低エネルギーガンマ線用検出器で汚染を見つける？ Detecting contamination with LEG Probe
通常、（セシウムの放射性同位体による）汚染は、６００から８００ＫｅＶ付近の領域のＣｓ１３４とＣｓ１３７の三つのピークを使って
測定したりしますが、Ｃｓ１３７には、この他に３２ＫｅＶにもピークがあります。
測定器やソフトによっては、この３２ＫｅＶも利用しますが、多くの機械は、この様な低いエネルギーの領域が良く見えません。
これに対し、結晶の厚さなどを工夫することで、低エネルギーガンマ線やＸ線に特化した検出機があり、それらを使うと
この３２ＫｅＶのピークが見やすくなります。
Very often, we try to detect nuclear contamination (of Cesium radio isotopes) using three peaks of Cs134 and Cs137 in the 600 to 800keV range. But Cs137 (its daughter) has another peak at 32keV.
Although some detector and software utilize this peak, many detectors can't see the lower energy region.
There are detectors specialized for LEG (Low Energy Gamma) and X-rays, by using thin scintillation crystal among other methods, letting us see the 32keV peak.
今回実験に使ったのは、ＳＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社が製作したＲＡＰ−４７という検出機で、Ｅｂａｙで５万円くらいで購入可能です。
I used RAP-47 probe made by SE International. You can buy one from Geo (George Dowell) of Yahoo Gamma Spectroscopy group, and a long time major contributor for amateur gamma spectrometry, via Ebay (or directly, I guess).
About Rap-47 Ｒａｐ−４７を作っているＳｉ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌの製品ページ: http://seintl.com/products/rap_scintillation_probes.html
RAP-47 manual PDF ＲＡＰ−４７のマニュアル： http://seintl.com/manuals/RAPS_Operation_Manual.pdf
Sold at Eebay, too. イーベイでも買えます。 http://www.ebay.com/itm/new-CsI-Tl-RAP47-Low-Energy-Gamma-LEG-ScintillationGeiger-Counter-Probe-XRF-/350814863821
ここからも買えます。 http://www.jjstech.com/rap47.html
テレミノＰＭＴアダプターに繋げて使いました。
テレミノＰＭＴアダプターは、ＰＭＴ（光電子増倍管、通称フォトマル、Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）に高圧を供給する電源部分と、検出機からの信号を増幅するアンプ部分、そして、改造された特製のＵＳＢサウンドカードで構成され、ＰＭＴを使った検出機をＰＣ上のテレミノＭＣＡやベクモニと組み合わせて使えるようにする機械です。テレミノチームのアレッシオさんに頼むと、時間があれば、完成品を２万円くらいで作ってくれます。
同様の機能を持つ機械に、ＧＳ１１００ＡやＧＳ１１００−Ｐｒｏなどがあります。
I used RAP-47 with Theremino Pmt Adapter that allows us to use PMT probes with PC + MCA soft (like ThereminoMCA and
You can contact Alessio of Theremino Group to obtain ready made unit (as I did).
Ｃｓ合計１５００Ｂｑ/ｋｇ程度の土を１０ｇ --- 10g of contaminated soil (Cs137 1024Bq/kg)
黄色が背景（ＢＧ）。 青が東京近郊の汚染土壌で、この場合、少しスムージングがかかっていたと思います。緑がバックグラウンドを差し引いたスペクトル。
The yellow line is Background. Blue line is the spectrum of the soil (with smoothing). Green line is BG subtracted spectrum.
ＢＧを差し引いたスペクトルの３２ＫｅＶの頂点は、大体０．００５ｃｐｓです。
The top of BG subtraced peak for 32KeV is about 0.005cps.
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_11_22_43_33-Cs137_10g2_4-10-RAP-47.spe
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_11_22_43_33-Cs137_10g2_4-10-RAP-47.txt
Ｃｓ合計１５００Ｂｑ/ｋｇ程度の土を２０ｇ --- 20g of contaminated soil (Cs137 1024Bq/kg)
黄色が背景（ＢＧ）。 赤が東京近郊の汚染土壌。緑がバックグラウンドを差し引いたスペクトル。
The yellow line is Background. Red line is the spectrum of the soil. Green line is BG subtracted spectrum.
ＢＧを差し引いたスペクトルの３２ＫｅＶの頂点は、大体０．００９ｃｐｓで、１０ｇの時よりも高くなっています。
The top of BG subtraced peak for 32KeV is about 0.009cps.
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_12_10_03_39-Cs137_20g_4-10-RAP-47.spe
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_12_10_03_39-Cs137_20g_4-10-RAP-47.txt
Ｃｓ合計１５００Ｂｑ/ｋｇ程度の土を３０ｇ --- 30g of contaminated soil (Cs137 1024Bq/kg)
黄色が背景（ＢＧ）。 青が東京近郊の汚染土壌。緑がバックグラウンドを差し引いたスペクトル。
The yellow line is Background. blue line is the spectrum of the soil. Green line is BG subtracted spectrum.
ＢＧを差し引いたスペクトルの３２ＫｅＶの頂点は、大体０．０１ｃｐｓで、１０ｇや２０ｇの時よりも高くなっています。
The top of BG subtraced peak for 32KeV is about 0.01cps, which is higher than the peak of 10g or 20g
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_12_21_42_06-Cs137_30g_4-10-RAP-47.png
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_12_21_42_06-Cs137_30g_4-10-RAP-47.png
メープルシロップ約１５００ｍｌを灰化して、１２ｇになった試料 --- 12g ash of maple syrup
メープルシロップ約１５００ｍｌを灰化して、１２ｇになった試料で、総線量で２ベクレルから５ベクレルくらいのＣｓ１３７があると、思われます。
パンケーキで測ったら、背景の１０倍くらいのベータがありました。１０ｇの汚染土壌よりも１０倍近いベータです。
このせいで、ＢＧとの差分スペクトル（緑の線）に制動Ｘ線による「床」が汚染土壌の時よりも高く、そして、はっきりと見られます。
（コンプトン散乱も混じっていると、思いますが）
で、あんまり確かではありませんが、この様な微量の検体でも、まして、ベータでスペクトルが持ち上がっていても、
Ｃｓ１３７の３２ＫｅＶがその「床」よりも少し高いので、Ｃｓ１３７の存在を検出できるかもしれないと、思っています。
ベータなどによる差分スペクトルの持ち上がりが、０．００２ｃｐｓくらいで、３２ＫｅＶでは、それよいも０．００４ｃｐｓくらい高くなっていて、
１０ｇの時のピークの高さよりも低くなっています。
I made 12g ash out of 3 cans of Maple syrup (about 1500ml). It may contain 2 to 5 bq of Cs137, most probably.
It has stron beta activity confirmed by the pancake GM detector and the BG subtracted spectrum that has higher uniform floor.
Even though the Beta radiation is bringing up the floor of the spectrum, we can see the slight peak at 32keV.
So, it's probably possible to detect small amount of contamination by this method.
The floor of the BG subtracted spectrum is about 0.002cps and the peak at 32Kev rises up another 0.004cps.
It's a bit less than the height of the peak when I used 10g of contaminated soil containing about 10Bq of Cs137.
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_13_09_15_36-Cs137_MS12g_4-10-RAP-47.spe
http://pico.dreamhosters.com/img/V60/2013_12_13_09_15_36-Cs137_MS12g_4-10-RAP-47.txt
メープルシロップをＣｓＩ２．５インチ、及びＮａＩ３インチの測定器で測った例
Measureing maple syrup with 2.5 inch CsI and 3 inch NaI detector.
参考文献 References
特性 X 線測定による放射性セシウム の表層放射能. 面密度(Bq/cm2)測定法と富岡町での現地テスト
MEASURING METHOD OF RADIOACTIVE CESIUM SURFACE DENSITY BY CHARACTERISTIC
X-RAY MEASUREMENT AND FIELD TEST RESULTS IN TOMIOKA
http://www.jrsm.jp/shinsai/2-3-4_takahashi.pdf
Sirouto Sokutei Course 、 Basics Of Measurement 、 Quick And Easy 、 Spectrum Formation 、 Giza Giza 、 Visual Peak Detection のページも合わせてご覧下さい。
日本語ページインデックス や 掲示板 には、他の情報も沢山あります。