CH668489A5

CH668489A5 - Radiometrisches verfahren zur bestimmung der konzentration natuerlicher radiumisotope und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH668489A5
Application number: CH317/82A
Authority: CH
Inventors: Solomon Lazarevich Yakubovich; Marat Efimovich Kotsen; Vladislav Vasilievi Golubnichy; Voldemar Erikhovich Gerling; Jury Nikolaevich Stepanov
Original assignee: Vnii Mineralnogo Syrya
Priority date: 1982-01-22
Filing date: 1982-01-19
Publication date: 1988-12-30
Also published as: AU552543B2; AU7996382A; US4476388A; CA1194244A

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Kernstrahlungs-Messtechnik unter Zuhilfenahme von Szintillationsdetek-toren und bezieht sich insbesondere auf ein radiometrisches Verfahren zur Bestimmung der Konzentration natürlicher Radiumisotope und auf eine Einrichtung zu dessen Durchführung.

Die Erfindung kann bei radio- und geochemischem Aufsuchen und Schürfen von Bodenschätzen verwendet werden. Die Erfindung kann für eine Strahlenschutzüberwachung und für ökologische Untersuchungen des umgebenden Mediums bei der Ausbeutung von Vorkommen radioaktiven Rohstoffes, in Aufbereitungsbetrieben sowie in Atomkraftwerken, in erster Linie für die Messung der Hintergrundaktivität natürlicher Radionuklide um die Betriebe und für die Messung von in die Umgebung ausgeworfenen Radioelementen und einer Wasserverunreinigung zur Verwendung kommen. Die Erfindung kann zur Messung der Radionuklidenkonzentration in Baustoffen bei Verwertung der Abfälle von Bergbaubetrieben angewendet werden. Die Erfindung kann zur Lösung von Problemen der Meteorologie, insbesondere zur Ermittlung des Alters und der Herkunft von Luftmassen nach Rn und ThB, bei ärztlichen Untersuchungen in der Kurortlehre (Radon-Heilanstalten, Emanatorien)

benutzt werden. Die Bestimmung der Radionuklidenkonzentration in getrockneten Produkten kann auch unter Anwendung der vorliegenden Erfindung erfolgen.

Es ist ein klassisches Verfahren zur Bestimmung der Konzentration natürlicher Radiumisotope in Proben (M. Curie «Radioaktivität», Verlag Gos. Izd. phys. mat. literatury, Moskau, 1960, S. 157 bis 162) bekannt, bestehend in einer restlosen chemischen Zersetzung der Probe eines zu untersuchenden Werkstoffes, einer Ausfällung von Radiumisotopen aus einer Lösung, einer wiederholten Auflösung von Radium und einer Verlötung der Lösung in einem Barboteur zur Ansammlung einer Emanation im Verlaufe eines der Speicherzeit der Emanationen gleichen festgelegten Zeitintervalls, einer Überführung der Emanation in eine Messkammer mit einer anschliessenden Messung der Gasaktivität nach a-Strahlung. Dieses Verfahren gestattet es infolge von wegen einer Radiumabsorption an den Wänden von Glaskolben auftretenden Verlusten nicht, die Messungen ohne grosse Systemfehler durchzuführen. Dieses Verfahren gibt keine Möglichkeit, Analysen schnell durchzuführen, denn vom Anfang der Durchführung einer Analyse vergehen bis zur Gewinnung der Ergebnisse nicht weniger als 7 bis 9 Tage. Das Material der Probe wird bei der chemischen Zersetzung zerstört, und die Durchführung einer wiederholten Analyse wird unmöglich.

Es ist auch ein radiometrisches Verfahren zur Bestimmung der Radiumisotopenkonzentration nach y-Strahlung (s. das Buch von E.I. Jeleznov, I.P. Shumilin, B.J. Juf «Radiometrische Methoden zur Analyse natürlicher radioaktiver Elemente», Verlag Izd. «Nedra», Moskau, 1968, S. 197 bis 200) bekannt, bestehend in einer Schüttung einer Probe in einen hermetisch abzuschliessenden Metallbehälter, Ansammlung einer Emanation für eine vorgegebene Zeitspanne und einer anschliessenden y-spektrometrischen Messung einer y-Strah-lung von Radon-Zerfallsprodukten mit Hilfe eines Szintilla-tionskristalls NaJ(Tl).

Dieses Verfahren gewährleistet keine erforderliche Genauigkeit der Analysen in Gegenwart hoher Thoriumkonzentrationen, besonders im Falle einer Störung des radioaktiven Gleichgewichtes in der 232Th - MsTh-Reihe sowie im Falle einer hohen Kaliumkonzentration (wegen einer y-Stra-lung in 40K). Zur Berücksichtigung des Beitrages der y-Strah-lung von radiumfreien Strahlern ist es notwendig, zusätz-

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liehe Analysen der Probe in einem Röntgenspektralver-fahren (U undTh) und in einem flammenfotometrischen Verfahren (K) durchzuführen. Das Verfahren gestattet es nicht, die Radiumisotope für Proben geringer Masse (unterhalb von 30 Gramm) zu bestimmen.

Es ist ein radiometrisches Verfahren zur Bestimmung natürlicher Radiumisotope (A.L. Yakubovich, M.Ye. Kotsen «Selective analysis of radionuclides by the delayed coïncidence method», Journal of Radioanalytical Chemistry, Vol. 57, No 2 (1980), 461-472) bekannt, bestehend in einer Schüttung einer Probe in eine offene Küvette, Unterbringung der mit der probegefüllten Küvette mit einem kleinen Luftspalt unter einem kombinierten Szintillator/Polystyrol mit p-Terphenyl und POPOP' und ZnS(Ag)/, der gleichzeitig eine ß- und eine a-Strahlung der Proben und verzögerte Koinzidenzen von ß-a bei Zerfallsprodukten von Radon und Thorium (Radionuklide der Radium- und ThX-Familie) registriert. Nach diesem Verfahren ist es notwendig, Messungen der Proben in Schichten verschiedener Tiefe (in drei Küvetten verschiedener Tiefe) zur Ermittlung eines Emanationsverlustfaktors durchzuführen, unter dessen Berücksichtigung die Radiumkonzentration bestimmt werden kann. Dieser Faktor wird aber mit einer geringen Genauigkeit wegen einer Beeinflussung der Emanationsabscheidung durch Änderung des Luftdrucks, der Lufttemperatur und der Feuchtigkeit der Proben ermittelt. Das Verfahren gestattet es nicht, Proben geringer Masse (unterhalb von 15 g) zu messen, da es notwendig ist, die Probe in drei Küvetten verschiedener Tiefe zu schütten. Die Messergebnisse werden auch durch den Zustand des radioaktiven Gleichgewichtes in der Th-MsTh-ThB- und 238_U-234~Jo-Reihe aus dem Grunde beeinflusse dass diese Radionuklide-a-Strahler darstellen und der Emanationsverlustfaktor durch Lösung der Gleichgewichtsgleichung in Gleichgewichtssystemen natürlicher radioaktiver Familien nach a-Strahlung ermittelt wird.

Es ist eine Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens (A.L. Yakubovich, M.Ye. Kotsen «Selective analysis of radionuclides by the delayed coïncidence method», Journal of Radioanalytical Chemistry, Vol. 57, No 2 (1980), 461-472) bekannt, die ein Beta-Alpha-Radiometer darstellt.

Die Einrichtung enthält einen kombinierten Szintillator, der in unmittelbarer Nähe der Probe eines zu untersuchenden Werkstoffes liegt, und eine Probenzuführvorrich-tung, in die drei von oben offene Küvetten mit der Probe wechselweise eingesetzt werden. Ein die Szintillationen registrierender Fotoelektronenvervielfacher ist an einen verzögerten Koinzidenzen von ß- und a-Teilchen und ß-a-Kaska-denpaaren der Radionuklide RaC und ThC entsprechende Impulse abtrennenden elektronischen Selektor angeschlossen, der an eine Registriereinheit geschaltet ist.

Die bekannte Einrichtung gestattet es nicht, hermetisch abgedichtete Proben zu messen, da die Einrichtung eine durch die Geometrie der Messung von 2n bedingte niedrige Empfindlichkeit besitzt. Die Einrichtung erlaubt es nicht, Radiumkonzentrationen in der Probe bei einer Radiumkonzentration von unter IO-10 % des Radiummasseanteiles zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein radiometrisches Verfahren zur Bestimmung der Konzentration natürlicher Isotope in Proben und eine Einrichtung zur Durchführung desselben zu schaffen, die durch Änderung von Betriebsarten der Messung von Strömen der a- und ß-Teilchen und von verzögerten Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der Radionuklide RaC und ThC und durch eine konstruktive Ausführung des Behälters für die zu untersuchende Probe es gestatten, den Einfluss eines Emanationsverlustes aus den Proben auf die Ergebnisse der Bestimmung der Radiumisotopenkonzentration auszuschliessen

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und die Effektivität der Registrierung verzögerter Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der Radionuklide AcA, RaC, ThC zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die einen in unmittelbarer Nähe der Probe des zu untersuchenden Werkstoffes gelegenen kombinierten Szintillator mit einem Szintillationen registrierenden Fotoelektronenvervielfacher, einen mit diesem elektrisch gekoppelten Selektor für den Strömen der a- und ß-Teilchen und den verzögerten Koinzidenzen der ß-a-und a-a-Kaskadenpaare der Radionuklide RaC, ThC, AcA entsprechende Impulse und eine Registriereinheit für die den Strömen der a- und ß-Teilchen und den verzögerten Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der Radionuklide RaC, ThC, AcA entsprechenden Impulse enthält, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zusätzlichen kombinierten Szintillator, der in unmittelbarer Nähe des ersten Szintillators in der Weise angeordnet ist, dass die Probe des zu untersuchenden Werkstoffes zwischen ihnen liegt und mit ihnen kontaktiert, und einen individuellen Vervielfacher aufweist, der samt dem Fotoelektronenvervielfacher des ersten Szintillators an einen Summator angeschlossen ist, dessen Ausgang an den Selektor geführt ist.

Die vorliegende Erfindung gestattet es, gleichzeitig die Konzentration aller drei natürlichen Radiumisotope: 226Ra, 224Ra und 223Ra und die Proben mit natürlichem Emanationsverlust bei einer hohen Leistung der Analyse zu messen.

Die vorliegende Erfindung soll nachstehend anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels und beiliegender Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Bauart kombinierter Szintillatoren, gemäss der Erfindung;

Fig. 2 eine Blockschaltung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen radiometrischen Verfahrens zur Bestimmung der Konzentration natürlicher Radiumisotope in Proben.

Das Wesen des vorliegenden Verfahrens zur Bestimmung der Konzentration natürlicher Radiumisotope in Proben besteht in folgendem. Die Probe eines zu untersuchenden Werkstoffes, beispielsweise von Pulver, Wasser oder ein Filter mit einem Aerosol, wird in einen Szintillationsbehälter eingebracht und hermetisch abgeschlossen. Gleich nach der hermetischen Abdichtung werden Ströme der a- und ß-Teilchen und verzögerte Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der Radionuklide RaC, ThC, AcA gemessen. Dann wird nach Ablauf eines der Speicherzeit einer Emanation von Rn, Tn und An gleichen vorgegebenen Zeitabstandes in analoger Weise eine zweite Messung der Ströme der a- und ß-Teilchen und der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der verzögerten Koinzidenzen der Radionuklide RaC, ThC und AcA vorgenommen.

Die Speicherzeit einer Emanation wird ausgehend von eventuellen Emanationsverlusten durch die Proben bestimmt. Üblich betragen die Emanationsverluste in Gestein- oder Bodenproben 10 bis 15%, wobei sie für manche Abarten, beispielsweise für Kohle, Ocker, 30 bis 50% erreichen. Zur vollständigen Wiederherstellung des Gleichgewichtes sind in der 226Ra-Rn-RaC-Reihe etwa 25 Tage, bei 224Ra-Tn-ThB-ThC etwa 3 Tage und bei 223Ra-An-AcA eine Stunde erforderlich.

Die zweite Messung erfolgt in 2 bis 5 Tagen, wobei aber die Tendenz der Emanationsspeicherung berücksichtigt und der Wert der Radiumisotopenkonzentration nach einer folgenden Formel:

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errechnet wird, wobei qARa - eine Konzentration eines zu bestimmenden Radiumisotops A = 226 oder 224, oder 223, in % des Masseanteiles; £A - die Empfindlichkeit der Apparatur gegen eine Konzentrationseinheit des zu bestimmenden Radiumisotops A = 226 oder 224, oder 223, in einer Impulszahl pro Sekunde für 1% des Masseanteiles des betreffenden Isotops ;

<I>i - eine unmittelbar nach einer hermetischen Abdichtung der Probe gemessene, den ß-a- und a-a-Kaskadenpaaren entsprechende Impulszahl für das betreffende Radionuklid; O2 - eine nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls nach der hermetischen Abdichtung der Probe gemessene, den ß-a- und a-a-Kaskadenpaaren entsprechende Impulszahl für das betreffende Radionuklid;

Xa - eine Zerfallskonstante für die Emanation eines betreffenden Radionuklids: für 226Ra ist die Konstante 222Rn = 2,097-10-«. s-1,

für 224Ra die Konstante ThB = 1,809-10 5-lO-s-s"1,

für 223Ra die Konstante 2I9An = 0,1768s-1 eingesetzt;

T- ein der Speicherzeit einer Emanation gleiches vorgegebenes Zeitintervall bezeichnet.

Nachstehend soll ein die Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens bestätigendes Beispiel angeführt werden.

Beispiel

5 Gramm einer zu untersuchenden Probe von Alaskiten, zerkleinert bis auf eine Korngrösse von 75 Jim, werden auf die Oberfläche einer Scheibe eines kombinierten Szintillators geschüttet, ausgerichtet und durch einen zweiten kombinierten Szintillator abgedeckt. Dann werden die Probe und die Szintillatoren durch einen Metallbügel hermetisch abgeschlossen. Derartiger Behälter mit der Probe wird zwischen Fotoelektronenvervielfachern aufgestellt, und im Laufe einer Zeit von t = 3 • 103s werden nach Szintillationen Ströme der a- und ß-Teilchen und die verzögerten Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der Radionuklide RaC, ThC und AcA registriert.

In zwei Tagen wird eine zweite Messung der Ströme vorgenommen. Die Messergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

zu messendes Isotop t

<Di-t dh-t

( (<D,+ 02-(I)l W

1 - e-^ AT '

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(ß-a)RaC (ß-a)ThC (a-a)AcA

3-103 3-103 3 - IO3

296 139 5

310 142 5

356 145 5

In die Messergebnisse werden Korrekturen eingebracht, die eine reale Speicherzeit für eine Emanation und die Empfindlichkeit der Apparatur, deren Werte für die Radiumisotope in der Tabelle 2 angegeben sind, berücksichtigen.

Tabelle 2

zu bestimmendes

Empfindlichkeit der Apparatur

Isotop

(Impulszahl pro Sekunde für 1%

des Masseanteiles des Ea Isotops)

22ÓRa

5,56 • 107

224Ra

5,79 • 1012

223Ra

1,64 • 1012

Die Werte der Konzentration der Radiumisotope von 226Ra, 224Ra, 223Ra in einer Granitprobe sind in der Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

zu bestimmen

Konzentration des

Konzentration des des Isotop

Radiumisotops in %

gleichgewichtigen

des Masseanteiles

Mutter-Radionuklides

in % des Masseanteiles

22ÖRa

2,13 • IO"9

0,0063 (23SU)

224r-j

1,92 • 10-15

4,54 • 10"5(235U)

223Ra

8,33 • 10-15

0,0120 (^Th)

Das vorgeschlagene Verfahren gestattet es also, alle drei natürlichen Radiumisotope: 226Ra, 224Ra und 223Ra gleichzeitig und Proben mit einem natürlichen Emanationsverlust bei einer hohen Leistung der Analyse zu messen. Die unmittelbare Einschüttung der Probe zwischen die zwei kombinierten Szintillatoren ohne Luftspalte führt dazu, dass der Einfluss der Zerfallsprodukte von 224Ra, 223Ra-Thorium und Aktinium, die sich im Luftspalt ansammeln, auf die Messergebnisse ausgeschlossen wird. Deshalb ist die gleichzeitige Analyse der drei Radiumisotope erst bei einem unmittelbaren Kontakt der Probe des zu untersuchenden Werkstoffes mit dem Szintillator möglich.

Die hermetische Abdichtung der Probe unmittelbar nach ihrer Einschüttung gestattet es, die erste Messung in 0,5 bis 2 Stunden nach der Vorbereitung der Probe durchzuführen, während die zweite zur Berücksichtigung der Tendenz der Radonspeicherung benötigte Messung nicht mehr als zwei Tage in Anspruch nimmt.

Die Berechnung der Konzentration des zu bestimmenden Radiumisotops unter Berücksichtigung der Tendenz der Speicherung einer Emanation gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Bestimmung der Konzentration der Radiumisotope bei einer hohen Leistung der Analyse.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Konzentration der natürlichen Radiumisotope in einer Probe 1 (Fig. 1) enthält zwei in unmittelbarer Nähe voneinander liegende kombinierte Szintillatoren, zwischen denen die Probe 1 eines zu untersuchenden Werkstoffes, beispielsweise eines Pulvers von 5 Gramm Masse, geschüttet ist. Jeder der kombinierten Szintillatoren besteht aus einer Scheibe 2 von 120 mm Durchmesser, die aus einem Szintillationskunststoff mit in ihre Grenzschicht 3 eingepresstem Pulver von durch Silber aktiviertem Zinksulfid hergestellt ist. Die Pressung ergibt eine glatte, waschbare Oberfläche, die kurzlebige Zerfallsprodukte der Emanation wenig absorbiert.

Die a- und ß-Teilchen von der Oberflächenschicht der Probe 1 lassen die Szintillationen in einer ZnS(Ag)- bzw. Polystyrolschicht aufleuchten, wobei sich die Lichtblitze nach der Leuchtdauer wesentlich unterscheiden. Die Geometrie der Messungen entspricht für die a-Teilchen 2iz, während sie sich für die ß-Teilchen infolge einer geringen Dicke der

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Probe 1 (0,05 Gramm/cm2) 4n nähert. Die Szintillatoren mit Die Impulse vom Ausgang «a» des Selektors 8 kommen der Probe 1 werden mit Hilfe eines Bügels 4 mit Zwischen- am Eingang der Speichereinheit 10 für der Anzahl der lagen 5 hermetisch abgedichtet. Zur Registrierung der Licht- a-Teilchen für die Messzeit entsprechende Signale und blitze in den Szintillatoren enthält die Einrichtung zwei zugleich an den entsprechenden Eingängen der Einheiten 12,

Fotoelektronenvervielfacher 6, die in der Weise angeordnet 5 14,16 an. Die Impulse vom Ausgang «ß» des Selektors 8

sind, dass deren Fotokatoden den Szintillatoren zugekehrt treffen am Eingang der Speichereinheit 14 für der Anzahl der sind. ß-Teilchen für die Messzeit entsprechende Signale und

Die Ausgänge der beiden Fotoelektronenvervielfacher 6 gleichzeitig an den entsprechenden Eingängen der Einheiten

(Fig. 2) sind an einen Summator 7 angeschlossen. Der Aus- 12,14,16 ein.

gang des Summators 7 ist an einen Selektor 8 angeschlossen, io Der am Eingang der Einheit 12 angekommene, einem der einen Impulsdiskriminator nach der Impulsdauer dar- ß-Teilchen entsprechende Impuls löst die Schaltung für verstellt. Die Ausgänge «a» und «ß» des Selektors 8 sind an eine zögerte Koinzidenzen aus, deren Durchschaltzeit 600 jxs und Registriereinheit 9 für den a- und ß-Teilchen und den verzö- deren Verzögerung 10 ms beträgt. Die Durchschaltzeit gleich gerten Koinzidenzen der ß- und a- und a-a-Kaskadenpaare 600 jxs wird ausgehend von der Halbwertszeit des Radionuk-der Radionuklide RaC, ThC und AcA entsprechende is lids RaC eingestellt, die 164 (is (ca. 4T'/2) ausmacht. Der Impulse angeschlossen. Die Einheit 9 enthält zwei Speicher- einem a-Teilchen entsprechende Impuls wird in der Einheit einheiten 10 und 11 für der Anzahl der a- und ß-Teilchen ent- 13 nur in dem Fall registriert, wo er am Eingang der Schalsprechende Signale, deren Eingänge an die Ausgänge «a» tung für verzögerte Koinzidenzen im Laufe von 600 (is nach bzw. «ß» des Selektors 8 angeschlossen sind. Die Einheit 9 Eintreffen eines ß-Teilchens ankommt.

enthält auch eine Einheit 12 zur Abtrennung von den verzö- » Der am Eingang der Einheit 14 eingetroffene, einem gerten Koinzidenzen der ß-a-Kaskadenpaare des Radionu- a-Teilchen entsprechende Impuls löst die Schaltung für ver-

klides RaC entsprechenden Signalen mit einer an diese ange- zögerte Koinzidenzen aus, deren Durchschaltzeit 1,5 ns und schlossenen Speichereinheit 13 ; eine Einheit 14 zur Abtren- deren Verzögerung 50 jxs gleich ist. Die Durchschaltzeit von nung von den verzögerten Koinzidenzen der ß-a-Kaskaden- 1,5 jj,s ist ausgehend von der 0,3 ps gleichen Halbwertszeit des paaren des Radionuklides ThC entsprechenden Signalen mit « Radionuklids ThC eingestellt. Der einem a-Teilchen entspre-

einer an diese angeschlossenen Speichereinheit 15 und eine chende Impuls wird in der Einheit 15 nur in dem Falle regi-

Einheit 16 zur Abtrennung von den verzögerten Koinzi- striert, wenn er am Eingang der Schaltung für verzögerte denzen der a-a-Kaskadenpaare des Radionuklides AcA ent- Koinzidenzen im Laufe von 1,5 jxs nach Eintreffen eines sprechenden Signalen mit einer an diese angeschlossenen ß-Teilchens ankommt.

Speichereinheit 17 Die Eingänge der Einheiten 12 14, 16 30 ^ am ^ ^ ^ ffen dnem sind jeweils an die Ausgange «a» und «ß» des Selektors 8 a_Teiichen entsprechende Impuls löst die Schaltung für ver-

ge ' . . , „ . , . zögerte Koinzidenzen mit einer Verzögerung von 200 us und

Die Einrichtung zur Bestimmung der Konzentration der einer Durchschaltzeit von 6 ms aus. Die Durchschaltzeit von naturlichen Radiumisotope in Proben arbeitet wie folgt Die ms ^ a hend von der 183 ms leichen Halbwertszeit

Probe 1 (Fig. p des zu untersuchenden Werkstoffes wird zwi- 35 des Radionuklids AcA eingestellt. Der nächste, einem sehen die zwei kombinierten^Szintillatoren geschüttet, durch a_Xeilchen entsprechende Impuls wird, falls er am Eingang den Bügel 4 hermetisch abgedichtet und zwischen den zwei def Einheit 16 in einem der Durchschaltzeit der Schaltung

Fotoelektronenvervielfachern 6 angeordnet. Die a- und leichen Zeitintervall ankommt, durch die Speichereinheit

ß-Teilchen gelangen von der Oberflache der Probe 1 m den 17 reeistriert

Szintillator und rufen in diesem Lichtblitze verschiedener to

Dauer hervor. Die Dauer der durch die ß-Teilchen im Poly- Die Wahl der Verzögerungszeit der Schaltungen für verzö-styrol hervorgerufenen Lichtblitze ist ca 60 ns und die Dauer gerte Koinzidenzen der Einheiten 12,14,16 lässt in den der durch die a-Teilchen im Zinksulfid Zns hervorgerufenen jeweiligen Einheiten 13,15,17 die Registrierung der Kaska-

Lichtblitze ca. 4 p.s gleich. In den Fotoelektronenvervielfa- denpaare der verzögerten Koinzidenzen nur eines Radionuk-

chern 6 werden die Lichtblitze in elektrische Impulse umge- 45 ^ dgr Einheit 13 _ des paares vom Radionuklid RaC, in wandelt, deren Dauer der der Lichtblitze entspricht, während der Einhdt 15 _ des Paares vom Radionukiid ThC und in der die Zeitintervalle zwischen den Impulsen einer zeitlichen Einheit 1? _ des Paares vom Radionukiid AcA zu.

Verteilung der Lichtblitze entsprechen. Von den Ausgängen der Vervielfacher 6 (Fig. 2) treffen die Stromimpulse an den Die Unterbringung der Probe 1 (Fig. 1) des zu untersu-

Eingängen des Summators 7 ein, der die Ausgangssignale der so chenden Werkstoffes zwischen zwei kombinierten Szintilla-

Vervielfacher 6 ohne relative Verschiebung in der Zeit zu toren in der Weise, dass die Probe 1 mit diesen kontaktiert einer zeitlich einheitlichen Folge vereinigt. Vom Ausgang wird, erhöht also die Effektivität der Registrierung der verzö-

des Summators 7 gelangen die Impulse an den Selektor 8, der gerten Koinzidenzen der ß-a-Kaskadenpaare der Radionuk-

sie nach der Dauer unterscheidet. Die Impulse, deren Dauer lide RaC, ThC, AcA durch Vergrösserung der Geometrie der unterhalb von 100 ns liegt, kommen zum Ausgang «ß» des 55 Messungen der ß-Teilchen, während die Schicht der Probe 1

Selektors 8 und die Impulse grösserer Dauer zum Ausgang so dünn genommen wird, dass die Absorption der ß-Teilchen

«a» durch. durch diese vernachlässigbar gering ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE 1. Radiometrisches Verfahren zur Bestimmung der Konzentration natürlicher Radiumisotope in Proben, darin bestehend, dass nach Szintillationen eine ionisierende a und ß-Strahlung und verzögerte Koinzidenzen von ß-a- und a-a-Kaskadenpaaren der Radionuklide RaC, ThC, AcA registriert und die Ströme der a- und ß-Teilchen und die verzögerten Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Probe eines zu untersuchenden Werkstoffes in einen unmittelbaren Kontakt mit einem Szintillator unter gleichzeitiger hermetischer Abdichtung der Probe gebracht wird und die Ströme der a- und ß-Teilchen und die verzögerten Koinzidenzen der ß- und a- und a- a-Kaskadenpaare zweimal in einem vorgegebenen Zeitintervall gemessen werden und auf Grund der Messergebnisse die Konzentration der natürlichen Radiumisotope in der Probe nach der folgenden Formel:

ermittel wird, wobei q^a_ die Konzentration des zu bestimmenden Radiumisotops A = 226 oder 224, oder 223, in % des Masseanteiles;

CA - die Empfindlichkeit der Apparatur gegen eine Konzentrationseinheit des zu bestimmenden Radiumisotops A = 226 oder 224, oder 223, in einer Impulszahl pro Sekunde für 1% des Masseanteiles des betreffenden Isotops ;

cDi - die unmittelbar nach der hermetischen Abdichtung der Probe gemessene; den ß-a- und a-a-Kaskadenpaaren entsprechende Impulszahl für das betreffende Radionuklid; (t>2 - die nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls nach der hermetischen Abdichtung der Probe gemessene, den ß-a- und a-a-Kaskadenpaaren entsprechende Impulszahl für das jeweilige Radionuklid ;

Xa - die Zerfallskonstante für die Emanation des betreffenden Radionuklids:

für 226Ra ist die Konstante 222Rn = 2,097 • 10~6* s~' ; für 224Ra-die KonstanteThB = 1,809* 10~5• s_I ;

für 223Ra - die Konstante 219An = 0,1768 • s_I eingesetzt; T - das der Speicherzeit der Emanation entsprechende vorgegebene Zeitintervall bezeichnet.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen in unmittelbarer Nähe der Probe (1)

des zu untersuchenden Werkstoffes gelegenen kombinierten Szintillator (2) mit einem Szintillationen registrierenden Fotoelektronenvervielfacher (6), einen mit diesem elektrisch gekoppelten Selektor (8) für den Strömen der a- und ß-Teilchen und den verzögerten Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der Radionuklide RaC, ThC, AcA entsprechende Impulse und eine Registriereinheit (9) für die den Strömen der a- und ß-Teilchen und den verzögerten Koinzidenzen der ß-a- und a-a-Kaskadenpaare der Radio nuklide RaC, ThC, AcA entsprechenden Impulse enthält,

dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zusätzlichen kombi nierten Szintillator (2), der in unmittelbarer Nähe des ersten Szintillators (2) in der Weise angeordnet ist, dass die Probe (1) des zu untersuchenden Werkstoffes zwischen ihnen liegt und mit ihnen kontaktiert, und einen individuellen Vervielfacher (6) aufweist, der samt dem Fotoelektronenvervielfacher (6) des ersten Szintillators (2) an einen Summator (7) angeschlossen ist, dessen Ausgang an den Selektor (8) geführt ist.