Nghiên cứu và phát triển phương pháp đo độ dày của tấm vật liệu dựa trên kỹ thuật gamma truyền qua - NCS. Huỳnh Đình Chương

Tên luận án: Nghiên cứu và phát triển phương pháp đo độ dày của tấm vật liệu dựa trên kỹ thuật gamma truyền qua
Ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân
Mã số ngành: 62440501
Họ tên nghiên cứu sinh: Huỳnh Đình Chương
Khóa đào tạo: 2016
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Thiện Thanh
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM 
1. Tóm tắt nội dung luận án
Luận án tập trung phát triển hệ đo gamma truyền qua (GT) sử dụng nguồn phóng xạ 137Cs và đầu dò NaI(Tl) để xác định độ dày của các tấm vật liệu đồng nhất. Chương trình MCNP phiên bản 6.1 được ứng dụng để mô phỏng các phép đo gamma truyền qua, nhằm tạo ra cơ sở dữ liệu phục vụ cho việc hiệu chuẩn hệ đo. Để đảm bảo độ chính xác cao của các kết quả mô phỏng, cấu hình mô phỏng của đầu dò NaI(Tl) được xây dựng dựa trên các thông số kỹ thuật thu được từ phương pháp quét chùm photon năng lượng thấp. Kết quả cho thấy hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần tính được từ mô phỏng có sự phù hợp tốt so với giá trị thực nghiệm. Cụ thể, độ khác biệt tương đối (RD) nhỏ hơn 3,5 % trong khoảng năng lượng 31 – 1408 keV, cho các phép đo nguồn chuẩn tại khoảng cách 0 mm và 300 mm. 
Dựa trên mô phỏng, luận án đã xây dựng một bộ dữ liệu phổ GT đa dạng, tương ứng với các vật liệu có số nguyên tử hiệu dụng từ 3 đến 83 và độ dày mẫu trong khoảng từ 0,1 mm đến 70 mm. Một đại lượng gọi là tỉ số R được tính bằng cách lấy diện tích đỉnh của phép đo có mẫu chia cho phép đo không có mẫu. Các giá trị của ln(R) mô phỏng được sử dụng để xây dựng đường chuẩn phân tích cho việc xác định độ dày. Độ dày của một mẫu thực tế được suy ra bằng cách nội suy giá trị của ln(R) thực nghiệm vào trong đường chuẩn phân tích. Độ chính xác của phương pháp đề xuất được kiểm chứng thông qua dữ liệu từ 162 phép đo thực nghiệm trên các mẫu graphit, nhôm, thép C45 và đồng. Kết quả cho thấy RD trung bình giữa độ dày đo được và độ dày thực tế là 0,52%, trong khi RD lớn nhất là 2,17%.
Ngoài ra, luận án cũng phát triển một phương pháp ước tính khoảng độ dày đo được (RMT) tương ứng với các độ chính xác mong muốn (DA) trong kỹ thuật GT. Kết quả cho thấy, với mọi phép đo mà độ dày của mẫu nằm trong RMT, giá trị của RD luôn nhỏ hơn giá trị DA đặt ra.
2. Những kêt quả mới của luận án
-    Đề xuất phương pháp quét chùm photon năng lượng thấp nhằm xác định các thông số kỹ thuật quan trọng của đầu dò NaI(Tl), bao gồm đường kính và chiều dài tinh thể, khoảng cách từ cửa sổ đến tinh thể và mật độ khối lượng của lớp phản xạ. Những thông số này được sử dụng để xây dựng cấu hình mô phỏng, giúp tạo ra dữ liệu mô phỏng với độ chính xác cao.
-    Đề xuất công thức làm khớp cho phép tính toán nhanh và chính xác hệ số tích lũy (buildup factor), áp dụng hiệu quả cho các vật liệu có số nguyên tử hiệu dụng trong khoảng từ 3 đến 83 và độ dày mẫu nhỏ hơn 70 mm. Công thức này giúp đánh giá sự đóng góp của các gamma tán xạ trong kỹ thuật GT.
-    Đề xuất phương pháp bán thực nghiệm để xác định độ dày của tấm vật liệu dựa trên phổ đo được từ kỹ thuật GT, trong đó đường chuẩn phân tích được xây dựng hoàn toàn từ dữ liệu mô phỏng. Phương pháp này giúp giảm chi phí vận hành và tăng tính linh hoạt của thiết bị trong các ứng dụng thực tế, đặc biệt phù hợp khi đo độ dày cho nhiều loại vật liệu khác nhau.
-    Đề xuất phương pháp ước tính khoảng độ dày có thể đo được với độ chính xác mong muốn trong kỹ thuật GT. Phương pháp này hỗ trợ người sử dụng chủ động lựa chọn tham số đo phù hợp, tối ưu hóa cấu hình đo và thời gian đo, đồng thời đảm bảo độ tin cậy của kết quả trong các ứng dụng kiểm tra không phá hủy.
3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn hay những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu 
Các kết quả nghiên cứu của luận án có khả năng ứng dụng trực tiếp vào việc kiểm tra độ dày của các tấm vật liệu trên dây chuyền sản xuất công nghiệp, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, để mở rộng phạm vi ứng dụng trong thực tiễn sản xuất, vẫn cần tiếp tục nghiên cứu một số vấn đề như: phát triển phương pháp đo độ dày cho vật liệu nhiều lớp, và hiệu chỉnh ảnh hưởng của hình học mẫu phức tạp dạng ống tròn, mặt cong hoặc bề mặt nghiêng.