![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Работа 3. Эталонирование радиометрической аппаратуры
Для обнаружения и измерения интенсивности ядерных излучений применяются приборы, называемые радиометрами. Радиометры подразделяются: 1. Интегральные – измеряют суммарную интенсивность γ -излучения вне зависимости от их энергии. 2. Спектрометрические – измеряют распределение γ -квантов по их энергиям.
Все полевые радиометры состоят из двух блоков: блока детектирования и блока регистратора. На рисунке показан полевой интегральный радиометр СРП-97: наверху – блок регистрации, внизу – блок детектирования. В блоке детектирования расположены: детектор излучения, высоковольтный блок питания детектора, предварительный усилитель сигналов детектора. В блоке регистрации находятся основной блок питания прибора (батареи); электронные схемы обработки электрических импульсов, поступающих из блока детектирования; индикаторы (стрелочные приборы или цифровые индикаторы). Важным элементом радиометра, определяющим его характеристики, является детектор. В настоящее время в полевых радиометрах наиболее широко используются сцинтилляционные детекторы, В сцинтилляционном счетчике регистрация заряженной частицы происходит за счет возбуждения атомов и молекул вдоль ее траектории. Возбужденные атомы, живущие короткое время, переходят в основное состояние, испуская электромагнитное излучение. У ряда прозрачных веществ (люминофоров) часть спектра этого излучения приходится на световую область. Прохождение заряженной частицы через такое вещество вызывает вспышку света. Для увеличения выхода света и уменьшения его поглощения в люминофор добавляют активаторы. Вид активатора указывают в скобках после обозначения люминофора. Так, например, кристалл NaI, активированный таллием, обозначают NaI (T1). Регистрация γ -квантов в сцинтилляционном счетчике происходит благодаря вторичным электронам и позитронам, образующимся при поглощении γ -квантов люминофором. Поскольку люминофоры обладают хорошей оптической прозрачностью, то для регистрации γ -квантов применяют люминофоры большой толщины. Это обеспечивает высокую эффективность регистрации γ -квантов сцинтилляционным счетчиком.
1. При фотоэффекте энергия вторичного электрона равна энергии γ -кванта Е0. Пунктирной линией показано реальное распределение импульсов на выходе ФЭУ вследствие энергетического разрешения детектора. 2. При комптоновском рассеянии вторичному электрону передается лишь часть энергии кванта. При комптон-эффекте, в зависимости от угла рассеяния γ -кванта, энергия вторичного электрона может меняться в широких пределах. 3. При рождении электронно-позитронной пары (РЭП) кинетическая энергия пары на 1, 02 Мэв меньше, чем энергия γ -кванта. Появление дополнительных линий Е0 -0, 51 Мэв и Е0при РЭП обусловлено тем, что в ряде случаев один или даже оба γ -кванта с энергией 0, 51 Мэв, образующихся при аннигиляции позитрона, поглощаются в сцинтилляторе в результате фотоэффекта, и вспышка от этих фотоэлектронов сливается с вспышкой от первичной пары электрон - позитрон. Необходимо помнить, что РЭП является пороговой реакцией Епор = 1.02 Мэв. В результате реальный спектр от моноэнергетического γ -излучения будет являться суммой всех трех составляющих.
A = (DE/E0)*100% Энергетическое разрешение уменьшается с ростом энергии излучения как (E)-0.5. Кроме процессов, происходящих в самом сцинтилляционном детекторе, искажение реальных спектров γ -излучения, обусловлено также наличием аппаратурного разрешения – уширения пиков за счет процессов в электронных схемах прибора. В результате аппаратурное разрешение спектрометра с сцинтилляционным детектором составляет 10 – 14 % при энергии γ -излучения 1 Мэв. Следствием аппаратурного разрешения спектрометра является то, что пики, близко расположенных по энергии, не всегда разрешаются.
Показания радиометров зависят не только от интенсивности излучения, но и от индивидуальных особенностей радиометра (типа счетчика, геометрии измерений и т. д.). Для интегральных радиометров, для перехода от измеренной интенсивности (в имп/мин или делениях шкалы) к истинной интенсивности (точнее к дозе) γ -излучения (в мкР/ч), необходимо установить характер зависимости между ними, называемый эталонировочной характеристикой или эталонировочным графиком. Эталонировочный график позволяет учитывать и чувствительность радиометров, и нелинейность зависимости показаний от интенсивности излучения, обусловленную просчетами импульсов счетной схемой. Для эталонирования интегральных полевых радиометров выбирают участок 10 на 15 м с минимальной активностью пород и вдали от сооружений и предметов, могущих создавать помехи за счет рассеяния излучения от эталонного источника. На расстоянии 6—10 м друг от друга устанавливаются два столба высотой приблизительно 2 м, между которыми натягивается трос или провод. В верхней части одного из столбов устанавливается радиометр. Ось радиометра должна находиться на вертикальной плоскости, проходящей через трос, на 8—10 см ниже последнего. На тросе подвешивается эталонный радиевый источник известной активности. Его центр располагается на одной высоте с центром детектора. Устанавливая источник на различных расстояниях от детектора, создают различную интенсивность излучений. При этом интенсивность излучения (в мкР/ч) рассчитывают по формуле: Iγ эт =840a / r2
По результатам измерений при различных значениях Iγ эт строят эталонировочный график. Экстраполируя этот график до нулевых показаний прибора, на оси абсцисс отсчитывают интенсивность фона Iф на пункте эталонирования, а сместив шкалу на оси абсцисс на величину Iф, получают окончательную шкалу Iγ эталонировочного графика (нижняя шкала). Для спектрометрической аппаратуры, кроме того, эталонируют энергетическую шкалу, т. е. определяют связь между энергией излучения и амплитудой импульсов на входе дискриминаторов (или иначе номером канала амплитудного анализатора). Для изучения этой зависимости обычно проводят исследование спектра от нескольких источников с различной энергией излучения и строят график связи между уровнем дискриминации в вольтах (номером канала) и энергией излучения. Для эталонирования энергетической шкалы используют источники из Cs137 (энергия излучения 0, 662 МэВ), Со60 (энергия излучения 1, 17 и 1, 33 МэВ) или других источников с известными энергиями гамма - квантов.
|