Fysica 2 Practicum Gammaspectroscopie Opdrachten Doelstellingen: De energiecalibratie uitvoeren van een NaI-dectector. Een gamma-spectrum opmeten van een gekende bron ( 137 Cs). Een onbekende gamma-straler identificeren a.d.h.v. zijn opgemeten spectrum. Het vervalschema van een bron weergeven. De energie van de grootste piek in een fluorescentiemeting bepalen. Een bestraald materiaal identificeren aan de hand van de fluorescentiestraling. 1. Proef 1 : Gammaspectroscopie 1.1. Benodigheden NaI(Tl)-detector met fotomultiplicatorbuis en unispec MKA, computer met Genie-2000 software, printer, loodkasteel, pincet, 137 Cs-bron en een onbekende bron. 1.2. Meetprocedure De meetopstelling bestaat uit 3 grote delen: de detector, de MKA die rechtstreeks op de detector bevestigd is, en de computer. De taak van de computer is tweeërlei: enerzijds het sturen van de MKA (bvb. instellen van de meettijd) en anderzijds het verwerken en analyseren van de meetresultaten. Aanmelden op labo-pc user : student paswoord : student Start Genie 2000 vanaf het ikoontje op het bureaublad : Gamma spectroscopie Detector en MKA selecteren Klik in het menu van het RAD2_hoofdscherm op File Selecteer Open Datasource Selecteer bij Source : Detector en zorg dat Read only niet aangevinkt is. In het vak erboven selecteer je dan RAD2. Deze detector + MKA combinatie komt overeen met de detector en MKA die je gebruikt in de meetopstelling. De instellingen ervoor zijn softewarematig al op voorhand gemaakt. Klik op Open. Indien er meteen een meting verschijnt, kan je deze verwijderen door op Clear te klikken. Gammaspectroscopie 1 Opdrachten
Facultatief : instellingen MKA De instellingen van de MKA kan je als volgt controleren: Klik in het menu op MCA Selecteer Adjust De juiste instellingen vind je terug de bundel Meetopstelling De labobegeleider heeft de eerste bron ( 137 Cs) al in het loodkasteel geplaatst. Spectrum opmeten Klik op Start om de meting te starten Klik op Stop om de meting te stoppen Spectrum verwerken Met de haken [ en ] kan je een ROI (Region of interest) afbakenen. In de praktijk is een ROI een piek in het spectrum. In het infovenster onder het spectrum kan je Marker info aflezen. Klik op Next of Prev tot je deze Marker info ziet. Het kanaalnummer voor het centrum van een piek lees je af bij Centroid. Lees voor de 3 pieken in het spectrum de positie van het centrum af en noteer deze waarden. Energiecalibratie uitvoeren De pieken die men voor 137 Cs kan gebruiken als basis voor de calibratie zijn: 1. De X-stralenpiek bij 32 kev afkomstig van 137 Ba. 2. De X-stralenpiek bij 75 kev van Pb door interactie van de invallende gammastralen met het lood van het loodkasteel. 3. De gammapiek bij 662 kev, te wijten aan de overgang van 137m Ba naar 137 Ba. Klik in het menu op Calibrate. Selecteer Energy only calibration Vul in het venster Energy calibration de energiewaarde en het bijhorend kanaalnummer in van de linkse piek in het spectrum en klik op Accept. Doe hetzelfde voor de 2 andere pieken. Het verband tussen de positie van een piek en de energiewaarde is lineair. Klik op Show en noteer de vergelijking van de calibratierechte (y = m.x + c) Sluit af door op OK te klikken. Het meetvenster is nu gecalibreerd. Je kan de calibratierechte later opvragen door in het menu Calibrate op Energy Show te klikken. Spectrum afdrukken Klik in het menu op File Selecteer Data Plot In het Data Plot venster vink je x Energy Scale aan en Full spectrum Klik op Print. Gammaspectroscopie 2 Opdrachten
Onbekende bron opmeten en identificeren Vraag aan de labobegeleider om de onbekende bron te plaatsen. Start een nieuwe meting Onbekende bron identificeren Aangezien je daarnet het meetvenster gecalibreerd hebt, kan je met het opgemeten spectrum en de beschikbare tabel in het labo bepalen welke onbekende bron je hebt opgemeten. Verantwoord je keuze en geef in het verslag ook het vervalschema van de bron. Gammaspectroscopie 3 Opdrachten
2. Proef 2 : X-stralenfluorescentie 2.1. Benodigdheden NaI(Tl)-detector met fotomultiplicatorbuis en unispec MKA, computer met Genie-2000 software, printer, klein loodkasteel met aluminium bronschaaltje, pincet, detectorstatief, statief met loodcollimator, cilindrische bronhouder, 241 Am-bron en een onbekend materiaal. 2.2. Meetprocedure Verwittig de laboverantwoordelijke vooraleer aan proef 2 te beginnen. Deze zal de detector uit het loodkasteel van proef 1 halen en hem bevestigen in het detectorstatief. 3 1 2 Fig. 17 : Het plaatsen van de 241 Am-bron. (1) Cilindrische bronhouder (2) Loodkasteel (3) 241 Am-bron Meet het spectrum op van 241 Am. Ga na of de 2 pieken in het spectrum bij 26,4 kev en 59,5 kev liggen. Vervolledig de meetopstelling met het statief met loodcollimator. Je verkrijgt dan de opstelling van figuur 16. De afstand tussen de detectorkop en het loodkasteel is ongeveer 7 cm. Breng het onbekende materiaal in het aluminium schaaltje en plaats dit in het lood- Gammaspectroscopie 4 Opdrachten
kasteel. Steek de 241 Am bron in de loodcollimator en richt dit op het onbekend materiaal. Meet een spectrum op gedurende ongeveer 400 s. Bepaal de energie van de grootste piek in het fluorescentiespectrum. Daarmee kan je opzoeken welk materiaal je bestraald hebt. Gammaspectroscopie 5 Opdrachten