Chùm tia ion được sử dụng để xác định nguồn gốc của chất ô nhiễm, xác định đặc điểm của chất ô nhiễm trong thực phẩm, chụp ảnh tế bào sinh học, xác định niên đại. Tại sao Chùm tia ion lại có thể mang lại những ứng dụng đáng kinh ngạc đến vậy? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu.
Chùm tia ion là dòng nguyên tử mang điện tích. Các ion trong chùm tia được tạo ra bởi các thiết bị đặc biệt gọi là nguồn ion. Các hạt ion sẽ gia tốc khi đi vào điện trường, tạo ra trong máy gia tốc hạt, được điều hướng và tập trung bởi từ trường để chuyển động theo quỹ đạo song song bên trong chân không trong một ống kim loại. Tùy thuộc vào loại máy gia tốc, chùm ion có thể được gia tốc với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng.
Trong trường hợp máy gia tốc tĩnh điện song song, các chùm ion bắn phá vào một mẫu vật liệu. Sự tương tác với vật liệu buộc các ion trong chùm tia đổi hướng đi, va chạm khiến các hạt hoặc bức xạ được giải phóng, chủ yếu ở dạng tia X hoặc tia gamma. Bức xạ này sau đó có thể được đo đạc và phân tích.
Các đặc tính của năng lượng và bức xạ sinh ra sẽ mang đến thông tinộ chi tiết về thành phần của mẫu bị bắn phá, như dạng kết tinh hay không kết tính, độ cứng và các đặc tính vật lý. Đây là những yếu tố quan trọng đối với việc phát triển các công nghệ hiện nay. Vật liệu mẫu bị bắn phá cũng có thể khác nhau về hình dạng và pha vật chất: những lá mỏng; đất dạng viên nhỏ; tế bào, động vật hoặc thực vật; hạt giống; đá; chất lỏng; hoặc thậm chí các đồ tạo tác hoặc tượng lịch sử. Tùy thuộc vào dạng và thành phần của vật liệu, hiện tượng bắn phá có thể xảy ra trong chân không hoặc trong không khí.
Do khả năng phân tích và biến đổi độc đáo, chùm ion gia tốc được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Trong nhân giống đột biến thực vật, chùm ion sử dụng để chiếu xạ thực vật hoặc mầm, thúc đẩy quá trình tiến hóa tự nhiên và gây ra đột biến, phát triển cây trồng có năng suất cao hơn hoặc tăng khả năng chịu bệnh và chịu hạn.
Proton và các ion khác được sử dụng rộng rãi để sản xuất các đồng vị phóng xạ cần thiết, tạo ra thuốc phóng xạ để chẩn đoán và điều trị ung thư. Trong liệu pháp điều trị ung thư, chùm tia ion proton được sử dụng để bắn phá các khối u, đặc biệt là khi không thể có liệu pháp thay thế. Những chùm tia này mang năng lượng đến một khối u và làm khối u nóng lên, phá hủy khối u. Với yêu cầu và nhu cầu ngày càng tăng đối các vật liệu mang đặc tính tốt hơn và bền hơn, nhiều loại tia ion cũng được sử dụng để thay đổi các đặc tính của vật liệu, tăng độ bền của chúng, như đối với tàu vũ trụ hoặc lò phản ứng nhiệt hạch, yêu cầu vật liệu hoạt động trong môi trường bức xạ khắc nghiệt.
Chùm tia điện tử
Chùm tia điện tử được tạo ra bởi các nguồn điện tử trong nhiều loại máy gia tốc. Chúng được sử dụng để tạo ra tia X, trong liệu pháp y tế được áp dụng để chiếu xạ và tiêu diệt các tế bào ung thư. Chùm tia điện tử hoặc tia X cũng được sử dụng để chiếu xạ thực phẩm và tiêu diệt vi khuẩn nguy hiểm mà không làm giảm giá trị dinh dưỡng, chất lượng hoặc mùi vị của chúng.
Các quốc gia trên thế giới có thể được hưởng lợi từ việc sử dụng chùm ion và chùm điện tử. Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) cũng đang có kế hoạch thành lập cơ sở chùm tia ion song song (IBF) hiện đại tại Seibersdorf, Áo. Với cơ sở này, IAEA sẽ hỗ trợ nghiên cứu và giúp giáo dục – đào tạo các nhà khoa học trên khắp thế giới về các ứng dụng đa dạng của chùm ion, bao gồm cả việc sản xuất các hạt thứ cấp như neutron. Đối với các lĩnh vực kinh tế – xã hội, chùm tia ion là công cụ thăm dò độc đáo có thể được sử dụng không chỉ để hiểu rõ hơn về vũ trụ mà còn để phân tích và tận dụng các quá trình vật lý có khả năng cải thiện cuộc sống và hỗ trợ tăng trưởng kinh tế.
Từ khóa: Tia ion; tia X; tia Gamma; chùm tia điện tử;
– CMD&DND –
