9. Спектрометрия ядерных излучений.

9.1. Энергетические спектры излучений.

9.2. Принцип работы спектрометров

9.3. Особенности спектрометрии разных излучений.

9.4. Градуировка спектрометра.

9.5. Сцинтилляционная и ПП гаммоспектрометрия.

9.1. В службе радиационной безопасности заводов, СЭС, а также в радиохимии возникает необходимость определить природу повышенной радиации, т.е. идентифицировать. Такая необходимость возникает при обращении с радиоактивными отходами, на участках радиоактивного загрязнения при котором перемещения радиоактивных элементов, приеме-передаче ядерной продукции и в др. ситуациях.

Для решения таких задач во многих случаях бывает достаточно определить состав Е излучения по образцам, пробам данного участка, т.е. получить сведения об энергетическом спектре данного излучения.

Энергетический спектр излучения – распределение частиц или γ-квантов по энергии излучения. Его выражают в виде графиков-спектров, где по горизонт оси откл. Е, а по вертикальной –частоту ( вероятность) излучения частиц данной Е.

Радиоактивное излучение с определенной Е может быть моноэнергетическим (дискретное) и непрерывное (сплошное)

Моноэнергетическое излучение.

В моноэнергетич. излучении частицы вылетают хаотично, и все имеют одну Е₀.

Е = f (t) = Е₀

Спектром является т. Р(Е₀) с координатами ( Е = Е₀; Р=1) В таком излучении каждая частица имеет Е₀, т.е. вероятность излучения част. = 1 с Е₀.

Пр: ¹³⁷Cs (Е₀ = 0,661 МэВ); ²⁴¹ Am (Е₀ = 59,5 кэВ); ⁵⁴Mn (Е₀ = 0,84 МэВ).

Дискретные спектры наз-ся дискретным излучением. В этом излучении вылетают частицы с отдельными значениями энергий. (2-3; 5-7)

Частицы вылетают хаотично и распределяются по трем Е: Е₁, Е₂, Е₃.

в) Непрерывные (сплошные) излучения – сплошное, вылетают частицы с любыми Е в некотором интервале от Е_I до Е_II .

P=f(E)

Моноэнергетические и дискретные спектры характерны для α – и γ – излучения, а сплошные спектры характерны для β-излучения, при этом мах. вероятность характерна для энергии Е=1/3 Е_max.

P

Pmax

Pmax

0

E_max

E

1/3

На графике непрерывного спектра каждому значению Е соотв. Pi. Практически мы не можем измерить точное число частиц Ni ~ Ei , можно лишь измерить число частиц N инт, в некотором интервале Е (i ± ∆ ), близкого к энергии Еi.

Тогда вероятность появления частиц в данном интервале равна:

Р_{инт i} = где N₀ – общее кол-во частиц в интервале от Е_I до Е_II.

По координатам Р инт i, Е (i ± ∆) можно построить кривую спектра:

P

В

Si+∆

ероятность появления частиц с Е = Е_I ÷ Е_II, равна единице. Ее можно принять равной площади фигуры S_I-II, тогда вероятность появления частицы с интервальным значением энергии Е _{i ± ∆} будет равна

Р

S _I-II

=

Где S _{I ± ∆} - произведение энергии на ширину интервала:

S _{i ± ∆} = Рi * 2∆