Hur man korrekt mäter en lågaktiv radioaktiv källa med en geigerräknare. Åtgärder, metoder och nödvändiga verktyg.
Att mäta en lågaktiv radioaktiv källa med en Geigerräknare representerar en av de mest intressanta utmaningarna för alla entusiaster eller proffs i branschen. Under dessa förhållanden, Verkligen, antalet gamma-partiklar eller fotoner som fångas upp av detektorn kan vara mycket litet, vilket gör mätningen särskilt känslig för normala statistiska fluktuationer.
Åtgärder, metoder och verktyg som är nödvändiga för att få tillförlitliga mätningar
En oerfaren användare kan tolka dessa svängningar som ett fel på instrumentet, men i fysisk verklighet är detta ett helt normalt beteende. För att få tillförlitliga data räcker det inte att slå på Geigerräknaren och läsa av värdet som visas på displayen: det är nödvändigt att anta en korrekt mätmetod och förstå den probabilistiska karaktären av radioaktivt sönderfall.
Eftersom Geigerräknarens mätningar fluktuerar kontinuerligt?
Kärnfysiken lär oss att radioaktivt sönderfall är ett slumpmässigt fenomen. Atomerna i ett radioaktivt ämne sönderfaller inte med jämna mellanrum, men de följer en statistisk fördelning som kallas Poisson-fördelningen.
Följaktligen, även att hålla Geigerräknaren helt stilla och under samma mätförhållanden, antalet upptäckta räkningar kommer att variera kontinuerligt.
Till exempel, Under en 60-sekunders mätning kan du registrera 30 räkningar, medan siffrorna i den följande minuten kan vara 42. Denna variation representerar inte en defekt i instrumentet, men den naturliga konsekvensen av det radioaktiva sönderfallets slumpmässighet.
Att förstå detta fenomen är det första steget för att korrekt tolka alla radiometriska mätningar.
Rollen av förvärvstid och statistiska fel
När svagt radioaktiva källor måste mätas, Förvärvstid är av grundläggande betydelse.
Faktum är att det statistiska felet för en mätning minskar när det totala antalet räknade pulser ökar. Med andra ord, desto fler ackumulerade händelser, desto mer tillförlitligt blir det slutliga resultatet.
Praktiskt exempel
- 100 räkningar → statistiskt fel ungefär ±10 %
- 1.000 räknar → statistiskt fel cirka ±3 %
Av denna anledning, i de mest kritiska mätningarna är det lämpligt att använda funktionen SKALNING o Totalt antal, finns i professionella geigerräknare, genom att sätta långa anskaffningstider, till exempel:
- 300 sekunder;
- 600 sekunder;
- 3600 sekunder.
Endast genom att ackumulera ett stort antal händelser är det möjligt att minska statistisk osäkerhet och få verkligt signifikanta resultat.
Att utföra flera på varandra följande mätningar ökar tillförlitligheten
Att förlita sig på en enda åtgärd kan vara missvisande.
Normala statistiska fluktuationer kan faktiskt ge värden som ibland är högre eller lägre än genomsnittet. Av denna anledning, i de viktigaste mätningarna är det god praxis att genomföra minst tre på varandra följande förvärv med samma integrationstid.
Beräkna medelvärdet av de erhållna värdena och utvärdera alla klart avvikande resultat, en mer robust data erhålls som är mer representativ för källans verkliga aktivitet.
Denna procedur används också ofta inom metrologiområdet.
Håll mätgeometrin oförändrad
För att korrekt jämföra mätningar tagna vid olika tidpunkter är det viktigt att hålla mätgeometrin konstant.
Det är därför viktigt att bevara:
- samma avstånd mellan källa och sond;
- samma orientering som detektorn;
- samma exponerade yta;
- samma driftsförhållanden.
När det gäller punktkällor, speciellt för gammastrålning, avståndet mellan sond och källa kan avsevärt påverka resultatet.
Lågenergi Beta-strålning är ännu mer kritisk, eftersom de lätt absorberas från luften. Även små förändringar i avstånd kan avsevärt ändra antalet partiklar som upptäcks.
Mät den naturliga bakgrunden: den oumbärliga referenspunkten
Geigerräknaren mäter alltid summan av källans radioaktivitet och den naturliga miljöbakgrunden.
Det senare genereras främst av:
- kosmiska strålar;
- Radon finns i luften;
- byggnadsmaterial;
- markens naturliga radioaktivitet.
Innan någon mätning utförs är det därför lämpligt att detektera miljöbakgrunden med samma insamlingstid som sedan kommer att användas för källan.
Till exempel:
- naturlig bakgrund: 25 CPM;
- källa + botten: 45 CPM;
Ökningen som enbart beror på källan kommer därför att vara lika med 20 CPM.
Utan denna operation, en lågaktivitetskälla kan vara svår att skilja från den naturliga bakgrunden.
Fördelen med högkänsliga sonder
Valet av sond kan avsevärt påverka kvaliteten på mätningen.
Traditionella små geigerrör har en begränsad känslig yta och kräver längre upptagningstider för att få betydande resultat.
Professionella sonder av pannkakstyp, som KJV 7317, istället ha:
- stor känslig yta;
- tunt glimmerfönster;
- hög detektionseffektivitet.
Dessa egenskaper gör det möjligt att fånga upp ett större antal partiklar och att mer effektivt detektera till och med lågenergi Beta-strålning som traditionella geigerrör kan mäta med mindre känslighet..
Ett högre antal räkningar innebär också lägre statistiska fel och kortare mättider.
CPM o µSv/h? Vilken enhet som ska användas?
För utvärdering av lågaktivitetskällor är det i allmänhet att föredra att använda de värden som uttrycks i:
- CPM (Räknar per minut);
- CPS (Antal per sekund).
CPM:erna representerar i själva verket de data som faktiskt mäts av detektorn.
Värdet uttryckt i µSv/h härrör från en matematisk omvandling som utförs av instrumentets mjukvara på basis av specifika kalibreringsfaktorer.
Eftersom dessa koefficienter kan variera beroende på strålningsenergin och vilken typ av isotop som finns, CPM-värdet är ofta den mest objektiva och tillförlitliga parametern för att jämföra olika källor.
Slutsatser
Att korrekt mäta en lågaktiv radioaktiv källa kräver tålamod, metod och goda kunskaper om radiometrins grundläggande principer.
Användning av adekvata förvärvstider, den förebyggande åtgärden av den naturliga bakgrunden, upprepningen av förvärv och användningen av mycket känsliga sonder gör att exakta och repeterbara resultat kan erhållas.
Även den bästa Geigerräknaren kan inte ersätta en korrekt mätmetod.
Av denna anledning, vid mätningar av svagt radioaktiva källor, tålamod och teknik är ofta viktigare än den prestanda som deklareras av det instrument som används.