Расшифровка спектра

Для расшифровки g-спектра перед началом измерений необходимо провести энергетическую градуировку спектрометра, т.е. найти зависимость между параметром, характеризующим амплитуду импульса А на выходе спектрометра и энергией g-кванта Е, оставленной им в детекторе. Параметром, характеризующим амплитуду сигнала А, является номер канала анализатора n, в который попадают импульсы с амплитудой А, образованные при полном или частичном поглощении g-квантов с исходной энергией Е.

Практически для градуировки спектрометра по энергии тре-буется определить центры тяжести пиков полного поглощения (т.е. номера каналов) для g-источников с хорошо известными g-линиями. Обычно для градуировки используются ОСГИ – образцовые спектрометрические g-источники. Количество используемых линий определяется требуемой точностью градуировки. В спектрометрах со сцинтилляционными детекторами амплитуда сигнала А (или номер канала анализатора n) пропорциональна энергии Е, потерянной частицей в детекторе: Е = k×n + const. Нахождение этой зависимости осуществляется в современных анализаторах автоматически: оператор задает только номера каналов, соответствующие центрам тяжести пиков полного поглощения и энергии g-квантов, образующих эти пики.

Следует заметить, что при измерениях низкоактивных проб (длительные измерения) энергетическую градуировку рекомен-дуется периодически контролировать через каждые 3 – 4 часа из-за невысокой стабильности работы аппаратуры.

После выполнения энергетической градуировки (когда на мониторе будет представлена гистограмма f(n) спектра f(E), где Е – энергия, потерянная частицей в детекторе) можно приступать к определению энергий g-квантов нуклидов, содержащихся в исследуемой пробе. Это наиболее ответственный и сложный этап работы, который требует не только внимания, но и высокой эрудиции оператора.

Из массива пиков полного поглощения аппаратурного спектра сначала выбирают пик с высокой статистической надежностью (хорошо просматриваемый в спектре), идентифицированный как одиночный пик, и находят его центр тяжести. Далее, в справочнике по g-излучающим нуклидам (или библиотеке энергий g-квантов[14]) находят для этого пика идентифицируемую ему энергию Е_i и по ней определяют нуклид. Для этого нуклида проверяют наличие других испускаемых энергий; если их нет, то найденную энергию Е_i из библиотеки приписывают исследуемому пику и по площади под пиком определяют активность нуклида. Если же предполагаемый нуклид имеет еще сопутствующие энергии Е_i, то для них осуществляют обратную процедуру – отыскивают соответствующие пики, проверяют их статистическую значимость и по параметрам пиков опять определяют активность этого радионуклида. Сравнивают активности, и при их отличии, не превышающем погрешности определения площадей, найденные энергии идентифицируются как энергии одного радионуклида. Активность нуклида определяют по энергии с более высоким приоритетом, которая характеризуется наибольшим внешним выходом g-квантов при распаде. Задача еще более усложняется при наличии в аппаратурном спектре мультиплетов – когда несколько пиков перекрываются между собой.

При расшифровке спектров необходимо хотя бы примерно знать ожидаемый спектральный состав проб. Например, при анализе газообразных продуктов деления нужно анализировать спектр исходя из подборки g-линий от ^87,88,89Kr, ^131-138Xe, ⁴¹Ar и ближайших дочерних нуклидов их распада ^88,89Rb, ¹³⁸Cs. В любых пробах почвы всегда присутствуют g-линии естественных радионуклидов ⁴⁰K и ²²⁶Ra со своими дочерними продуктами распада. При оценке наличия возможных g-линий учитывают и период полураспада идентифицируемых нуклидов. По величине периода полураспада часто либо принимают версию об идентификации g-линии, либо ее отвергают. Расшифровка заканчивается тогда, когда либо все пики идентифицированы, либо определены те пики, которые интересуют исследователя.