Учебный эксперимент: Идентификация образца почвы

Комплект оборудования: 

Цель эксперимента:

Запишите энергетический спектр образца почвы и, после проведения энергетической калибровки, выполните идентификацию пиков, опираясь на известные цепочки распада тория и урана.

Основы эксперимента:

Природная радиоактивность имеет несколько источников, которые можно условно разделить на две основные категории:

• высокоэнергетические космические лучи, попадающие в атмосферу Земли и вызывающие образование вторичного излучения (космический вклад);

• радиоактивные нуклиды, образовавшиеся в процессе формирования Земли и до сих пор присутствующие в земной коре (земной вклад).

Земной вклад в основном обусловлен радионуклидами из цепочек распада урана и тория, а также радиоактивным изотопом калия. В большинстве случаев основным источником облучения является радон — инертный газ, образующийся при распаде урана.

Природные радионуклиды, как земного, так и космического происхождения, мигрируют в окружающей среде по различным путям: через воздух, воду, породы, почву и пищевую цепь.

Радионуклиды могут попадать в организм человека путём:
—  ингаляции(вдыхание, например, радона),
— пищевого потребления (через продукты и питьевую воду),
что приводит к так называемому внутреннему облучению.

Внешнее облучение вызывается космическим излучением, а также радиацией от природных радионуклидов, содержащихся в почве, горных породах и строительных материалах.

Проведение эксперимента:

Установите модуль i-Spector digital в основание и поместите коробку с образцом почвы в держатель. Включите питание i-Spector и подключите Ethernet-кабель. Через веб-интерфейс дождитесь стабилизации температуры (это может занять до 30 минут после включения).

Проверьте форму сигнала (осциллограмму), при необходимости откорректируйте порог срабатывания и ширину временного окна (gate width), затем запустите измерение энергетического спектра.

Для образца почвы необходимо провести накопление данных в течение более чем 30 минут.

Примечание: при выполнении фонового измерения (ID.6141) должны быть использованы те же настройки и время накопления. Свинцовые блоки могут помочь в более чётком выделении пиков, но они должны использоваться только в том случае, если применялись и при фоновом измерении.

Результаты эксперимента:

После вычитания фонового спектра становится возможным распознавание пиков, относящихся к цепочкам распада урана или тория, как показано на изображении ниже.

Образец почвы: общее излучение вместе с фоном показано слева; справа — спектр после вычитания фоновой составляющей. В спектре выделены видимые пики, соответствующие изотопам из цепочек распада ²³⁸U и ²³²Th.