Определение содержания радионуклидов в пробе

Активность нуклидов в g-источнике определяют обычно на основе анализа пиков полного поглощения аппаратурного спектра. Как было сказано выше, по положению ЦТП находят энергию, а по площади пика – содержание g-излучающего нуклида. Для долгоживущих радионуклидов (период полураспада значительно больше времени измерения) удельная активность q_ij i-го радионуклида, измеренная по его j-й g-линии, вычисляется по формуле

q_ij = , Бк/кг , (1.14)

где E_ij – энергия j-й g-линии i-го нуклида;

S_ij – площадь пика полного поглощения с энергией E_ij, имп.;

m – масса образца, кг;

t – время измерения спектра, с;

h_i(E_ij) – внешний выход g-излучения с энергией E_ij данного i-го радионуклида;

e_ППП(E_ij) – эффективность регистрации в пике полного поглощения g-излучения с энергией E_ij для данной геометрии измерений и данного вида пробы.

Эффективность спектрометра определяется как отношение числа зарегистрированных импульсов к числу частиц, испускаемых источником[15]. Эффективность спектрометра - важнейшая характеристика спектрометрической установки, она зависит от множества параметров: энергии g-квантов, геометрии измерений, характеристик детектора и источника и т.д. На практике обычно пользуются эффективностью спектрометра в пике полного поглощения, которая определяется как отношение числа частиц, зарегистрированных в ППП, к числу частиц, испущенных источником. Число зарегистрированных импульсов в пике полного поглощения обычно определяется по площади ППП в аппаратурном спектре.

Зависимость эффективности спектрометрической установки в ППП e_ППП от энергии g-квантов легко получить, если известна абсолютная активность нескольких стандартных образцов А_i с различными энергиями Е_j:

e_ППП(Е_ij) = = , (1.15)

где S_ППП(Е_ij) – число импульсов в ППП при регистрации g-квантов j-й энергии i-го радионуклида, имп.;

А_0i – паспортное значение активности i-го источника, Бк;

t − время, прошедшее от момента аттестации источника до момента измерений;

(Т_1/2)_i – период полураспада i-го нуклида;

А_i – активность i-го источника на момент измерений, Бк;

h_ij – внешний выход g-квантов с энергией Е_j для i-го нуклида, отн. ед.;

t – время измерения образца, с.

Зависимость эффективности спектрометра в ППП от энергии g-квантов в интервале Е = 150 ¸ 2000 кэВ для сцинтилляторов (и для ППД) хорошо аппроксимируется выражением

e_ППП(Е) = А×Е^-b, (1.16)

где А и b – константы. Прологарифмировав (1.16), получим

lne_ППП(Е) = lnA – b×lnЕ. (1.17)

Выражение (1.17) показывает, что в логарифмических координатах зависимость e_ППП(Е) от энергии представляет собой прямую линию, параметры которой могут быть найдены методом наименьших квадратов по экспериментальным точкам, полученным с помощью градуировочных источников.

При измерениях объемных источников обычно для определения e_ППП(Е) используют градуировочные источники, т.е. источники, активность которых известна, идентичные по геометрическим размерам и физическим свойствам (плотность, масса, и т.д.) исследуемому объемному источнику. Если при этом расстояние от источников (исследуемого и градуировочного) до детектора одно и то же, то активность радионуклида в исследуемой пробе определяется путем простого сравнения интенсивностей регистрации исследуемого и градуировочного образцов.

Зависимость эффективности спектрометра в ППП e_ППП(E_ij) от энергии g-квантов для сцинтилляционного спектрометра с детектором NaI(Tl) объемом Æ63´63 мм представлена на рис. 1.18.