CC BY
6SPEKTRAL ANALIZ METODU iLÖ RADiOAKTiV CiRKLaNMÖNiN
ÖYRÖNiLMaSi
TURAN NAHiD OGLU SADiQLi
Nax9ivan Dövlat Universiteti Memarliq va mühandislik fakültasi Ekologiya mühandisliyi IV kurs talabasi
Xülass: Spektral analiz metodu, radioaktiv girkldnmdnin öyrdnilmdsi vd monitorinqi ügün effektiv bir üsuldur. Bu metod, madddnin spektrinddki xarakteristik xdtldri tdhlil eddrdk, onun tdrkibinddki elementldri vd izotoplari müdyydn etmdyd imkan verir. Elektromaqnit §üalanma müxtdlif dalga uzunluqlarinda yayilan §üalarin spektrini tdmin edir. Radionuklidldrin identifikasiyasi, fotonlar, yüklü hissdcikldr vd neytronlar kimi radioaktivpargalanma mdhsullarinin növü vd enerjisini ölgmdkld hdyata kegirilir. Gamma-spektrometr, radioaktiv madddldrin spektral xdtldri üzdrinddn analizi tdmin edir vd radionuklidldrin növü vd miqdarini tdyin edir. insitu gamma-§üalari spektrometriyasi, torpaqda vd dtraf mühitddki radionuklidldrin fdaliyydtini ölgür vd spektral yigilma vasitdsild foton enerjildrini tdhlil edir. Alfa vd beta detektorlari, alfa vd beta radiasiyasini müdyydn eddrdk müxtdlif radionuklidldri a§karlamaga kömdk edir. Spektral analiz hdm keyfiyydt, hdm dd kdmiyydt analizi aparmaga imkan verir. Bu metod, ekoloji monitorinq, nüvd tdhlükdsizliyi vd sdnayenin müxtdlif sahdldrindd istifadd olunur, xüsusild dtraf mühitddki radioaktiv girkldnmdnin tdhlilindd geni§ tdtbiq olunur. Lakin, yüksdk ddqiqlik vd mürdkkdb texnologiya tdldb etdiyi ügün bdzi gdtinlikldr yarada bildr.
Agar sözlzr: Spektral, radioaktiv, radionuklid, alfa, beta, nüvd, optik, monitorinq, girkldnmd.
Spektral analiz metodu, radioaktiv 9irklanmanin öyranilmasi va monitorinqinda effektiv bir üsul olaraq geni§ istifada olunur. Bu metod, maddanin spektrindaki xarakteristik xatlari tadqiq edarak, onun tarkibindaki elementlarin va izotoplarin müayyan edilmasina imkan verir. Buradan da aydin olur ki, bu metod vasitasi ila atraf mühitda olan zararli va toksik maddalarin öyranilmasina §arait yaradir. 9sas prinsiplari a§agidakilardir.
1. Elektromaqnit §üalanma: Madda ionla§dirici radiasiya tasirina maruz qaldiqda müxtalif dalga uzunluqlarinda §üalar yayir. Bu §üalarin spektri onlarin tarkibini va miqdarini müayyanla§dirmaya imkan verir. Vakuumda va ya maddada öz-özüna yayilan dalgalar §aklini alan har yerda rast galinan hadisadir. Bir-birina perpendikulyar va enerjinin yayilma istiqamatina perpendikulyar fazada salinan elektrik va maqnit sahasi komponentlarindan ibaratdir. Elektromaqnit §üalanma dalgasinin tezliyina göra bir ne9a növa bölünür; bu növlara tezliyin va dalga uzunlugunun dayi§masi qanunauygunluga da daxildir: radio dalgalari, mikrodalgalar, terahertz radiasiya, infraqirmizi §üalanma, görünan i§iq, ultrabanöv§ayi §üalanma, rentgen §üalari va qamma §üalari. Ki9ik va bir qadar dayi§an tezliklar müxtalif orqanizmlarin gözü ila hiss olunur; bu, görünan spektr va ya i§iq dediyimiz hadisadir.Elektromaqnit radiasiya, qar§iliqli alaqada oldugu maddaya verila bilan enerji va impuls da§iyir. [1]
2. Radionuklidldrin identifikasiyasi: Har bir radionuklid müayyan spektral xatlara malikdir. Bu xatlar vasitasila radionuklidlarin növü va konsentrasiyasi tayin olunur. Radionuklidlarin identifikasiyasi fotonlar (x-§üalari va qamma-§üalari), yüklü hissaciklar (elektronlar, protonlar, agir hissaciklar) va neytronlar kimi radioaktiv par9alanma mahsullarinin növünü, enerjisini va kamiyyatlarini tayin edarak alda edilir.
Radioaktiv manbanin emissiyalari öl9ülür va naticada detektor siqnali qeyda alinir.
Manbani va detektoru ayirmaq ü9ün kagiz par9asi kimi a§agi zaifladilmi§ attenuator yerla§dirilir. Detektorun siqnali zaiflamami§ siqnaldan 9ox a§agi olarsa, radiasiyaya ionla§dirici olmayan fotonlar, alfa hissaciklari va ya digar agir yüklü hissaciklar daxil ola bilar. Siqnal 9ox dayi§mazsa, manbanin bu asanliqla zaifladilmi§ radiasiya formalarini daxil etmak ehtimali azdir. [2]
Manba ila detektor arasinda 1-4 mm-lik alüminium kimi orta zaiflama zaifladicisi yerla§dirilir. Detektorun siqnali avvalki ôlçmalardan xeyli açagi olarsa, manbaya kilovoltlu rentgen fotonlari va elektronlari daxil ola bilar. [2]
Manba ila detektor arasinda 1-5 mm qurguçun kimi yüksak zaiflama zaifladicisi yerlaçdirilir. 3gar detektorun siqnali avvalki ôlçmalardan xeyli a§agi olarsa, manbaya meqavoltajli qamma-§ûa fotonlari daxil ola bilar. [2]
3. Keyfiyyat va Kamiyyat Analizi: Spektral analiz ham radioaktiv maddanin tarkibini (keyfiyyat analizi), ham da miqdarini (kamiyyat analizi) müayyan etmaya imkan verir.
istifada Edilan Cihazlar:
Gamma-spektrometr
Gamma çûalarinin ôlçûlmasi va analizi ûçûn istifada olunur. Radioaktiv maddalarin asas spektral xatlari burada tahlil edilir. Hal-hazirda qamma-ray spektrometriyasi radionuklidlarin analizi sahasinda an güclü vasitadir. Qamma çûalari yayan radionuklidlarin keyfiyyat va kamiyyat tayini ûçûn istifada olunur. Radionuklidlarin çoxu sabit çûrûma mahsullarina çevrilmalari zamani qamma çûalari göndarirlir.
öksar nüva reaksiyalari qamma radiasiyasinin emissiyasi ila mûçahida olunur va buna göra da bu vasita ila reaksiyalari mûçahida etmak va ya reaksiya mahsullarini tahlil etmak ûçûn istifada edilir.
[3]
insitu Gamma-çûalari Spektrometriyasinin iç Prinsipi
insitu gamma-çûalari spektrometriyasi, gamma-emissiya edan radionuklidlarin torpaqda va ya atraf mûhitdaki faaliyyatini ôlçmak ûçûn istifada olunan bir metodudur. Bu metodun i§ prinsipi, detektor vasitasila gamma-çûalarinin spektrinin toplanmasi va hamin spektrdaki foton enerjilarinin mûayyan radionuklidlarin spesifik "barmaq izi" kimi istifada edilmasidir. Açagida insitu gamma-§ûa spektrometriyasinin asas i§ prinsiplari va marhalalari verilmiçdir:
1. Gamma-çûalarinin açkarlanmasi: [4]
Gamma-çûasi, radionuklidlar tarafindan yayilan yûksak enerjili fotonlardir. insitu ôlçmalarda detektor, atraf mûhitdan galan bu çûalari açkar edir. Detektorlar, xûsusila NaI(Tl) (Sodyum Yodid) va HPGe (Germanium) kimi kristal materiallardan istifada edilarak gamma-çûalarinin enerji spektri toplanir.
2. Spektral yigilma:
Detektor, atraf mûhitdan galan gamma-çûalarini qabul edir va onlarin enerji saviyyalarini ôlçûr. Yigilmiç malumatlar, bir gamma-§ûa spektri çaklinda taqdim olunur. Bu spektrdaki har bir hadd, mûayyan bir foton enerjisini tamsil edir. Har radionuklidin ôzûnamaxsus foton enerjilari vardir, buna göra da bu haddlar radionuklidin öyranilmasina kömak edir.
3. Spektrin tahlili:
Gamma-§ûa spektrindaki foton enerjilari tahlil edilir. Har radionuklid öz spesifik enerji fotonlari ila taninir. Masalan, Cs-137 radionuklidi 662 keV enerji saviyyasinda gamma-çûasi yayir. Detektor tarafindan alinan enerji spektri, hansi radionuklidin mövcud oldugunu mûayyan etmaya kömak edir.
Sayma süratlari va aktivlik :
Gamma-§ûa spektrindan alinan sayma sûratlari, mûayyan radionuklidlarin faaliyyat saviyyalarini hesablamaq ûçûn istifada olunur. Sayma sûratlari, spektrdaki foto-piklarin sayilmasi ila mûayyan edilir va daha sonra aktivlik konsentrasiyasi (Bq/kg va ya Bq/m2) kimi ifada edilir.
4. Geometriya va dûzaliçlar:
Aktivlik hesablama zamani, detektorun torpaga olan mövqeyi, yigilma bucaqlari, spektrin geometrik tasiri va digar faktorlar nazara alinir. Bazi dûzaliçlar, (hamin anda iki va ya daha çox fotonun eyni anda ôlçûlmasi) va ya geometrik dûzaliçlar, naticalarin daqiqliyini artirir.
5. Tasir va paylanma analizi:
Gamma-çûalarinin torpaqda va ya atraf mûhitda neca paylandigina asasan, aktivliyin §aquli paylanmasi da nazara alinir. Bu, detektorun mûxtalif bucaq altindan galan fotonlara reaksiyasini va radionuklidlarin yera neca yayilmasini mûayyan etmaya kömak edir.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Bu üsul, atraf mühitdaki radionuklidlarin in-situ (yerinda) öl9ülmasi va onlarin saviyyalarinin tahlilini tamin edir, belalikla, torpaqda va ya digar arazilardaki 9irklanma va tabii radionuklidlarin mövcudlugu haqqinda atrafli malumat alda edilir. Bu texnika, ham da falakat zonalarinda, masalan, nüva qazasindan sonra arazinin monitorinqinda istifada olunur.
Alfa va Beta detektorlari: Alfa va beta radiasiyasini öl9arak müxtalif radioaktiv elementlarin müayyanla^dirilmasina kömak edir.
Alfa detektorlarinin prinsipi: [4]
Alfa hissaciklari (a), nüva reaksiyalari va ya bazi radioaktiv izotoplarin par9alanmasi naticasinda yaranan yüksak enerjili, iki proton va iki neytronlardan ibarat olan hissaciklardir. Alfa §üalarinin detektorlari asasan a§agidaki §akilda i§layir:
1. ionizasiya: Alfa hissaciklari madda ila qar§ila§diqda yüksak enerji sarf edir va madda ila qar§iliqli tasira girarak ionla§maya sabab olur. Bu prosesda maddanin atomlari va ya molekullari ionla§ir, yani onlarin elektrik yükü dayi§ir.
2. ionla^an qaz detektoru: Alfa §üalarinin detektorlarinda, ionla§ma prosesi sayasinda yaranan elektron va pozitif yüklü ionlar toplanir. Bu proses, elektrodlar vasitasila elektrik carayaninin yaranmasina sabab olur. Bu carayan daha sonra öl9ülür va Alfa §üalarinin intensivliyi haqqinda malumat verir.
3. Qazli detektorlar (Geiger-Müller (GM) saygaci va ya saygaclar): Alfa §üalarinin takca yüksak ionla§dirici qabiliyyatina göra, GM saygaclari kimi qazli detektorlar istifada edilir. Alfa hissaciklari saygacin daxilinda ionla§maya sabab olur va bu ionla§ma hadisasi saygacin göstaricisini dayi§ir, bu da radiasiya intensivliyinin öl9ülmasina imkan verir.
4. §ü§3 va ya metal lövhalar: Alfa hissaciklari 9ox az nüfuz etma qabiliyyatina malik oldugu ü9ün detektorlarda xüsusi inca lövha (§ü§a va ya metal) istifada olunur ki, Alfa hissaciklari bu lövha vasitasila daxil ola bilsin
Beta detektorlarinin prinsipi: [5]
Beta hissaciklari (ß) tak elektronlar (ß) va ya pozitronlar (ß+) olan radiasiyadir. Beta §üalarinin detektorlari, alfa §üalarindan farqli olaraq daha çox nüfuz edan hissaciklardir va onlarin detektorlari açagidaki §akilda içlayir:
1. ionizasiya va elektronlari toplamaq: Beta hissaciklari madda ila qar§ila§diqda ionlaçma yaradir. Bu zaman elektronlar va ionlar yaranir. Yaranan yüklar elektrik sahasi ila toplanaraq carayanin yaranmasina sabab olur.
2. Qazli detektorlar (Geiger-Müller saygaci va ya saygaclar): Beta §üalarinin detektorlari da alfa hissaciklari kimi GM saygaclari va digar saygaclardan istifada edir. Beta §üalarinin daha çox nüfuz etmasi sababindan, bu tip detektorlar beta hissaciklarini daha effektiv çakilda açkarlayir.
3. Yarimkeçirici detektorlar: Beta hissaciklarinin daha daqiq ôlçûlmasi ûçûn yarimkeçirici materiallar masalan, Silisium (Si) va ya Germanium (Ge) istifada edilir. Bu detektorlar, beta §üalarinin tamasda oldugu materiallarda yaradilan elektron va boçluqlari ôlçarak carayani alda edirlar.
4. Lüminessensiya detektorlari: Beta §üalari madda ila qar§ila§diqda fotonlarin (i§iq hissaciklari) yayilmasina sabab ola bilar. Detektorlar va §üalarin i§iq amala gatiran xüsusiyyatindan istifada edarak radiasiya intensivliyini ôlçûr.
Alfa va Beta detektorlarinin ümumi farqlari:
• Nüfuz etma qabiliyyati: Alfa hissaciklari çox zaif nüfuz edir, sadaca bir neça santimetr hava va ya inca metal tabaqa ila tutulur. Beta hissaciklari isa daha çox nüfuz etma qabiliyyatina malikdir, lakin hala da metal va ya plastik tabaqalarla tutulur.
• ionla^dirma qabiliyyati: Alfa hissaciklari daha çox ionlaçma yaradir, buna göra daha çox carayan yaranir va bu, daha güclü siqnallarin yaranmasina sabab olur.
• Detektor materiali: Alfa §üalarini detektorlarda daha inca pancaralar ila mü§ahida edirlar, amma beta §üalari daha qalin materiallardan (masalan, alüminium) istifada edila bilar.
1. Spektral analiz metodu haqqinda ümumi malumat
Optik spektral analiz: Çirklanmada i§tirak edan bazi elementlarin spektral xatlari öyranilir.
Gamma spektral analiz: Radioaktiv parçalanma naticasinda yaranan gama §üalarinin enerjisi ö^ülür.
2. Metodun üstünlüklari
Daqiqlik: Maddanin tarkibindaki minimal miqdarda radionuklidi bela a§kar edir.
Qeyri-disstruktiv tadqiqat: Madda fiziki olaraq dayiçdirilmadan analiz edila bilir.
Çoxkomponentli analiz: Bir analizla bir neça radionuklid müayyan edila bilar.
3. Tatbiq sahalari
Ekoloji monitorinq: Torpaq, su, va havada radioaktiv çirklanmanin saviyyasinin müayyan edilmasi.
Nüva tahlükasizliyi: Nüva qazasindan sonra çirklanma saviyyasinin öyranilmasi, qiymatlandirilmasi va ekoloji monitorinqin aparilmasi.
5. Problemlar va mahdudiyyatlar:
• Analizlar ^ün yüksak saviyyali avadanliq talab olunur ki buda çirklanmanin va öyranilmasinda mühüm ahamiyyat kasb edir.
• Bahali alatlar va infrastruktur talab edir.
• Bazi hallarda yüksak hassasliq talab olundugu ^ün mürakkab texnologiyadan istifada olunur. Buda i§ prinsipini tadrican çatinlaçdirir.
Spektral analiz metodu bu sahalarda effektiv ola bilar.
1. ötraf Mühitin Monitorinqi: Hava, su va torpaq nümunalarinda radioaktiv çirklanmanin saviyyasinin tahlili.
2. Nüva Enerjisi Stansiyalari: Radiasiya sizmalarini müayyan etmak va onlarin atraf mühita tasirini öyranmak.
3.Sanaye: Radioaktiv tullantilarin idara edilmasi va tahlükasizlik standartlarinin yoxlanilmasi.
Spektral analiz metodunun üstünlüklari
• Yüksak daqiqlikla analiz imkani.
• Süratli va effektli malumat alda etma.
• Çoxsayli radionuklidlarin eyni anda tahlili.
N9tic9 : Spektral analiz metodu, radioaktiv çirklanmanin öyranilmasi va monitorinqinda mühüm ahamiyyat daçiyan bir texnikadir. Bu metod, maddanin spektrindaki xarakterik xatlari tahlil edarak, onun tarkibindaki elementlari va izotoplari daqiq müayyan etmaya imkan verir. Radionuklidlarin identifikasiyasi, radioaktiv parçalanma zamani yaranan fotonlar, yüklü hissaciklar va neytronlarin enerjilarinin ölçülmasi ila hayata keçirilir. Gamma-spektrometriya, qamma §üalarinin analizini tamin edarak, radionuklidlarin növü va miqdarini tayin etmakda asas vasitadir. insitu gamma-§üalari spektrometriyasi, atraf mühitdaki radionuklidlarin mövcudlugunu va aktivliyini yerinda ôlçma imkani verir, bu da çirklanmanin daqiq qiymatlandirilmasina §arait yaradir. Alfa va beta detektorlari isa müvafiq radiasiya növlarini açkarlamaq ^ün istifada olunur, burada alfa hissaciklarinin zaif nüfuz etma qabiliyyati va beta hissaciklarinin daha yüksak nüfuz etmasi nazara alinir. Spektral analiz metodu ham keyfiyyat, ham da kamiyyat analizlarini hayata keçira bildiyi üçün ekoloji monitorinq, nüva tahlükasizliyi va sanaye sahalarinda geni§ tatbiq tapir. Bu metod torpaq, su va hava kimi atraf mühit nümunalarinda radioaktiv çirklanmani effektiv §akilda tahlil etmaya imkan verir. Lakin, bu metod yüksak saviyyali avadanliq va mürakkab texnologiyalarin tatbiqini talab etdiyi ^ün müayyan çatinliklar va maliyya sarfiyyati ila mü§ayiat oluna bilar.
9D9BÍYYAT
1. https://techxplore.com/tags/electromagnetic+radiation/
2. https://oncologymedicalphysics.com/identifying-radionuclides/#:~:text=Radionuclide%20identification%20is%20achieved%20by,heavy%20part icles)%2C%20and%20neutrons.
3. https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/gamma-spectrometry
4. https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/AQ-49 web.pdf
5. https://www.jinr.ru/
