Seminar khoa học tại Trung tâm Hạt nhân Thành phố Hồ Chí Minh

127

Chiều ngày 24/08/2018, Trung tâm Hạt nhân Tp. Hồ Chí Minh đã tổ chức seminar khoa học về Một số kết quả tính toán mô phỏng hệ thống chum Positron chậm sử dụng chương trình Simion, do Cử nhân Cao Thanh Long, cán bộ Phòng Vật lý và Phân tích hạt nhân trình bày.

 

Tham dự seminar có các cán bộ nghiên cứu của Trung tâm Hạt nhân Tp. Hồ Chí Minh.

 

Những nội dung chính trong báo cáo:

 

Phương pháp phổ kế huỷ cặp positron (Positron Annihilation Spectroscopy – PAS) đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu các dạng sai hỏng vật liệu, cấu trúc nano cũng như trạng thái kim loại, tạp chất bên trong vật liệu. Do các nguồn positron đồng vị truyền thống được sử dụng trong phương pháp PAS có đặc trưng phát positron với phổ phân bố năng lượng liên tục, phương pháp này không cung cấp được những thông tin chi tiết về các sai hỏng bề mặt vật liệu nằm ở các độ sâu khác nhau. Để khắc phục nhược điểm trên, các hệ thống chùm positron chậm (Slow positron beam system) đã được chế tạo và đưa vào hoạt động tại một số Viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm và các Trường Đại học lớn ở các nước phát triển nhằm mục đích tạo ra các chùm positron đơn năng có năng lượng thấp và có thể thay đổi được năng lượng để phục vụ cho các nghiên cứu cần thiết. Các hệ thống này mặc dù có các thiết kế khác nhau nhưng vẫn tuân theo một nguyên lý hoạt động chung. Một tỉ lệ các positron có năng lượng cao phát ra từ nguồn phát được làm chậm để trở thành các positron chậm có năng lượng thấp (vài eV) và tương đối đơn năng. Các positron chậm sau đó được gia tốc nhẹ nhờ bộ phận tiền gia tốc và được dẫn qua một bộ phận lọc năng lượng để giữ lại các hạt positron có năng lượng thấp và đơn năng ra khỏi chùm tia. Chùm positron chậm tương đối đơn năng sau khi được lọc ra khỏi chùm tia ban đầu tiếp tục được dẫn qua một bộ phận gia tốc để được gia tốc đến một mức năng lượng cần thiết và được dẫn đến buồng chứa mẫu để bắn phá bề mặt của vật liệu cần khảo sát.

 

Trung tâm Hạt nhân Thành phố Hồ Chí Minh đã bước đầu áp dụng các phương pháp PAS bao gồm phương pháp đo thời gian sống positron và giãn nở Doppler để nghiên cứu một số tính chất vật liệu kim loại, ống nano carbon, zeolite và đã có được một số kết quả nhất định. Tuy nhiên nguồn phát positron chủ yếu được sử dụng là nguồn Na22 có phổ năng lượng rộng, gây hạn chế rất lớn đối với các nghiên cứu tính chất bề mặt vật liệu. Do đó, nhu cầu xây dựng một hệ thống chùm positron chậm trong tương lai tại Trung tâm để phục vụ cho các nghiên cứu chuyên sâu là rất cần thiết. Để đảm bảo tính khả thi cho việc xây dựng hệ thống, công việc tiên quyết cần làm ở giai đoạn đầu là tìm hiểu và sử dụng các chương trình mô phỏng quỹ đạo hạt để phục vụ cho việc thiết kế nguyên tắc cho hệ thống. Trong số các chương trình mô phỏng tiêu biểu, chương trình Simion với nhiều tính năng tốt đã và đang được sử dụng rộng rãi với ứng dụng chính là mô phỏng các trường điện từ và tính toán quỹ đạo của hạt mang điện trong điện từ trường. Chương trình Simion đã được sử dụng cho việc nghiên cứu xây dựng các hệ thống chùm positron chậm tại một số phòng thí nghiệm trên thế giới.

 

Nguyên lý thiết kế của một hệ thống chùm positron chậm cùng tổng quan về chương trình mô phỏng Simion. Ngoài ra, một số tính toán mô phỏng thử nghiệm dựa trên thiết kế tham khảo của hệ thống SPONSOR thuộc Viện nghiên cứu Rossendorf bằng chương trình Simion đã được nhóm nghiên cứu tại Phòng Vật lý và Phân tích hạt nhân thực hiện và sự phù hợp giữa kết quả mô phỏng với các kết quả tính toán, đo đạc thực nghiệm của hệ thống SPONSOR đã chứng tỏ chương trình Simion là một công cụ tính toán thích hợp, có thể được sử dụng cho việc thiết kế nguyên tắc hệ thống chùm positron chậm. Bên cạnh đó, một số kết quả trong việc xây dựng các mô hình thiết kế khả thi của hệ thống dựa trên nguyên lý thiết kế của một số hệ thống tiêu biểu đã được chế tạo trên thế giới để làm cơ sở cho việc thiết kế chi tiết kỹ thuật, chế tạo, xây dựng cho hệ thống chùm positron chậm có thể được thực hiện trong tương lai tại Trung tâm.

 

Kết thúc báo cáo, các cán bộ tham gia hội thảo đã có những trao đổi, tranh luận sôi nổi và đưa ra những ý kiến đóng góp thiết thực cho nội dung trình bày seminar.

 

Trung tâm Hạt nhân Tp. Hồ Chí Minh