czwartek, 28 listopada 2013

Pomiar emisji beta cz. I



Promieniowanie beta, będące strumieniem elektronów, jest z łatwością zatrzymywane zarówno przez przewodniki (metale), jak i izolatory (szkło, porcelana, plastik). Dlatego przy pomiarach aktywności beta należy zdjąć z licznika klapkę osłaniającą tuby Geigera, używaną podczas pomiarów emisji gamma. Mierzymy wtedy łączną emisję gamma i beta, po czym, założywszy wspomnianą klapkę, dokonujemy pomiaru aktywności gamma. Następnie odejmujemy od siebie te wartości (pomiar łączny minus pomiar samej gammy) i tu zaczynają się schody. Czas pomiaru, rozstaw tub G-M, przyjęte mnożniki itp. powodują, że uzyskane wyniki różnią się znacząco. Niektóre mierniki są tak skalibrowane, że od razu podają wartość aktywności w rozpadach na minutę z centymetra kwadratowego. Sprawa wydaje się więc być prosta. 

Weźmy radiometr Polaron-Pripyat. Przestawiamy przełącznik „reżim” w położenie „beta” (β), przełącznik trybu pracy w położenie oznaczone φ  (strumień cząstek beta), a przełącznik mnożnik („priediel”) w niższe położenie. Mierzymy z klapką i bez, pilnując, by próbka umieszczona była w punkcie klapki oznaczonym znakiem „+” (a po zdjęciu klapki pośrodku długości tub GM):


  • zegarek Delbana:

gamma - 26
gamma i beta - 283
Odejmujemy: 
 283-26 = 257 rozp./min*cm2


  • zegarek Majak jest pozbawiony szkiełka i ma większe punkty świetlne pomalowane farbą, zatem musimy przełączyć na wyższy zakres i wynik przemnożyć przez 103 czyli 1000:

gamma - 0,16
gamma i beta - 4,74
Odejmujemy:
4,74-0,16 = 4,58
Mnożymy:
4,58*1000=4580 rozp./min*cm2


  • Delbana (słabsza emisja niż Majak, ale przy okazji mierzymy na tym samym zakresie co poprzedni zegarek)

0,3
0,31
0,32-03=0,29
0,29*1000=290 rozp./min*cm2

Rząd wielkości jest zbliżony przy dwóch różnych zakresach dozymetru Polaron-Pripyat, wahania mogą wynikać z minimalnych różnic w ułożeniu próbki oraz stochastycznego charakteru promieniowania (dlatego bardziej dokładny jest dłuższy pomiar lub uśrednianie wyniku z kilku kolejnych).

Kieszonkowe radiometry Polaron-Pripyat oraz RKSB-104 z odsłoniętymi tubami G-M.
 
Weźmy teraz inny miernik (RKSB-104), próbki zostają te same. Zdejmujemy tylną klapkę i ustawiamy mikroprzęłączniki (od góry, tzn. od gniazda zewnętrznej sondy) - w prawo, w lewo, w prawo, w lewo, pozostałe dowolnie. Wkładamy próbkę do kuwety-opakowania i kładziemy na niej w poprzek dozymetr. Dzielnik ustawmy na 0,001 (dolne położenie) i włączamy miernik czerwonym przyciskiem. Po uzyskaniu wyniku (trwa to ze 3 min. przy dzielniku 0.001) nakładamy na kuwetę jej drugą część (by próbka była w środku), zakładamy klapkę na miernik i powtarzamy pomiar. Dokładna instrukcja obsługi RKSB-104 z uwzględnieniem wszystkich trybów znajduje się na tym filmie:


RKSB-104 ma słabszy filtr beta (blaszki miedziane na plastikowej klapce, stąd ta zabawa z pudełkiem, pełniącym funkcję dodatkowego filtra). Wyniki wyglądają następująco:


  • Delbana:

łączny 749
gamma 135
749-135=614
614*0,001=0,614 rozp./s*cm2 (tak, RKSB-104 podaje wynik w rozpadach na sekundę, trzeba przemnożyć przez 60)
0,614*60=36,84 rozp,/min*cm2


  • Majak:

łączny 8754
gamma 196
8754-196=8558
8558*0,001=8,558 rozp./s*cm2
8,558*60=513,48 rozp,/min*cm2.

Zmieńmy jeszcze dzielnik na 0,01:


  • Delbana:

łączny 84
gamma 16
84-16=68
68*0,01=0,68 rozp./s*cm2
0,68-60=40,8 rozp./min*cm2


  • Majak:

łączny 880
gamma 18
880-18=862
862*0,01=8,62 rozp./s*cm2
8,62*60=517,2 rozp./min*cm2

Wniosek 1. - zmiana trybu pomiaru w obrębie jednego miernika powoduje pewien uchyb, który dałoby się złożyć na karb na stochastyczności promieniowania.
Wniosek 2. - pomiędzy miernikami występują znaczące rozbieżności, jeżeli chodzi o sposób pomiaru aktywności beta - jakim cudem zegarek „Majak” mierzony Polaronem wykazuje 4580 rozp./min*cm2, zaś mierzony RKSB-104 jedynie 513-517 ?

A na deser... ANRI Sosna. Znowu mierzymy z klapką i bez, tryb jest jeden (20 s), odejmujemy, mnożymy przez czynnik Ks=0,5 i co wychodzi?


  •  Delbana:

gamma 0,019
razem 0,176
0,176-0,019=0,157

wg wzoru na tylnej klapce „Sosny” wartość należy przemnożyć przez czynnik Ks=0,5 i uzyskamy wynik w rozp./min*cm2. No to liczymy - wychodzi:

0,157*0,5=0,785 no chyba nie rozpadów na minutę z cm2 ? przemnóżmy przez 60:
0,785*60=4,71


  • Majak:

gamma - 0,041
razem - 1,598
beta - 1,557
1,557*0,5=0,7785
0,7785*60=46,71

Jak widać, co miernik, to inny pomiar. Największą zagadkę stanowi dla mnie pomiar za pomocą Sosny, gdyż wynik jest kompletnie absurdalny, nawet zaczynam podejrzewać błąd we wzorze podanym na dozymetrze.
Wzór na gęstość strumienia cząstek beta (u góry) na klapce dozymetru ANRI "Sosna".

Kwestię pozostawiam otwartą. Dodam tylko, że wszystkie użyte w doświadczeniu mierniki używają tych samych tub SBM-20, różnią się tylko ich rozstawieniem (Polaron - bezpośrednio obok siebie, Sosna - rozsunięte na 4,2 cm CTC, RKSB-104 - rozstaw 5,5 cm CTC) i trybem pomiaru (Polaron uśrednia i aktualizuje, Sosna - 20 s, RKSB-104 - 20 lub 270 s).

1 komentarz:

  1. Wszystkie mierniki wskazują poprawnie betę. Ale dla swojego zakresu energii. Polaron ma dosyć duży zakres energii więc wyniki Bety bedą wyzsze. Rks ma wąski więc są niższe. Należy więc dodać np Delbana ma betę ...... dla zakresu energii od tylu... do tylu.

    OdpowiedzUsuń

Jeśli znajdziesz błąd lub chcesz podzielić się opinią, zapraszam!