9. Измерение активности сравнительным методом

Относительный метод измерения активности заключается в сравнении скорости счета от исследуемого источника со ско­ростью счета эталонного источника.

В общем случае активность исследуемого источника нахо­дится из простого соотношения:

(87)

(88)

где - активность источника, расп/мин;

- активность эталона, расп/мин;

- скорость счета соответственно источника и этало­на, имп/мин.

О тношение:

(89)

п ринято называть коэффициентом счетности (эффективностью установки) в данных условиях измерения. Аналогичным спосо­бом можно записать и коэффициент счетности для счетчика:

(90)

Коэффициенты счетности и зависят от следующих факторов:

1) геометрических условий измерения исследуемого источ­ника и эталона;

2) энергетических спектров и схем распада изотопов источ­ника и эталона;

3) самопоглощения и саморассеяния излучения в активном слое;

4) рассеяния излучения конструктивными материалами свинцового домика;

5) обратного отражения излучений подложкой, на которую наносится активный слой веществ;

6) геометрических размеров источника и эталона;

7) разрешающего времени счетчика и регистрирующей схе­мы.

Таким образом, коэффициенты счетности можно предста­вить как произведение поправок, учитывающих условия при­готовления эталона и исследуемого источника, т.е.:

- для эталона:

(91)

- для источника:

(92)

где - коэффициенты счетности для эталонного и иссле­дуемого источников соответственно.

Отношения (89) и (90) можно записать в виде:

( 93)

(94)

С ледовательно, соотношение (87) будет справедливо при:

(95)

Чтобы выполнить условие (95), эталоны и исследуемые ис­точники должны иметь одинаковый энергетический спектр излу­чения, готовиться идентичными способами и измеряться в тождественных геометрических условиях. В этом случае относи­тельный метод измерения активности позволяет получить на­дежные результаты, не уступающие по точности абсолютным методам.

Е сли энергетические спектры излучения эталона и иссле­дуемого источника различны, то вносится большая погреш­ность за счет отличия величин обратного рассеяния, самопо­глощения и других факторов. В этом случае активность рассчи­тывается по формуле:

(96)

Таким образом, простота производства измерений и рас­чета активности является основным достоинством относительно­го метода.

Недостаток метода заключается в трудности приготовления эталонов с энергетическим спектром излучения, близким к спек­тру исследуемых источников.

10. Калибровка радиометрических установок

К относительному методу определения активности следует отнести метод "калиброванных установок". Калибровка установок заключается в измерении активности и скорости счета не­скольких источников, приготовленных из одинаковых объемов одного и того же радиоактивного раствора, с помощью 4π-счетчика и на радиометрических установках с торцевым счетчи­ком при фиксированном телесном угле В этом случае связь между абсолютной активностью источника и зарегистриро­ванной скоростью счета выражается ранее приведенной за­висимостью:

(97)

где - коэффициент связи (калибровочный коэффициент), расп/имп.

Таким образом, коэффициент связи учитывает весь комплекс взаимосвязанных поправок, т.е. поправок на эффек­тивность, величину телесного угла, самопоглощение, саморас­сеяние, обратное отражение излучения и т.д.

Для калибровки радиометрических установок необходимы химически чистые радиоизотопы с высокой удельной активностью ( ~1 • 10⁴ ÷ 1 • 10⁶ расп/мин.мл). Высокая удельная активность раствора берется для того, чтобы определить коэффициенты связи для всей геометрии измерения источника и перекрыть ши­рокий диапазон радиоактивности при последующих измерени­ях стандартных источников на прокалиброванной установке. Из раствора объемным или весовым методом готовится не менее 5 тонких источников на коллодиевой пленке. Каждый источник готовится независимо, и его абсолютная активность определя­ется методом 4π -счетчика с высокой точностью, что дает воз­можность исключить случайные ошибки или значительно их уменьшить путем усреднения. Далее каждый источник перено­сится в центрифужную пробирку, при этом диск-держатель сги­бается так, чтобы радиоактивный изотоп, нанесенный на пленку, оказался закрытым пленкой. Затем источник отрывается от под­ложки двумя тефлоновыми лопаточками и растворяется в сме­си уксусной и азотной кислот. В центрифужную пробирку до­бавляется соответствующий носитель, и в дальнейшем целым рядом химических операций (согласно радиохимическим мето­дикам выделения радиоактивного изотопа, по которому произ­водится калибровка) носитель вместе с радиоактивным изото­пом осаждается в виде определенного химического соединения (например, молибден в виде молибдата свинца PbMoO₄ ,барий - хромовокислого бария BaCrO₄, серебро - хлорида серебра AgCl, кадмий - карбоната кадмия CdCo₃ и т.д.). Полученный осадок переносится во взвешенный тигель, просушивается или прокаливается до постоянного веса. Из сухого остатка прессу­ются стандартные источники-таблетки массой 40-0.1 мг. Скорость счета от стандартных источников определяется с помощью жестко закрепленного счетчика в сочетании с радиометриче­ской установкой. Коэффициент связи для каждого источника определяется по формуле:

(98)

где - коэффициент связи, расп/имп;

- абсолютная активность тонкого источника, расп/мин;

- масса введенного носителя, мг;

- масса выделенного носителя, мг.

Коэффициенты связи могут быть определены для каждого радиоактивного изотопа с известной средней энергией излуче­ния и ряда, строго фиксированных положений источника отно­сительно счетчика.

По полученным данным значений коэффициентов связи строятся графические зависимости, которые ис­пользуются впоследствии для определения абсолютной активно­сти стандартных источников по формуле (98).

Полученными коэффициентами связи можно пользоваться продолжительное время, пока не истечет срок службы счетчика и не будет нарушена геометрия измерения. В этом заключается достоинство метода «калиброванных установок», который особенно ценен при массовых и серийных измерениях проб радиоактивных веществ.

Приложение 1

Основные параметры типовых газоразрядных счетчиков

№ пп.	Тип счет­чика	Назначение	Рабочее на­пряжение,В	Длина счетчика, мм	Диаметр счетчика, мм	Толщина вход­ного окна счет­чика, мг/см^2
1	2	3	4	5	б	7
1	СИ-12Б	Счетчик импульсный с регулируемой чувстви­тельностью для регист­рации бета-излучения	230-340	39,2	22,3	7-12
2	СИ-8Б	Счетчик для регистра­ции мягкого бета-излу­чения в радиометриче­ских устройствах	360-440	33	80	7-12
3	СБТ-9	Счетчик для регистра­ции альфа-излучения и мягкого бета-излучения	320-420	72	11	15
4	СБТ-10А	Счетчик для регистра­ции альфа-излучения и мягкого бета-излучения	390	91	70	12-17
5	СБТ-10	Счетчик для регистра­ции альфа-излучения и мягкого бета-излучения	390	91	70	7-12

Продолжение приложения 1

1	2	3	4	5	6	7
6	СБТ-11 СБТ-11 А	Счетчик для регистра­ции бета-излучения	390	55,5	29	7-12
7	СИ-14Б	Счетчик импульсный с регулируемой чувстви- тельностью для регист­рации мягкого бета-из- лучения в аппаратуре специального назначе­ния	350-550	26	84	7-12

Приложение 2

Периоды полураспада.

Символ элемента – Э а массовое

Уровни энергии исходного ядра

Гамма-кванты в

каскаде

- стабильный изотоп

Э^а -радиоактивный изотоп

Литература

1. Баранов В.И. и др. Лабораторные работы и задачи по радиометрии, Атомиздат, 1964.

2. Коптелов Е.И.,Котивец Г.И.,Шрамченко А.Д. Методы радиометрических измерений. Изд. ВМФ, 1970.

3. Сидоренко В.В.,Кузнецов ЮА.,Оводенко АА. Детекто­ры ионизирующих излучений. Л:Судостроение, 1984.

4. Сборник методик по радиохимическому анализу и ра­диометрическим измерениям. М:Военное издательство, 1985.