3.2 Дослідження спектральних характеристик радіонуклідів уранового та торієвого сімейств методом напівпровідникової гамма – спектрометрії

Напівпровідниковий детектор в ядерній фізиці – прилад для реєстрації іонізуючих випромінювань, основним елементом якого є кристал напівпровідника. Н/п детектор працює подібно до іонізаційної камері з тією відмінністю, що іонізація відбувається не в газовому проміжку, а в товщі кристала. Заряд, зібраний на електродах н/п детектора, пропорційний енергії, виділеної часткою при проходженні через збіднений (чутливий) шар. Тому, якщо частка повністю гальмується в чутливому шарі, н/п детектор може працювати як спектрометр. Середня енергія, необхідна для утворення 1 електронно-діркової пари в напівпровіднику, мала (у Si - 3,8 еВ, у Ge - 2,9 еВ). Схема включення напівпровідникового детектора показана на рис. 3.2.

Рис. 3.4 Напівпровідникові детектори; штрихуванням виділена чутлива область; n - область напівпровідника з електронною провідністю, р - з діркової, i - з власної проводимостями; а - кремнієвий поверхнево-бар'єрний детектор; б - дрейфовий германій-літієвий планарний детектор; в - германій-літієвий коаксіальний детектор [11].

Одержані результати вимірів гамма-спектрів зразків виготовлених із гранітного матеріалу, що використовуються в будівництві, були опрацьовані та проаналізовані. В результаті чого проведено ототожнення радіонуклідів ²¹⁴Bi та ²⁰⁸Tl які являються продуктами розпаду уранового та торієвого сімейств.

Ідентифіковано енергію і період напіврозпаду цих ліній які рівні: Е_γ(радіонуклід талій-208) = 2,62 МеВ, Е_γ(радіонуклід вісмут-214) = 1,76 МеВ. Типовий апаратурний спектр представлений на рис.3.5.

Рис.3.5. Апаратурний гамма-спектр зразка гранітної породи, яка використовується в будівництві [12].

Висновки

Проведено огляд літератури по дослідженню природної радіоактивності зразків геологічного походження.

Обґрунтовано вибір методики реєстрації радіоактивного випромінювання малих активностей.

На основі проведених експериментальних досліджень по реєстрації змішаного іонізуючого випромінювання та виміряних апаратурних спектрів гамма-активних нуклідів (ГАН) в зразках геологічних порід, що використовуються в будівництві, можна зробити наступні висновки:

• По результатам вимірів гамма-спектрів з використанням напівпровідникової гамма-спектрометричної установки – складені таблиці обробки даних, проведений їх аналіз, та вивчено геологічне походження досліджуваних гранітних матеріалів, які використовуються в будівництві.

• За даними вимірів змішаного іонізуючого випромінювання проведені розрахунки та визначені відносні питомі активності досліджуваних зразків.

• Всі експериментальні дані підлягали статистичній обробці, на основі яких виявлено різницю в активності досліджуваних будматеріалів. По результатам виміру γ-спектрів гранітних зразків ототожнено радіонукліди природного походження ²¹⁴Bi (лінія 1,76 МеВ) та ²⁰⁸Tl (лінія 2,62 МеВ), які є складовою частиною досліджуваних гранітних зразків, а самі зразки відносяться до геологічних відшарувань збагачених ураном і торієм-232.