KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỆN TỬ HẠT NHÂN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

I. Một số kết quả nghiên cứu về điện tử hạt nhân từ 2014 đến nay

Với việc thực hiện các đề tài nghiên cứu, lĩnh vực điện tử hạt nhân tại Trung tâm CXHN đã đạt được một số thành tựu nhất định với việc chế tạo thành công một số thiết bị điện tử hạt nhân phục vụ ghi đo bức xạ và phân tích hạt nhân ứng dụng trong thực tiễn. Thông qua các đề tài nghiên cứu khoa học nhóm nghiên cứu đã làm chủ và đưa vào ứng dụng được một số công nghệ và kỹ thuật như:

• Sử dụng các loại linh kiện điện tử chức năng thế hệ mới trong các thiết kế nhằm nâng cao khả năng tích hợp và tối ưu hóa thiết kế các mạch chức năng.
• Làm chủ các vi điều khiển mới và các hệ thống nhúng, cùng với các giao thức truyền thông như USB, Ethernet, Wifi, 3G… để nâng cao tính mềm dẻo trong thao tác và khả năng lập trình, tính toán và truyền số liệu cho các thiết bị.
• Các loại đầu dò bức xạ sử dụng công nghệ mới như SiPM, SiPD, với kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ năng lượng thấp.
• Sử dụng các công cụ và ngôn ngữ lập trình hiện đại để phát triển các phần mềm ứng dụng trên máy tính PC đi kèm với các thiết bị để tăng khả năng kết nối, thu nhận và quản lý dữ liệu của thiết bị.

Kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực điện tử hạt nhân trong những năm qua được kể đến như sau:

1. Thiết bị đo và cảnh báo phóng xạ môi trường với có khả năng đo phổ gamma bằng đầu đo nhấp nháy NaI(Tl) để nhận diện đồng vị phóng xạ và xác định suất liều gamma môi trường. Số liệu đo từ thiết bị được gửi về trung tâm quản lý qua mạng internet và có thể ghép nối nhiệu thiết bị này với nhau tạo thành mạng thiết bị quan trắc phóng xạ môi trường (Sản phẩm đề tài KC.05.16/11-15)

2. Ứng dụng hệ thống nhúng Arm_Linux vào chế tạo các thiết bị hạt nhân với việc ghép nối ống đếm GM và bộ biến đổi ADC vào hệ nhúng, lập trình thu thập số liệu từ ống đếm và ADC chỉ thị trên màn hình cảm ứng. Hệ thống nhúng có tốc độ cao, bộ nhớ lớn, cùng với khả năng kết nối đa dạng, thích hợp với các hệ thống IOT (Sản phẩm của đề tài cấp cơ sở năm 2015).

3. Nghiên cứu sử dụng PIN photodiode chế tạo đầu đo bức xạ gamma liều cao và ứng dụng vi điều khiển STM32 trong chế tạo thiết bị hạt nhân (Sản phẩm của đề tài cấp cơ sở năm 2016). Với khả năng đo trong dải suất liều từ 100uSv/h đến 100mSv/h, đầu đo này đã được sử dụng trong thiết bị giám sát từ xa các nguồn phóng xạ theo thời gian thực (Thiết bị thuộc đề tài KC05 phối hợp thực hiện với Trường Đại học bách khoa Hà Nội).

4. Ứng dụng hệ thống nhúng LattePanda trong chế tạo thiết bị hạt nhân di động, với chức năng như một máy tính PC chạy hệ điều hành Windows, nhưng kích thước rất nhỏ gọn, LattePanda mang đến giải pháp phát triển các hệ thống IOT thân thiện với người sử dụng (Sản phẩm của đề tài cấp cơ sở năm 2018)

5. Thiết bị tổng hợp dược chất phóng xạ ¹⁸F-NaF từ đồng vị phóng xạ ¹⁸F được sản xuất trên máy gia tốc Cyclotron. Thiết bị có khả năng đo hoạt độ phóng xạ đầu vào và đầu ra để xác định hiệu suất của quá trình tổng hợp dược chất (Sản phẩm phối hợp thực hiện đề tài cấp Bộ năm 2016-2018).

6. Thiết bị phân tích biên độ đa kênh cầm tay tích hợp cao áp và nguồn nuôi chuẩn NIM cho đầu đo nhấp nháy. Hệ phân tích với 4096 kênh ghép nối với máy tính qua cổng kết nối USB (Sản phẩm phối hợp thực hiện đề tài cấp Bộ năm 2019-2020)

7. Thiết bị đo phóng xạ dải rộng dùng trong quân sự, thiết bị sử dụng PIN photodiode làm các đầu đo bức xạ alpha, beta, gamma; sử dụng tinh thể CLYC ghép nối với PIN photodiode để phát hiện bức xạ neutron (Sản phẩm phối hợp thực hiện đề tài cấp Bộ năm 2017-2018)

8. Phần mềm điều khiển dây chuyền thiết bị chiếu xạ Cobalt-60 tại Trung tâm CXHN sử dụng công cụ lập trình Labview. Với việc giữ nguyên hệ thống điều khiển và chỉ xây dựng lại phần mềm mới, đã khắc phục được vấn đề của phần mềm cũ là chỉ hoạt động trên hệ điều hành Windows XP mà hiện nay Microsoft không còn hỗ trợ (Sản phẩm từ nhiệm vụ của Trung tâm CXHN năm 2021).

9. Thiết bị chia liều dược chất phóng xạ tại Trung tâm CXHN thay thế cho thiết bị chia liều của Hàn Quốc đã bị hỏng hệ thống điều khiển. Bằng việc sử dụng hệ cơ khí của bộ chia liều của Hàn Quốc và thiết kế lại hệ điện tử, xây dựng phần mềm cho thiết bị (Sản phẩm từ nhiệm vụ của Trung tâm CXHN năm 2021).

10. Thiết bị đo phóng xạ đa năng sử dụng SiPM, SiPD với khả năng đo các loại bức xạ alpha, beta, gamma và neutron. Đề tài đã làm chủ công nghệ SiPM, SiPD trong thiết kế chế tạo các đầu đo bức xạ. SiPm được thay thế cho ống nhân quang truyền thống PMT để ghép nối với tinh thể CsI(Tl) ghi nhận phổ năng lượng gamma, và ghép nối với tinh thể CLYC sác định suất liều gamma và phát hiện bức xạ neutron (Sản phẩm của đề tài cấp Bộ năm 2012-2022).

II. Định hướng nghiên cứu

1. Nghiên cứu ứng dụng các đầu đo kiểu mới và công nghệ FPGA để chế tạo và đưa vào sử dụng các thiết bị ghi đo phóng xạ phục vụ trong các lĩnh vực đời sống xã hội.

 2. Ứng dụng PLC để chế tạo và nâng cấp các hệ thống điều khiển trong máy gia tốc, dây chuyền chiếu xạ.

 3. Bảo dưỡng, sửa chữa, duy trì hoạt động ổn định của các thiết bị khoa học công nghệ, dây chuyền chiếu xạ phục vụ nghiên cứu và triển khai dịch vụ.