La risoluzione energetica di uno scintillatore LaBr3(Ce) è decisamente superiore (<3% a 662 keV) rispetto a quella di un più tradizionale scintillatore NaI(Tl) anche se ancora decisamente non comparabile con quella dei rivelatori a Ge. Questa caratteristica del rivelatore, oltre il ridotto tempo di risposta, lo rende adatto per misure “in situ” specialmente quando è importante l’individuazione rapida in uno spettro gamma di manifestazioni fotoelettriche con energia molto prossime tra loro (individuazione di sorgenti o rifiuti radioattivi, misure nel campo delle salvaguardie nucleari, …). Una significativa limitazione nel suo impiego è tuttavia rappresentata dalla elevata radioattività intrinseca che, per determinati range energetici e per alcune tipologie di misura di materiali di origine naturale (es. NORM, materiali da costruzione, suoli, ..), influisce direttamente sui limiti di rivelazione del sistema di misura. Un caso tipico è quello della determinazione, in alcune matrici ambientali, della concentrazione di 40K la cui emissione gamma interferisce con quella del 138La, naturalmente presente all’interno del rivelatore. Fortunatamente questa limitazione non è rilevante nel range energetico 60-1200 keV, in cui ricadono le energie delle principali emissioni gamma di molti radioisotopi naturali e artificiali. In questo lavoro, dopo aver predisposto un sistema spettrometrico gamma portatile basato su uno scintillatore 2”×2” LaBr3(Ce) della Saint-Gobain (BrilLianCe™380) associato a una interfaccia USB- Multicanale (1024 canali) Digibase della ORTEC, con alimentazione indipendente (tramite batterie ricaricabili), sono state valutate le possibilità di impiego e la sua versatilità tramite misure spettrometriche gamma di varia tipologia: dalla identificazione e quantificazione di radioisotopi in diversi materiali, all’esame dei filtri di verifica della contaminazione in sorgenti di alta attività (smear tests), dalle misure per caratterizzare rifiuti radioattivi o prodotti attivati in pezzi provenienti dalla manutenzione di un ciclotrone per uso medicale alla identificazione di composti di torio o uranio e del relativo arricchimento, etc. Il sistema spettrometrico è risultato, in conclusione, particolarmente versatile potendosi ritenere molto promettente il suo impiego in tutte quelle applicazioni in campo ove non è possibile o risulta molto complicato impiegare un rivelatore a semiconduttore. La sensibilità dello strumento, per le dimensioni degli scintillatori che oggi si riescono a costruire, risulta molto prossima se non superiore ai sistemi di misura portatili più comuni mentre la compattezza, leggerezza e i contenuti consumi energetici ne favoriscono l’utilizzo in campo.

Buffa, P., Rizzo, S., Tomarchio, E.A. (2009). Impiego di un sistema spettrometrico gamma portatile basato su uno scintillatore LaBr3(Ce). In Atti del XXXIV Congresso Nazionale AIRP. Frascati (Roma) : ENEA.

Impiego di un sistema spettrometrico gamma portatile basato su uno scintillatore LaBr3(Ce)

BUFFA, Pietro;RIZZO, Salvatore;TOMARCHIO, Elio Angelo
2009-01-01

Abstract

La risoluzione energetica di uno scintillatore LaBr3(Ce) è decisamente superiore (<3% a 662 keV) rispetto a quella di un più tradizionale scintillatore NaI(Tl) anche se ancora decisamente non comparabile con quella dei rivelatori a Ge. Questa caratteristica del rivelatore, oltre il ridotto tempo di risposta, lo rende adatto per misure “in situ” specialmente quando è importante l’individuazione rapida in uno spettro gamma di manifestazioni fotoelettriche con energia molto prossime tra loro (individuazione di sorgenti o rifiuti radioattivi, misure nel campo delle salvaguardie nucleari, …). Una significativa limitazione nel suo impiego è tuttavia rappresentata dalla elevata radioattività intrinseca che, per determinati range energetici e per alcune tipologie di misura di materiali di origine naturale (es. NORM, materiali da costruzione, suoli, ..), influisce direttamente sui limiti di rivelazione del sistema di misura. Un caso tipico è quello della determinazione, in alcune matrici ambientali, della concentrazione di 40K la cui emissione gamma interferisce con quella del 138La, naturalmente presente all’interno del rivelatore. Fortunatamente questa limitazione non è rilevante nel range energetico 60-1200 keV, in cui ricadono le energie delle principali emissioni gamma di molti radioisotopi naturali e artificiali. In questo lavoro, dopo aver predisposto un sistema spettrometrico gamma portatile basato su uno scintillatore 2”×2” LaBr3(Ce) della Saint-Gobain (BrilLianCe™380) associato a una interfaccia USB- Multicanale (1024 canali) Digibase della ORTEC, con alimentazione indipendente (tramite batterie ricaricabili), sono state valutate le possibilità di impiego e la sua versatilità tramite misure spettrometriche gamma di varia tipologia: dalla identificazione e quantificazione di radioisotopi in diversi materiali, all’esame dei filtri di verifica della contaminazione in sorgenti di alta attività (smear tests), dalle misure per caratterizzare rifiuti radioattivi o prodotti attivati in pezzi provenienti dalla manutenzione di un ciclotrone per uso medicale alla identificazione di composti di torio o uranio e del relativo arricchimento, etc. Il sistema spettrometrico è risultato, in conclusione, particolarmente versatile potendosi ritenere molto promettente il suo impiego in tutte quelle applicazioni in campo ove non è possibile o risulta molto complicato impiegare un rivelatore a semiconduttore. La sensibilità dello strumento, per le dimensioni degli scintillatori che oggi si riescono a costruire, risulta molto prossima se non superiore ai sistemi di misura portatili più comuni mentre la compattezza, leggerezza e i contenuti consumi energetici ne favoriscono l’utilizzo in campo.
Settore ING-IND/20 - Misure E Strumentazione Nucleari
ott-2009
XXXIV Congresso nazionale AIRP
Frascati (Roma)
28-30 ottobre 2009
2009
00
Buffa, P., Rizzo, S., Tomarchio, E.A. (2009). Impiego di un sistema spettrometrico gamma portatile basato su uno scintillatore LaBr3(Ce). In Atti del XXXIV Congresso Nazionale AIRP. Frascati (Roma) : ENEA.
Proceedings (atti dei congressi)
Buffa, P; Rizzo, S; Tomarchio, EA
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