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Neustart der Alpha-Spektrometrie

Nachricht des Jahres im PTB-Jahresbericht 2015
01.04.2016

Die Bestimmung der Aktivität von Alphastrahlern gehört wieder zum Leistungsangebot der PTB. Die früher bereits etablierte Methode wurde in Richtung α-Spektrometrie unter definiertem Raumwinkel weiterentwickelt. Zwei Ziele stellen dabei einen erweiterten metrologischen Anspruch dar: Zum einen soll die Aktivität mit kleinstmöglichen Unsicherheiten weitergegeben werden können, zum anderen soll es möglich sein, radioaktive Verunreinigungen zu erkennen und Isotopengemische zu analysieren.

Alphaspektrometrie unter definiertem Raumwinkel

Die Bestimmung von Emissionsraten und Aktivitäten radioaktiver Quellen alphastrahlender Nuklide erfolgt durch die Messung der pro Zeit auf einen Detektor mit bekanntem Raumwinkel auftreffenden Alphateilchen. Aktuell werden relative Standard- Messunsicherheiten von 0,3 % erreicht. Diese Art der Aktivitätsbestimmung ist eine Absolutmethode in dem Sinne, dass zur Bestimmung aller notwendigen Kalibrierfaktoren nur Messungen notwendig sind, die auf den Basiseinheiten unseres Einheitensystems beruhen. Das sind in diesem Falle Zeit- und Längenmessungen.

Die erreichbare Messunsicherheit für eine Aktivitätsbestimmung mit diesem Messverfahren ist also wesentlich bestimmt durch die Genauigkeit, mit welcher der Geometriefaktor des benutzten Spektrometers berechnet werden kann. Für dessen Berechnung ist auch die quantitative Kenntnis der relativen Aktivitätsverteilung als Funktion des Ortes auf der Quellenoberfläche notwendig. Diese wird mit einem digitalen Radiografiesystem gemessen. Der Geometriefaktor wird dann mithilfe einer Monte-Carlo-Simulation berechnet, in welche die Abmessungen des benutzten Blendensystems und die gemessene Aktivitätsverteilung eingehen. Die Messeinrichtung enthält energiedispersive Detektorsysteme. Aus den gemessenen Impulshöhenverteilungen können dann mit geeigneten Rechnerprogrammen Informationen über die Güte der Quelle bezüglich des Energieverlustes der Alphateilchen in der Quelle und über die Radionuklidzusammensetzung gewonnen werden.