ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.17

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ГАММА-АКТИВНОСТИ ПРЕПАРАТОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Изучить явление радиоактивного распада ядер.

2.Ознакомиться со сцинтилляционным методом регистрации ионизирующего излучения.

3.Определить удельную гамма-активность препаратов, содержащих радиоактивные ядра изотопа

цезия 13755 Cs .

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ Способность ядерного излучения вызывать свечение некоторых веществ может быть

использована для его регистрации. Детекторы, работа которых основана на этом принципе, получили название сцинтилляционных. В настоящее время сцинтилляционный метод (регистрация излучения сцинтилляционным детектором) является одним из наиболее распространенных способов регистрации и спектрометрии многих видов ядерных излучений.

Сцинтилляционный детектор состоит из сцинтиллятора - вещества, в котором под действием ядерного излучения возникают световые вспышки (сцинтилляции) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) - прибора для преобразования слабых световых сигналов в электрические. ФЭУ представляет собой фотоэлемент с многократным усилением, основанным на явлении вторичной электронной эмиссии и состоит из фотокатода, системы ускоряющих электродов (диноды) и анода, расположенных внутри вакуумной колбы (рис.47).

Электроны, образованные в веществе сцинтиллятора I попадающими в него гамма-квантами, расходуют свою энергию на возбуждение и ионизацию атомов или молекул сцинтиллятора. Значительная часть этой энергии излучается в виде фотонов видимого света, испускаемых во всех направлениях. Фотоны, попадая на фотокатод 3 , выбивают из него фотоэлектроны, которые ускоряются и фокусируются электрическим полем на первый динод 4 . Каждый фотоэлектрон выбивает из первого динода несколько вторичных электронов, которые, в свою очередь, ускоряются и направляются на второй динод, также являющийся эмиттером вторичных электронов.

V

5

Рис.49

Обычно в ФЭУ устанавливается 10-14 динодов, что позволяет усиливать поток электронов

в 106 −109 раз, так что даже отдельные электроны, испускаемые фотокатодом и собираемые на аноде ФЭУ, создают импульсы большой амплитуды на сопротивлении анодной нагрузки, которые регистрируются счетным устройством.

Ускоряющее поле между динодами ФЭУ создается с помощью делителя напряжения 5 , подключенного к источнику высокого напряжения. Напряжение на каждом диноде относительно фотокатода на 50-100 В выше, чем у предыдущего.

Для исключения влияния внешней подсветки вся система помещается в светонепроницаемый корпус.

Определение удельной активности гамма-активных иэотопов в жидких, сыпучих и твердых препаратах проводится с помощью радиометрической установки "РИС" (радиометр импульсный сцинтилляционный) (рис.48)

Счетное устройство установки РИС показывает зарегистрированное за время измерения количество импульсов, обусловленное гамма-активностью препарата, взаимодействием космических частиц со сцинтиллятором, а также взаимодействием гамма-квантов, образовавшихся при распаде радионуклидов, входяших в естественный изотопный состав всех веществ.

Последние два фактора создают фон, мешающий измерениям. Для определения действительной гамма-активности препарата следует вычесть этот фон, а затем воспользоваться градуировочной характеристикой, учитывающей геометрические особенности препарата, самой установки и эффективности детектирования сцинтилляций.

Градуировочная характеристика радиометрической установки это зависимость среднего числа импульсов за время измерения, обусловленное воздействием гамма-излучения стандартных препаратов от их удельной активности .

Рис. 50. I-исследуемый препарат; 2 сцинтиляционный детектор; 3- сцинтиллятор и ФЭУ; 4-усилитель; 5-высоковольтный блок питания ФЭУ; 6-низковольтный блок питания усилителя; 7-измерительный прибор (пересчетка).

ЗАДАНИЕ

1.Для уменьшения влияния дрейфа параметров сцинтилляционного детектора измерения производить через 15 минут после включения установки.

2.Определить число импульсов, обусловленных фоном за время

t = I c. По пяти последовательным измерениям определить среднее значение фона

3. Установить в измерительный блок РИС одну из кювет (банок) с препаратом и провести

аналогичные (п.2) измерения N AФ .

4. Определить среднее значение импульсов, обусловленное исследуемым препаратом

< NA >=< NAФ > −< NФ >.

5.Используя градуировочный график данной радиометрической установки (представлен на рабочем месте), определить удельную активность препарата. Данные занести в табл.5

Таблица 5

6.Последовательно повторяя п.п. 3-5, определить удельную активность других препаратов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Строение и характеристики атомного ядра.

2.Дать определение явления радиоактивности и на примере схемы распада любого ядра

пояснить это явление.

3.Записать закон радиоактивного распада. Назвать характеристики нестабильных ядер и их физический смысл.

4.Дать определения активности, удельной активности. Назвать единицы измерений этих величин.

5.Объяснить работу фотоэлектронного умножителя.

6.Объяснить процессы, протекающие в сцинтилляционном датчике при регистрации ядерного

излучения.

Литература [1, 7, 12, 14 ].