Vergleich von Lanthan-Bromid- und Natrium-Jodid-Szintillatoren im Hinblick auf die Identifizierung unbekannter Quellen

Abstract

Da radioaktives Material in der Industrie, der Medizin und in der Forschung Verwendung findet, besteht die Gefahr der Verbreitung und des Missbrauchs dieser Materialien, weshalb eine Überwachung von Grenzen und sensitiven Einrichtungen notwendig ist.<br />Dazu eignen sich Szintillationsdetektoren aufgrund ihrer einfachen Handhabung besonders gut. Sie haben gegenüber den Halbleiterdetektoren den großen Vorteil, dass sie keine Kühlung benötigen. Ein Nachteil ist jedoch die wesentlich schlechtere Auflösung.<br />Das relative neu entwickelte Szintillatormaterial Lanthan-Bromid zeigt gegenüber dem bisher meist verwendeten Material Natrium-Jodid eine Verbesserung der Auflösung, was eine schnellere und zuverlässigere Identifikation von Nukliden ermöglicht. Dies ist besonders bei der Überwachung von Grenzen wichtig, da das Sicherheitspersonal im Fall eines Alarms abschätzen muss, ob eine reale Bedrohung vorliegt, ob es sich um natürlich vorkommende Radioaktivität (NORM-Quellen) oder medizinische Quellen handelt.<br />In dieser Arbeit werden drei verschiedene NaI-Detektoren mit entsprechenden LaBr-Detektoren verglichen.<br />Um die Eigenschaften der Szintillatoren gegenüberzustellen werden zuerst zwei Detektoren mit jeweils 1 mal 1 Zoll großen Szintillationskristallen bei gleichem Messaufbau unter gleichen Bedingungen verglichen, indem jeweils eine Detektorcharakterisierung durchgeführt wird.<br />Weiters wird ein bestehendes NaI-Spektrometer, das Teil eines Rucksacksystems ist, einem entsprechendem LaBr- Spektrometer gegenübergestellt. Neben der Charakterisierung der Detektoren liegt das Hauptaugenmerk darauf, die Verbesserung bei der Identifikation von Nukliden zu zeigen. Dazu wurden NORM-Quellen, Standard-Kalibrier-Quellen mit NORM-Hintergrund und auch medizinische Quellen verwendet.<br />Schließlich werden die Eigenschaften von tragbaren Gammaspektrometern verglichen, die sowohl mit einem NaI- als auch mit einem LaBr-Kristall erhältlich sind.<br />

As radioactive materials are used in industry, medicine and research, there is a danger of the spread and abuse of these materials.<br />Therefore a surveillance of borders and sensitive facilities is necessary.<br />Scintillation detectors are particularly suited for this purpose as they are easy to handle. The great advantage of scintillation detectors as compared to semi-conducter detectors is that they do not require cooling. A disadvantage however is the substantially poorer resolution. Lanthan Bromide, a Scintillator material developed relatively recently, shows an improvement in resolution as compared to Sodium Iodide, the most frequently used material until now. This improvement enables a faster and more reliable identification of nuclides. This is particularly important in the surveillance of borders, as the security personnel must assess in the case of an alarm, whether there is a real threat, naturally occurring radioactivity (NORM-Source) or sources of medical origin.<br />This work will compare three different NaI detectors with the appropriate LaBr detectors.<br />So as to contrast the properties of the scintillators, two detectors with 1 by 1 inch large scintillator crystals were compared with the same measuring system under the same conditions by carring out a detector characterization of each detector.<br />Furthermore, an existing NaI spectrometer which is part of a backpack-system was compared and contrasted with an appropriate LaBr spectrometer. Besides the characterisation of the detectors, particular attention was paid to showing the improvement in identification of nuclides. For this purpose, NORM-sources, standard-calibration-sources with NORM-background as well as medical sources were used.<br />Finally, the properties of portable gamma spectrometers were also compared, which are available with a NaI as well as with a LaBr crystal.<br />