ガンマ線測定と放射能測定

八王子市民放射能測定室

ハカルワカル広場

原子核の崩壊

原子核の構成員は「陽子」と「中性子」

α線、β線が出ると原子核の構成が変わる

アルファ線

ベータ線

γ線が出る時は原子核の構成は変わらない。エネルギーだけを放出する。

ガンマ線

セシウム137

陽子：５５

中性子：８２

陽子：５6

中性子：８1

このベータ線も検出できない

陽子：５５

中性子：８２

陽子：５6

中性子：８1

このガンマ線は検出できる

このベータ線は検出できない

セシウム134

ガンマ線もいろいろ違うエネルギーのものが複数飛び出すことが多い

ガンマ線１

ガンマ線2

ガンマ線3

ベータ線:0.0886MeV(27.3%), 0.415MeV(2.51%),0.658MeV(70.2%)他

ガンマ線:0.563MeV(8.4%),0.569MeV(15%),0.605MeV(97.6%), 0.796MeV(85.5%), 0.802MeV(8.69%), 1.365MeV(3.0%)他

セシウム134だとかなり複雑

500keV

1000keV

ガンマ線のエネルギーがいろいろある

250keV

750keV

ガンマ線スペクトルとは、このようにガンマ線のエネルギーを横軸にとり、どういうエネルギーのガンマ線が出ているかをグラフ化したものを言う

ガンマ線を測定して

核種の存在量を調べる

500keV

1000keV

250keV

750keV

この部分を調べれば、特定のガンマ線のエネルギーを放出する核種の存在量が推測できる

そのようなある特定のエネルギーのガンマ線だけ調べるということが可能なのか？

500keV

1000keV

250keV

750keV

細い幅の窓の中だけ調べることができれば、特定のエネルギーのガンマ線だけ検出できる

10万円程度の安価な測定器ではできない

100万円程度あるいはそれ以上の高価な測定器を使えばできる

NaI（ヨウカナトリウム）シンチレータを利用する測定器では、窓の幅をあまり狭くできない

Ge（ゲルマニウム）半導体を利用する測定器では窓の幅をかなり狭くできる

500keV

1000keV

250keV

750keV

窓の幅が広いと近くにある目的外のガンマ線も誤検出する

ゲルマニウム半導体測定器でCs134とCs137が混在しているところのスペクトルを見るとこのようになる

662keV

796keV

605keV

NaIシンチレーション測定器でCs134とCs137が混在しているところのスペクトルを見るとこのようになる

Cs134

Cs134

Cs137

NaIシンチレーション測定器ではこの程度が最小幅の窓になるので、Cs134とCs137を区別するのはギリギリできるかどうかというところ。

Cs134

Cs134

Cs137

この横軸方向の校正が微妙にずれただけでも大きく測定に影響

自然界に存在する

いろいろなガンマ線

現実世界にはいろいろな自然放射能がある

351keV

609keV

I131の364keV検出はPb214が存在している時は非常に難しい

Bi214の存在もCs134を測る時は問題になる

放射性原子核の崩壊も次々続いて起こる場合がある

測定器の校正

AT1320Aの場合は、K40の1460keVを使って横軸の校正をする

Cs134

Cs134

Cs137

カリウムの試料を使い、ここが1460になるように調整する

Cs134

Cs134

Cs137

縦軸の校正もたまにやる。（横軸ほど頻繁でなくてよい）