Nghiên cứu bột ớt đã chiếu xạ gamma bằng cơ chế nhiệt huỳnh quang luận án tiến s

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN DUY SANG NGHIÊN CỨU BỘT ỚT ĐÃ CHIẾU XẠ GAMMA BẰNG CƠ CHẾ NHIỆT HUỲNH QUANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Tp. Hồ Chí Minh – Năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGHIÊN CỨU BỘT ỚT ĐÃ CHIẾU XẠ GAMMA BẰNG CƠ CHẾ NHIỆT HUỲNH QUANG Ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân Mã Số: 62 44 05 01 Phản biện 1: PGS.

Đỗ Quang Bình Phản biện 2: PGS. Nguyễn An Sơn Phản biện 3: TS. Hồ Mạnh Dũng Phản biện độc lập 1: TS. Hoàng Sỹ Thân Phản biện độc lập 2: TS.

Nguyễn Tất Thắng NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. NGUYỄN QUỐC HIẾN Tp. Hồ Chí Minh – Năm 2019 a LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến hai thầy hướng dẫn TS. Trần Văn Hùng và PGS.

Nguyễn Quốc Hiến. Hai Thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS. Nguyễn Văn Hùng đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả Thầy, Cô của Bộ môn Vật lý Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh đã truyền thụ những kiến thức nền tảng giúp tôi có những kiến thức ban đầu để có thể thực hiện luận án. Tôi xin cảm ơn các thành viên trong nhóm nghiên cứu đã giúp đỡ tôi để luận án có thể được hoàn thành trong thời gian sớm nhất. Tôi xin cảm ơn các Thầy, Cô của Khoa Khoa học Tự nhiên - Trường Đại học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có nhiều thời gian nhất dành cho việc nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn Phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã hỗ trợ tôi các thủ tục cần thiết trong quá trình thực hiện luận án.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình đã hỗ trợ và động viên tôi trong toàn bộ thời gian để tôi có thể yên tâm hoàn thành khóa học. b LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Toàn bộ dữ liệu trong luận án là của chính bản thân thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Trần Văn Hùng và PGS.

Nguyễn Quốc Hiến chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào mà tôi chưa tham gia. Tác giả luận án Nguyễn Duy Sang i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .a LỜI CAM ĐOAN. b Danh mục các hình vẽ, đồ thị. vii Danh mục các bảng.

ix MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN THỰC PHẨM ĐÃ CHIẾU XẠ. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.

Tình hình nghiên cứu trong nước. Những vấn đề liên quan đến luận án. Công nghệ bức xạ và ứng dụng trong bảo quản thực phẩm. Công nghệ bức xạ.

Thực phẩm chiếu xạ gamma. Phát hiện thực phẩm chiếu xạ. Các phương pháp phát hiện thực phẩm chiếu xạ. Lựa chọn phương pháp và thực phẩm cho nghiên cứu.

Thiết bị nghiên cứu xác định thực phẩm chiếu xạ. Thiết bị chiếu xạ gamma. Hệ đo nhiệt huỳnh quang. Kết luận chương 1 .19 ii CHƯƠNG 2.

NHIỆT HUỲNH QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÁT HIỆN THỰC PHẨM CHIẾU XẠ. Cơ chế nhiệt huỳnh quang. Hiện tượng nhiệt huỳnh quang. Cơ chế đơn giản giải thích hiện tượng nhiệt huỳnh quang.

Các khuyết tật, bẫy, tâm bẫy, tâm tái hợp và tâm màu. Các vùng năng lượng trong tinh thể. Các mô hình của hiện tượng nhiệt huỳnh quang. Mô hình một bẫy và một tâm tái hợp.

Mô hình động học bậc một. Mô hình động học bậc hai. Mô hình động học bậc tổng quát. Ứng dụng nhiệt huỳnh quang trong phát hiện thực phẩm chiếu xạ.

Nguyên tắc đo phổ nhiệt huỳnh quang. Qui trình tách khoáng thực phẩm chiếu xạ. Thực nghiệm xử lý mẫu bột ớt. Qui trình tách khoáng của mẫu bột ớt.

Đo phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu bột ớt. Kết luận chương 2 .37 iii CHƯƠNG 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ PHỔ NHIỆT HUỲNH QUANG. Mô phỏng và phân tích phổ nhiệt huỳnh quang.

Chương trình R. Gói thư viện TGCD của chương trình R. Mô phỏng phổ nhiệt huỳnh quang theo các thông số ban đầu. Phân tích phổ nhiệt huỳnh quang thực nghiệm.

Các phương pháp xác định thông số bẫy. Phân tích phổ nhiệt huỳnh quang bằng cách lấy gia tăng ban đầu. Phân tích phổ nhiệt huỳnh quang bằng cách lấy toàn bộ đỉnh. Phân tích phổ nhiệt huỳnh quang dựa vào hình dạng đỉnh.

Phương pháp giải chập phổ nhiệt huỳnh quang. Sai số và độ chính xác trong phép phân tích phổ nhiệt huỳnh quang. Xác định các đặc trưng của phổ nhiệt huỳnh quang. Phương pháp xóa nhiệt.

Kiểm tra tính bão hòa của mẫu. Hiện tượng suy giảm cường độ nhiệt huỳnh quang. Ước lượng thời gian sống của bẫy nhiệt huỳnh quang. Ước lượng liều xạ của mẫu.

Phương pháp ước lượng liều xạ. Thực nghiệm ước lượng liều xạ. Kết luận chương 3 .71 iv CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BỘT ỚT ĐÃ CHIẾU XẠ.

Xác định các đặc trưng của phổ nhiệt huỳnh quang của bột ớt. Phân biệt các mẫu bột ớt dựa vào vị trí đỉnh phổ nhiệt huỳnh quang. Ước lượng thời gian tồn tại phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu bột ớt. Kết luận về sự bão hòa của mẫu bột ớt.

Xác định tính chiếu xạ của mẫu dựa trên việc tái chiếu xạ. Phân biệt mẫu bột ớt đã chiếu xạ. Ước lượng liều xạ của mẫu bột ớt. Xác định thông số động học của bột ớt.

Năng lượng bẫy. Tần số thoát của electron tại bẫy. Bậc động học. Tỷ số tái hợp và tái bẫy.

Sự phù hợp của phổ nhiệt huỳnh quang theo các mô hình động học. Phân tích phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu bột ớt dạng đỉnh đơn. Tách phổ nhiệt huỳnh quang của mẫu bột ớt thành ba đỉnh. Kết luận chương 4 .98 HƯỚNG PHÁT TRIỂN.101 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .102 TÀI LIỆU THAM KHẢO .113 v Các chữ viết tắt Chữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh FOM Thông số đánh giá độ tin cậy Figure Of Merit GCD Giải chập đường cong Glow Curve Deconvolution GOK Động học bậc tổng quát General-Orders of Kinetics IR Gia tăng ban đầu Initial Rise OTOR Một bẫy một tái hợp One Trap-One Recombination PS Hình dạng đỉnh Peak Shape TL Nhiệt huỳnh quang Thermoluminescence TLD Hệ đo nhiệt huỳnh quang Thermoluminescence Dosimetry TGCD Giải chập đường cong nhiệt Thermoluminescence Glow huỳnh quang Curve Deconvolution WGP Toàn bộ đỉnh Whole Glow Peak vi Kí hiệu các đại lượng Kí hiệu Đơn vị Tiếng Việt Tiếng Anh An (cm3s−1) Xác suất tái bẫy Probability coefficient of electron retrapping in the traps Ah (cm3s−1) Xác suất tái hợp Probability coefficient of electron recombining with holes b Bậc động học Kinetic order E (eV) Năng lượng bẫy hoặc Activation energy or trap depth độ sâu bẫy k (eVK−1) Hằng số Boltzmann Boltzmann’s constant n0 (cm−3) Mật độ ban đầu ở bẫy Initial concentration of filled traps N (cm−3) Mật độ tổng ở bẫy Total trap concentration R Tỷ số tái bẫy và tái hợp Retrapping recombination cross section ratio s (s-1) Tần số thoát Frequency factor  (Ks-1) Tốc độ gia nhiệt Heating rate t (oC) Nhiệt độ Temperature T (K) Nhiệt độ tuyệt đối Absolute temperature 𝜏 (s) Thời gian sống Lifetime vii Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.

Thiết bị chiếu xạ SVST Co-60/B (Nguồn: Vinagamma). Sơ đồ nguyên lí hệ đo TLD [39]. Hệ đo TLD Rexon UL-320. Giản đồ vùng năng lượng mô tả hiện tượng TL.

Giản đồ năng lượng mô tả mô hình hai mức (OTOR) [13]. Nguyên tắc đo phổ TL để xác định thực phẩm chiếu xạ [65]. Một số bước tách khoáng [64]. Thu và bảo quản mẫu sau quá trình xử lý tách khoáng.

Qui trình tách khoáng của mẫu bột ớt. Khay chứa mẫu của hệ đo TLD UL-320. Lưu đồ phương pháp giải chập phổ TL [59]. Mô phỏng phổ TL dạng đỉnh đơn.

Mô phỏng năm đỉnh phổ TL. Phổ TL của mẫu KL1 thực nghiệm [59]. Phổ TL của mẫu TLD-100. Phổ TL của mẫu TLD-700.

Phương pháp gia tăng ban đầu IR. Tính năng lượng bẫy bằng phương pháp IR. Phương pháp lấy toàn bộ đỉnh WGP. Tính năng lượng bẫy bằng phương pháp WGP.

Mô tả phương pháp dựa vào hình dạng đỉnh PS. Giải chập phổ TL dùng phương pháp GCD. Phổ TL của mẫu bão hòa và mẫu chưa bão hòa. Các đỉnh phổ TL của mẫu gồm năm đỉnh.

Giải chập phổ KL1 của mẫu thực nghiệm dạng đỉnh đơn [59]. Tách đỉnh để xác định tính bão hòa của từng đỉnh của mẫu TLD-100. Tách đỉnh để xác định tính bão hòa của từng đỉnh của mẫu TLD-700. Ước lượng liều trên một loại rau thơm bởi D’Oca và cộng sự [19].

Phổ TL của mẫu bột ớt được chiếu xạ với liều xạ khác nhau. Xác định vị trí phổ TL của mẫu bột ớt. Phổ TL của mẫu bột ớt có liều xạ 8 kGy sau 15 ngày và 30 ngày. Khảo sát fading của mẫu bột ớt.

Ước lượng mẫu bột ớt chưa chiếu xạ. Ước lượng mẫu bột ớt với liều xạ 2 kGy. Làm khớp tính các giá trị E của mẫu bột ớt bằng phương pháp IR. Làm khớp tính giá trị E của mẫu bột ớt bằng phương pháp WGP.

Giải chập phổ TL của mẫu chiếu xạ 8 kGy bảo quản ở 15 ngày. Giải chập phổ TL của mẫu chiếu xạ 8 kGy bảo quản ở 30 ngày. Phân tích phổ TL của mẫu bột ớt theo mô hình OTOR. Giải chập phổ TL của mẫu bột ớt liều xạ 8 kGy .92 ix Danh mục các bảng Bảng 1.

Liều xạ, mục đích xử lý và loại thực phẩm [25]. Danh mục thực phẩm được phép chiếu xạ và các giới hạn liều. Các phương pháp phát hiện thực phẩm chiếu xạ [79]. Tính năng kỹ thuật của thiết bị SVST Co-60/B (Nguồn: Vinagamma).

Thông số kỹ thuật cơ bản của hệ đo Rexon UL-320. Các thông số cho mô phỏng mẫu có phổ dạng đỉnh đơn. Các thông số cho mô phỏng mẫu có phổ gồm năm đỉnh. Số liệu thực nghiệm dùng để tính năng lượng bẫy [58].

Các thông số cho tính toán theo phương pháp IR. Các thông số cho tính toán theo phương pháp WGP .