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【物理大学院生必修】I-131を検出するのに必要な測定器と,その測定原理について述べよ
  • ガンマ線のエネルギーを高分解能で測定できるGe半導体検出器を用いる。ガンマ線が半導体中の欠乏層を通るときに生成される電子・正孔のペアを、逆バイアス電圧によって加速し電極で収集する。得られた電荷の量が、ガンマ線のエネルギーにおよそ比例する。Ge検出器のバンドギャップが小さいため(数eV程度)、高分解能でガンマ線のエネルギーを決定できる。
  • NaI(Tl)シンチレーションカウンタ。γ線感度が良い。蛍光体に放射線が照射した際でる微弱な発光量を増幅し、電気パルスを得る。
  • 「調べた結果」:空間γ線スペクトル測定法(リンク先PDF)という環境放射能と放射線というサイトのPDFファイルを見つけた。これの21ページを見ると、ゲルマニウム半導体検出器というのはフォトダイオードとかと同じ原理らしい
  • 一般的にγ線のエネルギー測定にはCsIシンチレーター、NaIシンチレーター、Ge半導体検出器などを用いる。 核種が分からない場合、発生するエネルギーの精密な測定を必要とするため、Ge半導体検出器が最適である。 測定原理については、Ge半導体中を通過するγ線がGe結晶から電子を電離する。電離した電子の電荷量をから電離された電子の数を測定し、電子一個を電離するために必要なエネルギーを乗じてγ線のエネルギーを測定する。
  • ガイガーガウンターと霧箱。
  • ・(測定器)マススペクトル分析機  ・(原理)分析したい物質が含まれる溶液をごく細かいミスト状にして吹き飛ばし、飛んだ距離でその物質の重さを量る
  • 特定のエネルギーのγ線を検知するために、γ線検出器が必要。ゲルマニウムを使った検出器の場合、半導体ゲルマニウムを含む装置に電圧をかけておく。あるエネルギー以上のγ線が半導体に当たる際に生じる電子と正孔のペアが加速され、電極に辿りつく。これによって溜まる電荷の量が、計測されるべきγ線の量に(ほぼ?)比例する。
  • 原子を磁場で曲げたときの運動半径の違いによって質量数を質量分析器で確認。
  • ・適切なバックグラウンドデータが存在しており、全ての核種を考慮に入 れる場合 I-131 の前後には、ハフニウム 179 による 362.55(15)Kev (39.478 タリ ウム 200 による 367.942(10)KeV(86.718%) がある。全ての核種を考慮 に入れるため、1.9KeV 程度のエネルギー分解能が必要になる。エネル ギー比としては、0.5%程度であり、よく調整されたゲルマニウム検出器 であれば、この程度の解像度は実現しうる。しかしながら、Tl-200 の半 減期は 26.1(1)h であり、これが I-131 より多量にあった場合には、I-131 のピークが隠れてしまう可能性もある。このようなケースを除けば、こ れに適切な回路を接続して計測することにより、I-131 の同定が可能で ある。回路は、バイアス電圧-Ge 検出器-プリアンプ-整形アンプ-MCA のようになる。 ・適切なバックグラウンドデータが存在しており、一般的な原子力発電所 から放出されうる核種のみ考慮に入れる場合 NaI シンチレータと光電子増倍管による計測を考えると、364keV あた りでだいたい 10%程度のエネルギー分解能があると仮定して、40keV 程度の範囲でピークを見積もれるはずである。この付近で他に考え得 る核種が多量に含まれていないのであれば、I-131 が存在すると決定で きる。ただし、どのような核種が存在しうるのかについてデータをまと めることができなかったので、実現性は不明である。
Total Votes: 73 Started: March 20, 2011 Back to Vote Screen

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