Detectors

Meetapparatuur voor radioactiviteit
Hoe deze te gebruiken ?
Rutger Berden
Materie, het atoom en zijn samenstellling
Materie is samengesteld uit atomen
Elk atoom is samengesteld uit
een kern met daarrond
sneldraaiende elektronen
(elektronenschil)
Interactieprincipe et detectie van g- et X- stralen
(fotonen)
• Interactie
• De fotonen die worden uitgestuurd door het radionuclide
interageren met de elektronen van materie.
• Deze fotonen veroorzaken
- Ionisaties (verwijderen van een elektron uit zijn
elektronenschil  veroorzaakt een lading + of -)
- Excitatie en vervolgens Désexcitatie gepaard met
uitzending van licht.
• Detectors
•
•
•
•
Gebaseerd op ionisatie van gas of vaste materie
Scintilatie
Thermoluminescentie (bv. Passieve dosimeter)
….en anderen
Ionisatiekamer
• Gasgevulde kamer
• 2 elektrodes
• Ionisatie van gas
(creatie van ladingen)
• Gedrag van de kamers hangt
af van :
– Samenstelling gas
– gasdruk
– E-veld
– Methode van opvangen en
meten van de lading
Ionisatiekamers :
invloed van spanning
Scintillatiedetectoren
• Gebaseerd op excitatie van
elektronen (Compton en fotoelektrisch effect)
• Terugvallen van geëxciteerde
elektronen via uitzenden van licht
• Signaal proportioneel met energie,
dus geschikt voor spectrometrie
NaI(Tl) Scintillator
•
•
•
•
•
foton exciteert elektron
elektron valt terug op grondtoestand met uitzenden van licht
licht op fotokathode, productie van elektronen
versnelling en vermenigvuldiging van elektronen door dynodes
Anode collecteert puls
Light
Photomultiplicator tube
Measurement
system
-
Radiation
Anode
Photocathode
Optical window
Factoren die de meting
beinvloeden
Achtergrondstraling of “Background”
• Kosmische straling, natuurlijke radioactiviteit,…
• Aanwezigheid andere bronnen
• Detector afschermen
• Background evalueren en in rekening brengen
Dosidebieten in belgië te wijten aan de
natuurlijke achtergrondstraling
Tussen 60 en 130 nSv/h afhankelijk van de regio
Kwantitatieve factoren
• Detectie en bepalen van de activiteit van een bron
gebeurt door de detectie van de straling
• Niet alle straling wordt gedetecteerd
• Niet elk deeltje of foton zal interageren met detector
• Detector efficiëntie :
eabsolute =
Geregistreerd gebeurtenissen
Gebeurtenissen door de bron uitzonden
Geometrische factoren
• Geometrie tussen bron en
detector
• Aanwezigheid van
absorberende of
reflecterende materialen
• R²-wet
• Zelfabsorptie bron
• Reflectie van materiaal bij
detector
Detector voor radioactiviteit
Bv. de Mini 900
Responscurve van de sonde 44A en 44B (Mini 900)
44A = venster in Aluminium
44B = venster in Béryllium (!!! giftig)
Samengevat, voor de schatting van activiteit
van een bron uitgaande van de cps moet men:
- De achtergrond aftrekken van de meting
- De energie kennen van de straling en dus het type radio-isotoop.
- Beschikken over een kalibratiecurve (of tabel) van de detector.
- De geometrie kennen (relatieve positie detector/bron).
!VERANTWOORDELIJKHEID EXPERT!
Dosisdebiet meting
Risico analyse :
Dosisdebiet meting
•
•
•
•
Gasgevulde ionisatiekamer of GM-buis
Dosisdebiet : 10 nSv/h – 99 mSv/h
Dosis : 0 – 10 Sv
Background : 50 – 200 nSv/h
Dosisdebiet meting
• Goed opletten op de eenheden van het toestel
!!!
• mSv/uur (milliSievert)
Gedeeld door 1000 =
• µSv/uur (microSievert)
Gedeeld door 1000 =
• nSv/uur (nanoSievert)
Een schatting van de activiteit van de bron
(Becquerel of mCi) kan afgeleid worden van
het dosisdebiet indien:
- Men het type radio-isotoop kent;
- De bron niet afgeschermd is (bij afsherming, zijn
bijkomende berekeningen noodzakelijk);
- De bron kan beschouwd worden als een puntbron;
- Men beschikt over een referentie dosisdebiet /activiteit;
Bv.: 37 MBq (1 mCi) Co-60 = 11,5 µSv/h op 1m
! VERANTWOORDELIJKHEID EXPERT!
Meetapparatuur
•
Persoonlijke bescherming
• TLD dosimeter
• Direct uitleesbare dosimeter
(bv : µSv/h et µSv)
•
Detectie van straling
• scintillator
• tube GM-buis
(bv : cps - cpm)
•
Meten van dosisdebiet
Dosistempometer
(bv : µSv/h)
Praktische oefeningen