Учебный эксперимент: Идентификация тестового образца

Комплект оборудования:

Цель эксперимента:

Записать энергетический спектр тестового образца и, после проведения энергетической калибровки, выполнить идентификацию пиков, опираясь на известные цепочки распада тория и урана.

Основы эксперимента:

Природные радиоактивные материалы (NORM — Naturally Occurring Radioactive Material) — это вещества, содержащие радионуклиды природного происхождения, такие как уран, торий и калий. NORM часто встречаются в природе в своём естественном состоянии — в породах, песке и минералах, но также могут присутствовать в потребительских товарах, включая обычные строительные материалы (кирпич, цементные блоки), гранитные столешницы, глазурованные плитки, фосфатные удобрения и табачные изделия.

Кроме того, некоторые материалы и предметы, находящиеся в доме, могут испускать низкий уровень радиации. В прошлом радиоактивные вещества активно использовались в повседневных изделиях, например:

• керамическая посуда (оксиды урана применялись для создания яркой красно-оранжевой глазури),
•  стеклянные изделия (уран использовался для окраски стекла в прозрачный жёлтый или жёлто-зелёный цвет),
• часы со светящимися стрелками (радиоактивная краска с радием),
• кемпинговые лампы (мантии на основе тория давали яркое белое свечение), и другие.

Тестовый образец, входящий в комплект, содержит старинные предметы, в которых присутствуют радиоактивные элементы. Пользователь может зарегистрировать энергетический спектр и попытаться определить источник излучения, ориентируясь на продукты распада тория и урана.

Проведение эксперимента:

Установите модуль i-Spector digital в основание и поместите коробку с тестовым образцом 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.

Проведите накопление данных в течение нескольких минут — в зависимости от активности тестового образца.

Примечание: при выполнении фонового измерения настройки и время накопления должны быть идентичными. Свинцовые блоки могут быть полезны для выделения более чётких пиков, но они должны использоваться только в том случае, если применялись и при фоновых измерениях.

Блок-схема  экспериментальной установки:

Результат эксперимента:

Вычитание фонового излучения производится с использованием предварительно записанного фонового спектра. После вычитания становится возможным распознать характерные пики и определить источник излучения — торий, уран или оба элемента, как показано на изображении ниже.

Пользователь может установить, какие радионуклиды содержатся в тестовом образце, опираясь на знания о продуктах распада тория и урана, а также на позиции характерных энергетических пиков в спектре.

Тестовый образец: общее излучение вместе с фоном представлено слева; справа — спектр после вычитания фоновой составляющей. Видимые пики отмечены на спектре для их идентификации: