Niskotłowy cyfrowy spektrometr promieniowania gamma

• Autorzy: Gorzkiewicz Krzysztof , Mietelski Jerzy Wojciech , Kierepko Renata

Warianty tytułu

EN

Low-level, digital gamma-rays spectrometer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono konstrukcję niskotłowego cyfrowego spektrometru promieniowania gamma wyposażonego w detektor germanowy BEGe (Broad Energy Germanium), wielowarstwową osłonę bierną oraz pięć detektorów scyntylacyjnych pełniących rolę dodatkowej, aktywnej osłony spektrometru. Akwizycja danych odbywa się za pomocą cyfrowego analizatora (digitizera) CAEN DT5725, natomiast ich analiza wykonywana jest przy użyciu autorskiego oprogramowania VETO. Przeprowadzone testy oraz wykonana optymalizacja parametrów pracy spektrometru, a przede wszystkim jego aktywnej osłony, pozwoliła na redukcję tła spektrometru o 63% w całym zakresie energetycznym oraz o 65% w piku anihilacyjnym 511 keV. Dzięki temu, osiągnięto poprawę limitów detekcji dla wybranych izotopów promieniotwórczych – 210Pb, 137Cs, 40K o prawie 40%.

EN

The article presents design of a low-level digital gamma-ray spectrometer equipped with a germanium BEGe detector (Broad Energy Germanium), a multi-layer passive shield and five scintillation detectors playing a role of the additional, active shield. Data acquisition is carried out using a digital analyzer (digitizer) CAEN DT5725, while its analysis is performed using purposely written software VETO. As a result of conducted tests and tuning of spectrometer operating parameters (and its active shield in particular) the mean background counts rate reduction of 63% in the whole spectrum and 65% in 511 keV annihilation peak were achieved. In consequence, the detection limits have been improved by almost 40% on average for selected radioactive isotopes – 210Pb, 137Cs, 40K.

Słowa kluczowe

PL

niskotłowa cyfrowa spektrometria; promieniowania gamma; detektor BEGe; scyntylatory plastikowe; system aktywnej osłony antymionowej

EN

low-level digital gamma-ray spectrometry; BEGe detector; plastic scintillators; cosmic muons veto system

• Wydawca: Indygo Zahir Media
• Czasopismo: Inżynier i Fizyk Medyczny
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 9, nr 1
• Strony: 33--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gorzkiewicz Krzysztof

• Zakład Fizykochemii Jądrowej, Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk, ul. Radzikowskiego 152, Kraków

autor

Mietelski Jerzy Wojciech

• Zakład Fizykochemii Jądrowej, Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk, ul. Radzikowskiego 152, Kraków

autor

Kierepko Renata

• Zakład Fizykochemii Jądrowej, Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk, ul. Radzikowskiego 152, Kraków

Bibliografia

• 1. D.K. Haines, T.M. Semkow, A.J. Khan, T.J. Hoffman, S.T. Meyer, S.E. Beach: Muon and neutron-induced background in gamma-ray spectrometry, Nucl Instrum Methods, 652(1), 2011, 326-329.
• 2. G. Gilmore, J.D. Hemingway: Practical gamma-ray spectrometry, John Wiley&Sons, Chichester 1995.
• 3. S. Hurtado, M. García-León, R. García-Tenorio: Optimized background reduction in low-level gamma-ray spectrometry at a surface laboratory, Appl Radiat Isotopes, 64(9), 2006, 1006-1012.
• 4. UM5960 – CoMPASS User Manual (2019) CAEN, dostęp: 10.05.2019.
• 5. J.W. Mietelski, Z. Hajduk, L. Hajduk, J. Jurkowski: Background effects observed with a low-level gamma-spectrometer with muon veto detector, Conference & Symposium Papers 26/P, [in:] International Conference on Isotopes in Environmental Studies, Aquatic Forum 2004, Monaco, 25-29 Oct., 2004, IAEA-CN-118/159 , 538-542.
• 6. G. Heusser: Background in ionizing radiation detection illustrated by Ge-Spectrometry, [in:] M. Garcıa-Leon, R. Garcia-Tenorio (Eds.): Proceedings of the 3rd International Summer School, Low-Level Measurements of Radioactivity in the Environment, Huelva, World Scientific, Singapore, 69.
• 7. UM3148 - DT5730/DT5725 - User Manual (2016) CAEN, Access 25.05.2019
• 8. V.T. Jordanov, G.F. Knoll: Digital synthesis of pulse shapes in real time for high resolution radiation spectroscopy, Nucl Instrum Meth A, 345(2), 1994, 337-345.
• 9. Z. Guzik, T. Krakowski: Algorithms for digital γ-ray spectroscopy, Nukleonika, 58(2), 2013, 333-338.
• 10. C.Y.E. Ho, Cosmic Ray Muon Detection using NaI Detectors and Plastic Scintillators, http://home.fnal.gov/~group/WORK/muonDetection.pdf, dostęp: 20.03.2019.
• 11. A.H. Tkaczyk, H. Saare, C. Ipbüker, F. Schulte, P. Mastinu, J. Paepen, B. Pedersen, P. Schillebeeckx, G. Varasano: Characterization of EJ-200 plastic scintillators as active background shield for cosmogenic radiation, Nucl Instrum Meth A, 882, 2018, 96-104.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).