Правила роботи з радіоактивними джерелами та високовольтним обладнанням

Радіоактивні джерела для роботи видаються студентам тільки на час проведення дослідів під розписку, про що робиться відмітка у спеціальному журналі. Студенти несуть особисту відповідальність за збереження і правильне використання радіоактивного джерела. Для роботи видаються джерела α, –частинок та джерело, що випромінює γ–кванти. На поверхні джерел контрольний рівень випромінювання не перевищує 3 мкЗв/годину. Джерела можна переносити з допомогою пінцета чи спеціального пристрою. На лічильник Гейгера-Мюллера подається робоча напруга 400-500 В чи 800-1200 В.

Можливі аварійні ситуації: порушення герметичності джерел може привести до забруднення працюючих та лабораторного обладнання довго живучими ізотопами, що випромінюють α, –частинки та γ–кванти, виникнення пожежі, пошкодження заземлення, пошкодження ізоляції проводів.

Категорично заборонено: торкатись руками та гострими предметами активної плями радіоактивних джерел, підносити джерело до очей, передавати джерела іншим особам, вимикати кабель живлення детектора від увімкненого високовольтного блока чи детектора.

Мета і завдання роботи

Вивчити будову та принцип роботи лічильників Гейгра–Мюллера. Засвоїти практичні навички роботи з лічильниками Гейгера–Мюллера, визначити їх основні робочі характеристики та можливості їх використання для реєстрації різних типів радіоактивного випромінювання.

Необхідні прилади і матеріали

Лічильники Гейгера–Мюллера типу МС–4, СТС–6, СБТ–7. Пристрій з попереднім підсилювачем для вмикання лічильників, джерело високої напруги, перерахунковий пристрій, осцилограф з чекаючою розгорткою, радіоактивні джерела іонізуючого випромінювання, що випромінюють α, –частинки та γ–кванти.

Теоретичні відомості

1. Радіоактивність, іонізуючі випромінювання, взаємодія з речовиною та детектори ядерних випромінювань

Радіоактивність – спонтанний (самовільний) процес перетворення нестійких ядер одних елементів в ядра інших елементів, який супроводжується викиданням -, -частинок та випромінюванням фотонів (-квантів).

Джерело іонізуючого випромінювання - об’єкт, що містить радіоактивні ядра і створює іонізуюче випромінювання. Основна характеристика джерел, що містять радіоактивні ядра – активність.

Іонізуюче (ядерне) випромінювання (ЯВ) - це потік частинок та g-квантів, які утворюються при радіоактивних перетвореннях, чи внаслідок ядерних реакцій. ЯВ - характеризуються енергією частинок, g-квантів, масою та зарядом частинок. Оскільки внаслідок взаємодії ЯВ з речовиною в останній утворюються іони - ЯВ ще називають іонізуючими випромінюваннями (ІВ).

Взаємодія ЯВ з речовиною. Пробіг. При проходженні через речовину ЯВ взаємодіють з електронною оболонкою атомів внаслідок чого у речовині утворюються іони (атоми без одного електрона), які мають позитивний заряд. Цей процес має назву іонізація.

-, -частинки втрачають енергію за рахунок іонізаційних втрат, яка в свою чергу поглинається речовиною. Віддаль, яку може пройти заряджена, частинка в речовині до повної втрати енергії, називається п р о б і г о м. Величина пробігу частинки залежить від:

- швидкості (кінетичної енергії) та маси і заряду частинки;

- заряду і маси атомних ядер речовини;

- густини чи щільності речовини.

Нижче у таблицях 1 ,2 приведені дані про пробіги α–, β–частинок для різних речовинах у залежності від їх енергії.

Таблиця 1

Пробіг α–частинок

Речовина	Енергія МеВ
	4	5	6	7
Повітря	2,5 см	3,5 см.	4,6 см	5,9 см
Біологічна тканина	31 мкм	43 мкм	56 мкм	72 мкм
Алюміній	16 мкм	26 мкм	30 мкм	38 мкм

Таблиця 2

Пробіг електронів, β–частинок

Речовина	Енергія МеВ
	0.1	0,5	1	5
Повітря	13 см	1,7 м.	3,9 м	54 м.
Біологічна тканина	0,14 мм	1,7 мм	3,38 мм	25 мм
Алюміній	0,13 мм	0,7 мм	2 мм	10 мм
Свинець	40 мкм	0,2 мм	0,4 мм	2 мм

γ–кванти за рахунок:

- фото поглинання (фотоефект), тобто передають всю енергію електрону К-оболонки атома. Внаслідок у речовині виникають вторинні електрони з енергією поглиненого γ–кванта.

-Комптон ефекту (непружньго розсіяння на електронах зовнішньої оболонки атомів), тобто передають частину енергії вторинним електронам. Внаслідок у речовині виникають вторинні електрони та γ–кванти з неперервним енергетичним спектром.

Для γ–квантів немає визначеного пробігу. Замість пробігу користуються товщиною речовини, що зменшує інтенсивність потоку γ–квантів у К разів. Наприклад, у таблицях 3,4 вказані товщини речовини, що зменшують інтенсивність у 2 та 100 разів.

Таблиця 3

Товщина речовини, яка зменшує інтенсивність потоку γ–квантів у К разів

Речовина	Енергія МеВ
	0.1		0,5		1		2
	К=2	К=100	К=2	К=100	К=2	К=100	К=2	К=100
Вода	21 см	46 см	28 см	89 см	28 см	105 см	30 см	152 см
Алюміній
Залізо	0,7 см	3,4 см	2,5 см	11 см	3,3 см	15 см	4 см	20 см
Свинець	0,1 см	0,5 см	0,5 см	3 см	1,3 см	7 см	2 см	11 см

Детектор ЯВ – пристрій, який служить для виявлення та виміру інтенсивності ЯВ. Найпоширенішими є сцинтиляційні, напівпровідникові та іонізаційні газорозрядні детектори - лічильники Гейгера-Мюлера.