Hai học sinh chế tạo thiết bị ghi nhận nguồn bức xạ hạt nhân

Lo ngại trước tình trạng các chất phóng xạ đang âm thầm xâm nhập và hủy hoại sức khỏe con người, hai học sinh trường THPT Nhân Việt (quận Tân Phú) vừa nghiên cứu, chế tạo thành công một thiết bị ghi nhận bức xạ phóng xạ, có thể sử dụng ngay trong đời sống hàng ngày.

Ngày nay, phóng xạ có ở khắp mọi nơi, trong không khí chúng ta hít thở hằng ngày, hay cả trong nước uống... Các chất phóng xạ làm hư hại hoặc phá hủy tế bào sống mà cho đến giây phút cuối cùng, chúng ta cũng không có bất cứ sự nghi ngại nào.

Theo các nghiên cứu khoa học, hơn 70% chất phóng xạ đi vào cơ thể người thông qua thức ăn và các thiết bị xung quanh chúng ta. Mức độ tác động của phóng xạ phụ thuộc vào việc cơ thể chịu ảnh hưởng của một hàm lượng phóng xạ trong thời gian ngắn hay dài.

Những công cụ được tạo ra nhằm phục vụ cho sức khỏe con người cũng có thể là nguyên nhân hủy hoại sức khỏe, khi các máy chụp Xquang, MRI... trong bệnh viện cũng là nguồn chiếu xạ khá lớn. Hằng năm, trên thế giới, có hàng ngàn trẻ em sinh ra với những dị tật bẩm sinh bị gây nên bởi những tế bào đột biến, hàng triệu người bị các bệnh ung thư khác nhau. Nhưng y học hiện đại chỉ có thể chống lại những nguy hiểm này bằng những biện pháp dao kéo và hóa trị đau đớn.

Việc chế tạo ra những thiết bị đo có thể ghi nhận được phóng xạ ngay trong đời sống hàng ngày trở thành một nhu cầu tất yếu, bảo vệ con người trong cuộc sống hàng ngày.

Trần Trung Tiến và Lê Tấn Sang với thiết bị ghi nhận bức xạ hạt nhân.

Hiểu được điều này, hai học sinh Trần Trung Tiến và Lê Tấn Sang (trường THPT Nhân Việt, quận Tân Phú) đã nghiên cứu và chế tạo thành công thiết bị ghi nhận bức xạ phóng xạ hạt nhân, có thể sử dụng ngay trong đời sống hàng ngày.

Chia sẻ về lý do thực hiện đề tài, Trần Trung Tiến cho biết, hiện nay, ở nước ta, vật lý hạt nhân ngày càng phát triển. Nhu cầu nghiên cứu, ứng dụng hạt nhân ngày càng sâu rộng. Trong vật lý hạt nhân thực nghiệm, các detector đo ghi nhận bức xạ đóng vai trò rất quan trọng. "Chính vì thế, chúng em có ý tưởng chế tạo một thiết bị có thể ghi nhận được bức xạ đơn giản. Nó có thể được dùng để phục vụ cho nghiên cứu học tập, làm thí nghiệm... mà giá thành phù hợp, có tính ứng dụng và hiệu quả cao".

Lê Tấn Sang cho biết, trong vật lý hạt nhân thực nghiệm, các detector đo ghi nhận bức xạ đóng vai trò rất quan trọng. Detector không chỉ giúp phát hiện phóng xạ mà còn có thể thu thập tín hiệu để xác định phổ phóng xạ. Khi các bức xạ hạt nhân đi qua môi trường vật chất, chúng sẽ mất năng lượng trong quá trình tương tác với các electron và hạt nhân nguyên tử của môi trường. Năng lượng của bức xạ có thể mất đi một phần hoặc toàn bộ, mất dần dần hoặc mất một lúc tùy vào dạng tương tác. Các detector có nhiệm vụ biến đổi phần năng lượng bức xạ bị mất đi thành xung điện và được ghi lại bởi các thiết bị kèm theo.

"Dựa trên nguyên lý cơ bản này, chúng em đã chế tạo ra một detector ghi đo bức xạ theo dạng buồng ion hóa. Đây là một dạng máy dò bức xạ có cấu tạo đơn giản nhất, và được sử dụng rộng rãi để phát hiện và đo một số bức xạ ion hóa như tia X, tia gamma và các hạt alpha", Tấn Sang nói.

Buồng ion hóa do hai bạn chế tạo bao gồm một buồng đo bằng kim loại, một đoạn dây dẫn được dùng làm điện cực, hai điện trở và hai transistor có chức năng khuếch đại tín hiệu điện do các bức xạ gây ra. Ngoài ra còn có đồng hồ đo điện đa năng được sử dụng để ghi nhận tín hiệu điện thế, lưới che chắn dùng để hạn chế phóng xạ phông nền gây ra tương tác với buồng đo và hộp mica có chức năng bảo vệ buồng đo.

Về nguyên tắc hoạt động, những hạt mang điện khi đi qua buồng ion hóa sẽ tạo nên những cặp electron – ion tự do. Hiệu ứng ion hóa càng mạnh thì càng dễ phát hiện hạt đi qua. Các electron và ion dương tạo ra do hiệu ứng ion hóa sẽ dịch chuyển về hai điện cực dưới tác dụng điện trường. Sự hội tụ của các điện tích về các điện cực làm xuất hiện tín hiệu điện ở mạch ngoài, tín hiệu này được bộ phận đo ghi nhận và phân tích.

Giả sử xung quanh buồng ion hóa không có nguồn phóng xạ, buồng được che chắn bảo vệ tốt cho nên hiệu ứng ion hóa trong buồng không xảy ra. Ngược lại nếu ta đặt gần buồng ion hóa một nguồn phóng xạ thì những tia phóng xạ sẽ di chuyển qua buồng gây nên hiện tượng ion hóa và tạo nên các ion dương, các electron, các phần tử mang điện này chuyển động dưới tác dụng của điện trường đi về các điện cực thích hợp, tạo nên trong buồng một dòng điện. Khi đặt nguồn phóng xạ càng gần, chúng ta sẽ thấy được tín hiệu tia lửa càng nhiều do hiệu ứng ion hóa càng tăng.

Khác với các thiết bị đo phóng xạ khác, thiết bị của hai bạn tương đối đơn giản và giá thành rẻ. Do đó, có thể sử dụng ngay trong đời sống hàng ngày, góp phần bảo vệ sức khỏe của người dân.