Ć

wiczenie nr 4

Wyznaczanie dawek środowiskowych metodą spektrometrii gamma

Cele ćwiczenia

1.

Poznanie obsługi półprzewodnikowego spektrometru promieniowania gamma.

2.

Analiza źródeł promieniotwórczości naturalnej.

3.

Zapoznanie się z procedurą przeliczania aktywności na dawkę.

Zagadnienie do kolokwium wstępnego

−

Naturalne szeregi promieniotwórcze

−

Wielkości fizyczne stosowane w charakterystyce źródeł promieniotwórczych.

−

Spektrometria promieniowania gamma

−

Detektory promieniowania gamma stosowane w spektrometrii.

Sprzęt

1.

Półprzewodnikowy detektor germanowy wysokiej czystości (hpGe),

2.

wielokanałowy analizator amplitudy DART M1,

3.

oprogramowanie GammaVision wersji 5.13,

4.

próbka środowiskowa.

Przebieg ćwiczenia

1.

Zapoznać się z aparaturą stosowaną w ćwiczeniu:

−

obejrzeć elementy układu spektrometrycznego,

−

prześledzić ich połączenie rozpoczynając od detektora,

−

ustalić funkcję każdego z modułów i omówić ich działanie,

−

wykonać schemat blokowy aparatury na stanowisku pomiarowym.

2.

Uruchomić tor spektrometryczny:

−

włączyć zasilanie poszczególnych elementów układu pomiarowego,

−

podać wysokie napięcie na detektor,

−

ustalić z prowadzącym czas akwizycji widma.

3.

Umieścić wcześniej przygotowaną próbkę pod detektorem i zebrać widmo
promieniowania gamma.

Opracowanie wyników

1.

Posługując się tabelami izotopów promieniotwórczych oznaczyć radioizotopy
występujące w badanej próbce.

2.

Określić strumień fotonów (dla każdej energii oddzielnie):

−

na podstawie analizy pól pod oznaczonymi na widmie pikami oraz

−

posługując się krzywą kalibracji wydajnościowej detektora (rys.1)

3.

Korzystając ze współczynników konwersji strumienia na dawkę (raport ICRP nr 74)
(rys.2), oszacować dawkę efektywną, jaką można otrzymać od badanej próbki.

Wnioski

I.

Porównać otrzymaną wartość mocy dawki ze średnią wartością określoną dla
statystycznego mieszkańca Polski w roku 2008 (raport PAA).

Literatura

−

Raport PAA Działalność Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki oraz ocena stanu
bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej w Polsce w 2008 roku; Warszawa,
czerwiec 2009.

−

ICRP Publication No. 74 Conversion coefficients for use in radiological protection
against external radiation; Annals of the ICRP, 1996.

−

Strzałkowski: Wstęp do fizyki jądra atomowego, PWN, Warszawa 1978.

−

A.Z. Hrynkiewicz (red.): Człowiek i promieniowanie jonizujące. PWN, Warszawa, 2003.

−

J. Araminowicz: Laboratorium fizyki jądrowej, PWN, Warszawa 1984.

−

T. Mayer-Kuckuk: Fizyka jądrowa, PWN, Warszawa 1987.

−

J. England: Metody doświadczalne fizyki jądrowej, PWN, Warszawa 1980.

wydajno

ść

HPGe na 10 cm

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

0.080

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

energia [keV]

w

y

d

a

jn

o

ś

ć

Rysunek 1. Wydajność detektora półprzewodnikowego z kryształem germanu (Ge) wysokiej czystości (ang. high purity).

0.01

0.1

1

10

100

1000

1

10

100

1000

10000

100000

energia (E) [keV]

w

s

p

ó

łc

z

y

n

n

ik

k

o

n

w

e

rs

ji

s

tr

u

m

ie

n

ia

n

a

d

a

w

k

ę

e

fe

k

ty

w

n

ą

(E

d

/F

)

[p

S

v

c

m

2

]

Rysunek 2. Energetyczna zależność współczynnika konwersji strumienia fotonów na dawkę efektywną.