thực thực phẩm vì kali là nguyên tố  dinh dưỡ ng
ng
thiết yếu cho mọi sinh vật sống [19].
Các đồng v ị phóng xạ  phân
phân rã thành
th ành các đồng v ị con cháu vớ i chu k ỳ bán rã
ngắn, cuối cùng là tạo thành đồng vị chì bền, đứng đầu là 238U, 235U và 232Th. Tất cả 

các đồng vị con cháu của các dãy đều có chu k ỳ bán rã r ất nhỏ  so với các đồng vị 
mẹ, do đó trong điề u ki ện lý tưở ng
ng các dãy đều cân bằng phóng xạ, t ức là hoạt tính
 phóng xạ của mọi đồng vị phóng xạ trong mỗi dãy đều như nhau. 
Chuỗi thorium (A=4n) mang tên đồng vị  sống lâu nhất còn tồn tại trong tự 
nhiên là
236U

232Th

vớ i chu k ỳ bán rã là 14,2×109  năm. Thực ra, nhân mẹ  của


232 Th

là

vớ i chu k ỳ bán rã là 2,4×107  năm, khoảng 1/100 lần tuổi Trái Đất và do đó

không còn tìm thấy trong tự nhiên. Chuỗi thorium k ết thúc vớ i đồng vị 208Pb [9].
Chuỗi uranium (A=4n+2) mang tên đồng vị  sống lâu nhất

238U

vớ i chu k ỳ 

 bán rã là 4,5.109  năm và là đồng vị  có độ  phổ  cậ p lớ n vớ i 99,28% [9].

238 U

nói

chung có thể tìm thấy trong các mẫu đất đá, các sả n phẩm thương mại như phân
 bón, thức ăn và tích lũy trong mô và xương con người. Các đồ ng v ị con quan tr ọng
trong chuỗi uranium là 226Ra, 222Rn và 210Pb do tác động của các đồng vị  này đến

con ngườ i.i.
Chuỗi actinium (A=4n+3) được đặt tên với đồng vị đượ c tìm thấy đầu tiên là
227Ac.

Chuỗi actinium bắt đầu với đồng vị phóng xạ 235U có chu k ỳ bán rã là 7,1.108 

năm với độ phổ cậ p là 0,71% và k ết thúc với đồng vị 207Pb [9].

P hó
hóng
ng x ạ vũ trụ 

Phóng xạ  vũ trụ  được sinh ra do tương tác giữa tia vũ trụ   vớ i các vật chất
trong tầng khí quyển của Trái Đất. Chu k ỳ bán rã của các đồng vị này từ  một vài
5


 

giây tớ i hàng ngàn năm, hàng triệu năm và một vài đồ ng v ị là bền. Do phần l ớ n tia

vũ trụ bị cản lại bở i từ  trườ ng
ng của Trái Đất hoặc bị hấ p th ụ bở i tầng khí quyển, một
số r ất
ất ít đến đượ c bề mặt Trái Đất. Do đó, các đồng vị này đóng góp rất nhỏ vào liều

cho đại đa số dân cư ở  m
 mặt đất và chỉ tăng dần theo độ cao [19]. Các đồng vị phóng
xạ vũ trụ phổ biến là 14C, 3H, 22 Na và 7Be đượ c ứng dụng r ộng rãi trong nghiên c ứu

môi trườ ng.
ng.
1.2.2 Phóng xạ
xạ nhân tạ
tạo
Phóng xạ nhân tạo là đồng vị  được con ngườ i tạo ra bằng các phương pháp

khác nhau. Ba phương pháp chế  tạo đồng vị phóng xạ nhân tạo chính là:

  Dùng máy gia tốc.



  Phản ứng (n, γ) trong lò phản ứng hạt nhân.



  Sản phẩm phân hạch.



Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có chu k ỳ bán rã khác nhau trong một dải r ất
r ộng. Bức xạ phát ra từ  các đồng vị phóng xạ nhân tạo có bản chất và mức năng

lượ ng
ng khác nhau. Vì th ế, tùy vào mục đích sử dụng, con ngườ i có thể  ứng dụng các
đồng v ị  này trong các lĩnh vực khác nhau trong cuộc s ống. Các ứng dụng hiện nay
là chẩn đoán và điều tr ị  trong y học, các phương pháp kiểm tra không phá hủy,
chiếu xạ  thực phẩm, và các ứng dụng khác trong công nghi ệ p. Tuy nhiên, do ứng
dụng r ộng rãi của đồng vị  phóng xạ  hạt nhân trong cuộc sống, con ngườ i thải ra

ngoài môi trườ ng
ng các sản phẩm phân rã trong quá trình ch ế tạo và sử dụng các đồng
vị này. Hơn nữa, thế  giới còn đối mặt vớ i các vấn đề  về  bức xạ khi diễn ra các vụ 
thử  vũ khí hạt nhân và sự c ố  nhà máy điện h ạt nhân trong quá khứ v ớ i các mức độ 
nghiêm tr ọng khác nhau. Các sản phẩm rò r ỉ ra môi trườ ng
ng có thể k ể đến là 131I, 129I,
137Cs, 90Sr, 60Co, 99Tc,


... Từ  đó đóng góp vào phông nền phóng xạ  của th ế  giớ i và

gây các mối lo ngại về an toàn bức xạ [19].

1.3 Ảnh hưở ng
ng củ
của phóng xạ
xạ đế
đến
n sứ 
sứ c khỏe
khỏe con ngườ i
Phơi nhiễm phóng xạ có thể gây tổn thương ở  m
 mức phân tử, tế  bào
bào và toàn cơ
thể. Hầu hết các cơ quan và mô của cơ thể không bị ảnh hưở ng
ng do sự mất mát tế bào
nếu s ự mất mát này không đáng kể. Tuy nhiên, nếu lượ ng
ng t ế bào mất đi quá lớ n do
6


 

tác động của phóng xạ  vượt qua ngưỡ ng
ng cho phép, sẽ gây ra một số  tác hại nhất
định tớ i các cơ quan và dẫn tớ i tử vong. Các tổn thương do phóng xạ gây ra ở   ttế bào
không chỉ làm tế bào chết đi mà còn thay đổi c ấu trúc tế  bào
bào do cơ chế  t ự s ửa chữa
của tế bào

 bào và gây nên ung thư cũng như gây ra các bệnh di truyền.

Phơi nhiễm phóng xạ là nguyên nhân gây ra các b ệnh về bạch cầu và ung thư
như ung thư phổi, ngực và tuyến giáp. Các bệnh ung thư do phơi nhiễm phóng xạ có
thể phát triển hàng thậ p k ỷ sau khi bị  phơi
phơi nhiễm và không thể phân biệt vớ i các
 bệnh ung thư tự phát và do các ngu ồn khác gây nên.

Phơi nhiễm b ức x ạ  cũng là nguy cơ tiềm tàng gây ra các bệnh di truyền cho
phơi nhiễm. Đây
Đâ y là mối đe dọa đối vớ i tương lai loài ngườ i
con cháu của ngườ i bị  phơi
do làm tăng xác suất độ t biến cho thế hệ sau [16].
Vào đầu những năm 90, ICRP đã đưa ra khái niệm “hiệ u ứng tất nhiên” và
“hiệu ứng ngẫu nhiên”. Các hiệu ứng t ất nhiên là các hiệu ứng có ngưỡng xác định.
Mức tr ầm tr ọng của hiệu ứng tăng theo độ tăng của liều và nguy cơ xảy ra hiệu ứng
luôn nằm trên ngưỡ ng
ng liều đó. Do đó, các tác động của liều vào các cơ quan và gây
ra các tổn thươ ng
ng như đục thủy tinh thể, hoại tử  da, sảy thai, … là hiệ u ứng tất
nhiên. Hiệu ứng ngẫu nhiên là những hiệu ứng (thườ ng
ng là về  lâu dài) không có

ngưỡ ng
ng rõ r ệt
ệt và nguy cơ xảy ra hiệu ứng tăng lên theo độ tăng của liều. Tuy nhiên,
mức tr ầm tr ọng lại không phụ thu
 t huộc vào độ  tăng của li ều. Các hiệu ứng gây ra các
 bệnh ung thư và các bệnh di truyền là hiệu ứng ngẫu nhiên [1]. Do những tác động
lớn đến sức khỏe của con người, đồng vị phóng xạ  cần đượ c quản lý chặt chẽ  để 

đảm bảo an toàn cho những ngườ i làm việc và sống trong khu vực có phông nền
 phóng xạ cao hoặc tiế p xúc tr ực tiế p vớ i phóng xạ trong công việc.

1.4 Kh
Khảả năng hấp
hấp thu khoáng chấ
chất và phóng xạ
xạ củ
 của thự 
thự c vậ
vật
Trong quá trình sinh trưở ng
ng và phát triển, thực vật hấ p thu và tích lũy các
khoáng chất cần thiết cho cây thông qua các con đường khác nhau và cũng giải

 phóng chúng ra môi trườ ng
ng xung quanh.
Mức độ hấ p thu khoáng chất tùy thuộc vào đặc tính di truyền của cây. Một số 
loài cây hấ p thu r ất ít khoáng chất mặc dù nồng độ khoáng chất ngoài môi trườ ng
ng
7


 

khá cao. Những loài cây này có những rào chắn nhất định để ngăn chặn sự hấ p thu,
tuy nhiên khi n ồng độ bên ngoài khá cao, những rào chắn này mất đi chức năng của
nó, dẫn tớ i sự  hấ p thu diễn ra mạnh mẽ. M ột số loài cây khác thì có khả  năng hấ p
thu các khoáng chất c ực cao ngay cả khi nồng độ khoáng chất ngoài môi trườ ng
ng r ất

thấ p. Những loại cây này có kh ả  năng hấ p thu cao là nh ờ  cơ chế khử  độc trong mô.
Tuy nhiên, khi nồng độ  ngoài môi trường tăng cao, nồng độ   hấ p thu của cây vẫn

không thay đổi, nguyên nhân là do sự  cạnh tranh giữa các nguyên tố. Một trườ ng
ng
hợp đặc bi ệt là các loại cây siêu hấ p th
t hụ, có thể h ấ p th ụ m ột lượ ng
ng l ớ n các nguyên
tố trong lá [23].
Một yếu tố  ảnh hưởng đến khả  năng hấ p thu nữa là sinh khối của cây. Sinh
khối là khối lượ ng
ng tế bào sống của một loài sinh vật. Sinh khối của r ễ  cũng như là

ễ, nơi mà hầu hết các hạt nhân đượ c hấp thu, đều ảnh hưở ng
diện tích chóp r ễ,
ng đến khả 
t hu c ủa cây. R ễ cây có sinh khối l ớ n s ẽ  đâm sâu hơn trong đất, t ừ  đó hấ p
năng hấ p thu
thu đượ c nhiều khoảng chất hơn các cây có sinh khối r ễ nhỏ. Ngoài ra, mức độ h ấ p
thu của th ực v ật còn bị  ảnh hưở ng
ng b ởi đặc tính lý hóa của đất, khả  năng cạnh tranh
giữa các nguyên tố cùng nhóm trong b ảng tuần hoàn, giai đoạn sinh trưở ng
ng của cây
và nhiều yếu tố khác.
Sự hấ p thu khoáng ch ất của cây thông qua ba con đườ ng:
ng: hấ p thu qua r ễ, hấ p
thu qua thành tế bào và hấ p thu qua lá.
 H ấ
ấ  p  thu qua r ễ 
ễ:   cây


hấ p thu khoáng chất từ  đất vào cây qua r ễ  ở   dạng hòa

tan trong dung dịch đất và vận chuyển đến vùng r ễ cây. Có ba cơ chế giúp cây hấ p
thu đượ c khoáng chất, đó là sự khuếch tán của các nguyên tố nhờ  gradient
 gradient nồng độ,
sự phát triển của bộ  r ễ, sự  vận chuyển nướ c mang theo khoáng chất trong đất nhờ  
thế gradient của nướ cc.. Để  tăng cườ ng
ng hoặc h ạn ch ế một s ố khoáng chất, cây sẽ ti ết

ra môi trườ ng
ng thông qua r ễ  một số  hợ  p chất nhất định để  k ết hợ  p vớ i nguyên tố 
tương ứng ở  khu
 khu vực bầu r ễ. Bằng cách này, các nguyên t ố gắn chặt với đất sẽ đượ c
dễ dàng hấ p thu. Mức h ấ p thu khoáng ch ất c ủa r ễ ph ụ thu ộc vào hai yếu t ố là dung
tích hấ p thu của cây và đặc tính phát triển của bộ r ễ.

8


 

 H ấ
ấ  p  thu qua thành t ếế   bào:

tế  bào hấ p thu các nguyên tố  thông qua 4 con

đườ ng
ng khác nhau: hấ p thu bị  động, khuếch tán bị  động, khuếch tán tăng cườ ng
ng và

vận chuyển chủ động. Sự hấ p thu c ủa tế bào phụ thuộc vào nồng độ môi trườ ng
ng bên
ngoài.
 H ấ
ấ  p  thu qua lá:

Cây có thể  hấ p thu các nguyên tố trên bề  mặt lá thông qua

khí khổng (dướ i dạng khí) và biểu bì (dướ i dạng ion).
Trong quá trình hấ p thụ, th ực v ật cũng hấ p thu các đồng v ị phóng xạ t ừ các

ồng, nước tướ i,i, phân bón hay nguồn nhân tạo như sự rò r ỉ 
nguồn tự nhiên như đất tr ồng,
 phóng xạ. Đối với các đồng vị phóng xạ, một mặt chúng cũng có ý nghĩa như các
nguyên tố  dinh dưỡ ng,
ng, cần thiết cho sự phát triển c ủa cây. Mặt khác chúng cũng có

tính độc như các kim loại n ặng. Ngoài ra, tính độc của các nguyên tố phóng xạ còn
thể hiện ở  khía
 khía cạnh bức xạ. Liều bức xạ ở  m
 mức thấ p 5 Gy, tương đương năng lượ ng
ng
hấ p thu trong cây là 5 Joule trong 1 kg khối lượng, cũng có thể   làm thay đổi hình
thái học, suy giảm phát triển thân và tăng mật độ lá làm giảm năng suất [3].

9


 


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U
2.1 Đối tượ ng
ng nghiên cứ 
cứ u
Đồng v ị phóng xạ chính khảo sát trong đề tài này là 238U, 226Ra, 210Pb, 232Th
và 40K do sự  phổ  biến của các đồng vị này trong tự  nhiên cũng như sự  độc hại về 
mặt bức xạ đối với môi trường và con ngườ ii..

Đối tượ ng
ng thực vật dùng để khảo sát phóng xạ tự nhiên là cây rau ăn lá ngắn
ngày. Rau ăn lá là một trong những loại thực phẩm phổ biến và cần thiết trong cuộc
sống hàng ngày của con ngườ i.i. Theo báo cáo Tổng Điều tra Dinh dưỡ ng
ng của Vi ện

Dinh Dưỡ ng,
ng, một ngườ i ở  khu
  khu vực Đông Nam Bộ tiêu thụ 61,5 kg rau ăn lá trong
một năm [20]. Rau tr ồng
ồng dùng để kh ảo sát trong phạm vi đề tài này là 6 lo ại rau ăn
lá phổ  biến trong khẩu phần ăn của ngườ i Việt Nam bao gồm mồng tơi  (Basella
alba), dền tr ắng (Amaranthus viridis), rau muống (Ipomoea aquatica), cải xanh
(Brassica juncea), dền đỏ (Amaranthus mangostanus), xà lách (Lactuca sativa). Tất
cả những loại rau này đều là rau ăn lá ngắn ngày đượ c tr ồng trong khoảng thờ i gian
1 đến 2 tháng nên thuận tiện cho việc nghiên cứu và phân tích ho ạt độ. Sử dụng các
loại rau khác nhau để  có thể xác định khả năng hấ p thụ phóng xạ của từng loại rau.
Trong quá trình tr ồng, cây sẽ hấ p thụ đồng vị phóng xạ có s ẵn trong tự nhiên
hoặc đượ c bổ  sung bằng phân bón thông qua r ễ  hoặc tích tụ  trên bề  mặt lá. Các
thông số  của đất như loại đất, hàm lượ ng
ng chất hữu cơ, độ  pH, khả  năng trao đổi
cation của đất cũng vì thế  ảnh hưởng đến khả  năng hấ p thu của cây tr ồng c ũng như

là các yếu tố  khác như khí hậu, phân bón, nước tướ i và tính chất của các loại cây
ồng cũng làm thay đổi hoạt độ  phóng xạ  trong đất tr ồng
tr ồng khác nhau. Cây tr ồng
thông qua quá trình phát triển.

Để  đánh giá đúng sự h ấ p th ụ  đồng v ị phóng xạ t ự nhiên của rau và đánh giá
độ an toàn của đất tr ồng t ự nhiên ở  khu
 khu vực nuôi tr ồng, các mẫu rau không sử dụng
thuốc tr ừ  sâu và sử  dụng phân bón như nhau. K ết quả  cũng góp phần hiểu đượ c
hành vi của các đồng vị phóng xạ tự nhiên trong môi trườ ng.
ng. Các phần ăn đượ c của
rau sẽ đượ c sử dụng để tính toán liều hiệu dụng do tiêu hóa để đúng vớ i thực tế.

10


 

2.2 Phương pháp phân tích 
tích 
2.2.1 Phương pháp thu thập
thập và xử 
xử  lý
 lý mẫ
mẫu
V ịị   trí
trí lấ 
 y mẫ u

Hình 2.1: Vị trí lấy mẫu.

Các mẫu rau đượ c tr ồng tại tr ại sản xuất rau sạch ở  xã
  xã Xuân Thới Thượ ng,
ng,
huyện Hóc Môn, Thành phố  Hồ  Chí Minh. Xuân Thới Thượ ng
ng nằm ở   phía Tây
 Nam c ủa huyện Hóc Môn, phía Tây giáp nông trườ ng
ng Phạm Văn Hai (huyện Bình

Chánh), phía đông giáp với xã Bà Điể m (huyện Hóc Môn), phía B ắc giáp vớ i xã
Xuân Thái Sơn (huyện Hóc Môn). Xã có diện tích là 18,09 km2, dân số năm 1999 là
i/km2 [2]. Cũng như các tỉnh ở  Nam
  Nam Bộ,
17861 ngườ i,i, mật độ dân số  đạt 987 ngườ i/km

ệt. Điều kiện nhiệt
nhiệt độ cao đều các ngày trong năm và có hai mùa mưa nắng rõ r ệt.
độ, ánh sáng, lượng mưa và độ  ẩm phù hợ  p cho sự phát triển các loại cây tr ồng.
Xuân Thới Thượng là xã thuần nông với 90% đất nông nghiệp, là vùng đất phù
hợp để trồng rau tươi. Nơi đây được coi là một trong những vựa rau lớn của Thành
 phố Hồ Chí Minh.  Với nền kinh tế đang phát triển, tốc độ đô thị hóa ngày càng
nhanh thì đây cũng là nơi có nhiều khu công nghiệp phát triển với quy mô lớn làm
ảnh hưởng môi trường nên vấn đề an toàn cho rau chưa được kiểm soát đầy đủ đã
ảnh hưởng trực tiếp đến rau sau khi thu hoạch  [2].
11


 

C ấấ u
  hình hộp đự ng

ng mẫ u

Hộp đựng mẫu d ạng hình tr ụ  đượ c làm từ v ật li ệu Polyetylen. Hộp đựng m ẫu
dạng hình tr ụ có các thông số đường kính ngoài 7,66 cm, đườ ng
ng kính trong 7,46 cm
và chiều cao 8,13 cm.
 X ử
ử  lý mẫ u ra
r au

Mẫu rau các loại đượ c tr ồng sau đó sẽ đượ c thu hoạch cả r ễ, thân và lá.

Các bướ c xử lý mẫu rau:
  Bướ c 1: R ửa sạch rau, loại bỏ các phần không ăn đượ cc..



  Bước 2: Để rau khô ở  nhi
 nhiệt độ phòng.



  Bướ c 3: Cân mẫu để lấy khối lượng tươi mf .



  Bướ c 5: Sấy khô mẫu trong vòng 8 giờ  ở  nhi
 nhiệt độ 105°C.




  Bướ c 6: Cân khối lượ ng
ng mẫu để lấy khối lượ ng
ng mẫu khô md.



  Bướ c 7: Nung mẫu trong vòng 8 giờ  ở  nhi
 nhiệt độ 450°C.



  Bướ c 8: Cân khối lượ ng
ng mẫu để lấy khối lượ ng
ng tro ma.



  Bướ c 9: Nghiền mẫu cho đồng đều với kích thướ c hạt 0,2 mm.



  Bướ c 10: Cân khối lượ ng
ng hộ p r ỗng.



  Bướ c 11: Nén chặt mẫu vào hộp để đạt được độ cao 2 cm.




  Bướ c 12: Cân cả mẫu và hộp để đượ c khối lượ ng
ng mẫu sử dụng.



  Bước 13: Đóng gói và nhốt mẫu đảm bảo sự cân bằng thế k ỷ giữa radi và con



cháu của nó.
 X ử
ử  lý mẫu đấ t

Mẫu đất đượ c thu thậ p ngay tại v ị trí tr ồng mẫu rau tương ứng, tại th ời điểm
sau khi thu hoạch rau, mẫu đất bề mặt có độ sâu từ 0 đến 20 cm.

Các bướ c xử lý mẫu đất:
  Bướ c 1: Tách các xác động vật, sỏi, đá ra khỏi mẫu đất.



  Bước 2: Để mẫu khô ở  nhi
 nhiệt độ phòng.



  Bướ c 3: Nghiền mẫu.




  Bướ c 4: Rây mẫu 0,2 mm.



12


 

  Bướ c 5: Sấy mẫu trong vòng 8 giờ  ở  nhi
 nhiệt độ 105°C.



  Bướ c 6: Cân khối lượ ng
ng hộ p r ỗng.



  Bướ c 7: Nén chặt mẫu vào hộp để đạt được độ cao 2 cm.



 



ng mẫu sử dụng.
Bướ c 8: Cân cả mẫu và hộp để đượ c khối lượ ng


  Bướ c 9: Đóng gói và nhốt mẫu đảm bảo sự cân bằng thế k ỷ giữa radi và con



cháu của nó.

2.2.2 Hệ ph
 phổổ k ế gamma phông thấ
thấp gamma HPGe
Hệ  phổ  k ế gamma sử  dụng trong công trình này thuộc phòng thí nghiệm K ỹ 
thuật Hạt nhân, trường Đại học Khoa học Tự nhiên gồm các phần chính sau: đầu dò
 bán dẫn germanium siêu tinh khiết HPGe loại đồng tr ục (coaxial), có kí hi ệu
GC3520 gắn liền vớ i tiền khuếch đại, thiết bị Lynx DSA tích hợ  p nguồn nuôi cao
thế, khối khuếch đại, bộ biến đổi tương tự thành số và khối phân tích đa kênh (ADC

 –  MCA), đầu dò đượ c làm lạnh bằng nitơ lỏng, buồng chì che chắn phông thấ p 747.
Phần chính của đầu dò GC3520 là tinh th ể Ge siêu tinh khi ết đườ ng
ng kính 62,2 mm,
cao 50,1 mm. Bên trong tinh th ể  có hốc tr ụ  đườ ng
ng kính 7,5 mm, sâu 23 mm. Bên
ngoài là lớ  p ti ế p xúc loại n (liti) đượ c khuếch tán dày 0,46 mm đượ c nuôi với điện
cực dương. Mặt trong hốc là lớ  p tiế p xúc loại p (boron) có bề dày 3 mm n ối điện
cực âm. Hệ  phổ  k ế  đượ c ghép nối vớ i máy tính thông qua cổng cáp, việc ghi nhận
và x ử lý phổ  k ế  gamma đượ c thực hi ện bằng phần mềm chuyên dụng Genie 2000.
Hệ  phổ  k ế  gamma phông thấ p có thể  ghi nhận các tia gamma có năng lượ ng
ng từ 
khoảng 40 keV –  10
 10 MeV. Hiệu suất tương đối 35% và độ phân giải năng lượ ng
ng 1,8

keV FWHM tại đỉnh 1332,5 keV của 60Co [7].
B uồng chì
chì gi 
g i ảm phông phóng x ạ:

Trong số các loại vật liệu, chì có số nguyên tử  Z cao, chính điều này đã giúp
nó hấ p thụ  tia gamma trong môi trườ ng
ng và làm giảm phông cho đầu dò. Mục đích
của việc sử  dụng buồng chì là để che chắn, giảm phông của môi trườ ng
ng trong quá
trình ghi nhận bức xạ từ mẫu. Buồng chì đượ c bao phủ bên ngoài bằng một lớ  p thép

có hàm lượ ng
ng carbon thấ p vớ i bề dày 12,7 mm, tiếp đó là một lớ  p chì vớ i bề dày
ng trong
10,1 cm. Tương tác của tia gamma vớ i chì tạo ra các tia X có năng lượ ng
13


 

khoảng 75 –  85
 85 keV. Các tia X này của chì có thể  đượ c ghi nhận bởi đầu dò và làm
cho phổ gamma bị nhiễu. Để hạn chế điều này ngườ i ta lót bên trong buồng chì các
lớp đồng (Cu) và thiếc (Sn) có bề dày tương ứng là 1,6 mm và 0,5 mm [7].
H ệ thống điện t ử
ử  

Một hệ thống điện tử phục vụ cho việc ghi nhận bức xạ gồm nhiều thành phần.
Trong hệ  phổ  k ế  gamma HPGe GC3520, cao thế, tiền khuếch đại, khuếch đại và

khối phân tích đa kênh MCA đượ c tích hợ  p trong bộ  Lynx DSA. Mỗi khối thực
hiện công việc khác nhau [22].

Hình 2.2: Hệ phổ k ế bán dẫn HPGe GC3520.
2.2.3 Phương pháp xác định đồng
đồng vị
vị phóng xạ
xạ trên hệ
hệ ph
 phổổ k ế HPGe
Để  xác định hoạt độ c ủa 40K,238U, 232Th, và con cháu của chúng có thể dùng
tia gamma do chúng phát ra tr ực tiế p hoặc xác định thông qua hạt nhân con cháu
của chúng nhưng với điều kiện ph ải có sự cân bằng phóng xạ giữa chúng. Bảng 2.1

 bên dưới trình bày các đỉnh năng lượ ng
ng của các đồng vị con để xác định hoạt độ của
ng bằng hệ phổ k ế gamma HPGe.
các đồng vị phóng xạ môi trườ ng
14


 

Bảng 2.1:
2.1: Các đỉnh năng lượng đượ c sử dụng để xác định hoạt độ phóng xạ [11]
 Năng lượng 

Xác suất phát 

(keV)


(%)

63,28

3,75%

295,22

18,41%

351,93

35,59%

609,31

45,49%

1120,29

14,91%

1238,10

5,83%

1764,49

15,31%


46,54

4,25%

794,94

4,31%

911,20

26,20%

212Pb

238,63

43,60%

212

727,30

6,65%

583,19

31%

2614,53


35,91%

1460,83

10,55%

Đồng vị

Đồng vị con

238U

234Th
214Pb

226Ra
214Bi

210Pb

210Pb

228Ac

232Th

Bi

208Tl

40K

40K

 238
8
 Xác đị nh
nh hoạt độ p
 phóng
hóng x ạ  23
U

Hạt nhân 238U có chu k ỳ bán rã 4,468×109  năm phát ra các tia gamma năng

lượng 49,66 keV (0,076 %) và 110 keV (0,029 %). Nhưng các tia gamma này có
cường độ yếu trên nền phông cao của phổ gamma.
Vì thế, trong thực tế không thể phân tích tr ực tiế p
con cháu của nó là
234Th

234Th

238 U

mà phải thông qua

tại đỉnh năng lượng 63,28 keV. Do đỉ nh 63,28 keV của

bị  trùng với đỉnh năng lượ ng
ng 63,81 keV của


232Th

vớ i xác suất phát là

0,263%. Do đó cần ph ải tr ừ đi 0,263% sự  đóng góp của 232Th khi tính toán ho ạt độ 
234Th.

15


 

 226
6
 Xác đị nh
nh hoạt độ p
 phóng
hóng x ạ  22
Ra

Hạt nhân 226Ra có chu k ỳ  bán
bán rã 1600 năm được xác đị nh thông qua hạt nhân
con cháu của nó là 214Pb và 214Bi nhờ  cân
  cân bằng phóng xạ gi ữa 226Ra,222Rn, 214Pb và
214Bi.

Hạt nhân 214Pb có chu k ỳ  bán
bán rã là 26,8 phút đượ c xác tại đỉnh 295,244 keV
vớ i xác suất phát 18,41% và 351,932 keV vớ i xác suất phát 35,59%.

Hạt nhân  214Bi có chu k ỳ  bán rã là 19,9 phút phát ra các tia gamma năng

lượ ng
ng 609,312 keV vớ i xác suất phát 45,49%, 1120,287 keV v ớ i xác suất phát
14,91%, 1238,1 keV vớ i xác suất phát 5,83% và 1764,494 keV vớ i xác suất phát
15,31%.
214Pb

và

214 Bi

là con cháu của

226Rn

- chất khí trơ vớ i chu k ỳ bán rã là 3,8

ngày. Tuy nhiên, giá tr ị  đo đượ c của 214Pb và 214Bi có thể  thấ p do sự  mất mát của
222Rn

ra môi trường bên ngoài. Do đó cầ n phải nhốt mẫu trong hộ p kín khí trong
khoảng 7 chu k ỳ bán rã của 226Rn là 30 ngày để cân bằng phóng xạ  trướ c khi tiến
hành đo. 
 210
0
 Xác đị nh
nh hoạt độ p
 phóng
hóng x ạ  21

Pb

Hạt nhân

210Pb

có chu k ỳ  bán rã 22,3 năm được xác định thông qua đỉnh

năng lượ ng
ng đặc trưng 46,54 keV vớ i xác suất phát 4,25%.
 232
2
 Xác đị nh
nh hoạt độ p
 phóng
hóng x ạ  23
Th

Hạt nhân

232Th

có chu k ỳ  bán rã là 1,41 ×1010  năm phát ra tia năng lượ ng
ng

63,81 keV vớ i xác suất phát r ất th ấ p là 0,263% và bị ch ồng l ấ p v ới đỉnh 63,29 keV
của 234Th. Vì thế, trong thực tế không thể phân tích tr ực tiế p 232Th mà phải thông
qua con cháu của nó là 228Ac, 212Pb, 212Bi, và 208Tl.
Hạt nhân  228Ac có chu k ỳ bán rã là 6,15 gi ờ   được xác định thông qua đỉnh
794,94 keV vớ i xác suất phát 4,31% và đỉnh 911,196 keV vớ i xác suất phát 26,20%.

Hạt nhân  212Pb có chu k ỳ bán rã là 10,64 gi ờ   được xác định thông qua đỉnh
238,6 keV vớ i xác suất phát 43,60%.
Hạt nhân  212Bi có chu k ỳ  bán
bán rã là 60,6 phút được xác định thông qua đỉnh
727,3 keV vớ i xác suất phát 6,65%.
16


 

Hạt nhân  208Tl có chu k ỳ  bán
bán rã là 3,05 phút được xác định thông qua đỉnh
583,287 keV vớ i xác suất phát 31% và đỉ nh 2614,53 keV vớ i xác suất phát 35,91%.

 Xác đị nh
nh hoạt độ p
 phóng
hóng x ạ 40K
Hạt nhân 40K có chu k ỳ bán rã 1,29.109  năm được xác định thông qua đỉnh

năng lượ ng
ng đặc trưng  1460,83 keV vớ i xác suất phát 10,55%. Cần phải tr ừ  đi sự 
đóng góp của 228Ac tại đỉnh 1459,3 keV vớ i xác suất phát 0,997%.
2.2.4 Xác đinh hiệu
hiệu suấ
suất mẫ
mẫu phân tích

Hình 2.3: Giao diện sử dụng phần mềm ANGLE.
Một trong những công cụ h ỗ tr ợợ  cho

  cho việc tính toán hiệu su ất ghi nhận b ức x ạ 
gamma của đầu dò bán dẫn là phần mềm ANGLE. ANGLE 3 là ph ần mềm đượ c
 phát triển bở i Slovodan Jovanovic và Alecksandar Dlabac thuộc trường đại học

Motenegro, chương trình này có độ tin cậy cao và đượ c nhiều phòng thí nghiệm lớ n
trên thế  giớ i sử  dụng như Cơ quan  Năng
Năng lượ ng
ng Nguyên tử  Quốc tế (IAEA), Viện
Tiêu chuẩn và K ỹ  thuật Quốc gia Hoa K ỳ (NIST) và phòng thí nghi ệm Quốc gia
Los Alamos, Mỹ.
Phần mềm ANGLE cho phép xác định tương đối chính xác của các mẫu phân
tích phát bức xạ gamma thông qua việc xác định chính xác hiệu suất ghi vớ i hình
học mẫu và vật liệu mẫu không hoàn toàn giống vớ i mẫu chuẩn. Phần mềm sử dụng

17