Плотность потока над плоской поверхностью.

q q [Бк/см²/с]

r x

 f Излучающая площадка ds = ydycosqdf

y

1/x² = cos²q/r² ; y = rtgq dy = rdq/cos²q

= q/2

Задача

Оценка годовой поглощённой дозы от поверхностного загрязнения ¹³⁷Cs, (¹³⁷Cs→b^-→¹³⁷Ba) равного 7 Ки/км² и скорость счёта в ППП при измерениях этой активности цилиндрическим детектором NaJ(Tl) d*h - 8см*8 см. m_NaJ(Tl) =0,27см^-1, эффективный фотовклад x = 0,6

Основная линия E_bmax =0,51 МэВ E_g = 0,661 МэВ Выход z_g = 0,85 Эффективная доза на единичный флюенс a = 310^-12Гр×см²

T_1/2 =30 л

Поверхностная активность источника – qz_g част/см²с

D = òja(exp(- 0,69t/T_1/2))dt =

7×3,7×0,85×0,5×310^-12×30×3,1710⁷/0,69 = 4,6 мГр

За жизнь – 0,35 Гр ! (Разовая доза приводит к кратковременной реакции крови)

NaJ(Tl)

П риближение

e_d = [1 – exp(-mh)] =

] = 0,89

n = 0,5sz_gS_de_dx = 0,5 7×3,7×0,85p16×0,89×0,6 = 3,510² отс/с

Плоский изотропный объёмный источник гамма-квантов.

По объёму полубесконечной пластины равномерно распределен изотропный источник гамма-квантов активностью q g/см³с

q

dV r

Активность элемента объёма dV на расстоянии r от поверхности создаст поток

d = qexp(-mr)dV/4pr², где m - линейный коэффициент ослабления гамма-квантов в в веществе пластины. Элемент объёма в сферической системе координат равен rdrdjrdq.

d = qexp(-mr)drdj dq/4p.

Интегрируя по r от 0 до ¥, по j от 0 до 2p и по q от 0 до p/2 получим для потока над пластиной:

Оценка скорости счета цилиндрического детектора NaJ(Tl) диаметром и высотой 4 см при измерении ⁴⁰K в почве.

Концентрацию калия в почве с = 210^-2 г/г., содержание ⁴⁰K в естественной смеси c = 1.210^-4, E_g = 1,4 МэВ, квантовый выход z_g =0,107, ^K40T_1/2 = 1,310⁹ л, почва r = 2г/см³ m = 0,045 см²/г, эффективный фотовклад x = 0,3, m_NaJ(Tl = 0,18

q_g = (сcN_Ar/A)(0,69/T_1/2)z_g/2m =

(2.210^-2*1,210^-4 610²³ *2/40)(0,69/1,310⁹*3,1710⁷)0,107 = 0,14 g/см³

 = q_g /2m = 0,14/2*0,045 = 1,6 g/см²с

e_d = [1 – exp(-mh)] = 0,5

e_ППП = e_d= 0,15

N = jS_de_ППП = 3 имп/с

Л3 24 10 13

Спектрометрия заряженных частиц

Что? a,b при распаде радионуклидов и нейтронно-индуцированных реакциях.

Зачем? В радиационной безопасности и радиоэкологии для отождествления радио­нуклидов, тоже в медицине, контроль за нераспространением.

Форма спектра:

a- линейчатый с пренебрежимо малой естественной шириной ли­нии, 4 МэВ<Е_a < 6 МэВ,

b- непрерывный, 0<Е_b< 5 МэВ со средней энергией »1/3 максимальной.

Спектр b- -частиц при распаде 14с

Требования к энергетическому разрешению h:

a -разрешать близко расположен­ные линии (²³⁸Рu- 5.46, 5.50 МэВ, ²³⁹Pu- 5.ll. 5.16 МэВ);

Какое h необходимо для разделения двух a линий 5.11 и 5.15 МэВ. DE = 40 кэВ h = 40/510³ = 810^-3

Особенности, вытекающие из приложений: малая скорость счета, часто на преде­ле обнаружения, поэтому к временным характеристикам жестких требований не предъяв­ляется, даже для ИК они не являются определяющими (оружейный и энергетический Pu в окружающей среде).

a - спектрометрия

Ионизационная камера с полным сбором заряда ( или с сеткой, разделяющей об­ласть ионизации и область сбора заряда для исключения индукционного эффекта ) и ис­точником внутри. Цель – предельное разрешение. ( R_a = 5-7 мг/см² ) dE|dx (5МэВ) = 800 МэВ/г/см²

Предельное hÞтолщина слоя несколько десятков .мкг\см², прокачка, многоэлектродная система.