ŠTÚDIUM CHARAKTERISTÍK POLOVODIČOVÉHO HPGe DETEKTORA

Podobné dokumenty
21 Spektrometria ziarenia alfa.doc

16 Franck-Hertz.doc

Porovnanie postupov na stanovenie celkovej aktivity alfa v minerálnych vodách A. Belanová, M. Vršková, K. Vladová, J. Merešová Výskumný ústav vodného

AKTIVAČNÁ ANALÝZA POMOCOU ONESKORENÝCH NEUTRÓNOV

Snímka 1

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 070/1/441/19 zo dňa Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 6 ods. 2 písm. k) zákona

Slovenský metrologický ústav Karloveská 63, Bratislava 4 Počet strán: 2 č. 054/441/13 zo dňa 9.december 2013 Slovenský metrologický ústav v súl

Microsoft PowerPoint - Paschenov zakon [Read-Only] [Compatibility Mode]

STANOVENIE OBJEMOVEJ AKTIVITY POLÓNIA-210 VO VYBRANÝCH SLOVENSKÝCH MINERÁLNYCH VODÁCH P. Rajec, M. Krivošík, Ľ. Mátel Katedra jadrovej chémie Prírodov

Jadrova fyzika - Bc.

36. Fázová analýza pomocou Mössbauerovej spektroskopie

MERANIE U a I.doc

Úloha č.2 Meranie odporu rezistorov Vladimír Domček Astrofyzika semester Skupina č Laboratórne podmienky: Teplota: 22,6 C Tlak:

Študijný program (Študijný odbor) Školiteľ Forma štúdia Téma Elektronické zbraňové systémy (8.4.3 Výzbroj a technika ozbrojených síl) doc. Ing. Martin

IQ Easy firmy Simco-ION Nová generácia výrobkov pre ovládanie statickej elektriny SÚHRN: Firma Simco-ION predstavuje novú generáciu výrobkov pre elimi

Snímka 1

trafo

Úvod do časticovej fyziky časť 1: častice a interakcie Boris Tomášik Univerzita Mateja Bela, Fakulta prírodných vied ČVUT, Fakulta jaderná a fyzikálně

PYROMETER AX-6520 Návod na obsluhu

29.Kvantová fyzika sa zakladá na Planckových a Einsteinových teóriach a hovorí, že všetky procesy sa dejú po maličkých krokoch => všetky fyzikálne vel

Experiment CERN- ISOLDE: Aký tvar majú atómové jadrá (60 rokov CERN) Mar$n Venhart Fyzikálny ústav SAV, Bra$slava Mar$n Venhart (FÚ SAV): Experiment C

Základy programu Editor rovnic

Podivný mikrosvet Mikuláš Gintner Katedra fyziky Žilinská univerzita 2013 Masterclasses in Physics 2013 M. Gintner

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Heuristický adaptívny PSD regulátor založený na miere kmitavosti Šlezárová Alexandra Elektrotechnika

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE Fakulta informatiky a informačných technológií STU Ústav počítačových systémov a sietí ZADANIE SEMESTRÁLNE

PowerPoint Presentation

Vypracované úlohy z Panorámy z fyziky II Autor: Martin Brakl UČO: Dátum:

Detekcia akustických udalostí v bezpečnostných aplikáciách

Študijný program (Študijný odbor) Školiteľ Forma štúdia Téma Požiadavky na prijatie Výzbroj a technika ozbrojených síl (8.4.3 Výzbroj a technika ozbro

Slovenský metrologický ústav Karloveská 63, Bratislava 4 Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č, 034/153/10 zo dňa 16. decembra 2010 Slovensk

Teória pravdepodobnosti Zákony velkých císel

Detektor kovu, napätia a dreva 3 v 1 DM-902 Každé kopírovanie, reprodukovanie a rozširovanie tohto návodu vyžaduje písomný súhlas firmy Transfer Multi

Data sheet

Záverečná správa Test sondy VARiON Plus 700 IQ - meranie NH4-N a NO3-N v aktivácii na ČOV Matejovce Vypracoval: Robert Bezák WTW meracia a analytická

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 072/1/441/19 zo dňa Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 6 ods. 2 písm. k) zákona

STRUČNÝ NÁVOD KU IP-COACHU

Elektronické meracie prístroje

Matematika 2 - cast: Funkcia viac premenných

Snímka 1

Slovenská akadémia vied Analýza finančnej podpory a scientometrických výstupov SAV Bratislava 2019

Microsoft Word - 18.doc

PLYNOVÉ CHROMATOGRAFY NA ZEMNÝ PLYN 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje procesný plynový chromatograf

Príloha č

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 023/321/12 Revízia 1 Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 6 ods. 2 písm. k), 20 ods. 2 a 56,

seminarna_rocnikova_a_bakalárska práca

Optimal approximate designs for comparison with control in dose-escalation studies

Príloha č

Čo o by mal investor vyžadova adovať od dodávate vateľa Seminár S ENERGIOU EFEKTÍVNE V BYTOVÝCH DOMOCH Október 2011 Revízia:

Dodatok číslo 1 k smernici rektora číslo 4/2017-SR zo dňa Školné a poplatky spojené so štúdiom na Slovenskej technickej univerzite v Brat

Základy programu Editor rovnic

Bez názvu - 1

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 154/1/212/18 zo dňa Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 6 ods. 2 písm. k) zákona

UNIVERZITA PAVLA JOZEFA ŠAFÁRIKA V KOŠICIACH VZDELÁVACÍ PROGRAM Moderná didaktická technika v práci učiteľa Aktualizačné vzdelávanie prof. MUDr. Ladis

STRUČNÝ NÁVOD KU IP-COACHU

MERACIE ZARIADENIA NA MERANIE DĹŽKY NAVINUTEĽNÝCH MATERIÁLOV 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje mera

SRPkapitola06_v1.docx

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU

60. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2018/2019 kategória E okresné kolo Riešenie úloh 1. Zohrievanie vody, výhrevnosť paliva a) Fosílne pal

untitled

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 128/1/221/18 zo dňa 25. júna 2018 Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 30 písm. b) a 32 ods.

Slovenská technická univerzita v Bratislave Fakulta informatiky a informačných technológií Ilkovičova 2, , Bratislava 4 Internet vecí v našich ž

Microsoft Word - GI30.doc

Ako vybrať hliníkové disky (elektróny)

Microsoft Word - ProjektPS1Xi.doc

Презентация PowerPoint

Microsoft Word Riešenie PRAX A

Formulár na zverejňovanie informácií o habilitačnom konaní

1 ZÁKLADNÉ POJMY Z JADROVEJ FYZIKY

LED STREET LAMP LD-50 SERIES SVK

Pocítacové modelovanie - Šírenie vln v nehomogénnom prostredí - FDTD

PowerPoint Presentation

Prehľad pedagogickej činnosti Ing. Martin Gulan, PhD. Prehľad pedagogickej činnosti na vysokej škole a prehľad dosiahnutých výsledkov v tejto činnosti

E/ECE/324

Podpora metód operačného výskumu pri navrhovaní systému liniek doc. RNDr. Štefan PEŠKO, CSc. Katedra matematických metód, Fa

Návod na obsluhu AX-7020

Ohyb svetla

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 015/1/132/18 zo dňa 28. septembra 2018 Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 30 písm. b) a 32

Snímka 1

53. ročník CHO, krajské kolo - odpoveďový hárok, kategória B

Regulované napájacie zdroje DC AX-3005DBL jednokanálový AX-3005DBL 3-trojkanálový

MATRIX Napájacie zdroje DC MPS-3002L-3, MPS-3003L-3, MPS-3005L-3 Používateľská príručka Výrobca je držiteľom certifikátu ISO-9002

Inflácia Nezamestnanosť

Microsoft Word - UK BA

Hospodarska_informatika_2015_2016a

MPO-01A

SLOVENSKÁ LEGÁLNA METROLÓGIA SKTC Hviezdoslavova 31, Banská Bystrica CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č /127/321/ z 28. septembra 200

Stat1_CV1 VES

Multifunkční hrnec R-292 halogen

Rozsah spôsobilosti skúšobného laboratória

Microsoft Word - Zahradnikova_DP.doc

Aplikácia multimédií

Dodatok číslo 1 k smernici rektora číslo 1/2018-SR zo dňa Školné a poplatky spojené so štúdiom na Slovenskej technickej univerzite v Brat

Uctovnictvo_2015_2016a

Izolácie krokového hluku porovnanie materiálov Izolácie krokového hluku EKM PE Akustický EPS Minerálna vlna Vlastnosti a parametre materiálu Aplikácia

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU

untitled

Klasické a kvantové vĺny na rozhraniach. Peter Markoš, KF FEI STU April 14, 2008 Typeset by FoilTEX

MINISTERSTVO ŽIVOTNÉHO PROSTREDIA SLOVENSKEJ REPUBLIKY

17. medzinárodná vedecká konferencia Riešenie krízových situácií v špecifickom prostredí, Fakulta špeciálneho inžinierstva ŽU, Žilina, máj 2

Obce okresu Nové Zámky z aspektu ukazovateľov samosprávy

Prepis:

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY ŠTUDIJNÝ ODBOR FYZIKA ŠTÚDIUM CHARAKTERISTÍK POLOVODIČOVÉHO HPGe DETEKTORA (ŠVK) Bratislava autor: Attila Moravcsík 2009 školiteľ: Doc. RNDr. Jaroslav Staníček, CSc.

OBSAH ÚVOD... 3 1. TEORETICKÁ ČASŤ... 4 1.1. Polovodičové detektory... 4 1.1.1. Kremíkové detektory... 5 1.1.2. Germániové detektory... 5 1.2. Základné charakteristiky HPGe detektora... 5 2. EXPERIMENTÁLNA ČASŤ... 7 2.1. Popis použitých experimentálnych zariadení... 7 2.2. Experimentálne overenie základných charakteristík udávaných výrobcom... 8 2.3. Meranie účinnosti... 8 2.4. Faktor kvality... 11 2.4.1. Porovnanie faktorov kvality pre rôznu vzdialenosť zdroj - detektor... 11 ZÁVER... 15 POUŽITÁ LITERATÚRA... 16 2

ÚVOD Cieľom tejto práce je na základe experimentálnych údajov (nameraných charakteristík) určiť základné charakteristiky polovodičového HPGe detektora, používaného v spektrometrii nízkych rádioaktivít. Charakteristiky ako účinnosť a faktor kvality F sa určovali pre rôzne vzdialenosti zdroj - detektor. 3

1. TEORETICKÁ ČASŤ 1.1. Polovodičové detektory Polovodičové detektory pracujú na princípe diód. V týchto detektoroch žiarenie je merané pomocou počtu nosičov náboja vytvorených v detektore. Interakciou ionizujúceho žiarenia s materiálom detektora sa produkujú páry elektrón diera. Na základe toho sa určitý počet valenčných elektrónov dostane do vodivostného pásu a v dôsledku toho sa na ich mieste vo valenčnej vrstve vytvorí rovnaký počet dier. Pod vplyvom elektrického poľa sa začnú tieto elektróny a diery pohybovať k elektródam, kde vytvoria impulz, ktorý môžeme merať. Ak poznáme množstvo energie potrebné na vytvorenie elektrón dierového páru, ktorý je nezávislý od energie dopadajúceho žiarenia, tak len meraním počtu elektrón dierových párov môžeme určiť energiu dopadajúceho žiarenia. Počet elektrón - dierových párov je úmerný absorbovanej energii polovodičovým detektorom. Energia potrebná na vytvorenie takéhoto páru je oveľa nižšia ako energia potrebná na vytvorenie iónových párov v scintilačných a v plynových detektoroch. Priemerná energia potrebná na vytvorenie elektrón dierových párov je v 2,9 ev v germániu a 3,8 ev v kremíku. [1] Tab. č.1: Počet vytvorených fotoelektrónov alebo elektrón dierových párov vytvorených v rôznych materiáloch a detektoroch absorbovaním energie 1MeV. I. Zvara, P. Povinec, I. Sýkora: Determination of Very Low Levels of Radioactivity. Pure & Appl. Chem. 12 (1994) 2537. Čerenkov detektor 10 až 20 plastický scintilátor 700 tekutý scintilátor 700 Stilben 800 NaI(Tl) 4000 ionizačná komora 30000 Kremík 260000 Germánium 350000 4

Detektory môžu byť: kremíkové germániové 1.1.1. Kremíkové detektory Väčšina kremíkových detektorov je zložených z úzkych (obvykle 100 mikrometrov širokých) pásov poskladaných do diód, ktoré sú spätne uložené. Ak týmito pásikmi preletia nabité častice, spôsobia malé ionizačné prúdy, ktoré môžu byť detegované a merané. Kremíkové detektory majú oveľa lepšiu rozlišovaciu schopnosť v sledovaní nabitých častíc než staršie technológie ako napríklad hmlové komory. Zápornou stránkou týchto detektorov je, že sú oveľa drahšie ako spomenuté staršie technológie a potrebujú komplikované chladenie na zmenšenie zvodných prúdov (zdroj šumu). 1.1.2. Germániové detektory Sú zväčša používané v spektroskopii v jadrovej fyzike. Zatiaľ, čo kremíkové detektory nemôžu byť hrubšie než pár milimetrov, germániové môžu mať svoj citlivý objem rádovo niekoľko centimetrov a preto môžu byť používané ako detektory úplnej absorpcie pre gama lúče o energii niekoľkých MeV. Hlavým nedostatkom germániových detektorov je, že ich treba chladiť na teplotu tekutého dusíka, aby mohli produkovať dobré spektrometrické údaje. Pri vyšších teplotách, elektróny môžu ľahko prejsť cez zakázané pásmo a dostať sa do vodivostného pásma a tým reagovať na elektrické pole. Tým sa v systéme produkuje priveľa elektrického šumu a znižuje sa detekčná účinnosť detektora. Chladenie na teplotu tekutého dusíka, 77,36 K, znižuje tepelné vzbudenie valenčných elektrónov, takže len pri interakcii s gama lúčmi získajú elektróny dostatočné veľké množstvo energie, aby sa dostali cez zakázané pásmo do pásma vodivostného. [2] 1.2. Základné charakteristiky HPGe detektora Účinnosť pravdepodobnosť, že emitovaná častica bude zaregistrovaná detektorom. Píková účinnosť pravdepodobnosť, že gama kvantum sa zaregistruje v píku úplnej absorpcie. Vypočíta sa zo vzťahu ε=n/a.k γ (1.) Kde N predstavuje počet detegovaných častíc, A je aktivita žiariča, k γ je počet gama kvánt pripadajúci na jeden rozpad. 5

Energetické rozlíšenie V, je určené šírkou píku v polovičnej výške, ďalej len ako FWHM. Ovplyvňujú ho vlastnosti samotného detektora (kryštálu) a elektronika meracej aparatúry. [3] Pre lepšie určenie energetického rozlíšenia sa okrem FWHM udáva aj šírka píku v desatine výšky FWTM a šírka píku v pätine výšky FWFM. Pre ideálny detektor platia vzťahy: FWTM FWFM 1,9 xfwhm 1,65 xfwhm (2.) Pomer pík/compton je definovaný ako pomer výšky píku úplnej absorpcie čiary 1332,5keV 60 Co k strednej výške comptonovského kontinua v oblasti 1040 1096 kev. 6

2. EXPERIMENTÁLNA ČASŤ 2.1. Popis použitých experimentálnych zariadení Požiadavky na meraciu aparatúru pri skúmaní málo intenzívnych procesov predpokladajú dosiahnutie vysokej citlivosti, stability a energetického rozlíšenia detekčného systému a čo najnižšej úrovne pozadia. Pre získanie experimentálnych údajov sme použili valcový HPGe detektor Canberrra GX 4020. Použitý HPGe detektor má rozmery kryštálu Ø 61 x 62 mm, relatívnu účinnosť udávanú výrobcom 40%, rozlíšenie 2,0 kev pre energiu 1,33 MeV 60 Co a pomer pík/compton 57:1. Pri meraní sme používali jednoduché (single) zapojenie pre HPGe detektor. Aktívne tienenie 10 cm vrstvou olova sme použili len na porovnanie možnosti potlačenia pozadia. Obr. č.1 Schéma jednoduchého (single) zapojenia Komponenty spektrometra: VN zdroj vysokého napätia, model Silena 7716 ( 3400 V ) PZ nábojovo-citlivý predzosilňovač, súčasť detektora LZ lineárny zosilňovač Silena 7611/L (tvarovacia konštanta 3µs) ADC analógovo digitálny konvertor Silena 1610 (pripojený na unipolárny výstup zosilňovača) P pamäťový modul (buffer) PC osobný počítač so softwarom Silena - EMCAplus na ovládanie merania, získavanie a spracovanie údajov 7

2.2. Experimentálne overenie základných charakteristík udávaných výrobcom Tab. č.2 namerané hodnoty pre HPGe detektor Tvarovacia Pomer konštanta FWHM[keV] FWTM[keV] FWFM[keV] pík/compton [µs] 0,50 21,61 - - - 1,00 4,41 - - - 3,00 1,96 3,59+/-0,3 2,80+/-0,15 56,55/1+/-0,15 Výrobca udáva energetické rozlíšenie FWHM 2,0 kev pri 1,33MeV 60 Co. Našim meraním sme určili hodnotu FWHM na 1,96 kev, čím sme získali lepšie rozlíšenie ako udáva sám výrobca. Na presnejšie ohodnotenie detektora sme určili aj FWTM a FWFM. Pre ideálny detektor by mal platiť FWTM 1,9xFWHM a FWFM 1,65xFWHM. Z našich meraní sme dostali hodnoty FWTM=1,83xFWHM a FWFM=1,42xFWHM. Ďalšou charakteristikou detektora je jeho relatívna účinnosť definovaná ako píková účinnosť ε/1.2x10-3. Udáva sa v %. Meraniami sme určili relatívnu účinnosť na ε r = 39,33 +/- 1,77%. Relatívna účinnosť udávaná výrobcom je 40%. Pre pomer pík/compton nám výrobca udáva hodnotu 57:1. Pre naše meranie nám táto hodnota vychádza na 56,55:1. 2.3. Meranie účinnosti Účinnosť detekcie a úroveň pozadia závisia od viacerých faktorov ako je napríklad správne nastavenie napätia na zdroji vysokého napätia, správne nastavenie predzosilňovača a optimálna hodnota tvarovacej konštanty. Pri našich meraniach bolo napätie na zdroji vysokého napätia nastavené na hodnotu 3400V. Predzosilňovač bol nastavený tak, aby vhodne vytvoril a tvaroval impulz. Požiadavkou pre správne nastavenie bolo, aby vytvorená nábehová hrana impulzu bola asi stokrát kratšia ako spádová hrana. Nastavením správnej hodnoty tvarovacej konštanty sme dosiahli, aby pomer zosilnenia pre rôzne silné impulzy bol rovnaký. Zmenou tvarovacej konštanty sme mohli zabezpečiť, 8

aby sa tvar impulzu čo najmenej odlišoval od ideálneho priebehu, v našom prípade to bol gaussián. Účinnosť sme merali pre 6 rôznych vzdialeností zdroj - detektor - 0cm, 5cm, 10cm, 15cm, 20cm a 25cm. Na účinnostnú kalibráciu sme použili 5 rôznych žiaričov. Tab. č.3 zoznam použitých žiaričov žiarič číslo žiariča 241 Am EG1 454-375 133 Ba EG1 410-02 54 Mn EG3 681-01 152 Eu EG1 675-04 137 Cs EG1 424-01 ucinnost 20 cm 0,01 ucinnost 25 cm 0,01 B Data1B B Data1B ucinnost ucinnost 1E-3 1E-3 100 1000 energia (kev) 100 1000 energia (kev) Obr. č.2 závislosti účinnosti od energie pre 25cm Obr. č.3 závislosť účinnosti od energie pre 20cm 0,01 ucinnost 15 cm B Data1B 0,1 ucinnost 10 cm B Data1B ucinnost ucinnost 0,01 1E-3 100 1000 energia (kev) 100 1000 energia (kev) Obr. č.4 závislosť účinnosti od energie pre 15 cm Obr. č.5 závislosť účinnosti od energie pre 10 cm 9

0,1 ucinnost 5 cm ucinnost 0 cm C Data1C B Data1B ucinnost ucinnost 0,1 0,01 100 1000 energia (kev) 0,01 100 1000 energia (kev) Obr. č.6 závislosť účinnosti od energie pre 5cm Obr. č.7 závislosť účinnosti od energie pre 0 cm Na vytvorenie účinnostnej kalibrácie sme použili najsilnejšie energetické čiary vyššie uvedených žiaričov. Z nameraných hodnôt početností sme na základe vzťahu (1.) vypočítali účinnosť a následne vyniesli do grafu. Neskôr sme potom v dôsledku nedostatočnej štatistiky kvôli nízkej intenzite vylúčili energie 244,6975keV a 411,1165keV 152 Eu. Ďalej sme zistili, že v energetickom spektre sa vytvoril sumačný pík energií 80,9971keV a 356,0134keV 133 Ba. Kvôli tomuto faktu boli početnosti v pri týchto energiách nižšie ako by v skutočnosti mali byt. Preto boli taktiež vylúčené z grafov. Grafy na obrázkoch č.-č. boli fitnuté polynómom 4 stupňa. V spektre pre 0 cm vzdialenosť zdroj - detektor sa objavili aj ďalšie sumačné píky. Preto graf závislosti účinnosti od energie na obrázku č. 7 je fitnutý len lineárnou závislosťou. Tab. č.4 Zoznam použitých energetických čiar žiaričov - Table of isotopes, English edition, Volume III - Richard B. Firestone, Virginia S. Shirley žiarič energia [kev] k γ [%] 54 Mn 834,841 99,9758 133 Ba 80,9971 34,11 276,3997 7,147 302,851 18,3 356,0134 61,94 383,848 8,905 137 Cs 661,657 85,1 152 Eu 121,7817 28,37 244,6975 7,53 344,2785 26,57 411,1165 2,238 444 3,125 778,9045 12,97 10

964,1 14,63 1085,836 10,13 1112,074 13,54 1408,011 20,85 241 Am 59,5409 36.2.4. Faktor kvality V gama spektrometrii nízkych aktivít sa pri porovnávaní spektrometrov používa faktor kvality F. Mierou citlivosti spektrometra je jeho schopnosť registrovať gama žiarenie za prítomnosti interferenčného žiarenia pochádzajúceho z prírodného pozadia spektrometra a comptonovského kontinua od interakcie gama kvánt s vyššou energiou emitovaných vzorkou. [4] Faktor kvality F teda vyjadruje schopnosť spektrometra registrovať gama žiarenie s energiou E 1 aj v prítomnosti intenzívnejšieho žiarenia s vyššou energiou E 2. Pre faktor kvality F platí vzťah: F = R* ε ( + ) B C B N, (3.) kde ε je fotopíková účinnosť pre pík s energiou E 1, R je energetické rozlíšenie pre pík s energiou E 1, B C je početnosť príspevku comptonovského kontinua prislúchajúceho energii E 2 pod píkom s energiou E 1 a B N je prírodné pozadie v okolí píku s energiou E 1. Pokiaľ početnosť príspevku od comptonovského kontinua B C pre vyššie energie je zanedbateľná a energetické rozlíšenie R je podobné, môžeme písať zjednodušený vzťah: ε F =. (4.) B N 2.4.1. Porovnanie faktorov kvality pre rôznu vzdialenosť zdroj - detektor Ako bolo spomínané v predchádzajúcej kapitole, faktor kvality sa používa pri porovnaní spektrometrov v gama spektrometrii nízkych aktivít a vyjadruje mieru spektrometra registrovať gama žiarenie s určitou energiou E 1 v prítomnosti často intenzívnejšieho žiarenia s energiou E 2. 11

Výsledky určenia faktorov kvality pre jednotlivé vzdialenosti pre single meranie sú uvedené v tabuľkách č 5-10. V jednotlivých tabuľkách je pre porovnanie uvedené aj veľkosť pozadia meraného bez vzorky, v kryte B Pb a mimo krytu B, a vypočítaná píková účinnosť pre jednotlivé prislúchajúce energie. Faktory kvality sa počítali pre pozadie keď detektor bol v kryte F Pb a keď detektor nebol v kryte F. Tab. č.5 Faktory kvality pre vzdialenosť zdroj - detektor 25 cm energia [kev] ε.[10-2 ] B [imp.s -1 ] BPb [imp.s -1 ] F.[10-3 ] FPb.[10-3 ] 59,5409 0,272+/-0,0061 1,935 0,170 1,96 6,60 80,9971 0,187+/-0,0050 2,193 0,178 1,26 4,43 121,7817 0,276+/-0,0055 3,126 0,147 1,56 7,19 276,3997 0,186+/-0,0106 0,948 0,062 1,91 7,47 302,851 0,173+/-0,0051 0,913 0,060 1,81 7,06 344,2785 0,152+/-0,0031 0,607 0,044 1,95 7,28 356,0134 0,110+/-0,0025 0,757 0,049 1,26 4,98 383,848 0,123+/-0,0062 0,394 0,034 1,96 6,64 411,1165 0,137+/-0,0061 0,460 0,033 2,02 7,49 444 0,125+/-0,0043 0,357 0,029 2,09 7,34 661,657 0,084+/-0,0017 0,236 0,020 1,72 5,92 778,9045 0,082+/-0,0018 0,163 0,015 2,02 6,60 834,841 0,071+/-0,0016 0,156 0,015 1,79 5,73 964,1 0,070+/-0,0016 0,167 0,015 1,71 5,75 1085,836 0,056+/-0,0014 0,111 0,011 1,68 5,46 1112,074 0,063+/-0,0014 0,120 0,011 1,81 6,12 1408,011 0,055+/-0,0012 0,066 0,007 2,13 6,73 Tab. č.6 Faktory kvality pre vzdialenosť zdroj - detektor 20 cm energia [kev] ε.[10-2 ] B [imp.s -1 ] B Pb [imp.s -1 ] F.[10-3 ] F Pb.[10-3 ] 59,54 0,411+/-0,0092 1,935 0,170 2,95 9,97 80,99 0,299+/-0,0082 2,193 0,178 2,02 7,08 121,78 0,411+/-0,0087 3,126 0,147 2,32 10,70 276,39 0,263+/-0,0166 0,948 0,062 2,70 10,50 302,85 0,220+/-0,0075 0,913 0,059 2,30 8,99 344,28 0,222+/-0,0048 0,607 0,043 2,85 10,60 356,01 0,164+/-0,0039 0,757 0,048 1,88 7,43 383,85 0,182+/-0,0105 0,394 0,034 2,89 9,83 444,00 0,169+/-0,0082 0,357 0,029 2,83 9,93 661,65 0,130+/-0,0028 0,236 0,020 2,67 9,20 778,91 0,118+/-0,0031 0,163 0,015 2,92 9,54 834,84 0,105+/-0,0026 0,156 0,015 2,66 8,49 12

964,11 0,103+/-0,0027 0,167 0,014 2,52 8,47 1085,83 0,083+/-0,0027 0,111 0,010 2,50 8,14 1112,07 0,094+/-0,0025 0,120 0,010 2,70 9,11 1408,01 0,078+/-0,0019 0,066 0,006 3,05 9,62 Tab. č.7 Faktory kvality pre vzdialenosť zdroj - detektor 15 cm energia [kev] ε.[10-2 ] B [imp.s -1 ] BPb [imp.s -1 ] F.[10-3 ] FPb.[10-3 ] 59,54 0,725+/-0,0148 1,935 0,170 5,21 17,60 80,99 0,574+/-0,0143 2,193 0,178 3,87 13,60 121,78 0,706+/-0,0147 3,126 0,147 3,99 18,40 276,39 0,434+/-0,0226 0,948 0,062 4,46 17,40 302,85 0,358+/-0,0110 0,913 0,059 3,75 14,60 344,28 0,370+/-0,0079 0,607 0,043 4,75 17,70 356,01 0,287+/-0,0066 0,757 0,048 3,30 13,00 383,85 0,296+/-0,0143 0,394 0,034 4,71 16,00 444,00 0,290+/-0,0122 0,357 0,029 4,85 17,00 661,65 0,213+/-0,0045 0,236 0,020 4,38 15,00 778,91 0,195+/-0,0049 0,163 0,015 4,83 15,80 834,84 0,175+/-0,0042 0,156 0,015 4,43 14,10 964,11 0,162+/-0,0042 0,167 0,014 3,96 13,30 1085,83 0,139+/-0,0041 0,111 0,010 4,17 13,50 1112,07 0,148+/-0,0039 0,120 0,010 4,27 14,40 1408,01 0,129+/-0,0031 0,066 0,006 4,99 15,70 Tab. č.8 Faktory kvality pre vzdialenosť zdroj - detektor 10 cm energia [kev] ε.[10-2 ] B [imp.s -1 ] BPb [imp.s -1 ] F.[10-3 ] FPb.[10-3 ] 59,54 1,517+/-0,0307 1,935 0,170 10,90 36,80 80,99 1,372+/-0,0295 2,193 0,178 9,25 32,50 121,78 1,481+/-0,0304 3,126 0,147 8,37 38,60 276,39 0,837+/-0,0286 0,948 0,062 8,60 33,60 302,85 0,745+/-0,0182 0,913 0,059 7,80 30,40 344,28 0,752+/-0,0158 0,607 0,043 9,65 36,00 356,01 0,620+/-0,0132 0,757 0,048 7,12 28,10 383,85 0,611+/-0,0196 0,394 0,034 9,72 33,00 444,00 0,576+/-0,0198 0,357 0,029 9,64 33,80 661,65 0,422+/-0,0090 0,236 0,020 8,69 29,80 778,91 0,396+/-0,0094 0,163 0,015 9,80 32,00 834,84 0,357+/-0,0089 0,156 0,015 9,04 28,80 964,11 0,330+/-0,0079 0,167 0,014 8,08 27,10 1085,83 0,275+/-0,0075 0,111 0,010 8,25 26,80 1112,07 0,289+/-0,0072 0,120 0,010 8,34 28,20 1408,01 0,244+/-0,0057 0,066 0,006 9,45 29,80 13

Tab. č.9 Faktory kvality pre vzdialenosť zdroj - detektor 5 cm energia [kev] ε.[10-2 ] B [imp.s -1 ] BPb [imp.s -1 ] F.[10-3 ] FPb.[10-3 ] 59,54 4,589+/-0,0925 1,935 0,170 33,00 111,00 80,99 4,163+/-0,0870 2,193 0,178 28,10 98,00 121,78 3,939+/-0,0805 3,126 0,147 22,20 102,00 276,39 2,043+/-0,0613 0,948 0,062 21,00 82,00 302,85 1,858+/-0,0437 0,913 0,059 19,40 76,00 344,28 1,901+/-0,0397 0,607 0,043 24,40 91,00 356,01 1,634+/-0,0343 0,757 0,048 18,80 60,70 383,85 1,410+/-0,0441 0,394 0,034 22,40 76,40 444,00 1,462+/-0,0467 0,357 0,029 24,40 85,80 661,65 1,115+/-0,0237 0,236 0,020 23,00 78,80 778,91 0,975+/-0,0230 0,163 0,015 24,10 78,80 834,84 0,900+/-0,0208 0,156 0,015 22,90 72,70 964,11 0,776+/-0,0186 0,167 0,014 19,00 63,80 1085,83 0,680+/-0,0184 0,111 0,010 20,40 66,30 1112,07 0,690+/-0,0170 0,120 0,010 19,90 67,30 1408,01 0,581+/-0,0136 0,066 0,006 22,50 71,00 Tab. č.10 Faktory kvality pre vzdialenosť zdroj - detektor 0 cm energia [kev] ε.[10-2 ] B [imp.s -1 ] BPb [imp.s -1 ] F.[10-3 ] FPb.[10-3 ] 59,5409 29,90+/-0,5990 1,935 0,170 215,00 725,10 80,9971 17,00+/-0,3480 2,193 0,178 148,00 402,90 121,7817 16,40+/-0,3320 3,126 0,147 92,70 427,70 276,3997 6,40+/-0,1740 0,948 0,062 65,70 257,00 302,851 6,33+/-0,1420 0,913 0,060 66,20 258,40 344,2785 10,97+/-0,2240 0,607 0,044 140,80 522,30 356,0134 6,97+/-0,1570 0,757 0,049 80,10 314,80 383,848 5,62+/-0,1780 0,394 0,034 89,20 304,70 411,1165 6,86+/-0,2120 0,460 0,033 101,10 377,63 444 4,86+/-0,1470 0,357 0,029 81,30 285,40 661,657 7,24+/-0,1470 0,236 0,020 149,03 511,90 778,9045 4,86+/-0,1070 0,163 0,015 120,30 396,80 834,841 5,83+/-0,1260 0,156 0,015 147,60 476,00 964,1 2,74+/-0,0639 0,167 0,015 67,00 223,70 1085,836 3,73+/-0,0887 0,111 0,011 111,90 355,60 1112,074 2,62+/-0,0619 0,120 0,011 75,60 249,80 1408,011 2,14+/-0,0481 0,066 0,007 83,30 255,70 14

ZÁVER Cieľom tejto práce bolo experimentálne určiť základné charakteristiky polovodičového HPGe detektora umiestneného v suteréne Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK. Tento detektor sa používa v spektrometrii nízkych aktivít. Na základe nameraných údajov som porovnal charakteristiky detektora udávaného výrobcom. 15

POUŽITÁ LITERATÚRA [1] I. Zvara, P. Povinec, I. Sýkora: Determination of Very Low Levels of Radioactivity. Pure & Appl. Chem. 12 (1994) 2537. [2] Helmuth Spieler - Semiconductor Detectors Part 1, Physics Division Lawrence Berkeley National Laboratory [3] Doc. RNDr.Ivan Sýkora, PhD., Rádiometrické merania [4] J. Stanícek: Use of Single and Coincidence Gamma-Ray Spectrometers in Low- Level Radioactivity Measurements. Acta Physica Univ. Comen. XXXVI, 2 (1995) 251. 16