Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů Supervisor: Vojtěch Motyčka, CV Řež s.r.o. Tým: Ondřej Vrba, Vojtěch Fišer, Jan Krejčí, Aleš Ryška

Teoretický úvod ke spektroskopii Produkce a transport neutronů v různých materiálech, které se v daných zařízeních vyskytují (urychlovačem řízené transmutory nebo jaderné reaktory) můžeme zkoumat pomocí malých vzorků různých materiálů Ty se vloží do sestavy a díky reakcím neutronů s atomovými jádry vznikají radioaktivní jádra Tuto metodu lze použít, chceme-li zjistit obsahy prvků v neznámé látce Složení neznámé látky lze určit i z velmi malého množství látky Musíme znát přesný neutronový tok na kanálu HK1 Po ozáření látky je umístěna pod detektor záření (spektrometr), který funguje na principu změny energie, kterou s sebou nese záření Tuto metodu lze použít, chceme-li zjistit obsahy prvků v neznámé látce Složení neznámé látky lze určit i z velmi malého množství látky Musíme znát přesný neutronový tok na kanálu HK1 Po ozáření látky je umístěna pod detektor záření (spektrometr), který funguje na principu změny energie, kterou s sebou nese záření

Teoretický úvod ke spektroskopii Detektor záření je připojen do elektrického systému na jeho konci počítač zobrazuje získaná data Detektor při měření musí být nastaven tak, aby dělal co nejmenší chyby Mezi hlavní cíle této práce patří: 1) Určit jak je ovlivněn výsledek měření, tím že měřené vzorky nejsou bodové, ale plošné 2) Poznat o jakou látku se jedná 3) Ověřit zda se naměřené hodnoty shodují s výsledky, které se dají získat ze simulačních programů 1) Určit jak je ovlivněn výsledek měření, tím že měřené vzorky nejsou bodové, ale plošné 2) Poznat o jakou látku se jedná 3) Ověřit zda se naměřené hodnoty shodují s výsledky, které se dají získat ze simulačních programů

Příprava radioaktivních vzorků Připravit několik vzorků z jednoho materiálu (pro více měření můžeme zvolit i více materiálů, které chceme zkoumat) Ozářené materiály: Neznámá hornina Kovový váleček z neznámého materiálu Rozumné energie záření gama Relativně vysoká intenzita gama linky Dvě možnosti přípravy radioaktivních vzorků: 1) Ozáření v jaderném reaktoru moderovanými neutrony s nízkou hodnotou energie = známe hustotu a energii neutronů 2) Využití urychlovače – cyklotron = relativně homogenní pole 1) Ozáření v jaderném reaktoru moderovanými neutrony s nízkou hodnotou energie = známe hustotu a energii neutronů 2) Využití urychlovače – cyklotron = relativně homogenní pole

Ozáření vzorků v reaktoru LVR-15 Ozařujeme vzorek o malých rozměrech (2x2 cm), aby mohl být později považován za bodový zdroj záření Při ozařování musíme zajisti to, aby byl vzorek ozářen homogenně Pro bodový zdroj je důležitá jeho intenzita Pro plošný zdroj můžeme využít ozáření v cyklotronu nebo v HK1 (ovšem ty nebyly k dispozici)

Ozáření vzorků v reaktoru LVR-15 Detektor zachycuje energii záření gama Reakce fotonu gama přenese tuto energii na elektron a ten pomocí ní vytvoří nosiče náboje Ty způsobí v obvodu proudový impuls, který je zesílen a pomocí konvektoru převeden na digitální signál a do počítače Měřené vzorky jsou často jen slabě radioaktivní, proto je vzorek umístěn v boxu, který je z vnější strany tvořen olovem Záření gama je „zakódováno“ v amplitudě proudu

Přílohy

Naše spektra Kalibrace spektrometru pomocí etalonového zářiče

Kalibrace etalonovým zářičem Kalibrace gama-spektrometru pomocí etalonového zářiče Zjištění správné funkčnosti přístroje Hlavní píky: NuklidAktivita (kBq)T ½, dny 241 Am Co Co Cs Y ???54.19 ???106.6 ???

Neznámý kovový váleček – známe jeho složení ???

Zjišťování složení neznámého válečku Váleček neznámého původu o délce 4mm a průměru do 2mm Zjištění přibližného složení podle spektrometru Ve vyšších energetických hladinách musíme počítat s přesností píku ± 1,3 – 2,0 keV Doba expozice: 15 minut, zač. 12:07, konec: 12:23 Zanedbání 56 Mn – původ v samolepící pásce Hlavní píky vytvořili tyto radionuklidy: Nuklid 56 Mn 116 In 69 Zn

Ozářená hornina K našemu údivu se jednalo o smolinec Vznikalo Plutonium ( 239 Pu) a Uran ( 235 U)

Zjišťování složení neznámé horniny Vzorek horniny – k našemu údivu šlo o horninu obsahující 238 U - smolinec Zjištění přibližného složení podle spektrometru Ve vyšších energetických hladinách musíme počítat s přesností píku ± 1,3 – 2,0 keV Doba expozice: 32 minut, zač. 12:40, konec: 13:13 Zanedbání 56 Mn – původ v samolepící pásce Hlavní píky vytvořili tyto radionuklidy: Nuklid 214 Pb 239 U 235 U Nuklid 239 Np 110 Ag 214 Bi Nuklid 214 Pb 132 Te 176 Lu

Intenzita vzorku

??? Nějaké dotazy ??? Konec