МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА
ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА РАДИОХИМИИ
Утверждено учебно-методической
комиссией кафедры радиохимии
Ю.А. Сапожников, С.Н. Калмыков, Р.А. Алиев
МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО К КУРСУ
«ОСНОВЫ РАДИОХИМИИ И РАДИОЭКОЛОГИИ»
ЖИДКОСТНО-СЦИНТИЛЛЯЦИОННАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ
Часть I
МОСКВА
2003
Введение
С начала 50-х гг. прошлого столетия началось быстрое развитие жидкостно-сцинтилляционного (ЖС) метода измерения радиоактивности, основанного на определении числа и яркости световых вспышек, возбуждаемых ионизирующим излучением в жидком сцинтилляторе (ЖС смеси).
При использовании ЖС смеси появляется возможность вводить измеряемое вещество непосредственно в ЖС смесь путем растворения, эмульгирования или просто погружением фильтров, отрезков хроматограмм и т.п. в жидкость. При этом измеряемое вещество находится в рабочем объеме детектора, и значения коэффициентов ослабления, самоослабления и обратного рассеяния -излучения в ЖС системах практически равны единице и геометрический коэффициент при в гомогенных системах равен единице, а при измерениях твердых фильтров, отрезков хроматограмм и т.п. равен 0,5.
ЖС детекторы обладают высокой эффективностью по отношению к корпускулярному излучению: даже для такого низкоэнергетического -излучателя, как тритий (Е-макс. = 18,6 КэВ), эффективность регистрации достигает 60%, а для более высокоэнергетических - и для -излучателей она приближается к 100%. Сравнительно невысока их эффективность к -излучению высоких и средних энергий, однако с уменьшением энергии -квантов эффективность их регистрации также существенно возрастает. Для повышения эффективности регистрации -квантов средних и высоких энергий в ЖС смеси, состоящие, главным образом, из органических веществ, т.е. соединений легких элементов (С, Н, О, N), вводят добавки - соединения элементов с высокими значениями атомных номеров.
Пропорциональность яркости отдельных сцинтилляций энергетическим потерям частиц или квантов в объеме ЖС смеси позволяет выполнять спектрометрические измерения, т.е. определять энергии частиц или квантов, идентифицировать радионуклиды по энергии излучения.
Особенно заметны преимущества ЖС метода при измерениях -излучателей с низкими значениями максимальной энергии (таких как тритий и 14С) или радионуклидов, превращение которых происходит путем К-захвата с последующим испусканием квантов рентгеновского излучения (например, 55Fe).
Разработаны автоматические ЖС-спектрометры, позволяющие измерять - и -радиоактивность в больших сериях препаратов (300 и более) практически без участия экспериментатора.
Задачу определения абсолютных активностей по результатам ЖС измерений осложняет необходимость учета гашения, т.е. снижения яркости и числа сцинтилляций под действием тех или иных примесей в ЖС смеси. Однако в современных приборах определение параметров гашения выполняется, в основном, также автоматически.
Оказалось возможным использовать серийную ЖС аппаратуру для регистрации черенковского излучения, возбуждаемого в прозрачных средах -частицами высоких энергий.
ЖС метод практически вытеснил гейгеровские и пропорциональные счетчики из практики измерения низкоэнергетических -излучателей.
ЖС метод позволяет легко определять активность индивидуальных - и -излучателей и компонентов их бинарных смесей. Анализ смесей более сложного состава требует использования наиболее совершенных методов идентификации радионуклидов, связанных с достоверным определением эффективностей регистрации отдельных радионуклидов в данных условиях гашения и с необходимостью подготовки библиотек спектров - и -излучающих радионуклидов в широком диапазоне уровней гашения.