Düşük gama aktivite ölçümü

(1)

TÜRKİYE ATOM ENERJİSİ KURUM U

j Ç E K M E C E N Ü K L E E R A R A Ş T IR M A V E E Ğ İT İM M E R K E Z İ

Ç.N.A.E.M. A . R - 2 5 5

D Ü ŞÜ K G A M A AKTİVÎTE ÖLÇÜM Ü

Ergun GÜLTEKİN, Yıldıray ÖZBÎR, Nizamettin E RD U RAN

ve Ali ERCAN

Fizik Bölümü

Ekim 1988

(2)

t ü r k

Iy e

a t o m e n e r j î s

İ

k u r u m u Ç E K M E C E N Ü K L E E R A R A Ş T IR M A VE E Ğ İT İM M E R K E Z İ

Ç.N.A.E.M. A . R - 2 5 5

D Ü ŞÜ K G A M A AKTÎVÎTB ÖLÇÜMÜ

Ergun GÜLTEKİN,

Yıldıray

ÖZBÎR, Nizamettin ERDURAN

ve Ali ERCAN

Fizik Bölümü

Ekim 1988

(3)

DÜŞÜK GAMA A K T t V t T E ÖLÇÜMÜ

E. Gültekin, Y. ö z b i r , N. Erduran ve A. Ercan Çekm e c e Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi Fizik Bö l ü m ü P-K. 1 34831 H a v a a l a n ı — İstanbul

özet

Çevreden gelen doğal gama aktivitesini ~ İOO misli azaltan kurşun korunak içine alınmış bir 3" x 3" Nal(Tl) dedektörün mutlak f o t o —pik verimi ölçülmüş ve bu dedektörle, bazı deniz ü r ü nlerinde doğal gama ışınları sayılarak Po t a s y u m miktarı belirlenmiştir.

Abstract

An e f f e c t i v e lead shielding around a 3" x 3" Nal(TI) detector has been installed and the general b a c k ground level for gama ra y s h a s been reduced by a factor of b İOO . The p h o t o —peak efficiency of the detector is measured. The p o t a s i u m con c e n t r a t i o n in the seaweed and fish

determ i n e d by measuring the 4°K

(4)

İÇİNDEKİLER say-fa 1. Giriş... i 2. Deney... 1 3. Sonuç vs Yorum. ... 6 4. Kaynaklar...6

(5)

l.BlRlS

Bon yirmi yıldan beri gama spektroskopisinde, Be(Li) , S i ( L i ), HPGe gibi yarı-iletken dedektörler üstün enerji ayı rım güçlerinden (energy resolution) dolayı Nal dedektörleri— nin yerini almışlardır. Yüksek bir enerji ayırım gücünün ge rekmediği durumlar da ise, daha yüksek foto-elektrik verim lerinden (photo-electric efficiency) dolayı Nal dedektörler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, 3"x 3" Nal dedektörüyle bazı deniz ürünlerimizin doğal gama aktiviteleri ölçülerek potas yum derisimleri (concentration) belirlenmiştir.

2 . DENEY

Deneyde kulanılan Nal dedektör (Canberra model 802, 2007P) duvar kalınlığı 10 cm olan kursun korunak içine alınmıştır. Böylece çevreden dedektöre ulasan 1461 keV enerjili gamala rın 7.77 (25) c/s olan şiddeti (Background) 0.077 (5) c/s ye düşürülmüştür. Dedektör bu korunak içine penceresi yukarı bakacak şekilde, düşey doğrultuda yerleştirilmiştir. özel olarak hazırlanmış bir düzeneğe yerleştirilen standart nokta tipi kaynaklarla ( a '*Mn, AOCo, ° ° Y , ,3TCs ) yapılan ölçmeler sonucu dedektörün mutlak foto-elektrik verimi çıkarılmıstır. 500—2000 keV aralığındaki gama enerjileri için foto-elektrik verim eğrisi (Sekil.i) de gösteri İmis t i r .

ölçmelerde dedektörün penceresi (0.5 mm Al) üzerine konulan standart silindirik örnek kapları yüksekliği ve dıs çapı 60 mm, i c çapı 57 mm olmak üzere plastikden, tabanları ise 0.3 mm kalınlığında asetatdan yapılmıştır. Sayımlarda C a n  berra model 8075 ADC ve Canberra model 85 çok kanallı anal i — zör kullanılmıştır.

(6)

F

O

T

O

E

L

E

K

T

R

İK

V

E

R

İM

Şekil l: 3 Mx 3 ” Nal dedektörünün mutlak foto-elektrik verimi. A € / € k X 7 dir.

(7)

önce ölçüm

doğruluğunu

sınamak amacıyla kimyasal saflığı 0.99 olan 148.2 g ağırlığında KsSO« tozunun doğal gama akti — vitesi 12104 saniye süreyle sayılmış ve alınan gama spektru— munun 1461 keV enerjili pik alanı altındaki net sayım:

Pd — 76434 ± 558 olarak bulunmuştur.

Diğer tarafdan, K 2S04 içindeki 4°K * dan yayınlanan 1461 keV enerjili gamalara ait net pik alanı P su bağıntıdan da he sap 1 anmıstirı

P = C . G . ( N / A >.h. A.t.f.ftM .€ < 1 >.

Bu eşitlikte;

P : 1461 keV da foto—pik altındaki net sayım, C : örnek içindeki Potasyum derişimi,

G : örnek ağırlığı (g),

N : Avogadro sayısı [ 6.022 İO*3 (mol~*■) 3

A : Potasyumun atomik ağirlığı C 39.0983 g/mol 3, h : 4°K'ın doğal izotopik bolluğu [ 1.17 <1> İO-4 3, A : 4°K*ın bozunum sabiti [ 1.72 (1) 10~17 (s- M 3,

t s Sayım süresi ( MCA life time) (s),

f : 1461 keV gama geçişinin tüm 4°K bozunumundaki oranı C 0.1067 (13) 3 C 13 ,

fip! örnek içindeki gama soğurulmasını da hesaba katan sayım katı acısı,

€ : Nal dedetörünün 1461 keV gamalar için mutlak foto—elektrik verimidir C 0.215 (15) 3.

(8)

Saflığı 7.İOO olan K3SQ4 içindeki Potasyum elementinin deri şimi 0.44873 dir. Ağırlığı 148.2 gram olan K250* tozunun so

ğurma katsayısı yukarıda tarif edilen ölçüm geometrisinde 1461 keV enerjili fotonlar için P=O.OOB4 mm-1 dir. Bu değer— lerle hesaplanan sayım katı acısı 0.133(6) bulunmuştur C2J. Katı acı hesabındaki belirsizlik fotonların kristal içindeki etkin derinliklerinin ± 2 mm hatayla bilinmesinden kaynaklanmaktadır. Buna göre 12104 saniyede KaeSÜ.»' dan alın ması gereken 1461 keV enerjili gamalara ait sayım ( 1 ) eşitliğinden;

Ph = 75360 ± 678 olarak hesaplanmıştır.

Burada hesaplanan P*. ile yukarda ölçülen P«* değerlerinin cok iyi bir uyum içinde oldukları görülmektedir.

Hesaplarda ölçümü yapılan organik karışımlar için p/p —0.052 cm2 /g alınmıştır. Yukarıda bahsedilen sayım geometrileri kullanılarak, deniz ürünlerimizden Cystoseria barbata ( de niz yosunutMarmara-1933) ve Pamatomus saltator'un (Lüfer, Marmara-1985) doğal gama aktiviteleri ~ 50000 s. süreyle sa yılmıştır (Sekil 2). Elde edilen spektrumlardan ve ( 1 ) ba ğıntısından yararlanarak hesaplanan potasyum derisimleri

(Tablo 1) de gösterilmiştir.

Tablo 1. Düşük gama aktiviteleri ölçülen deniz ürünlerinde Potasyum belirlenmesi

örnek adı Ağırlık 9 P mm- 1 sayım/sP/t Potasyum Derişimi 7. Cystoseria barbata 83.185(5) 0.00475 0.144(8) 0.324(8) 3.8(4) Pamatomus saltator 21.475(5) 0.00123 0.154(8) 0.036(8) 1.5(5) 4

(9)

5

Se k i l 2 : 3 " x 3" N a l d e d e k t ö r ü i l e a l ı n a n g a m a s p e k t r u m l a n (BsB a c k g r o u n d P î P a m a t o m u s s a l t a t o r , C : C y s t o s e r i a b a r b a t a ) . S p e k t r u m l a n k ı y a s l a m a k a m a c ı y l a s İ O O O O O s a n i y e l i k n o r m a l i z a s y o n y a p ı l m ı ş t ı r .

(10)

3. SONUÇ VE YORUM

Verim kalibrasyonu yapılmış ve kursun korunak içine alınmış bir Nal dedektörü ile düşük aktivitedeki deniz ürünlerinde K50000 saniyelik bir sayım sonrası potasyum derisimİerinin belirlenmesi mümkün olmuştur. Aynı ölçmeler için Ge dedektö rü kulanılması halinde en az dört misli daha uzun bir sayım süresi gerekirdi. Başlangıçta da işaret edildiği gibi Nal dedektörlerinin bu yararlı tarafı ancak duyarlı bir enerji ayırım gücünün gerekmediği hallerde özellikle önem kazanmak tadır.

Bu çalışmada katı acı hesaplarını yapan Melih Bostan'a t e  şekkür ederiz.

4. KAYNAKLAR

[1] Table of Isotopes. Edited by C.M.Lederer and V.S. Shir ley, 7*^* Edition, John Wi 1 ey & Sons, Inc, New York (1978) C23 M . B o s t a n ,N.Erduran ve A.Ercan, Çekmece Nükleer Araştırma

ve Eğitim Merkezi raporu, C-N.A.E.M.—AR—250, 1980.