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Los investigadores de la Unidad de Radiactividad Ambiental y Vigilancia Radiológica (URAyVR) del CIEMAT, Victor Manuel Expósito y José Antonio Suárez, -junto a los investigadores de la  Universidad de Huelva, Alejandro Barba y Juan Pedro Bolívar- han publicado un artículo titulado "Robustness of LabSOCS calculating Ge detector efficiency for the measurement of radionuclides" en la revista "Radiation Physics and Chemistry".

El software LabSOCS es uno de los principales códigos de simulación empleados para calcular la eficiencia de pico de energía completa (FEPE) para la determinación de la concentración de actividad de radionucleidos por espectrometría gamma. En estudios previos se estudió la reproducibilidad de LabSOCS y se aplicó la eficiencia calculada a la determinación de concentración de ²²⁶Ra, ²¹²Pb y ⁴⁰K en materiales de construcción. Estos estudios permitieron establecer una metodología para introducir la composición de las muestras mediante una fórmula empírica a partir de la composición obtenida por Fluorescencia de Rayos X. También se estudió la reproducibilidad variando la altura. Sin embargo, la geometría estudiada era concreta y se estudiaron sólo 3 matrices (agua, suelo y escoria de horno). Por esta razón, se planteó ampliar este estudio utilizando tanto la preparación convencional con un cóctel gamma en 22 geometrías diferentes y utilizar unas muestras de referencia con radionucleidos naturales (RGU-1, RGTh-1 y RGK-1 de la IAEA) en las que se variaron las alturas en una geometría consistente en un recipiente cilíndrico de 34.6 mm de diámetro. Para completar el estudio se decidió realizar un estudio variando las densidades utilizando un sedimento marino al que se le fue añadiendo Pb(NO₃)₂ para conseguir el rango de densidades deseado. Por otra parte, el código LabSOCS fue testeado en tres detectores Ge coaxiales.

Las medias y varianzas de las FEPEs calculadas para los diferentes tipos de matrices que se prepararon utilizando cócteles gamma fueron estadísticamente comparables para un amplio rango Eγ (de 46 keV (²¹⁰Pb) a 1836 keV (⁸⁸Y)). La exactitud y precisión de los FEPEs variando la altura h (6-50 mm) se estudiaron para cuatro muestras certificadas que contenían únicamente radionucleidos naturales. Se determinaron las actividades ²³⁴Th, ²²⁸Th, ²²⁸Ra, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb y ⁴⁰K para cada una de las alturas (h), obteniéndose |z_score| < 2 en general. La robustez de los FEPE calculada con LabSOS también fue probada para un amplio rango de densidades ρ (1,3-2,8 g cm^-3) mezclando una muestra de sedimento con Pb(NO₃)₂ para h = 50 mm. Se determinaron el ²¹⁰Pb y el ²³⁴Th contenidos en cada mezcla, logrando todos |z_score| < 2.

Los resultados obtenidos nos permitieron contrastar nuestra hipótesis de trabajo de que los factores más significativos que intervienen en el FEPE de los detectores de Ge (dimensiones del contenedor, energía y densidad aparente, composición y espesor de la muestra) son considerados adecuadamente por LabSOCS. Los FEPEs obtenidos experimentalmente y los calculados con LabSOCS para las 22 geometrías con energías comprendidas entre 46 keV (²¹⁰Pb) y 1836 keV (⁸⁸Y) fueron estadísticamente comparables en el 95% de los casos estudiados. Unicamente se encontraron diferencias significativas para las medias de la caja cilíndrica para ⁵⁷Co, ⁸⁸Y y ⁶⁰Co para las geometrías de la caja cilíndrica de 76 mm de diámetro y 33 mm de altura y para la varianza en la geometría Marinelli. Sin embargo, no se observó sistematicidad en esta discrepancia, que se atribuyó a la dificultad de homogeneización inherente a la preparación de este tipo de geometría en las que se adicionó un cóctel gamma.

También se comprobó para varios radionucleidos naturales que la precisión y exactitud de LabSOCS eran satisfactorias al calcular los FEPE de varios tipos de muestras certificadas (RGU-1, RGTh-1 u RGK-1), al variar el espesor de la muestra (de 6 mm a 50 mm). Para cada muestra certificada, se obtuvieron concentraciones de actividad estadísticamente comparables para los radionucleidos estudiados, independientemente de la energía ya que, en general, se obtuvieron |z_score| < 2.

Por otra parte, se comprobó que la exactitud y precisión de LabSOCS para los cálculos FEPE era satisfactoria para una amplia variedad de densidades aparentes (1,35-2,77 g cm^-3) y coeficientes de atenuación de masa (0,99-5,99 cm2 g^-1 para 46,54 keV (²¹⁰Pb) y 0,50-2,73 cm2 g^-1 para 63,29 keV (²³⁴Th)) para un espesor de muestra, h, de 50 mm. Como fue comentado anteriormente las diferentes muestras fueron preparadas utilizando Pb(NO₃)₂. Los valore de  |z_score| fueron inferiores a 2 para las diferentes muestras estudiadas. Además, se demostró que la capacidad de LabSOCS para corregir los efectos de autoatenuación es mayor que cuando se aplican otros modelos de corrección. Finalmente, se probó la reproducibilidad de LabSOCS para determinar las actividades de ²¹⁰Pb y ²³⁴Th al variar el espesor (h) de la muestra de 5 mm a 50 mm para una mezcla que contenía Sedimento + 90% Pb(NO₃)₂  ya que se obtuvieron unos valores de |z_score| < 2 en general.

Publicación: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969806X22007976?dgcid=coauthor

Vídeo YouTube:

https://www.youtube.com/watch?v=ggPZjYqER6c