Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ГАММА-СПЕКТРА

Реакция спектрометра на моноэнергетическое гамма-излучение имеет сложный характер. Это приводит к тому, что регистрация гамма-излучения какого-либо компонента, как правило, происходит при мешающем воздействии других компонентов, присутствующих в исследуемом радиоактивном препарате. Поэтому извлечение надежной и точной качественной и количественной информации из полученного экспериментального амплитудного распределения требует достаточно сложных и трудоемких методов обработки. Решение задачи оказывается тем сложнее, а получающиеся результаты менее точными и надежными, чем число компонентов (гамма-линий) в исходной смеси и чем выше различия в их интенсивности (для слабых компонентов), чем ниже характеристики спектрометра.

Определение энергий гамма-линий. Для перевода амплитудных распределений в энергетические спектрометр необходимо должным образом прокалибровать. Эту операцию выполняют путем измерения радиоизотопов с простым спектром излучения, энергия которого хорошо известна. Чтобы получить исходные данные для построения калибровочного графика, необходимо точно определить положение максимума пика полного поглощения эталонной гамма-линии. Число зарегистрированных отсчетов в пике полного поглощения должно быть достаточно большим, чтобы уменьшить неопределенность в положении максимума распределения из-за статистических колебаний числа отсчетов в каналах анализатора.

Оценка положения максимума пика полного поглощения в измеренном амплитудном распределении может быть выполнена визуально. Несколько более точно локализует максимум пика пересечение касательных к сторонам пика полного поглощения. По данным эталонных измерений строят градуировочный график спектрометра (зависимость номер канала – энергия пика), который обычно представляет собой прямую линию.

Процедура определения энергии пиков в спектре исследуемого источника гамма-излучения уже имеет обратный порядок по отношению к процессу калибровки и может быть сравнительно просто и с хорошей точностью осуществлена для достаточно интенсивных и четких пиков. Для этого требуется тщательная оценка номера канала, который соответствует максимуму пика, с последующим определением энергии из калибровочного графика. Как правило, реально достижимая точность определения энергии пика составляет 6...10 кэВ, что вполне удовлетворяет практические потребности.

Эффективным средством повышения надежности идентификации является измерение периода полураспада пика. Наличие в измеренном спектре набора пиков, обусловленных распадом радиоизотопа со сложным гамма-спектром, может также служить дополнительным критерием идентификации. При идентификации переходов следует помнить о возможности помех со стороны пиков обратного отражения, суммирования, утечки и т.д.

Количественный анализ гамма-спектров. Мерой интенсивности регистрируемого излучения может служить либо число отсчетов в максимуму пика полного поглощения N_im, либообщее число отсчетов в пике N _{S (}площадь пика), накопленное за определенную длительность измерения. Поскольку форма пика близка к кривой Гаусса, то указанные величины связаны соотношением

N_S = 1,064 N_{i m} × D E, (5)

Где: N_{i m} - число отсчетов в максимуме пика полного поглощения;

N_S - общее число отсчетов в пике полного поглощения;

D E - разрешение спектрометра для гамма-излучения с энергией Е.

Для спектров, представленных в графической форме, площадь пика можно оценить обычными способами. На выходе многоканального анализатора измеренный спектр выражается в виде числа отсчетов, накопленных в каналах в течение периода измерения рис (6).

N (к-во отсч.)

k_н k_Б Номер канала

Рис. 6. Оценка площади фотопика

Для примера взят очень простой случай, когда достаточно интенсивный пик расположен на равномерно спадающем фоне. Если каналы, ограничивающие пик с обеих сторон, обозначить соответственно k _H и k _B, то общее число отсчетов, которое содержится в каналах между ними, равно

(6)

где N_i - число отсчетов в i-канале. Чтобы определить чистую площадь пика, надо вычесть фон из величины N_G.

Для этого необходимо рассчитать площадь получающейся трапеции фона (рис. 6) на основе числа отсчетов в каналах k_Н и k_Б. Чтобы результаты были точнее, вычисляют среднее значение числа фоновых отсчетов для нескольких каналов, лежащих по обеим сторонам k_Н и k_Б (рис. 7):

N (к-во отсч.)

K_H1 k_H2 k_Б1 k_Б2 Номер канала

Рис. 7. Оценка площади фона

Тогда число фоновых отсчетов в области пика будет равно

. (8)

Теперь можно рассчитать чистую площадь пика:

Ns = N_G – N_{f S}. (9)

Однако истинная интенсивность исследуемого радиоизотопа будет:

N = N₀ × а, (10)

где а - величина, учитывающая конкретные экспериментальные условия, которая имеет вид:

a = ǽ × x × w × e × c, (11)

где ǽ - коэффициент, учитывающий само поглощение гамма-квантов или бета-частиц в образце;

x - коэффициент, учитывающий поглощение гамма-квантов или бета-частиц при прохождении от образца до детектора;

w - относительный телесный угол, под которым виден детектор из образца;

e - эффективность регистрации гамма-квантов или бета-частиц;

c - коэффициент, учитывающий «мертвое» время регистрирующей аппаратуры.

Коэффициенты, входящие в выражение (11) могут быть рассчитаны или определены экспериментально. В целом коэффициент a определяется экспериментально, с использованием выражения (10) и образцового моноэнергетичного источника гамма-излучения (см. таблицу).

Таблица