Lisa 2

Tuumaspektroskoopia laboratooriumi kirjeldus

Tuumaspektroskoopia laboratoorium on varem Eesti teaduste akadeemiasse kuulunud Füüsika Instituudi ja Tartu Ülikooli keskkonnafüüsika instituudi ühislaboratoorium: laboratoorium asub Füüsika Instituudi ruumides, laboratooriumi juht dots. Enn Realo töötab kohakaasluse korras mõlemas asutuses, väärtuslikum teadusaparatuur kuulub keskkonnafüüsika instituudile ja seda kasutatakse intensiivselt magistri- ja doktoriõppes ning ühiste teadusprojektide täitmisel.

Laboratooriumis arendatakse ioniseeriva kiirguse analüüsil põhinevaid meetodeid ainete ja keskkonna uuringuteks. Põhirõhk on kõrge spektraalse lahutusvõimega laboratoorsete metoodikate: madalafoonilise HPGe gammaspektromeetria, gamma-indutseeritud rõntgenemissioon-spektromeetria ja Mössbaueri spektromeetria kasutamisel. Neile lisanduvad mitmed ioniseeriva kiirguse laboratoorsed ja in-situ mõõtmiste radiomeetrilised ja dosimeetrilised meetodid, aparatuur radooni uuringuteks ja maaala-seireks. Põhiaparatuur on kaasaegne ja täiesti töökorras, valdavalt Lääne-firmade toodang vanusega 0,5 … 7 aastat. Kasutatakse kaasaegseid analüüsimeetodeid ja rahvusvaheliselt tunnustatud kalibratsioonistandardeid. Mitmed seadmed ja metoodikad on ainsad Eestis. Allpool kirjeldatakse olulisemaid mõõte- ja analüüsiseadmeid üksikasjalikumalt.

Kõrge lahutusvõimega HPGe gamma-spektromeeter (1996, EG&G ORTEC, USA).

Gamma-detektoriks on p-tüüpi madalafooniline HPGe-detektor GEM-35200 efektiivsusega 42 % ja lahutusvõimega 1,7 keV (1.3 MeV juures) spetsiaalses madalafoonilises vedellämmastikuga jahutatavas krüostaadis. Detektor asetseb 10 cm Pb + 0,2 cm Cu seinapaksusega kiirgusvarjestuses, mis koostoimes detektori ja krüostaadi omadustega tagab madala omafooni ja - järelikult - erakordselt suure tundlikkuse radionukliidide analüüsil. Spektrid gamma-kiirguse energiate piirkonnas 40 - 3000 keV salvestatakse 486-personaalarvutiga ühendatud võimendi-analüsaatori SPECTRUM MASTER 92x mälus kuni 16000 kanalis. Spektromeetri töö on autonoomne või arvuti kaudu juhitav. Spektrite analüüs toimub arvutis tarkvarapakettide MAESTRO-WIN, GANAAS (IAEA) või GAMMA-83 (STUK, Soome) abil. Spektromeetri energia- ja efektiivsuseskaala kaliibritakse IAEA standardainete RG-SET ja STUK-i standardi Multigamma abil, lähiajal on oodata PTB (Saksamaa) kõrgetasemeliste kalibratsioonistandardite saabumist. Oma parameetritelt on see spektromeeter Eestis unikaalne ja vastab kaasaegsetele analüüsinõuetele veel aastaid.

Madalaenergeetiline HPGe gamma-spektromeeter (1992-1995, BSI, Läti).

15 cm Fe + 10 cm Pb + 0,2 cm Cu- varjestusse asetatud HPGe - planaardetektoriga DGR-5-1 (tundlik pindala - 150 mm2, lahutusvõime 1 keV 122 keV juures) spektromeeter proovide analüüsiks gamma- või röntgenikiirguse energiate piirkonnas 5 … 400 keV. Toiteplokk ja võimendi on NIM- tüüpi, arvutikaardil 4096-kanaliline analüsaator ACE-4K (EG&G ORTEC) on 486-arvuti kaudu juhitav ja töötab spektrite salvestamisel autonoomselt. Salvestatud spektrite analüüs tehakse samas arvutis tarkvarapakettide GRILS või GANAAS abil. Spektromeetrit kasutatakse praegu vaheldumisi nii keskkonnaproovides sisalduvate 210Pb, 234Th jt radionukliidide analüüsil ja gamma-indutseeritud röntgenemissioon-spektromeetria arendustel. Lähikuudel on kavas asendada praegune detektor 5 korda suurema tundlikkusega HPGe-detektoriga BDRG-32 (BSI) (800 mm2).

Universaalne -, - ja - kiirguse spektromeeter

(1990-1994, Izotop, Venemaa, WSSEL,Saksamaa).

Spektromeeter on koostatud vahetatavate stsintsillaatoritega (NaI(Tl), CsI(Tl), stilbeen, plastmass) põhiplokist BDBS3-1eM, 5 cm Pb-majast, NIM-tüüpi toiteplokist, spektromeetrilisest võimendist, Mössbaueri spektromeetri paljukanalilise analüsaatori CMCA-2000 amplituudplokist. On ühendatud AT286 arvutiga spektrite salvestamiseks ja analüüsiks. Võimaldab ioniseerivate kiirguste spektrite registreerimist keskpärase energeetilise lahutusega (10 … 17 %) ja suure efektiivsusega. Detektorite hulgas on nn kaevu-tüüpi Ø 63 x 63 mm3 NaI(Tl) väikeste ainekoguste analüüsimiseks, suuremahuline Ø 200 x 120 mm3 NaI(Tl) - stsintiplokk tundmatute kiirgusallikate esialgseks identifitseerimiseks või suure tundlikkusega analüüsiks. Lihtne ja odav seade ioniseeriva kiirguse erinevate liikide spektromeetriaks ja radionukliidisisalduse analüüsiks.

Mössbaueri spektromeeter MS-II (1989, WISSEL, Saksamaa)

Universaalne Mössbaueri spektromeeter 57Fe, 119Sn, 151Eu jt gamma-resonantstuumasid sisaldavate ainete, sh keskkonnaobjektide, uurimiseks. Mõned parameetrid: numbrilise funktsioonigeneraatoriga Doppleri modulatsioonikiirused 0 … 300 mm/s määratud sagedustel 1 … 100 Hz, kiiruste skaala kalibratsioon - HeNe-laserinterferomeetri abil täpsusega ± 0.05 %, kiiretoimeline Kr-proportsionaalloendur gammadetektorina, 4 x (256 … 4096) -kanaliline analüsaator CMCA-2000 koos RS232 arvutiinterface'ga, AT 286 arvutispektrite salvestamiseks ja analüüsiks tarkvara SIRIUS abil. Nii gamma-allika kui ka objektide temperatuuri saab samaaegselt valida vahemikus 4 … 350 K He-krüostaadi MD526 (OXFORD INSTRUMENTS, Inglismaa) või vahemikus 77 … 350 K iseehitatud krüostaadi abil. Mössbaueri spektrite analüüsiks on olemas veel uuem täiuslik tarkvarapakett NORMOS (WISSEL-i firma kingitus!), mis on eriti sobiv keerulise koostisega keskkonnaobjektide analüüsil. Praegusel ajal on laboril olemas Mössbaueri allikad 57Co(Rh) ja 151Sm. Tegemist on Eesti ainsa tänapäevase tasemega Mössbaueri spektromeetriga.

Maa-ala kiirgusseire seade AAM-90 (1991, ALNOR, Soome).

Automaatseade loodusliku kiirgusfooni doosikiiruse pidevjälgimiseks etteantud programmi kohaselt koos etteantud kuni 9 läviväärtuse alarmseadmega. Mõõdab etteantud ajavahemike möödumisel (1 …99 min) ja salvestab tulemused automaatselt 864 mälupesas. Seade on ühendatud 486-arvutiga, juhtimistarkvara võimaldab juhtida detektorit ja inditseerida tulemusi ning trende numbriliselt ja graafiliselt. Automaatne korrasoleku kontroll, varustatud UPS-tüüpi katkematu toitega.

Radoonimonitor RM3-B (1991, ALNOR, Soome).

Elektrostaatiliselt kogutud radooni (ja torooni) tütarproduktide 218Po ja 214Po -kiirguse spektromeetrial põhinev mõõteseade radooni kontsentratsiooni mõõtmiseks ruumide õhus ja pinnases, radooni lekete tuvastamiseks ja radooni emanatsioonikoefitsientide määramiseks. Mõõtepiirkond 1 … 106 Bq/m3. Portatiivne seade sisseehitatud õhupumba, trükimasina ja RS232 arvutiühendusega, kaks valitavat registreerimisreziimi ( "kiire" põhineb 218Po- analüüsil ja "aeglane" - 218Po + 214Po - analüüsil ), etteantav mõõteintervall vahemikus 5 min … 24 h, varustatud lisaseadmetega pinnaseradooni mõõtmisteks. Kaliibritud Rootsi Kiirguskaitse Instituudi nn Radooniruumis.

Toidumonitor FOOD MONITOR (1991, MINI-INSTRUMENTS LTD, Inglismaa)

NaI(Tl)-stsintsillatsioondetektoriga loendaja puisteainete, toiduainete jms 137Cs sisalduse ekspress-määramiseks. Mõõdab eriaktiivsusi alates ca 10 Bq/kg.

Madalafooniline -kiirguse loendaja FAG FHT770K

(1990, STUDSVIK INSTRUMENT, Rootsi)

Tundlik aktiiv-varjestusega suure pindalaga -detektoriga ja paljukanalilise (256 kanalit) loendajaga varustatud seade -kiirgavaid radionukliide (näit., 90Sr, 137Cs ) sisaldavate ainete radiomeetriaks (tundlikkuse piir ca 1 Bq). Sisseehitatud mikroprotsessor võimaldab tulemuste arvutusi paljude etteantud meetodite järgi, foonilugemite automaatset kompenseerimist, tulemuste numbrilist ja graafilist esitust seadme LCD-ekraanil, RS232 arvutiühendust.

Gammameter 2414 (1991, ALNOR, Soome)

Tundlik kiiretoimeline (3 s) -kiirguse doosikiiruse mõõtja vahemikus 0.01 Sv/h … 10 mSv/h, kompenseeritud detektori energiatundlikkuse suhtes, analoogväljund.

Universaalne dosimeeter RDS-120 (1991, ALNOR, Soome)

Väike mikroprotsessori (32 kB programmimälu ja 8 kB andmemälu) ja 1000-pesalise mäluga - ja - kiirguse dosimeeter automaatselt seatava mõõtepiirkonnaga doosikiiruse vahemikus 0,05 Sv/h … 10 Sv/h ja dooside vahemikus 0,1Sv … 10 Sv.

Saastemonitor MicroCont (1990, STUDSVIK AB, Rootsi)

Mikroprotsessoriga varustatud programmeeritav (48 kB programmi- ja 8 kB andmemälu, 2 x 512 EEPROM) suure pindalaga (21 x 11 cm2) Xe-proportsionaalloenduriga - ja -kiirguse tundlik käsiradiomeeter.

Laboratooriumi gamma-spektromeetrilise analüüsi metoodikat on võrreldud kahe rahvusvahelise interkalibratsiooni projekti käigus 1994-1996. Põhjamaade EKO-1 projekti tulemused (1995-1996) kinnitasid, et Tartus tehtud analüüsitulemused olid täpseimate hulgas. Laboratoorium on kutsutud osalema peatselt algavas uues interkalibratsiooniprojektis.