3.7 Сцинтилляционные методы обнаружения и измерения радиоактивного излучения

При прохождении ионизирующих излучений через некоторые вещества возникает флуоресценция (свечение) в результате перехода возбужденных атомов или молекул в основное состояние. Световые вспышки с помощью фотоэлектронного умножителя преобразуются в электрический сигнал. Детекторы, в которых используется эффект флуоресценции, называются сцинтилляционными счетчиками.

В рассматриваемом методе анализа используются следующие типы сцинтилляторов:

- неорганические кристаллы и газы;

- сцинтилляторы на основе органических соединений.

К числу преимуществ относятся:

- универсальность с точки зрения возможность регистрации ионизирующих излучений практически любых видов;

- возможность измерения энергии исследуемых частиц или квантов;

- высокая разрешающая способность;

- высокая эффективность регистрации излучения.

Из всех вышеперечисленных методов анализа следует, что ионизирующий и сцинтилляционный методы являются наиболее доступными и экспрессными, и могут применяться нами для обнаружения исследуемых нами изотопов.

4. Теоретические основы выбранного метода

Прохождение ионизирующих излучений через вещество сопровождается потерей их энергии в различных процессах взаимодействия с электронами и ядрами атомов. Детекторы преобразуют энергию в электрический сигнал. Действие детекторов основано на обнаружении эффекта от ионизации или возбуждения атомов или молекул вещества ионизирующим излучением. К детекторам, основанным на обнаружении эффекта от ионизации в газе, относятся ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.

4.1 Физико-химические основы метода

£-частицы, þ-частицы, ɣ-лучи и рентгеновские лучи измеряются, используя энергию частиц, которая производит усиленный импульс электрического тока в датчике. Эти импульсы считаются, давая скорость разложения. Обычно сталкиваются с тремя типами датчиков: газо-ионизационные датчики, сцинтилляционные счетчики

4.1.1. Газо-ионизационные датчики

Большинство газо-ионизационных датчиков состоит из заполненной инертным газом, таким как Ar, камеры с таким приложенным напряжением, что центральный провод становится анодом, а стенка камеры – катодом Когда радиоактивные частицы входят в трубку, они ионизируют инертный газ, производя большое число Ar+/e- ионных пар. Движение электронов к аноду, а Ar+ к катоду производит измеряемый электрический ток. В зависимости от напряжения, приложенного к камере, датчики можно разделить на ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера (ГМ).

  Из-за универсальности и надежности счетчик Гейгера-Мюллера наиболее широко используется как портативный исследовательский прибор. Он особенно чувствителен к b-частицам средней и высокой энергии (например, как от 32P) давая эффективность счета 20 процентов. Счетчик ГМ также полезен в определении уровней излучения вблизи сравнительно больших (например, по крайней мере, порядка мкКи) источников ɣ - или рентгеновских лучей средней и высокой энергии.

Датчик ГМ, однако, не особенно чувствителен к низкоэнергетическим b-частицам (например, от 35S и 14C), давая эффективность не более 5 процентов, и при этом не очень чувствителен к низкоэнергетическим ɣ - и рентгеновским лучам (например, от Th232). Кроме того, ни ГМ, ни любой другой портативный дозиметр не способен обнаружить низкоэнергетические b-частицы от 3H.

Рис.1 Счетчик газо-ионизационного датчика