Определение абсолютной радиоактивности

Абсолютный метод измерения активности заключается в определении полного числа актов распадов, происходящих в исследуемом радиоактивном источнике, по скорости счета (по величине ионизационного тока, по количеству β-, γ-совпадений и пр.) от этого источника, зарегистрированной с помощью радиометрической установки.

В общем случае расчет «абсолютной» активности (под абсолютной активностью радиоактивного источника понимается полное число актов распада, происходящих в веществе данного источника) ведется по формуле:

 

A_aбc = n_счК_св,                                                                               (5)

 

где: A_aбc - абсолютная активность, расп/мин; n_сч - скорость счета, имп/мин; К_св - коэффициент связи, расп/имп.

Коэффициентом связи называется величина, учитывающая ряд эффектов, которые обусловлены параметрами выбранной радиометрической аппаратуры, взаимным расположением источника и счетчика и свойствами измеряемого радиоактивного изотопа. [8]

Способы регистрации a- и b-частиц во многом аналогичны. Однако, существенные различия в поведении этих частиц при их прохождении через вещество накладывают специфические особенности на конструкцию детекторов. Так, значительно большие пробеги b-частиц позволяют изготавливать детекторы с гораздо более толстыми стенками. С другой стороны, сильное рассеяние b-частиц и меньшая ионизирующая способность затрудняют их регистрацию, тогда как регистрация a-частицы, попавшей в рабочее тело детектора, происходит практически со 100%-ной вероятностью.

Если радиоактивное вещество находится в каком-либо газе, например в воздухе, то его активность проще всего определить, введя этот газ прямо в ионизационную камеру. Особенно эффективно этот метод применяется для регистрации b-излучения с малой энергией. [9]

Для измерения абсолютной активности β-излучений газов и паров используются пропорциональные счетчики внутреннего наполнения (проточные и тупиковые). Они позволяют зарегистрировать β-частицы самых низких энергий (<0,15МэВ). При измерении относительно высоких активностей счетчиком Гейгера-Мюллера необходимо вводить поправку на мертвое время счетчика. В этом отношении пропорциональный счетчик, обеспечивающий скорость счета до 10⁵ имп/сек, обладает значительным преимуществом по сравнению со счетчиком Гейгера-Мюллера.

Абсолютную активность β-излучателей можно измерять на торцовых счетчиках с малой толщиной окошка. При этом должны точно учитываться геометрические условия измерений, поправки на поглощение и самопоглощение, на обратное рассеяние β-излучения.

Абсолютная активность β-излучателя может быть определена по потере заряда препаратом. При этом вторичные электроны, выбитые при прохождении β-частиц через материал самого излучателя, обладающие энергиями в несколько десятков эВ, задерживаются сеткой, на которую подается небольшой отрицательный потенциал (до 300В). Прибор для измерения потери заряда откачивают, чтобы исключить ионизацию воздуха частицами. Абсолютная активность непосредственно определяется по потере заряда препаратом за единицу времени.

При измерении абсолютной активности радиоактивное вещество должно быть равномерно нанесено тонким слоем на подложку (пленка из вещества с малым атомным номером). [3]

Метод 4 π- геометрии

Для измерений активности b-источников особенно эффективен метод 4p-геометрии, так как он позволяет исключить необходимость внесения большинства трудно определяемых поправок. 4p-геометрия реализуется расположением b-источника между двумя пропорциональными, сцинтилляционными или полупроводниковыми счетчиками. Источник и подложка, на которую он нанесен, должны быть достаточно тонкими, чтобы поправочные коэффициенты на поглощение b-частиц в них были невелики. [9]

 

Рис. 2. Разрез проточного 4π-счетчика: 1-корпус счетчика; 2 - крышка корпуса; 3 - тефлоновый изолятор; 4 - стержень для крепления петли; 5 - петля; 6 - измеряемый радиоактивный образец; 7 - держатель для препарата; 8 - фланец; 9 - накидная муфта с резьбой. [3]

 

При измерении β-излучателей для достижения 4π-геометрии твердые препараты либо закрывают с обеих сторон тончайшими нерастворимыми пленками и опускают в жидкий сцинтиллятор, либо прямо растворяют в жидком сцинтилляторе. Излучатель может быть заполимеризован в пластмассовом сцинтилляторе или введен в кристалл при выращивании неорганического сцинтиллятора. [3]

Ошибки в определении абсолютной активности β-излучателей с помощью 4π-счетчика могут быть связаны с отклонением реального геометрического коэффициента от 4π-геометрии, а также с поглощением β-частиц в материале образца и его подложке. Даже без учета этих факторов точность определения абсолютной активности мягких β-излучателей составляет 10%, а жестких - около 5%. [3]