- •Радиометрических измерений
- •Измерений
- •Методы измерения ионизирующих излучений и особенности их взаимодействия с веществом.
- •Методы приготовления радиоактивных препаратов
- •2.1. Приготовление альфа-активных источников
- •2.2. Приготовление бета-активных источников
- •3. Классификация методов измерения активности препаратов.
- •3.1 . Калориметрический (тепловой) метод.
- •3.2. Метод ионизационной камеры
- •3.3. Метод бета-, гамма- совпадений
- •4. Измерение активности препаратов методом ограниченного телесного угла
- •5. Факторы,влияющие на эффектаввость счета радиометрической установки
- •5.1. Поправка на разрешающее время счетчика
- •Далее снимается скорость счета, соответствующая каждому эталону:
- •5.2. Поправка на фон счетчика
- •5.3. Поправка на эффективность счетчика
- •5.4. Поправка на геометрические условия измерения
- •5.5. Расчет поправки на телесный угол для торцевого счетчика
- •5.6. Поправка на поглощение излучения слоем отделяющей среды
- •5.7. Поправка на самопоглощение и саморассеяние излучения в источнике
- •5.8. Поправка на обратное отражение излучения от подложки
- •5.9. Поправка на схему распада радионуклида
- •6. Экспериментальный метод определения поправок радиометрических измерений
- •7. Специфика измерения активности препаратов альфа-излучения
- •8. Измерение активности методом полного телесного угла. Особенности конструкции 4 π счетчика
- •9. Измерение активности сравнительным методом
- •10. Калибровка радиометрических установок
- •Оглавление
- •Александр Викторович Малышев Виктор Константинович Малышев
А.В. Малышев, В. К. Малышев
МЕТОДЫ
Радиометрических измерений
Часть 1
543.52.(075.8)
М207
СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
А.В. Малышев, В. К. Малышев
МЕТОДЫ
РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ
Измерений
Часть1
Утверждено
Учёным советом
института
Севастополь
2002
543.52.(075.8)
М207
УДК 543.52.(075.8)
Малышев А.В., Малышев В.К.
М 207 Методы радиометрических измерений. - Ч. 1.: Учеб. пособие. - Севастополь: СНИЯЭиП, 2002. - 68 с.: ил.
Рассмотрены классификация и методы приготовления радиоактивных препаратов, приведены типы детекторов, применяемых в радиометрии, и способы их подключения.
Рассмотрены методы измерения радиоактивности и идентификации радионуклидов.
Приводятся таблицы и рисунки, поясняющие основные теоретические положения рассматриваемых вопросов.
Предназначено для обучения студентов старших курсов факультета «Ядерно-химических технологий» СНИЯЭиП по учебной дисциплине «Радиохимия и радиометрия».
Может быть использовано студентами-экологами и специалистами радиометрических лабораторий.
Рецензенты: А.М. Акимов
А.В.Афанасьев
Г.П.Мясоедов
©Издание СНИЯЭиП, 2002
Введение
Радиометрия - самостоятельный раздел прикладной физики, находящийся в методической соподчинённости с радиохимией.
Базируется на знаниях и навыках, полученных студентами при изучении учебных дисциплин: "Математика", "Физика", "Химия", "Технические средства радиационного контроля", "Основы дозиметрии", "Электроника и электротехника".
Важнейшая задача радиометрии - радиометрические измерения, т.е. определение активности радиоактивных источников и идентификация радиоактивных изотопов по спектру, испускаемому ими излучений.
Исторически сложилось так, что со времени открытия явления радиоактивности, методы количественных измерений радиоактивных веществ обслуживали радиохимиков, выделяющих микро количества радиоактивных веществ и изотопов. Развитие радиометрии происходило в тесном контакте с развитием радиохимии.
Радиохимический контроль за состоянием активной зоны АЭУ не мыслим без радиометрических измерений. Посредством радиохимических анализов определяется содержание радиоактивных элементов в различных пробах, а предшествующие анализам и завершающие анализы операции обязательно содержат в себе радиометрические измерения.
Основная цель радиометрических измерений - дать количествен- ную оценку радиоактивным веществам, выделенным в результате проведения радиохимических анализов.
Цель настоящего пособия - познакомить студентов физическими основами и методами проведения радиометрических измерений.
Методы измерения ионизирующих излучений и особенности их взаимодействия с веществом.
Ионизацией называется процесс превращения нейтральных атомов или молекул какой-либо среды в ионы - частицы, несущие положительный или отрицательный электрический заряд, который регистрируется детекторами радиометрических установок.
Детекторами называются устройства для превращения энергии альфа-, бета- излучений в энергию другого вида, которая может быть сравнительно легко зарегистрирована. Детекторы являются важнейшими элементами радиометрических приборов и установок, предназначены для обнаружения ионизирующих излучений, измерения их интенсивности, энергии и других свойств. Детектирование элементарной частицы или кванта электромагнитного излучения всегда связано с обнаружением вида взаимодействия частицы или кванта с веществом регистрирующего прибора.
Действие большинства детекторов основано на обнаружении эффекта ионизации или возбуждения вещества детектора ионизирующим излучением. К таким детекторам относятся ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.
В газоразрядных счетчиках используется эффект усиления ионизационного тока за счет ударной (вторичной ) ионизации.
В сущности метода преобразования энергии ионизирующей частицы Е в какую-либо электрическую величину: ток I, напряжение U или заряд q, удобную для последующей регистрации, лежит определение функциональной зависимости вида
( I; U; q ) = f ( Е ). (1)
Удобнее всего на выходе детектора регистрировать импульсы напряжения. Механизм формирования импульса напряжения можно представить из простейшей схемы включения газоразрядного счетчика (рис1).
Рис.1. Схема включения газоразрядного счетчика:1I - радиоактивный источник; 2 - окно счетчика; 3 - анод счетчика; 4 - проход изолятора; 5 - катод счетчика; RH - нагрузочное сопротивление; CЖ - распределенная сумма емкостей электродов счетчика к подключаемой схемы (эквивалентная емкость); UВЫС - источник высокого напряжения
В настоящее время принято различать пять основных классов детекторов ионизирующих излучений.
1. Ионизационные детекторы. К данному классу относятся детекторы, использующие эффект ионизации и изменяющие свои электрические параметры только во время воздействия ионизирующих излучений.
2. Сцинтилляционные детекторы. Представляют собой жидкие или заполимеризованные в виде прозрачной пластмассы растворы некоторых органических или неорганических веществ или крупные монокристаллы, в которых под воздействием ионизирующих излучений возникают вспышки сцинтилляций в виде фотонов светового излучения.
3. Самостоятельные детекторы. К данному классу относятся детекторы, способные долгое время сохранять результат воздействия ионизирующих излучений в доступной для наблюдения форме (химические и фотографические детекторы).
4. Калориметрические детекторы. Действие этих детекторов основано на измерении тепла, выделяемого при поглощении энергии ионизирующих излучений веществом среды, через которую проходят излучения.
5. Детекторы Черенкова. К данному классу относятся детекторы, принцип действия которых основан на использовании эффекта Черенкова.
Наибольшее распространение в лабораторной радиометрической аппаратуре получили электрические и сцинтилляционные детекторы, т.е. детекторы, позволяющие при воздействии ионизирующих излучений сравнительно просто получить на выходе импульс тока или напряжения. Для измерения активности препаратов предпочтение отдается газоразрядным счетчикам ввиду их высокой чувствительности, большой величине выходного сигнала, простоте регистрирующих электронных схем, малым габаритам и удобству в эксплуатации.
Во время проведения работ с радиометрической аппаратурой часто пользуются термином "разрешающая способность" и "эффективность".
П од разрешающей способностью понимают максимально возможное количество импульсов, регистрируемых электронной схемой в единицу времени. Разрешающая способность связана с разрешающим временем соотношением
Для самогасящихся счетчиков разрешающая способность равна примерно 1*104 имп/с.
Э ффективностью счетчика называется отношение числа зарегистрированных счетчиком частиц или квантов к числу попавших в его чувствительный объем за то же время, т.е.
Э
Параметры некоторых газоразрядных счетчиков приведены в табл.1 (приложение 1).