Абсолютные и относительные измерения радиоактивности.
Скорость радиоактивного распада А называют абсолютной активностьюпрепарата. В детектор регистрирующего прибора попадаетне все излучение исследуемого препарата. К тому же не все излучение, попавшее в детектор, будет обязательно зарегистрировано. Измерительные приборы обычно дают величинускорости счета. Регистрируемая активность(скорость счета)n выражается числом электрических импульсов, отмечающих попадание в регистрирующий прибор частиц или квантов излучения в единицу времени, имп/с или имп/мин. Она пропорциональна абсолютной активности: n = Kсч·А,где Kсч– коэффициент, он характеризует долю сосчитанных частиц от общего количества частиц, испущенных препаратом.
Относительный метод.При измерениях относительным методом коэффициент счетности определяют экспериментально, исходя из измерений стандартного образца: Ксч=nсч/Асч, где nст– скорость счета стандартного образца, Aст– его активность.
Полученное значение Kсчприменяют для расчета абсолютной активности А исследуемого вещества, измеренного в тех же условиях: А=n/Ксчили А=nAсч/nсч.Стандартный препарат должен содержать изотоп с достаточно большим периодом полураспада, чтобы его активность не изменялась за время его использования. Можно использовать в качестве стандарта изотоп другого элемента, если схема его распада близка к схеме распада исследуемого. При измерениях коэффициент счетности должен оставаться постоянным. Для этого: форма и размеры всех образцов должны быть идентичными, их нужно располагать одинаково относительно счетчика, вещество должно быть равномерно распределено во всём объеме образца, Все подложки должны быть изготовлены из одного и того же материала и иметь одинаковую толщину, Все измерения нужно проводить на одной и той же установке с одним и тем же счетчиком, Нужно обеспечить одинаковую точность всех измерений. Поправка на разрешающее время.Разрешающим временем (мертвым временем) установки называется минимальный промежуток времени между двумя последовательными импульсами, которые регистрируются раздельно. Для разных детекторов оно составляет величину порядка 10-6 – 10-4 с. Эту поправку учитывают при высоких скоростях счета. Предельная скорость счета:n=δ/τ*100%, где τ – разрешающее время счетной установки, δ – заданная относительная погрешность измерений (%). Исправленная скорость счета n1=n/1-nτ.Поправка на фон.Фоном называют показания прибора в отсутствие источника излучения. Величина фона может служить для проверки правильности работы детектора. Поправка на фон вводится после поправки на разрешающее время. Исправленную скорость счета находят: nсч= n' – nф. Воспроизводимостьрезультатов определяется стабильностью работы детектора, то есть его способностью показывать одинаковые результаты измерений при одних и тех же условиях в различное время.
|
|
|
|
|
|
Абсолютный метод.При определении активности образца абсолютным методом коэффициент счетности рассчитывают теоретически по формуле: Kсч= p·ε·k·S·η·qВероятность данного вида распада ручитывают если схема распада сложная (разветвленная), то есть испускаемое при этом излучение состоит из нескольких видов частиц или квантов различной энергии. Сама поправка равна численно доле (квантов данной энергии по отношению к общему числу актов распада. Обычно р ≤ 1. Коэффициент эффективности счетчика к данному виду излучения εхарактеризует вероятность того, что частицы будут зарегистрированы. Коэффициент ε определяется как отношение числа зарегистрированных частиц к общему числу частиц, попавших в рабочий объем счетчика, ε ≤ 1.Коэффициент поглощения (ослабления) излучения на пути от препарата до рабочего объема детектораkопределяется как отношение числа частиц, проникающих в рабочий объем счетчика, к числу частиц, испускаемых образцом в направлении счетчика, k ≤ 1. Коэффициент самоослабления (самопоглощения) излучения Sхарактеризует ослабление излучение в слое радиоактивного препарата в результате эффектов самопоглощения и саморассеяния. Он показывает, какая доля испускаемых частиц достигает поверхности препарата, S ≤ 1. Геометрический коэффициентηучитывает потери при регистрации излучения, обусловленные взаимным расположением препарата и счетчика. При распаде радионуклида излучение испускается во всех направлениях, то есть в пределах полного телесного угла 4π. Детектор из-за ограниченности своих размеров в пространстве может зарегистрировать это излучение только в рамках некоторого телесного угла (< 4π). Геометрический коэффициент η рассчитывают как отношение телесного угла, под которым регистрируется излучение, к 4π, η ≤ 1. Коэффициент обратного рассеяния от подложки препаратаq. Образцы для измерений готовят нанесением препарата на подложку из нерадиоактивного материала. Часть излучения при распаде испускается в направлении подложки. В результате процессов рассеяния это излучение может отражаться материалом подложки и двигаться по направлению к детектору. Коэффициент это отношение скорости счета препарата, нанесенного на подложку, к скорости счета препарата при бесконечно малой толщине подложки. Коэффициент q ≥ 1. Он близок к 1 в случае, если подложка представляет собой очень тонкую пленку.
|
|
|
|
|
|
2.Выход продукта ядерной реакции nγ.
Вариант1.Реакция может осуществляться на всех типах ядер. Идет на медленных нейтронах.Образуется изотоп того же элемента. 55Mn(nγ) 56MnT1/2=2,6 часа. J0- плотность падающего потока, J-плотность потока, выходящего из мишени. ∆J=J0-J-количество образовавшихся ядер, скорость образования. J=J0e-σnx(количество прошедших ядер), где J0-поток частиц, σ-эффективное сечение, n-кол-во атомов вступивших в ядерную реакцию, х-толщина мишени. ∆J=J0(1-e-σnx). ∆J=Q, значит ∆J=Q(1-е-λt). Общее число ядер N образовавшихся в мишени к моменту окончания облучения: N=Q(1-е-λt)/λ, а активность А=J0σnx(1-e-λt). nx=кол-во атомов вступивших в яд.реакции. где n=mNAKраспр./M. Следовательно А=J0σmNAKраспр.(1-e-λt)*e-λt1/M. t-время облучения, t1-время после облучения. Вариант2.Число случаев реакции, отнесённое к числу бомбардировавших мишень частиц 
, называется выходом ядерной реакции. Эта величина определяется на опыте при количественных измерениях. Поскольку выход непосредственно связан с сечением реакции, измерение выхода по сути является измерением сечения реакции. Вероятность ядерной реакции характеризуют эффективнымпоперечным сечениемили просто сечением, σ.σ=n/n0Z. Сечение ядерной реакции имеет размерность поверхности. За единицу сечения ядерной реакции принимают величину равную 10-24 см2 и называемую «барн». Эта поверхность является поверхностью мишени в ядре, в которую должна попасть бомбардирующая частица. Сечение обусловливает вероятность протекания ядерной реакции.Самый большой выход в ядерных реакциях характерен для случая бомбардировки нейтронами, т.к. при этом отсутствует электростатическая взаимодействие атакующих частиц с ядром. В общем случае выход в ядерных реакциях не велик и составляет 10-3 - 10-4.Сечение σ ядерной реакции можно сравнить с константой скорости kх химической реакции. Для химической реакции A+B→D имеем:dCD/dt=kxCACB. Аналогично для ядерной реакции А(х,у)В имеем: dNB/dt=σФхNA.
где NA и NB – число атомов А и В в единице объема; Фх – плотность потока частиц (част./(см2*с)); σ -сечение реакции превращения нуклида А в нуклид В. При прохождении тонкого слоя атомов толщиной h плотность потока частиц х уменьшается по закону: Фx = Фx0*eхр(-σNАh).Если в результате ядерной реакции С(х,у)D образуется радиоактивный нуклид, то необходимо учитывать его распад за время облучения: dND/dt=σФNC-λNA.Интегрируя в пределах t = 0 и t = t (t – время облучения), принимая ND = 0 при t = 0, получим количество ядер, образовавшихся в результате нейтронного облучения: dND/dt=σФNC(1-е-λt)/λ.где Ф –нейтронный поток, т.е. число нейтронов, проходящих за 1 сек через 1 см мишени; Nc- число атомов активируемого изотопа в мишени, λ - постоянная распада образующегося изотопа, t - время облучения, σ -сечение активации. Активность вещества, облученного в течение времени t, спустя время t1 после окончания облучения выражается формулой: A= σФNC(1-е-λt)е-λt1.Так как нейтрон не имеет заряда, он может приблизиться к ядру на любое расстояние, не испытывая при этом отталкивания.
Экзотермические ядерные реакции, т.е. реакции, для которых Q>0, могут поэтому протекать под действием нейтронов с относительно низкой энергией. Поскольку с уменьшением скорости нейтронов вероятностьнахождения их вблизи ядра возрастает, сечение реакций захвата нейтронов σ будет обратнопропорционально скорости нейтронов (закон 1/v).
Билет 14.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1365; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!