47
VHM8EP3MTET V HObOM nPMPOftHO-MATEMATMNKM UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATICKI FAKULTET DEPARTMAN ZA FIZIKU HPHM/bEHO ^ 3 OPfAHHSJEfl. C'ffj JAH?Hi_._ " ! & P O J ; ?//* | Hansman Jan REDUKCIJA FONA PRIMENOM Fe i Pb ZA§TITE -diplomski rad- NOVI SAD.januar 2003

University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

VHM8EP3MTET V HObOMnPMPOftHO-MATEMATMNKM

UNIVERZITET U NOVOM SADUPRIRODNO-MATEMATICKI FAKULTET

DEPARTMAN ZA FIZIKU

HPHM/bEHO ^ 3

OPfAHHSJEfl.

C'ffj

JAH?Hi_._ "!

& P O J ;

?//* |

Hansman Jan

REDUKCIJA FONA PRIMENOM Fe i Pb ZA§TITE-diplomski rad-

NOVI SAD.januar 2003

Page 2: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Zahvaljlljcm se svim zaposlenim u Lahoratoriji :u Nuklcarnu ftziku na podrsci i pomociprilikom i:radc o\vg diplomskog rada.

Page 3: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

SADRZAJl.Uvod 42.Gama zraci 42.1.Izvori gama zraka 42.2.Spektri gama zraka 42.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 63.Energijska kalibracija i kalibracija efikasnosti 73.1.Kalibracioni izvori 73.2.Energijska kalibracija 73.3.Kalibracija efikasnosti 74.Izvori i komponente fona S4.1.Radioaktivno okruzenje 94.2.Kosmicki zraci 12S.Gamaspektrometrijaniskihaktivnosti 14S.l.Optimalizacija vremcna merenja 155.2.Polozaj izvora gama /.raka 155.3.Smanjivanje fona u gama spektrometriji K>6.Niskofonski Ge spektrometri P6.1.Niskofonski gama spektrometri sa zastitom od Pb 176.2.Niskofonski gama spektrometri sa zastitom od Fe P6.3.Niskofonski spektrometri sa aktivnom /astitom IS6.4.Niskofonski spektrometar sa aktivnom zastitom u DFNS 197.Ge detektori u DFNS 197.1.HPGedetektor 197.2.Gamma-XHPGedetektor 19S.Uredaji za obradu signala u spektromctarskom sistemu 209.Gama linije u spektrima fona 219.1.HPGebezzastite 219.2.HPGeuFe zastiti 269.3.GmXbezzastite 279.4.GmX u Fe zastiti 329.5.GmX u Pb zastiti 359.6.GmXu Pb-*-Cu+Azotxastiti 37lO.Zakljucak 39Reference 4 ( >

Page 4: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

l.UvodMerenja u nuklearnoj fizici su znacajna u fundamentalnim istrazivanjima a takodc i u

ekologiji,medicinskoj fizici,zastiti zivotne srcdine i d rugim pr imenjcnim ohlastima./.hog toga jeznacajno detaljno poznavati karakteristikc mernog sistcma.

Tokom istorije nuklearne fizikc razvijen je niz razlicitih detektora.Rad svih detektora sezasniva na istom principu:predaji dela i l i celokupne energije detektoru gdc sc ona pretvara uoblik dostupan ljudskom opazanju.Elektromagretno zracenje u aktivnoj /apremim detektorastvara naelektrisane cestice.Naelektrisane cestice predaju svoju energiju matoriji pri direktnomsudaru sa atomskim elektronima i tako ekscituju ili jonizuju atome.Nacin na k o j i dola/i dopretvaranja energije zavisi od vrste detektora i njegove konstrukcije.Elektricni signal form i ran udetektoru se obraduje odgovarajucom elektronikom.

Glavni materijali za izradu zastite za niskofonske Ge detektore su Pb i Fe.Oba matcrijala imajusvoje prednosti u odnosu na onaj drugi materijal [SLIVKA 00].

2.Gama zraciGama zraci nastaju pri deekscitaciji pobudenih nuklearnih stanja u je/grima

atoma.Popunjavanje stanja odnosno njihovo pobudivanje moze se oslvarili putem nuk lea rn ihreakcija i radioaktivnim raspadom jczgra(a,f5 raspad).Radioaktivnim raspaclom dola/i dopromene rcdnog brojajezgra.Pocetno jezgro se naziva jezgro predak a krajnje.jczgro potomak./.aradioaktivni izvor y zraka se obicno uzima ime prctka iako 7 zraci najccsce nastaju prcla/omizmedu razl ici t ih stanja u potomku.Jezgro.emisijom j yraka dolazi do osnovnog stanja kqje mo/ebiti stabilno ili podlozno daljem raspadu.

2.1.Izvori gama zrakaPod pojmom "izvor" se podrazumeva makroskopska kolicina materi jala koja sadr/.i atome ko j i

emituju nuklearno i atomsko zracenje.Sem atoma emitera tu su ukljuceni i nosaci radioizotopa imaterijali matriksa.Izvore delimo u dve kategorije:l)izvori koji sadrze radioaktivni materijal i kontinuirano emituju zracenje;2)izvori koji emituju fotone kada se ozradiju spolja ccsticama i/ili fotonima;

Radioaktivni izvori sadrze radioaktivne atome ili u stabilnom matcri ja lu nosaca od istogelementa ili u matriksu od drugih elemenata i l i jedinjenja.

Izvori pobudeni spoljasnjim zracenjem sadrze atome neaktivnog materijala koji nakon dcjstvacestica ili fotona emituju ji\i X zrake.

Izvori se prema dimenzijama dele na tackaste.povrsinske i prostorne.Strogo govorcci.svi i /vorisu prostorni i trodimenzionalni.mnogi od njih se mogu tretirati kao tackasti i l i povrsinski. slozavisi od dimenzija izvora u odnosu na rastojanjc izvor-detcktor.Pod tackast im i/vorom sepodrazumeva izvor cije su dimenzije dovoljno male da je za dati eksperiment ellkasnosl detckcijcista kao za idealni tackasti izvor.Povrsinski izvor je takav izvor dja debljina jc dovoljno mala daefikasnost,ukljucujuci i efekte geometrije i atenuacije.bude ista kao za beskonacno tanak i /vnriste velicine.

2.2.Spektri y zrakaCilj j spektrometrijskog merenja je odredivanje energije i broja fotona kojc emitujc i/vor ,sto sc

koristi za identifikaciju i odredivanje aktivnosti radionuklida.

Page 5: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

!0°r n

Slika l.-Spektar '37CsSpektroskopija i detekcija y zracenja pomocu poluprovodnickih dctcktora sc zasniva na i r i

efekta:l)fotoefekat;2)Komptonov efekat;3)efekat stvaranja parova.Detekcija je posredna jer elektroni nastali u ovim intcrakcijama vrse daljnju j on ixac i j u iekscitaciju.

Originalni y spektar radioaktivnog izvora ima diskrelan karaktcr.Zbog statisl icke prirodcnastanka folona i stvaranja naelcktrisanih cestica. l i n i j a u spcktru n i j e ostra .vcc imakarakteristican oblik Gausove krive i na/iva so l in i ja fotovrlia (pik totalne apsorpcije). Pik totalneapsorpcije nastaje kada upadni y kvant svu svoju energiju ostavi u detektoru i ponekad cini samomali deo ukupnog odbroja,ali upra\'o on daje korisnu informaciju.Ostatak otpada na spektralnikontinuum cije prisustvo ne mozemo izbeci.Na osno\-u polozaja vrha totalne apsorpcije utvrdujese o kojem radionuklidu se radi (koja y linija) a na osnovu povrsine vrha (odhroja signala podvrhom) se odreduje aktivnost radionuklida.

Kod Komptonovog efckta.elasticnim rasejanjcm. futon slohodnom c lek t runu preda energ i ju udnultc do nekc maksimalnc:

IE

gde je E energija primarnog fotona a moc2 energija mirovanja clektrona i na spektru sc uoca\kao kontinualni fon.

Page 6: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Proizvodnja parova je glavni mehani/am interakcije za y zrake energije iznad nckoliko McV.Uovom procesu se u Kulonovom polju jezgra.encrgija fotona pretvara u par elektron-

pozitron.Energija fotona mora biti veca od 2moc2=1022keV (dvostruka cncrgija koja odgovaramasi elektrona u mirovanju).Elektron i pozitron se usporavajti u okolnom m a t c r i j a l u a pozitron nakraju reaguje sa nekim od elektrona,anihilira se .i nastaju dva fotona sa cncrgijama oko 511 kcV.Zbog odrzanja impulsa ova dva fotona se emituju u pribl izno suprotnim pravcima./.bogDoplerovog efekta,koji nastaje zbog kretanja elektrona na mestu anihilacije.prirodna sirina linijcfotona je oko 2 keV.

2.3.AnaIiticko prcdstavljanje spektralnih komponcntiPodaci u oblasti vrha se opisuju sa dve analiticke funkcije:jedna prcclstavlja spckiralni

fon (kontinuum) a druga predstavlja vrh.Za opisivanje kontinuuma ispod vrha se najcesce koristeanalitic"ke funkcije koje se sastoje iz dve komponente:prva je neki polinom niskog reda z.aopisivanje doprinosa od fotona visih energija i koja predstavlja osnovu za ceo region ispod vrha adruga komponenta opisuje skokoviti porast na niskoenergetskoj strani spcktra.Izrazi za prvukomponentu variraju od konstante do polinoma treceg reda.Linearna funkcija aproksimirakontinuum dovoljno dobro,osim ako se u posmatranom delu ne nalazi komptonska ivica.Za drugukomponentu je najjednostavnije koristiti prostu stepenastu funkciju sa prckidom na mcstucentroide vrha.

U idealnom slucaju vrh totalne apsorpcijc bi se ana l i t i ck i mogao prccls tavi t i Gausovomfunkcijom:

/(*) = K? 2- (2)gde je Y amplituda.X centroida a a polusirina na visini Y/Ve.U praksi, \'rh inia produ/etak.rcp nastrani nize energije a moguce i na strani vise energije.narocito kod velikih brzina brqjanja.Zato scoblik vrha cesto mora opisivati slozenim funkcijama.Broj parametara koji figurise u analitickomobliku takvih funkcija se krece i do 9 u slucaju gausijana sa dva eksponencijalno opadajuca rcpasa obe strane.Metode prilagodavanja se vrse i za multiplete.Za dublct .funkcija za pn'Iagodavanjeje suma dve funkcije identicnog oblika.ali sa razlicitim vrednostima parametara.7.a korcktnoanaliziranje multipleta.obicno se i vrhovi i kontinuum moraju predstaviti funkcijama kojc subolje aproksimacije merenih oblika nego sto su to jednostavni gausijani.

PovrSina vrha se moze uzeti da je integral odgovarajuceg dela analiticke funkcije.Neto povrsinavrha koja je od znacaja N,dobija se tako sto se od ukupne povrsine A ocluzme iznos povrsinc Bispod analiticke funkcije koja opisuje kontinuum:N=A-B.

Racunarski programi za obradu spektra moraju sem vrednosti podesavanih parametara.daiskazu i njihove varijancije.Nesigurnost povrsine gausijana se moze i/.racimati i/ \a r i janci jcamplitude Y i sirine a i njihove kovurijandje.

Ako se odredi odbroj pod vrhom (povrsina) N.tada sc dobijeni rezultat na\ 'odi kao vrcdnosl saodgovarajucom granicom poverenja: N±kdi,sto znaci da odbroj lezi sa odgovarajucim stepcnompoverenja unutar granica N-kan i N+kan.Za nivo poverenja od 90% rezultat se predstavlja kaoN±1.6450n.Najcesce se koristi jednostruka standardna devijacija an sa nivoom poverenja od68.3%.Za jednokanalno brojanje i za slucaj kada se vrh i kontinuum odreduju iz istog broja

kanalaje an=

Page 7: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

3.Energijska kalibracija i kalibracija efikasnosti3.1.KaIibracioni izvoriSpektrometri se pre merenja energije fotona i brzinc emisije moraju kalibrisati.Za kalibraciju

energije se mogu upotrebiti svi tipovi izvora fotona dobro poznatih energija. l /vori ci ja jeaktivnost izvedena iz apsolutnih merenja kakva se vrse u laboratorijama za standardizaciju senazivaju "standardni"izvori.Standardni izvor se uvek koristi kao celina.tako da sc aktivnost kojudeklarise proizvodac odnosi na ceo izvor.Kalibracioni izvori su najcesc'e u ob l iku slandardnihrastvora ili u obliku cvrstih kvazi-tackastih izvora.

3.2.Energijska kalibracijaCilj energijske kalibracije je dobijanje veze izmedu pozicija vrhova u spcktru i oclgovarajucih

energija y zraka,odnosno definisanje korespodencije izmedu kanala i energije.Upotrebom 4096kanala (polovina memorije) visekanalnog analizatora za snimanje oblasti od 0 do 2 McV,dobijase energijska kalibracija od oko 0.5 keV po kanalu.

Energijska kalibracija se izvodi na osnovu spektra izvora koji emituje y zrake sa preciznopoznatim energijama i povezivanjem izmerene pozicije vrhova sa odgovarajucim energijama.

Kalibracioni izvori mogu sadrzavati jedan ili vise radionuklida.ali kalibracionc energije trcba dapokrivaju ceo interval u kome se koristi spektrometar.Najjednostavnija energijska kalibracija sc

izvodi snimanjem spektra izvora koji se sastoji iz smesc I 5 2 Eu i 154 Eu.NajcSesce se energija moze predstaviti kao linearna funkcija kanala:E(x)= a fb.\.gdc jc x rcdni

broj kanala a E energija.Nekada je dovoljno da sc parametri a i b odredc i/ samo dva dobro

odabrana vrha.Ako su energije ovih vrhova Ei i F,2 a pozicije na kanalima x i i xz. tada jc) = £ + / -r1 J 1£L ( v_v )

Razlika izmedu E(x) i prave energije uglavnom zavisi od odstupanja od linearnosti sistcmapojacavac-analizator.Posto su odstupanja najveca na krajevima kanalnog intervala visekanalnoganalizatora,najbolje je izbegavati pr\ih i poslednjih 10% kanalnog intervala.Odstupanja poznatihenergija y zraka od vrednosti dobijenih po (3) krecu se oko fcO.2 kanala.7a starijc sistcmc mogupostojati i odstupanja izrazena vecim brojem kanala.Poboljsanje energijske kalibracije se mozepostici koriscenjem vise y linija poznatih energija.Vrednosti parametara a i b sc onda dobijajumetodom najmanjih kvadrata.

Odstupanje kalibrisane od prave energije se moze smanjiti za red velicinc ako sc uzme umcstolinearne,da je energija kvadratna funkcija kanala E(x)= a+bx^cx2.Vrednosti parametara a.b i c semogu izracunati iz energija i pozicija najmanje tri vrha,ali se obicno odrcduju prilagoclavanjemfunkcije metodom najmanjih kvadrata koristcci skup od 4 ili vise vrhova.

3.3.Kalibracija efikasnostiPod eksperimentalnorn kalibracijom efikasnosti sc podrazumeva kalibracija dctcktora na

efikasnost vrha totalne apsorpcije e.Ova cfikasnost prcdstavlja odnos odbroja N\ pod \'rhom. utoku izvesnog vremenskog interval;! At i ukupnog brojay kvanata N».\ date energije sto ih jcizvor emitovao u istom vremenskom intervalu:

W.. _ .V^

N..,, An At

A[Bg] je srednja aktivnost izvora u toku tog intervala vremena :

Page 8: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

(5)

a pr je verovatnoca emisije odgovarajucihy zraka.Srcdnja br/ina brojanja pod vrhom (okom istogintervala vremena R[l/s] je

R = (6)

paje

(7).

Poznate velicine su aktivnost kalibracionog izvora i vrednost p? za y linijc kojc sc koristcprilikom kalibracije efikasnosti,dok se vrednosti R dobijaju merenjem.Na ovakav nacin jeomoguceno izracunavanje efikasnosti e za razlicile poznate energije y zraka kojc emitujckalibracioni izvor.Posle toga se konstruise kalibraciona kriva efikasnosti koja predstavlja grallkzavisnosti efikasnosti od energije.

4.1zvori i komponente fonaFon se moze definisati kao spektar dobijen bez ispitivanog izvora odnosno spektar zracenja

koje potice izvan izvora (fon okoline).Kada se posmatraju y zraci neke odrcdene energije LIspektru ,fon se definise kao spektar dobijen kada hi bilo prisutno svo zracenje osim y xraka dateenergije (ukljucuje efekte yzraka visih energija i fon okoline).U spektralnoj analizi je uobicajenoda se u fon ukljuci sve sto ne pripada vrhu.

Osnovni izvori fona y detektora su:a)radioaktivna kontaminacija;b)kosmicki zraci;c)elektricne smetnje.

Brzina brojanja fona potice od:l)eksterne radioaktivnosti,od materijala izvan glavne zastite.jer svi gradevinski matcrijali sadr/eprimordijalnu radioaktivnost.Ova komponenta se zastitom od 10 cm Pb i l i 20 cm Fe redukujc dobeznacajne vrednosti.2)kontaminacije y emiterima zastite i materijalima unutar nje.Pb je najvazniji zastitni materijalzbog svog velikog rednog broja.velike gustine i povoljnih mehanickih osobina.Ncdostatak

novoproizvedenog Pb je taj,sto ono skoro uvek sadr/i znatnc kolicine210Pb.ScIekcijom minerulai posebnom rafinacijom se moze dobiti spccijalno niskoaktivno Pb.U niskofonskc sislcmepostavlja se unutrasnji sloj od staro<j; Pb (iz brodskih olupina ili sa starih kro\ 'ova).Koncentracija

2 I O P b u starom Pb zavisi od vremena proslog od proizvodnje i od pocetne konccntraci je . tako da

staro Pb moze imati istu koncentraciju 210Pb kao i dobro novoproizvedeno Pb .K\a l i t c t Pb semoze odrediti jedino merenjem.

Manji broj niskofonskih sistema (takode i sistem u DFNS) ima zastitu od Fe.koje je liveno pre1952.Fe proizvedeno posle 1952. rnoze sadrzati znacajne kolicine antropogenih radionuklida

(narocito 60Co).

Page 9: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Kao zastita niskofonskih sistema se koriste i Cu,AI.Hg .razni plasticni materijali (akr i l . te f lon . . . )i staklo.

Radiokontaminacija Cu se moze svesti na najmanju meru,pa se Cu koristi za izradu delovadetektora i za unutrasnji sloj zastite.

Al sadrzi kontaminaciju uglavnom od serije U.Hg je izgubila na znacaju /hog prakt icnost i Cu.3)radona koji difunduje u supljine zastite, i njcgovih potomaka;4)sekundarnih fotona i elektrona,proizvedenih mionima i protonima u materijalu stita:5)neutrona,indukovanih mionima i protonima (uglavnom u zastiti);6)miona (curenje miona u sisteme sa antikosmickom zastitom).

4.1.Radioaktivno okruzenjeRadionuklidi se prema poreklu dele na 3 kategorije:

l)Primarni radionuklidi,stvoreni nukleosintezom u vremc kada i sva supstanca solarnog

sistema.Radioizotopi ove kategorije imaju poluzivot uporediv sa staroscu Zcmlje (4.5 \9 god)ili duzi,a ovde spadaju i kratkozivcci izotopi iz tri radioaktivna niza koja pocinju clugozivccim

2 3 2 T h , 2 3 5 U i 2 3 8 U .2)Sekundarni radionuklidi:

2a)Kosmogeni radionuklidi proizvedeni delovanjem kosmickih zraka na /.emaljsku i

vanzemaljsku supstancijii.Najvazniji kosmogeni radionuklidi su 3H i MC,koji sc trajnoproizvode kosmickim zracima u stratosferi.

2b)Antropogeni radionuklidi,koji se proizvode u nuklearnim reaktorima,niiklcarnim bombnma iakceleratorima.To su produkti fisije.aktivacije i transuranski element!.

Zracenje radionuklida u y spektrometriji niskih aktivnosti stvara omctajuci doprinos signaluniskofonskog sistema a i ono samo inoze biti objekt ispitivanja.

Izvor fona moze biti eksterna ili interna radioaktivnost.Eksterna radioakti\t police od K.Th iU u materijalima laboratorije (zgrade).Interna radioaktivnost police od radionuklida u zastiti kojaopkoljava detektor i od materijala unutar zastite.ukljucujuci i sam detektor.

TABELA l:najccsci radioizotopiIZOTOP40 K

232 Th238 U

POLUZIVOT (god)

1.25 x 109

14.0 x 109

4.5 x l O 9

SPEC.AKTIVNOST (Bq/kg)

2.95 x l O 4

4.02 x 106

12.3x 106

y/raspadu(>50 kcV)0.11

2.08

1.80

Page 10: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Uranijum-Radijumov niz

238y 234pa

.5xl09g / J - l u m m >99%

cc| &/ i.p. 0.63% // " /234Th / /

234Pa /24.,dan g.£ /

o^--->

222Rn3.824d

a./

218p0 P ^ 218At P ^

3.05min * 2s *0.02% O.I0/

av>99% a r

2i"Pb p 2MBi p ^26.8min 9.7min >9go/

a ^0.04%210J1 P

. . . . ^1.32min ""

234y

W* 2.47xl05g

P o' v

230^

8 0\104L'

av

2 2 6Ra1602g

218Rn0.035 s

av

214p0

1.64xlO-4s

a^r

210pb P 210Bi P 210p0

20.4g 5.01d 138.4J

a v5xlO-5% v (x

206T] 206pb

10

Page 11: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Urani jum-Aktini jumov niz

1 1

Page 12: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Torijumov niz

2 1 2Bi60.6min

<ii 36%r

P

^64<

212p0

3xlO-9s

<i

Xr

208J1

3.05min

PW

208ph

stabilan

4.2.Kosmicki zraciNajvazniji i najtezi deo tehnike merenja niskih aktivnosti je potiskivanje doprinosa kosmickog

zracenja fonu osnovnog detektora do najnizeg moguceg nivoa.Kosmicki zraci se mogu svesti nabeznacajan nivo smestanjem mernog sistema duboko pod zemlju (obicno se iz ckonomskihrazloga to ne radi).Najcesce su laboratorije na povrsini (laboratorija na departmanu za fiziku uNovom Sadu-DFNS),ciju spoljasnju zastitu cine tavanice i zidovi zgrade i l i su plitko ukopane paimaju apsorbujuci sloj od nekoliko metara stena ili zemlje.Ukupni apsorbujuci sloj iznad sistemase naziva pokrivni sloj (eng.OVERBURDEN) i izrazava se u g/cm2 ili u metrima vodenogekvivalenta (mwe=100 g/cm2).

Page 13: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Cestice kosmickih zraka koje stizu u atmosferu Zemlje su jezgra lakih atoma sa visokomenergijom.-protoni (86%),jezgra He (12.7%) i tezajezgra (1.3%).Interakcijom kosmickih zraka saatmosferom proizvode se sekundarne cestice-cesticc formirane u atmosferi i cvrstoj zcmlji i ykvanti,iako ove cestice mogu nastati i u vise koraka.

Visokoenergijski protoni ,u proseku,u svakom Sudani guhc oko polovinc svojcenergije.Prolaskom kroz atmosferu njihov broj i energija opaclaju.Sudarima sa atomskimjezgrima atmosfere (najcesce N i O) dolazi do visestrukih clasticnih i neclasticnih sudara.Moguse emitovati i protoni,neutron! ili pioni sa energijaina od 200 do 500 MeV.prete/no u pravcuupadnog protona.Posle togajezgro ostaje u pobudenom stariju i emi tu ju se clodatni nukieoni saenergijom u sirokom spektru ,koji ima maksimum na oko 1 MeV i proteze se do iznad 10MeV.Kada je energija upadnog protona ispod 1 GeV emituju se uglavnom protoni i neutroni aako je iznad 1 GeV obicno je vcci broj piona.Osim novonastalih protona.i visokoenergijskineutroni i pioni mogu prouzrokovati istu vrstu sudara.sa slicnom duzinom interakcije (formirajunukleonski deo kosmickih zraka i zajednicki se zovu hadroni).

Svaki primarni proton proizvede u atmosferi oko 20 neutrona sirokog spektra energije.Putanjaneutrona u atmosferi je duza od putanje protonajer oni ne gube energiju na jonizaciju .Neutronise usporavaju elasticnim i neelasticnim sudarima sa jezgrima u atmosferi.sve dok ne buduzahvaceni u nekojezgro.

electron-photon

component

muoniccomponent

Slika 2.-Nastajanje i sitdhina ccstica kosmickih zraka u a tin as fa.

13

Page 14: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Pioni se proizvode u visokoenergijskim kaskadnim sudarima,sa priblixno istom vcrovatnocom

za sve tri vrste piona:pozitivni rr+,negativni n~ i neutraini 7r°.Svi su nestabilni sa kratkim srednjimzivotom T:

7r±-»n± + v T=2.6.\8s ; 7r0-*2v+v t=1.8 x 10~ 1 6 s .Naelektrisani pioni snax.no interaguju sa jcxgrima i doprinose p r o i x v o d n j i miona . c i j i pnnackretanja je priblizno isti kao i kod piona.Mioni su vrlo prodorni (presek xa intcrakci ju sa jcxgrima

je samo 2 \29 cnT2 - 20 (.ibarn) i gube energiju samo elektromagnctnom intcrakcijom(jonizacija.ekscitacija.zakocno zracenje.stvaranje parova).Zbog toga jc energijski spektar mionaskoro isti kao spektar piona od kojih nastaju.Spektar miona se ipak pri prolaxu krox atmosfcrumodifikuje zbog jonizacionih gubitaka.raspada i zahvata suprotno naelcktrisanih miona.Velikibroj miona se u letu raspada na elektron i neutrino.

Elektroni u kosmickim zracima gube energiju uglavnom xakocnim xraccnjcm emiuijuci f'otone

skoro ravnog spektra koji se proteze od nule do pocetne cnergijc elcktrona Fb.Srednja duxina

Xo,koju prede elektron pre emisije fotona se zove radijaciona duzina.Za fotone visoke energije.najverovatniji proces je proizvodnja paro\a.Srcdnja duxina koju

prede foton je slicna radijacionoj dux.ini elcktrona.Ponavljanjc kombinovanog efeklavisokoenergijskih fotona i clektrona proixvodi clcktromagnetne pljuskovc (kaskadc).

10

U

CJQ.

COQ.

10'

.5

0 200 400 600 800 1000 1200Deapth in atmosphere, g/cm

Slika 3.-Fluksevi cestica kosmickih zraku u ciimosfc'ri

S.Gama spektrometrija niskih nkti\nostiMerenje niskih aktivnosti se koristi od kontrole kontaminacije prehrambcnih proixvoda.pa do

proucavanja fundamentalm'h procesa u fizici i astrofizici.U y spektromctriji niskih aktivnostinajvazniji su poluprovodnicki Gc dctcktori i scintilacioni Nal(Tl) dctcktori.Za povccanjcosetljivosti ovih dctektora preduzimaju se ugla\ 'nom mere xa smanjivanjc brxine brojanja fona:

Page 15: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

-detektor se opkoljava debelim spoljasnjim zastitnim slojem od Pb ill Fe (najcesce od okolOcmPb);

-dodaje se unutrasnji sloj vrlo cistog materijala.kao sto je staro Pb cisto od kontaminacije sa

210 Pb ill elektroliticki rafinirani Cu;- moze se dodati i unutraSnji sloj parafina sa B da bi se termalizovali i apsorbovali neutroni

proizvedeni u spoljasnjem zastitnom sloju protonima iz kosmickih zraka;-osnovni detektor se moze opkoliti sistemom antikosmickih brojaca za potiskivanje fona od

kosmickih miona i protona.Najcesce koriscen sistem u y spektrometriji niskih aktivnosti je Ge spektrometar.cija prednost suveliki uzorci (reda 1 kg) za koje obicno nije potrebna velika priprema zbog velike prodorne modfotona.Njihova visoka rezolucija efektivno smanjuje fon.daje sigurnu identifikaciju y zraka iomogucava istovremeno odredivanje koncentracije aktivnosti pojedinacnih rad ionuk l ida unjihovoj smesi.Nedostatak im jejedino mala ukupna efikasnost (svega nekoliko proccnata).

S.l.Optimalizacija vremena merenjaPreciznost brzine brojanja,kad se meri jacina slabih radioaktivnih izvora (ncx.anemarljiva brzina

brojanja fona,poluzivot duzi od razumno dugog vremena merenja),se moze proizvoljno povecatiproduzavajuci vreme merenja.Kada je poluzivot izvora istog reda vclicine kao vreinemerenja.moze se definisati neko optimalno vreme merenja.Ako se optimum prekoraci.dola/i dododavanja odbroja fona odbroju sada vec oslabljenog izvora i do degradacije prikupljcneinformacije o brzini brojanja.U praksi se optimalno vreme merenja cesto procenjuje in tu i t ivno .5.2.Polozaj izvora gama zraka

Niske aktivnosti uzoraka koje se odreduju primenom niskofonskey spektromctrije uslovljavajupostavljanje uzorka uz sam detektor.Prednosti malog rastojanja izvor-detektor su:

-veca brzina brojanja za datu aktivnost izvora;-manji uticaj pozadinskog zracenja okoline;-krace vreme merenja za zahtevani odbroj u vrhovima;-veci odbroj u vrhovima za dato vreme merenja;-mogucnost uzimanja manje kolicine uzorka i time smanjenje korekcije na atenuaciju:-smanjenje atenuacije fotona u vazduhu (za niskoenergetske fotone).

Medutim treba imati u vidu i izvesne nezeljene posledice postavke uzorka na blisko rastojanje uodnosu na detektor:

-potrebne su znatnije korekcije na koincidentno sumiranje;-vece korekcije na nasumic'no sumiranje za datu aktivnost izvora;-slabija procena atenuacije fotona u rasprostranjenim izvorima;-veca osetljivost efikasnosti detekcije na male promene oblika izvora i njegovog polozaja.Maksimalni efektivni prostorni ugao postize se u geometrijama u kojima ili izvor opkoljava

detektor kada je izvor veliki,ili kada detektor opkoljava izvor kada je izvor mali.Zbog toga seovakve postavke favorizuju kod merenja niskih aktivnosti.Najveca efikasnost se moze postici ugeometriji sa detektorima oblika janie.

15

Page 16: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

*#%- n 4>' ' i //.;>Q 3<-V

0

•••'/ v^f 1 ''.'• '•<'•

'..:•','

'/''•'

. .• .• *. .•

D. -•'.•;

•;<EE!

D

a) b) c) d)

Slika 4.-Najcesce koriscene geometrije merenja(D=dctektor,Q=izvor) niskih ctktivnosli:ajizvor u obliku diska na kapi detektora:b)boca sa tecnim uzorkom na kapi detektora;c)tecni uzorak u Marinelijevom peharu;d)izvor unutar detektora oblikajaine;

5.3.Smanjivanje fona u y spektrometrijiFon niskofonskih y spektrometarskih sistema police uglavnom od sekundarnog zracenja

proizvedenog mionima iz kosmickih zraka.Za smanjenje njihovog fluksa znacajan je pokrivnisloj.Vecina povrsinskih laboratorija ima samo pokrivni sloj koji im daje zgrada.

Najjednostavniji nacin smanjenja eksternog y zracenja je prekrivanje cele povrsine laboratorijeslojem Pb ili Fe.Pri gradnji se takode mogu odabrati cisti materijali (pesak i cement).Ekstcrnoyzracenje se moze smanjiti i postavljanjem detektora u stit sa dovoljno dcbelimzidovima.Pravljenje glomaznog sistema se izbegava zbog postojanja optimuma debljine a to je 10cm Pb ili 20 cm Fe.Stit od Pb se moze praviti od spoljasnjih 5 cm bilo kakvog Pb i od unutrasnjih5 cm niskoaktivnog Pb.

Koncentracija Rn u laboratoriji se smanjuje dobrom ventilacijom i premazivanjcmodgovarajucim bojama ili presvlacenjem odgovarajucim materijalima poda.zidova i tavanicelaboratorije.

Smanjivanje fona se moze izvrsiti i opkoljavanjem glavnog detektora sistemom zasti tnihdetektora.Cestica koja upadne spolja u sistern.okida i zastitni i glavni detcktor.dok cestica i/uzorka okida samo glavni detektor.Glavni i zastitni detcktor su vezani antikoincidcnino,pa sesignal od spoljasnje upadne cestice ne registruje.Zastitni detektori se mogu podcliti na tri tipa:l)niz posebnih cilindricnih brojaca;2)jedan anularni detektor;3)set pljosnatih brojaca.

6.NISKOFONSKI Ge SPEKTROMETRIU povrSinskim laboratorijama,fon niskofonskih Ge spektrometara police prvenstveno od

kosmifikog zracenja i od njegovih primarnih cestica i od sekundarnog zracenja koje one indukujuu stitu i materijalima unutar njega.

16

Page 17: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Glavne karakteristike spektara fona niskofonskih Ge sistema u povrsinskim laboratorijama su:-Sirok vrh miona na oko 45 MeV;-kontinuum od fotona i elektrona.koji su sekundarno i tercijarno zracenje miona i protona,koji

se proteze od najmanjih do najvecih visina impulsa;-anihilacioni vrh na 511 keV;-y vrhovi proizvedeni neutronima u raznim materijalima.

U spektrima dobrih niskofonskih sistema vrhovi od primarnih i antropogcnih radionuklida suslabi ili sasvim odsutni.6.1.Niskofonski y spektrometri sa zastitom od Pb

Preampli f ier

100 cm3 Ge-diode

10 cm modern lead

5 cm old lead

1 cm copper lining

0 5 JO cm7Slika 5. -Niskofonski Ge spektrometar sa Pb zastitomSvi delovi sistema se prave od izabranih materijala cistih od radioaktivnosti.Detektor se nala/i

u stitu od 15 cm Pb,od cega je spoljasnjih 10 cm bilo kakvo Pb a unutrasnjh 5 cm je odniskoaktivnog Pb (staro Pb).U laboratoriji za nuklearnu fiziku DFNS je napravljena zastita od Pbu vreme izrade ovog diplomskog rada.Zastita ima oblik cilindra i uzdignuta je na drvcno postoljcna 175 mm od poda.Visina komore je 54 cm, spoljasnji precnik je 41 cm . unutrasnji 17 cm adebljina zidova je 12 cm.Sa unutrasnje strane je stavljen i sloj Cu, debljine 1 cm, da bi se smanjiliintenziteti linija fona na nizim energijama.Zbog svoje relativno male zapremine u ovu komoru semoze i uduvavati azot(sto se i radi) i time jos vise smanjiti intenzitet linija fona.

6.2.Niskofonski y spektrometri sa zastitom od FeNiska radioaktivnost uzorka ne bi mogla biti registrovana na fonu okolinc bez obezbedcnih

uslova za niskofonska merenja.Ovde je opisana niskofonska zastita za y spektrometre koja postojiu DFNS.Kao zaStitni materijal je izabrano Fe liveno pre Il.svetskog rata koje ne sadrzi fisioncprodukte iz vazdusnih nuklearnih eksplozija.Da bi zastitna komora bila pogodna za rax.licitcdetektore (sa vertikalnim ili honzontalnim kriostatom),detektor zajedno sa Dewar-ovim sudommoze biti smesten unutar komore.Lokacija komore u zgradi DFNS je takva da je udaljena odsvih izvora zracenja i u kojoj nije radeno sa radioaktivnim izotopima.Zidovi zastitnc komore susastavljeni od limova debljine 1 cm.Limene ploce su isecene sa starog svedskog broda "Orijcntir'.Ploce su ociscene peskarenjem a komora je kompletno montirana bez zavarivanja.Komoraima oblik kocke sa bocnim pomicnim vratima.Debljina zidova komore iznosi 25 cm a korisnazapremina je 1 m3.Na pomicnim vratima se nalaze kruzna vrata (<|)=15 cm) za postavljanjcuzoraka za merenje.Da bi se smanjio uticaj zracenja poclloge,cela komora je uzdignuta sa

17

Page 18: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

betonskog postolja na 0.5 m visine pomoc'u nosaca izradenih od starih zeleznickih sina.Nazidovima komore postoje samo otvori za dolivanje tecnog azota u Devvar-ov sud (fy=2Q mm),zavodenje elektricnih kablova do detektora (<fp= 15 mm) i dva otvora (<()=20 mm) za prinudnuventilaciju.

Merenja performansi komore izvedena su pomocu Ge(Li) spektrometra sa koaksijalnimkristalom sa zatvorenim krajem proizvodaca "Canberra".Osetljiva zapremina detcktora jc oko80 cm3,efikasnost 14.5% a moc razlaganja ispod 2 keV.Signal! iz detektora se prckopretpojacavaca i pojacavaca "Canberra" vocle u visekanalni analizator Nuclear Data 2400 sa4096 kanala.

+

Ip\\f-LK:

I

i

i

=^ fi — j-i — .1 -._ , .. „. — — .pfc

.•r "- • -•, ., • , ,-, 1n . . . _ . , , — . — .

i35,=T l l7iU

V n

. J*T — 1 II

1

\ If

i£3 I

'IP'-"-1"~-~~~"TZ* LT"J(f"V- . . ——

Slika 6.-Konstmkcija Fe zastitne komore u DFNS

Rezultati merenja fona u komori pokazali su da je dobijena kvalitetna univerzalna spoljasnjazaStita za bilo koji poluprovodnic'ki spektrometar.Glavna prednost opisane niskofonske zastite jeu tome Sto omogucuje dalje usavrSavanje i dodatnu redukciju fona (climinisanje radonaprinudnom ventilacijom ,opremanje detektora antikoincidentnom zastitom ili okruzivanjeunutra§njim izolacionim slojem).

Komora moze sluziti i za koincidentnu detekcijujer se u nju mogu istovremeno smestiti i dvadetektora.

6.3.Niskofonski spektrometri sa aktivnom zastitomZa aktivno smanjenje fona se koriste dva tipa antikoincidentnih sistema:

l)uklanjanje fotona nastalih Komptonovim rasejanjem;2)uklanjanje impulsa od interakcije visokoenergijskog kosmickog zracenja;

Ge detektor se opkoljava,sto je potpunije moguce.zastitnim detektorom (Nal(TI) ili BGOdetektor,ili njihova kombinacija).

18

Page 19: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Debljina scintilatora mora biti dovoljna da sa velikom verovatnocom zaustavi rasejane fotone.Uzavisnosti od materijala scintilatora potrebna je razlicita debljina sloja (za BGO je potrebno 0.4debljine Nal(Tl)).

Scintilacioni zastitni detektor je najcesce oblika cevi sa debelim zidovima u koju je sa jednestrane uvucen Ge detektor.

Nedostaci antikomptonskih sistema su:-velicina uzorka je ogranicena;-elektronika je kompleksna.Za redukciju kosmickog zracenja u niskofonskim sistemima se sve vse koristc spoljasnji

zastitni detektori velike povrsine.Zastitni detektori se postavljaju sa svih sest strana pasivnezastite,ali najveci doprinos smanjenju kosmickog fona (oko 76 %) daje detektor postavljcnodgore, pa postoje i sistemi sa samo jednim ovakvim detektorom.

6.4.Niskofonski spektrometar sa aktivnom zastitom u DFNSU zastitnu komoru od Fe se postavlja Nal(Tl) detektor za zastitu HPGe detcklora.Zastilni

detektor je Bicron 9HW9/(6)2L.Signal! se kroz pretpojacavac Canberra 2005 i pojacavac 1413vode u visekanalni analizator Canberra Series 35+MCA.

Energijski odziv Nal(TI) moze odstupati od linearnosti i do 15% ali najveci nedostatak Nal(TI)je slaba energijska rezolucija.Glavna prednost je njegova efikasnost detekcije (skoro dva redavelicine veca od HPGe).

Kombinacija nadmocna rezolucije HPGe sa efikasnoscu Nal(Tl) detektora se vrsi radipostizanja nizih granica detekcije.

7.Ge detektori u DFNST.l.HPGe detektorGamma spektrometrijski sistem za merenje niskih aktivnosti u laboratory'! za nuklcarnu fiziku

DFNS sastoji se iz detektora,niskofonske zastitne komore,bloka uredaja za obradusignala,kalibracionih izvora i racunara sa odgovarajucim softverom.

Merenja se vrse na poluprovodnickom detektoru cija je aktivna zapremina izradena odgermanijuma visoke cistoce (HPGe),proizvodaca CANBERRA Model G.C.2520-7600.

Radna temperatura je 77K i odrzava se pomocu kriostata koji je u kontaktu sa tecnim a/otomkoji se cuva u Dewar-ovom sudu.Kriostatska konfiguracija dozvoljava da se detektor i poredpostojanja komore kao niskofonske zastite,dodatno opkoli zastitnim materijalom cime bi se fonredukovao za jos jedan red velicine.a narocito doprinos od Dewap-ovog suda.

Sakupljanje slobodnih nosilaca naelektrisanja nastalih upadima y kvanata i sprecavanje njihoverekombinacije se vrSi pomocu izvora visokog (do 5 kV),stabilnog napona na koji je prikljucendetektor.

7.2.Gamma-X HPGe detektorOsim HPGe detektora u DFNS postoji i Gamma-X HPGe detektor (GMX).Aktivna zapremina

GMX detektora je izradena od germanijuma visoke cistoce (HPGe),proizvodaca ORTEC.USA.tipLLB-GMX-HJ,relativne efikasnosti 32%.

Oznake znace:LLB(very low background)-detektor namenjen za merenja u uslovima niskog fona;HJ-oznaka konfiguracije kriostatskog sistema koja omogucuje merenje u niskofonskim

uslovima;GMX-koaksijalni Ge detektor dizajniran i za X i za y spektroskopiju;

Spoljasnji jonski implantiran kontakt detektorskog sistema sadrzi bor i ima debl j inu 0.3 ).im.Obifini koaksijalni HPGe detektori imaju spoljasnji kontakt debljine od 500 do 1000 (.on,pa je

19

Page 20: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

efikasnost detekcije niskoenergetskih y kvanata (E<100 keV) kod GMX detektora znatno vccanego kod obicnih HPGe detektora.Kao unutrasnji kontakt sluzi litijumski difuzioni sloj debljine0.9 mm.Tanki ulazni prozor nacinjen je od berilijuma debljine 0.5 mm,koeficijenta transparencijepriblizno 95% na 5.9 keV.

Radna temperatura je 77 K i odrzava se pornocu kriostata koji je u kontaktu sa tecnim a/.otoinkoji se £uva u Dewar-ovom sudu (isto kao kod HPGe detektora).

GMX je takode prikljucen na izvor visokog napona (do 5 kV).S.Uredaji za obradu signala u spektrometarskom sistemuSistem za snimanje i obradu spektra.osim detektora y zracenja i izvora visokog napona

(koris'cen je CANBERRA H.V.Power Supply model 3105) sadrzi i:l)Pretpojacavac ORTEC 257N,sa filterom za visoki napon.Inegralna i diferencijalnanelinearnost je <0.05% na 90% dinamickog opsega pretpojacavaca a njegova temperaturnanestabilnost je <50 ppm/°C.Osnovna uloga pretpojacavaca je izdvajanje signala iz detektora bezznacajnog smanjenja postojeceg odnosa signal/sum.Zato je pretpojacavac lociran uz saindetektor.

Blok shema sisterna za snimanje i obradu spektra y zracenja2)Pojacavac CANBERRA 2021,integralne nelinearnosti <0.05% za ceo dinamicki opseg prikonstanti integracije od 2 j^s.Grubi stepen pojacanja je 100 a fini 0.3.Promena pojacanja uslcdvarijacije temperature je manja od 75 ppm/°C.Osnovni zadatak pojacavaca je uvecanje amplitudepretpojacavackog izlaznog impulsa sa milivoltskog opsega na 0.1-10 V opseg.Pojacavac moraraditi u rezimu linearnog pojacanja (mora povecavati amplitudu impulsa srazmerno prvobitnojvisini).

20

Page 21: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

3)Analogno-digitaIni konvertor CANBERRA 8075 sa maksimalnim opsegom konverzijc od8192 kanala.Ovaj uredaj meri maksimum amplitude analognog ulaznog impulsa i prctvaraizmerenu vrednost u digitalni broj.4)Vi$ekanalni analizator CANBERRA 35+MCA sa 8192 kanala.Memorijski prostor jcpodeljen na dva dela sa po 4096 kanala.sto omogucava rad dva detektora.Visckanalni anal i /a torrazvrstava.sortira brojeve dobijene za amplitude signala po odgovarajucim kana l ima .S i r inakanala odgovara nekom energetskom intervalu AE a svakom kanalu odgovara odredenaenergija.Tako spektar koji daje visekanalni analizator predstavlja zavisnost broj a impulsa unutarodredenog kanala u funkciji polozaja kanala.5)Racunar PC sa odgovarajucim programom koji omogucava vizuelizaciju.obradu i cuvanjespektra.9.Gama linije u spektrima fona

Snimanje spektara fona je vrseno pomocu HPGe i GmX detektora.koji su se nalazil i van bilokakve zastite (sem one koju mu daju zidovi i tavanica laboratorije),u zastitnoj komori od Fc aGmX detektor je bio postavljen i u novonapravljcnu zastitu od Pb i u zastitu od Pb sa unutrasnjimslojem od Cu,u koju se uduvava azot.Detektori su postavljeni van zastite da bi se snimili sto jemoguce kompletniji spektri fona,odnosno da bi se moglo odrediti i prisustvo spcktralnih l inija slomanjeg intenziteta.Osim za odredivanje fonskih linija, snimanje fonskog spektra je imalo za cilj iproveru rada samog HPGe detektora.koji je odrcdeno vreme bio zbog kvara van upotrebe.Obradafonskog spektra je radena pomocu racunarskog programa za obradu spektra APTEC.Uz programAPTEC je koriscena i biblioteka spektralnih linija fona koja postoji u laboratory'! za nuklcarnufiziku DFNS.Sve linije koje se nisu nalazile u biblioteci su identifikovane iz TabclcRadioaktivnih Izotopa sa Univerziteta u Kaliforniji [Browne,Firestone-Tablc of RadioactiveIsotopes].Imena (sifre) pod kojima se spektri nalaze sacuvani u racunarima laboratorije zanuklearnu fiziku su:l)MB020810-HPGe bez zastite;2)MB021003-HPGeuFe zastiti;3)LB020924-GmX bez zastite;4)LB010825-GmX u Fe zastiti;5)LB021001-GmX u Pb zastiti;6)LB021007-GmX u zastiti Pb+Cu+Azot.U tabelama su dati:polozaj pika(kanal),ukupnuneto i fonski odbroj (counts).odredena energija E

(keV),tablicna vrednost energije Et (keV).izotop od kojeg potice linija i predak doticnogizotopa.Neto odbroj je prikazan zajedno sa greskom odbroja sa nivoom poverenja 68.3%.Ukoloni za neto odbroj je dat i odnos izmedu neto odbroja i vremena merenja-intcnzitet l i n i j e(counts/ksec).9.1.HPGe detektor bez zastiteDa bi se mogle odrediti energije posmatranih linija u spektru morala je b i t i i/vrsena cncrgijskakalibracija.odnosno svakom kanalu je pripisana odredena energi ja .Kal ibraci ja jc izvrsena pomocupet linija:

l)kana!221-U235 185.7 keV;2)kanal668-ANN511 keV;

3)kanal 768-T1208 583.2 keV;

4)kanal 1977-K40 1460.8 keV;

5)kanal 3569-T1208 2614.5 keV;

21

Page 22: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Ukupno vreme snimanja fonskog spektra jc b i lo 168315 sekundi a ukupni odbroj za to vreme jcbio 21512530 odbroja.

TABELA 2:MB020810 (HPGe detektor bez zastite);t=l 68315 s;Nuk=21512530 counts1=127.811 counts/sec

Pikkanal

65

68

71

82

85

93

102

110

116

142

221

253

294

298

337

347

371

378

417

Totalcounts

194516

225650

209323

148869

221716

216752

567360

429673

425813

267383

173676

137911

204781

138522

81841

74481

107539

79551

54642

Neto±ocounts

counts/ksec4608±62027.38±3.6831650±648188.04±3.8511335±63867.34±3.799676±53757.49±3.1912601±65674.87±3.907214±65342.86±3.884836±106328.73±6.327600±92345.15±5.483632±92121.58±5.473933±72923.37±4.3312035±57971.50±3.446226±51936.99±3.0966827±585397.04±3.4810144±51760.27±3.076614±39639.30±2.363226±38219.17±2.2730917±429183.69±2.555191±39230.84±2.334717±32328.02±1.92

Bckgndcounts

18990S

194000

197988

139194

209115

209538

562524

422073

422181

263450

161641

131685

137954

128378

75227

71225

76622

74360

49925

E(keV)

72.02

74.38

76.57

84.57

86.76

92.58

99.13

104.15

109.32

128.24

185.73

209.01

238.84

241.75

270.11

277.39

294.84

299.93

328.29

Et(keV)

72.8

75.0

77.1

84.2

87.3

92.6

99.6

105.3

109.2

129.1

185.7186.1209.3

238.6

241.9

270.3

277.4

295.2

300.1

328.0

Izotop

Pb-X

Pb-X

Pb-214

Th-231

Pb-X

Th-234

Ac-22S

Ac-228

U-235

Ac-228

U-235Ra-226Ac-228

Pb-212

Pb-214

Ac-228

Tl-208

Pb-214

Pb-212

Ac-228

Prcdak

U-238

U-235

U-238

Th-232

Th-232

U-235

Th-232

U-235U-238Th-232

Th-232

U-23S

Th-232

Th-232

U-238

Th-232

Th-232

22

Page 23: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

431

450

529

569

603

668

739

768

804

876

882

967

1005

1016

1020

1023

1029

1047

1060

1075

1116

1122

64567

108578

33914

42290

31228

49190

41526

63667

79275

11676

15021

23650

14554

8594

11124

19085

14365

14974

19555

13187,

13056

14693

18135±333107.74±1.9856119±401333.42±2.382413±25614.34±1.521983±287

11.78±1.716860±23640.76±1.4021943±276130.37±1.641269±2867.54±1.7042578±291252.97±1.73

60601±313360.05±1.86

1450±1488.62±0.881438±1698.54±1.019379±19555.72±1.161160±1676.89±0.99519±1293.08±0.77711±1474.22±0.874831±18328.70±1.09545±1683.24±1.00

2647±16515.73±0.98539H18432.03±1.091746±15710.37±0.931080±1586.42±0.94928±1695.51±1.01

46432

52459

31501

40307

24368

27247

40257

21089

18674

10226

13583

14271

13394

8075

10413

14254

13820

12327

14164

11441

11976

13765

338.48

352.29

409.73

438.81

463.52

511

562.35

583.2

609.58

661.88

666.24

727.97

755.57

763.55

766.50

768.64

772.99

786.06

795.50

806.39

836.16

840.52

338.3

351.9

409.6

438.8

463.1

511510.8563.3

583.2

609.3

661.7

666.6

727.3

755.3

763.1

766.6

768.3

772.4

785.6

794.9

806.1

835.7

840.4

Ra-223

Pb-214

Ac-228

Po-215

Ac-228

ANNTl-208Cs-134

TI-208

Bi-214

Cs-137

Pa-234

Bi-212

Ac-228

Tl-208

Pa234m

Bi-214

Ac-228

Bi-212

Ac-228

Bi-214

Ac-228

Ac-228

U-235

U-238

Th-232

U-235

Th-232

Th-232Cliern

Th-232

U-238

Chcrn

U-238

Th-232

Th-232

Th-232

U-238

U-238

Th-232

Th-232

Th-232

U-23S

Th-232

Th-232

23

Page 24: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

VO-J>— iOs00OJo

--4 OS

O OJ

KJ <**

b-J

bJ £

*«. l-i

—1 Os

VObJ-J4OSOboo4i.OSOboio

VO0onooCsCO-

1— 1OJ NJ

OO

vrs f

P £

-4 NJ

OJ OJ

OS00CSOo

4X.0ooonvOjOCO

0CONJ

.-—42-

cNJOJCO

ooVOOsCsNJ

, CO

00 —

' OJ

? 4-

p £OS ObJ

42.

42.-~JCO' — '

4.

0to0CS4N.O— -onCOto*—• •-CNJOJCO

00

OO

42.10onOS

f13§ °°

In ooN) OOOJ[VOJOJ

OJooonOJCO

OJ00On00

CO1NJ•— .

*-c1toOOCO

COONOJvo.f^

bJ-4 42.

is. ON

S\1*-^

p it-J

NJK> 0vONJ'-"OJ-Joo00

ooJ~~JOSCOto•—42-

cNJOoCO

JtovoCOonoNJ

vo >— *

tij vyiJL~

J

p itJ NJ

4X 42"

OSvoNJ^NJ00ovoCsNJOOpVOCOtok— >-ctoOJCO

Cs00ooJOsOsvo

bJ>'f

«pi.

SJ\. >~^

o it

4 NJ

OJ NJNJO^tonNJ42.~JOnvoNJ42.OsOs0iNJNJ00

HNJOJNJ

CSJ

*"*

VOO00•

^ J -*J

" t

*~~*j

1 O

it £3 -vj

Jx Cs

~OOOo

^NJOJoobovoNJOJ00

boCO1NJi— •-cNJOJCO

CsNJVO

>— »»— 4

OOon

4xL»J ""

pitbo

42.~J

Jo42.onNJNJOoo'fvOJ

NJOOOoH1NJh —

i0CNJuoCO

onvo•(J)

4.o00

bJ*- OJ

~~ 42*

p itOs O

i-* NJ

0--J

^COOJ

O_.

CO

•—OJ§>NJ

i — •

1 — '

ononCson[Xonvo

„C*J NJ

r*i "

^ ^

it O OS

1-1 vo

OJNJ

O*ion..O'lon4x_O*")OntoCONJ

*_•

-"-c1NJOoCO

onOCONJVOfCO

O

i— •

Os oo

vo °oo

<— '

I""1 NJ

bJ 0

O OJ— onf--NJ

, .

NJOOs-,NJO^CO1NJ

. — *

•£-c1NJ

\_*JCO

4Ui

•— '

-*ji —

>

-on

OJ

bo °

P S

— ]

"

O -J

CsL/iOJNJ

OVO

NJvO

Oj00

--1DOto»_>NJ

HNJOoNJ

4—4

*•

OOON{_f\v

to• ^

jsTin

&\ it

-»j t>J•~J

Ooo•— ivOOJ0NJ

'fvo-,

oon— VOCO1NJ

i — '

•c1o<jCO

OJf-y

LO

voOJ

•~~*

C/l?"7v

*

^ 'f

1Lil

OO

pitbo ooO 42.

oofxCO

**00oVOOO

OO•— 'OtaNJ

CNJOJCO

OJoo00o-J00

r— 1o •—

*" --JKi

onVT 42.

hf L?

n

Ul VO

oo»— >ONvO

VOCsVOjNJ

VOCsVOOONJNJOOHNJOJNJ

NJVO

VO

OsVO

OJ; On

*i

onINrf

. — .

II VO

1— 1 it

k-i vo

00ON0VOCsOJ•~°

VOCs

00

o1NJNJCO

HNJOJNJ

NJ*•4NJCONJ

OO —^

KJ OJ

* vo

0 £

VO Cs

OO onNJCOVO1 —

'

VOO-lpCO

O-i

VO

voCO

oo _m

c/3 J,

O o

NJonNJpvCs00O

bJ>-» OO

r \N

r~* ^

P?

VO Cs

C/1 C1

—O00ovoOJ4-

GOCO

VOOO

-t-ODOto-C1NJOo00

NJNJO_^onNJonOJ

>—ivo

OJoo oo* t

(_fjfx

H- H?

^ NJ

JX 00

— .

VO0Onvo• —

•Cs^0• —

—O1toNJCO— iNJOOto

NJOOOootoOO

po —

• f

i*VO O*i42*

vo

— voNJOvoO'[x0voO

OJ

DOtNJ-CNJOJCO

, -

on0Cs00O00

OJL/I on

* vo

" <>

LL VO

pitVO Os

4 ooOOOVOvO

OOCsOCOonOOONpOsHtoOooHNJOJNJ

Page 25: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

NJ

on

NJ

OO

OO

4^toOn

~J

ON

ON^-J

""

P

H-<^i

ON

-J

U

>

4^4.

On

tok— »

OO

,_onK. 1

Is— '

r_>

00

L/i

2ito4^

c1NJ

OO

OO

NJ

CO

ON

OO

^JOO

Os

4^

LtJ0is-p£en voC

O

CO

toOn

tootoVO

OO

K. )

(N~J

oOOon

Wd

h-i-|

1fx t°GO 0

O G

O— i

toOJ

to

NJ

On

k— *

OOO

-^Ji—

.

4^

>— i)«i

2S

Jx

~J

4X 4i.

-JOS

OOO

4^

-J

'. —-p.

OO

4>-J4^

03tok— •

4^ctoOO

00

toJi.voC

O

Jxvo4^

k— *

S w

H- °

PJ?

U>

O

n>-»

tok— t

1 — '

CO

00

00

l*>00

4^

42-

00

(J->O

O

4^

COtNJ

*— *

4^

ctoOJ

00

toOJ

VO

c\O

Ol

4^

o\l

0

>-

1— ' ~Jbo Tif ^o itbo 4^O

O

OO

K)

O-)o^J^JO

S4^

l/lN

J

-JOs

4^

Oi

CO1NJ

•— '

4^

cNJ

wOO

NJ

OJ

4i.

OO

4^

OO

OO

*— '

fc—

IC

Oix w

£ o

P?4X

00

^O

NJ

^J00

^^

\NJ

vo

OJ

~JNJ

VO

bs

CO1K)

• — '

4^

cNJ

OJ

CO

toNJ

on4>.

NJ

OO

K- 1

OO

9^bs HHH

?

Pi^4X

O

s0

-~J

>— »

o\0

0OS

Os

•— •

bso^Os

>—L>J

coNJ

1 — '

4^

c1NJ

wOO

NJ

NJ

NJ

toNJ

UJ

k— t

00

K)

'°^ J^^

"

M

4^>rr

NJ

P

H-

U>

O

s\

<-iOO

^JOs

Os

CO

OO

4^oO

sU

JC

O

—>oNJ

NJ

00

H1— '1NJ

WNJ

NJ

NJ

k— i

1 — '

OJ

LO

>— t

O

VO

gsrr \P

hf

4X -J

K> 0ON

4^

1 — '

Os

LO

O4^

UJ

Os

UJ

Obs>o1NJ

toOO

HNJ

OJ

NJ

NJ

NJ

0LOt—

»O

NN

J

pk>f?

jj: NJP

H

-N

>

4^

CO

C

O

t— 1

NJ

OON

NJ

4^

ON

LO

Os

NJ

L/l

—>ONJ

NJ

OO

H— »iNJ

LJ

NJ

NJ

>— i

VO

OO

OJ

ON

OOs

VO

k

TL 00

r£, C

OP

H

-4X

-J

tyi u>NJ0O

O

Os

NJ

i—1

0oOs

NJ

ObstoiNJ

>— '

NJ

H._>NJ

OJ

NJ

NJ

>— >

Os

VONJ

4^

LO

00

bJ

s -^S^ o5rr

NJ

P

H-

U>

O

NVO

O

N

vo

iy>O

s

L/l

VO

VO

VO

00

tyi

vOVO

OJ

Cd1NO

i— «

4^

C1NJ

OJ

CO

NJ

•— *

<-MV

O

^J

OJ

^J

to(yi 4^

553&

EO

N

O>-'

NJ

UJ00OL/l

VO

NJ-0

OJ

Ul

vONJ

On

od

f-r-l 1

r/5 ^

00 0

O c

oH•-JNJ

LJ

NJ

NJ

(— t

vyiO

J

ON

OVO

t^t

t— L

-J

KS

Stf

en vo~J 0\J

k— >iC

O

Ul

CO

CO

OJ

CO

on00

CO

to>01NJ

NJ

OO

H«>NJ

OJ

NJ

NJ

k—i

-tX

CN

»__!

*J

-•J

»— *

SK

£s

bJ 4i.

^J

ONVO

on

4^

Oh

00

OO

OO

1 — '

onCO

00

NJ

CONJ

•— *

CNJ

OO

CO

NJ

4^

OO

NJ

00

NJ

ON

to55£u.

-^

PtfW

ON

VO

ON

vo

00

on00

' — '

K_

4i-

on

COpO

O

>o1NJ

NJ

CO

HiNJ

00

to

NJ

OVO

NJ

On

r •

^O

04X

"o

^p •+Jx

^1IN

>

0NJ

4^

4^

4-

on

4^

OJ

4^

4^-

On

4.

'-0

4i.

CO1NJ

SCNJ

OO

CO

NJ

OOO

4^

NJ

OO^^J

K>

§-

rt, CO

P

H-

U>

O

NVO

O

N

NJ

OtoVO

on00

00

OO

ON

onOO

00

0HiNJ

CCNJ

OO

CO

NJ

o4i.

VO

NJ

4^

VO

O

N>

2 "

£g

Ji. O

NO

CONJ

OON

CO

onNJ

VO

vOon

t— •

NJ

CO

CONJ

NJ

H_^toOO

to

NJ

O4^

4^-

4x

OO

vo

)—L

K>

In

is?tn coK> ^J

NJ

^j

4^

on

Ovo

OO

^J

on

Ovo

NJ

CO1NJ

4^

CtNJ

OO

00

NJ

oOO

4.

ON

O.

H-L

^v

^H

- g

P f

OJ

onu>

ono.

4^

onONJ

J_

toOn

O4.

>OiNJ

NJ

OO

HNJ

OO

NJ

NJ

oNJ

ON

OO

VOoC

O

4^

isP

H-cn oo0

4^

OOoJ4

.V

OO

Noo

NJ

4^

vo

Os

O>oNJ

NJ

OO

HiNJ

OO

NJ

Page 26: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

3002

3125

3339

3569

7017

1687

2596

37714

5125±9430.45±0.56

305±551.81±0.331542±60

9.16±0.3637401±195222.2U1.16

1892

1382

1054

313

2203.65

2292.77

2447.84

2614.50

2204.1

2293.3

2447.7

2614.5

Bi-214

Bi-214

Bi-214

Tl-208

U-23S

U-238

U-238

Th-232

9.2.HPGe detektor u Fe zastitiLinije za energetsku kalibraciju su:

l)kana!225-185.7keV2)kanal 459-351.9 keV3)kanal 682-511 keV4)kanal 783-583.2 keV5)kanal 820-609.3 keV6)kanal 2016-1460.8 keV.

Tabela 3:MB021003 (HPGe detektor u Fe zastiti);t=72060 s;Nuk=99574 counts1=1.382 counts/sec

Pikkanal

30

54

70

95

225

300

379

459

682

783

820

Totalcounts

1038

2804

3504

2667

2120

2489

930

889

1436

352

491

Neto±acounts

counts/ksec127±44

1.76±0.61281±73

3.90±1.01572±80

7.94±U1308±71

4.27±0.98363±62

5.04±0.86710±65

9.85±0.91177±41

2.46±0.57331±38

4.59±0.53904±44

12.52±0.6287±25

1.21±0.35231±27

3.21±0.38

Bckgndcounts

911

2523

2932

2359

1757

1779

753

558

532

266

260

E(keV)

47.68

65.64

76.81

94.28

185.7

238.79

294.90

351.9

511

583.2

609.3

Et(keV)

46.5

65.5

77.1

94.6

185.7186.3238.6

295.2

351.9

511510.8583.2

609.3

Izotop

Pb-210

Pb-211

Pb-214

Pa-234

U-235Ra-226Pb-212

Pb-214

Pb-214

ANNTl-208Tl-208

Bi-214

Predak

U-238

U-235

U-238

U-238

U-235U-238

Th-232

U-238

U-238

Th-232Th-232

U-238

26

Page 27: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

894

2016

437

93

165±272.29±0.38

41±120.57±0.17

272

52

661.93

1460.8

661.7

1460.8

Cs-137

K-40

Chern

U sledecoj tabeli su dati odnosi izmedu intenziteta nekih linija i kontinuuma snimljenih I I P G edetektorom bez zastite i u Fe zastiti.Tabela 4:Linija (keV)-Izotop

I100-1 20 keV200-220 keV380-400 keV620-640 keV810-830 keV

1020-1 040 keV1290-1310 keV1550-1 570 keV1780-1800 keV2000-2020 keV2220-2240 keV

185.7=U-235351.9=Pb-214

511=ANN583.2=11-208

609.19=Bi-214661.66=Cs-137

1460.8=K-40

Iiib (counts/ksec)127811.13

12171.965660.451429.03576.95378.28278.86183.5757.1340.2034.4036.05

71.50±3.44333.42±2.38130.37±1.64252.97±1.73360.05±1.86

8.62±0.88970.22±2.47

Iiif : (counts/ksec)1381.82

87.2959.7319.517.154.543.152.031.351.361.360.78

5.04±0.864.59±0.53

12.52±0.621.21±0.353.21±0.3S2.29±0.380.57±0.17

I l l h / I l l l ;

92.49139.4594.7773.2480.7083.3688.5290.6042.4429.5625.2946.39

14.19±2.5272.64±8.4()10.41 ±0.53

209.07±60.49I12.17±13.29

3.76±0.731702.14±507.67

Inb-intenzitet linije u HPGe bez zastite;iHF-intenzitet linije u HPGe u Fe zastiti;

9.3.GmX detektor bez zastiteLinije za energetsku kalibraciju:l)kanal 330-185.7 keV2)kanal 972-511 keV3)kanal 1115-583.2 keV4)kanal 1166-609.3 keV5)kanal 2848-1460.8 keV.U kolonama tabela spektara snimljenih GmX detektorom su dati:pik-kanal maksimalnog odbrojalinije,total-ukupni odbroj linije,neto odbroj linije sa greskom (nivo poverenja 68.3%) i intenzitctIinije,odbroj fona,odredena energija.tablicna vrednost energije.izotop od kojeg police linija ipredak izotopa (ako je izotop iz nekog radioaktivnog niza).

27

Page 28: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Tabela5:LB020924(GmXdetektorbezzastite);t=65601 s;Nuk=l 1946279 counts1=182.105 counts/sec

Pikkanal

17

111

115

135

141

146

185

190

195

202

210

218

242

247

330

376

390

422

429

434

Totalcounts

157838

205136

132640

234023

143421

194811

145849

168765

190141

141150

185098

338292

146024

162823

189568

97027

77925

68821

67813

107429

Neto±acounts

counts/ksec1852±56028.23±8.547529±635

114.77±9.677733±507

117.88±7.743957±681

60.32±10.381587±534

24.19±8.142085±62331.78±9.491023±53915.59±8.221761±57926.84±8.83

1925±61529.34±9.381820±53027.74±8.072581±60639.34±9.244087±820

62.30±12.50946±540

14.42±8.221223±57018.64±8.685552±61184.63±9.324374±43666.68±6.64959±394

14.62±6.00865±370

13.19±5.642133±36532.51±5.5744024±413671.09±6.30

Bckgndcounts

155986

197607

124907

230066

141834

192726

144826

167004

188216

139330

182517

334205

14507S

161600

184016

92653

76966

67956

65680

63405

E(keV)

26.99

74.67

76.70

86.84

89.88

92.42

112.19

114.73

117.26

120.81

124.87

128.92

141.09

143.63

185.7

209.02

216.11

232.33

235.88

238.41

Et(keV)

27.3

75.0

77.1

87.3

90.1

92.6

113.1

115.1

117.2

120.9

124.1

129.1

141.3

143.8

185.7186.3209.3

216.0

232.3

236.0

238.6

Izotop

In-X

Pb-X

Pb-212

Pb-X

Pb-212

Th-234

Th-227

Pb-212

Th-227

Ac-227

Bi-212

Ac-228

Pb-214

U-235

U-235Ra-226Ac-228

Th-228

Ac-228

Th-227

Pb-212

Predak

Th-232

Th-232

U-238

U-235

Th-232

U-235

U-235

Th-232

Th-232

U-23S

U-235

U-235U-238Th-232

Th-232

Th-232

U-235

Th-232

28

Page 29: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

440

496

511

546

556

610

631

658

727

771

877

972

1074

1115

1166

1269

1277

1385

1399

1455

1470

1480

137942

72473

59792

68398

94175

34728

57309

79982

45389

25080

43145

52216

23031

56635

50571

12394

17054

11469

23951

12085

9602

16033

10201±515155.50±7.864270±37565.09±5.721030±34415.70±5.2517374±346264.84±5.273236±43049.33±6.562655±25140.47±3.9410446±323159.24±4.9233586±355511.97±5.42

710±30010.82±4.571412±221

21.52±3.373269±28849.83±4.3914779±299225.29±4.56

1051±21216.02±3.2324503±298373.52±4.5436154±255551.12±3.89

1194±15418.20±2.34977±182

14.89±2.77366±1505.58±2.295558±20684.72±3.14804±153

12.26±2.33552±1378.41±2.084117±16763.67±2.55

127741

68203

58762

51024

90939

32073

46863

46396

44679

23668

39876

37437

21980

32132

14417

11200

16077

11103

18393

11281

9050

11916

241.45

269.83

277.43

295.17

300.24

327.59

338.23

351.91

386.87

409.15

462.84

511

562.60

583.2

609.3

661.33

665.38

720.06

727.15

755.49

763.09

768.15

241.9

270.2

277.4

295.2

300.1

328.0

338.3

351.9

386.8

409.5

463.0

511510.8563.3

583.2

609.3

661.7

665.4

719.9

727.3

755.3

763.1

768.4

Pb-214

Ac-22S

Tl-208

Pb-214

Pb-212

Ac-228

Ra-223

Pb-214

Bi-214

Ac-228

Ac-228

ANNTl-208Cs-134

Tl-208

Bi-214

Cs-137

Bi-214

Bi-214

Bi-212

Ac-228

Tl-208

Bi-214

U-238

Th-232

Th-232

U-238

Th-232

Th-232

U-235

U-238

U-23S

Th-232

Th-232

Th-232Chcrn

Th-232

U-238

Chern

U-238

U-238

Th-232

Th-232

Th-232

U-238

29

Page 30: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

1488

1508

1514

1533

1555

1603

1613

1622

1662

1749

1762

1808

1838

1856

1868

1877

1940

2041

2093

2156

2175

2202

10703

8078

15601

20268

13433

9117

7168

13068

13918

8483

31591

10238

11664

7188

11791

23804

9720

5318

7979

5983

20174

4613

906±14313.8U2.18503±1257.67±1.911585±172

24.16±2.622986±19445.52±2.951019±16115.53±2.45254±1343.87±2.041067±11516.26±1.761051±15816.02±2.413324±15750.67±2.39677±128

10.32±1.95

19530±209297.71±3.182201±13533.55±2.06910±150

13.87±2.28255±1193.89±1.814281±13965.26±2.1211787±189179.68±2.89

576±1378.78±2.09240±1023.66±1.55352±1255.37±1.90249±1083.80±1.6510573±173161.17±2.63

244±953.72±1.44

9797

7575

14016

17282

12414

8863

6101

12017

10594

7806

12061

8037

10754

6933

7510

12017

9144

5078

7627

5734

9601

4370

772.20

782.32

785.36

794.98

806.12

830.41

835.48

840.03

860.28

904.32

910.90

934.19

949.37

958.48

964.56

969.11

1001.00

1052.13

1078.46

1110.35

1119.97

1133.64

772.4

782.1

785.6

794.9

806.1

830.6

835.7

840.4

860.6

904.3

911.2

934.0

948.4

958.6

964.8

969.0

1001.0

1051.9

1078.7

1110.7

1120.4

1133.7

Ac-228

Ac-228

Bi-212

Ac-228

Bi-214

Ac-228

Ac-228

Ac-228

Tl-208

Bi-214

Ac-228

Bi-214

Ac-228

Th-227

Ac-228

Ac-228

234mPa

Bi-214

Bi-212

Pa-228

Bi-214

Bi-214

Th-232

Th-232

Th-232

Th-232

U-238

Th-232

Th-232

Th-232

Th-232

U-238

Th-232

U-238

Th-232

U-235

Th-232

Th-232

U-238

U-238

Th-232

Th-232

U-238

U-238

30

Page 31: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

ooro(NDTJ..-—

i

<NCQCNinm• — '

oONTt

WO

• — '

r-t

CNX)^ o

Oin,

1 — ' V}

T-H

OOXIVO

TtNCN

COcoCN

Do.— <CN

H0COOCN

r~ ~1

o00oCN001 —

1oVO

•—i ON

CN Tt

CN

VO

Tt•<•}

CN

COro

rsji

^^.

• — •

rsi

CQooCO

r*-)CN

•stCNt — roCN

CNroONO

307±

162

,65±

2.47

"'si" If)

vo

ONCOCNinoo0"CN

CO

r^iCNi

3Tt

CN

3ONOOOCN

CNONOCOCN

0wo, — 1

wo

892±

106

.60±

1.61

f<5

CN*o

a\CN

ooc«-jCN

D.i— iCN

3VO

r--'CO

CN[-[ — .

ro

woTt

wowo m

5 -

» coTt

CN

o00

00

rs

ooCOCNDr—

i(N3COwo'ooCOCNCOWO00CO

COONCNWO

562±

106

.57±

1.61

00

wooomONON

CN

OOroCNDTt

CN

CQwoo•stCOmj—to•st00

r—tm

991±

107

.11±

1.62

inT-H

ONvovoCO

CN

00roCNiDTt

CN

5ooo0•st__J

*— 'oo0TtCNON

ro

1661

±96

.32±

1.47

If)C4

COwowo•st

CN

CNro(NHooCNCNOCN

i/->TT00

r— •

WOTt, ,CN00

CN mvo

ON

ot «=ro

0Tt0CN

0COooCN

inCOCNDr-CNCN£CO

inTtCOCN

wo(nTtwoCNwo ooil ®wo

tioovo

VO

bot— 4

COooCN

oTt1

ooovoTtooovoTtr— 1

r-0

150±

324

.92±

4.94

r~ o

ON OO

T-H

r-T-H

OooTtoo

CNCOCNr- •

H00CNCNO0ONTt

(CNVOCNTt

CN

OCN

ON in

VO O

ON ON

oovovoCN00

ONCN

CNroCNH00CNrsio

Tt

OwoJ.oor— <

oCNrs!woCN5 T

t

O00CN

ONCNONCN

00COCNj.

,

1

CN

3CNONOWO

TtTt

CNOoTt

co

1627

±93

.80±

1.41

"

ONOwoTtTtONCN

WO

r*~,(N

,,—

iCN

CN00

woTtOO

ONCOwo,r—,

CN

Tt OO

vo ON

-H 0

£ JH

T-H

in

VO

CNCNOO

COroCNi

Tt

f"N

3•st

COTtWO0ONCOTt

WO

I--CNCO O

wo ooi oro

VOCNTt

CN

O

CN

r*",rPCO

rsiCN<OwoWOr-vdinCOTt

vo inWO OO

^ oo

r-*

0voCO0

CN

r*"(r

J

f—

CO

rs)CNucoOoowoOONOCOinO1 — ~->

m oof —

oWOo,—1wo00oCO

ooroCN3J-« — •

CN

CQCNroOOwoTtON

cooowoCNTt0— 00

WO t~"

ro

f

WOwowo1 —

1

ONOCO

CNcoCNHooCNCNoCN06oowoowoCOCOwoONCNCN

2215

±59

.76±

0.90

CO

woroOOt-~tCO

OO

(~*~lrsiP,3.COCNa0-voCNWO

VOOCOCNwoCO. —

>00

r- oor- I-Hin

3Tt

ONOi— iCO

COcoCN

D.— •CN

CQONONWOwovoONCNwoCNCOo"""" oCsJ

vo

.— «

CNCN»— «CO

Page 32: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

3165

3174

3184

3199

3245

3254

3291

3304

3308

3380

3431

3437

3446

3586

3603

3768

4070

2601

1061

2988

1890

1978

1171

1492

932

829

3744

775

793

11919

1220

2656

740

5210

1015±6515.47±0.99

107±451.63±0.681017±70

15.50±1.07325±59

4.95±0.90712±57

10.85±0.87110±47

1.68±0.72148±53

2.26±0.81112±42

1.71±0.64115±39

1.75±0.601751±76

26.69±1.15

67±391.02±0.59105±38

1.60±0.5810075±117153.58±1.79

150±482.29±0.731192±64

18.17±0.9864±38

0.98±0.582780±87

42.38±1.33

1586

954

1971

1565

1266

1061

1344

820

714

1993

708

688

1844

1070

1464

676

2430

1621.45

1626.01

1631.08

1638.69

1662.01

1666.57

1685.33

1691.92

1693.95

1730.47

1756.33

1759.38

1763.94

1834.97

1843.60

1927.34

2080.73

1620.6

1625.1

1630.6

1638.1

1661.3

1666.4

1686.0

1691.7

1694.2

1729.6

1756.0

1759.1

1764.6

1835.1

1842.3

1926.0

2080.4

Bi-212

Ac-228

Ac-228

Ac-228

Bi-214

Ac-228

Ac-228

Ac-230

Pa-234

Bi-214

Pa-234

Pa-234

Bi-214

Ac-228

Ac-228

Pa-234

Ge-67

Th-232

Th-232

Th-232

Th-232

U-238

Th-232

Th-232

U-23S

U-23S

U-238

U-23S

U-238

U-238

Th-232

Th-232

U-238

9.4.GmX u Fe zastiti

Linije za energetsku kalibraciju:l)kanal 331-185.7 keV2)kanal 973-511 keV3)kanal 1116-583.2 keV4)kanal 1167-609.3 keV5)kanal 2851-1460.8 keV.

32

Page 33: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Tabela 6:LB010825 (GmX u Fe zastiti);t=175414 s;Nuk=304402 counts;1=1.735 counts/sec.

Pikkanal

10

16

55

88

111

115

135

146

240

260

331

434

441

546

632

659

724

973

1116

1167

Totalcounts

1773

1497

2719

1814

3138

3724

2781

2090

2067

1937

5412

2836

3048

3244

1011

3374

.917

4566

774

2477

Neto±acounts

counts/ksec313±57

1.78±0.32119±54

0.68±0.31194±72

1.11±0.4150±60

0.29±0.34552±76

3.15±0.431146±796.53±0.45184±73

1.05±0.42199±63

1.13±0.36136±63

0.78±0.3656±62

0.32±0.35177±1031.0U0.59898±69

5.12±0.39662±74

3.77±0.421332±727.59±0.41124±44

0.7U0.252282±67

13.01±0.3896±42

0.55±0.243038±78

17.32±0.4525U36

1.43±0.211942±55

11.07±0.31

Bckgndcounts

1460

1378

2525

1764

2586

2578

2597

1891

1931

1881

5235

1938

2386

1912

887

1092

821

1528

523

535

E(keV)

22.98

26.02

45.80

62.53

74.19

76.21

86.35

91.93

139.58

149.72

185.7

237.90

241.45

294.65

338.23

351.91

384.83

511

583.2

609.3

Et(keV)

24.2

27.3

46.5

63.3

75.0

77.1

87.3

92.6

150.0

185.7186.3238.6

241.9

295.2

338.3

351.9

385.0

511510.8583.2

609.3

Izotop

In-X

In-X

Pb-210

Th-234

Pb-X

Pb-212

Pb-X

Th-234

Ge(n,y)Gc

Th-227

U-235Ra-226Pb-212

Pb-214Bi-214Pb-214

Ra-223

Pb-214

Pa-231

ANNTl-208Tl-208

Bi-214

Predak

U-238

U-23S

Th-232

U-238

U-235

U-235U-238Th-232

U-23SU-23SU-238

U-235

U-238

U-235

Th-232Th-232

U-238

33

Page 34: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

ON

O.

]

•**•

pk— I

Sff

O

K—

«

ON

>— •

p^00

t— *

ooNJ

C/>

OO

NJ

CO

>o1NJ

NJ

OO

Hi— >

1NJ

CO

to

COfv

C/1

— '

NJ

o

1— '

~J

K

p fr

H^

NJ

U>

L»J

NJ

"~~*

—ON

CO

^j

CO

ON

*-

b\O

tNJ

>—• »

*"ctoCO

oo

CO

CO

00

*•[V

pt*>

p£VO

en

NO

NJ

~NJ

NO

NO

NJ

~NJ

NOON

DO

NJ

>— >

-^CNJ

CO

CO

NJr^CO

oo

p^_1

N

J

bit-4

NJ

enON

en0^JV

O

-O•otoDO1NJ

i— •

*•cNJ

CO

OO

NJ

VO[en

VO

NO

0I_l

p fr

-4 C

OON

OO

-oootoCO

eno•oNJ

DONJ

-^CtoCO

CO

00

C/1

^Jv

>— 1

bofr **i»

*

•4XON

O00

—ONpbo1o

NJ

^j

4^

-J-J

OL>J

feg

^S

*^

J

__

ON

-oootoON

^OCO

0DOtoI— 1

-^CitoCO

CO

NJ

ON

CO

•NJ

4^

ON

pL>J

SP00

en

co^j

*^jN

OenC

O

— j

— i

ON

DOt

NJ

_-^ctoCO

oo

NJy^

> — *

"~"

CO

NJ

NJ

ONOll

U>

N

J

> — >

O^

•NJ

CO

CO

j^ootoCO

boDONJ

n — '

•c1NJ

COCO

NJ

NJ

4^

en

NJ

H— '

a\

LJQQ

U_

v—

v,O•y

VO

—en4^xen-o-;

enC

i

NJ

DO1NJ

>— •

-^cNJ

coCO

NJ

c— *

— J

ooCO

1 — '

hJNJ

it °°P

H-

. w

\— •

INJ

ON

C

O

CO

co—NJ

O^j

O—too^DONJ

t— »

•C1NJ

Co

CO

CO

t— •

oCO

ON

ON

pIj

P fr

it KtoCO

en

NO

COr^en

NO

CO

4^0roN

J_

t

•C1NJ

U->

CO

«^J

ON

-^ocen

0bo _

H^

NJ

NJ

L>JO

\O

p— »

i — '

coNJ

NO

•_•

•—NJ

>ONJ

toCOHNJ

CO

NJ

ON

ON

-^NJ[x

NO

OK>

P^

*•"* N

J

NJ

OCO

ooON

O^j

eo

00

ON

OON

HNJ

OCO

HtoCO

NJ

ON

CO

~°oc

k— I

K>

fe^

ON

00

NJ

-^j

45-

COt^

-^J

000

— i

toDOto>— •-^C1N

JC

OC

O

en

00

ON

NJ

OJ

p.S)

=*

j^

P^

k-

tON

) i—NO

NJ

OO

NJ

i — i

toON

00

NJ

>—NJ

03NJ

t— i

-^CNJ

Co

OO

en^O

N

ON

OwQO

1 r

^^

C/1

ON

NJ

NO

en

oo»— •

ONto0oo(_*

ON

ON>oNJ

NJ

CO

HNJ

CO

NJ

fv00

NJ

uCO

ptj

li-4 —C"^O

NC

O

ON

CO

ON

00

:t>DO1NJ

j— *

•ciNJ

OJ

OO

fs^

0CO

ON

0l*>

P if

•^

NJ

NJ

l_/^N

O

NJ

*^j

ON

NJ

~~JC

O

DONJ

t—4

NJ

HNJ

CO

to

KOO

O£*>

fegi— •*

NJ

ON

*^j

OJ

[N,

^CN

ON

CO

CO

ON

ON

^O00

1 — 1

CO

•-J

OO3

Page 35: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

9.5.GmX u Pb zastitiLinije koriscene za energetsku kalihraciju:l)kanal 330-185.7 keV2)kanal 972-5 l l keV3)kanal 1166-609.3 keV4)kanal 2848-1460.8 keV.Tabela 7:LB021001 (GmX u Pb zastiti);t=568272 s;Nuk=579909 counts;

1=1.021 counts/sec.Pikkanal

10

17

55

88

94

107

111

115

130

135

145

239

247

330

355

375

387

Totalcounts

4670

3485

5428

5098

6498

9864

12377

2969

9818

4499

2466

5668

3831

5160

4438

3492

4741

Neto±acounts

counts/ksec979±91

1.72±0.16152±83

0.27±0.141944±94

3.42±0.17680±98

1.20±0.171395±1082.45±0.19

5688±11810.01±0.219337±12416.43±0.22

496±740.87±0.135109±1218.99±0.211832±85

3.22±0.15151±69

0.27±0.12467±1040.82±0.18146±87

0.26±0.1582±101

0.14±0.18446±92

0.78±0.16159±83

0.28±0.14349±96

0.61±0.17

Bckgndcounts

3691

3333

3484

4418

5103

4176

3040

2473

4709

2667

2315

5201

3685

5078

3992

3333

4392

E(keV)

23.24

26.80

46.10

62.86

65.91

72.51

74.55

76.58

84.19

86.73

91.81

139.53

143.59

185.7

198.38

208.53

214.61

Et(keV)

24.2

27.3

46.5

63.3

66.465.1

72.8

75.0

77.1

84.284.487.3

92.6

143.8

185.7186.3

209.3

216.0

Izotop

In-X

In-X

Pb-210

Th-234

Au-XPt-X

Ge(n,n')GePb-X

Pb-X

Pb-212

Th-231Pb-XPb-X

Th-234

Ge(n.y)Ge

U-235

U-235Ra-226

Ge(n,y)Ge-As

Ac-228

Th-228

Prcdak

U-238

U-238

Th-232

U-235

U-238

U-235

U-235U-238

Th-232

Th-232

35

Page 36: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

CM

r*"iC

Mi

^rsi^^rsi

£sO

CO

rorsi

inCO

rorsi

rsi

CO

CO T

f

oti

O

0ooro

CO

rorsl

ID•vt

rsiJOC

U

ON

•3-rs0orsiT

trsi

inCO

ON

m

•— i

sO

T —

<

~rl

O

•st

sO

rsrsl

i

CO

rorsi

— '

-t~—rsi_c

0,

rsiinO

Nrsi

rs'/"!G

Srs

l

rt

roON

sO

CO r*

"* 0

0o

rsrsS

CO

rorsID,3.*—

rgi

OH

2I/O<-O

CO

mrooo

rsi

0 rt

CO i-l

'""'*5}

-H

sO>o

•^s ' ,

~in

928±

125

.95±

0.22

~

£i— i

ON

nx^cXCS

ON

wo

rsrs[m£* — '

ro O

Nin

o

HH o0

ooCO

ON

00o

rsrorsi

Hoo0iHrslroC

O

00

ooinooON

1--r*o

O

( T-H

O

Doo

^

0JcoJinvoON

insS

' — '

uo

^5in

<—

i-H

o0

rsONm|

COf)

fs|

3T<"*•!1

sONoroO

N

^OrsONr~- rs

\5

T"H

41 o

£n g

2i— (

0_^

' *

c:

oON

sO

r--oO

ON

in o

ft! c'

L*~~\l

*""* 1—

1

0

roro

CO

r*~t

rsD0

-0.

1 «

rN -

cu -£0.

roOOO

ON

rsi

0oo

oooCO

O

O

"* *-?

§ °o

CO

rsrsON

^t-in

rsirorst—C

OorsH«?sO00

rs00

oo00oO

N

•st oo•

t oo

ooooom0

IL.'

cC*"CO

ON

00

ON

CD

00

ONCO

oo•st

ro

\ro

O

$io

mrn

rsrOfNi

HCO

rso2, — i

ON

ror~;

OON

rsI/OCO

ro

t-~

NO

1 1

O

00

mON

rssOr-

CO

rorsi

D^ —frsi

5CD

rsmrs0rsi

^ON

•st

0~H

e~>

O

0CO

ON

sOt^rs

oororsi

3Tt

rNi

CQCO

CO

mrsror-'rsoroC

D

IDro

O

go0

ON

ON

00o^trs

CO

rorsi

D•st

rsCQr--

[— •

r-t — .

-mmrsi

*^"

^^

rsi cj

ooo0

oroCO

sOrs

i

O-^fi'/00

C3

sD•<*

oqC5

sDTt

ONO

1—

OO

Tt

0~H

^>

00

inIT)

00

Tt

00

CO

rorsl

D_j.

t— i

psj

CQsOsO• — '

<sf

rsiinsO—O

NroinI/O

sO

ro O

CO

O

r-01

Page 37: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

9.6.GmX u zaStiti od Pb+Cu+AzotLinije koriScene za energetsku kalibraciju:l)kanal 973-511 keV2)kanal 2848-1460.8 keV.Tabela 8:LB021007 (GmX u zastiti od Pb+Cu+Azot);t=305232 s;Nuk=318624 counts

1=1.044 counts/sec.Pik

kanal

11

17

55

88

94

146

158

239

330

354

434

512

584

-973

1140

-1286

Totalcounts

2523

1608

2289

1131

2179

1907

3395

3207

2382

3008

1448

2542

1548

-5235

453

-548

Neto±acounts

counts/ksec422±68

1.38±0.22136±55

0.45±0.18169±66

0.55±0.2210±47

0.03±0.16273±64

0.89±0.21

197±600.65±0.20

145±820.48±0.27

200±790.66±0.26

127±680.42±0.22

252±760.83±0.25

137±530.45±0.17

258±690.85±0.23

107±550.35±0.18

-3445±84

11.29±0.2744±29

0.14±0.09-

58±320.19±0.11

Bckgndcounts

2101

1472

2120

1121

1906

1710

3251

3007

2255

2756

1311

2284

1441

-1790

409

-490

E(keV)

23.69

26.73

45.98

62.69

65.74

92.07

98.15

139.19

185.28

197.44

237.96

277.48

313.95

-511

595.56

-669.55

Et(keV)

24.2

27.3

46.5

63.3

66.4

65.192.6

97.9

185.7186.3198.6

238.6

277.4

314.2

351.9511

510.8

609.3

Izotop

In-X

In-X

Pb-210

Th-234

Au-XGc(n.n')Gc

Pt-X

Th-234

Ra-223

Gc(n,y)Gc

U-235Ra-226Ge-70

Ge(n,y)Gc-As

Pb-212

Tl-208

Pb-214

Pb-214ANN

Tl-208Gefn.n )Gc

Bi-214Cu(n,n )Cu

Predak

U-238

U-238

U-238

U-235

U-235U-238

Th-232

Th-232

U-23S

U-238

Th-232

U-238

37

Page 38: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

1330

1548

1736

1762

1863

2167

2178

2848

3446

4067

257

559

472

321

556

389

308

585

148

164

14±230.05±0.07

66±320.22±0.11

71±300.23±0.10

54±240.18±0.08

78±320.26±0.11

90±260.29±0.09

53±240.17±0.08342±29

1.12±0.0943±16

0.14±0.0547±17

0.15±0.06

253

493

402

267

478

299

255

243

105

117

691.84

802.27

897.51

910.68

961.84

1115.83

1121.40

1460.8

1763.72

2078.30

803.1

897.8897.8911.2

1120.4

1460.8

1764.6

2077.62077.2

Ge(n,n')Gc

Pb(n.n')Pb

Po-210

Pb-207Tl-207Ac-228

Cu(n.n')C'u

Cu(n,n')Cu

Bi-214

K-40

Bi-214

Cu-58Ge-77

U-238

U-235U-235Th-232

U-23S

U-238

U sledecoj tabeli su dati odnosi izmedu intenziteta nekih l ini ja i kontinuuma snimljenih pomocuGmX detektora bez zastite,u Fe u Pb i u Pb+Cu+Azot zastiti.Tabela 8:

Linija-keVIzotop

I100-1 20 keV200-220 keV360-380 keV540-560 keV730-750 keV880-900 keV1160-1180keV1 350-1 370keV1700-1720keV1930-1950keV185.7-U235

238.6-Pb212511-ANN

911.2-Ac2281460.8-K40

1764.6-B1214

iGb

counts/ksec182105.14

15159.987156.492176.321103.76648.37491.36390.86187.1062.7059.88

84.63±9.32671.09±6.30225.29±4.56297.71±3.18

1480.92±4.94153.58±1.79

IGIcounts/ksec

1735.33103.4276.1527.0011.676.985.693.952.991.781.56

1.01±0.595.12±0.39

17.32±0.450.85±0.141.86±0.131.70±0.13

IGPcounts/ksec

1020.4831.6530.6917.129.466.745.993.873.112.031.79

0.14±0.180.54±0.14

13.95±0.220.19±0.071.57±0.080.30±0.06

IGPCNcounts/ksec

[ 1043.8744.9640.4118.939.437.115.483.512.631.971.63

0.42±0.220.45±0.17

11.29±0.270.18±0.081.12±0.090.14±0.05

38

Page 39: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

Linija-keV

I100-120200-220360-380540-560

' 730-750880-9001160-1180

1350-1370

1700-1720

1930-1950

185.7

238.6511

911.21460.81764.6

iGb/lGF

104.94146.5993.9880.6094.5892.8986.3698.9562.5835.2238.38

83.79±49.81131.07±1.6213.0H0.43

350.25±57.81796.19±55.71

90.34±6.99

iGb/lGP

178.45478.99233.19127.12116.6896.2082.03

101.0060.1630.8933.45

604.50±780.061242.76±322.41

16.15iO.411566.89±577.52

943.26±48.17511.93il02.56

lOb/lGPCN

174.45337.19177.10

L 114.97117.0591.1989.66

111.3671.1431.8336.74

201.50±107.861491.3H563.56

19.95±0.631653.94i735.301322.25±106.341097.00i391.99

IGF/IGP

1.703.272.481.581.231.040.951.020.960.880.87

7.21il0.199.48±2.561.24±0.044.47il.811.18i0.105.67il.21

IGF/IOPI'N

1 .662.301.881.431.240.981.041 .131.140.900.96

2.40il.8911.38±4.381.53i0.054.72±2.241.66i0.18

12.14i4.44

I(iP/I(iPCN

0.9S0.70

0.760.901.00O.l)5l . ( W1 . 1 01.181.031.10

0.33i0.541.20i0.551.24:t().041.06±0.611 .40±0. 1 32.14±O.SS

Icb-intenzitet linije u GmX bez zastite;IcF-intenzitet linije u GmX u Fe zastiti;Icp-intenzitet linije u GmX u Pb zastiti;IcpcN-intenzitet linije u GmX u Pb+Cu+Azot zastiti;

lO.ZakljucakIzvrsena analiza spektara je pokazala da se u fonskom spektru nalaze uglavnom samo one l in i j e

koje su se i mogle ocekivati pri snimanju fona bez zastite ili u zastiti od Fe i l i Pb.To su linije kojepoticu uglavnom iz nizova Th i U a takode i linije Cs koje poticu jos od nesrece u Cernobilu ilinije Pb-X.Intenziteti svih linija se mogu smanjiti stavljanjem detektora u Fe zastitu koja postojiu DFNS ili u zastitu od Pb koja je napravljena u vreme izrade ovog diplomskog rada.Linije kojenece biti potisnute do zanemarljivog nivoa fona prilikom snimanja spektara uzoraka sa HPGe iliGmX detektorom u zastiti se mogu identifikovati uporedivanjem sa energijama i polozajem linijaizotopa iz biblioteke linija i iz spektara koji su korisceni u ovom radu.

Spektralne linije i kontinuum su najintenzivniji u spektrima snimanim bez zastite.dok su uspektrima sa zastitom intenziteti i preko 100 puta slabiji(pojedine linije i preko 1000puta).Najmanji intenziteti linija su u zastiti sa Pb+Cu+Azot,ali pojedini delovi kon t inuuma(navisim energijama)imaju veci intenzitet u ovoj zastiti zbog sloja Cu(sloj koji je stavljen-1 cm jcsuvise debeo i trebalo bi ga zameniti tanjim ili drugim materijalom) koji je stavljen u zasti tu da hise smanjio doprinos od linija Pb-X(ove linije se nalaze na energijama manjim od 100 kcV).

U zastiti od Pb+Cu+Azot su postradonske linije veoma slabe ili se cak uopste neviclekao l in i j e351.9 keVPb-214i 609.3 keV Bi-214.

39

Page 40: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija
Page 41: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

bUU

4bU

4UU

3bU

3UU

2bU

2UU

1bU

1UU

bU

U

Imported from Ortec

;-.

1B

.*>."''

UR

»r;

Pb-2"

235a-226

IV

.y:

PI

^•./.-/-._

)-

' *

2 ,

214h ?'

.-$',<.:'", '••*••".

ANNTI2084

*S-2t>.b1 089. /"

Bi-21

1=20£

"lfeo>

4

137

^•^

' fr%^^5SjiSite»S;-4o Ke&&i$fr#^*i6^.j*t*^Xiirf«Vitoi>W-

ch259;

W+J&*&^>4&&+f'4'te&uwt

/bb.2 1121. H483. keV1841. 2191.

#36772.44 keVOc

sf^i<S^^/>U'^£j

Preset-T1000.000Stopped

True Time0.000

Live Time0.000

% Dead100.00

Gross Count243704

Counts/sec0

Collect Start9/Oct/2002

10:03:32Collect Stop9/Oct/200210:03:32User ID

M&ozicoi

Page 42: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

bUk

4bk

40k

3bk

30k

2bk

20k

1bk

1Uk

bk

' U

imported from Ortec

'.

\i\V

p-Xrx-234

i .p.

\'2CU-~\i

\i

M5

**Z

h-

3

183

>-212

5

i2*1

|-

JL

Pb-214

c-228

74!2808Ac-2•rH4^ -212|

/>Ni

224b^

T

Nl

8

H

Bi-214

I-208[Ac-2231-212c-228

Bi-214^>BL-212TI-

.3 T/9b.b

8 Ac-2Ac-2

Bi-21^Acr228208

2828

Bi-214Bi-14BJ-2

K-40

21414,

Bi-21Ac-228

Ac-228 p'~^

ch# 38651 976.59 ke\ 85 c

14llUbb. keVH31b. Hb/4. H834. 2093.

Preset-T1000.000Stopped

True Time0.000

Live Time0.000

% Dead100.00

Gross Count12077792

Counts/sec0

Collect Start9/Oct/200210:03:04

Collect Stop9/Oct/200210:03:04User ID

iB> 02 092^

Page 43: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

imported from Ortec

1k

900

800

/OU

600

bOO

400

300

100

0

t

"*.V

/'4u-

1

PI

3

_2

r r

i/:9i

Pb

-2'

-2'

5!6

1

IPb-214

-214

2

4

r

&-'.

III A

ft

' "••"'•Ml-'' ' •*%

1

nrv l^_U<

NN

- -/'H

T

Ulm£. It

1-208

•fwli-2•

636.8 1/9

14j,Bi-2V

imte^w

Bi-214

,^214 Bi-

^^e^ 6.0 10bb. keVH314.

214IBJ-;

ch# 39<2037.64

8c

144^^,

1b/2. H831. 2089.

Preset-T1000.000Stopped

True Time0.000

Live Time0.000

% Dead100.00

Gross Count655316

Counts/sec0

Collect Start9/Oct/200210:02:52

Collect Stop9/Oct/2002

10:02:52User ID

94keV

LB> 01082.5

Page 44: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

bk

4.5k

4k

3.5k

3k

2.5k

2k

1.5k

1k

~5W

U

imported from Ortec

jt

{f-f* I*

Pb-Xrru OOHi n•Z.vJ 1

Bh1

18.16

-231

1/^

-/LD

,PbL214£ Pb-214

EF-i 278.0

A

*

MMINIM

ff

63 /

Bi-214^W^ASii*,

H*r*.3 1796.4

i|ffl»ni'»iin»iH»i. ^,344^K-40

,,,Bir?h,4,,.- . . B\4

ch# 38281 959.49 keV

27 c

141U55. keVH315. " 15/5. 1835. 2096.

Preset-T1000.000Stopped

True Time0.000

Live Time0.000

% Dead100.00

Gross Count1716477

Counts/sec0

Collect Start16/Oct/2002

9:37:20Collect Stop16/Oct/2002

9:37:20User ID

L& 021001

Page 45: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

1k

90U

800

/UO

bUO

5UO

400

3UU

200

100

U

;•

18.1

:vsp-;*\'v1. • •

unponea Trom Ortec

x

26

cr

?

2 12

"' '.;iS->.'.;'. •

/\N

N^*4*^

t/.b b36.8 /9b.2 1U56. keVH315.

\< -in rv-HU

1739.4-Tke23 c

^W^R^^A?^^

V

r4*.**, Y^/*ftrfrrfe!WV \ntJc&

Hb/4. 1834. 2U92.

Preset-T1000.000Stopped

True Time0.000

Live Time0.000

% Dead100.00

Gross Count929134

Counts/sec0

Collect Start9/Oct/2002

10:03:18Collect Stop9/Oct/200210:03:18User ID

L5014007

Page 46: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

REFERENCE[SLIVKA 00]- J.SlivkaJ.Bikit,M.Veskovic,Lj.Conkic-GAMA SPEKTROMETRIJA,

specijalne metode i primene,Univerzitet u Novom Sadu ,2000.Pall Theodorsson-Measurment of WEAK RADIOKTIVITY,Science Institute.Univcrsity of

Iceland, 1996.Leo,W.R.-Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments,Springcr-Verkig,Berlin

Heidelberg.New York, 1994.E.Browne,R.B.Firestone-Table of Radioactive Isotopes,Lawrence Berkeley Laboratory.

University of California, 1986.D.Mrda-Diplomski rad,Novi Sad,2001.

40

Page 47: University of Novi Sad · SADRZAJ l.Uvod 4 2.Gama zraci 4 2.1.Izvori gama zraka 4 2.2.Spektri gama zraka 4 2.3.Analiticko prcdstavljanje spektralnih komponenti 6 3.Energijska kalibracija

UNIVERZITET U NOVOM SADUPRIRODNO-MATEMATlCKI FAKULTET

KLJUCNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA

Redni broj:RBRIdentifikacioni broj:IBRTip dokumentacije:TDTip zapisa:Tekstualni stampani materijalTZVrsta rada:Diplomski radVRAutorHansman Jan 246/96AUMentonDr Istvan BikitMNNaslov rada:Redukcija fona primenom Fe i

Pb zastiteNRJezik publikacije:Srpski (latinica)JPZemlja publikovanja:JugoslaviaZPUze geografsko podrucje:VojvodinaUGPGodina:2002/2003GOIzdavac:Autorski reprintIZ

Mesto i adresa:PMF.Trg D.Obradox icn4,21000 Novi Sad

MAFizicki opis rada:FONaucna oblast:FizikaNONaucna disciplina:Nuklearna fixikaNDPredmetna odrednica/kljucne rcci:Germanijum,fon,gama-spektrometrijaPOCuva se:biblioteka Departmana /a

fiziku,PMF,Novi SadCUVazna napomena:VNIzvod:IZDatum prihvatanja tcme od stranc vcca:DPDatum odbranc:DOClanovi komisijc:Predsednik:Dr Jaroslav SlivkaClanovi:Dr Radomir Kobilarov

Dr Istvan Bikit-mentorKO

41