Impiego di un sistema spettrometrico gamma portatile basato su uno scintillatore LaBr3(Ce)

Abstract

La risoluzione energetica di uno scintillatore LaBr3(Ce) è decisamente superiore (<3% a 662 keV) rispetto a quella di un più tradizionale scintillatore NaI(Tl) anche se ancora decisamente non comparabile con quella dei rivelatori a Ge. Questa caratteristica del rivelatore, oltre il ridotto tempo di risposta, lo rende adatto per misure “in situ” specialmente quando è importante l’individuazione rapida in uno spettro gamma di manifestazioni fotoelettriche con energia molto prossime tra loro (individuazione di sorgenti o rifiuti radioattivi, misure nel campo delle salvaguardie nucleari, …). Una significativa limitazione nel suo impiego è tuttavia rappresentata dalla elevata radioattività intrinseca che, per determinati range energetici e per alcune tipologie di misura di materiali di origine naturale (es. NORM, materiali da costruzione, suoli, ..), influisce direttamente sui limiti di rivelazione del sistema di misura. Un caso tipico è quello della determinazione, in alcune matrici ambientali, della concentrazione di 40K la cui emissione gamma interferisce con quella del 138La, naturalmente presente all’interno del rivelatore. Fortunatamente questa limitazione non è rilevante nel range energetico 60-1200 keV, in cui ricadono le energie delle principali emissioni gamma di molti radioisotopi naturali e artificiali. In questo lavoro, dopo aver predisposto un sistema spettrometrico gamma portatile basato su uno scintillatore 2”×2” LaBr3(Ce) della Saint-Gobain (BrilLianCe™380) associato a una interfaccia USB- Multicanale (1024 canali) Digibase della ORTEC, con alimentazione indipendente (tramite batterie ricaricabili), sono state valutate le possibilità di impiego e la sua versatilità tramite misure spettrometriche gamma di varia tipologia: dalla identificazione e quantificazione di radioisotopi in diversi materiali, all’esame dei filtri di verifica della contaminazione in sorgenti di alta attività (smear tests), dalle misure per caratterizzare rifiuti radioattivi o prodotti attivati in pezzi provenienti dalla manutenzione di un ciclotrone per uso medicale alla identificazione di composti di torio o uranio e del relativo arricchimento, etc. Il sistema spettrometrico è risultato, in conclusione, particolarmente versatile potendosi ritenere molto promettente il suo impiego in tutte quelle applicazioni in campo ove non è possibile o risulta molto complicato impiegare un rivelatore a semiconduttore. La sensibilità dello strumento, per le dimensioni degli scintillatori che oggi si riescono a costruire, risulta molto prossima se non superiore ai sistemi di misura portatili più comuni mentre la compattezza, leggerezza e i contenuti consumi energetici ne favoriscono l’utilizzo in campo.