• Bemutatkozás
• Kutatás
• Egyéb tevékenységek
• Projektek
• Kiemelt témák
• Publikációk
• Együttműködések
• Műszerek
• Oktatás
• Munkatársak
• Kapcsolat

Prompt-gamma aktivációs analízis

Bevezetés

A prompt-gamma aktivációs analízis (PGAA) a sugárzásos neutronbefogáson alapuló roncsolásmentes elemanalitikai módszer. A termikus nyalábon működő berendezésünk a Budapesti Kutatóreaktor mellett 1996-2000 között működött.

2001-ben üzembe helyezték a reaktorban az ún. hidegforrást és a neutronvezető rendszert is korszerűsítették. Ezeknek köszönhetően a neutronfluxus a PGAA berendezésnél több mint egy nagyságrendet nőtt. A nyalábot a vezető végén két részre osztjuk, így két berendezést lehet függetlenül üzemeltetni. A PGAA berendezés a rutinanalízist szolgálja ki. A 2005-ben beépítésre került nyalábszaggató segítségével már az idő függvényében is vizsgálhatjuk az aktiválási folyamatokat.

2007 és 2008 között, az utolsó 12 m neutronvezető cseréjével és újra beállításával a mintapozícióban mérhető neutronfluxus eléri az 1.2x10⁸ cm^-2s^-1 értéket.

A neutronnyaláb

A mérőhely a Budapesti Kutatóreaktor mellett lévő neutronvezető csarnokban helyezkedik el, egy 3x5 m²-es területen, az 1. sz. neutronvezető végén.

A Budapesti Kutatóreaktor és a Neutronvezető csarnok és a PGAA-NIPS berendezés felülnézeti képe.

A neutronvezetőket beton biológiai védelem veszi körül. A két részre osztott nyalábból a felső szolgálja ki a PGAA berendezést. A mintakamra moduláris rendszerű és vákuum alá is helyezhető; belülről ⁶Li tartalmú műanyaggal borított, amely kiválóan elnyeli a kiszóródó lassú neutronokat. A mintakamra 1.5 m-re van a neutronvezető végétől és 37 cm-re a nyalábszaggatótól. A kamra belépő oldalán kollimátorokkal a nyaláb mérete 5-400 mm² között változtatható. Az alsó nyaláb áthalad a PGAA mintakamrán és a NIPS berendezéshez jut. Mindkét nyaláb esetében a nyalábzárat ⁶Li-polimer és köré elhelyezett ólomtéglák alkotják.

A PGAA-NIPS mérőhelyek 3D rajza.

Minták

A vizsgálandó minta lehet szilárd, por alakú, folyékony vagy akár gáz halmazállapotú is. A tipikus mintatömeg néhány száz milligrammtól néhány grammig terjed. A kisméretű mintákat teflon zacskóba csomagoljuk és ezután szintén teflon szálakkal rögzítjük a mintatartó kerethez, amely a nyalábra merőlegesen, azzal párhuzamosan és 30°-os szögben is a kamrába helyezhető. A kamrába legfeljebb 5x5x5 cm³ kiterjedésű tárgyak férnek el, noha a mért térfogat ekkor is csak kb. 10 cm³. Nagyobb minták analíziséhez a kamra kiszerelhető.

Gamma detektor

A mintából kibocsátott gamma sugárzás a HPGe detektorba egy 10 cm hosszú és 2 cm átmérőjű kollimátoron át jut. A minta-detektor távolság 23.5 cm, ami elegendően nagy a véletlen koincidencia kiküszöbölésére. A BGO Compton-elnyomást további 10 cm ólom veszi körül.

A Compton-elnyomásos PGAA detektor hátulézeti és metszeti rajza.

A neutron és gamma védelem biztosítja az elérhető legalacsonyabb sugárzási hátteret. A szobaháttér mindössze 0.5 cps a teljes spektrumtartományban, míg csak a felső nyalábot használva 10 cps-re, két nyitott nyalábbal pedig 13 cps-re emelkedik. A háttércsúcsokat körültekintően azonosítottuk.

A detektor kalibrálása radioaktív forrásokkal és (n,γ) reakciókkal történik, lefedve a teljes (20 keV - 11 MeV) energiatartományt. A hatásfokgörbe statisztikai pontossága jobb mint 1% 50 keV és 8 MeV között. A nyalábszaggató (chopper) használatával a neutronspektrum vagy a rövid felezési idejű nuklidok vizsgálhatók.

Összefoglalás

A PGAA berendezés jól használható rutinszerű elemanalízisre és a sugárzásos neutronbefogás tanulmányozására. Főbb alkalmazási területek: archeometria, anyagtudomány, geológia, analitikai kémia, nukleáris ipar.

Jellemző paraméterek