Методы обнаружения и измерения радиоактивного излучения радия и тория
Датчик ГМ, однако, не особенно чувствителен к низкоэнергетическим b-частицам (например, от 35S и 14C), давая эффективность не более 5 процентов, и при этом не очень чувствителен к низкоэнергетическим g- и рентгеновским лучам (например, от Th232). Кроме того, ни ГМ, ни любой другой портативный дозиметр не способен обнаружить низкоэнергетические b-частицы от 3H.
2.1.2. Сцинтилляционные счетчики
Действие сцинтилляционных счетчиков основано на том, что заряженная частица, пролетающая через вещество, вызывает не только ионизацию, но и возбуждение атомов. Возвращаясь в нормальное состояние, атомы испускают видимый свет. Вещества, в которых заряженные частицы возбуждают заметную световую вспышку (сцинтиллицию), называют фосфóрами. Сцинтилляционный счетчик состоит из фосфора, от которого свет подается по специальному светопроводу к фотоумножителю (Рис. 2). Импульсы, получающиеся на выходе фотоумножителя, подвергаются счету.
Рисунок 2. Изображение сцинтилляционного счетчика
Твердые сцинтилляционные датчики особенно полезны в качественном и количественном определении радионуклидов, испускающих g- и рентгеновские лучи. Обычный g-счетчик использует большой (например, “2x2”) кристалл йодида натрия (NaI) в пределах хорошо защищенного свинца. Пузырек с образцом опускается непосредственно в пустую камеру в пределах кристалла для счета. Такие системы чрезвычайно чувствительны, но не имеют разрешающей способности большей, чем у недавно разработанных полупроводниковых счетчиков. Портативные твердые сцинтилляционные датчики также широко используются для проведения различных типов исследований излучения. В частности исследователи, работающие с радиойодом, используют тонкокристаллический (NaI) датчик, который способен определять эмиссии от 125I с эффективностью, близкой к 20 процентам (ГМ датчик менее одного процента эффективности для 125I).
Наиболее обычное средство количественного определения присутствия b-частиц, испускаемых радионуклидами, через использование жидкого сцинтилляционного счетчика. В этих системах образец и фосфор объединяются в растворителе в пределах считающей камеры. Затем камера опускается в отверстие между двумя фотоумножающими трубками для счета. Жидкий сцинтилляционный счетчик стал существенным инструментом исследований, включающих такие радионуклиды, как 3H и 14C.
Аппаратурное оснащение для осуществления метода.
Для проведения измерений используем многофункциональный переносной гамма-бета спектрометр “Прогресс-БГ(П)”
Рис.3
Назначение
* полевые или лабораторные измерения активности гамма-, бета-излучающих радионуклидов, бета-загрязненности
* сертификация продукции по радиационному признаку
* определение содержания гамма-, бета-излучающих радионуклидов в продуктах питания, образцах почвы, лесоматериалах и др. объектах внешней среды
* измерение прижизненного содержания гамма-излучающих радионуклидов в теле человека или животных
* поиск источников гамма-излучения
Свойства
- полевые спектрометрические измерения активности гамма-излучающих радионуклидов в различных объектах без проведения пробоотбора (геометрия 4π)
- полевые измерения плотности потока бета-частиц с поверхности
- определение удельной активности гамма- и бета-излучающих радионуклидов в лабораторных условиях
- встроенный дозиметр
- многофакторный контроль за работоспособностью измерительного тракта и стабильностью его метрологических характеристик
- возможность обработки спектра генераторным методом, позволяющим определить активность различных радионуклидов (до 12 шт.) в пробах с нестандартным радионуклидным составом
- возможность размещения результатов измерений в базу данных
- автоматический учет погрешности измерений
Базовый комплект
- сцинтилляционный блок детектирования с кристаллом CsI или NaI Ø45×50
- блок детектирования бета-излучения с пластиковым детектором Ø70×10
- газо-ионизационные датчик
- портативная ПЭВМ типа "Notebook"
- электронное устройство накопления и обработки аппаратурных спектров "Спутник", включающее в себя:
- аккумуляторный блок питания
- линейный усилитель
- процессор
- постоянное запоминающее устройство (на 79 спектров)
- оперативное запоминающее устройство
- амплитудно-цифровой преобразователь
- блок индикации 64×128 точек с постоянной подсветкой
- встроенный дозиметр
- кабель связи "Спутник" – Notebook
- чемодан (дипломат) для переноски спектрометра
- программное и методическое обеспечение «Прогресс»
- свинцовая защита (гамма, бета) для измерений в стационарных условиях
Технические характеристики
Таблица 4
|
Значение минимальной измеряемой активности (МИА) при измерении удельной объемной активности радионуклидов без отбора проб в однородных объектах за 30 мин. (геометрия «4 π»): • по Cs-137 • по К-40 • по Ra-226 • по Th-232 |
2 Бк/кг 30 Бк/кг 4 Бк/кг 3 Бк/кг |
|
Значение минимальной измеряемой активности (МИА) при измерении удельной объемной активности радионуклидов (геометрия Маринелли 0,5 л, защита 20 мм): • по Cs-137 • по К-40 • по Ra-226 • по Th-232 • по Sr-90 (кювета, защита 50 мм, Бк/кг): − с применением р/х методик (от массы пробы) − с применением физических методов концентрирования − для сырой пробы |
10 Бк/кг 100 Бк/кг 18 Бк/кг 16 Бк/кг 0,1 − 1 Бк/к 10 Бк/кг 100 Бк/кг |
|
Значение МИА при измерении содержания Cs-137 в теле человека за 10 мин |
1000 Бк/кг |
|
Время непрерывной работы от автономного источника питания, не менее |
8 час |
|
Масса спектрометра в сборе (без коллиматора и защиты) |
3 кг |
2.3 Особенности изучаемого метода анализа
Скорость распада, или активность, для радиоактивного изотопа соответствует кинетике первого порядка
(1)
где А – активность, N – число радиоактивных атомов, присутствующих в образце во время t, и λ – константа распада радиоизотопа. Активность выражается количеством распадов в единицу времени, которая эквивалентна количеству атомов, подвергшихся радиоактивному распаду в единицу времени. В международной системе единиц (СИ) единицей активности является беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду. Допускается применение внесистемных единиц расп./мин и кюри (Ки). 1 Ки = 3,7 × 1010 Бк.
