Φασματοσκοπία-γ χαμηλών ενεργειών - χαμηλών ραδιενεργειών

Η φασματοσκοπική ανάλυση στην περιοχή χαμηλών ενεργειών, κάτω των 200 keV πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ανιχνευτή Low Energy Germanium (LEGe) με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Ενεργός 2000 mm²
Πάχος 20 mm
Παράθυρο Be 0.5 mm
Διακριτική Ικανότητα: 340 eV στα 5.9 keV, 530 eV στα 122 keV.

Τα δείγματα που αναλύονται είναι συνήθως περιβαλλοντικής προέλευσης, όπως έδαφος, ιπτάμενη τέφρα, σκωρία, οικοδομικά υλικά και νερό.Η χαμηλή ραδιενέργεια των υλικών αυτών επιβάλει τη χρήση μεγάλου όγκου δείγματος.

Κατά την ανάλυση δειγμάτων όγκου με χρήση φωτονίων χαμηλών ενεργειών, όπως τα 46.52 keV (Pb-210), 59.54 keV (Am-241) και 63.29 keV (Th-234), ο ρυθμός καταμέτρησης επηρεάζεται σημαντικά από την έντονη αυταπορρόφηση των φωτονίων χαμηλής ενέργειας, η οποία εξαρτάται από το υλικό του δείγματος.

Καμπύλη απόδοσης ανιχνευτή Γερμανίου

Η βαθμονόμηση απόδοσης του ανιχνευτή στην ενεργειακή περιοχή 0-2000 keV πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας πρότυπο μεικτό διάλυμα ραδιοϊσοτόπων. Η καμπύλη που προκύπτει ισχύει για την ανάλυση δειγμάτων με την ίδια γεωμετρία (κυλινδρικό δοχείο 0.282 L) και, ειδικά για την περιοχή χαμηλών ενεργειών, το ίδιο υλικό.

Λόγω της διαφοράς των ιδιοτήτων αυταπορρόφησης μεταξύ της πηγής βαθμονόμησης και του δείγματος απαιτείται η εισαγωγή ενός συντελεστή διόρθωσης απόδοσης. Μια μέθοδος που μπορεί να εφαρμοστεί για οποιαδήποτε κυλινδρική γεωμετρία προσαρμόστηκε για τον προσδιορισμό του συντελεστή αυτού, χρησιμοποιώντας μια νέα αριθμητική-πειραματική τεχνική και κατάλληλο κώδικα Fortran (Anagnostakis & Simopoulos '96 ). Ο κώδικας αυτός δέχεται ως εισόδους τη γεωμετρία του ανιχνευτή, την απόσταση ανιχνευτή-δείγματος και τους γραμμικούς συντελεστές εξασθένισης του υλικου της πηγής βαθμονόμησης και του αναλυόμενου υλικού, και υπολογίζει το συντελεστή διόρθωσης αυταπορρόφησης.

Γραμμικός Συντελεστής Εξασθένισης

Οι τιμές του γραμμικού συντελεστή εξασθένησης μ που απαιτούνται για τον υπολογισμό αυτό έχουν προσδιοριστεί πειραματικά για κάθε ένα από τα αναλυόμενα υλικά. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προέκυψαν, για το επιφανειακό έδαφος, το λιγνίτη και την ιπαμενη τέφρα οι τιμές του μ κυμαίνονται στο διάστημα 0.2 - 0.9 cm^-1, οδηγώντας σε συντελεστές διόρθωσης μεταξύ του υλικού της πηγής και του αναλυόμενου υλικού στο διάστημα 0.5 - 1.2, για φωτόνια ενεργειών 46.52 και 59.54 keV. Για τα φωτόνια των 185.99 keV, ο συντελεστής διόρθωσης είναι ελαφρά χαμηλότερος του 1.0, ακόμα και για τα πιο απορροφητικά υλικά που αναλύθηκαν. Για την ανάλυση των φασμάτων χρησιμοποιείται ο κώδικας SPUNAL, ο οποίος έχει αναπτυθχεί στο ΕΠΤ-ΕΜΠ υπό το Λ/Σ UNIX.

Ανίχνευση Am-241 σε δείγμα εδάφους

Μεταξύ των ισοτόπων που εντοπίστηκαν στα δείγματα εδάφους που αναλύθηκαν είναι το Am-241 (Simopoulos 89). Τα δείγματα αυτά έχουν συλλεχθεί μετά το ατύχημα του Chernobyl. Επιπλέον, Am-241 έχει εντοπιστεί σε φίλτρα αέρα που συλλέχθηκαν στην Αθήνα το Μάϊο του 1986, με μέγιστη εκτιμώμενη συγκέντρωση 8 mBq/m³. Η κορυφή στα 63.29keV στο φάσμα του φίλτρου αέρα οφείλεται στο υπόβαθρο του ανιχνευτή.

Ανίχνευση Am-241 σε φίλτρο αέρα