اندازه گیری سطح رادیو متریک

معرفی رادیومتریک

اندازه گیری سطح رادیومتریک بر اساس یک اصل اندازه گیری ساده اما بسیار موثر است. با کمک یک منبع میله ای یا یک منبع نقطه ای، یک میدان پرتو گاما ایجاد می شود که مخزن  را در محدوده اندازه گیری مورد نظر تابش می کند. هنگام نفوذ به مخزن، شدت تابش گاما ضعیف می شود. با افزایش سطح در این میدان تابش، تشعشع بیشتری جذب می شود.

شدت تضعیف شده توسط محصول در حال اندازه گیری در طرف مقابل ظرف توسط یک آشکارساز بسیار حساس اندازه گیری می شود. از آنجایی که ضخامت دیوار، مسیر تابش و نوع منبع ثابت است، تغییر در سطح پر شدن به تنهایی بر تضعیف تابش تأثیر می گذارد. اندازه گیری سطح رادیومتری بدون تماس است، که یک مزیت بزرگ نسبت به سایر تکنیک های اندازه گیری است.

نتایج اندازه گیری تحت تأثیر دما، گرد و غبار، فشار یا رنگ قرار نمی گیرد. رسانایی ماده ای که باید اندازه گیری شود و خواص شیمیایی محصول نیز تأثیری بر نتایج ندارد. این خوانش دقیق را در هر موقعیتی به شما ارائه می دهد.

مزایای و معایب اندازه گیری به روش رادیومتریک

• مزایا

  • اندازه گیری غیر تماسی
  • تضمین ایمنی فرآیند به دلیل قرار گرفتن در خارج از مخزن فرآیند
  • اندازه گیری دقیق و قابل تکرار برای برنامه های کاربردی سطح، چگالی و رابط
  • امن و آسان برای نصب
  • تجهیزات اندازه گیری قابل اعتماد
  • بدون نیاز به تعمیر و نگهداری در هر زمان

• معایب

  •  تشعشعات مورد استفاده برای اندازه گیری سطح

اصل رادیواکتیویته

رادیواکتیویته را می توان به طور تقریبی به سه نوع طبقه بندی کرد که هر کدام از آنها در اثر فروپاشی ایزوتوپ رادیواکتیو ساطع می شوند:

• تابش آلفا: تابش ذرات به شکل نوکلئون هلیوم (ذره آلفا)
• تابش بتا: تابش ذرات عنصری به شکل الکترون و/یا پوزیترون (ذره بتا)
• تابش گاما: امواج الکترومغناطیسی پرانرژی مشابه امواج رادیویی و نور

با اندازه گیری تراز و چگالی رادیومتری، فقط از تابش گاما استفاده می شود. تابش آلفا و بتا به اندازه کافی قوی نیستند که بتوانند به مواد جامد نفوذ کنند، اما انرژی بالا و طول موج فرکانس بالا امواج گاما از طریق مواد در مسیر پرتو تابش می کنند.

هنگامی که پرتو گاما از ماده عبور می کند، سرعت جذب با ضخامت لایه، چگالی ماده، سطح مقطع جذب ماده و انرژی موج متناسب است. بنابراین، جذب و انرژی عوامل اصلی هستند که بر اندازه منبع مورد نیاز و کیفیت اندازه‌گیری رادیومتریک تأثیر می‌گذارند.

ایزوتوپ‌های صنعتی معمولی که در کاربردهای رادیومتری استفاده می‌شوند، سزیم-137 (Cs-137) و کبالت-60 (Co-60) هستند. این دو ایزوتوپ از نظر ویژگی‌های فیزیکی متفاوت هستند و سزیم نیمه‌عمر بیشتری دارد اما انرژی تابش گامای ساطع‌شده کمتری دارد. کبالت-60 نیمه عمر کوتاه تری با انرژی بالاتر دارد.

نیمه عمر مدت زمانی است که طول می کشد تا منبع تجزیه شود تا زمانی که به نیمی از فعالیت تولید شده توسط ایزوتوپ اصلی برسد. نیمه عمر Cs-137 30.17 سال و Co-60 5.2 سال است. به طور معمول، Cs-137 در کاربردهای صنعتی استفاده می شود، زیرا به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد (یعنی جایگزینی منابع) و فعالیت ها یا قدرت آن برای اکثر برنامه ها کافی است. در موارد خاص، Co-60 ممکن است برای تابش از طریق مواد ضخیم یا سیالات با چگالی بالا مورد نیاز باشد.

یک فرمول اندازه منبع را با در نظر گرفتن هر چیزی در مسیر پرتو (دیواره های مخزن، عایق، کویل های گرمایشی و موانع) و فاصله منبع تا آشکارساز تعیین می کند. محاسبه از معادله زیر استفاده می کند:

P = Fa · Fs · Fi
___________

K

جایی که

P = فعالیت منبع مورد نیاز در mCi

K = ضریب ایزوتوپ (K = 3.55 برای Cs-137 و 13.2 برای Co-60)

r 2 =F a ، جایی که r به فاصله منبع تا آشکارساز اشاره دارد.

F s = جذب، بسته به چگالی ماده و ضخامت ماده در مسیر پرتو

F i = حساسیت آشکارساز

امروزه چنین محاسباتی در یک برنامه نرم افزاری انجام می شود که تمام حدسیات را از اندازه گیری حذف می کند . اکثر تولید کنندگان یک برنامه اندازه گیری دارند. این برنامه می تواند اندازه منبع و میزان نوردهی را در نگهدارنده منبع و آشکارساز محاسبه کند و از این محاسبات برای تخمین دقت برنامه استفاده کند. همه اندازه‌بندی‌ها بر اساس دستورالعمل‌های «تا حد قابل قبولی کمتر» (ALARA) است. یعنی اندازه منبع محدود به کوچکترین اندازه مورد نیاز برای انجام اندازه گیری مورد نیاز است.