Måling av radioaktiv stråling

Geiger-Müller teller

Med en Geiger-Müller (G-M) teller bestemmes aktiviteten til en radioaktiv kilde. Den skiller ikke mellom stråletyper og stråleenergier.

En G-M teller er vist skjematisk i figuren over. Den består av en sylinder som fungerer som katode (negativ elektrode). Fra den ene siden rager en anodetråd (positiv elektrode) inn i sylinderen. Den andre siden – hvor strålingen faller inn, er dekket av et tynt vindu. Sylinderen er fylt med en gassblanding ved lavt trykk. Mellom elektrodene er det høyspenning. Den innfallende radioaktive strålingen ioniserer gassatomene. Frie elektroner blir dannet. De akselereres så kraftig at de ioniserer flere gassatomer. Ionene og elektronene vandrer til hver sin elektrode. Dette gir en strømpuls. Pulsene telles eller sendes til en høyttaler. Gammastråling trenger også gjennom veggen til G-M telleren og ioniserer gassen.

Scintillasjonsteller

Scintillasjonsteller
Opphavsmann: NAROM

Prinsippet for en scintillasjonsteller med fotomultiplikator. Gammafotoner utløser lysglimt i en NaI-detektor. Lyset slår løs et elektron i en fotokatode. Elektronet treffer på en såkalt dynode i fotomultiplikatoren hvor det kan slå løs maksimalt 4 nye elektroner. En serie med dynoder sørger for stor forsterkning. Pulshøyden er proporsjonal til energien i gammafotonet.

 

Det er viktig å vite hvilke radioaktive nuklider som er tilstede og mengde av disse. Til dette kan vi ikke bruke G-M telleren. Når en ustabil atomkjerne har sendt ut α- eller β-stråling er kjernen ofte i en eksitert tilstand. Den går tilbake til grunntilstanden ved å sende ut γ-stråling. Energinivåene til de eksiterte tilstandene er spesifikk for hver enkel nuklide. Derfor er energien til den utsendte γ-stråling som et fingeravtrykk for nukliden. Strålingsintensiteten fra de ulike energinivåene er forskjellig, men forholdet mellom intensitetene er konstant.

En scintillasjonsteller måler både energien og intensiteten i γ-strålingen. På denne måten kan radionuklider identifiseres og deres mengde bestemmes.

Enkelte stoffer lyser opp, når de absorberer ioniserende stråling. Lysglimtets styrke er proporsjonal med energien til det absorberte γ-fotonet. Dette utnyttes i en scintillasjonsteller som ofte bruker en natriumjodid-krystall som detektor.

En fotomultiplikator registrerer lysglimtene i krystallen og forsterker dem med en faktor på ca. 10⁶. Pulshøyden er proporsjonal med γ-energien. I en flerkanalsanalysator sorteres pulsene etter energinivå. Det telles hvor mange pulser som er registrert for de enkelte energinivåer. Ved å sammenlikne data fra prøven med kalibreringsdata kan strålingskilden i prøven både kvalitativt og kvantitativt bestemmes.

Resultat fra måling med en scintillasjonsteller. Den viser antall tellinger av lysglimt bestemt av strålingens energi. Vi ser her en topp på 662 keV som er typisk for Cs. Høyden på toppen er avhengig av mengden Cs. For å kunne angi mengden sammenligner man med en standard med kjent aktivitet.
Opphavsmann: NAROM