Измерение радиоактивности препаратов

Выбор детектора

Выбор метода и условий измерения радиоактивности зависит от типа распада, интенсивности и энергии излучения, агрегатного состояния вещества, геометрической формы препарата и т. п. При этом выбирается тип детектора, материал, из которого он изготовлен (монокристаллы сцинтиллятора или жидкие сцинтилляторы) и его геометрические размеры. При этом чем больше площадь детектора, тем больше его чувствительность, чем толще сцинтилляционный детектор, тем выше его чувствительность и хуже разрешающая способность. Поэтому для регистрации мягкого p-излучения применяются тонкие сцинтилляторы, а для регистрации жёсткого у-излучения — толстые. При применении газонаполненных ионизационных счётчиков большое значение имеет толщина стенки счётчика и материал, из которого она изготовлена: для регистрации а-излучения применяют торцовые гейгеровские счётчики с тонким слюдяным окном, a для у-излучения — цилиндрические счётчики со сравнительно толстыми стальными стенками. Твёрдые препараты измеряют внешними счётчиками, тогда как радиоактивные газы заполняют внутренний объём детектора. Для достоверной регистрации жидкостей или газов переменного состава, протекающих через детектор, важным параметром является инерционность системы регистрации.

Радиометрические приборы характеризуются такими рабочими параметрами, как чувствительность прибора, его эффективность, разрешающее время, разрешающая способность по энергии, уровень шумов и др.

Важная характеристика детектора — его эффективность, т. е. вероятность регистрации частиц или квантов, попадающих в чувствительный объём детектора. При регистрации у-квантов она может составлять от долей процента (для счётчиков Гейгера-Мюллера или полупроводниковых детекторов сравнительно небольшого объёма) до почти юо% для сцинтилляционных детекторов с неорганическими сцинтилляторами достаточно больших размеров. Для а-частиц и высокоэнергетических р-частиц эффективность большинства современных детекторов близка к юо%. Эффективность жидкостно-сцинтилляционных детекторов при регистрации рчастиц трития с максимальной энергией 18 кэВ достигает 564−60%.

Выбор детектора для регистрации радиоактивных излучений производят на основе критерия качества (КК). Значение КК обратно пропорционально времени 7, необходимого для получения результата с заданной погрешностью: ^ _ I _я —, ^гД^{е ?} ~ эффективность регистрации излуче- ^/ ^ф

ния, а Зф — фон прибора. Так как в большинстве современных приборов эффективность регистрации корпускулярного излучения (аи (3-частиц) близка к теоретически достижимому пределу', повышение КК определяется возможностью подавления фона детектора, который обусловлен регистрацией космического излучения, внешнего излучения от радионуклидов, содержащихся в окружающей среде, и радиоактивных загрязнений в конструкционных материалах. Фон связан также с некоторыми процессами в самом детекторе. Для снижения фона детектор помещают в защиту' из тяжелых материалов (обычно свинца), экранирующую детектор от внешнего уизлучения и ослабляющую мягкую компоненту космического излучения. Для подавления космического излучения применяется активная защита — дополнительный детектор, окружающий основной детектор и включенный с ним в схему антисовпадений. При этом исключается регистрация импульсов основного детектора, совпадающих по времени с импульсами, регистрируемыми детектором активной защиты.

При регистрации у-квантов часто приходится выбирать между эффективностью регистрации и разрешающей способностью детектора по энергии. Так, эффективность регистрации сцинтилляционными детекторами больших размеров с неорганическими сцинтилляторами может приближаться к юо%, но разрешающая способность энергетического спектра их сравнительно низка (74−10%). Полупроводниковые детекторы на основе германия обладают лучшей разрешающей способностью, но эффективность их составляет доли процента.

Измерение излучений, обладающих сравнительно малыми пробегами, с помощью внешних детекторов предъявляет жёсткие требования к детектору, который должен обеспечивать минимальные потери, связанные с геометрическими условиями измерения и с ослаблением излучения на пути между препаратом и детектором. Следует также снизить потери, связанные с самоослаблеиием излучения в слое самого препарата, обеспечить равномерность нанесения препарата на подложку и т. п.

При измерении препаратов низкой активности используют чувствительную малошумящую аппаратуру, счётчик 4л-геометрии и принимают меры по возможно полному подавлению внешнего излучения (материалы счётчика не должны содержать каких-либо радионуклидов; счётчик должен быть надёжно экранирован от космического излучения как пассивными, так и активными средствами защиты; в атмосфере, окружающей счётчик, не должно быть радона и продуктов его распада и т. п.), и он должен быть избавлен от наводок в сети.

При измерении препаратов высокой активности используют аппаратуру с хорошим разрешающим временем, работающую на коротких импульсах. Например, при измерении высоких активностей счётчиком Гейгера-Мюллера приходится вводить поправку на мёртвое время счётчика. В этом отношении пропорциональный счётчик, обеспечивающий скорости счёта до юз имп/с, обладает значительным преимуществом по сравнению со счётчиком Гейгера-Мюллера. При больших активностях вносятся поправки на разрешающее время счётчика. При очень высоких активностях следует переходить на калориметрические методы регистрации.