Пристрій для вимірювання питомої (об’ємної) активності бета-радіонуклідів

Пристрій для вимірювання питомої (об'ємної} активності бета-радюнуклідів, який містить два фотоелектронних помножувачі (ФЕП), ввімкнених в схему антиспівпадань і розміщених в світлонепроникному корпусі з встановлюваним між ними циліндричним сцинтиляційним детектором, що є ємністю для проби і виконаний у вигляді коаксіальних циліндрів, розділених посередині світлонепроникною перегородкою і об'єднаних спільною основою та кришкою з максимальним діаметром рівним розміру фотокатода ФЕП, а товщина коаксіальних циліндрів, дна та кришки вибирається ВІДПОВІДНО до повного поглинання бета-випромінювання з максимальною енергією Ертах, ширина проміжку між коаксіальними циліндрами - по критерію застосування методу "товстих проб", піввисота детектора вибирається такою, щоб бета-випромінювання з максимальною енергією Ертах, яке викликало СЦИНТИЛЯЦІЮ в районі оптичного розділу детектора, було б ще зареєстроване в заданому інтервалі енергій, який відрізняється тим, що ЗОВНІШНІ циліндри кожної половини детектора є захисними і заходять один за одного без оптичного контакту між ними, ЗОВНІШНІЙ захисний циліндр перекриває всю бічну поверхню детектора і має таку товщину, щоб бетавипромінювання фону з енергією, що дорівнює нижній границі вибраного інтервалу енергій, було б ще зареєстроване у внутрішньому захисному циліндрі, який має висоту ВДВІЧІ більшу ніж внутрішні коаксіальні циліндри кожної половини детектора Винахід відноситься до області радіометри багатокомпонентного середовища і може бути використаний при радіологічному контролі продуктів харчування і об'єктів природного середовища з малою концентрацією радіонуклідів Відома проточна камера для виміру витрат бета-активної проби, в якій висока чутливість реєстрації бета-випромінювання досягається за рахунок збільшення контакту радіоактивного зразка з поверхнею детектора Камера може вміщати декілька шарів сцинтилятору, які можуть бути також циліндричними і які мають оптичний контакт з одним, або кількома фотоелектронними помножувачами (ФЕПами) Недоліком цієї камери є те, що відстань між шарами сцинтилятору вибирається 0,1 - 0,2 пробігу бета-частинок в пробі, що потребує змінювати відстань між пластинами в залежності від густини проби Конструкція камери не дозволяє зменшити фон за рахунок подавления як вертикальної компоненти так і компоненти фону, що проходить через бічну поверхню камери [1] Відома багатошарова сцинтиляційна камера для одночасного виміру радіоактивних зразків, яка є ємністю для зразка і складається з світлонепроникливого корпусу, двох ФЕП і кількох шарів сцинтиляційної пластмаси, які розміщені паралельно один одному в корпусі, і КІНЦІ яких оптично зв'язані з двома ФЕП, електронні схеми налаштовані на відбір тільки тих подій, для яких співпадають імпульси двох ФЕП Це дає змогу підвищити чутливість камери за рахунок зменшення фону від ФЕП Недоліком цієї камери є те, що хоча ввімкнення ФЕП в схему співпадань дозволяє підвищити чутливість реєстрації бета-випромінювання камерою за рахунок зменшення шумів від ФЕП, однак в області енергій бета-випромінювання за межею шумів від ФЕП чутливість не покращується Така конструкція камери не дозволяє зменшити природний радіоактивний фон за рахунок його активного подавления і тим самим підвищити чутливість в області енергій бета-випромінювання за межею шумів від ФЕП [2] Відомий пристрій для вимірювання питомої о 00 ю 58079 (об'ємної} активності бета-радіонуклідів (прототип) [3], в якому застосовується сцинтиляційний детектор з розвиненою поверхнею, розділений посередині світлонепроникливою перегородкою та два фотопомножувачі розміщені вертикально, які ввімкнені в схему антиспівпадань для подавления вертикальної компоненти природного фону Недоліком цього пристрою є необхідність вертикального розміщення ФЕП, що не завжди прийнятне і що не дає можливості зменшити природний фон випромінювання, що реєструється бічною поверхнею детектора В основу винаходу поставлено задачу створення пристрою для вимірювання питомої (об'ємної) активності бета-радіонуклідів, який можна також використовувати для вимірювання бетаактивності компонента суміші радіонуклідів з найбільшою максимальною енергією бетавипромінювання Е|зтах шляхом зміни конструкції детектора бета-випромінювання таким чином, щоб активне подавления радіоактивного природного фону відбувалось за рахунок всієї поверхні детектора Технічний результат полягає в зменшенні фону, що призводить до підвищення чутливості визначення питомої (об'ємної} активності бетарадюнуклідів, в тому числі селективного визначення питомої (об'ємної) активності радіонукліду з найбільшою максимальною енергією бетавипромінювання Е|зтах в пробі Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для вимірювання питомої (об'ємної) активності бета-радіонуклідів, який містить два фотоелектронних помножувача (ФЕП), ввімкнених в схему антиспівпадань і розміщених в світлонепроникливому корпусі з встановлюваним між ними циліндричним сцинтиляційним детектором, що є ємністю для проби і виконаний у вигляді коаксіальних циліндрів, розділених посередині світлонепроникливою перегородкою і об'єднаних спільною основою та кришкою з максимальним діаметром рівним розміру фотокатоду ФЕП, а товщина коаксіальних циліндрів дна та кришки вибирається ВІДПОВІДНО до повного поглинання бетаВИПрОМІНЮВаННЯ З МаКСИМаЛЬНОЮ енерГІЄЮ Eprnax, ширина проміжку між коаксіальними циліндрами по критерію застосування методу "товстих проб", напіввисота детектора вибирається такою, щоб бета-випромінювання з максимальною енергією Е|3тах, яке викликало СЦИНТИЛЯЦІЮ в районі оптичного розділу детектора було б ще зареєстроване в заданому інтервалі енергій, згідно з винаходом, ЗОВНІШНІ циліндри кожної половини детектора є захисними і заходять один за одного без оптичного контакту між ними, ЗОВНІШНІЙ захисний циліндр перекриває всю бічну поверхню детектора і має таку товщину, щоб бета-випромінювання фону з енергією, що дорівнює нижній границі вибраного інтервалу енергій, було б ще зареєстроване в внутрішньому захисному циліндрі, який має висоту ВДВІЧІ більшу ніж внутрішні коаксіальні циліндри кожної половини детектора На порогову чутливість визначення активності радіонукліду суттєво впливає і величина природного фону При зменшенні фону збільшується чутливість Суть винаходу, який пропонується, полягає в тому, що така конструкція детектора забезпечує зменшення фону за рахунок заведення на схему антиспівпадань не тільки тих імпульсів, які відповідають сцинтиляційним спалахам в основах кожної з частин детектора, а й тих, що генеруються сцинтиляційними спалахами від радіоактивного випромінювання, яке проходить через захисні циліндри детектора, що наближає захист детектора від фонового випромінювання до 4тт-геометрм На фіг 1 приведено схематичне зображення пристрою для вимірювання питомої (об'ємної} активності бета-радіонуклідів На фіг 2 приведено схематичне зображення сцинтиляційного детектора (а) та його перерізу по А-А (б) Пристрій містить в собі світлонепроникливий корпус (1), два опозитно розташовані ФЕП (2), сцинтиляційний детектор з розвиненою поверхнею (3), де (4) - ЗОВНІШНІЙ захисний циліндр, (5) - внутрішній захисний циліндр, (6) - світлонепрониклива перегородка, (7) шар світло відбиваючого фарбника Приклад використання детектор (3) з пробою чи без неї (фонові виміри) встановлюється в світлонепроникливий корпус (1) між фотокатодами ФЕП (2) За допомогою багатоканального аналізатора визначають число ВІДЛІКІВ на вибраній ДІЛЯНЦІ бета-спектру, як з пробою так і без проби Розрахунок активності проби проводять по формулі А = (S - Бф)К (метод "товстих проб"), де А - активність вимірюваної проби, S - число ВІДЛІКІВ в вимірах з пробою на вибраній ДІЛЯНЦІ бета-спектру, Эф - число фонових ВІДЛІКІВ на тій же ДІЛЯНЦІ бета-спектру, К - коефіцієнт, який визначають при вимірах еталонного зразка Випробування запропонованого пристрою показало, що в випадку вимірювання концентрації 90 Sr в радіоактивній пробі, яка містить суміш радіонуклідів 4 0 К, 1 3 4 1 3 7 Cs, та 90Sr+90Y, чутливість визначення 90Sr в порівнянні з прототипом підвищилась на 20% Джерела інформації 1 Патент ЯПОНИЯ (JP) 5-15235, кл 5 G01T1/20, 1/167 2 Патент США №4 495 419, кл 3G01T1/20 3 Заявка на патент України №2001096448 Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна