WO2013085428A1 - Спектрометр для обнаружения радионуклидов ксенона - Google Patents

Спектрометр для обнаружения радионуклидов ксенона Download PDF

Info

Publication number
WO2013085428A1
WO2013085428A1 PCT/RU2012/001004 RU2012001004W WO2013085428A1 WO 2013085428 A1 WO2013085428 A1 WO 2013085428A1 RU 2012001004 W RU2012001004 W RU 2012001004W WO 2013085428 A1 WO2013085428 A1 WO 2013085428A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation
detector
beta
gamma
measuring chamber
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/001004
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013085428A9 (ru
Inventor
Владимир Юрьевич ПОПОВ
Иван Юрьевич ПОПОВ
Original Assignee
Popov Vladimir Yurevich
Popov Ivan Yurevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Popov Vladimir Yurevich, Popov Ivan Yurevich filed Critical Popov Vladimir Yurevich
Publication of WO2013085428A1 publication Critical patent/WO2013085428A1/ru
Publication of WO2013085428A9 publication Critical patent/WO2013085428A9/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/221—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis
    • G01N23/222—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis using neutron activation analysis [NAA]

Definitions

  • the present invention generally relates to spectrometers.
  • the present invention relates to spectrometers for detecting xenon radionuclides.
  • Radionuclide monitoring stations are an important part of the monitoring system. In particular, they are equipped with automatic complexes for determining the volumetric concentrations of radioactive noble gases in the atmosphere. Xenon was chosen for environmental monitoring. Detection of xenon radionuclides in the atmosphere above the background level and finding the volume activities of xenon isotopes with respect to each other in a certain range can mean the fact of unauthorized nuclear tests or an emergency at a nuclear power facility.
  • the following xenon radionuclides were selected for analysis, since their half-lives are most convenient for the necessary measurements and they are all formed as a result of nuclear fission reactions: 131t Xe h).
  • the background level of concentration, for example 133 Xe, in the atmosphere is insignificant (about 1 mBq / m 3 in the European part of the Russian Federation), and for its measurement it is necessary to process a large volume of atmospheric air or use highly sensitive measuring equipment.
  • Beta-gamma coincidence spectrometers for measuring the volumetric activity of xenon radionuclides are known, containing one beta radiation detector, one gamma radiation detector and a standard coincidence scheme (see, for example, "A high- resolution, multi-parameter, ⁇ - ⁇ coincidence, ⁇ - ⁇ anticoincidence system for radioxenon measurement ", T. Schroettner, at al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2010, Volume 621, Issue 1-2, p. 478-488).
  • the objective of the present invention is to develop a spectrometer for determining the volumetric activity of xenon radionuclides, operating according to the beta-gamma coincidence scheme, with high detection efficiency, high resolution of beta detectors and lower cost of components.
  • a spectrometer for determining the volumetric activity of xenon radionuclides, in which the measured sample is a gas mixture containing a detecting part, which is configured to detect beta radiation and gamma radiation and which contains a measuring chamber, a beta detection unit and a block gamma radiation detection.
  • the beta radiation detection unit comprises at least two beta radiation detectors
  • the gamma radiation detection unit comprises at least one gamma radiation detector.
  • beta radiation detectors modifies the standard beta gamma coincidence scheme and the beta gamma coincidence method, allowing to increase the detection efficiency and reduce the detection time.
  • each beta and gamma radiation detector has its own spectrometric path, wherein the beta and gamma radiation detectors have a common match pattern, or each beta and gamma radiation detector contains time counters allowing register the timestamp of the radiation registration event.
  • the proposed configuration ensures the stability of the spectrometric paths of the spectrometer during its operation and provides a clear separation of the peaks from the conversion electrons of xenon radionuclides. Besides, many spectrometric paths can reduce the background and provide identification of matches related to the decay events of each of the studied radionuclides, according to the results of one exposure.
  • the measuring chamber is flat in shape, one gamma radiation detector is respectively located at the top and bottom of the measuring chamber, and at least two beta radiation detectors are located inside the measuring chamber.
  • the measuring chamber is cubic, at least two beta radiation detectors are located inside the measuring chamber, and the measuring chamber is located in or on the surface of the gamma radiation detector.
  • the specified configuration allows to reduce the cost of the spectrometer and increase the detection efficiency of this spectrometer.
  • two beta radiation detectors can be arranged sequentially at a certain distance from each other in the measuring chamber, or, alternatively, six beta radiation detectors can be located on each inner side of the measuring chamber, respectively.
  • each beta radiation detector is selected from the group consisting of a silicon pin photodiode, a silicon-based drift detector and a silicon surface barrier detector, and each gamma radiation detector is a scintillation detector.
  • each spectrometric path comprises a pulse amplitude analyzer at a respective detector.
  • the spectrometer further comprises a data storage unit configured to create a list of beta-radiation detection event parameters, including for each registration event at least parameters such as the amplitude of the detector pulse, the number of the detector that recorded this event, as well as one of such parameters as a time stamp corresponding to the time of registration of the corresponding event, and a match mark, confirming the fact of registration of radiation by another detector of the spectrometer in a given time interval.
  • a data storage unit configured to create a list of beta-radiation detection event parameters, including for each registration event at least parameters such as the amplitude of the detector pulse, the number of the detector that recorded this event, as well as one of such parameters as a time stamp corresponding to the time of registration of the corresponding event, and a match mark, confirming the fact of registration of radiation by another detector of the spectrometer in a given time interval.
  • the data storage unit is connected to a data processing unit, which is included in the spectrometer or located separately from it and which is configured to visually display independent beta-gamma spectra from each detector, as well as a two-dimensional and / or three-dimensional spectrum beta gamma matches based on a list of parameters for beta and gamma radiation events.
  • a data processing unit which is included in the spectrometer or located separately from it and which is configured to visually display independent beta-gamma spectra from each detector, as well as a two-dimensional and / or three-dimensional spectrum beta gamma matches based on a list of parameters for beta and gamma radiation events.
  • FIG. 1 shows a detecting portion of a spectrometer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a detecting portion of a spectrometer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow diagram of a spectrometer having a detecting portion shown in FIG. one.
  • FIG. 4-7 show examples of two-dimensional and three-dimensional spectra of beta-gamma matches based on data from a spectrometer according to one embodiment of the present invention.
  • a spectrometer for determining the volumetric activity of xenon radionuclides comprises a beta radiation detection unit and a gamma radiation detection unit, and is intended for detecting the following xenon radionuclides: 131t Xe, 133t Xe, 3 3 Xe, 135 Xe.
  • this spectrometer can, if necessary, detect other xenon isotopes if they are radioactive and can be detected by beta-gamma coincidence.
  • the beta detection unit comprises two or more beta radiation detectors located inside the measuring chamber, and the beta detection unit contains one or more gamma-detectors radiation.
  • FIG. 1 shows a detecting part 10 of a spectrometer according to one embodiment, comprising a measuring chamber 1 1 in the form of a hollow cube with a volume of 7 cm 3 , into which a sample is supplied in the form of a mixture of gases, namely, a measured xenon preparation, a beta radiation detecting unit 12, and a block 13 detection of gamma radiation.
  • the block 13 consists of one gamma radiation detector, and the block 12 consists of six beta radiation detectors, each of which is 1, 5x1, 5 cm, and which are placed inside the camera 11 so that each detector is located at one side of the camera 11.
  • the chamber 1 1, block 12 and block 13 are placed inside the passive protection, which is a lead chamber with a wall thickness of about 5 cm, the inner surface of which is covered with layers of copper and cadmium 1 mm thick each.
  • Block 13 has a size of 50x50 mm, a cylindrical well 28x28 mm in size is made in it, in which chamber 1 1 is placed.
  • the beta radiation detectors may be arranged differently, for example, on the upper and lower sides of the measuring chamber, for example, four beta radiation detectors may be placed so that they completely cover each indicated side.
  • the beta radiation detectors are arranged in the measuring chamber parallel or non-parallel to the two opposite sides of the measuring chamber, the sides sequentially at some constant or variable distance from each other.
  • Each beta radiation detector can be a silicon pin photodiode, a silicon-based drift detector, or a silicon surface-barrier detector, which provides a minimal memory effect when using a spectrometer.
  • Each gamma radiation detector is a scintillation detector, for example, an inorganic crystalline scintillator based on materials such as Nal (TI), Csl, ZnS and Bi4Ge30i 2 (BGO).
  • FIG. 2 shows the detecting part 20 of a spectrometer according to another embodiment of the present invention, comprising a flat-shaped measuring chamber 26 into which a sample is supplied via a sample injection line 25, two beta radiation detectors 21 in the form of silicon pin photodiodes located inside two of its cells 26 opposite sides, and two gamma radiation detectors in the form of crystalline scintillators from Nal (TI) located on two opposite sides of the measuring chamber and corresponding to the size of these parties.
  • the detecting part also contains a photoelectronic multiplier 23 for converting signals from the detectors, and it is limited by lead protection 24.
  • the spectrometer according to the present invention can be performed in a stationary or mobile version, in the latter case it can be
  • xenon preparations were used, which were obtained using a xenon generator based on 252 Cf.
  • One part of the xenon preparation was placed in the measuring chamber of the detector, and the second part was sorbed on an activated carbon ampoule and measured on a certified Ge detector.
  • the radioactive preparation 131 1 was used. Changing the duration of the generation of xenon isotopes in the Cf source, their different percentages were obtained in the isolated preparation. By multiple division and measurement of parts of the sample was obtained
  • the spectrometer provides the minimum detectable activity of all detected xenon radionuclides at the background level.
  • FIG. 3 shows a diagram of an operation of a spectrometer having a detecting part shown in FIG. 1.
  • Each detector including an additional detector
  • Each spectrometric path contains, among other things, a spectrometric amplifier and a pulse amplitude analyzer that determines the pulse amplitude at the corresponding detector.
  • the signals from all spectrometric paths are processed by the coincidence recording unit, which is a general coincidence scheme in which each radiation registration event is assigned a time stamp and the number of the detector that registered this event. Instead of a general coincidence scheme, each spectrometric path can use time counters that record the time stamp of the radiation registration event.
  • the signals are then sent to a data storage unit, which forms a list of parameters for beta-radiation and gamma-radiation registration events, including the following parameters: pulse amplitude at the detector, number of the detector that registered this event, and a coincidence mark confirming the fact of radiation registration on another spectrometer detector in a given time interval.
  • the parameter list may also include additional or other parameters.
  • the list of parameters of registration events may include the amplitude of the pulse at the detector, the number of the detector that registered this event, and the time stamp characterizing the time of registration of this event.
  • the data storage unit can be connected to the data processing unit, which is an internal computer of the spectrometer or an external computer that can generate a visual display of independent beta gamma spectra from each detector, and two-dimensional and / or three-dimensional spectra of beta gamma matches based on the list described above registration event parameters, examples of which are shown in FIG. 4-7.
  • the dimension of the spectrum is taken to be 1024x1024 channels.
  • FIG. 4 illustrates a three-dimensional spectrum of beta gamma matches for a background spectrum
  • FIG. 5 depicts a three-dimensional spectrum of beta gamma matches for a mixture of four xenon radionuclides
  • FIG. 6 shows a three-dimensional spectrum of beta gamma matches for 131t Xe
  • FIG. Figure 7 shows a two-dimensional beta spectrum for 131t Xe (a slice of a three-dimensional spectrum with a gamma energy of 30 keV).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Устройство относится к спектрометрам для обнаружения радионуклидов ксенона. Предлагаемый спектрометр, в котором измеряемая проба представляет собой смесь газов, содержит детектирующую часть, которая выполнена с возможностью детектирования бета-излучения и гамма-излучения и которая содержит измерительную камеру, блок детектирования бета-излучения и блок детектирования гамма-излучения. Блок детектирования бета-излучения содержит по меньшей мере два детектора бета-излучения, а блок детектирования гамма-излучения содержит по меньшей мере один детектор гамма-излучения.

Description

СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ КСЕНОНА
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к спектрометрам. В частности, настоящее изобретение относится к спектрометрам для обнаружения радионуклидов ксенона.
Уровень техники
Последние годы в целях обнаружения ядерных испытаний в рамках Подготовительной комиссии Организации по договору о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний активно создается Международная система мониторинга, состоящая из станций, занимающихся сбором сейсмических инфразвуковых, радионуклидных и гидроакустических данных. Станции радионуклидного контроля являются важной частью системы мониторинга. Они в частности оснащаются автоматическими комплексами определения объёмных концентраций радиоактивных благородных газов в атмосфере. Для мониторинга окружающей среды был выбран ксенон. Выявление радионуклидов ксенона в атмосфере выше фонового уровня и нахождение объёмных активностей изотопов ксенона друг по отношению к другу в определённом диапазоне, может означать факт несанкционированных ядерных испытаний или аварийной ситуации на ядерно-энергетическом объекте.
Для анализа выбраны следующие радионуклиды ксенона, поскольку величины их периодов полураспада наиболее удобны для произведения необходимых измерений и все они образуются в результате ядерных реакций деления: 131тХе
Figure imgf000003_0001
ч). Фоновый уровень концентрации, например 133Хе, в атмосфере незначителен (около 1 мБк/м3 в европейской части РФ), и для его измерения требуется переработка большого объема атмосферного воздуха или использование высокочувствительной измерительной аппаратуры.
Известны спектрометры бета-гамма совпадений для измерения объемной активности радионуклидов ксенона, содержащие один детектор бета-излучений, один детектор гамма-излучения и стандартную схему совпадений (см., например, "A high- resolution, multi-parameter, β - γ coincidence, μ - γ anticoincidence system for radioxenon measurement", T. Schroettner, at al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2010, Volume 621 , Issue 1-2, p. 478-488).
Однако вследствие указанной конфигурации эти спектрометры обладает низкой эффективностью регистрации детектирования и для достижения требуемого уровня минимально детектируемой активности требуется производить спектрометрические измерения большой длительности, и кроме того, используемые детекторы обладают высокой стоимостью. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является разработка спектрометра для определения объёмной активности радионуклидов ксенона, работающего по схеме бета-гамма совпадений, обладающего высокой эффективностью детектирования, высоким разрешением бета детекторов и меньшей стоимостью компонентов.
Таким образом, предложен спектрометр для определения объёмной активности радионуклидов ксенона, в котором измеряемая проба представляет собой смесь газов, содержащий детектирующую часть, которая выполнена с возможностью детектирования бета-излучения и гамма-излучения и которая содержит измерительную камеру, блок детектирования бета-излучения и блок детектирования гамма-излучения. Блок детектирования бета-излучения содержит по меньшей мере два детектора бета- излучения, а блок детектирования гамма-излучения содержит по меньшей мере один детектор гамма-излучения.
Использование двух детекторов бета-излучения модифицирует стандартную схему бета-гамма совпадений и метод бета-гамма совпадений, позволяя увеличить эффективность детектирования и уменьшить время детектирования.
Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения каждый детектор бета-излучения и гамма-излучения имеет свой собственный спектрометрический тракт, причём детекторы бета-излучения и гамма-излучения имеют общую схему совпадений или каждый детектор бета-излучения и гамма- излучения содержит счётчики времени, позволяющие регистрировать временную метку события регистрации излучения.
Предложенная конфигурация обеспечивает стабильность работы спектрометрических трактов спектрометра в течение его работы и обеспечивает четкое разделение пиков от конверсионных электронов радионуклидов ксенона. Кроме того, множество спектрометрических трактов позволяет уменьшить фон и обеспечивает идентификацию совпадений, относящихся к актам распада каждого из исследуемых радионуклидов, по результатам одной экспозиции.
Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения измерительная камера имеет плоскую форму, сверху и снизу измерительной камеры расположено по одному детектору гамма-излучения соответственно, а по меньшей мере два детектора бета-излучения расположены внутри измерительной камеры.
Согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения измерительная камера имеет кубическую форму, по меньшей мере два детектора бета-излучения расположены внутри измерительной камеры, а измерительная камера расположена во внутренней части детектора гамма-излучения или на поверхности этой части. Указанная конфигурация позволяет уменьшить стоимость спектрометра и повысить эффективность детектирования данным спектрометром.
В указанной конфигурации два детектора бета-излучения могут быть расположены в измерительной камере последовательно на некотором расстоянии друг от друга, или, в качестве альтернативы, шесть детекторов бета-излучения могут быть расположены у каждой внутренней стороны измерительной камеры, соответственно.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения каждый детектор бета-излучения выбран из группы, включающей кремниевый pin-фотодиод, дрейфовый детектор на основе кремния и кремниевый поверхностно-барьерный детектор, а каждый детектор гамма-излучения представляет собой сцинтилляционный детектор. Указанные детекторы позволяют обеспечить минимальный эффект памяти от предыдущих проб и максимальную чувствительность спектрометра при определении радионуклидов ксенона. Данные детекторы обеспечивают высокую эффективность детектирования и высокое разрешение.
Согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения каждый спектрометрический тракт содержит анализатор амплитуд импульсов на соответствующем детекторе.
Согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения спектрометр дополнительно содержит блок накопления данных, выполненный с возможностью создания списка параметров событий регистрации бета-излучения, включающего для каждого события регистрации по меньшей мере такие параметры, как амплитуда импульса на детекторе, номер детектора, зарегистрировавшего данное событие, а также один из таких параметров, как временная метку, соответствующая времени регистрации соответствующего события, и метка совпадения, подтверждающая факт регистрации излучения другим детектором спектрометра в заданном временном интервале.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения блок накопления данных соединен с блоком обработки данных, который включён в состав спектрометра или расположен отдельно от него и который выполнен с возможностью формирования визуального отображения независимых бета - гамма спектров с каждого детектора, а также двухмерного и/или трехмерного спектра бета-гамма совпадений на основе списка параметров событий регистрации бета-излучения и гамма-излучения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана детектирующая часть спектрометра согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана детектирующая часть спектрометра согласно другому варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 3 представлена схема работы спектрометра, имеющего детектирующую часть, показанную на фиг. 1.
На фиг. 4-7 показаны примеры двухмерных и трехмерных спектров бета-гамма совпадений на основе данных от спектрометра согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Спектрометр для определения объёмной активности радионуклидов ксенона согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения содержит блок детектирования бета-излучения и блок детектирования гамма-излучения и предназначен для детектирования следующих радионуклидов ксенона: 131тХе, 133тХе, 33Хе, 135Хе. Однако данный спектрометр может в случае необходимости детектировать и другие изотопы ксенона, если они радиоактивны и могут быть зарегистрированы методом бета-гамма совпадений.
Для обеспечения высокой эффективности детектирования в спектрометре согласно настоящему изобретению блок детектирования бета-излучения содержит два или более детектора бета-излучения, расположенных внутри измерительной камеры, а блок детектирования бета-излучения содержит один или более детектор гамма- излучения. На фиг. 1 изображена детектирующая часть 10 спектрометра согласно одному из вариантов реализации, содержащая измерительную камеру 1 1 в виде полого куба объемом 7 см3, в которую подается проба в виде смеси газов, а именно, измеряемый препарат ксенона, блок 12 детектирования бета-излучения и блок 13 детектирования гамма-излучения. В данном варианте реализации блок 13 состоит из одного детектора гамма-излучения, а блок 12 состоит из шести детекторов бета- излучения, размер каждого из которых 1 ,5x1 ,5 см, и которые размещены внутри камеры 11 таким образом, что каждый детектор расположен у одной стороны камеры 11 . Камера 1 1 , блок 12 и блок 13 размещены внутри пассивной защиты, которая представляет собой свинцовую камеру с толщиной стенки около 5 см, внутренняя поверхность которой покрыта слоями меди и кадмия толщиной 1 мм каждый. Блок 13 имеет размер 50x50 мм, в нем выполнен цилиндрический колодец размером 28x28 мм, в котором размещена камера 1 1.
В других вариантах реализации детекторы бета-излучения могут быть расположены по-другому, например, на верхней и нижней сторонах измерительной камеры может быть размещено, например, по четыре детектора бета-излучения таким образом, что они полностью покрывают каждую указанную сторону. В еще одном варианте реализации детекторы бета-излучения расположены в измерительной камере параллельно или непараллельно двум противоположным сторонам измерительной камеры сторонам последовательно на некотором постоянном или изменяемом расстоянии друг от друга.
Каждый детекторы бета-излучения может представлять собой кремниевый pin- фотодиод, дрейфовый детектор на основе кремния или кремниевый поверхностно- барьерный детектор, что обеспечивает минимальный эффект памяти при использовании спектрометра. Каждый детектор гамма-излучения представляет собой сцинтилляционный детектор, например, неорганический кристаллический сцинтиллятор на основе таких материалов, как Nal(TI), Csl, ZnS и Bi4Ge30i2 (BGO).
На фиг. 2 представлена детектирующая часть 20 спектрометра согласно другому варианту реализации настоящего изобретения, содержащая измерительную камеру 26 плоской формы, в которую проба подается посредством линии 25 ввода пробы, два детектора 21 бета-излучения в виде кремниевых pin-фотодиодов, расположенных внутри камеры 26 у двух ее противоположных сторон, и два детектора гамма- излучения в виде кристаллических сцинтилляторов из Nal(TI), расположенных с двух противоположных сторон измерительной камеры и соответствующих размеру этих сторон. Детектирующая часть также содержит фотоэлектронный умножитель 23 для преобразования сигналов от детекторов, и она ограничена свинцовой защитой 24.
Спектрометр согласно настоящему изобретению может быть исполнен в стационарном или мобильном варианте, в последнем случае он может быть
5 перемещен с помощью любого транспортного средства.
В одном из вариантов реализации для определения минимально детектируемой активности спектрометра в целях его калибровки использованы препараты ксенона, которые были получены с применением генератора ксенона на основе 252Cf. Одну часть препарата ксенона помещали в измерительную камеру детектора, а вторую ю часть сорбировали на ампулу с активированным углем и измеряли на аттестованном Ge-детекторе. Для получения изомера 131тХе был использован радиоактивный препарат 1311. Изменяя продолжительность генерации получения изотопов ксенона в Cf-источнике, было получено их разное процентное содержание в выделяемом препарате. Методом многократного деления и измерения частей пробы была получена
15 требуемую активность. Погрешность определения объема разделенной пробы составляла менее 2%. Спектрометр обеспечивает минимальную детектируемую активность всех определяемых радионуклидов ксенона на уровне фона.
На фиг. 3 изображена схема работы спектрометра, имеющего детектирующую часть, показанную на фиг. 1. Каждый детектор, включая введенный дополнительный
20 детектор бета-излучения, соединен с помощью контактной группы с собственным спектрометрическим трактом, посредством чего обеспечена высокая чувствительность спектрометра и высокое энергетическое разрешение, необходимое для разделения пиков от конверсионных электронов 31тХе (130 кэВ), 133тХе (200 кэВ), 135Хе (214 кэВ), что позволяет однозначно и одновременно измерять вышеуказанные радионуклиды
25 ксенона 131тХе, 133тХе, 133Хе, 135Хе.
Каждый спектрометрический тракт содержит, помимо прочего, спектрометрический усилитель и анализатор амплитуд импульсов, определяющий амплитуду импульса на соответствующем детекторе. Сигналы со всех спектрометрических трактов обрабатываются блоком регистрации совпадений, зо представляющим собой общую схему совпадений, в котором каждому событию регистрации излучения присваивается временная метка и номер детектора, зарегистрировавшего данное событие. Вместо общей схемы совпадений в каждом спектрометрическом тракте могут использоваться счётчики времени, регистрирующие временную метку события регистрации излучения. Возвращаясь к фиг. 3, сигналы далее поступают на блок накопления данных, который формирует список параметров событий регистрации бета-излучения и гамма- излучения, включающий следующие параметры: амплитуда импульса на детекторе, номер детектора, зарегистрировавшего данное событие, и метка совпадения, подтверждающая факт регистрации излучения на другом детекторе спектрометра в заданном временном интервале. Список параметров также может включать дополнительные или другие параметры. Например, в случае использования счетчиков времени список параметров событий регистрации может включать амплитуду импульса на детекторе, номер детектора, зарегистрировавшего данное событие и временную метку, характеризующую время регистрации данного события.
Блок накопления данных может быть соединен с блоком обработки данных, представляющим собой внутренний компьютер спектрометра или внешний компьютер, который может формировать визуальное отображение независимых бета - гамма спектров с каждого детектора, и двухмерных и/или трехмерных спектров бета-гамма совпадений на основе описанного выше списка параметров событий регистрации, примеры которых приведены на фиг. 4-7. При анализе указанного списка параметров размерность спектра принимается равной 1024x1024 канала.
Фиг. 4 иллюстрирует трехмерный спектр бета-гамма совпадений для фонового спектра, а фиг. 5 изображает трехмерный спектр бета-гамма совпадений для смеси четырех радионуклидов ксенона. Фиг. 6 изображает трехмерный спектр бета-гамма совпадений для 131тХе, на фиг. 7 показан двухмерный бета спектр для 131тХе (срез трёхмерного спектра по гамма энергии 30 кэВ).
Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, раскрытыми в данном описании лишь в иллюстративных целях, и охватывает все модификации и варианты, не выходящие за рамки объема и сущности изобретения, которые определены формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Спектрометр для определения объёмной активности радионуклидов ксенона, в котором измеряемая проба представляет собой смесь газов, содержащий
5 детектирующую часть, которая выполнена с возможностью детектирования бета- излучения и гамма-излучения и которая содержит измерительную камеру, блок детектирования бета-излучения и блок детектирования гамма-излучения,
отличающийся тем, что блок детектирования бета-излучения содержит по меньшей мере два детектора бета-излучения, а блок детектирования гамма-излучения ю содержит по меньшей мере один детектор гамма-излучения.
2. Спектрометр по п. 1 , в котором каждый детектор бета-излучения и гамма- излучения имеет свой собственный спектрометрический тракт, причём детекторы бета- излучения и гамма-излучения имеют общую схему совпадений или каждый детектор
15 бета-излучения и гамма-излучения содержит счётчики времени, позволяющие регистрировать временную метку события регистрации излучения.
3. Спектрометр по п. 1 , в котором измерительная камера имеет плоскую форму, сверху и снизу измерительной камеры расположено по одному детектору гамма-
20 излучения соответственно, а по меньшей мере два детектора бета-излучения расположены внутри измерительной камеры.
4. Спектрометр по п. 1 , в котором измерительная камера имеет кубическую форму, по меньшей мере два детектора бета-излучения расположены внутри
25 измерительной камеры, а измерительная камера расположена во внутренней части детектора гамма-излучения или на поверхности этой части.
5. Спектрометр по п. 4, в котором по меньшей мере два детектора бета- излучения расположены в измерительной камере последовательно на некотором зо расстоянии друг от друга.
6. Спектрометр по п. 4, в котором шесть детекторов бета-излучения расположены у каждой внутренней стороны измерительной камеры соответственно.
7 .Спектрометр по п. 1 , в котором каждый детектор бета-излучения выбран из группы, включающей кремниевый pin-фотодиод, дрейфовый детектор на основе кремния и кремниевый поверхностно-барьерный детектор.
8. Спектрометр по п. 1 , в котором каждый детектор гамма-излучения представляет собой сцинтилляционный детектор.
9. Спектрометр по п. 2, в котором каждый спектрометрический тракт содержит анализатор амплитуд импульсов на соответствующем детекторе.
10. Спектрометр по п. 2, дополнительно содержащий блок накопления данных, выполненный с возможностью создания списка параметров событий регистрации бета- излучения, включающего для каждого события регистрации по меньшей мере такие параметры, как амплитуда импульса на детекторе, номер детектора, зарегистрировавшего данное событие, а также один из таких параметров, как временная метку, соответствующая времени регистрации соответствующего события, и метка совпадения, подтверждающая факт регистрации излучения другим детектором спектрометра в заданном временном интервале.
11. Спектрометр по п. 10, в котором блок накопления данных соединен с блоком обработки данных, который включён в состав спектрометра или расположен отдельно от него и который выполнен с возможностью формирования визуального отображения независимых бета - гамма спектров с каждого детектора, а также двухмерного и/или трехмерного спектра бета-гамма совпадений на основе списка параметров событий регистрации бета-излучения и гамма-излучения.
PCT/RU2012/001004 2011-12-05 2012-12-03 Спектрометр для обнаружения радионуклидов ксенона WO2013085428A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011149375 2011-12-05
RU2011149375/28A RU2569411C2 (ru) 2011-12-05 2011-12-05 Спектрометр для обнаружения радионуклидов ксенона

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013085428A1 true WO2013085428A1 (ru) 2013-06-13
WO2013085428A9 WO2013085428A9 (ru) 2013-07-18

Family

ID=48574668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/001004 WO2013085428A1 (ru) 2011-12-05 2012-12-03 Спектрометр для обнаружения радионуклидов ксенона

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2569411C2 (ru)
WO (1) WO2013085428A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109983541A (zh) * 2016-09-20 2019-07-05 布拉科诊断公司 用于具有多个辐射检测器的放射性同位素递送系统的屏蔽组件
US11810685B2 (en) 2018-03-28 2023-11-07 Bracco Diagnostics Inc. Early detection of radioisotope generator end life

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109991647B (zh) * 2017-12-31 2021-07-30 中国人民解放军63653部队 放射性氙快速高灵敏度检测装置的应用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1716457A1 (ru) * 1990-08-16 1992-02-28 Филиал Института атомной энергии им.И.В.Курчатова Автоматизированный радиационный мониторинг окружающей среды в районе объекта, содержащего радиоактивные вещества
US6262420B1 (en) * 1999-04-16 2001-07-17 Sandia Corporation Detection of alpha radiation in a beta radiation field
RU2366977C1 (ru) * 2008-03-11 2009-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Спектрометр-дозиметр
RU2427972C1 (ru) * 2007-07-19 2011-08-27 Кэнон Кабусики Кайся Аппаратура для регистрации излучения и система визуализации с помощью излучения

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1716457A1 (ru) * 1990-08-16 1992-02-28 Филиал Института атомной энергии им.И.В.Курчатова Автоматизированный радиационный мониторинг окружающей среды в районе объекта, содержащего радиоактивные вещества
US6262420B1 (en) * 1999-04-16 2001-07-17 Sandia Corporation Detection of alpha radiation in a beta radiation field
RU2427972C1 (ru) * 2007-07-19 2011-08-27 Кэнон Кабусики Кайся Аппаратура для регистрации излучения и система визуализации с помощью излучения
RU2366977C1 (ru) * 2008-03-11 2009-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Спектрометр-дозиметр

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. SCHROETTNER ET AL.: "A high-resolution, multi-parameter, beta-gamma coincidence, µ-gamma anticoincidence system for radioxenon measurement", NUCLEAR INSTRUMENTS AND METHODS IN PHYSICS RESEARCH A, vol. 62, no. 1, 2010, pages 478 - 488 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109983541A (zh) * 2016-09-20 2019-07-05 布拉科诊断公司 用于具有多个辐射检测器的放射性同位素递送系统的屏蔽组件
US11752254B2 (en) 2016-09-20 2023-09-12 Bracco Diagnostics Inc. Radioisotope delivery system with multiple detectors to detect gamma and beta emissions
CN109983541B (zh) * 2016-09-20 2023-11-03 布拉科诊断公司 用于放射性同位素递送系统的屏蔽组件
US11865298B2 (en) 2016-09-20 2024-01-09 Bracco Diagnostics Inc. Systems and techniques for generating, infusing, and controlling radioisotope delivery
US11810685B2 (en) 2018-03-28 2023-11-07 Bracco Diagnostics Inc. Early detection of radioisotope generator end life

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011149375A (ru) 2013-06-10
WO2013085428A9 (ru) 2013-07-18
RU2569411C2 (ru) 2015-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9632188B2 (en) Noble gas detector for fissile content determination
US20100264319A1 (en) Intelligent Sensor Platform
Cagniant et al. Improvements of low-level radioxenon detection sensitivity by a state-of-the art coincidence setup
Streicher et al. Special nuclear material characterization using digital 3-D position sensitive CdZnTe detectors and high purity germanium spectrometers
Sivels et al. A review of the developments of radioxenon detectors for nuclear explosion monitoring
Magán et al. First tests of the applicability of γ-ray imaging for background discrimination in time-of-flight neutron capture measurements
Montémont et al. NuVISION: a portable multimode gamma camera based on HiSPECT imaging module
US8648314B1 (en) Fast neutron imaging device and method
RU2569411C2 (ru) Спектрометр для обнаружения радионуклидов ксенона
Amgarou et al. State-of-the-art and challenges of non-destructive techniques for in-situ radiological characterization of nuclear facilities to be dismantled
CN108490479B (zh) 一种测试放射性核素的方法
US20230280484A1 (en) System for correlating alpha and gamma spectrometry measurements for in situ radiological characterisation of a sample
Hennig et al. Development of a phoswich detector system for radioxenon monitoring
JP4543195B2 (ja) 多重ガンマ線検出による高感度核種分析方法
Kalinowski et al. The complexity of CTBT verification. Taking noble gas monitoring as an example
Cagniant et al. On the use of 127Xe standards for the quality control of CTBTO noble gas stations and support laboratories
Khrustalev et al. Silicon PIN diode based electron-gamma coincidence detector system for Noble Gases monitoring
Czyz A Beta-Gamma Radioxenon Detection System using Ultra-Bright Inorganic Scintillators and Solid State Detectors
Pausch et al. Application of $^{6}{\rm LiI}({\rm Eu}) $ Scintillators With Photodiode Readout for Neutron Counting in Mixed Gamma-Neutron Fields
RU2457469C1 (ru) Мобильное устройство для идентификации скрытых веществ (варианты)
Carter et al. A portable cosmic ray detector for engineering, IoT, and science research
Cagniant et al. Cosmic muon effect in the background of a Si/Si coincidence measurement: Study and application
Keith et al. Analytical methods
WO2017021841A1 (en) Method and apparatus for detecting intrinsic radioactivity of radioactive samples
Alpat et al. Multipurpose high sensitivity radiation detector: Terradex

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12855527

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC - FORM 1205A (14.11.2014)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12855527

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1