SU1725176A1 - Гамма-спектрометр дл измерени концентраций радиоактивных гамма-излучающих изотопов в пробах - Google Patents

Description

имость. Однако даже при выполнении указанных условий невозможно полностью исключить вли ние космических излучений на величину фона спектрометра, что с учетом обсто тельства, что геометри  измерений образцов меньше Фг, отрицательно сказываетс  на чувствительности измерений. В упом нутых гамма-спектрометрах отсутствует контроль стабильности фоновых условий и контроль стабильности электронного тракта, что снижает степень достоверности информации, получаемой в результате измерений .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  сцинтилл - ционный гамма-спектрометр дл  измерени  концентраций радиоактивности элементов в пробах, состо щий из детектора гамма-излучени  на основе цилиндрического кристалла неорганического сцинтилл тора с колодцем 1, активной защиты из пластического сцинтилл тора, пассивной защиты и анализатора амплитуд импульсов детектора.

Гамма-спектрометр обладает р дом недостатков , а именно: геометри  измерений пробы меньше 4л; активна  защита не полностью окружает регистрирующий кристалл , что снижает чувствительность измерений, примененна  в гамма-спектрометре схема контрол  стабильности фоновых условий с дополнительным выносным счетчиком гамма-излучени  не позвол ет адекватно оценить порог значимости вариаций фона, так как выносной детектор находитс  в иных фоновых услови х, чем регистрирующий, окруженный активной и пассивной защитами, что снижает достоверность , а примен ема  дл  контрол  стабильности электронного тракта калибровка по светодиоду требует применени  дополнительных высокостабильных источников опорного сигнала и использовани  специальной методики ввода световх реперных импульсов. Используемые схемы контрол  фоновых условий и стабильности электронного тракта сложны и не позвол ют получать результаты с высокой степенью достоверности.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности измерений и достоверности результатов измерений, упрощение конструкции гамма-спектрометра.

Эта цель достигаетс  тем, что в гамма- спектрометр дл  измерени  концентрации радиоактивных изотопов в пробах, содержащий детектор, включающий регистрирующий кристалл из неорганического сцинтилл тора, ФЭУ, пассивную защиту,

предусилитель и анализатор амплитуд импульсов от регистрирующего кристалла, введены охранный кристалл из неорганического сцинтилл тора, имеющий отличное от

регистрирующего кристалла врем  высвечивани , схема разделени  импульсов по форме, анализатор амплитуд импульсов от охранного кристалла и второй ФЭУ, детектор выполнен в виде разъемного цилиндра,

состо щего из двух коаксиальных сцинтил- л ционных кристаллов, регистрирующего и охранного, причем охранный кристалл окружает со всех сторон регистрирующий кристалл , наход щийс  с ним в оптическом

контакте, а регистрирующий кристалл имеет замкнутую коаксиальную полость дл  исследуемой пробы, причем плоскость разъема перпендикул рна оси цилиндра и пересекает ее на полувысоте, а два ФЭУ

расположены на торцах охранного кристалла , при этом аноды ФЭУ подключены через предусилитель к входу схемы разделени  импульсов по форме, первый выход которой подключен к анализатору амплитуд импульсов от регистрирующего кристалла, второй - к анализатору амплитуд импульсов от охранного кристалла.

На чертеже изображена схема гамма- спектрометра.

Гамма-спектрометр содержит пассивную защиту (не показана), детектор 1 гамма- спектрометра выполнен в виде разъемного цилиндра, состо щего из двух коаксиальных цилиндрических кристаллов с разным

временем высвечивани , так что отличие времен высвечивани  позвол ет раздел ть событи , произошедшие в регистрирующем , охранном и одновременно в обоих кристаллах по форме импульса, причем охранный кристалл 2 окружает со всех сторон регистрирующий кристалл 3, а регистрирующий имеет замкнутую коаксиальную полость , в которую помещаетс  исследуема  проба 4, плоскость разъема цилиндра перпендикул рна его оси и пересекает ее н,а полувысоте, а два ФЭУ 5 и 6 расположены на торцах охранного кристалла, причем аноды ФЭУ через предусилитель 7 подключены к входу схемы 8 разделени  по форме импульса , первый выход которой подключен к

анализатору амплитуд импульсов регистрирующего кристалла 9, второй - к анализатору амплитуд импульсов охранного кристалла 10, а питание ФЭУ осуществл етс  от единого источника 11 высокого напр жени .

Процесс измерени  проб на предлагаемом гамма-спектрометре осуществл етс  следующим образом.

После энергетической калибровки снимаютс  фоновые спектры регистрирующего 3 и охранного 2 кристаллов в течение необходимого времени, причем схема 8 разделени  пропускает на выходы сигнал только в том случае, если событие зарегистрировано только в одном из кристаллов. С выхода схемы разделени  импульсы поступают на входы двух анализаторов импульсов, используемых дл  накоплени  спектров регистрирующего и охранного кристаллов. Контроль стабильности электронного тракта осуществл етс  по характерным особенност м спектра охранного кристалла, а контроль стабильности фоновых условий - по интенсивности счета в выбранных энергетических интервалах спектра охранного кристалла. После этого детектор раздвигаетс  по плоскости разъема, внутрь детектора помещаетс  исследуема  проба 4, детектор собираетс , и снова снимаютс  спектры регистрирующего и охранного кристаллов также в режиме антисовпадений между кристаллами. Общее врем  измерений как фона, так и пробы определ етс  величиной чувствительности, необходимой дл  исследовани  конкретной пробы, и необходимостью достижени  заданного уровн  статистической точности. Критерии стабильности внешних фоновых условий и стабильности работы электронного тракта остаютс  те же, что и при измерении фона. При такой схеме измерени  проб отпадает необходимость в проведении циклических измерений фона, что существенно сокращает врем  проведени  измерений. По результатам измерений с учетом эффективности регистрации гамма-излучени  измер емого изотопа дл  исследуемой пробы определ етс  концентраци  этого изотопа по стандартной методике.

Пример. Гамма-спектрометр дл  определени  концентрации изотопа Cs-137 в пробах, из различных партий сырь  дл  производства сцинтилл ционных детекторов . Детектор представл ет собой комбинацию щелочно-галлоидных монокристаллов цилиндрической формы - охранного Csl(TI) и регистрирующего Nal(TI) с наружными размерами охранного кристалла 220x380, регистрирующего кристалла 130x280 с полостью размерами 50x200 дл  размещени  пробы. Разрешение регистрирующего кристалла дл  энергии 662 кэВ составл ет 14%. Детектор окружен относительно простой пассивной защитой, состо щей из свинца (10 см), меди (5 см) и борированного полиэтилена (8 см), Гамма-спектрометр размещен на поверхности земли. Чувствительность по изотопу Cs-137 в пробе, представл ющей собой порошок Csl плотностью 2,4 г/см , составл ет Ки/г за врем  измерени  10000 с, что сравнимо с чувствительностью сложных уникальных гаммаспектрометров , расположенных в специальных подземных помещени х. В качестве схемы разделени  использован блок фирмы HARSHAW PSANC 2SA, анализаторы АИ- 1024.

Чувствительность за 10000 с на поверхности земли составл ет 3- 10 Ки/г, что на пор док превосходит чувствительность гамма-спектрометра прототипа, установленного в специальной подземной лаборатории , а повышение достоверности результатов определ етс  возможностью раздел ть вклад статистических и систематических погрешностей и позвол ет в принципе достичь любой наперед заданной

чувствительности за счет увеличени  времени измерений.

Таким образом, изобретение позвол ет на поверхности земли достичь нужной чувствительности гамма-спектрометров, размещенных в специально оборудованных низкофоновых подземных помещени х, при значительном упрощении конструкции гамма-спектрометра и высокой достоверности результатов измерений.

Claims (1)

1. Формула и зобретен и   Гамма-спектрометр дл  измерени  концентраций радиоактивных гамма-излучаю- щих изотопов в пробах, содержащий

   детектор, включающий регистрирующий кристалл из неорганического сцинтилл то- ра, ФЭУ, пассивную защиту, предусилитель и анализатор спектра от регистрирующего кристалла, отличающийс  тем, что, с

   целью повышени  чувствительности измерений , достоверности результатов измерений и упрощени  конструкции гамма- спектрометра, в устройство введены охранный кристалл из неорганического сцинтилл тора , имеющий отличное от регистрирующего кристалла врем  высвечивани , схема разделени  импульсов по форме, анализатор спектра от охранного кристалла и второй ФЭУ, детектор выполнен в виде

   разъемного цилиндра, состо щего из двух коаксиальных сцинтилл ционных кристаллов , регистрирующего и охранного, причем охранный кристалл окружает со всех сторон регистрирующий кристалл, наход щийс  с

   ним в оптическом контакте, а регистрирующий кристалл имеет замкнутую коаксиальную полость дл  исследуемой пробы, причем плоскость разъема перпендикул рна оси цилиндра и пересекает ее на полувысоте , а два ФЭУ расположены на торцах охранного кристалла, причем аноды ФЭУ подключены через предусилитель к входу схемы разделени  импульсов по форме,

   первый выход которой подключен к анализатору спектра от регистрирующего кристалла , второй - к анализатору спектра от охранного кристалла.