Development of Multiwire Proportional Counter for Measurement of Environmental-level Alpha Particles

환경준위 알파입자측정을 위한 다중선 비례계수기 개발(I)

The muiltiwire proportional counter for the measurement of low-level and environmental $\alpha$ particles emitting nuclides was developed. External dimension of the devloped multiwire proportional counter is $350{\times}290{\times}30mm$ and the sensitivity area is $250{\times}200mm$. The wall material of the detector was selected the stainless steel to prevent the deformation by external impact and to obtain minimum background. The anode and cathode wires were used the stainless steel material of diameter $50{\mu}m$. The spacing of each wires are 10.0mm, 5.0mm and the numbers of total wire are 21, 42 lines, respectively. The multiwire proportional counter was designed that the measurement source is placed within the detector to prevent the wall absorption effect and the efficiency variation by various source heights. The characteristics of the developed detector have been investigated to obtain the plateau, operating voltage, background, counting efficiency, position sensitivity and energy resolution etc. For the $^{241}Am$ nuclide, the calculated LLD(Lower Limit of Detection) is 5.0mBq/L which is lower than 40mBq/L of recommended LLD value by ISO(International Organization for Standardization).

저준위 및 환경준위의 알파입자 방출핵종의 방사능을 측정하기 위한 다중선 비례계수기를 개발하였다. 비례계수기의 외부 크기는 $350{\times}290{\times}30mm$이고, 측정이 가능한 측정선원의 최대 면적은 $250{\times}200mm$이다. 비례계수기의 재질은 최소의 background와 외부충격에 의한 형태변형을 방지하기 위해 스테인리스 스틸을 사용하였고, 양극선 및 음극선의 재질은 직경 $50{\mu}m$의 스테인리스 스틸 wire로서, 전체 전극선의 수는 각각 21개와 42개이다. 계수효율을 최대로 하고 검출기벽에 의한 흡수효과를 제거하기 위해서 측정선원은 검출기 내부에 위치하도록 하였으며, 선원두께에 의한 효율변화를 방지하기 위하여 선원 높이를 10mm까지 조절할 수 있도록 설계하였다. 제작된 검출기는 plateau, 작동전압, background, 계수효율, 선원위치에 따른 감도, 에너지분해능 등의 특성조사를 수행하였다. $^{241}Am$ 핵종의 경우, 시료 1L를 처리하여 50,000초를 측정하였을 때의 LLD(Lower Limit of Detection)는 5.0 mBq/L로 산출되어 ISO(International Organization for Standardization)에서 규정하고 있는 환경준위의 알파업자 측정용 장치의 LLD인 40mBq/L 보다 낮은 방사능을 분석할 수 있는 양호한 환경방사능 측정장치인 것으로 판명되었다.