A Comparative Study of Field Gamma-ray Spectrometry by NaI(Tl) and HPGe Detectors in the South Caspian Region

هسته هاي پرتوزاي طبيعي موجود در خاك و نيز برخي هسته هاي پرتوزاي مصنوعي رها شده به محيط، بخش عمده پرتوگيري زميني را موجب مي شوند. در ارزيابي پرتوگيري بشر از پرتوزايي محيطي، غير از روش سُنتي نمونه برداري از خاك و پوشش گياهي و آناليز آزمايشگاهي متعاقب آن، گزينه ي ديگر انجام بيناب سنجي ميداني (در مكان) است كه شيوه اي سريع، موثر و اقتصادي جهت تعيين موجودي هسته هاي پرتوزا در محيط بشمار مي رود. آشكارسازهاي ژرمانيوم فوق خالص با توان تفكيك زياد كه اخيراً توسعه يافته اند بدين منظور مناسب به نظر مي رسند؛ امّا نسبتاً گرانند، معمولاً از بالاترين بازده ذاتي برخوردار نيستند و از نقطه نظر ضرورت تامين برودت بهنگام بهره برداري مشكلات خاص خود را دارند. براي سنجش زمينه ي پرتوي طبيعي، سيستم هاي بيناب سنجي سوسوزن (سنتيلاسيون) با امكان دستيابي به نتايج رضايتبخش و قيمت بسيار كمتر مطرحند. اين پژوهش به بررسي قياسي بين دو سيستم سوسوزن NaI(Tl) و نيمه هادي HPGe در كاربرد بيناب سنجي ميداني به منظور تعيين موجودي هسته هاي پرتوزاي 40K ، 226Ra ، 232Th و 137Cs در خاك مناطق برگزيده در ساحل جنوبي درياي خزر پرداخته است. نتايج آناليز آزمايشگاهي نمونه هاي خاك منطقه نيز در اين بررسي منظور شده است. تجارب ميداني و نتايج سنجش بعمل آمده حاكي از آنست كه سيستم بيناب سنجي سوسوزن NaI(Tl) نتايج رضايتبخشي را بهمراه داشته است و با كاربرد نرم افزارهاي ويژه ي آناليز بيناب نتايج مطلوب تري نيز قابل حصول است. كاربرد ميداني اين سيستم با وجود ارزاني نسبي از سهولت بيشتري در مقايسه با سيستم HPGe و آناليز آزمايشگاهي نمونه هاي محيطي برخوردار است.

Natural radionuclides present in soil as well as certain anthropogenic radionuclides released to the environment are the major contributors to terrestrial outdoor exposures. In the assessment of human exposures from environmental radioactivity, besides the conventional method of soil and vegetation sampling combined with laboratory based analyses of environmental media, the other choice would be field spectrometry which is a rapid, efficient and economical means of identification of radionuclides in the environment. Newly developed high resolution solid state gamma-ray detectors provide a state of art means for such a purpose. However, they are relatively expensive, may not provide the highest intrinsic efficiency possible and their use is complicated by the need for cryogenic cooling of the detector. Scintillation detector spectrometry systems are considered to be capable of yielding satisfactory results particularly for natural background measurements at a fraction of cost. This paper describes a comparative study on application of NaI(Tl) scintillation and HPGe solid state systems for in-situ measurements of 40K, 226Ra, 232Th and 137Cs soil inventories at selected regions on the south coast of Caspian Sea, along with the results from laboratory analyses of collected soil samples in the area. Based on in-situ measurement results and field experience, it is concluded that NaI(Tl) spectrometry system provide satisfactory results which might be even improved by incorporating special spectrum analysis techniques, is relatively less expensive and is operationally easier to carry out than either HPGe system or direct laboratory based analyses of soil samples.