Вестник КРАУНЦ.Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. №1. C. 203-211. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска/Contents of this issue

MSC 86A10

Research Article

Influence of ambient temperature on gamma scintillation detector readings

E.Yeboah¹, S. V. Smirnov², G. A. Yakovlev³

¹Tomsk Polytechnic University, 30 Lenina ave., Tomsk, 634050, Russia
²Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems of the Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 10/3 Akademichesky ave., Tomsk, 634055, Russia
³Tomsk State University, 36 Lenina ave., Tomsk, 634050, Russia

E-mail: eugeniayeboah64@gmail.com

Scintillation detectors, which are widely used in environmental field study for measurement of radiation dose, are devices that experience wide range of temperature changes when in use. One of the characteristic of scintillation detectors are that, they are very sensitive to change in temperature and hence, every scintillation detector have temperature stabilization inside them. The temperature-dependence coefficient which is part of the detector calculation is the simplest stabilization method that is used. In this work, the BDKG-03 scintillation detector which is used to measure gamma radiation was operated under a controlled condition using a climatic chamber. The BDKG-03 scintillation detector has a temperature stabilizing built-in algorithm. The dose rate and count rate of the gamma background radiation for different temperatures ranging from -40 – +40 °C in increment of 10 °C were measured and studied. The main aim of this work was to study the effect of different ranges of temperature for subsequent calculation of temperature correction coefficient. An analytical result from the experimental result shows that dose rate measurement using the built-in algorithm gives a precise reading as temperature increases. The temperature correction coefficient was found based on dependence.

Keywords: dose rate, scintillation detector, climatic chamber, temperature correction coefficient, radiation.

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-203-211

Original article submitted: 13.01.2021

Revision submitted: 18.03.2021

For citation. Yeboah E., Smirnov S.V., Yakovlev G. A. Influence of ambient temperature on gamma scintillation detector readings. Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2021, 34: 1, 203-211. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-203-211

Competing interests. The authors declare that there are no conflicts of interest regarding authorship and publication.

Contribution and Responsibility. All authors contributed to this article. Authors are solely responsible for providing the final version of the article in print. The final version of the manuscript was approved by all authors.

The content is published under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Yeboah E., Smirnov S.V., Yakovlev G. A., 2021

УДК 550.35

Научная статья

Влияние температуры окружающей среды на показания гамма-сцинтилляционного детектора

Ю. Йебоах¹, С. В. Смирнов², Г. А. Яковлев³

¹Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30
²Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3
³Томский государственный университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 36.

E-mail: eugeniayeboah64@gmail.com

Сцинтилляционные детекторы широко используются в исследованиях окружающей среды для измерения дозы облучения и представляют собой устройства, которые используются в широком диапазоне температур. Одной из характеристик сцинтилляционных детекторов является чувствительность к изменениям температуры, и, следовательно, каждый сцинтилляционный детектор имеет встроенный алгоритм температурной стабилизации. Коэффициент температурной зависимости, который является частью автоматических расчетов детектора, представляет собой простейший метод стабилизации. В данной работе сцинтилляционный детектор БДКГ-03, используемый для измерения гамма-излучения, работал в контролируемых условиях с использованием климатической камеры. Сцинтилляционный детектор БДКГ-03 имеет встроенный заводской алгоритм стабилизации температуры. Были измерены и исследованы мощность дозы и скорость счета фонового гамма-излучения для различных температур от -40 до +40 °C с шагом в 10 °C. Основной целью данной работы было изучение влияния различных диапазонов температур для последующего расчета температурного поправочного коэффициента. Результат эксперимента показывает, что измерение мощности дозы с использованием встроенного алгоритма дает более точные показания в верхнем диапазоне рабочих температур.

Ключевые слова: мощность дозы, сцинтилляционный детектор, климатическая камера, температурный поправочный коэффициент, ионизирующее излучение.

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-203-211

Поступила в редакцию: 13.01.2021

В окончательном варианте: 18.03.2021

Для цитирования. Yeboah E., Smirnov S.V., Yakovlev G. A. Influence of ambient temperature on gamma scintillation detector readings // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. № 1. C. 203-211. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-203-211

Конкурирующие интересы. Авторы заявляют, что конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Все авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами.

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International
(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Йебоах Ю., Смирнов С. В., Яковлев Г. А., 2021

References

  1. Von Hippel, Frank N., “The radiological and psychological consequences of the Fukushima Daiichi accident”, Bulletin of the Atomic Scientists, 67:5 (2011), 27–36.
  2. Friedman, Peter S., Plasma panel based radiation detector, Patent No. 7, 683, 340. 23 Mar. 2010, U. S., 2010.
  3. Lambert, Jamil, et al., “In vivo dosimeters for HDR brachytherapy: a comparison of a diamond detector, MOSFET, TLD, and scintillation detector”, Medical physics, 34:5 (2007), 1759–1765.
  4. Nishizawa, Kunihide, and Hisashi Maekoshi, “Thyroidal 125I monitoring system using an NaI (Tl) survey meter”, Health physics, 58:2 (1990), 165–169.
  5. Rozsa Csaba M., Temperature compensated scintillation detector and method, Patent No. 6, 407, 390. 18 Jun. 2002, U.S..
  6. Kelsingazina R. E., “Investigation of the temperature behavior of the NaI (Tl) scintillation detector”, 2020.
  7. Mensah, Kwesi, et al., “Study on the performance of a temperature and humidity chamber”, Hanbat National University, 2016, 351–352.
  8. Mac Lochlainn, D., et al., “A comparison of climatic chamber hygrothermal characterization techniques as described in IEC60068”, International Journal of Thermophysics, 36:8 (2015), 2199–2214.
  9. Casanovas, R., Morant, J. J., & Salvad´o, M., “Temperature peak-shift correction methods for NaI (Tl) and LaBr3 (Ce) gamma-ray spectrum stabilisation”, Radiation measurements, 47:8 (2012), 588–595.
  10. Mitra, P., Roy, A. S., Verma, A. K., Pant, A. D., Prakasha, M. S., Anilkumar, S., & Kumar, A. V., “Application of spectrum shifting methodology to restore NaI (Tl)-recorded gamma spectra, shifted due to temperature variations in the environment”, Applied Radiation and
    Isotopes, 107 (2016), 133–137.
  11. Fujibuchi, Toshioh, Takatoshi Toyoda, and Kento Terasaki, “Measurement of basic characteristics of scintillation-type radiation survey meters with multi-pixel photon counter”, Applied Radiation and Isotopes, 140 (2018), 12–17.

Йебоах Юджиния – магистрант отделения ядерного топливного цикла, Нациоанальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия.

Yeboah Euginia – Master student of the Department of Nuclear Fuel Cycle, National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia.


Смирнов Сергей Васильевич – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск, Россия.

Smirnov Sergey Vasil’evich – Ph. D. (Phys. & Math.), Senior Researcher, Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, Tomsk, Russia.


Яковлев Григорий Алексеевич – студент Томского государственного университета, г. Томск, Россия, ORCID
0000-0001-7842-5672.

Yakovlev Grigory Alekseevich — student of Tomsk State University, Tomsk, Russia, ORCID 0000-0001-7842-5672.