Способ определения удельной активности радиоактивных растворов

 

СПОСОБ ОПРВДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ РАСТВОРОВ путем нанесения ргщиоактивной пробы на поверхность сцинтшшяционного детектора с последующим высушиванием и измерением числа световых вспышек с помощью радиометрического устройства , о тлич ающийс я тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности измерения за счет устранения самопоглощения излучения в материале пробы, в качестве материала сцинтилляцнонного детектора используют сцинтнллятор пористой структуры , причем поверхность сцинтиллятора перед нанесением пробы обрабатывают смачивакицим веществом.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCOP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЖ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I. с к ав гО СКОмм СвидютяпьСтвм (21) 3497820/18-25 (22) 06. 10. 82 (,46) 15.01.85. Бюл. 9 2 (72) Г.И.Бойко, А.И.Денисикав, В.А.Мухина и Ю.П.Соболев (53) 621.387.464(088.8) (56) 1.Пейт Б.Д.Определение скорости . распада методом счета частиц в.4пгеометрии. Метрология ионизирующих излучений. М., f962, с. 127-128.

2.Баптиста А.М. Абсолютные измерения активности бета-источников. Метрология ионизирующих излучений. М., 1962, с. 169 (прототип).

„Я0„„1082145 A (54) (57). СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ

АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ РАСТВОРОВ путем нанесения радиоактивной пробы на поверхность сцинтилляционного детектора с последующим высушиванием и измерением числа световых вспышек с помощью радиометрического устройства, отл ичающийсятем, что, с целью увеличения чувствительности и точности измерения за счет устранения самопоглощения излучения в материале пробы, в качестве материапа сцинтнлляционного детектора используют сцинтиллятор пористой структуры, причем поверхность сцинтнллятора перед нанесением пробы обрабаты- Е вают смачивающим веществом.

1 108214

Предлагаемое изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в ядерном приборостроении и,радирметрии при абсолютных и относительных измерениях активности сцинтилляционным методом.

Известен способ. определения удельной активности растворов путем нанесения определенного количества раствора на поверхность тонкой фольги 1б или органической металлизированной пленки (подложки) с последующим высушиванием и измерением числа частиц, вылетающих из источника (1j. Способ прост, однако имеет два недостатка, которые существенно снижают чувствительность и увеличивают погрешность определения удельной активности. Первый обусловлен поглощением частиц в подложке. Несмотря 2 на.то, что приготавливают очень тонкие пленки для подложек источников, для низкоэнергетического бета-излучения погрушность определения поглощения излучения в подложке значительна. . 2

Второй недостаток связан с погло;щением излучения в самом радиоактивном материале, с так называемым самопоглощением. Осаждение радиоактив, ного вещества путем испарения жидкос30 ти приводит к образованию кристал.лов из радиоактивного вещества на инородных частицах, как правило, по периметру площади, покрытой жидкостью. Кристаллы образуются даже в том случае, когда концентрация радио- активных солей очень низкая. Это приводит к поглощению части частиц в кристаллах радиоактивных солей, что также увеличивает погрешность определения удельной активности раствора. Для уменьшения размеров кристаллов подложки источников предварительно обрабатывают растягивающими веществами, однако полностью избавиться от образования кристаллов не удается,. особенно в тех случаях, когда концентрация соли в растворе высокая.

Для низкоэнергетического бета-излучения самопоглащение может составлять десятки процентов.

Н аиб олее близким к з аявляемому является способ определения удельной активности радиоактивных растворов путем нанесения радиоактивной пробы на поверхность сцинтилляционного де-Ы тектора с последующим высушиванием и измерением числа световых вспышек с помощью радиометрического устройст ва (2). Радиоактивный раствор наносится непосредственно на поверхность сцинтилляционной пленки, которая используется одновременно как детектор и как подложка источника.

Погрешность, связанная с поглощением излучения в подложке, в этом случае устраняется, однако погрешность, обус- ловленная самопоглощением,остается.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и точности измерения за счет устранения самопоглощения излучения в радиоактивном материале.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения удельной активности радиоактивных растворов путем нанесения радиоактивной пробы на поверхность сцинтилляционного детектора с последующим высушиванием и измерения числа световых спышек с помощью рйдиометрического устройства, в качестве материала сцинтилляционного детектора используют сцинтиллятор пористой структуры, причем поверхность сцинтнллятора перед нанесением пробы обрабатывают смачивающим веществом.

Пористая структура позволяет вво-дить радиоактивный раствор внутрь сцинтиллятора и после испарения жидкости радиоактивное вещество распределяется по большой поверхности опор сцинтиллятора и не собирается в отдельные крупные кристаллы, в которых поглощается излучение. Обычно для того, чтобы избавиться от само-. поглощения, используют жидкие сцинтилляторы, в которые вводят радиоактивные изотопы. Однако использование твердых пористых сцинтилляторов имеет ряд значительных преимуществ. Пористые сцинтилляторы в большинстве случаев имеют более высокую сцинтилляционную эффективность. Например, сцичтилляторы антрацена и сернистого цинка, активированного серебром, имеют сцинтилляционную эффективность в 2-4 раза выше, чем жидкие сцинтилляторы. Это позволяет при измерениях активности использовать более простую измерительную аппаратуру, кроме того, упрощается технология приготовления проб, уменьшается количество сцинтиллнрующего вещества на пробу.

Перед нанесением радиоактивного раствора для того, чтобы жидкость растекалась по поверхности сцинтиллятора и проникала в его, по3 108214 верхность сцинтиллятора обрабатывают смачивающим . веществом. В качестве смачивающих веществ используют спирт, эфир и ряд других материалов.

Для получения 4п-геометрии измерении необходимо, чтобы раствор не проникал глубоко внутрь сцинтиллятора. В этом случае на поверхность сцинтиллятора наносят четыре-пять капель дистиллированной воды, а за- 10 тем одну каплю спирта, избыток жид- . кости тут же удаляют и на обработанный участок наносят радиоактивный раствор. При этом радиоактивное вещество проникает внутрь сцинтнллятора всего на глубину 1-2 мг/см, что значительно меньше его полной толщины.

При низкой концентрации носителя в радиоактивном растворе пробу можно наносить на поверхность сцинтиллятора и без ее обработки.

После нанесения пробы сцинтиллятор помещают в сушильный шкаф для испарения жидкости. Режим сушильного шкафа должен быть выбран таким образом, чтобы жидкость испарялась за 20-30 мин.

Для получения 4п-геометрии изме-. рения на сцинтиллятор с радиоактив- З0 ным материалом после просушки накладывают другой аналогичный сцинтиллятор без пробы таким образом, чтобы радиоактивное вещество находилось внутри сцинтиллирующего вещества.

При этом получается действительно

4п-геометрия измерения, поскольку отсутствуют краевые и стеночные эффекты, присущие большинству 4п-метсдом измерения.

Мелкодисперсное распределение вещества по объему сцинтиллятора получают даже в том случае, когда раствор имеет очень высокую концентрацию растворенного вещества, что в радиометрии используется редко, 45

Например, на поверхность антраценовых сцинтилляторов толщиной около

30 мг/см2, полученных путем нанесения антрацена на стеклянные подложки 50 в вакууме, после обработки этиловым спиртом наносили цветные растворы солей азотнокислого кобальта и азотнокислого никеля высокой концентрацииПосле просушки сцинтилляторы рассматривали под микроскопом. Цветных кристаллов замечено не было. О равномерном распределении соли говорит

5 4 также и однотонное окрашивание сцин-тиллятора. Аналогичные результаты были получены со стильбеном и сернистым цинком, активированным серебром.

Для проверки чувствительности способа были изготовлены сцинтилляторы из антрацена толщиной 15 мг/см на светопроводящей подложке путем напыления в вакууме ° Сначала на поверхность сцинтиллятора наносилось пять капель дистиллированной воды, а затем одна капля этилового спирта, избыток жидкости тут же удалялся и на обработанный участок наносилось 0,03 r радиоактивной пробы. Для пробы исполь. зовался образцовый раствор с погрешностью измерения уцельной активности 27. Сцинтилляторы с пробой помещались в сушильный шкаф на 20 мин. После этого для получения 4п-геометрии измерения на сцинтиллятор устанавливался другой аналогичный сцинтиллятор без пробы таким образом, чтобы радиоактивное вещество оказалось внутри сцинтилляционного материала. Детекторы устанавливались между двух фотокатодов ФЭУ 93, которые были включены по схеме суммирования. Сигналы с фотоумножителей подавались на одноканальный спектрометр импульсов, Измерения проводились при чзмператуо ре 20 С. Чувствительность составила

0,94-0,95. Это выше, чем получается для жидкого сцинтиллятора при темо пературе охлаждения -15 С, равное

0,93. Более вйсокое значение чувствительности, близкое к единице, несмотря на то, что измерения проводились при комнатной температуре без охлаждения указывает на отсутствие самопоглощения излучения. Обычно при нанесении пробы на поверхность органической или сцинтилляционгой пленок.без обработки растягивающими веществами, самопоглощение для кобальта-60 составляет более 10Х.

Измерительная установка имела плато на счетной характеристике. Зависи- мость скорости счета от уровня дискриминации для определения точек на плато имела линейный характер, и при ,экстрополяции к нулевому уровню дискриминации прямые пересекались s одной точке,. значение которой соответствовало величине нанесенной активности с погрешностью, не превышающей погрешность измерения. Это также подтверждает отсутствие самопоглощения излучения. Таким образом, Редактор С.Титова Техред Л,Коцюбняк

1{орректор М.Максимишинец

Заказ 97/2 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Э 1082145 предлагаемый способ позволяет проводить абсолютные измерения активности, измерения можно проводить при комнатной температуре без применения охлаждения детектора. 5

Применение предлагаемого способа определения удельной активности обеспечивает следующие преимущества: повышение сцинтилляционной эф- !О фективности, чувствительности и точ- ности определения активности, особенно для нуклидов, испускающих бета-частицы с низкои граннчнои энергией, таких как углерод 14, третий; простота йриготовления детектора с пробой и проведение измерений большинства нуклидов.при нормальной температуре; использование более простых электронных схем; уменьшение расхода сцинтилляционного материала.

Перечисленные преимущества дадут существенный экономический эффект при использовании преллагаемого способа.