Устройство для измерения низких удельных активностей @ - радиоактивных препаратов

 

УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ УЛЕЛЬНЫХ АКТИВНОСТЕЙ -РАЛИОАКТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ, содержащее Изобретение относится к области ядерно-физической аппаратуры, предназначенной для измерения |5 -радиоактивности , в частности для измерения ее низких удельных уровней, и может быть использовано для определения содержания радионуклидов в морской воде, почвах, растениях и других объектах окружающей среды. Определение малых удельных активностей предполагает 1змерение препаратов , нэ единицу массы которых приходится небольшое количество радиодва расположенные симметрично отно . сительно исследуемого образца блока Детектирования, состоящие из фотоэлектронного умножителя и пластмассового сцинтиллятора, и электронный вычислительный блок, от л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и производительности измерений активности толстослойных образцов, каждый блок детектирования дополнительно содержит пластину из кварцевого стекла и светоизолирующую прокладку и помещен в металлический корпус, внутри которого последовательно один над другим расположены светоизолируихчая прокладка , пластмассовый сцинтиллятор, пластина из кварцевого стекла и фоS тоэлектронный умножитель, оба корпуса механически соединены между собой с зазором для установки исследуемого образца. 00 активного материала . Поэтому установка , предназначенная для таких измерений, обладая всеми признаками высокочувствительной установки (низким остаточным фоном, больши геометрическим фактором, высокой эффективностью счета регистрируемого излучения) должна позволять прово дить измерения проб больиюй массы, т.е. толстослойных проб с большой .площадью активной части лля достижения .максимальной чувствительности.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ц

РЕСПУБЛИН (! 9) (1)) щ)з С 01 Т 1/167

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

А0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИНМ

ПРИ ГННТ СССР

f (21) 2911 501/25 (22) 14. 04. 80 (46) 15.05.92. Бюл. Н 18 (71) Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского (71) Л.М.Хитров, В.С.Карпов, В.В.Емельянов, Б.С.Ставнивенко и А .К.Инясевский (55) 53.084.89(088.8) (56) Дементьев В.А. Измерение малых, активностей радиоактивных препара" тов. М.: Атомиздат, 1967, с.98.

Вакуловский. "Низкофоновый Р-спектрометр", Приборы и техника эксперимента, 1968, и 1.

Пеона С. и Жарковский К. ф "счет" ,чик с низким фоном, Атомная техника за рубежом, 1968, Н 12. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

НИЗКИХ УДЕЛЬНЫХ АКТИВНОСТЕЙ P-РА° ДИОАКТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ, содержащее

Изобретение относится к области ядерно-физической аппаратуры, предназначенной для измерения Р -радиоактивности, в частности для измерения ее низких удельных уровней, и может быть использовано. для определе" ния содержания .радионуклидов в морской воде, почвах, растениях и других объектах окружающей среды.

Определение малых удельных активностей предполагает измерение препаратов, на единицу массы которых приходится небольшое количество радио"

2 два расположенные симметрично.отно" сительно исследуемого образца блока дЕтектирования, состоящие из фотоэлектронного умножителя и пластмассово- го сцинтиллятора, и электронный вычислительный блок, о т л и ч а ащ е е с я тем, что, с целью повы- шения чувствительности и производительности измерений активности толстослойных образцов, каждый блок детектирования дополнительно содержит пластину из кварцевого стекла и светоизолирующую прокладку и помещен в металлический корпус, внутри кото-. рого последовательно один над другим расположены светоизолирующая прокладка, пластмассовый сцинтиллятор, пластина из кварцевого стекла и фо" тоэлектронный умножитель, оба корпу» са механически соединены между собой. с зазором для установки исследуемого образца.

О активного материала. Поэтому уста

09 новка, предназначенная для таких р измерений, обладая всеми признаками высокочувствительной установки (низким остзтоиным фоном, большим геометрическим фактором, высокой эффективностью счета регистрируемо" го излучения) должна позволять прово дить измерения проб большой массы, т.е. толстослойных проб с большой влощадью активной части для достижения .максимальной чувствительности.

849874

4 лвоиях, когпарата расрасстоянии а детектора. ля измерения ей, состояОдним из факторов, влияющих на

-чувствительность радиометрической установки является так называемый остаточный фон, который зависит, .главным образом, от уровня содержа ния различных мешающих радиоизлучений в элементах конструкции и конструкционных материалах. Так, например, . в стекле фотоумножителей установок предлагаемого типа содержится большое количество радиоактивного изотопа калил-40, который соэ" дает остаточный фон. Чтобы устранить этот недостаток применяют фотоумножители, изготовленные из бескалийного стекла (с квацевымокном), что значительно. усложняет техноло.гию их изготовления и удорожает их стоимость

В практйке измерений установка обычно работает., как минимум, несколько часов подряд, время установления рабочего режима фотоумножителя 30-40 минут, поэтому для сохранения производительности. установки важно, чтобы конструкция блока детек- тирования позволяла производить смену образцов без снятия высокого напряжения с фотоэлектронного умно" жителя.

Одним из наиболее важных условий, способствующих повышению чувстви" тельности установки является, как известно, геометрическая эффектив" ность, равная отношению телесного угла Р, под которым излучение от ис" точника попадает в окно счетчика, к полному телесному углу 4 а

При измерении препаратов с различной удельной активность на измерения целесообразно подавать робы такой массы, а, следовательно и выСоты, которая обеспечивает выполнение поставленной задачи, то есть определенную точность и чувствительность измерения. При этом целЕсообразно О проводить измерения в наиболее выгодных геометрических у !. да верхняя плоскость пр положена на минимальном от чувствительного объе

Известно устройство малых удельных активнос щее из двух рядов газонаполненных счетчиков Геигера, представляющих

Ф собои трубки с тонкими стальными

20 стенками. Каждый ряд сос тоит из шести счетчиков, Между двух таких "коврин ков помещается кювета, которой размещен исследуемый пр парат.

Устройство работает. в геометрии

/ г

У

25 близкой к 4п. На измерения можно подавать довольно большо количество

1 материала . Однако фон ус ановки при работе в режиме антисово дений, то есть остаточный фон знач тельный и щ составляет 4 и импульса минуту.

Другим недостатком таког устройства является то, что сч тчик указанного типа имеет сталь ую оболоч" ку, значительно поглощаю ую поток регистрируемого излучения. Указанные недостатки существен о снижают чувствительность установ и.

Известно также устройство для измерения, P - активности объектов окружающей среды, которое состоит йз фотоумножителя, комбиниро анного кристалла, выполненного и пластмасгеометрическая эффективность при неизменных размерах источника зависит от конструкции детектора. Если измеряемый препарат расположен непосредственно около входного окна счетчика, то считается, что изме" рение идет в геометрии, близкой в

2К Если препарат расположен вплотную между двумя входными окнами счетчиков или так, что вылетающие из образца частицы регистрируются по обе стороны от образца, то в этом случае геометрия измерения близка к

/\

4и.. В геометрии измерения близкой при прочих равных условиях, эффективность счета в два раза больше, чем в геометрии 29: сы и иодистого цезия. Для установки образца в кристалле сделан колодец, ® благодаря чему обеспечива тся геометрия близкая к 4 а Так е устройство обладает низким фоно небольшие .размеры колодца аоляют подать на иэмерени ходимое количество вещест

Наиболее близким по те сущности к предлагаемому устройство для измерения удельных активностей ных препаратов, сояержаще положенные симметрично от исследуемого образца блока рования, состоящего из фот ного умножителя и пластмас однако не поэнеоба. нической аляется . изких адиоактиа™ даа расосительно детекти" оэлектронosoro сцин2

Р тиллятора и электронный вычислительный блок.

Однако в таком устройстве только один детектор, имеющий при этом сцин тиллятор небольшого размера (диаметр 20 мм), служит непосредственно для измерения . Второй детектор является вспомогательным, включен в режим с основном на антисовпадения и служит для уменьшения части Фона, обусловленной жесткой космической компонентой. Измерение на указанной установке ведется в геометрии 2ii, что вдвое снижает эффективность счета и таким образом существенно снижает чувствительность установки.

Кроме того, такая конструкция не позволяет производить смену образцов, не снимал высокого напряжения.

Пластмассовый сцинтиллятор основного детектора имеет диаметр всего

" лишь 20 мм, а следовательно, позволяет исследовать массу образца весь- . ма ограниченного объема. Расширение площади образца неизбежно приводит к существенному увеличению размеров кристалла и повышению фона.

Целью изобретения является повышение чувствительности и производительности измерений активности толстослойных образцов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения низких удельных активностей, содержащем два расположенных симметрично относительно исследуемого образца блока

;;детектирования, состоящих из фотоэлек тронного умножителя и пластмассово" го сцинтиллятора, и электронный вычислительный блок, каждый блок детектирования дополнительно содержит пластину из кварцевого стекла и светоизолирующую прокладку и помещен в металлический корпус, внутри которого последовательно один над другим расположены светоизолирующая прокладка,tl-пластмассовый сцинтиллятор, пластина из кварцевого стекла и фотоэлектронный умножитель, причем оба корпуса механически соединены между собой с зазором для установки исследуемого образца.

При этом каждый иэ указанных блоков детектирования работает в измерительном режиме, а пластина из кварцевого стекла служит для экранирования сцинтиллятора от попадания в него рассеянных в стекле фотоэлектронного

4987"

6 умножителя радиоэлементов, создающих фон.

Вклад в Фон, обусловленный жесткой космической компонентой, в таком устройстве снижается путем включения обоих блоков детектирования на антисовпадение между собой.

Предлагаемое устройство для измеf0 рения низких удельных активностей

Р --радиоактивных препаратов схематиче ски изображено на чертеже.

Устройство состоит из двух: блоков

I детектирования, расположенных симметрично относительно исследуемого образца 2. Каждый из блоков представляет собой металлический корпус

3 с фланцем 4 и специальным зазором внутри которого, последовательно уложены: светоизолирующая прокладка

5, выполненная из тонкой металлической фольги, пластмассовый сцинтиллятор 6, пластина 7 из кварцевого

25 стекла и Фотоэлектронный умножитель

8. Оба блока детектирования 1, механически соединенные между собрй фланец к Фланцу, образуют общий зазор 9 для установки исследуемого об-. разца 2. Сигнальные выходы ФотоэлекЗ0 тронных умножителей 8 соединены с входами электронного вычислительного блока 10.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец 2 в специальной кювете через входной паэ устанавливается в зазоре 9 для измерения, при этом чувст ви тел ьные элементы сцин- .. тилляторов 6 обоих блоков детектиро40 вания 1 расположены по обе стороны от образца 2.

Частицы, испускаемые исследуемым образцом, свободно проникают через светоизолирующую прокладку 5 толщиной 2 мг/см в сцинтилляторы 6, световые сигналы с которых поступают на фотоэлектронные умножители 8. Им" пульсы напряжения с анодных нагрузок фотоэлектронных умножителей 8 пода"

50 ются на сигнальные входы электронного вычислительного блока 10, где усиливаются, дискриминируются по амплитуде и длительности и через элементы антисовпадений сосчитываются пеу ресчетным узлом.

С целью уменьшения габаритов свинцовой защиты s установке не применяется защитный ковер из счетчиков.ан849874 8 тйсовпадений и жесткая осмическая фективности (в геометрии близкой к компоновка Фона подаетсЯ посРедством 4II и низком фоне, составля щем 4"5 включения на антисовпадение Рабочих импульсов в минуту) позвол ет изме" блоков детектирования между. собой.

\I

3 5 рять образцы большои массы, так как. площадь активной части образца, благодаря большому входному окну, моЕсли частица вышла из образца, то она попадает в один из сцинтилляторов, и соответствующий этому событию ,импульс пройдет через свою схему антисовпадений и будет зарегистрирован. Если в сцинтиллятор попала жесткая косимческая частица, то она пройдет через оба сцинтиллятора и импульсы запрета будут поданы на соответствующие входы обеих схем антисовпадений, Такое событие не будет зарегистрировано.

Предлагаемое устройство при сравнительно высокой геометрической эфжет достигать 30 см, а м ный объем измеряемой пробы щ 9,5 см . УстРойство тако рукции позволяет измерять еще большей массы за счет толщины препарата. Кроме т обладает весовой производи так как наличие светонепрон прокладок позволяет произв образцов, не снимая высоко жения на фотоумножителях. ксимальравен констбразцы величения го, оно ельностью, ицаемых дить смену о напря