Интернет-лаборатория ядерной физики

 

Сцинтилляционный гамма-спектрометр

Внимание! В настоящее время работа не функционирует!

Цели и задачи работы

Основная цель предлагаемой лабораторной работы - определение энергии гамма-лучей радиоактивных веществ при помощи сцинтилляционного гамма-спектрометра. В задачи работы входит измерение спектров гамма-излучателей, их расшифровка, обработка линий, градуировка спектрометра и определение его характеристик.

В ходе проведения лабораторной работы студенты учатся градуировать спектрометр, расшифровывать и обрабатывать гамма-спектры, полученные на сцинтиляционном гамма-спектрометре.

Что позволяет сделать установка.

  1. Произвести градуировку спектрометра по двум «известным» изотопам. При этом усиление выбрано так, чтобы можно было наблюдать так называемый пик суммы при использовании Co-60.
  2. Пользуясь градуировочным графиком можно определить энергии гамма-лучей «неизвестных» нуклидов (в качестве «неизвестных» нуклидов можно использовать Na-22 и Bi-207).
  3. По измеренным спектрам можно определить такие параметры спектрометра, как-то: разрешающая способность, фоточасть и эффективность (относительная).

Как устроена установка

Существует несколько схем организации удаленной интернет-лаборатории. Наиболее простая схема - пользователь отсылает запрос, а программа через некоторое время по почте присылает данные. Самая сложная схема - пользователь полностью управляет лабораторной установкой и в режиме реального времени получает данные с нее. Наша схема больше соответствует последнему варианту.

Фотография установки, кликните для увеличения в отдельном окне Установка состоит из спектрометра, сервера и пользовательской программы. Спектрометр построен на базе персонального компьютера и состоит из детектора гамма-излучения, источника высокого напряжения и блока АЦП. Детектирующая часть установки состоит из сцинциллятора NaJ(Tl), ФЭУ и спектрометрического усилителя. Детектор установлен в блоке свинцовой защиты для снижения фона. В этом блоке располагается устройство автоматической смены источников гамма-излучения. В устройстве находятся несколько радиоактивных препаратов. На компьютере работает программа управления спектрометром (ПУС), которая управляет АЦП (запуск, останов, сброс и т.д.) и механизмом смены источников. Также ПУС передает данные со спектрометра на сервер.

Сервер также построен на базе персонального компьютера и связан со спектрометром по локальной сети. На сервере работает программа обслуживания пользователей (ПУП), которая обрабатывает команды и запросы пользователя, подает соответствующие команды на ПУС, принимает данные со спектрометра и передает их удаленному пользователю.

На стороне удаленного пользователя должна быть установлена программа-клиент, которая предназначена для связи с ПУП. Эта программа посылает команды пользователя на сервер и отображает данные, поступающие со спектрометра.

Управлять установкой может только один пользователь.

Где получить программы для работы

Для работы в ОС Windows версии 95 и выше следует загрузить программу-клиент и установить её на свой компьютер (архив EXE, около 350 кб). Для установки создайте пустой каталог SCINTI и распакуйте в него архив. После этого в каталоге должны присутствовать следующие файлы: scinti.exe - исполняемый модуль программы, config.cfg - файл инициализации, Help - каталог с документацией. На этом установка закончена, можно запускать исполняемый модуль.

Порядок выполнения работы

Перед выполнением работы рекомендуем ознакомиться с методическим описанием лабораторной работы. Методические описания доступны в форматах PDF и DjVu. Здесь приводятся краткие инструкции по выполнению работы.

Получение гамма-спектров

  1. Ознакомиться с принципами работы удаленного спектрометра и программы управления;
  2. Подключиться к удаленному спектрометру и получить список радиоактивных источников;
  3. Измерить гамма-спектры двух калибровочных радиоактивных источников, обычно это кобальт-60 (60Co) и цезий-137 (137Cs). Каждый спектр измерять не менее 10-15 минут. Измеренные спектры распечатать на принтере и сохранить в файлы на диске для последующей обработки;
  4. Измерить спектры двух "неизвестных" гамма-источников. В нашем случае это натрий-22 (22Na) и висмут-207 (207Bi). Каждый спектр измерять не менее 15-20 минут. Измеренные спектры распечатать на принтере и сохранить на диске для последующей обработки;
  5. Отключиться от удаленного спектрометра;

Обработка гамма-спектров и определение энергии гамма-линий

  1. Определение положения и интенсивности гамма-линий. Откройте набранные спектры известных источников и определите положения пиков полного поглощения, пика характеристического рентгеновского излучения и пика суммы, их интенсивность. Запишите эти значения на листах с распечатанными спектрами.
  2. Построение градуировочного графика спектрометра. По данным, полученным в п.1, постройте градуировочный график - зависимость энергии гамма-линии от номера канала. В идеальном случае должна получиться линейная зависимость E=aN. Если Вы воспользуетесь какой-либо программой для построения графика, тогда лучше использовать квадратичную зависимость (E=a1+a2N+a3N2) для определения параметров градуировочной кривой.
  3. Определение энергии гамма-линий "неизвестных" изотопов. Откройте соответствующие спектры и определите положения пиков полного поглощения и других пиков. По градуировочному графику найдите соответствующие энергии гамма-линий и запишите их.
  4. Сопоставление данных с табличными значениями. Используя полученные в п.1 данные об интенсивности линий, значения энергий из п.3 и учитывая, что эффективность регистрации убывает с увеличением энергии гамма-квантов убедитесь, что пики в спектрах соответствуют гамма-линиям изотопов 22Na и 207Bi. Сравните полученные значения энергий гамма-линий с табличными.