Proposal to correct for the effect of background and density in the determination of gamma emitters using sodium iodide detectors
DOI:
https://doi.org/10.32685/2590-7468/invapnuclear.5.2021.593Palabras clave:
Método modificado, materiales NORM, detector de yoduro de sodio, concentración de actividad
Descargas
Cómo citar
Número
Sección
Publicado
Resumen
Se desarrolla una modificación al método de descomposición de espectros para equipos de centelleo de yoduro de sodio, con la inclusión de una corrección a las cuentas de fondo natural para el cálculo de la concentración de actividad. Se realiza una comparación de los resultados obtenidos entre dos detectores de yoduro de sodio de 2 X 2 in y 3 x 3 in versus un detector de germanio hiperpuro de 50 % de eficiencia relativa, para muestras de suelo, sedimento y agua. Se encuentra que la corrección del fondo genera una importante mejora en los resultados de concentración de actividad principalmente en las regiones de mayor energía. Los valores de concentración determinados por los diferentes sistemas espectrométricos para las muestras analizadas no presentan diferencias significativas, lo cual soporta los resultados obtenidos con el método de cálculo propuesto. La incertidumbre asociada a la medición y los límites de detección para los detectores de NaI (Tl) son mayores a los obtenidos con el detector de GeHp, debido a la naturaleza del funcionamiento de las dos tecnologías y a la presencia de interferencias en las regiones de interés. El estudio realizado en este trabajo establece un hito analítico, pues a través del modelo metodológico planteado, es posible cuantificar, con resultados confiables, para detectores de yoduro de sodio, bajos niveles de concentración de materiales NORM e inclusive I-131, entre otras aplicaciones analíticas de interés general.
Referencias bibliográficas
A. A. Safarov, A. N. Safarov, A. N. Azimov, and I. G. Darby, “Rapid assessment methodology in NORM measurements from building materials of Uzbekistan”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 169-170, pp. 186-191, Apr. 2017. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.01.019
M. Charles, UNSCEAR Report 2000: Sources and Effects of Ionizing Radiation, vol. 21, no. 1, 2001.
K. Kovler et al., “Can scintillation detectors with low spectral resolution accurately determine radionuclides content of building materials?”, Applied Radiation and Isotopes, vol. 77, pp. 76-83, 2013. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2013.02.022
A. N. Azimov et al., “Gamma-spectrometric determination of natural radionuclides and 137Cs concentrations in environmental samples. The improved scintillation technique”, Radiation Measurements, vol. 43, no. 1, pp. 66-71, 2008. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2007.11.006
A. N. Azimov, A. A. Safarov, A. N. Safarov, A. K. Inoyatov, I. T. Muminov, and D. S. Rashidova, “Radioactivity of Natural Waters in Nurabad District of Samarkand Region”, Atomic Energy, vol. 118, no. 3, pp. 222-225, 2015. https://doi.org/10.1007/s10512-015-9982-9
J. Swakoń et al., “Radon concentration in soil gas around local disjunctive tectonic zones in the Krakow area”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 78, no. 2, pp. 137-149, Oct. 2005. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2004.04.004
A. Kadum and B. Dahmani, “Efficiency calculation of NaI(Tl) 2 × 2 well-shaped detector”, Instruments and Experimental Techniques, vol. 58, no. 3, pp. 429-434, 2015. https://doi.org/10.1134/S0020441215030070
A. Perez-Andujar and L. Pibida, “Performance of CdTe, HPGe and NaI(Tl) detectors for radioactivity measurements”, Applied Radiation and Isotopes, vol. 60, no. 1, pp. 41-47, 2004. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2003.10.006
International Atomic Energy Agency, “Guidelines for radioelement mapping using gamma ray spectrometry data”, Encyclopedia of Atmospheric Sciences, vol. 4, no. July, pp. 1549-1555, 2003.
P. Chiozzi, P. De Felice, A. Fazio, V. Pasquale, and M. Verdoya, “Laboratory application of NaI(Tl) γ-ray spectrometry to studies of natural radioactivity in geophysics”, Applied Radiation and Isotopes, vol. 53, no. 1-2, pp. 127-132, 2000. https://doi.org/10.1016/s0969-8043(00)00123-8
L. J. Meng and D. Ramsden, “An Inter-comparison of three spectral-deconvolution algorithms for gamma-ray spectroscopy”, IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 47, no. 4 PART 1, pp. 1329-1336, 2000. https://doi.org/10.1109/23.872973
A. T. Azimov et al., “Radionuclides in Lichens, Plants, and Soil in the Spurs of the Zarafshan Mountain Range”, Atomic Energy, vol. 120, no. 4, pp. 285-288, 2016. https://doi.org/10.1007/s10512-016-0131-x
I. T. Muminov, A. K. Muhamedov, B. S. Osmanov, A. A. Safarov, and A. N. Safarov, “Application of NaI(Tl) detector for measurement of natural radionuclides and 137Cs in environmental samples: New approach by decomposition of measured spectrum”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 84, no. 3, pp. 321-331, 2005. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2005.02.017
International Organization for Standardization - ISO, “Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method”, ISO 5725-2, 2019. [Online]. Available: https://www.iso.org/standard/69419.html.
K. Benaissa, L. N. Seladji, A. Kadum, and B. Dahmani, “Radionuclide Assessment in Imported Powdered Infant Milk Consumed in Algeria and Radiation Hazard Indices”, Radiochemistry, vol. 62, no. 5, pp. 673-680, 2020. https://doi.org/10.1134/S106636222005015X
F. Mosos, A. M. Velásquez, E. T. Mora, and C. D. Tello, “Determination of 131I activity concentration and rate in main inflows and outflows of Salitre wastewater treatment plant (WWTP), Bogota”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 225, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106425
M. K. Xhixha et al., “Uranium distribution in the Variscan Basement of Northeastern Sardinia”, Journal of Maps, vol. 12, no. 5, pp. 1029-1036, 2016. https://doi.org/10.1080/17445647.2015.1115784
A. Giraldo-Osorio, A. Ruano-Ravina, L. Varela-Lema, J. M. Barros-Dios, and M. Pérez-Ríos, “Residential radon in central and south america: A systematic review”, International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 17, no. 12, pp. 1-11, 2020. https://doi.org/10.3390/ijerph17124550
I. C. Celik and M. Kosal, “Assessment of Environmental Radioactivity and Health Hazard in Soil, Water, and Stone Samples in Siverek Town of Sanliurfa Province in Southeastern Turkey”, Procedia Computer Science, 2019, vol. 158, pp. 125-134. https://doi.org/10.1016/j.procs.2019.09.035
A. A. Tajuddin, S. J. Hu, and M. Sakanoue, “Continuous measurements of radiation levels along the west coast highway of Peninsular Malaysia”, Applied Radiation and Isotopes, vol. 45, no. 11, pp. 1117-1119, 1994. https://doi.org/10.1016/0969-8043(94)90193-7
A. Naumenko et al., “Autonomous NaI(Tl) gamma-ray spectrometer for in situ underwater measurements”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 908, pp. 97-109, 2018. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.08.001
C. Tsabaris and D. Ballas, “On line gamma-ray spectrometry at open sea,” Applied Radiation and Isotopes, vol. 62, no. 1, pp. 83-89, 2005. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2004.06.007
A. J. Parker, C. Boxall, M. J. Joyce, and P. Schotanus, “A thalium-doped sodium iodide well counter for radioactive tracer applications with naturally-abundant 40K”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 722, pp. 5-10, 2013. https://doi.org/10.1016/j.nima.2013.04.034
M. Baldoncini et al., “Investigating the potentialities of Monte Carlo simulation for assessing soil water content via proximal gamma-ray spectroscopy”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 192, pp. 105-116, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.06.001
E. R. Van der Graaf, J. Limburg, R. L. Koomans, and M. Tijs, “Monte Carlo based calibration of scintillation detectors for laboratory and in situ gamma ray measurements”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 102, no. 3, pp. 270-282, 2011. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2010.12.001
R. Vlastou, I. T. Ntziou, M. Kokkoris, C. T. Papadopoulos, and C. Tsabaris, “Monte Carlo simulation of γ-ray spectra from natural radionuclides recorded by a NaI detector in the marine environment”, Applied Radiation and Isotopes, vol. 64, no. 1, pp. 116-123, 2006. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2005.07.011
A. Varley, A. Tyler, and C. Wilson, “Near real-time soil erosion mapping through mobile gamma-ray spectroscopy”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 223-224, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106400
Consejo de Seguridad Nuclear - CSN, “Procedimiento de toma de muestras de sedimentos para la determinación de la radiactividad ambiental”, Colección Informes Técnicos 11.2007 Serie Vigilancia Radiológica Ambiental. Procedimiento 1.10, 2007.
Consejo de Seguridad Nuclear - CSN, “Procedimiento para la conservación y preparación de muestras de suelo para la determinación de la radiactividad”, Colección Informes Técnicos 11.2003 Serie Vigilancia Radiológica Ambiental. Procedimiento 1.2, 2003.
Consejo de Seguridad Nuclear - CSN, “Procedimiento de toma de muestras para la determinación de la radiactividad en suelos: capa superficial”, Colección Informes Técnicos 11.2003 Serie Vigilancia Radiológica Ambiental. Procedimiento 1.1, 2003.
Consejo de Seguridad Nuclear - CSN, Procedimiento para la preparación de muestras de agua para determina la actividad de emsores gamma. Tetneción de yodo y extracción selectiva de cesio. 2007.
Mirion Technologies, “Scintillation, CZT Detectors & Options”. [Online]. Available: https://www.mirion.com/products/scintillation-czt-detectors-options.
Mirion Technologies, “Germanium Detectors Data Sheet”. [Online]. Available: https://www.mirion.com/products/germanium-detectors.
IAEA, “Preparationof g-ray SpectrometryReferenceMaterialsRGU-1, RTh-1 and RGK-1”, Report-IAEA/RL/148, vol. Vienna: IAE, 1987.
Canberra Industries, “Genie TM 2000 Spectroscopy Software”, 2006.
Ortec, “Maestro Software User’s Manual”, 2012. [Online]. Available: https://www.ortec-online.com/-/media/ametekortec/manuals/a65-mnl.pdf
R. L. Heath, “Gamma Ray Spectrum Catalogue. Ge and Si Dectector Spectra”, vol. Fourth Edi, 1998.
L. A. Currie, “Limits for Qualitative Detection and Quantitative Determination: Application to Radiochemistry”, Analytical Chemistry, vol. 40, no. 3, pp. 586-593, 1968. https://doi.org/10.1021/ac60259a007
