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Ergebnisse eines umfangreichen Tests des ersten kommerziellen TDCR-Geräts vorgestellt

06.09.2012

Die Triple-to-Double-Coincidence Ratio (TDCR)-Methode ermöglicht Aktivitätsbestimmungen von radioaktiven Lösungen, die in einen Flüssigszintillator eingebracht werden. Die durch die radioaktiven Zerfälle erzeugten Lichtblitze werden mit drei Sekundärelektronenvervielfachern gezählt. Die Nachweiswahrscheinlichkeit wird mittels eines Freien-Parameter-Modells aus dem Verhältnis von Dreifach- und Zweifachkoinzidenzen bestimmt [1], so dass schließlich die Aktivität ermittelt werden kann.

Durch den großen Erfolg und die Vielzahl von Radionukliden, die mittlerweile mit der TDCR-Methode gemessen werden können, wenden immer mehr Laboratorien diese Technik an. Bisher sind die Anwender überwiegend in nationalen Metrologie-Instituten zu finden. Dies liegt sicher nicht zuletzt an der Tatsache, dass der Bau von TDCR-Apparaturen einiges an Wissen erfordert und insbesondere die Konstruktion der entsprechenden Koinzidenzelektronik recht anspruchsvoll ist.

Seit einigen Jahren vertreibt die finnische Firma Hidex Oy einen kommerziellen Flüssigszintillationszähler mit drei Photomultipliern. Ein solches Gerät in der sogenannten "METRO-Version" wurde der PTB im Rahmen eines gemeinsamen Projekts zur Verfügung gestellt, um einem ausführlichen Test unterzogen zu werden und so ggf. Ansätze für Verbesserungen zu finden.

Die Ergebnisse dieser Tests wurden bei der ICRM-Konferenz 2011 im japanischen Tsukuba vorgestellt und nun in einem wissenschaftlichen Artikel veröffentlicht [2]. Zu Beginn des Tests wurden Linearitätsuntersuchungen mit 241Am-Quellen vorgenommen. Dabei wurden zunächst Schwächen des Systems deutlich, da die erwartete Proportionalität von Nettozählrate und Aktivität nicht gegeben war. Der Gerätehersteller unternahm daraufhin große Anstrengungen, um die Elektronik zu verbessern und es gelang schließlich eine befriedigende Linearität in einem großen Zählratenbereich zu erzielen. Die weiteren Untersuchungen in der PTB schlossen den Einfluss der Schwelleneinstellung und der Koinzidenzauflösungszeit ein. Später konnten Aktivitätsbestimmungen zahlreicher Radionuklide mit kleinen Unsicherheiten realisiert werden. Die Palette der Radionuklide umfasst mehrere Betastrahler, Elektroneneinfangsnuklide und einige Nuklide mit komplexem Zerfallsschema. Als Referenz diente eine in der PTB entwickelte TDCR-Apparatur [3]. Die Ergebnisse machen deutlich, dass das in der PTB getestete Hidex-Gerät Aktivitätsmessungen mit akzeptabler Unsicherheit ermöglicht. Durch einen später durchgeführten bilateralen Vergleich zwischen dem italienischen Institut ENEA und der PTB mit 89Sr-Quellen konnte gezeigt werden, dass die Hidex-Geräte beider Institute nahezu identische Ergebnisse mit kleiner Unsicherheit liefern. Eine Veröffentlichung der Ergebnisse des bilateralen Vergleichs ist geplant.

Darüber hinaus wurden mit dem Hidex-TDCR-Gerät auch hochenergetische Betastrahler in wässrigen Lösungen gemessen. Durch ein neues in der PTB entwickeltes analytisches TDCR-Čerenkov-Verfahren [4] können so Aktivitäten wässriger radioaktiver Lösungen direkt bestimmt werden. Eine Mischung mit dem organischen Flüssigszintillator entfällt dabei, wodurch insbesondere auch gemischte radioaktive Abfälle vermieden werden. Damit hilft die TDCR-Čerenkov-Methode Kosten zu senken und die Umwelt zu schonen.

Literatur

  1. Broda, R., Cassette, P., Kossert, K.:
    Radionuclide Metrology using Liquid Scintillation Counting.
    Metrologia 44 (2007) S36-S52 (Special issue on radionuclide metrology).
  2. Wanke, C., Kossert, K., Nähle, O. J.:
    Absolute activity measurements with the HIDEX 300 SL TDCR system.
    Applied Radiation and Isotopes 70 (2012) 2176-2183.
  3. Nähle, O. J., Kossert, K., Cassette, P.:
    Activity standardization of 3H with the new TDCR system at PTB.
    Applied Radiation and Isotopes 68 (2010) 1534-1536.
  4. Kossert, K.:
    Activity standardization by means of a new TDCR-Čerenkov counting technique.
    Applied Radiation and Isotopes 68 (2010) 1116-1120.