154175. lajstromszámú szabadalom • Eljárás termikus neutronokkal történő besugárzás hatására 1 MeV-nél nagyobb energiájú gamma-sugárzást is kibocsátó elemek megnnyiségének kvantítatív meghatározására volframban roncsolásmentes aktivációs analízissel
154175 3 4 teszünk, ha a detektor jeleit 0,5—1 /tsec-os RC körrel formáljuk. A rövid felezési idejű (>sec) izotópok mérésének lehetővé tételére pneumatikus csőpostát alkalmazunk. Ilyen módon volfrám mellett roncsolásmentesen meghatározhatók mindazon elemek, melyeknek termikus neutronok hatására létrejövő izotópjai 20 sec-nál hosszabb felezési idejűek, és 1 MeV-nél nagyobb energiájú gamma-sugárzást is kibocsátanak. A mérés elvégzéséhez szükséges ólomvastagságot és távolságot a következő módon határozzuk meg: Ha H-val jelöljük a mérőberendezés hátterét a mérés időtartama alatt, A10 -zel a volfrám zavaró hatásából származó összbeütésszámot a szokásos 10 cm-es minta detektor távolságánál, akkor a detektort y cm-re téve, és x cm vastag ólomabszorbenst helyezve, az összeütésből származó beütésszám jó közelítésben így írható: 104 Aio- ~exp (—3x) Az ólomabszorbenst és a távolságot úgy választjuk meg, hogy ez egyenlő legyen a háttérrel, tehát 10* H = A10 - ~ exp (—3x) (1) Ha a meghatározandó elem egy g-ja 10 cm-re B10 beütésszámot ad, és a mérés érzékenységét m-grammig akarjuk fokozni, akkor a mérendő beütésszám 1—2 MeV közti energiájú gamma-sugárzásra 102 N AÍ m-B10 - —e-«.6 x lesz. (2) y2 Mivel a teljes háttér ekkor 2H, a mérés relatív pontossága d = J^±«Í (3) Ezek alapján a mérés elvégzését biztosító ólomvastagságot és távolságot a következőképpen kapjuk: A mérés érzékenységét és relatív pontosságát a feladat szabja meg, A10 , B 10 és H a kísérleti berendezés mérhető adatai. A 3 formulából meghatározzuk N-t, ezt 1 formulába és 2 formulába írva két egyenletet kapunk, melyből a két ismeretlen meghatározható. Az 1 MeV-nél nagyobb energiájú gamma-sugárzást kibocsátó elemekre a meghatározás érzékenysége a hatáskeresztmetszettől függően 10-a_5.10-50/0 . Eljárásunk hatásosságát az bizonyítja, hogy az előbbi módszereket egyidejűleg alkalmazzuk. Külön-külön a távolságnövelés, az ólomabszorbens és a jelrövidítés mind csak egy tízes faktorral javítja meg a mérendő és zavaró aktivitás viszonyát. Együttesen alkalmazva azonban a javulás közel ezerszeres lesz, mert hatásuk a jel/háttér viszonyra egymástól csaknem független, így az újszerű hatás azáltal jön létre, hogy az egyes javítási arányok nem összeadódnak, hanem összeszorzódnak. Ha a vizsgálandó alapanyag nem volfrám, hanem valamilyen más, kevésbé aktiválódó elem, akkor az előbbi módszerek nélkül, vagy akármelyiket külön-külön alkalmazva is elvégezhető a mérés. Volfrámnál azonban a nagy zavaró aktivitás miatt a fenti módszerek külön nem vezettek célra és akkor sem lettek volna eredményesek, ha a három javulás egyszerű összegződése révén csupán egy harmincszoros növekedés következett volna be a mérendő/zavaró aktivitás viszonyban. Ezért volfrámban roncsolásmentes, nagyérzékenységű aktivációs analitikai vizsgálatokat előttünk még senki sem végzett, s nagy zavaró hatás és a viszonylag korlátozott csökkentési lehetősége miatt az elemzés reménytelennek látszott. Eljárásunk egy példakénti alkalmazását volframfém alumíniumtartalmának meghatározására ismertetjük. Az ismert súlyú volframmintát alumíniumszennyezést nem tartalmazó tokba helyezve, csőpostával a reaktor 5-1012 neutron/cm 2 • sec fluxusú termikus csatornájába juttatjuk, s ott 60 secig besugározzuk. A besugárzás befejeztével a mintát tartalmazó tokot ugyancsak csőpostával a mérőhelyre juttatva, a felaktivált fémet inaktív tokba teszszük át, majd alacsony hátterű ólomtoronyban egy NaI kristállyal ellátott szcintillációs detektortól 20 cm távolságba helyezzük. A detektor és a minta között 1,5 cm vastag ólomlemez foglal helyet. A multiplier jeleit RC körrel lerövidítettük 1 /tsec-ra. t A besugárzás befejezésétől a mérés kezdetéig 50 sec telik el, melyből 10 sec-ot a mintának a csőpostában való szállítása, 40 sec-ot pedig az inaktív tokba történő áthelyezés igényel. A mérést a felaktiválásnál keletkező 28 A1 bomlásából származó 28 Si, 1,775 MeV-es energiáján egycsatornás impulzus analizátorral 200 sec^ig végezzük. A mérés befejezése után a már leírt módon egy ismert Al-tartalmú mintát aktiválunk és mérünk. A volframminta alumíniumtartalmát a két méréssel nyert impulzusszámok arányából számítjuk ki. A fenti eljárással meghatározzuk fémvolframban levő nátrium- és réniumszennyezés mennyiségét is. Szabadalmi igénypont: Eljárás termikus' neutronokkal történő besugárzás hatására 1 MeV-nél nagyobb energiájú gamma-sugárzást is kibocsátó elemek mennyiségének kvantitatív meghatározására volfrámban, roncsolásmentes neutronaktivációs analízissel a minta reaktorban történő felaktiválásával és a kibocsátott gamma-sugárzás egy- vagy sokcsatornás analizátorral való mérése révén azzal jellemezve, hogy a szcintillációs detektor jelei-10 15 20 25 Í0 25 40 45 50 55 eo 2
