Luận án tiến sĩ nghiên cứu xác định đồng thời uran và thori bằng một số phương p

NHỮNG TỪ VIẾT TẮT Tiếng Việt Tiếng Anh Viết tắt Khối phổ plasma cảm ứng Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry ICP-MS Khối phổ plasma cảm ứng Nano- Volume Flow Injection cung từ hội tụ đúp - dòng Double-Focusing Sector Field nFI-ICP- chảy thể tích nano Inductively Coupled Plasma Mass SFMS Sepctrometry Khối phổ plasma cảm ứng Flow Injection Inductively Coupled dòng chảy Plasma mass Sepctrometry FI-ICP-MS Dòng chảy Flow Injection FI Khối phổ plasma cảm ứng Inductively Coupled Plasma buồng phản ứng động học Dynamic Reaction Cell Mass ICP-DRC- Spectrometry MS Khối phổ tứ cực plasma Inductively Coupled Plasma- cảm ứng Quadrupole Mass Spectrometry ICP-QMS Thời gian lấy tín hiệu Integration Time IT Mạng nơron nhân tạo Artificial Neural Networks ANN Hàm kích hoạt (hàm truyền) Transfer (Activation) Function Act Bình phƣơng tối thiểu riêng Partial Least Square phần PLS Quang phổ phát xạ nguyên Inductivly Coupled Plasma Atomic tử plasma cảm ứng Emision Spectrometry ICP-AES Phân tích kích hoạt nơtron Radiochemical Neutron Activation hoá phóng xạ Analysis RNAA Phân tích kích hoạt nơtron Instrument Neutron Activation dụng cụ Analysis INAA Phổ kế alpha Photon-Electron Rejecting Liquid Alpha Spectrometry PERALS Huỳnh quang tia X X-Ray Fluorescence XRF Uran nghèo Deplete Uranium DU Độ lệch chuẩn tƣơng đối Relative Standard Deviation RSD iv Perceptron nhiều lớp Multilayer Perceptron MLP Sai số trung bình Root Mean Square Error RMS DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 1 Bảng 1.1 Các khóang chứa uran chủ yếu 3 2 Bảng 1. Các khoáng chứa thori chủ yếu 4 3 Bảng 3.2 Kết quả xác định đồng thời uran và thori bằng phƣơng pháp phổ đạo hàm 43 4 Bảng 3.3 Kết quả xác định đồng thời uran và thori trong một số hỗn hợp bằng phƣơng pháp tách phổ trắc quang 55 5 Bảng 3.4 Các kết quả xác định đồng thời uran và thori trong hỗn hợp uran, thori và zirconi với các tỷ lệ khác nhau 57 6 Bảng 3. Nồng độ các dung dịch uran và thori 63 7 Bảng 3.6 Hệ số tƣơng quan của hàm lƣợng uran và mật độ quang 65 8 Bảng 3.7 Hệ số tƣơng quan giữa hàm lƣợng uran và buớc sóng 66  9 Bảng 3.8 Hệ số tƣơng quan giữa hàm lƣợng Th và mật độ quang 67 10 Bảng 3.9 Hệ số tƣơng quan giữa hàm lƣợng thori và buớc sóng 68  11 Bảng 3.10 Kết quả đánh giá một số mô hình cấu trúc mạng 72 v 12 Bảng 3.11 Ma trận trọng số kết quả sau khi học của mạng model M6 74 13 Bảng 3.12 Đánh giá kết quả xác định uran trong 224 mẫu có hàm lƣợng thori khác nhau bằng mạng ANN 76 14 Bảng 3.13 Đánh giá kết quả xác định thori trong 224 mẫu hàm lƣợng uran khác nhau bằng mạng ANN 77 15 Bảng 3. Nồng độ các dung dịch uran và thori 78 16 Bảng 3.15 Kết quả xác định uran trong các mẫu hỗn hợp uran và thori có chứa zirconi bằng mạng ANN 79 17 Bảng 3.16 Kết quả xác định thori trong các mẫu hỗn hợp uran và thori có chứa zirconi bằng mạng ANN 79 18 Bảng 3.17 Nồng độ các dung dịch uran, thori và zirconi 80 19 Bảng 3.18 Kết quả xác định uran 80 20 Bảng 3.19 Kết quả xác định thori 81 21 Bảng 3.

Thành phần mẫu giả 81 22 Bảng 3.21 Kết quả xác định uran trong mẫu giả 82 23 Bảng 3.22 Kết quả xác định thori trong mẫu giả 82 24 Bảng 3.23 Ma trận trọng số mạng tách phổ 84 25 Bảng 3.24 Kết quả xác định uran (phƣơng pháp tách phổ bằng mạng ANN) 89 26 Bảng 3.25 Kết quả xác định thori (phƣơng pháp tách phổ bằng mạng ANN) 89 27 Bảng 3.26 Kết quả xác định uran khi có mặt zirconi (phƣơng pháp tách phổ bằng ANN) 90 28 Bảng 3.27 Kết quả xác định thori khi có mặt zirconi vi (phƣơng pháp tách phổ bằng ANN) 91 29 Bảng 3.28 Giới hạn ảnh hƣởng của các nguyên tố nền mẫu đến sự xác định uran và thori bằng ICP-MS 100 30 Bảng 3.29 Kết quả xác định uran trong hỗn hợp với thori 101 31 Bảng 3.30 Kết quả xác định thori trong hỗn hợp với uran 101 32 Bảng 3.31 Thành phần mẫu giả và kết quả xác định uran và thori 102 33 Bảng 3.32 Kết quả phân tích tỷ lệ đồng vị các mẫu uran tự nhiên 103 34 Bảng 3.33 Kết quả xác định một số mẫu uran nghèo 104 35 Bảng 3.34 Kết quả phân tích uran và thori trong mẫu chuẩn quặng phóng xạ và môi trƣờng 105 36 Bảng 3.35 Kết quả phân tích so sánh uran bằng các kỹ thuật khác nhau 105 37 Bảng 3.36 Kết quả phân tích so sánh thori bằng các kỹ thuật khác nhau 106 38 Bảng 3.37 Kết quả phân tích uran và thori trong quặng phóng xạ và mẫu môi trƣờng 106 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình vẽ Trang 1 Hình 1. Quá trình xảy ra trong ngọn lửa plasma 5 2 Hình 1. Sự phân bố trạng thái ion phụ thuộc vào nhiệt độ 6 3 Hình 1. Sự phân bố ion theo thế ion hoá ở 6800K 6 4 Hình 1.

Sơ đồ khối máy ICP-MS 8 5 Hình1. Cấu tạo tế bào nơron sinh học 16 6 Hình 1. Mô hình nơron nhân tạo 16 7 Hình 1. Mạng nơron 17 8 Hình 1.

Mạng nơ-ron truyền thẳng một lớp (Single layer feedforward network) 18 9 Hình1. Mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer feedforward network) 18 10 Hình1. Mạng nơ-ron hồi qui một lớp 19 11 Hình 1. Học có giám sát (có thày) 20 12 Hình 1.

Phƣơng pháp học tăng cƣờng 21 13 Hình 1. Học không giám sát (không có thày) 21 14 Hình 1. Sơ đồ tổng quát luật học trọng số 22 15 Hình 1.15 Tốc độ học nhỏ 23 16 Hình 1.16 Tốc độ học quá lớn 23 17 Hình 1.17 Cực tiểu cục bộ địa phƣơng của đƣờng cong lỗi 24 viii 18 Hình 3.1 Phổ thƣờng và phổ đạo hàm bậc nhất và bậc hai 38 19 Hình 3.2 Phổ hấp thụ khả kiến của các phức giữa uran, thori với Arsenazo III 40 20 Hình 3.3 Phổ đạo hàm của phức giữa U, Th với Arsenazo 40 III 21 Hình 3.4 Phổ hấp thụ của dung dịch chuẩn uran 42 22 Hình 3.5 Phổ hấp thụ của dung dịch chuẩn thori 42 23 Hình 3.6 Sơ đồ chƣơng trình máy tính tách phổ 48 24 Hình 3.8 Phổ giá trị aijk (1) và phổ hấp thụ (2) của phức uran 52 26 Hình 3.9 Phổ giá trị aijk (1) và phổ hấp thụ (2) của phức thori 52 27 Hình 3.10 Phổ thori 60 g/25 ml (1) và uran 5 g/25 ml (2) đo đƣợc 53 28 Hình 3.11 Phổ thori (1) và uran (2) tách đƣợc từ phổ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp uran 5 g/25 ml và 53 thori 60 g/25 ml (3) 29 Hình 3.12 Phổ uran 70 g/25 ml (1) và thori 20 g/25 ml (2) đo đƣợc 53 30 Hình 3.13 Phổ uran (1) và thori (2) tách đƣợc từ phổ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp uran 70 g/25 ml và 53 thori 20 g/25 ml 31 Hình 3.14 Phổ uran 20 g/25 ml (1) và thori 30 g/25 ml (2) đo đƣợc 54 32 Hình 3.15 Phổ uran (1) và thori (2) tách đƣợc từ phổ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp uran 20 g/25 ml và 54 thori 30 g/25 ml (3) ix 33 Hình 3.16 Phổ thori (1) và uran (2) tách đƣợc từ phổ hấp thụ quang của dung dịch chỉ có uran 54 34 Hình 3.17 Phổ uran (1) và thori (2) tách đƣợc từ phổ hấp thụ quang của dung dịch chỉ có thori 54 35 Hình 3.18 Phổ phức U, Th, Zr và hỗn hợp U, Th, Zr với Arsenazo III 56 36 Hình 3.19 Phổ của phức U, Th, Zr với Arsenazo III tách đƣợc từ phổ hỗn hợp 56 37 Hình 3.20 Mạng lan truyền ngƣợc 59 38 Hình 3.21 Sơ đồ chƣơng trình máy tính mạng nơron lan truyền ngƣợc 62 39 Hình 3.22 Mạng nơron xác định uran và thori 63 40 Hình 3.23 Đồ thị hàm kích hoạt sigmoid 70 41 Hình 3.24 Kết quả học, kiểm tra và RMS của một số mô hình mạng 73 42 Hình 3. Mạng ANN xác định uran và thori (phƣơng pháp tách phổ) 83 43 Hình 3.26 Phổ đo đƣợc của phức uran (30 g/25 ml), thori (20 g/25 ml) và hỗn hợp của chúng 88 44 Hình 3.27 Phổ của phức uran, thori tách đƣợc từ hỗn hợp của chúng bằng ANN 88 45 Hình 3.28 Phổ riêng rẽ đo đƣợc của phức U, Th, Zr với Arsenazo III và phổ của hỗn hợp của chúng 90 46 Hình 3.29 Phổ riêng rẽ của phức U, Th với Arsenazo III tách đƣợc và phổ của phức hỗn hợp của U, Th, Zr 90 47 Hình 3.30 Phổ khối của uran và thori 93 x 48 Hình 3.31 Cách ghi phổ với số điểm đo khác nhau 94 49 Hình 3.32 Độ lệch tƣơng đối khi đo ở các giá trị IT khác nhau với dung dịch uran và thori 50 ppt 95 50 Hình 3.33 ảnh hƣởng của nồng độ axit 96 51 Hình 3.34 Đƣờng chuẩn uran (0,5 ppb - 50 ppm) 97 52 Hình 3.35 Đƣờng chuẩn thori (0,5 ppb - 50 ppm) 97 53 Hình 3.

ảnh hƣởng của thori đến phép đo uran 98 54 Hình 3.37 ảnh hƣởng của uran đến phép đo thori 99 MỤC LỤC TRANG Trang phụ bìa i LỜI CÁM ƠN II LỜI CAM ĐOAN iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT IV DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ VIII MỤC LỤC xi MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1. MỘT VÀI NÉT VỀ PHƢƠNG PHÁP ICP-MS 4 1. Sự xuất hiện phổ khối ICP 5 1. Nguyên tắc của phép đo ICP-MS 7 1.

Các bộ phận chính của máy khối phổ plasma ICP-MS 8 1.1 Bộ phân giải khối 9 xi 1. XÁC ĐỊNH URAN VÀ THORI BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ PLASMA (ICP-MS, ICP-AES) 10 1. XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI NHIỀU CẤU TỬ BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG ĐẠO HÀM VÀ MẠNG ANN 13 1. Giới thiệu ANN 15 1.

Liên kết trong ANN 17 1. Mạng ANN truyền thẳng một lớp 18 1. Mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp 18 1. Mạng phản hồi 19 1.

Các luật học của mạng nơ-ron 19 1. Học không có giám sát 21 1. Hằng số tốc độ học  23 1. Hằng số động năng 23 1.

Ứng dông cña m¹ng ANN 24 1. Xác định đồng thời nhiều cấu tử và uran, thori bằng mạng ANN 25 1. Xác định uran và thori bằng phƣơng pháp phân tích hạt nhân, XRF, điện hoá và các phƣơng pháp khác 28 CHUƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, MÁY MÓC, THIẾT BỊ DỤNG CỤ VÀ HOÁ CHẤT 31 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.

Nghiên cứu xác định đồng thời uran và thori bằng phƣơng pháp trắc quang đạo hàm 31 2. Nghiên cứu xác định đồng thời uran và thori bằng phƣơng pháp tách phổ 31 xii 2. Nghiên cứu lý thuyết phƣơng pháp tách phổ 31 2. Nghiên cứu xác định đồng thời uran và thori trong các hỗn hợp khác nhau bằng phƣơng pháp nhận dạng phổ 32 2.