Устройство для измерения активности радиоактивных источников

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ, содержащее ионизационную камеру,•' внутри которой помещен источник, о тличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерений, в камеру введены дополнительные электроды, разделенные ионизационными щелями, так что общая толщинаэлектродов обеспечивает полное поглощение энергии источника причем толщина К-ого злактрода. _ tMOKC / с _ р ч^ ^k ~ 2 ^H+f Н ''»где t(v,aKc~ общая толщина электродов; k - абсциссы формулы численного интегрирования на отрезке от -1 до +1, пронумерованные в порядке воз- I растания для К >& 1» ^о~ ~П а ширина К-ой щели пропорциональна весу для К-ой ординаты.ш4^ ю •^<UD СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () 1) (51)4 С 01 Т 1 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоесномм свидктельствм мене

2 "+(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2047776/26-25 (22} 19. 07. 74 (46) 07.04.88. Бюл. )(13 (72) Ю.Г.Костылева, И.П.Мысев и А.В.Пушкарев .(53) 539. 1.074.2 (088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АКТИВНОСТИ Р ЩИОАКТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ, содержащее иониэационную камеру, . внутри которой помещен источник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений, в камеру введены дополнительные электроды, разделенные ионизационными щелями, так что общая толщина электродов обеспечивает полное поглощение энергии источника причем толщина К-ого электрода где t„ „ — общая толщина электродов . — абсциссы формулы численного интегрирования на отрезке от -1 до +1, пронумерованные в порядке воз1 растания для К 1, F = -1; а ширина К-ой щели пропорциональна весу для К-ой ординаты.

4 97938

Изобретение относится к области радиометрии и может быть использовано для абсолютных измерений активности или мощности внешнего излучения (если не известна схема распада) радиоактивных источников гамма-квантов.

Известна ионизационная щелевая камера, состоящая из двух концентрически расположенных шаровых электродов, 10 щель между которыми служит ионизационным объектом. Источник помещен в центре внутреннего шара. Чувствительность S А/Ки этой камеры определяется формулой !5

S — g — 3,7 10 7 njh д ). е,(1)

3 где i - ток камеры А, А — активность источника, Ки; 20

nj - число гамма-квантов с энергией hdjA на один распад; р„. - линейный коэффициент истинного поглощения энергии гамма-излучения, 1/см; 25 р - линейный коэффициент ослабления, 1/см; — доля энергии вторичных . электронов, затрачиваемая на ионизацию; 30 й, — толщина стенки внутреннего электрода, см;

4 r — ширина ионизационной щели, см; р — отношения линейных тормозных З5 способностей материала электродов и газа; (о — энергия ионообразования, В.

Однако известное устройство характеризуется большой погрешностью из- 40 мерения, складывающаяся из погрешностей, q = SZ, Р г „=гж, I, 1,5ж, А> <0,27, с которыми известны величины р„, p9 g f и ч, входящие в формулу (1) для чувствительности. По- 45 этому камера применяется только для определения активностей в том диапазоне активностей, где невозможны измерения другими датчиками.

Целью настоящего изобретения является увеличение точности измерения.

Согласно предлагаемому изобретению указанная цель достигается путем введения дополнительных концентрических сферических электродов, разделенных ионизационными щелями. Суммарная толщина электродов ца,„ выбирается из условия обеспечения полного поглощения энергии источника. Толщина электродов и ширина щелей подбираются в соответствии с формулами численного интегрирования таким образом, что чувствительность SA/Êè камеры определяется выражением

Ñ4 i

Б — — — Еnjhv., (2)

dL - характеризует выбранный масштаб ионизационных зазоров.

Из формулы (2) следует, что ошибка вычисления чувствительности определяется только погрешностями, с которыми известны величины р и rd .

На чертеже представлено устройство, сечение по оси.

Устройство. содержит высоковольтные электроды 1, собирающие электроды 2, ионизационные промежутки 3, источник 4 излучения.

Устройство состоит нз набора концентрических шаровых оболочек, внутри которых помещается источник разделенных ионизационными щелями. Оболочки являются электродами камеры (нечетные 1 - высоковольтныин, четные 2 - собирающими). Все собирающие и все высоковольтные электроды имеют между собой электрический контакт.

Ионизационные токи со всех щелей складываются.

Устройство работает следующим образом. Согласно принципу Бре гга-Грея удельная объемная мощность Р„ Вт/м излучения, поглощенная в веществе цоглотителя, связана с удельной объемной ионизацией i „ А/м в газовой полости соотношением Р„ = fi ä i „.

Если общая толщина t поглотителя обеспечивает практически полное поглощение излучения источника, то для мощности P излучения источника имеет выражение .аа Д ф,„„, Р $Руйу Pwf f ) i„r .do 81пВ dd dy, ч ч ч а а (31 где V - объем поглотителя;

r - радиус внутренней полости;

r,ei4 - сферические координаты.

2М У

llocooosay J J iVo sine d 9 dq = в а i„(r) А/м — это ток из сферической щели единичной толщины радиуса з

r„ то (3) можно свести к интегралу от ионизации i„(r) так что имеет

I o+1 ì«1<ñ р - pv) (с)ас (43

r о

Известны формулы приближенного интегрирования функции (формулы Гаусса и Чебышева) на отрезке от -1 до +1

1 <(g )») (=. Е q „q (1„), (3)

-1

К=1 где а„- веса; — абсциссы.; и. — число узлов в формуле приб- 15 лиженного интегрирования.

Искомый интеграл (4) сводится к интегралу (5) заменой переменной в (4) вида

497938

20 где  — энергетический фактор накопления;

И вЂ” коэффициент ослабления 1/см.

Для меди и излучения кобальта — 60

t „««= 17 см. При выборе для опреде25 пения интеграла (4) формулы Гаусса с числом узлов п = 4, имеем

0 861 ф = -0,340, фз +0 340

0,861, Q, (} = 0,348; Q1 =

= Q > = 0,652.. Толщины электродов, Зб следовательно, должны быть равны (начиная от центра) 11,8; 44,3;

57,7; 44,3 и 11,9 мм. Величина соответствук>щих ионизацнонных промежутков могут быть (при в Х = 0,4 см) (начиная от центра) 1,39; 2,61;

2,61; 1,39 мм.

При такой толщине t „„„и dI =

= 0,4 см чувствительность S для излу- чения кобальта - 60 составляет

r — макс ((+1) +

"м

2 г

S = 3,81 - 10 А/Ки.

Таким образом, в предлагаемом устройстве, ионизационный ток пропорционален энергии Р, поглощенной в бесконечном поглотителе. В прототипе же ои пропорционален энергии, выделившейся иа глубине t, поглотителя.

Расчет. этой энергии требует дополнительно знания коэффициентов бО

ы„и м, ошибка которых вносит дополнительнув ошибку в определение чувствительности

ВНИИПИ, Заказ 3366/ДСП Тираж 522

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тогда имеем

l o м<акс f и >а - )<,(с"» <)+)>+ ) - е»а»а1 = ,1

1

К«1

Здесь З (З„ь 1) = се глубине

r MI поглотителя, на которой расположена

К-ая ионизационная щель, так что толщина К-oro электрода выражается формулой irk г,„ - г„ = (3 „- „) для всех щелей, кроме первой.

Первая щель расположена на глубине

t a)((; z . + 1) ° Здесь „занумерованы в порядке возрастания.

Поскольку i (r„) — ионизация в щели единичной толщины, то щели должны иметь толщины 8I к = а„. d7, чтобы суммарный .ток всех щелей был связан с искомым интегралом (4) соотношением

"<) 1<«aw

i(r)<

»ь

Параметр <12 выбирается таким, чтобы ширина щели находилась в интервале 1-6 мм, т.е. достаточко н)ир(>кой, чтобы не скаэывалнсь погрешности из-готовления, но еще узкой, чтобы не нарушался принцип Брегга-Грея.

Поставляя (6) в (4) получаем: P ма(кс

t р 1а> - . i,.а поскольку P

281

3,7 10 . и -h 4 то для чувствительности S получаем выражение (2}, где С = 2 для формулы Гаусса.

Значение максимальной толщины стенки t„« определяется, например, для поглощения 99,57 энергии из ypasнения

0 995 В