ИНСТРУКЦИЯ
МАССОВОГО ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРОБ ПОЧВ

     1. Назначение инструкции

     
     Инструкция предназначена для определения содержания радионуклидов в монолитных пробах почв, отобранных с помощью цилиндрических пробоотборников (колец).
     
     Измерение проб почв проводится без предварительной обработки этих проб*.
_________________
     * В случае отбора проб двумя и более кольцами (в кондукторе) каждое кольцо измеряется отдельно.
     
     Измерение проб может быть проведено как с помощью полупроводниковых, так и с помощью сцинтилляционных детекторов. Отличие состоит только в том, что при использовании полупроводникового детектора площадь пика полного поглощения определяется путем вычитания пьедестала, а при использовании сцинтилляционного детектора для этой же цели используется "матричный" метод.
     
     

     2. Градуировка спектрометра

     
     2.1. Для градуировки спектрометра по энергии гамма-излучения могут быть использованы любые радионуклиды с хорошо известной энергией испускаемого гамма-излучения. Измерение всех используемых для градуировки препаратов проводится одновременно. В результате градуировки получают зависимость номера канала в котором расположен пик полного поглощения от энергии соответствующего ему гамма-излучения.
     
     2.2. Для градуировки спектрометра по эффективности регистрации гамма-излучения используются специальные калибровочные препараты с известным содержанием в них радионуклидов. Размеры и вес калибровочных препаратов должны быть близки к размерам и весу исследуемых монолитных проб почв. Содержащиеся в калибровочных препаратах радионуклиды должны быть равномерно распределены по объему препарата. В качестве таких препаратов можно рекомендовать образцовые радиоактивные растворы (ОРР) или специальные гранулированные препараты, изготавливаемые ВНИИФТРИ. Размеры и веса всех используемых для градуировки данной установки препаратов должны быть одинаковыми.
     
     2.3. Используемые для градуировки препараты должны обеспечивать надежную градуировку спектрометра в диапазоне энергий гамма-излучения от 100 до 2000 кэв.
     
     2.4. При градуировке измерения калибровочных препаратов должны быть проведены на различных расстояниях от поверхности кожуха детектора (например, на расстояниях 0, 1, 2, 5 и 10 см).
     

     2.5. В результате градуировки получают зависимость эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого калибровочным препаратом, в пике полного поглощения от энергии гамма-излучения для различных расстояний между препаратом и детектором для препарата размеры и вес которого соответствует размеру и весу калибровочного препарата.
     
     

     3. Расчет полной эффективности регистрации гамма-излучения

     
     3.1. По формулам, приведенным в методике массового гамма-спектрометрического анализа проб почв, паспортным данным детектора, размерам и весам используемых калибровочных препаратов проводят расчет полной эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого калибровочными препаратами для различных расстояний между препаратом и детектором. За истинные расстояния выбирают те, для которых рассчитанные значения полной эффективности регистрации гамма-излучения пропорциональны для всех расстояний измеренным значениям эффективности регистрации в пике полного поглощения. За начальное расстояние принимается то, для которого рассчитанное значение соответствует измеренному при нулевом расстоянии между поверхностью кожуха детектора и дном контейнера с калибровочным препаратом.
     
     3.2. Для выбранного начального расстояния между чувствительной поверхностью детектора и нижним слоем материала калибровочного препарата рассчитывают  полную эффективность регистрации гамма-излучения, испускаемого калибровочным препаратом.
     
     3.3. По формулам, приведенным в методике массового гамма-спектрометрического анализа проб почв проводит расчет полной эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого однородными препаратами различных размеров и веса. Затем определяют отношение рассчитанной полной эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого калибровочным препаратом, к полной эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого исследуемым однородным препаратом. Это отношение будем называть коэффициентом перехода от эффективности регистрации гамма-излучения исследуемого однородного препарата к эффективности регистрации гамма-излучения калибровочного препарата. Таким образом, эффективность регистрации гамма-излучения в пике полного поглощения испускаемого исследуемым препаратом, будет равна произведению эффективности регистрации гамма-излучения той же энергии в пике полного поглощения для калибровочного препарата на коэффициент перехода.
     
     3.4.б. По формулам, приведенным в методике массового гамма-спектрометрического анализа проб почв проводят расчет полной эффективности  регистрации гамма-излучения при различных величинах изменения содержания радионуклидов по профилю почвы. В результате расчета получают величину полной эффективности регистрации гамма-излучения испускаемого препаратом с заданной неравномерностью содержания радионуклида по толщине образца и величину отношения скоростей счета при двух положениях препарата относительно детектора (поверхностью к детектору и наоборот). Величина поправочного коэффициента равна отношению полной эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого калибровочным препаратом, к полной эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого препаратом. Таким образом, каждому значению отношения скоростей регистрации при двух положениях препарата будет соответствовать свое значение поправочного коэффициента. Интерполируя полученные результаты, находят зависимость поправочного коэффициента от отношения скоростей счета при двух положениях измеряемого препарата и его веса.
     
     

     4. Измерение препарата

     
     Монолитная проба почвы, упакованная в цилиндрический контейнер, который одновременно является и пробоотборником, помещается на алюминиевую подставку толщиной 1 мм, имеющую с нижней стороны кольцевой буртик, позволяющий строго фиксировать положение подставки относительно детектора. Подставка вместе с пробой помещается на детектор и проводится измерение. Затем проба переворачивается и проводится повторное измерение гамма-спектра. Определяется отношение скорости регистрации гамма-излучения при этих двух измерениях. По величине полученного отношения и весу пробы определяется (по ранее рассчитанным значениям) поправочный коэффициент, позволяющий привести эффективность регистрации гамма-излучения, испускаемого пробой, к эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого пробой, к эффективности регистрации гамма-излучения, испускаемого калибровочным препаратом. По площади пика полного поглощения при измерении в положении, когда поверхность пробы обращена к детектору, определяется содержание радионуклида в пробе по формуле
     

     
где  - содержание радионуклида в пробе,
     
      - количество зарегистрированных импульсов в пике полного поглощения в ед. времени,
     
      - поправочный коэффициент,
     
      - эффективность регистрации гамма-излучения в пике полного поглощения, полученная в результате измерения калибровочного препарата,
     
      - квантовый выход гамма-излучения.
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ

     
     В приложении приведены результаты расчета полной эффективности регистрации гамма-излучения с энергией 661 и 133 кэв для калибровочных препаратов весом 500 г, диаметром 14 см и высотой 3 см, а также значения поправочных коэффициентов для однородных препаратов различной толщины и веса и для неоднородных препаратов при различных отношениях скорости регистрации гамма-излучения в двух положениях. Расчеты сделаны для германиевого детектора радиусом 2,9 см, высотой 6,4 см, плотностью 5,4 г/см при коэффициенте поглощения равным 0,07 см/г при измерении гамма-излучения с энергией 661 кэв и 0,31 см/г при измерении гамма-излучения с энергией 133 кэв. Проба диаметром 14 см и высотой 5 см расположена от чувствительной поверхности детектора на расстоянии 0,7 см и между ними находится слой алюминия толщиной 0,4 см. Коэффициент поглощения гамма-излучения в пробе равен 0,076 см/г для гамма-излучения с энергией 661 кэв и 0,15 см/г для гамма-излучения с энергией 133 кэв.
     
     В табл.1 приведена зависимость поправочного коэффициента для перехода от однородной пробы к калибровочному препарату цезия-137 весом 500 г и высотой 3 см, диаметром 14 см. В табл.2 приведена та же зависимость для гамма-излучения с энергией 133 кэв. В табл.3 приведены значения поправочного коэффициента в зависимости от величины отношения скоростей регистрации гамма-излучения при двух положениях пробы толщиной 5 см и тем же калибровочным препаратом. В табл.4 - то же для гамма-излучения с энергией 133 кэв.
         
     

Таблица 1

     
Зависимость поправочного коэффициента от толщины и веса пробы для гамма-излучения 661 кэв

     
     
Таблица 2

     
Зависимость поправочного коэффициента от толщины и веса пробы для гамма-излучения 133 кэв

     
     
Таблица 3

     
Зависимость поправочного коэффициента от отношения "верх/низ" для гамма-излучения 661 кэв

     
     
Таблица 4

     
Зависимость поправочного коэффициента от отношения "верх/низ" для гамма-излучения 133 кэв

     
     
Текст документа сверен по:
/ Госкомгидромет СССР.
Инструкции и методические указания по оценке
радиационной обстановки на загрязненной территории:
Сборник. - М., 1989