Оценка загрязненности поверхности α- и β- излучателями

Минобрнауки России

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)»

Кафедра радиационной технологии

Лабораторный практикум по ядерной физике

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 10

Оценка загрязненности поверхности α- и β- излучателями

Выполнил: студент группы 514-6

Проверила: доцент

Санкт-Петербург

2014

Цели и задачи лабораторной работы

Цель работы:  Знакомство с приборными методами радиометрии α- и β- излучающих нуклидов, овладение приёмами на стандартных установках.

Задачи работы:

1) Определение вида радиоактивного загрязнения (α-, β- или то и другое вместе) образцов №6;

2)Оценить степень радиоактивного загрязнения и сравнить с допустимыми значениями для поверхности помещений постоянного пребывания персонала и находящегося в них оборудования.

Аналитический обзор

Выбор детектора, конструкция защиты, характер воздействия на биологические объекты обусловлен, прежде всего, механизмом взаимодействия излучения с веществом. Заряженные частицы теряют энергию за счет ионизационного и радиационного взаимодействия, а также при упругих столкновениях с ядрами (в относительно малой степени).

В первичном процессе происходит возбуждение  и ионизация атомов, причем энергетическое распределение испущенных электронов описывается как 1/Е². Далее электроны достаточно больших энергий(>100 эВ) вызывают ионизацию во вторичных столкновениях. Общее число образовавшихся ионов N будет пропорционально потере энергии ∆E в образце.

Где W_i – потеря энергии на образование электрон-ионной пары.

Электроны высоких энергий вследствие их малой массы способны терять энергию через испускание фотонов при торможении в электрическом поле ядра. При этом потери энергии пропорциональны энергии электронов, ядерной плотности среды и эффективному сечению радиационных потерь.

Пробег заряженной частицы в веществе удобно измерять в г/см². Зная зависимость тормозной способности вещества от энергии частицы, можно вычислить длину пробега частицы.

R – длина пробега частицы

z – заряд частицы

m – масса частицы

E₀ – начальная энергия частицы

E₁ – конечная энергия частицы

Описание экспериментальной установки

Работа выполняется на установке, состоящей из 2-х стационарных блоков детектирования БДЗА-2 и БДБ2-02 и измерителя скорости счёта УИМ2-2 (рис. 1).

Рисунок 1. Блок-схема экспериментальной установки

УИМ2 предназначен для измерения средней скорости счёта импульсов  и сигнализации о превышении установленных порогов значений скорости счёта импульсов тока, поступающих на вход прибора от блоков детектирования.

Блок детектирования БДЗА-2 предназначен для регистрации α-частиц и выполнен в виде сборной конструкции, в которую входят следующие узлы :

-Детектор на основе монокристалл ZnS(Ag), нанесённого в виде тонкого слоя (0,3 мм) поликристаллов на оргстекло.

-Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)

-Эммитерный повторитель (согласует высокое входное сопротивление ФЭУ с низким волновым сопротивлением кабеля, передающего сигналы на вход УИМ2).

Блок детектирования БДБ-2 состоит из следующих основных узлов:

-2-х галогенных низковольтных торцевых счётчиков Гейгера-Мюлера для измерения β-излучения широкого спектра энергий;

-схемы согласования (импульсный трансформатор) высокого входного сопротивления счётчиков с низкоомным  сопротивлением кабеля  установки.

Ход выполнения

В режиме измерения β-излучения измерили фон. Затем под счётчик Гейгера-Мюлера устанавливаем эталон и измеряем скорость счёта. После этого измерения проводятся с алюминиевыми фильтрами, при одной и той же толщине фильтра измерения снимались по 3 раза. Толщина фильтра подбиралась таким образом, что бы последовательно уменьшить поток частиц на 5-10% от предыдущего значения и так вплоть до достижения фонового или γ- постоянного значения. Аналогичные измерения проводятся для второго  эталона и 2-х образцов. Далее переключаемся в режим измерения α-излучения. Измеряем скорость счёта для эталона α-излучателя и далее скорость счёта 2-х образцов.

Обработка результатов прямых измерений

Определения β-загрязнения поверхности.

Начальные характеристики эталонов и образца приведены в таблице №1.

Таблица №1 – Характеристики эталонов и образца.