Průtočná detekce alfa a beta zářičů pomocí kapalinové scintilační spektrometrie

Abstract

Tato diplomová práce se zaměřuje na využití kapalinové scintilační spektrometrie pro alfa a beta zářiče v kontinuálním detekčním systému, který byl vyvinut s myšlenkou využití pro krátkodobé radionuklidy. Pro experimenty byly využity radionuklidy 99Mo s poločasem rozpadu přibližně 66 hodin, který byl v rovnováze se svým dceřiným radionuklidem 99mTc a ochuzený uran v rovnováze s dceřinými produkty. Teoretická část se věnuje technikám snižování pozadí, uvádí přehled metod pro detekci alfa a beta částic s důrazem na kapalinovou scintilační spektrometrii. Dále jsou rozebírány konkrétní aplikace zmíněných detekčních metod pro detekci radionuklidů ze skupiny supertěžkých prvků. Cílem experimentální části práce bylo najít vhodné řešení pro minimalizaci vnějších vlivů na detekci, jako je například vnik vnějšího světla do měřící komory, charakterizovat chování nosné fáze (vliv koncentrace HNO3 na zhášení) a optimalizovat detekční parametry (nalézt vhodný poměr vodné fáze a scintilačního koktejlu či nalézt detekční limit). Kapalinová scintilační spektrometrie byla pro tento účel zvolena jako náhrada za klasickou alfa spektrometrii, protože nabízí možnost detekce alfa a beta částic bez kompilované a časově náročné přípravy vzorků. Právě díky tomu je vhodným nástrojem pro detekci krátkodobých radionuklidů, jako jsou například supertěžké prvky.

This thesis focuses on the use of liquid scintillation spectrometry for alpha and beta emitters in a continuous detection system, which was developed with the idea of using it for detection of short-lived radionuclides. The radionuclides used for the experiments were 99Mo with a half-life of approximately 66 hours, which was in equilibrium with its daughter radionuclide 99mTc, and depleted uranium in equilibrium with its daughter products. The theoretical part is devoted to background reduction techniques, principles of various methods for the detection of alpha and beta particles with emphasis on liquid scintillation spectrometry. The specific applications of the mentioned detection methods for the detection of radionuclides from the group of superheavy elements are also discussed. The aim of the experimental part of the thesis was to find a suitable way to minimize external influences on the detection, such as the external light entering into the measuring chamber, to characterize the behaviour of the carrier phase (effect of the concentration of HNO3 on quenching) and to optimize the detection parameters (to find a suitable ratio of aqueous phase and scintillation cocktail or to find the detection limit). Liquid scintillation spectrometry was chosen as a replacement for classical alpha spectrometry, because it offers the possibility to detect alpha and beta particles without complicated and time-consuming sample preparation. This makes it a suitable tool for the detection of short-lived radionuclides, e.g., superheavy elements.