Месяц: Декабрь 2016

Прежде чем приступить к изложению очередного материала, советую ознакомится с неплохой документалкой от BBC:

https://www.youtube.com/watch?v=Y-KOPGuLY9c

Она позволит слегка расширить границы сознания, и введет ваш мозг в нужное состояние для чтения. Так-же после просмотра, приходит понимание того что физику частиц могут понять только, цитирую “физики – хиппи, в хлам укуренные и обдолбанные, которые не брезгают воровством в порыве страсти” (цитата почти дословная)

Кстати примененный в описанном ниже эксперименте изотоп Натрия-22, в своей повседневной жизни активно использует описанный в видео случай, когда в результате одного события, рождается пара фотонов, квантово-связанных “ужасным действием на расстоянии”. Происходит это по причине эффекта аннигиляции пары электрон – позитрон, в результате испускаются два фотона за один распад с траекториями под углом 180 градусов друг к другу. Будь у меня оборудование способное их исследовать, можно было-бы воочию наблюдать эффект квантовой запутанности.

 

Так вот…возвращаясь к нашим баранам…. расширяя познания в плане вычисления фона от источника, наткнулся на такое понятие как BUILDUP-фактор(по нашему повышающий фактор). применима эта штука, в тех случаях, когда между датчиком и источником есть какое-то вещество, тобишь экран.

Теория гласит, что при прохождении высоко-энергетическими фотонами по веществу, некоторые из них провзаимодействуют с электронами, и создадут вторичное излучение с другими траекториями, относительно начальных. Для компенсации этого эффекта есть таблички для расчета коэффициента повышения.

Вот примерно по таким траекториям фотоны в реальности проходят экран:

Ну значит начал я интегрировать в свою табличку эти данные и формулы, пару дней промучился, пытаясь найти формулы и заодно осознать как это все рассчитывается. Все написал, формулы все учел, коэффициенты все просчитал…. кстати методики расчета коэффициентов по табличкам довольно не тривиальны, и не брезгают применением интерполяций “крест на крест по 4-м точкам”. Вот примерно так(см. картинку), где интерполированное значение 2.08, получается из 4-х точек, по двум смещающим коэффициентам.

Когда практические задачи по запихиванию кучи формул и таблиц в EXCEL были сделаны, я принялся экспериментировать, проверяя работу формул на разных экранах и изотопах, подставляя разные данные. Но наткнулся на одну странную особенность, когда применяются экраны из алюминия, расчет по формуле с билд-ап фактором не дает понижения фона, по сравнению с тем случаем, если экран не ставить вообще.

Первое что я подумал… ОШИБКА!… и начал ее искать дни и ночи на пролет. Когда я ее таки не нашел, решил провести натурный эксперимент.

Купил изделие из алюминия, вырезал кусочек, аккуратно сравнял все неровности профиля, точно замерил его габариты, вес, толщину, расчитал плотность. Сверив с табличными значениями плотности для алюминия, убедился что изделие содержит очень высокий процент чистого алюминия, и очень слабо легированно, т.к. плотность совпала с табличной. Как-раз то что нужно, для проведения измерений.

Вооружился источником Na-22, в котором присутствует только чистая гамма, взял дозик, водрузил их на стенд, и начал эксперимент! 

В ходе эксперимента выяснилось, что таблицы билд-ап фактора работают только тогда, когда экран расположен ТОЧНО посередине между датчиком и источником. И ошибки у меня нет.

Но мой мозг начал плавится, когда я начал перемещать экран между датчиком и источником, не трогая при этом расстояние датчик-источник. 

При приближении экрана к источнику, фон начал падать. А вот в случае смещения экрана в сторону дозика, фон начал расти, при приближении экрана в плотную к дозику, фон вырос на столько что ПРИВЫСИЛ фон без экрана вообще!  Я подумал что тут ошибка, но нет, повторил эксперимент несколько раз, что только подтвердило результат!

Пример замеров:

Замер без экрана 10,69 мкЗв/ч +-1,49%

Замер с экраном близко к источнику 10,14 мкЗв/ч +-1,45%

Замер с экраном близко к дозиметру 11,09 мкЗв/ч +-1,52%

Замер с экраном по центру 10,62 мкЗв/ч +-1,44%

Объяснить физику процесса я не могу, видимо там происходят какие-то странные переотражения под не совсем естественными углами. А для возникновения лавинного эффекта, энергии распада Нартия-22 явно недостаточно, по идее это должно проявляться на Итрии, Тории и подобных изотопах, и то не слишком выражено.

Но факт остается фактом, тонкий алюминиевый экран на гамме с высокими энергиями, повысил фон по сравнению с замером без экрана.

PS.С плотными металлами, при малых энергиях фотонов, или при большой толщине экрана этот фокус не работает. Там факторы поглощения превышают факторы повышения.

Табличка

Прикинул тут на досуге, когда надо будет заменять источники.

Ведь все они имеют разную активность и распадаются с разной скоростью.

Вообщем результат обнадеживающий. Если брать за конечную активность, 5 кБк, что в принципе еще более менее достаточно для калибровки сцинтилляционных устройств, то получается что в 5-ти летней перспективе, замене будут подлежать только источники Торий-228 и Иттрий-88. И то вообщем-то Торий-228, можно использовать дольше, т.к. он обычно нужен для калибровки по высоким энергиям.

При этом такие источники как Eu-152, Ba-133, Ti-44, Am-241, Cs-137, могут использоваться очень долго.

Так-что по идее, поддержание парка изотопов в рабочем состоянии не должно быть большой финансовой проблемой.

 

График активности источников по месяцам. (для Cd-109 правая шкала)

 

Выяснилось что фотонное излучение при входе в плотный материал имеет одно очень нехорошее свойство, изменять траекторию и пытаться выбивать из металла электроны. При этом образуется вторичное фотонное излучение с меньшими энергиями, которое разлетается во все стороны.

Учитывая то что атомов в веществе много, и таких переотражений просиходит тоже много, то часть такой переотраженной гаммы возвращается обратно в детектор.

Плюс ко всему картину портит тормозной рентген от бета-частиц ударяющихся в эту деталь. Хоть я на всякий случай и сделал прокладку из оргстекла, между источником и металлом, всетаки небольшое колличество тормозного рентгена должно проявлятся.

Как результат, при калибровке вот из этой части штангена идет дополнительный поток излучения. И показания прибора увеличиваются на 1-5%, как показал эксперемент.

 

Чтобы этот эффект избежать, заказал из текстолита держатель для источников, который будет паяться сверху на головку штангена.

До нуля этот эффект конечно не снизится, но солидная часть переотраженного излучения исчезнет.