Ako správne zmerať rádioaktívny zdroj s nízkou aktivitou pomocou Geigerovho počítača. Opatrenia, metodiku a potrebné nástroje.
Meranie rádioaktívneho zdroja s nízkou aktivitou pomocou Geigerovho počítača predstavuje jednu z najzaujímavejších výziev pre každého nadšenca alebo profesionála v tomto sektore.. Za týchto podmienok, Naozaj, počet častíc alebo fotónov gama zachytených detektorom môže byť veľmi malý, vďaka čomu je meranie obzvlášť citlivé na bežné štatistické výkyvy.
Opatrenia, metodiku a nástroje potrebné na získanie spoľahlivých meraní
Neskúsený používateľ by mohol interpretovať tieto oscilácie ako poruchu prístroja, ale vo fyzickej realite je to úplne normálne správanie. Na získanie spoľahlivých údajov nestačí zapnúť Geigerov počítač a prečítať hodnotu zobrazenú na displeji: je potrebné prijať správnu metodiku merania a pochopiť pravdepodobnostnú povahu rádioaktívneho rozpadu.
Pretože merania Geiger Counter neustále kolíšu?
Jadrová fyzika nás učí, že rádioaktívny rozpad je náhodný jav. Atómy rádioaktívnej látky sa v pravidelných intervaloch nerozkladajú, ale sledujú štatistické rozdelenie známe ako Poissonovo rozdelenie.
V dôsledku toho, dokonca aj udržiavanie Geigerovho počítača v dokonalom pokoji a v rovnakých podmienkach merania, počet zistených impulzov sa bude neustále meniť.
Napríklad, Počas 60-sekundového merania môžete zaznamenať 30 impulzov, zatiaľ čo v nasledujúcej minúte mohol byť počet 42. Táto variabilita nepredstavuje chybu prístroja, ale prirodzený dôsledok náhodnosti rádioaktívneho rozpadu.
Pochopenie tohto javu je prvým krokom k správnej interpretácii akéhokoľvek rádiometrického merania.
Úloha času akvizície a štatistickej chyby
Keď sa musia merať slabo rádioaktívne zdroje, Zásadný význam má čas akvizície.
V skutočnosti sa štatistická chyba merania znižuje so zvyšujúcim sa celkovým počtom počítaných impulzov. Inými slovami, tým väčší je počet nahromadených udalostí, tým spoľahlivejší bude konečný výsledok.
Praktický príklad
- 100 počtov → štatistická chyba približne ±10 %
- 1.000 počty → štatistická chyba približne ±3 %
Z tohto dôvodu, pri najkritickejších meraniach je vhodné použiť funkciu ODSTRAŇOVAČ KAMEŇA o Celkové počty, prítomný v profesionálnych Geigerových počítadlách, nastavením dlhých časov získavania, napríklad:
- 300 sekúnd;
- 600 sekúnd;
- 3600 sekúnd.
Len akumuláciou veľkého počtu udalostí je možné znížiť štatistickú neistotu a získať skutočne významné výsledky.
Vykonávanie viacerých po sebe nasledujúcich meraní zvyšuje spoľahlivosť
Spoliehať sa na jediné opatrenie môže byť zavádzajúce.
Normálne štatistické výkyvy môžu v skutočnosti produkovať hodnoty príležitostne vyššie alebo nižšie ako priemer. Z tohto dôvodu, pri najdôležitejších meraniach je dobrou praxou vykonať aspoň tri po sebe idúce akvizície s rovnakým integračným časom.
Výpočet priemeru získaných hodnôt a vyhodnotenie akýchkoľvek zjavne anomálnych výsledkov, získajú sa robustnejšie údaje, ktoré viac reprezentujú skutočnú aktivitu zdroja.
Tento postup sa bežne používa aj v oblasti metrológie.
Ponechajte geometriu merania nezmenenú
Pre správne porovnanie meraní uskutočnených v rôznych časoch je nevyhnutné udržiavať geometriu merania konštantnú.
Preto je dôležité šetriť:
- rovnaká vzdialenosť medzi zdrojom a sondou;
- rovnakú orientáciu ako detektor;
- rovnaký exponovaný povrch;
- rovnaké prevádzkové podmienky.
V prípade bodových zdrojov, najmä pre gama žiarenie, vzdialenosť medzi sondou a zdrojom môže výrazne ovplyvniť výsledok.
Nízkoenergetické beta žiarenie je ešte kritickejšie, pretože sa ľahko vstrebávajú zo vzduchu. Aj malé zmeny vo vzdialenosti môžu výrazne zmeniť počet detekovaných častíc.
Zmerajte prirodzené pozadie: nevyhnutným referenčným bodom
Geigerov počítač vždy meria súčet rádioaktivity zdroja a prirodzeného prostredia.
Ten druhý je generovaný najmä:
- kozmické lúče;
- Radón prítomný vo vzduchu;
- stavebné materiály;
- prirodzená rádioaktivita pôdy.
Pred vykonaním akéhokoľvek merania sa preto odporúča zistiť pozadie prostredia pomocou rovnakého času snímania, ktorý sa následne použije pre zdroj.
Napríklad:
- prirodzené pozadie: 25 CPM;
- zdroj + spodok: 45 CPM;
Zvýšenie spôsobené výlučne zdrojom sa preto bude rovnať 20 CPM.
Bez tejto operácie, zdroj nízkej aktivity môže byť ťažké odlíšiť od prirodzeného pozadia.
Výhoda sond s vysokou citlivosťou
Výber sondy môže výrazne ovplyvniť kvalitu merania.
Tradičné malé Geigerove trubice majú obmedzenú citlivú povrchovú plochu a na získanie významných výsledkov vyžadujú dlhší čas snímania.
Profesionálne sondy typu palacinky, ako KJV 7317, namiesto toho mať:
- veľký citlivý povrch;
- tenké sľudové okienko;
- vysoká účinnosť detekcie.
Tieto charakteristiky umožňujú zachytiť väčší počet častíc a efektívnejšie detekovať aj nízkoenergetické beta žiarenie, ktoré by tradičné Geigerove trubice mohli merať s menšou citlivosťou..
Vyšší počet impulzov znamená aj nižšiu štatistickú chybu a kratšie časy merania.
CPM o µSv/h? Ktorú jednotku použiť?
Na vyhodnotenie zdrojov s nízkou aktivitou je vo všeobecnosti vhodnejšie použiť hodnoty vyjadrené v:
- CTZ (Počet za minútu);
- CPS (Počet za sekundu).
CPM v skutočnosti predstavujú údaje skutočne namerané detektorom.
Hodnota vyjadrená v µSv/h je odvodená z matematického prevodu vykonaného softvérom prístroja na základe špecifických kalibračných faktorov.
Pretože tieto koeficienty sa môžu meniť v závislosti od energie žiarenia a typu prítomného izotopu, hodnota CPM je často najobjektívnejším a najspoľahlivejším parametrom na porovnávanie rôznych zdrojov.
Závery
Správne meranie rádioaktívneho zdroja s nízkou aktivitou vyžaduje trpezlivosť, metóda a dobrá znalosť základných princípov rádiometrie.
Použitie primeraných časov akvizície, preventívne opatrenie prirodzeného pozadia, opakovanie akvizícií a použitie vysoko citlivých sond umožňuje získať presné a opakovateľné výsledky.
Ani ten najlepší Geigerov počítač nedokáže nahradiť správnu metodiku merania.
Z tohto dôvodu, pri meraniach slabo rádioaktívnych zdrojov, trpezlivosť a technika sú často dôležitejšie ako výkon deklarovaný použitým nástrojom.