Файл: РадБезЛР.pdf

тиц/(см2 с); Ки/км2) для конкретного изотопа. Измерение активности может быть выполнено абсолютным или относительным методом (см. лаб. работу № 5). Абсолютный метод требует знания довольно большого числа поправочных коэффициентов и специально изготовленного источника (наиболее точные измерения проводятся в условиях сферической геометрии). В относительном методе применяются эталонные источники с известной удельной активностью выбранного изотопа, по составу, весу и форме близкие к изучаемой пробе.

Пробег бета-частиц с непрерывным энергетическим спектром может характеризоваться величиной максимального пробега Rmax (минимальная толщина поглотителя, при которой полностью задерживаются все бета-частицы). Потери энергии бета-частиц пропорциональны числу n электронов в единице объема вещества, а величина n = NA Z / A (где NA – число Авогадро; Z – атомный номер; А – массовое число; ρ – плотность) и примерно одинакова для слоев вещества разной толщины, но одинаковой массы.

Поэтому толщину поглотителя (и пробеги) принято выражать значением массы на единицу площади (г/см2). Обычно измеряют максимальный пробег бета-частиц для алюминия (RA1); для другого вещества R = RA1(Z / A)A1 / (Z/A). Между граничной энергией (Rmax, г/см2) бе- та-спектра и максимальным пробегом (Еmax, МэВ) имеются эмпирические соотношения, например:

где 0,05 Еmax 3 МэВ.

Представление о толщинах алюминиевых поглотителей, задерживающих бета-частицы с различными Еmax, дает табл. 7.2.

Различие в схемах распада калия-40 и цезия-137 (см. рис. 7.1 и рис. 7.2) приводит к различным граничным энергиям бета-спектров в алюминиевом поглотителе. Для полного подавления бета-компоненты излучения цезия-137 (Еmax = 0,52 МэВ) в нашей лабораторной работе достаточно двух слоев алюминиевого фильтра толщиной 0,03 см, тогда как подавление бета-компоненты излучения калия-40 этими же двумя слоями фольги лишь частичное с коэффициентом подавления

0 k 1.

2. Приборы и принадлежности

Наиболее распространенные детекторы бета-частиц: торцевые (с тонким слюдяным окошком) или тонкостенные цилиндрические счетчики Гейгера – Мюллера и сцинтилляционные счетчики с органическим сцинтиллятором. Реже используются полупроводниковые детекторы (кремневые поверхностно-барьерного типа). Эффективность регистрации бета-частиц близка к 100%.

В данной работе для измерений применяются дозиметр-радио-метр бытовой АНРИ-01-02 «Сосна», описание которого приведено в лабораторной работе № 1 (С. 11–12) и радиометр-дозиметр комбинированный смешанного применения бытовой РКСБ-104, описание которого приведено в лабораторной работе № 6 (С. 56–57).

3.Порядок выполнения работы и обработка результатов

3.1. Проведение измерений с использованием прибора АНРИ-

01-02 «Сосна»

3.1.1.Включите прибор. Переключатель режима работы установите в положение «Т». Откройте заднюю крышку. Нажмите «ПУСК» и, аккуратно положив прибор на стол детекторами кверху, в течение

5мин измерьте количество импульсов Nф, которые соответствует естественному радиационному фону. Время зафиксируйте по своим часам.

3.1.2.Выполните измерение числа импульсов Nсф (сигнал и фон) для исследуемых препаратов KС1 (образец № 1) содержащих калий-40, грибного порошка (образец № 2), содержащего цезий-137 и их смеси (образец № 3). Для этого на кюветку с исследуемым веществом положите прибор с открытой крышкой (детектором точно на кюветку). Время измерения – 5 мин.

66

3.1.3. Выполните измерения числа импульсов Nсф для исследуемых препаратов (№ 1, № 2, № 3) с двумя слоями алюминиевого фильтра (на кюветку положите фильтры, сверху установите прибор с открытой крышкой). Для каждого из препаратов рассчитывайте Nс. Убедитесь, что бетаизлучение цезия-137, находящегося в грибном порошке, полностью поглощается алюминиевыми фильтрами (для образца № 2 число Nсф ≈ Nф). Данные результатов измерений занесите в табл. 7.3.

1KС1 (K-40)

2Грибной порошок (Cs137)

3Смесь KС1 и грибного порошка

3.1.4.Определите коэффициент подавления k бета-излу-чения калия40, находящегося в KС1 (образец № 1), двумя алюминиевыми фильтрами:

импульсов от первого образца без фильтра.

3.1.5. Определите число импульсов от смеси препаратов без фильтра

где N1 и N2 – число импульсов от каждого из компонентов смеси.

Число импульсов от смеси препаратов с фильтром (обозначим его Nс(3ф)) будет равно

так как излучение от второго компонента смеси (грибного порошка) практически полностью подавляется фильтром. Используя определенные значения Nс(3) , Nс(3ф) и значение коэффициента подавления k, решите совместно уравнения (7.4) и (7.5) и найдите N1 и N2. Результаты расчетов занесите в табл. 7.4.

67

3Смесь KС1

и грибного порошка

3.1.6.Определите объемные активности А1 и А2 каждой из компонент смеси:

где kп – постоянная прибора (kп = 8 10–9 Ки мин/л); t – время измерения, мин.

3.2. Проведение измерений с использованием РКСБ – 104

3.2.1.Установите переключатели прибора на лицевой панели в положения: S1 – «ВКЛ.»; S2 – «раб.»; S3 – «x 20 ».

3.2.2.Установите движки кодового переключателя S4 (под крышкой-фильтром) в положения указанные на рис. 7.4.

3.2.3.Установить прибор на кювету, как указано на рис. 7.5, и за время – 5 мин подсчитайте число импульсов Nф от фона. Время зафиксируйте по своим часам.

3.2.4.Выполните измерение числа импульсов Nсф (сигнал и фон) для исследуемых препаратов KCl, грибной порошок и их смеси. Время измерения – 5 мин. Число импульсов Nс вычисляется по формуле (7.2).

3.2.5.Выполните измерения числа импульсов Nсф для исследуемых препаратов с двумя слоями алюминиевого фильтра.

68

3.2.6.Результаты измерений занесите в табл. 7.4.

3.2.7.Используя формулы (7.3), (7.4), (7.5) и (7.6) определите коэффициент подавления k, число импульсов N1 и N2 и активность А1 и А2.

3.2.8.Результаты расчетов занесите в табл. 7.4.

Контрольные вопросы

1.Какую качественную и количественную информацию содержат схемы радиоактивного распада?

2.Какие ядра в процессе бета-распада испускают гамма-кванты?

3.Какое явление называется бета-распадом? Назовите его виды.

4.Как изменяются массовое число А и заряд Z ядра в процессах электронного (позитронного) распада и K-захвата?

69