DET 4. NORDISKE RADIOØKOLOGISEMINAR 27. FEBRUAR - 1. MARTS 1985 GOL, NORGE INIS-mf ABEN MULTI-GM TÆLLER FOR MALING AF LAVENERGETISKE BETAPRØVER

Transkript

1 DET 4. NORDISKE RADIOØKOLOGISEMINAR 27. FEBRUAR - 1. MARTS 1985 GOL, NORGE INIS-mf ABEN MULTI-GM TÆLLER FOR MALING AF LAVENERGETISKE BETAPRØVER L. Bøtter-Jensen*), R. Hedvall**), E. Holm**) og U. Nilsson**) *) Forsøgsanlæg Risø, DK-4000 Roskilde, Danmark **) Institutionen for Radiofysik, Lunds Universitet

2 -1- Resume Et samarbejde mellem Forsøgsanlæg Risø og Institutionen for Radiofysik Lund om måling af svage prøver med lavenergetisk betaaktivitet har ført til udviklingen af en vinduesløs gas flow multi-gm tæller, hvor prøverne anbringes inde i selve tællerelementet under målingen for at undgå absorbtion af de bløde betapartikler i tællervindue m.m.. Betatælleren er specielt udviklet med henblik på målinger af svage ^^Hi prøver (E ~ 17 KeV), der ved en speciel radiokemisk teknik er elektrolyseret på tynde stålolader. Multitælleren, der har 4 tællerelementer integreret i samme mekaniske enhed, og dermed tillader 4 prøver at blive målt samtidigt, er forsynet med en fælles skærmtæller, der med anticoincidens teknik reducerer baggrunden. Anbragt i 100 mm blyafskærmning arbejder tælleren med en baggrund på typisk ca. 0.2 com. Foreløbige målinger med elektrolyserede 63 Ni prøver har vist en tælleeffektivitet på ca. 40%. Indledning Ønsket om i større målestok at kunne måle den lavenergetiske betaemitter 63 Ni (E ~ 17 KeV) i forbindelse med radioøkologiske undersøgelser har ført til udviklingen af en speciel 4-kanal åben multi-gm tæller. Tælleren er fremstillet på basis af mange års erfaringer oå Risø med udvikling og fremstilling af gas flow multitællere til måling af svage beta- Drøver. Disse tællere, der anvender en gasblanding bestående af 99%Ar/l% isobutan, er forsynet med tællervindue med en tykkelse på ca. 1 mg/cm 2, hvilket tillader en effektiv måling af betaprøver med middelenergier ned til ca. 45 KeV. Sådanne multitællersystemer med 5 sammenbyggede tællerelementer med 25 mm diameter vindue, har igennem en Årrække været anvendt til beta-målinger i forbindelse med radioøkologiarbejdet på Forsøgsanlæg Risø og Institutionen for Radiofysik i Lund, samt på andre laboratorier i Europa.

3 -2- Måling af 63ni kræver imidlertid, at prøven kan placeres inde i selve tællerelementet under målingen for derved at undgå en total absorbtion af de bløde betapartikler i tællervindue etc.. Dette kræver naturligvis en særlig teknik specielt med hensyn til retablerinq af tællegas i tællerelementerne efter åbning af tælleren og anbringelse af prøverne. En særlig udviklet gasskylleprocedure, hvor tællegassen {99%Ar/l% isobutan) i en kort periode efter lukningen af tælleren strømmer hurtigt gennem tællerelementerne og derefter stabiliseres til en rolig, jævn strøm, sikrer, at prøvetællerne under den efterfølgende måling er mættet med ren tællegas, som ikke er kontamineret med atmosfærisk luft. En fælles skærmtæller reducerer den kosmiske baggrund ved hjælp af anticoincidens teknik. Signalerne fra de 4 prøvetællere samt skærmtælleren behandles samtidigt i hver sin elektroniske målekanal, og resultaterne fremkommer efter endt målecyclus på en printer. Betatalleren Den mekaniske del af den åbne multi-gm tæller er vist på fig. 1. Prøvetællerelementerne er cylindriske boringer (22 mm diameter og 8 mm dyb) i en massiv 10 mm tyk kobberplade. Kobber er anvendt på grund af dets lave indhold af naturlig radioaktivitet, hvorved baggrunden i tælleren reduceres. En 20 mm lang anodetråd er udspændt imellem 2 teflonisolatorer midt i hvert prøvetællerelerant. En 8 mm høj kvadratisk skærmtæller med flere anodetråde er placeret under prøvetællerne. Et hængsel tillader kobberpladen med prøvetællerdelen at åbne i forhold til skærmtælleren, hvorved prøverne kan anbringes i fordybninger i den kobberplade, der adskiller prøvetællerne og skærmtælleren. Tællegassen tilføres GM tællerelementerne igennem kanaler boret direkte i kobbermaterialet. Gassen til prøveelementerne afbrydes ved åbning af tælleren, hvorimod gassen strømmer gennem skærmtælleren hele tiden.

4 -3- Tntegrerede forstærkere er arrangeret oå et printkort og byqqet direkte på multitælleren under en afskærmningsplade. Signalerne Era forstærkerne føres via kabel til en elektronikenhed med diskriminator og anticoincidens kredsløb. Pulserne genereret i skærmtælleren anvendes til at eliminere baggrundsbidraget fra den kosmiske strålinq. En tidsenhed kontollerer tælletid og sender information om tid og dato til orinteren. Et blokdiagram af det elektroniske kredsløb er vist i fig. 2. Ydermålene af den mekaniske del af Tiultitaelleren er 100x100x50 mm og således tilpasset indbygning i blyafskærmning, opbygget af standard blymursten oå 200x100x50. Normalt kræves en blytykkelse på 100 mm for at opnå en tilstrækkelig afskærmning for den naturliqe gammabaggrundsstrålinq. Et fotografi af den åbne multi-gm tæller er vist i fig. 3. Resultater og konklusion Prototypen af den åbne multi-gm tæller har været afprøvet på Institutionen for Radiofysik i Lund. Baqgrundsmålinger har vist et middel 0-tal på ca cpm for alle prøvetællerelementerne. 6 3NI prøver med kendt aktivitet er blevet fremstillet ved en speciel radiokemisk proces og elektrolyseret på 20 mm 0 diameter stålplader i forskelliq deponerinqstykkelse. Tælleeffektiviteten som funktion af deponeringstykkelse er blevet undersøgt, og resultatet er vist i fig. 4. Det ses, at en relativ høj tælleeffektivitet på op til 40% er opnået. Tælleren har i den forløbne prøvetid fungeret fint, og det er vores konklusion at den, på grund af den lave baggrund samt anvendelsen af en meqet simpel og reoroducerbar målemetode, er et attraktivt alternativ til væskescintillationssystemer.

5 ///////////////f////////// 1) Forforstærker. 2) Prøvetæller. 3) Teflonisolator 4) Prøve. 5) Skærmtæller Fig. 1. Skematisk tegninq af åben multi-gm tæller counter Sample counters HWiGuard S T T Preamplifiers High voltage i i Discrfminators 1 ' Anticoinc. gates Start stop Pres. time Repeat I Timer 6-decade multiscaler-clock Printer Interface < i i i 1 Pulse indicators Time set H.V. test Oisp. sel. Display Fig. 2. Blokdiaqram af det elektroniske kredsløb for 4-kanal multi-gm tæller

6 Fiq. 3. Fotografi af 4-kanal åben multi-gm tæller 4 *t a bi 6 u - 2<3 TÆLLEEFFEKTiVlTET 30 Fig. 4. Tælleeffektivitet for elektrolyserede 63 Ni prøver som funktion af deponeringstykkelse