Обработки спектров калия, радия и тория.

Обработка спектров производится в областях 1,36-1,56 МэВ, 1,64-1,88 МэВ и 2,44-2,80 МэВ, примерно соответствующих ширине пиков калия 1,46 МэВ, радия 1,76 МэВ и тория 2,62 МэВ. Выражения для вычисления активностей составлены в форме, удобной в дальнейшем для вычисления погрешностей:

Akt = (Nt - Nft) / Et

Akr = (Nr - Nfr) / Er - Akt * Etr

Akk = (Nk - Nfk) / Ek - Akr * Erk - Akt * Etk

где Akt, Akr, Akr - активности;

Nt, Nr, Nk - скорости счета;

Nft, Nfr, Nfk - фоновые скорости счета;

Et, Er, Ek - отношения скорости счета в пике к

активности;

Etr, Erk, Etk - коэффициенты взаимовлияния.

В соответствии с этими выражениями при калибровке вычисляют отношение скоростей счета в пиках к активности и коэффициенты взаимовлияния.

Статистические погрешности рассчитываются в соответствии с правилами для случайных величин. Дисперсии измерения активностей равны:

Art Arr

Dt = ¾¾¾¾ Dr = ¾¾¾¾ + Dt Etr ²

T ² Et ² T ² Er ²

Ark

Dk = ¾¾¾¾ + Dr Erk ² + Dt Etk ²

T ² Ek ²

где Dt, Dr, Dk - дисперсии активностей;

Art, Arr, Ark - сумма отсчетов в областях;

T - время измерения.

Для калибровки спектрометра должны быть предварительно набраны спектр фона и спектры излучения образцовых мер активности калия-40, радия-226 и тория-228.

Согласно указаниям на табло надо ввести спектры фона, калия, радия и тория, причем на трех последних программа запросит активность образцовых мер. При вводе спектров программа сообщает о фоновых скоростях счета в выбранных областях, отношениях скорости счета к активности для калия, радия и тория и о коэффициентах взаимного влияния.

При обработке спектров проб активность и статистическая погрешность измерения вычисляется согласно приведенным формулам.

При анализе программа вычисляет эффективную активность и удельную погрешность измерений. Коэффициенты при вычислении эффективной активности составляют для радия-226 - 1, для тория-232 - 1,31, а для калия-40 - 0,085.

На рис.7 приведен пример измерения активности калия, радия и тория в гранитной крошке с Карельского перешейка.

Рис. 7. Результат измерения гранитной крошки с Карельского перешейка.

Эффективная активность равна 145 Бк / кг при погрешности 40 %.

Эффективная активность строительных материалов не должна превышать 370 Бк/кг.

Метрологическая аттестация.

При метрологической аттестации проводится анализ источников погрешностей измерения и контроль реальной погрешности установки. Задача разработчика аппаратуры и методики выполнения измерения сводится к сведению систематической погрешности до пренебрежимо малой величины и к контролю соответствия расчетной и реальной случайной погрешности измерения.

Систематические погрешности могут возникнуть из-за нестабильности положения энергетической шкалы спектрометра, отличия положения проб в спектрометре от положения образцовых мер и от разницы поглощения излучения в пробах и образцовых мерах.

Положение энергетической шкалы спектрометра корректируется автоматически по пику калия-40. На рис.8 приведена зависимость положения пика цезия во времени. Можно видеть, что нестабильность практически отсутствует при среднеквадратическом отклонении положения шкалы 0,16 %. Исходная нестабильность шкалы спектрометра без коррекции достигает 5 %.

Рис. 8. Нестабильность положения шкалы спектрометра

после коррекции по пику калия-40.

Воспроизводимость результатов измерения при изменении положения пробы не превышает 2 %, так как проба жестко фиксируется относительно детектора.

Контроль случайной погрешности измерения проводится при многократных измерениях образцовой меры активности. На рис.9 приведено распределение отсчетов при измерении радия-226. Можно видеть, что расчетное и измеренное значения среднеквадратического отклонения хорошо совпадают.

Рис. 9. Распределение результатов измерения активности радия-226

при многократных измерениях.

Расчетное СКО составляет 7,9 Бк. Измеренное – 8,1 Бк

Погрешность при времени измерения 1000 с при доверительной вероятности 0,95 составляет 10 Бк для цезия-137, 100 Бк для калия-40 и 15 Бк для радия-226 и тория-232. Это соответствует погрешности измерения удельной активности для большинства продуктов примерно 20 % от допустимой загрязненности. Для строительных материалов погрешность измерения эффективной активности составляет также примерно 20 % от допустимой активности.

Список использованной литературы.

1. Гусев Н.Г., Дмитриев П.П. Квантовое излучение радиоактивных нуклидов. - М., Атомиздат, 1977.

2. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения. - Публикация 38 МКРЗ, Часть 1, Книга 2, М., Энергоатомиздат, 1987.

3. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения. - Публикация 38 МКРЗ, Часть 1, Книга 1, М., Энергоатомиздат, 1987.

4. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. - М., Энергоатомиздат, 1989.

5. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения. - Публикация 38 МКРЗ, Часть 2, Книга 2, М., Энергоатомиздат, 1987.

6. Хайд Э., Перлман И., Сиборг Г., Ядерные свойства тяжелых элементов. Вып. 4. Изотопы тория, протактиния и урана. - М., Атомиздат, 1969.