RU97104738A - Способ гамма-спектрометрии - Google Patents

Claims (3)

1. Способ гамма-спектрометрии, заключающийся в регистрации естественного или индуцированного гамма-излучения детекторами в форме "S" полных гамма-спектров с последующим определением интенсивности N_i спектральных потоков в заданных энергетических интервалах каждого из "S" спектров, границы которых определяют по положению реперной гамма-линии в одном из "S" спектров (основном), для чего создают по крайней мере в одном из детекторов фотопик известной энергии, отличающийся тем, что по крайней мере один (основной) из "S" детекторов окружают защитным экраном, например, свинцовым, толщиной 0,1 - 0,2 мм, поглощающим мягкую компоненту рассеянного гамма-излучения и высвечивающего характеристическое рентгеновское излучение в области энергий 40 - 90 КэВ, регистрацию гамма-спектров от каждого из "S" детекторов осуществляют одновременно в двух неперекрывающихся энергетических диапазонах 0-E_н и E_н - E_в, например, 0-300 и 300-3000 КэВ, для чего осуществляют пороговую селекцию при энергии E_н = 250 - 350 КэВ и последующее усиление сигналов с коэффициентами усиления, соответственно равным K₁ и K₂, причем K₁/K₂ выбирают приблизительно равным E_в/E_н, где E_н и E_в - верхние энергетические границы диапазонов низкоэнергетической (0-300 КэВ) и высокоэнергетической (300 - 3000 КэВ) компонент спектров, затем в полных гамма-спектрах, например, естественной радиоактивности, находят номера каналов n_i, соответствующие локальным фотопикам гамма-излучения естественно радиоактивных радионуклидов (U-урана, Th-тория, K-калия), по положению номера канала, соответствующего максимуму фотопика рентгеновского излучения от экрана (n₁) и величине его энергии (E₁), рассчитывают в первом приближении энергетический масштаб гамма-спектра основного детектора для первого диапазона m₁₁ = E₁/n₁ и второго диапазона m₁₂ = (E₁/n₁) • (K₁/K₂), в основном высокоэнергетическом спектре экранированного детектора находят фотопик с минимальной погрешностью измерения E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ , используя значение m₁₂, рассчитывают приблизительные значения энергии фотопика с минимальной погрешностью измерений по формуле E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ = m₁₂•n $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ и осуществляют идентификацию энергии фотопика с минимальной погрешностью измерений, используя нижеследующие логические соотношения: E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ = 0,609 МэB при 0,4 ≤ E_i ≤ 0,80; E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ = 1,46 MэB при 1,20 ≤ E_i ≤ 1,6; E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ = 1,76 MэB, при 1,60 ≤ E_1i ≤ 2,00; и E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ = 2,614 при 2,30 ≤ E_i ≤ 2,9, по найденным энергии и номеру канала фотопика с минимальной погрешностью (E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ , n $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ ) и положению максимума характеристического рентгеновского излучения от экрана (E₁, n₁) рассчитывают второе приближение для энергетического масштаба.

m₂ = (E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ -E₁)/(n $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ -n₁•K₂/K₁)
и калибровочное уравнение вида
E_i = E₀+[(E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ -E₁)/(n $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ -n₁•K₂/K₁)]•n_i,
где E₀ - значение энергии при n_i=0, идентифицируют значения энергий для всех других фотопиков в спектре жесткой компоненты экранированного детектора, для чего используют нижеследующие логические соотношения: E_i = 0,609 МэВ при 0,55 ≤ E_i ≤ 65, E_i = 0,923 МэВ при 0,83 ≤ E_i ≤ 1,0, E_i = 1,12 МэВ при 1,01 ≤ E_i ≤ 1,25, E_i = 1,46 МэВ при 1,30 ≤ E_i ≤ 1,53, E_i = 1,6 МэВ при 1,54 ≤ E_i ≤ 1,65, E_i = 1,76 МэВ при 1,66 ≤ E_i ≤ 1,95, E_i = 2,1 МэВ при 2,0 ≤ E_i ≤ 2,14, E_i = 2,20 МэВ при 2,15 ≤ E_i ≤ 2,30, E_i = 2,45 МэВ при 2,31 ≤ E_i ≤ 2,50, E_i = 2,614 МэВ при 2,5 ≤ E_i ≤ 2,8, по найденным значениям координат (E_i, n_i) для всех локальных фотопиков спектра жесткой компоненты экранированного детектора рассчитывают истинное значение энергетического масштаба m₃, для чего методом наименьших квадратов находят уравнение
E_i = E_о + m_з • n_i,
где E_о - ордината прямой E_i = f(n_i) при n_i=0, определение энергетических масштабов регистрации для спектров остальных (S-1) детекторов осуществляют в первом приближении по положению в них фотопиков (E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ , n $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ ) с минимальной погрешностью измерений, значение энергии E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ и E_о для которых принимаются равными спектру экранированного детектора, после чего по координатам E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ , n_i и E_о, n_i=0 для каждого (S-1)-ого детектора по уравнению вида
E_i = [(E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ -E₀)/n $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ ]•n_i+E₀
рассчитывают приближенные значения энергии для всех фотопиков каждого из (S-1)-ого спектра, осуществляют их идентификацию по приведенным выше соотношениям и аналогичным способом по методу наименьших квадратов устанавливают окончательный вид калибровочных уравнений
E_i = E_о + m_з • n_i
и энергетические масштабы регистрации m₃ для каждого из (S-1)-ого детектора, после чего находят отношение
r(s) = m_з(S)/m_о(S),
где m_о(S) - заданный масштаб регистрации гамма-спектра для S-ого детектора и корректируют коэффициенты усиления спектрометрических трактов в r(S) раз, например, путем изменения высокого напряжения питания фотоэлектронного умножителя соответствующего S-ого сцинтилляционного гамма-детектора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для корректного расчета координат фотопика с минимальной погрешностью (E $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ , n $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{min}}{\text{i}}$ ) в S-спектрах, результаты измерений суммируют по M реализациям или циклам измерений и приводят к одной экспозиции или к единому интервалу исследований.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение соотношения коэффициентов усиления осуществляют по отношению полного числа заполненных информацией каналов в спектре низкоэнергетического диапазона (n_к-1 + N_к/N_к-1) к числу первых незанятых информацией каналов в спектре высокоэнергетического диапазона (n_н + N_н/N_н+1) по формуле
K₁/K₂ = [(n_к-1 + N_к/N_к-1)/ (n_н + N_н/N_н-1)],
при этом дробная часть каналов в низкоэнергетическом диапазоне (O - E_н) определяется по соотношению N_к/N_к-1, высокоэнергетического диапазона (E_н - E_в) по соотношению N_н/T_н+1, где N_к и N_к-1 - число импульсов, записанных в последний и предпоследний информационные каналы низкоэнергетического диапазона, N_н и N_н+1 - число импульсов, записанных в ближайшем и последующем информационном каналах высокоэнергетического диапазона.