Drempel- en kanaalmetingen

Drempel- en kanaalmetingen

Citation for published version (APA):

Touwen, N. A. L. (1964). Drempel- en kanaalmetingen. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek : WT rapporten; Vol. WT0111). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1964

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

technische hogeschool eindhoven

laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek rapport van de sectie:

titel:

rU1'''(Sl'

I

r ..

ct;.I.;d."

I

:::~::~.

Methode kwalitatieve analyse kwantitatieve analyse achtergrond stabiliteit prognose Drempel- en Kanaalmetincen. Drs. N.: •• L. Touwen -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1 bij drempelmeting moeilijk

van geschikte men~sels

van twee isotopen hoog, afhankelijk van te meten stralin₆ s-energie goed bij kanactlme t ing eenvoudig van niet te }:omplexe mengsels-lang, "regelbaar" recelmatig kontroleren biz. 1 van 1.3blz. rapport nr. 111 codering:

M3a4

trefwoord: Stralings- meet-methoden. datum: april 1964 aontol biz. 13 geschikt voor publicatie in: ter beschik-king van Philips ..

o

5 1Q 15 20 2S 30 35 50 . rapport nr. 111 bIz. 2 'H 13blz.

-Drempel- en Kenaalmetin,;ren. Inleiding.

========-=

Bij gammaspektrometrie kan men de spektra van de gammastralen. die radio-aktieve isotopen.uitzenden. op twee wijzen onderzoeken: a) door drempelmetinren

b) door kanaalmetingen

Bij drempel- (integrale-) metin.:~en word t de totale intensi tei t van de straling boven een bepaalde. ins tel bare, waarde gemeten. Door deze drempel kontinu langs de energie-as te verschuiven kan

het integrale spektrum verkregen worden.

Bij kanaal- (differenti~le-) metinfen wordt behalve een onder-ste ",aarde ook een bovenonder-ste inF"eonder-steld. De intensiteit van de stra-ling met energie~n tussen de in.;restelde drempelwaarden ( kanaal-breedte) wordt in dit geval geoeten. De plaats van de lage dreropel-waarde wordt kanaalhoogte ~enoemd. e kanaalhoogte kan ook in het midden van de kanaalbreedte liggen. (Bij 'de buizenaF;p~ratuur is dit leatste het geval, bij de getransistoriseerde appara~uur het eerste. )

Regelmatige verschuiving (kontinu of diskontinu) van het kanaal lange de energie-as geeft het differenti~le spektrum.

Er' zijn dus twee variabelen: de intensiteit en de energie van de

straling. Op de horizon tale as worden gewoonlijk de energieln van de stralingen uitgezet, op de vertikale as de intensiteiten ervan

(figuur 1);

Stralingsopnemer.

De opnemer moet signal en afgeven, W8arvan de grootten evenredig zijn met de energie van de geabsorbeerde gammakwanten.

t---~~---~---___l

technische hogeschool .

.tindhoven

10fI0

....

o 111 H •• ",..: , ... II V ... I. : !-1i1o C /'/>'" , 0 .. ~ .. ,J.: "'.", -'1-. i .. ~.t"'­ " ' -... : I V fJ, .. .,JI. .. 'tIt: $t.l,..,..! ... : 10 _",.'"". e"i'$4 tf;IILIc. .... tf.: .to

-,..2.

ct .

II,.,..

t fftJl: .; • ..,.'" / , .. 1/ Ii Ie,,/: .I/{'" Jr..r.. OM.: 1$. U",I ,

..

~ \

i) i '-

f-e

Y"o.v-i eeJ - !!!

I;,

Ie

1.

YA,4-1

:$ke.kfrlA...., VA....

Cc

-60.

/j"I:tt.,,,.o.Q)

:s,.ekklf" ....

o

5 10 IS 20 25 30 35 50

'rapport nr. 111 biz.

4

van 1 ~ biz.

....

Er is keuze tussen drie typen stralingsonnemers: a) de proportionele telbuizen,

b) de halfgeleider-detektoren, en c) de scintillatie-opnemers.

De toepassing van de rroportionele telbuizen is beperkt tot het meten van stralinf"en van lage energie en de halfgeleider-detektoren ( kristaltellers) tothet meten va~ zware deeltjes.

De scintillatie-opnemers worden veel toegepast en zijn te onderscheiden in anorganische en organische scintillatoren

(bijvoorbeeld NaI, anthraceen).

V~~r spektrometrie kan in geen geval de Geiger-MUller teller

(G.M.-buis) toegepast worden. Spektrometer.

Deze bestaat uit de vol~ende komponenten:

a) een, vooral voor differentiele spektra, goed gestabiliseerd hoogspanningsapparaat,

b) een (puls-) versterker,

c) een analysator, wai~rmee een of twee drempelwaarden instelbBar zijn al naar gelang men' dre~pel~ of kanaalmetinfen wil uit-voeren,

d) een telsnelheidsmeter,

e) een regi~treerappara~t voor het eventueel optekenen van de 'meetresul taten in gra.fische vo rr:: , en

f) de voor eenvoucige bediening benodigde hulpapparatuur.

In fig'.lur 2 is een komplete opstelling voor gamma6Ylektrom~trie

weergegeven.

Identifikati e.

Dit geschiedt met behulp van de zogenaamde ijklijn (figuur 3). Door bijvoorbeeld van de volgende isotopen: J-131 (0,364 MeV), Na-24 (1,37 en 2,75 heV), Co-6c (1,17 en 1,33 HeV) en Cs-137

(0,66;:;, MeV) bij een bepaalde hoogsrannin~ en versterking de plaats

van de pieken (kanaalhoogten) te meten komt men tot de ijkgrafiek • 1 - - - . - - - -... .

werkplaatstechn I.k technische hogeschool eindhoven

FI-~J.. r . -~~Jr>0tA o.caA-'f~. fJ t.J r./o u.

o-J

-~"""~~ , ~~ 0 L -~. 11..1 </.62. r - (.."",,-h...t- I...--U~_

-o-JI. ~o...t

....

e IC--I '1-' •.

--'<./~eL.~ E 11."'1 "'"2. p..,l,~oyk-OI...o...t..,$~ FIc..,

actoS:-II

r

I t.:..-. e"";"'e vc..r~ b..,. Sk-t 10'01. -v -e...,~f>-~~ ~ko.f IIf'ol. L -r-f f .

-"1A c:y.:. ~ e.w-"'1" fCVlo.o.A-' - - _{rl-..-1. fOR} 2210 A. ,---

:..-.

.---t.'0.J..4 ...u-I (,iJ,J._ ....t-. '1 ~ j :1 o 'i rT ',.n

-

KatJo.o./-1,00,

r.e

{ lIolt} I I I _I I I .f I I I I , I 'I , t I I I I I

L

7;..he/:

0 5 -1Q ~ 15 :- 20:- 1H- 40- 501-'rapport nr. 111 biz. .,

v ..

13 btz.

-Hierin zijn tegen elkaar ui tgezet de kanaalhoogte en de eJleJ:'g1e

van de straling_

Hebben wij een onbekend isotoop, waarvan de piek in een 'epaald

kanaal valt, dan voIgt met behulp van de ijklijn de bijbehorend.:e

energie. In een tabel (1) kan dan de iso toop opgezocht

_..-4,_,_

Deze werkwijze is ui termate lastig met drempelmetingen",~gJlda~

de plaats Tan de piek niet zonder maar te bep~len is. (fi~"1)_.

Kwalitat1eTe analyse.

•

Bij mengsels van isotopen is een soortr,elijke werkwijze als hierbovente volgen_

Zijn in zo'n mengeel reeds enige komponenten bekend, dan

is

door af'trekking van bekende spektra het komplexe spektrum te vereen.voudigen (2).

Kwant1tatieTe analyse.

Kwantitatieve meting houdt in, dat de komponenten van h~t te

onderzoeken preparaat reeds bekend zijn.

Voor kwanti tat!eve metinr:;en van een mengsel van twee isotopen 1s de drempelmeting zaer weI mo:-eli.jk. De integrale spektra van de bestanddelen zijn uiteraord bekend. Hiermee teyens de plaate van dedrempels wBarboven geteld kan worden.

In de pr~ktijk wordt deze werkwijze beperkt tot mengseIavan

iso-topen waarvan de karakteristieke stralingspieken voldo.net.

Ter uiteenliggen_ Dit is schematisch uit~ebeeld in figuur~~

Bij isotopenmengsels, waarvan de pieken dicht bijeenliggen

is met behulp Tan kanaa.lmetingen tot het gewenete doel te g~aken.

Door het s~envallen van Comrton-stralingen is bij

dram,.l-metingen een zekere correctie nodig ( overlappingeeffekt Tan de _,

individuele spektra). Door gebruik te maken van kanaa!aet1a,

wordt de~e korrektie kleiner.

r - - - -

---~----_1

technische hogeschool· ...

Figuur

4.

co-60 + Cs-137

Gekombineerd Integraal- ~

Differentiael Spektrum.

Hier is een mengsel van twee isotopen

weergegeven.

De'

stralingspieken van

c-60 (1,17 en 1,33 ~eV) li~~en voldoende

ver van die van Cs-137 (O,~AHeV) om

m.b.v. een drempel gescheiden te worden. In het algemeen legt men de scheidinga-drempels daar, waarboven een van de isotopen geen impulsen mear afgeeft.

{!!

..

blz.8 v~ 13 blz .. . . ~ • • ""..I •

•

1:.

""-W ""%

1

~

rapport nr. 111 biz. 9 van 13 btL

f--~---"---.---""""'-- ~~---; 5 lQ -15 f 20 2S -30 f-35 r45 -

SOr-Mocht op deze wijze nog geen voldoend result~at verkregen worden, dan kan een voorafgi:ande chemische scheiding nog uit-komst bieden.

Verminderen achtergrondstralinf,'

Tot de achtergrondstrRlin~ behoort aIle straling die gemeten wordt bij afwezigheid van het te meten preparaat, zoals de kos-mische aktiviteit, stralinf,' van radioek.tieve stoffen in de om-geving (beton, glas, lood). Ook behoort bij de ac~tergrondstr~11ng

." . , ...

de niet gewenste straling uit de te onderzoeken stof zelf. Spektra volgens beide onderzoekl'!1ethoden zijn af.gebeeld in· figuur

5.

Het integrale spektrum van de acr.terg:rondstraling verloopt regelmatig, wat met de integrale spektra van radio-aktieve monsters niet het geval is.

Bij differenti~le spektra liggen de gunstige instellingen bij de fotopieken en wordt het achtergrondeffekt bij een opstelling bepaald door de procentuele kanpalbreedte.

V~~r de optimale instellingen bij beide onderzoek.methoden

komen ste.tistische aspekten van de telsnelheden van achtergrond en preparaat naar voren (3).

Het meest van belang is de procentuele standaardafwijking (fractional standard deviation) in de telresultaten.

In het geval van meten van de stralin,~ volgens de "preset-time" metbode wordt deze berekend met:

- _-;

V

N + _Nb .4

=

_N s x 100 ~&

-

Nb s > • t

Hierin zijn: Ns en Nb de getelde 8antallen van respektievelijk prepara& t met achtergrond en de achterg-rond zelf. Zie figuur

6.

Stabili tei t.

Telsnelheidsvariaties kunnen hun ontstaan danken aan een langzaam verloop van de gekozen instelling met de tijd (drift) van:

rapnort nr. 111 It' .

,....

bIz. 10 Van

13

bl~:-:

F.

₁

lMVf"S: /hl:-e'rr~!.!! ~1/~."t(!" §p-cJ:.tnl~ VAn U A ehtk"l rllnf/l -~p.l""'J'- . ,

..

, \ \.

"'

\ \ \. \ \ \. \

\

\

"-5'0

\

\ '\

"-\\

\

'"

\\

\

'\.

,\\\

~~

\ \ \.

"'

10 \ \ \ \ \ \.

\ \

"

ill'!.} $"

\'\.

\"-'\.

l.

-I I

Fi,.-" .

"-..

--"

,

:--...

r--

:-::---"

=---

---

,.

r-... ...

r---.

~

---

t---

I.

'"

~

I:---

.to '~

---

r

-~

r---

lit

~

I---

IH

l " -t - -

,..

-...

----I'.

---

--'"

~

r--

---

I'-- r - -

...

--.

_r--.

-r--..

~

----

---

,..

~

--...

I---..

,

...

~~

_r---

-

--

- s_ .~

-~

I""-- -C'-

,-,

...

2. - - - 7 " ' )

~

~ ' 0 _{r r(ts('t -}

t

_"me •

--VtW&~ol ~ tU. ~~ U-o..-..do..an.ol. ~1

LA/

h,. 7. e...., elf. ~oL.,:...'J ~ oU. ~tk ~

~ ~~ ~o.no.o..Jf hn.VI ~r.:r---ot.. {1tI$/ ""'" tXA. ~-r--rJ.

4

{.,vtJ.t.t

~ "~-~.

o 5 10 15 20 2S 30 35 45 50

biz. 12 van 13 biz. 1

a) de hoogspanning op de fotomultiplikator buis; b) de versterkingsfaktor van de versterker,

c) de dreopelwaarde(n) van de analysator van de spektrometer, en

d) de temperatuur van de omgeving.

Bij de integrale onderzoekmethode zijn de stabil1teitsyariaties het minst van invloed wanneer op een plateau ingesteld is. Dit plateau komt overeen met de plaats van het dal tussen de

Compton-rug en de fotopiek in een differentieel spektrwn

(vergel~jkfiguur 1).

Bij de differenti~le onderzoekmethode is het van groot

belang de drift van de apparatuur te kennen en deze zo mogelijk periodiek te kontroleren.

De dTift wordt als vol~t bepaald:

Meet de verandering in de te~snelheid (dn) bij een Yerplaatsing van het kanaalover dV volt. Is n

1 - n2 de variatie in telsnel-heid oyer de tijd dt, dan is de drift ( n

1 - n2)/dt

dn/dV volt per tijdseenheid.

De metingen van dn/dV, n

1 en n2 noeten bij voorkeur op de flank van een fotopiek uitgevoerd worden.

o 5 1Q 15 20 25 30 35 50

rapport nr. 111 biz. 13 van 13 biz.

Literatuur

1) "Praktische Gammaspektrometrie"

A.J. Duivenstijn, L.A.J. Venverloo

-Uitg.: N.V. Centrex, Eindhoven,

1963,

151 pp,

67

fig.,

8

tab.,

48

lit. opg. Bibl.

T.H.E., DB 6311.

2) "Bin Beitrag zur quantitativen Auswertung von

Gamma-Szintil-la tionsspek tro grammen"

- H.

Geisler, G. i3runner -Atomkernenergie,1, (1962), 1, pp 21-28, 15 fig., Bibl. 'l'.H.E., bsw 2, pp

60-65, 5

fig., 2 tab., 8 1i t. opg. 3) "Radioisotope 'I'echniques" - R.

cr.

Overman, :ii.E. Cl,rk

-Uitg.: HcGraw-Hill Book Company, Inc., New York - Toronto London, 1960, 476 pp, (:7 fig., tab., 979 lit. opg. Bibl. ~.H.E.t DJ 6004 bat; DJ

6059

ban.