М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2012) (1133850), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Их спектрысодержат целый ряд интенсивныхРис. 3.3. Типичная зависимость эффективностипиков (см. табл. 3.1), активностирегистрации γ-квантов (по пику ППЭ) от ихдочерних нуклидов в таких преэнергии.паратах равны известной активности материнских.Учет фона.Гамма-спектр измеряемого препарата всегда содержит фоновую составляющую,обусловленную излучением продуктов распада радона, которые присутствуют в атмосфере, а также радионуклидов, входящих в конструкционные и строительные материалы, космическим излучением, ложными импульсами (см. стр. 6).
Если доля фоновых импульсов в спектре препарата невелика, то истинную площадь пиков ППЭобычно определяют в предположении достаточно равномерного распределения импульсов «пьедестала», который к тому же лишь частично сформирован фоном. Фоновая компонента в спектрах препаратов низкой активности требует более тщательногоучета, так как она всегда содержит «свои» максимумы, в частности, пики ППЭ излучения радионуклидов естественных радиоактивных семейств урана-радия и тория, атакже пики 40K, аннигиляционных квантов и другие.
Эти фоновые максимумы и некоторые пики ППЭ в спектрах объектов исследования могут частично или полностьюперекрываться. В этом случае в расчеты активности необходимо внести дополнительную поправку на площадь фонового фотопика:AI f I ffp f(3.9),где А – активность радионуклида, Iƒ - площадь (за вычетом «пьедестала») пика полного поглощения энергии Еγ в спектре препарата, Iƒƒ - площадь пика ППЭ на участке спектра фона,соответствующего энергии Еγ.30Спектр фона набирают, как правило, непосредственно перед проведением измерений препарата и обязательно в тех же условиях, что и спектр препарата. В частности,для того чтобы учесть поглощение фонового излучения в изучаемом образце, следуетразместить на детекторе муляж – образец такой же массы и геометрии, но не содержащий измеряемых радионуклидов (холостой опыт).Программное обеспечение современных спектрометров позволяет учесть полученный спектр фона при расчете положения и интенсивности пиков спектра исследуемого препарата.3.1.5.
Идентификация радионуклидовИдентификация нуклидов включает в себя следующие этапы:1) калибровка спектрометра по энергии, 2) набор спектра объекта исследования,идентификация пиков ППЭ и определение их площади, 3) калибровка спектрометрапо эффективности, 4) набор спектра фона, 5) расчет активности радионуклидов. Порядок выполнения операций 2)-4) определяется условиями проведения конкретногоэксперимента.В спектре исследуемого препарата выделяют максимумы и, используя калибровочную зависимость (3.3), определяют энергию квантов, соответствующую положению центров этих пиков. Сравнивают полученные результаты со справочными данными и отмечают максимумы, которые могут быть отнесены к пикам полного поглощения энергии γ-квантов предполагаемых нуклидов.Большинства нуклидов с вероятностью pi испускают кванты различной энергииE,i (см., например, табл.
3.1 и табл. П.1) и их спектры содержат несколько пиков полного поглощения энергии. Для надежной идентификации нуклида желательно сопоставить с табличными данными не только энергию, но и отношения значений pi длярассматриваемых квантов. С этой целью определяют площади выделенных пиков(Iƒ,i = А·pi∙εƒ,i) и, после калибровки спектрометра по эффективности (для заданных условий измерения), находят отношение вероятностей испускания pi соответствующихγ-квантов. В сложном спектре источника, содержащего несколько нуклидов, удаетсянадежно определить положение и площадь, как правило, только достаточно интенсивных пиков.
Для идентификации неизвестного радионуклида необходимо, чтобы слитературными данными совпали параметры (pi, E,i) основных линий аппаратурного–спектра (обычно линий, соответствующих pi 510%). По площади этих наиболееинтенсивных пиков рассчитывают абсолютную активность нуклида.В ряде случаев для идентификации используют также период полураспада, рассчитанный по изменению площади соответствующего пика от времени. Если препаратсодержит нуклиды, имеющие существенно различные периоды полураспада, то современем должно наблюдаться прогнозируемое изменение формы амплитудного распределения, а именно – заметное уменьшение интенсивности пиков, относящихся ккороткоживущим нуклидам.313.2.
Определение абсолютных активностей радионуклидов впрепаратах диоксида обедненного уранаЦель работыПрактическое ознакомление с аппаратурой для гамма-спектрометрического анализа,количественное определение -излучающих радионуклидов в объемных образцах.Оборудование и препаратыГамма-спектрометр с полупроводниковым или сцинтилляционным детектором; набористочников ОСГИ; препарат 232ThO2, исследуемые препараты диоксида урана.Выполнение работы1. Калибровка гамма-спектрометра по энергииПроводят последовательные измерения стандартных препаратов ОСГИ (241Am, 22Na,137Cs, 60Co и др.) на расстоянии 10-15 см от детектора продолжительностью по 2-3мин. Записывают номера каналов, отвечающие центрам пиков ППЭ в каждом спектреи соответствующие им значения E, которые указаны в паспорте комплекта ОСГИ.Определяют коэффициенты линейного уравнения (3.3).2.
Калибровка гамма-спектрометра по эффективности2.1. Проводят в течение ~ 30 мин. измерение стандартного препарата 232ThO2. Выделяют все пики ППЭ в спектре препарата и, используя данные табл. 3.1, идентифицируют их (см. раздел 3.1.5).Таблица 3.1Наиболее интенсивные рентгеновские и -линии радионуклидов ряда 232ThEi, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % нуклид20872,8*2,02Tl238,643,321274,8*10,4Pb2413,9020875*3,41Tl270,23,4321277,1*17,5Pb277,46,3121287,3*7,80Pb300,13,2822890*1,94Ac3282,9522893,43,20Ac338,311,3228129,12,45Ac4634,44228209,33,88Ac510,822,6* – характеристическое рентгеновское излучение212PbRa228Ac208Tl212Pb228Ac228Ac228Ac208Tl224583,2727,3794,9860,6911,2964,89691588,22614,584,56,584,3412,4226,65,1116,23,2799,16208TlBi228Ac208Tl228Ac228Ac228Ac228Ac208Tl2122.2. Используя программу обработки спектров, определяют истинную площадь Iƒ,i(имп/с) каждого пика ППЭ. Рассчитывают, согласно (3.6), эффективность регистрации соответствующих квантов εƒ,i=(Iƒ,i/pi·А), где А – известная абсолютная активностьпрепарата 232ThO2 (Бк), pi – выход квантов на распад (табл.
3.1)Таблица 3.2232Результаты обработки спектра ThO2№канал, nEi, кэВнуклидpi, % Iƒ,i, имп/сεƒ,i12…2.3. Используя одну из программ (Microsoft Excel, Origin и т.п.), строят график зависимости эффективности регистрации εƒ от энергии квантов E (см. рис. 3.3). Левая и32правая ветви этой зависимости аппроксимируется различными полиномами в логарифмическом масштабе:lnεf=a+blnE+clnE2+dlnE3+…(3.10)3. Идентификация линий спектра препарата диоксида уранаПолучают спектр препарата диоксида обедненного урана (продолжительность измерения 1015 минут). Выделяют максимумы, определяют площадь (за вычетом «пьедестала») каждого выделенного пика Iƒ,i. Проводят идентификацию пиков полногопоглощения энергии, используя калибровку спектрометра по энергии (3.3) и данныеиз табл.
3.3 (см. раздел 3.1.5). Результаты заносят в табл. 3.4.Таблица 3.3238Наиболее интенсивные рентгеновские и -линии нуклидов ряда U и 235UEi, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % нуклид23423523592,42,8Th89,93,56143,710,96UU23423523592,82,8Th93,35,81163,35,08UU234m2352351001,30,84Pa1052,69185,757,2UUТаблица 3.4Результаты обработки спектра диоксида обедненного урана№канал, nEi, кэВнуклидIƒ,i, имп/с12…4. Набор спектра фонаСпектр фона набирается в течение 12-24 часов непосредственно перед выполнениемзадачи.
Студенты получают массив данных и обрабатывают спектр фона. Результатыопределения площади фотопиков в спектре фона (Iff,i) заносят в таблицу 3.5, аналогичную табл. 3.4 (без указания радионуклида).5. Расчет активности и изотопного соотношения 238U/235U5.1. Используя данные табл. 3.4 и табл.
3.5, определяют площадь пиков ППЭ спектрапрепарата урана за вычетом площади фотопиков на соответствующем участке спектра фона: Ii = (If,i−Iff,i).5.2. Используя полученную зависимость εƒ от E (3.10), определяют коэффициенты регистрации εƒ,i для квантов Ei, испускаемых препаратом урана. Вычисляют (по каждойлинии спектра), согласно (3.9), и записывают в табл. 3.6 абсолютную активность Aiрадионуклидов.Таблица 3.6Абсолютная активность радионуклидов в препарате диоксида обедненного урана№Ei, кэВРадионуклидpi, %εƒ,i(If,i−Iff,i), имп/сAi, Бк12…5.3. На основании полученных значений активности 235U и 234Th рассчитывают изотопное соотношение 235U и 238U в препарате, используя основной закон радиоактивного распада (234Th - дочерний нуклид 238U).33РАБОТА 4. ДОЗИМЕТРИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ4.1.
Радиационная безопасность и основные понятия дозиметрииХарактер взаимодействия ионизирующего излучения с веществом зависит от еговида, энергии частиц (фотонов), а также от свойств поглощающего материала.Излучение, состоящее из заряженных частиц, является непосредственно ионизирующим. Альфа-частицы расходуют практически всю кинетическую энергию при неупругих столкновения с электронами среды, приводящих к ионизации и/или возбуждению атомов и молекул.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
