В.Б. Лукьянов, С.С. Бердоносов, И.О. Богатырев, К.Б. Заборенко, Б.З. Иофа - Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода (1127003), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Пусть, например, график зависимости числа импульсов от номера канала имеет вид, представленныйна рис. 47. На этом графике обнаруживаются два четких пика полного поглощения, соответствующие каналам № 36 и 64. Используя градуировочный график (рис. 46), находим, что каналу № 36 соответствуют у-кванты с энергией0,36 МэВ, а каналу № 64-—у-квапты с энергией 0,64 МэВ. Из табл. П.1следует, что радионуклидом, у которого у-кванты с данными энергиями являютсяпреобладающими, может быть m I .
Этот радионуклид испускает также у-квантыс другими энергиями, но вероятности их появления при радиоактивном распадеотносительно малы, и поэтому они «не проявились» на полученном у-спектре.Если с помощью изучения у-спектра хотят выяснить радиохимическую чистоту радионуклида, то несбходимо предварительно провес92ти оценку уровня концентрации примеси, начиная с которой линии7-спектра можно обнаружить в общем -у-спектре препарата, снятом наимеющейся аппаратуре.§ 6. АВТОРАДИОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫИзлучение, испускаемое радиоактивными ядрами, способно возбуждать в фотографической эмульсии фотохимические реакции, приводящие к возникновению так называемого скрытого фотографического изображения.
Механизм его образования в основных чертахтакой же, как и при действии ыа фотоэмульсию квантов видимогосвета. К формированию скрытого изображения приводит взаимодействиесветочувствительных компонентов фотоэмульсии с электронами, получившими некоторую избыточную энергию при процессах, которые сопровождают поглощение излучения веществом. Светочувствительными компонентами в фотоэмульсиях, как правило, являются маленькие кристаллики (зерна) бромида и иодида серебра. Диаметр зерен обычно составляет 0,1—10 мкм.В результате взаимодействия с электронами зерна галогенидовсеребра получают некоторую избыточную энергию.
При последующейхимической обработке фотоматериала в процессе его проявления в этихзернах возникают скопления атомов металлического серебра, имеющие темную окраску. В итоге скрытое фотографическое изображениепереходит в видимое.Фотографическое действие излучения может быть положено в основу метода регистрации а-, Р-частиц и 7-квантов. Если на фотоэмульсию воздействует излучение радиоактивных атомов, содержащихсяв самом исследуемом образце, то метод регистрации излучения называют авторадиографическим.
Фотографические изображения, получаемые этим методом, называют авторадиограммами.Характер следов (треков), которые остаются на авторадиограммахкпосле прохождения отдельных частиц или 7- вантов через эмульсию,зависит от типа излучения и в меньшей степени от его энергии. Обладающие высоким ионизирующим действием а-частицы вызывают появление на авторадиограмме темных черточек длиной 5—50 мкм(рис. 48).
Длина каждого трека а-частицы пропорциональна тойэнергии, которую она оставила в фотоэмульсии. Р-Частицы при взаимодействии с электронными оболочками атомов многократно изменяютнаправление своего движения, и к тому же их ионизирующее действиеотносительно невелико. Вследствие этих причин следы Р-частиц наавторадиограммах (рис.
49) представляют собой цепочки из отдельных проявленных зерен, расположенных вдоль линий сложной конфигурации. Эффективность регистрации Р-частиц методом авторадиографии ниже, чем а-частиц.Появление изображения при регистрации 7 - к в а н т о в авторадиографическим методом связано с различными эффектами взаимодействия 7 " к в а н т о в с веществом фотоэмульсии (см. гл. 1,. § 2, 4). Таккак вероятность протекания таких взаимодействий на единицу пути7-кванта мала, то и эффективность их регистрации авторадиографи93Рис. 48.
Треки а-частицв фотоэмульсии при рассмотрении фотопластинки под микроскопомРис. 49. Участок следа (З-частицы в фотоэмульсии (мелкиетемные точки по всему снимку — зерна вуали)ческим методом значительно ниже, чем эффективность регистрацииа- и (3-частиц.Авторадиографический метод регистрации излучения можно осуществлять в двух вариантах. В первом из них, называемом микроавторадиографическим, изучают результат воздействия на фотоэмульсию отдельных ядерных частиц; во втором, макроавто радиографическом, — результат суммарного действия на фотоэмульсию большогочисла а-, (i-частиц или у-квантов.
Метод микроавторадиографии применяют, как правило, когда имеют дело с а-радиоактивными нуклидами, метод макроавторадиографии — при изучении объектов, содержащих любые излучатели.С помощью микроавторадиографического метода можно, измеряячисло треков, определять концентрацию радионуклида с известнымпериодом полураспада или находить период полураспада неизвестного радионуклида. Естественно, что в обоих случаях нужно знать,какая именно доля радиоактивных распадов фиксируется на авторадиограмме.Пропорциональная зависимость между длиной трека а-частицыи ее энергией может быть использована как для идентификации нуклида по энергии его а-частиц, так и для оценки степени загрязненияобразца другими а-излучателями.
Для измерения длины треков применяют микроскопы (например, биологический микроскоп МБИ-2),позволяющие проводить измерения по трем координатным осям.Иногда для анализа авторадиограмм применяют электронную микроскопию.В микроавторадиографии используют специальные ядерные фотопластинки, имеющие толстый слой фотоэмульсии (до 600 мкм) и малыеразмеры зерен галогенидов серебра (0,1—0,4 мкм). Такие эмульсиидают возможность различать по длине треков частицы с энергиями,отличающимися всего на 0,2 МэВ.
Ядерные фотоэмульсии впервыебыли введены в исследовательскую практику в 1927 г. советскимиучеными Л. В. Мысовским и А. П. Ждановым.В макроавторадиографическом методе мерой действия ионизирую-щего излучения служит степень почернения фотоматериала, котораязависит от активности источника и энергии испускаемого излучения,продолжительности контакта радиоактивного образца с фотоматериалом, характера исходных фотоматериалов и их обработки. С помощью макроавторадиограмм можно сделать выводы о распределениирадионуклида в минерале, сплаве или в другом твердом материале,о его концентрации в исследуемом объекте.Изучение суммарного действия ядерных излучений методом макроавторадиографии можно проводить с использованием медицинскойрентгеновской пленки и даже фотопленки, применяемой фотолюбителями.
Для макроавторадиографии предназначены специальныепленки марок РТ-1, РТ-2, РТ-4М, РТ-5 и РТНМ-1, различающиесячувствительностью к излучению, разрешающей способностью и некоторыми другими характеристиками.Для того чтобы почернение фотоматериала было заметно невооруженным глазом, необходимо, чтобы на 1 см3 поверхности эмульсиипопало 105—109 частиц. Разумеется, визуальное исследование авторадиографий позволяет сделать только качественные выводы; дляколичественных измерений необходимо использовать фотометрирующие приборы, например микрофотометр МФ-4.Во всех случаях на авторадиограммах кроме излучения исследуемого объекта фиксируется и некоторый естественный фон излучений.Кроме того, в любом фотоматериале спонтанно идет медленный процесс восстановления серебра из его галогенидов.
Оба эти фактораприводят к появлению вуали на фотоматериале после его проявления. Плотность почернения за счет вуали возрастает с течением Бремени, поэтому продолжительность контакта исследуемого образца сфотоматериалом нельзя неограниченно увеличивать. Плотность вуалитем меньше, чем ниже температура, при которой снималась авторадиограмма, вследствие чего длительные экспозиции рекомендуетсяпроводить при пониженной температуре (около 4°С и ниже).Авторадиографический метод регистрации излучения обладаетрядом достоинств по сравнению с ионизационными и сцинтилляционными методами.
К ним относятся сравнительная простота измерений,наглядность результатов, возможность исследования низкоактивныхобразцов и получения на одном снимке информации о распределениирадиоактивных атомов на большой площади изучаемого объекта. Низкая эффективность регистрации у-квантов и ^-частиц и высокая эффективность регистрации а-частиц позволяет проводить избирательноеизмерение а-излучения при наличии р- и у-излучения.Недостатками метода являются сравнительно большие затратывремени на проведение отдельного измерения и низкая эффективностьфотоэмульсий к Р-частицам и особенно у-квантам (когда речь идето регистрации р.
и у-излучения).Авторадиографический метод находит применение в самых различных областях исследований. Фотографический метод регистрацииизлучений, сходный с макроавторадиографическим методом, широкоиспользуется для дозиметрии излучения. В частности, широкое распространение получили индивидуальные фотодозиметры.95ВОПРОСЫ1. На каких механизмах взаимодействия излучения с веществом основаныважнейшие методы регистрации излучений?2. Перечислите различия двух типов детекторов излучения — ионизационных камер и счетчиков.3. Как различаются значения постоянной времени RC в интегральных идифференциальных системах регистрации излучений?4. В каких случаях целесообразно использовать ионизационные камеры ипропорциональные счетчики, наполненные газом при повышенном давленииили имеющие большие размеры? Целесообразно ли использовать счетчики Гейгера — Мюллера больших размеров для регистрации: а) р-частиц; б) v K B a H T 0 B ?5.
От каких факторов зависит напряжение, при котором ионизационный детектор работает в гейгеровском режиме?6. В зависимости от значения нагрузочного сопротивления R счетчик Гейгера—Мюллера может работать в импульсном и токовом режиме. Сравните достоинства и недостатки счетчика как токового детектора по сравнению с ионизационной камерой, работающей в токовом режиме.7.
Ионизационный детектор последовательно облучают: а) моноэнергетическими электронами с энергией Е\ б) моноэнергетическими электронами с энергией 4£ и в) ос-частицами с энергией 2Е. Нарисуйте графики зависимости амплитуды импульсов, вызванных прохождением этих частиц, от напряжения наэлектродах детекторов, если известно, что пробеги всех частиц уложились вчувствительном объеме детекторов.8.
На чем основано гашение разряда в самогасящихся счетчиках Г е й г е р а Мюллера?9. Сравните счетные характеристики счетчиков различных типов (пропорционального, Гейгера—-Мюллера и сцинтилляционного).10. Объясните, почему за ' бластью плато на счетной характеристике счетчика Гейгера—Мюллера следует крутой подъем?11. Можно ли с помощью "торцового счетчика регистрировать ^-излучение?12. Чем обусловлен фон и каковы пути снижения фона: а) счетчика Гейгера—Мюллера; б) сцинтилляционного счетчика; в) авторадиографическогометода регистрации?13. В каких случаях можно сделать вывод, что счетчик Гейгера—Мюллеранеисправен?14. Сравните преимущества и недостатки: а) пропорциональных счетчикови ионизационных камер; б) пропорциональных счетчиков и счетчиков Гейгера—Мюллера; в) пропорциональных и сцинтилляцнонных счетчиков.15.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
