3.1 . Калориметрический (тепловой) метод.

Метод основан на поглощении энергии, освобождаемой при радиоактивном распаде исследуемого изотопа внутри ка­лориметрического сосуда, причем количество выделившегося тепла пропорционально числу распавшихся ядер. Тепловой эф­фект можно измерять в самых различных типах калориметров: адиабатическом, статическом, изотермическом. При выборе типа калориметра необходимо учитывать период полураспада изотопа, величину теплового эффекта, длительность измерения, величину теплоемкости источника и т.д. Калориметрический метод может быть применен только в том случае, если в иссле­дуемом источнике не происходит дополнительного выделения тепла за счет побочных физико-химических процессов, не свя­занных с распадом ядра.

Определение абсолютной активности калориметрическим методом производится или по бета-излучению с помощью тон­костенного бета-калориметра, или по гамма-излучению с по­мощью гамма-калориметра, который имеет толстые стенки из вещества с большим атомным номером и большой плотностью (свинец, вольфрам, ртуть и т.д.).

В случае применения бета-калориметра абсолютная ак­тивность рассчитывается по формуле:

г

(5)

де: W - количество выделившегося тепла;

Е_β - средняя энергия спектра бета-частиц.

В

(6)

гамма-калориметре происходит поглощение не только бета-излучения, но и значительной доли гамма-квантов. Абсо­лютная активность, найденная с помощью гамма-калориметров, рассчитывается по формуле:

где: hv_i - энергия i-той гамма-линии;

а_i - число квантов каждой линии на акт распада;

p_i - доля энергии гамма-излучения, поглощаемая калори­метром.

Калориметрический (тепловой) метод применяется при оп­ределении абсолютной активности объемно распределенного источника от 10 до 100 мКи. Ввиду большой тепловой инер­ции калориметров (измерение производится только при усло­вии установившегося теплового равновесия, которое наступает через длительный период времени), данным методом можно из­мерять активность изотопов, период полураспада которых бо­лее 10 часов. Метод распространения в ВМФ не получил.

3.2. Метод ионизационной камеры

М

(7)

етод основан на введении радиоактивного вещества в виде газа или пара внутрь ионизационной камеры и измерении ионизационного тока, величина которого пропорциональна ин­тенсивности излучателя. Любое измерение в ионизационной камере производится только при токе насыщения, так как в этом случае все образовавшиеся в газе ионы доходят до электродов и соблюдается пропорциональность между ионным током и аб­солютной активностью источника, которая может быть опреде­лена по формуле:

г де: I_H - ток насыщения;

n - число пар ионов, создаваемых в среднем одной части­цей.

Ионизационные камеры сравнительно редко применяются для определения абсолютной активности, но их использование весьма целесообразно для измерения мягкого бета-излучения большой интенсивности.

3.3. Метод бета-, гамма- совпадений

Метод применим только для определения абсолютной актив­ности таких изотопов, у которых бета-распад сопровождается испусканием одного или нескольких гамма-квантов. Сущность метода состоит в том, что исследуемый источник помещается между двумя счетчиками, один из которых с некоторой вероят­ностью "а" регистрирует бета-частицы (n_β), а другой с вероятностью я "в" - гамма-кванты (n_γ). Тогда скорости счета n_β и n_γ фиксируемые счетчиками, будут связаны с абсолютной ак­тивностью источника через вероятности "а" и "в" следующими соотношениями:

n

(8)

_{β =} A_abc a n_{γ =} A_abc в

Величины "а" и "в", выражающие вероятность регист­рации бета-частиц и гамма-квантов, зависят от ряда факторов, и их определение весьма затруднительно. Чтобы исключить вели­чины " а " и " в ", бета- и гамма-счетчики включаются по схеме, фиксирующей число бета-гамма-совпадений, которое опреде­ляется вероятностью одновременной регистрации отдельными счетчиками бета-частиц и гамма-квантов " а в " ,которая свя­зана с числом бета-, гамма-совпадений и абсолютной активно­стью источника следующим соотношением:

n

(9)

_{βγ = Aabc} aв где n_βγ - число бета-, гамма-совпадений.

Заменив величины "а" и "в" их значениями на выражения (8)

a ₌ n_{β/Aabc ,} в ₌ n_γ/Aabc

и

(10)

подставив эти значения в соотношение (9), получим:

n_{βγ =} n_βn_γ/Aabc

Следовательно, абсолютная активность источника будет равна:

_A

(11)

_{abc =} n_βn_γ/n_βγ

С помощью формулы (11) можно определить активность изотопов, у которых бета-распад сопровождается испусканием одного гамма-кванта. Измерять активность изотопов с более сложной схемой распада изотопов с конвертированным гамма-излучением данным методом трудно, так как для этого надо знать схему распада, коэффициенты конверсии и проводить до­полнительные измерения.

С введением поправки на случайные совпадения и совпаде­ния, вызываемые космическим излучением, методом бета-, гамма-совпадений можно определить абсолютную активность изотопа, распадающегося по простой схеме, с точностью до 1 %, но метод сложен в аппаратурном воплощении.