- •4.4. Оптический метод регистрации ионизирующих излучений
- •4.4.1. Общие характеристики сцинтилляторов
- •Общие свойства сцинтилляторов
- •4.4.2. Основные свойства органических сцинтилляторов
- •Механизм высвечивания органических кристаллов
- •Механизм высвечивания сцинтиллирующих растворов
- •Сместители спектра
- •4.4.3. Основные свойства неорганических сцинтилляторов
- •Механизм высвечивания неорганических кристаллов
- •Газовые сцинтилляторы
- •4.4.4. Сцинтилляционные счетчики устройство и принцип работы фотоумножителя
- •Фотокатод
- •Диноды и коэффициент усиления фэу
- •5. Принцип работы стинтиляционного счетчика
- •Собственный фон умножителя
- •Ложные импульсы
- •Сборка сцинтилляционного счетчика
- •Сбор света
- •Светопроводы
- •4.4.5. Особенности применения сцинтилляционных счетчиков
- •Энергетическое разрешение
- •Регистрация сильноионизирующих короткопробежных частиц
- •.Регистрация электронов
- •Регистрация y-лучей
- •Раздел 4.5. Полупроводниковые детекторы
- •4.5.1. Принцип работы ппд.
- •Образование носителей заряда в полупроводниках под действием заряженных частиц
- •4.5.2. Основные типы ппд Характеристики кремния и германия
- •Свойства примесных германия и кремния
- •Переходы в полупроводниках
- •Ширина обедненной зоны
- •Емкость р-n-перехода
- •Токи утечки через переход
- •Энергетическое разрешение
- •Флуктуации числа образованных пар носителей
- •Влияние шумов на энергетическое разрешение
- •Флуктуации числа собранных носителей
- •Временное разрешение
- •Форма импульса,обусловленная парой носителей в р-I- n -детекторе
- •Форма импульса в детекторе с р-n-переходом
- •Форма линии
- •Радиационные повреждения детекторов
- •4.6. Трековые детекторы
- •Камеры Вильсона
- •Камеры непрерывного действия (диффузионные камеры)
- •Пузырьковые камеры
- •Искровая, стримерная и широкозазорная искровые, пропорциональная камеры
- •Кристаллические детекторы Регистрация следов заряженных частиц в диэлектрических средах
- •4.8. Счетчики черенкова
- •Энергетическое разрешение детекторов с фокусировкой
- •Оценка энергетического состава -квантов по функциям пропускания
- •Измерение по продуктам фотоядерных реакций
- •Сцинтилляционный метод
- •Однокристальные сцинтилляционные гамма-спектрометры
- •Полупроводниковая гамма-спектрометрия
- •Спектрометрия цезия–137
- •2.6. Детекторы гамма-излучения
- •1) Сцинтилляционные. 2)Полупроводниковые.
- •Методы обработки гамма-спектров Классический метод обработки спектров гамма-излучения
- •Матричный метод обработки сцинтилляционных гамма-спектров.
- •Генераторный метод обработки сцинтилляционных гамма-спектров
- •5.5.2. Спектрометрия заряженных частиц
- •Определение энергии заряженных частиц по пробегу и плотности ионизации
- •Измерение энергии частиц с помощью ионизационных камер, сцинтилляционных и полупроводниковых счетчиков
- •Измерение энергии тяжелых заряженных частиц
- •Измерение энергии электронов
- •Измерение энергии заряженных частиц с помощью магнитных спектрометров
- •Магнитные спектрометры для b- и a-спектрометрии
- •5.5.2.1. .Методы и средства измерения 90sr
- •1.Некоторые сведения о стронции-90
- •1.2. Стронций-90 в организме человека.
- •1.3. Стронций-90 во внешней среде
- •5.5.2.1.. Методы измерения 90sr
- •2.1. Основные положения
- •2.2 Матричный метод обработки бета-спектров
- •6. Приготовление радиоактивных источников
- •6.1. Типы радиоактивных источников.
- •6.2. Приготовление альфа–бета-источников
- •6.3. Приготовление гамма-источников
- •7. Поверка эталонов и рабочих источников
- •Поверка гамма–источников
5.5.2.1. .Методы и средства измерения 90sr
1.Некоторые сведения о стронции-90
1.1. Общие положения
Стронций-90, радионуклид с индексом радиотоксичности Б, образуется как осколочный при делении тяжелых ядер. Основная радиологическая опасность для населения в обычных обстоятельствах обусловливается возможностью поступления в организм с пищей и водой. Высокий индекс радиотоксичности определяется особенностями долговременного депонирования при поступлении в организм и наличием дочернего радионуклида иттрий-90, характеризующегося высокоэнергетичным спектром бета-излучения и сравнительно небольшим периодом полураспада:
Стронций-90, иттрий-90 - “чистые” бета-излучатели, распад которых не сопровождается испусканием гамма-квантов. Максимальные энергии их бета-спектров составляют 546,6 и 2284 кэВ, а средние 196 и 942 кэВ соответственно. Возможности измерения активности стронция-90, иттрия-90 по бета-излучению ограничиваются поглощением энергии бета-частиц в веществе пробы (пробег электрона с энергией 2000 кэВ в воде - 1 см) и наличием в пробах бета-излучающих естественных радионуклидов (ЕРН), в первую очередь калия-40 и радионуклидов из рядов урана-238 и торий-232. В табл.1 приведены средние значения их удельной активности (Бк/кг) в различных объектах. Радий-226 приводится отдельно, поскольку он практически не бывает в равновесии с предшественниками из ряда урана-238 и с него начинается цепочка, содержащая висмут-214 с максимальной энергией бета-спектра 3000 кэВ.
Из данных табл.1 видно, что прямые радиометрические измерения стронция-90, иттрия-90 в пробах внешней среды и пищевых продуктов возможны лишь при достаточно высоких содержаниях в них активности стронция, зачастую значительно превосходящих предельно допустимые.
Отсутствие гамма-квантов и трудности прямых радиометрических измерений явились причиной создания традиционного селективного “радиохимического” метода измерения активности стронция-90. При этом проба подвергается глубокой радиохимической переработке с целью экстракции стронция и создания “тонкослойного” препарата, активность которого затем измеряется на малофоновом бета-радиометре. Достоинство этого метода - высокая чувствительность, недостатки же обусловливаются необходимостью использования дорогостоящих агрессивных химикалиев и продолжительной (до 2 сут.) процедурой приготовления пробы.
Независимо от применяемой методики при измерениях проб биологического происхождения следует иметь в виду, что в них состояние радиоактивного равновесия между стронцием-90 и иттрием-90 существует не всегда. Если на момент времени t=0 активность стронция-90 - S(0), а иттрия-90 - Y(0), то спустя время t значения их активности:
где
=6,63*10-5
сут-1
и
=0,272
сут-1 -
постоянные радиоактивного
распада стронция и иттрия
соответственно. Из
соотношения (1) следует,
что в пробах внешней среды,
характеризующихся
долговременной
физико-химической
стабильностью (почва, грунт
или биосубстаты с выдержкой
не менее двух недель после
обрыва в них обменных
процессов), стронций-90 и
иттрий-90 находятся в
состоянии равновесия,
т.е. значения их активности
равны друг другу. Метаболические
процессы в растениях,
осуществляемые действием
флоемы и ксилемы, и общий
элементный обмен в организме
животных по-разному влияют
на обмен стронция и иттрия,
являясь причиной того,
что в биопробах с меньшей
выдержкой радиоактивное
равновесие наблюдается
далеко не всегда. В табл.2
приведена зависимость
Y(t)/S(t) по соотношениям (1)
при условии, что Y(0)=0. Видно, что
уровень равновесия,
достигаемый при этом через
11 суток выдержки, составляет
не менее 0,95. В реальных пробах
он заведомо выше, поскольку
начальное содержание
иттрия всегда отлично от
нуля.
Таблица 2. Зависимость отношения активности иттрия-90 к стронцию-90 в пробе стронция-90 от времени выдержки
-
t, сут.
0
2,6
4,4
5,9
11
14,4
Y(t)/S(t)
0
0,5
0,7
0,8
0,95
0,98
