Здавалка
Главная | Обратная связь

Идентификация радионуклидов



 

Идентификация 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 спектрометра по эффективности, 4) набор спектра фона, 5) расчет активности радионуклидов. Порядок выполнения операций 2)-4) определяется условиями проведения конкретного эксперимента.

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 энергии Eg,i (см., например, табл. 3.1 и табл. П.1) и их спектры содержат несколько пиков полного поглощения энергии.

 

Наиболее интенсивные рентгеновские и g-линии радионуклидов ряда 232Th

Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % Нуклид
72,8* 2,02 208Tl 238,6 43,3 212Pb 583,2 84,5 208Tl
74,8* 10,4 212Pb 3,90 224Ra 727,3 6,58 212Bi
75* 3,41 208Tl 270,2 3,43 228Ac 794,9 4,34 228Ac
77,1* 17,5 212Pb 277,4 6,31 208Tl 860,6 12,42 208Tl
87,3* 7,80 212Pb 300,1 3,28 212Pb 911,2 26,6 228Ac

 

 

Для надежной идентификации нуклида желательно сопоставить с табличными данными не только энергию, но и отношения значений pi для рассматриваемых 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 соответствующих γ-квантов. В сложном спектре источника, содержащего несколько нуклидов, удается надежно определить положение и площадь, как правило, только достаточно интенсивных пиков. Для идентификации неизвестного радионуклида необходимо, чтобы с литературными данными совпали параметры (pi, Eg,i) основных линий аппаратурного g–спектра (обычно линий, соответствующих pi ³ 5¸10%). По площади этих наиболее интенсивных пиков рассчитывают абсолютную активность нуклида.

В ряде случаев для идентификации используют также период полураспада, рассчитанный по изменению площади соответствующего пика от времени. Если препарат содержит нуклиды, имеющие существенно различные периоды полураспада, то со временем должно наблюдаться прогнозируемое изменение формы амплитудного распределения, а именно – заметное уменьшение интенсивности пиков, относящихся к короткоживущим нуклидам.

 

Определение абсолютных активностей радионуклидов в

Препаратах диоксида обедненного урана

Цель работы

Практическое ознакомление с аппаратурой для гамма-спектрометрического анализа, количественное определение g-излучающих радионуклидов в объемных образцах.

Оборудование и препараты

Гамма-спектрометр с полупроводниковым или сцинтилляционным детектором; набор источников ОСГИ; препарат 232ThO2, исследуемые препараты диоксида урана.

Выполнение работы

1. Калибровка гамма-спектрометра по энергии

Проводят последовательные измерения стандартных препаратов ОСГИ (241Am, 22Na, 137Cs, 60Co и др.) на расстоянии 10-15 см от детектора продолжительностью по 2-3 мин. Записывают номера каналов, отвечающие центрам пиков ППЭ в каждом спектре и соответствующие им значения Eg, которые указаны в паспорте комплекта ОСГИ. Определяют коэффициенты линейного уравнения (3.3).

2. Калибровка гамма-спектрометра по эффективности

2.1. 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 3.1

Наиболее интенсивные рентгеновские и g-линии радионуклидов ряда 232Th

Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % Нуклид
72,8* 2,02 208Tl 238,6 43,3 212Pb 583,2 84,5 208Tl
74,8* 10,4 212Pb 3,90 224Ra 727,3 6,58 212Bi
75* 3,41 208Tl 270,2 3,43 228Ac 794,9 4,34 228Ac
77,1* 17,5 212Pb 277,4 6,31 208Tl 860,6 12,42 208Tl
87,3* 7,80 212Pb 300,1 3,28 212Pb 911,2 26,6 228Ac
90* 1,94 228Ac 2,95 228Ac 964,8 5,11 228Ac
93,4 3,20 228Ac 338,3 11,3 228Ac 16,2 228Ac
129,1 2,45 228Ac 4,44 228Ac 1588,2 3,27 228Ac
209,3 3,88 228Ac 510,8 22,6 208Tl 2614,5 99,16 208Tl

* – характеристическое рентгеновское излучение

 

2.2. 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 активность препарата 232ThO2 (Бк), pi– выход квантов на распад (табл. 3.1)

Таблица 3.2

Результаты обработки спектра 232ThO2

канал, n Ei, кэВ нуклид pi, % Iƒ,i, имп/с εƒ,i
           
           
           

 

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 и правая ветви этой зависимости аппроксимируется различными полиномами в логарифмическом масштабе:

lnεf=a+blnE+clnE2+dlnE3+…

 

3. Идентификация линий спектра препарата диоксида урана

Получают спектр препарата диоксида обедненного урана (продолжительность измерения 10¸15 минут). Выделяют максимумы, определяют площадь (за вычетом «пьедестала») каждого выделенного пика Iƒ,i. Проводят идентификацию пиков полного поглощения энергии, используя калибровку спектрометра по энергии (3.3) и данные из табл. 3.3 (см. раздел 3.1.5). Результаты заносят в табл. 3.4.

Таблица 3.3

Наиболее интенсивные рентгеновские и g-линии нуклидов ряда 238U и 235U

Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % нуклид Ei, кэВ pi, % Нуклид
92,4 2,8 234Th 89,9 3,56 235U 143,7 10,96 235U
92,8 2,8 234Th 93,3 5,81 235U 163,3 5,08 235U
1001,3 0,84 234mPa 2,69 235U 185,7 57,2 235U

 

Таблица 3.4

Результаты обработки спектра диоксида обедненного урана

канал, n Ei, кэВ нуклид Iƒ,i, имп/с
       
       
       

 

4. Набор спектра фона

Спектр фона набирается в течение 12-24 часов непосредственно перед выполнением задачи. Студенты получают массив данных и обрабатывают спектр фона. Результаты определения 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/235U

5.1. Используя данные табл. 3.4 и табл. 3.5, определяют площадь пиков ППЭ спектра препарата 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 каждой линии спектра), согласно (3.9), и записывают в табл. 3.6 абсолютную активность Ai радионуклидов.

Таблица 3.6

Абсолютная активность радионуклидов в препарате диоксида обедненного урана

Ei, кэВ Радионуклид pi, % εƒ,i (If,i−Iff,i), имп/с Ai, Бк
           
           
           

 

5.3. На основании полученных значений активности 235U и 234Th рассчитывают изотопное соотношение 235U и 238U в препарате, пользуя основной закон радиоактивного распада (234Th - дочерний нуклид 238U).


(

 

( В частности, эффективность детектора e определяется значением коэффициента ослабления m/. Например, для γ-излучения 137Cs (Eγ=662 кэВ) в NaI коэффициент m/ = 0,277 см-1 и с атомами кристалла толщиной l=3 см взаимодействует ~ 56% попавших в детектор квантов: e = (N0-Nl)/N0 =(1-е-0,277∙3)= 0,564. При регистрации мягких квантов (Eγ<100 кэВ) эффективность такого детектора приближается к 100%.

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.