Link: OLE-Object-Data

   10. Identifikace radionuklidů ve vzorku materiálu pomocí polovodičového detektoru

   

   

   1. Zadání

    A)Kalibrujte energetickou škálu spektrometru záření gama s detektorem HPGe (High Purity
   Germanium)

    B) Identifikujte radionuklidy v předloženém vzorku podle spektra záření gama

   

   

   2. Přístroje a zařízení

   

   Spektrometr záření gama s polovodičovým detektorem HPGe (blokové schéma obr.1) několik etalonů
   záření gama známých radionuklidů, vzorek materiálu v Marinelliho nádobě.

   

                  Obr.1 Blokové schéma spektrometru záření gama s detektorem HPGe

   

   

   

   

   3. Definice veličin

   

   Přístrojovým spektrem záření gama budeme rozumět impulzní rozdělení, které získáme
   amplitudovou analýzou impulzů z výstupu polovodičového detektoru záření gama.

   

   

   4. Metoda měření

   

   Záření gama emitované radionuklidy obsahuje fotony zcela určitých energií, charakteristických
   pro daný radionuklid. Podle naměřeného přístrojového spektra lze neznámý radionuklid
   identifikovat, pokud můžeme fotopíkům ve spektru přiřadit zcela určité energie. Protože
   závislost mezi energií deponovanou fotony v detektoru a amplitudou výstupního impulzu je velmi
   přibližně lineární, lze energetickou škálu spektrometru kalibrovat, tj. přiřadit každému
   kanálu energii registrovaného fotonu (viz úloha č.2) pomocí etalonů známých radionuklidů.

   Energie fotonů neznámých radionuklidů můžeme určit podle polohy (čísla paměťových kanálů)
   fotopíků vytvořených fotony emitovanými těmito radionuklidy.

   Velmi významnou částí je  polovodičový HPGe detektor, což je polovodičová dioda, jejíž jedna
   elektroda je zhotovena z velmi čistého germania. Detekovaný foton vytvoří v germaniu jistý
   počet volných nosičů , úměrný deponované energii a na výstupu detektoru vznikne napěťový
   impulz, jehož amplituda je rovněž úměrná energii předané fotonem detektoru. Fotopík vytvoří ty
   fotony, které prodělají v detektoru fotoelektrický jev. Při fotoelektrickém jevu fotony
   předají elektronu veškerou energii a zaniknou. Další částí impulzního rozdělení je
   comptonovské kontinuum (viz úloha č.2), ve kterém se zaznamenávají fotony interagující v
   germaniu Comptonovým rozptylem. Při Comptonově rozptylu foton předá elektronu jen část energie
   a nezaniká.

   Další podstatnou součástí spektrometru je mnohokanálový amplitudový analyzátor (MAA), který
   pomocí analog-digitálního konvertoru měří amplitudu vstupních signálů, impulzů z detektoru a
   výsledky zaznamenává do paměťových kanálů, jejichž číslo je úměrné amplitudě. Tak obdržíme
   přístrojové amplitudové spektrum. Všimněte si, že píky v impulzním amplitudovém spektru z
   detektoru HPGe mají mnohem lepší rozlišení, než z detektoru NaI(Tl) (viz úloha č.2 a ).

   Vzorky měřených materiálů uchováváme v utěsněné Marinelliho nádobě, která se při měření nasune
   na detektor.

   

   

   5.Pokyny pro měření

   

   a) Odměříme spektra etalonových zářičů, pomocí nichž energeticky okalibrujeme škálu paměťových
   kanálů MAA v jednotkách keV nebo MeV. Postup vám bude vysvětlen na místě podle typu
   připojeného MAA.

   b) Naměříme impulzní spektrum předloženého vzorku a opravíme jej o pozadí.

   

   

   6. Pokyny pro zpracování

   

   Podle polohy fotopíků ve spektru (čísla paměťového kanálu) odečteme odpovídající energie na
   okalibrované škále MAA jak pro měřený vzorek, tak pro pozadí. Podle určených energií se
   pokusíme identifikovat příslušný radionuklid.