PL249296B1 - Głowica pomiarowa do detekcji cząstek α i β z szeregów promieniotwórczych 238U, 235U, 232Th oraz 40K, zwłaszcza do pomiaru środowiskowych radioaktywności - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest głowica pomiarowa do detekcji cząstek α i β z szeregów promieniotwórczych, posiadająca scyntylator do detekcji cząstek oraz fotopowielacz charakteryzująca się tym, że wyposażona jest w wentylator (5) z filtrem (7), wymuszający przepływ powietrza (6) od pojemnika z próbą (1) w stronę filtra (7), przy czym próba materiału (1) znajduje się pod scyntylatorem (2) i fotopowielaczem (3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica pomiarowa do detekcji cząstek α i β z szeregów promieniotwórczych ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th oraz ⁴⁰K, zwłaszcza do pomiaru środowiskowych radioaktywności w próbach stałych.

Według obecnego stanu wiedzy w niektórych detektorach cząstek α i β stosuje się próby o grubości znacznie większej niż zasięg cząstek α lub β. Znane jest rozwiązanie PL230544B, w którym na fotopowielaczu umieszczony jest pojemnik pomiarowy, wewnątrz którego znajduje się badany materiał, przy czym pomiędzy badanym materiałem a scyntylatorem umieszczona jest dodatkowa warstwa folii o grubości mniejszej niż 4 μm.

Innym rozwiązaniem jest PL434929A, gdzie pod fotopowielaczem umieszcza się pojemnik pomiarowy zawierający badany materiał radioaktywny, nad którym znajduje się scyntylator do detekcji cząstek α o grubości nie większej, niż 100 μm oraz scyntylator do detekcji cząstek β o grubości nie większej, niż 2 mm, przy czym nad scyntylatorami znajduje się warstwa przezroczystego tworzywa sztucznego o grubości nie mniejszej niż 0,01 mm, nad którą znajduje się kolejna warstwa scyntylatora, przy czym scyntylatory mają różne czasy zaniku scyntylacji.

W przypadku pomiaru zliczeń cząstek α próbę homogenizuje się poprzez mielenie (Aitken, M.J., 1985. Thermoluminescence Dating. Academic Press, Londyn). W przypadku pomiarów radioaktywności β często mieli się próbę, a następnie miesza z woskiem (Ankj^rgaard, C, Murray, A.S., 2007. Total beta and gamma dose rates in trapped charge dating based on beta counting. Radiation Measurements 42, 352-359. DOI: 10.1016/j.radmeas.2006.12.007). Mieszanie z woskiem korzystnie wpływa na wyniki, ponieważ praktycznie eliminuje emanacje ²²²Rn i ²²⁰Rn w komorze pomiarowej, co redukuje niepewność pomiarową, jednak ze względu na niewielki zasięg cząstek α utrudnia pomiar radioaktywności α.

Celem wynalazku jest opracowanie głowicy do detekcji cząstek α i β, która umożliwi pomiar szeregów promieniotwórczych w próbach stałych z wyeliminowaniem nadmiarowych zliczeń. Nadmiarowe zliczenia powstają na skutek emanacji ²²²Rn i ²²⁰Rn a następnie dyfuzji do objętości czynnej detektora gdzie w wyniku sukcesywnych rozpadów pochodne ²²²Rn i ²²⁰Rn emitują cząstki α i β. Powstałe w taki sposób cząstki α i β mogą zawyżać szybkość zliczeń w detektorze.

Istotę wynalazku stanowi głowica pomiarowa do detekcji cząstek α i β posiadająca scyntylator do detekcji cząstek oraz fotopowielacz charakteryzująca się tym, że wyposażona jest w wentylator z filtrem, wymuszający przepływ powietrza od pojemnika z próbą w stronę filtra, przy czym próba materiału znajduje się pod scyntylatorem i fotopowielaczem.

Filtr jest z węglem aktywnym. Pojemnik jest szczelny.

Istotny w wynalazku jest wymuszony obieg powietrza, który transportuje radioaktywne gazy ²²²Rn i ²²⁰Rn. Następnie większość ²²²Rn i ²²⁰Rn rozpada się w części głowicy pomiarowej, z której nie są wykrywane cząstki α i β. Zmniejsza to zawartość ²²²Rn i ²²⁰Rn oraz ich pochodnych nad próbą co redukuje nadmiarowe zliczenia. Wentylator wymusza obieg powietrza ze średnią prędkością większą niż 0,1 mm-s^-1 przy czym powietrze przepuszczane jest przez filtr lub zbiornik, co efektywnie wydłuża czas przebywania powietrza z ²²²Rn i ²²⁰Rn poza objętością czynną detektora.

Wynalazek pozwala na zapobieganie osadzania się produktów rozpadów ²²²Rn i ²²⁰Rn, które emanują z próby i podczas dyfuzji przedostają się na nad próbę i po rozpadzie osadzają się na jej powierzchni.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój głowicy detektora.

Przykład realizacji

Próba zmielonego materiału 1 w przepuszczającej kuwecie w kształcie walca o średnicy 70 mm i wysokości 4 mm znajduje się pod scyntylatorem plastikowym 2 i fotopowielaczem 3. Cząstki α i β emitowane z próby zmielonego materiału 1 trafiają do scyntylatora 2 z którego emitowane są fotony które są rejestrowane przy pomocy fotopowielacza 3. Próba 1, scyntylator 2 oraz fotopowielacz 3 mają identyczne średnice co poprawia parametry pomiarowe układu. Próba zamknięta jest w szczelnym pojemniku 4, przez co nie występuje wymiana gazu z otoczeniem.

Wentylator 5 o przepływie 1 m³/h^-1 wymusza obieg powietrza 6 przy czym powietrze przepuszczane jest przez filtr 7 i węglem aktywnym o masie 30 g. Powietrze wraz z radonem przepływające przez próbę materiału 1 efektywnie większość czasu spędza w filtrze, gdzie z tego powodu najczęściej rozpadają się jego radioizotopy ²²²Rn oraz ²²⁰Rn.

PL 249296 Β1

Detektor znajdzie zastosowanie w określaniu zawartości szeregów promieniotwórczych ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th oraz ⁴⁰K w stałych próbach oraz mocy dawki w datowaniu metodami optycznie stymulowanej luminescencji, termoluminescencji oraz elektronowym rezonansem spinowym.

Claims (3)

1. Głowica pomiarowa do detekcji cząstek a i β z szeregów promieniotwórczych, posiadająca scyntylator do detekcji cząstek oraz fotopowielacz znamienna tym, że wyposażona jest w wentylator (5) z filtrem (7), wymuszający przepływ powietrza (8) od pojemnika z próbą (1) w stronę filtra (7), przy czym próba materiału (1) znajduje się pod scyntylatorem (2) i fotopowielaczem (3).

2. Głowica pomiarowa według zastrz. 1 znamienna tym, że filtr (5) jest z węglem aktywnym,

3. Głowica pomiarowa według zastrz. 1 znamienna tym, że pojemnik (4) jest szczelny.