Тема № 2. Методы и единицы измерения ионизирующих излучений – спектрометрия и радиометрия

Радиоактивность - способность ядер атомов одних (более тяжёлых) химических элементов рраспадаясь превращаться в ядра атомов других (более лёгких) химических элементов с выделением энергии, носителями которой являются испускаемые при этом корпускулы (альфа-, бета-, протоны, нейтроны) и фотоны (гамма-кванты).

Ионизация – превращение нейтральных частиц (атомов и молекул) в заряженные.

Спектрометрия (-графия) – физический метод, позволяющий определить состав и провести сортировку гамма-излучающих радионуклидов по их энергии. Приборы: спектрометры и спектрографы.

Радиометрия (-графия) - измерение активности, т.е. количества радиоактивного вещества по числу распадов ядер атомов в интервал времени. Приборы: радиометры и радиографы.

Активность – мера количества радионуклида, измеряемая числом распадов его ядер атомов в интервал времени.

Единица измерения – 1 Бк, т.е. один беккерель или один распад в секунду. Внесистемная единица измерения – 1 Ки, т.е. одно кюри или 3,7∙10¹⁰ распадов в секунду, что соответствует радиоактивности 1 грамма радия.

При оценке процентного содержания (концентрации) данного радионуклида в массе какого-либо вещества или растворе в практической работе используются удельная, объёмная и поверхностная активность:

= Бк/кг (Ки/г или Ки/кг) - активность данного радионуклида в массе вещества, в котором он находится;

= Бк/м³ или Бк/л (Ки/см³ или Ки/л) - активность данного

радионуклида в объёме раствора вещества, в котором

он находится.

= Бк/м² или Бк/км² (Ки/см² или Ки/км²).-активность

данного радионуклида на поверхности загрязнённого

объекта.

Активность радионуклидов в связи с радиоактивным распадом со временем уменьшается. Скорость распада для каждого радиоактивного изотопа характерна и неизменна и подчиняется закону радиоактивного распада.

Согласно этому закону за единицу времени всегда распадается одна и та же часть ядер атомов от исходного количества.

Математическое выражение закона:

или ,

где или - активность исходная,

или - активность в данный момент, т.е. количество ядер атомов радионуклида, оставшееся от исходного через интервал времени

- поправочный коэффициент

е – основание натурального логарифма (= 2,72),

λ – постоянная радиоактивного распада, размерность: и

,

t - интервал времени, в течение которого происходил распад

данного радионуклида;

– физический период полураспада данного радионуклида.

Величина, обратная постоянной распада называется продолжительностью жизни ядра.

Между λ и существует обратная зависимость:

и .

Отсюда: .

Таким образом, кривая радиоактивного распада подчинена экспоненци­альному закону и, следовательно, статистическим закономерностям, т.е. математически может быть определено количество атомов радионуклида на данный момент.

Необходимо заметить, что ядра атомов одних и тех же изотопов одних и тех же химических элементов, хотя и подчинены закону радиоактивного распада, распадаются асинхронно, в разное время. Поэтому при одном и том же времени счёта получаются различные значения количества радиоактивного вещества.

Следовательно, для избежания или уменьшения ошибки, необходимо такие расчёты и измерения производить несколько раз и пользоваться их средней.

На практике для характеристики скорости радиоактивного распада вместо постоянной распада используют период физического полураспада - или Т_1/2, т.е. время, за которое количество активность) радионуклида вследствие распада уменьшается вдвое.

Табл. № 2.