Hoe u een radioactieve bron met lage activiteit correct kunt meten met een geigerteller. Maatregelen, methodologie en noodzakelijke instrumenten.
Het meten van een radioactieve bron met lage activiteit met een Geigerteller is een van de meest interessante uitdagingen voor elke liefhebber of professional in de sector. Onder deze omstandigheden, Inderdaad, het aantal gammadeeltjes of fotonen dat door de detector wordt onderschept, kan zeer klein zijn, waardoor de meting bijzonder gevoelig is voor normale statistische fluctuaties.
Maatregelen, methodologie en hulpmiddelen die nodig zijn om betrouwbare metingen te verkrijgen
Een onervaren gebruiker zou deze trillingen kunnen interpreteren als een storing van het instrument, maar in de fysieke realiteit is dit volkomen normaal gedrag. Om betrouwbare gegevens te verkrijgen is het niet voldoende om de Geigerteller in te schakelen en de waarde op het display af te lezen: het is noodzakelijk om een correcte meetmethodologie toe te passen en de probabilistische aard van radioactief verval te begrijpen.
Omdat de metingen van de Geigerteller voortdurend fluctueren?
De kernfysica leert ons dat radioactief verval een willekeurig fenomeen is. De atomen van een radioactieve stof vervallen niet met regelmatige tussenpozen, maar ze volgen een statistische verdeling die bekend staat als de Poisson-verdeling.
Als gevolg daarvan, zelfs door de Geigerteller perfect stil te houden en in dezelfde meetomstandigheden, het aantal gedetecteerde tellingen zal continu variëren.
Bijvoorbeeld, Tijdens een meting van 60 seconden kunt u 30 tellingen registreren, terwijl in de volgende minuut de tellingen 42 zouden kunnen zijn. Deze variabiliteit vertegenwoordigt geen defect van het instrument, maar het natuurlijke gevolg van de willekeur van radioactief verval.
Het begrijpen van dit fenomeen is de eerste stap om elke radiometrische meting correct te interpreteren.
De rol van acquisitietijd en statistische fouten
Wanneer zwak radioactieve bronnen gemeten moeten worden, De acquisitietijd is van fundamenteel belang.
In feite neemt de statistische fout van een meting af naarmate het totale aantal getelde pulsen toeneemt. Met andere woorden, hoe groter het aantal verzamelde gebeurtenissen, hoe betrouwbaarder het eindresultaat zal zijn.
Praktisch voorbeeld
- 100 tellingen → statistische fout ongeveer ±10%
- 1.000 tellingen → statistische fout ongeveer ±3%
Om deze reden, bij de meest kritische metingen is het raadzaam om de functie te gebruiken SCALER O Totaal aantal, aanwezig in professionele Geigertellers, door lange acquisitietijden in te stellen, Bijvoorbeeld:
- 300 seconden;
- 600 seconden;
- 3600 seconden.
Alleen door een groot aantal gebeurtenissen te verzamelen is het mogelijk de statistische onzekerheid te verminderen en werkelijk significante resultaten te verkrijgen.
Het uitvoeren van meerdere metingen achter elkaar verhoogt de betrouwbaarheid
Het kan misleidend zijn om op één enkele maatstaf te vertrouwen.
Normale statistische fluctuaties kunnen in feite waarden opleveren die af en toe hoger of lager zijn dan het gemiddelde. Om deze reden, bij de belangrijkste metingen is het een goede praktijk om minimaal drie opeenvolgende acquisities uit te voeren met dezelfde integratietijd.
Het berekenen van het gemiddelde van de verkregen waarden en het evalueren van eventuele duidelijk afwijkende resultaten, er worden robuustere gegevens verkregen die representatiever zijn voor de werkelijke activiteit van de bron.
Deze procedure wordt ook vaak gebruikt op het gebied van metrologie.
Houd de meetgeometrie ongewijzigd
Om metingen op verschillende tijdstippen correct te vergelijken, is het essentieel om de meetgeometrie constant te houden.
Het is daarom belangrijk om te conserveren:
- dezelfde afstand tussen bron en sonde;
- dezelfde richting als de detector;
- hetzelfde blootgestelde oppervlak;
- dezelfde bedrijfsomstandigheden.
In het geval van puntbronnen, vooral voor gammastraling, de afstand tussen sonde en bron kan het resultaat aanzienlijk beïnvloeden.
Laagenergetische bètastraling is zelfs nog belangrijker, omdat ze gemakkelijk uit de lucht worden opgenomen. Zelfs kleine veranderingen in de afstand kunnen het aantal gedetecteerde deeltjes aanzienlijk veranderen.
Meet de natuurlijke achtergrond: het onmisbare referentiepunt
De Geigerteller meet altijd de som van de radioactiviteit van de bron en de natuurlijke omgevingsachtergrond.
Dit laatste wordt voornamelijk gegenereerd door:
- kosmische straling;
- Radon aanwezig in de lucht;
- bouwmaterialen;
- natuurlijke radioactiviteit van de bodem.
Voordat u een meting uitvoert, is het daarom raadzaam om de omgevingsachtergrond te detecteren met behulp van dezelfde acquisitietijd die vervolgens voor de bron zal worden gebruikt.
Bijvoorbeeld:
- natuurlijke achtergrond: 25 CPM;
- bron + bodem: 45 CPM;
De verhoging die uitsluitend aan de bron te danken is, zal dus gelijk zijn aan 20 CPM.
Zonder deze operatie, een bron met lage activiteit kan moeilijk te onderscheiden zijn van de natuurlijke achtergrond.
Het voordeel van hooggevoelige sondes
De keuze van de sonde kan de kwaliteit van de meting aanzienlijk beïnvloeden.
Traditionele kleine Geigerbuizen hebben een beperkt gevoelig oppervlak en vereisen langere acquisitietijden om significante resultaten te verkrijgen.
Professionele sondes van het pannenkoektype, zoals KJV 7317, in plaats daarvan hebben:
- groot gevoelig oppervlak;
- dun mica-venster;
- hoge detectie-efficiëntie.
Deze kenmerken maken het mogelijk om een groter aantal deeltjes te onderscheppen en zelfs de laagenergetische bètastraling effectiever te detecteren die traditionele Geigerbuizen met minder gevoeligheid zouden kunnen meten..
Een hoger aantal tellingen betekent ook een lagere statistische fout en kortere meettijden.
CPM of µSv/u? Welke eenheid te gebruiken?
Voor de evaluatie van bronnen met een lage activiteit verdient het over het algemeen de voorkeur om de waarden te gebruiken die worden uitgedrukt in:
- CPM (Tellingen per minuut);
- CPS (Tellingen per seconde).
De CPM's vertegenwoordigen in feite de gegevens die daadwerkelijk door de detector worden gemeten.
De waarde uitgedrukt in µSv/h is afgeleid van een wiskundige conversie die door de instrumentsoftware is uitgevoerd op basis van specifieke kalibratiefactoren.
Omdat deze coëfficiënten kunnen variëren afhankelijk van de energie van de straling en het aanwezige type isotoop, de CPM-waarde is vaak de meest objectieve en betrouwbare parameter voor het vergelijken van verschillende bronnen.
Conclusies
Het goed meten van een laagactieve radioactieve bron vergt geduld, methode en een goede kennis van de fundamentele principes van radiometrie.
Het gebruik van adequate acquisitietijden, de preventieve maatregel van de natuurlijke achtergrond, de herhaling van acquisities en het gebruik van zeer gevoelige sondes maken het mogelijk nauwkeurige en herhaalbare resultaten te verkrijgen.
Zelfs de beste Geigerteller kan een correcte meetmethode niet vervangen.
Om deze reden, bij metingen aan zwak radioactieve bronnen, geduld en techniek zijn vaak belangrijker dan de prestaties van het gebruikte instrument.