М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2012) (1133850)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В. ЛомоносоваХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТКАФЕДРА РАДИОХИМИИПРАКТИКУМОсновы радиохимии и радиоэкологииМОСКВА 2012Практикум«Основы радиохимии и радиоэкологии» подготовленколлективом преподавателей кафедры радиохимии Химическогофакультета МГУ имени М.В. Ломоносова в составе:Абрамов Александр Афанасьевич,Алиев Рамиз Автандилович,Афанасов Михаил Иванович,Бадун Геннадий Александрович,Бердоносов Сергей Серафимович,Калмыков Степан Николаевич,Куликов Леонид Алексеевич,Северин Александр Валерьевич,Чернышева Мария Григорьевна.Под редакцией д.х.н., доцента Афанасова М.И.Утверждено учебно-методической комиссиейХимического факультета МГУ имени М.В.Ломоносовав качестве учебного пособияПРАКТИКУМ“ОСНОВЫ РАДИОХИМИИ И РАДИОЭКОЛОГИИ”.Под редакцией М.И. Афанасова – 2-е издание, переработанное и дополненное - М.: Химический факультет МГУ им.
М.В. Ломоносова, 2012 Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 20122Кафедра радиохимии с момента ее основания в 1959 г. проводила обучение студентов Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова по курсу «Метод радиоактивных индикаторов в химии». В последние годы в связи с возрастающей необходимостью экологического, в том числе и радиоэкологического мониторинга средыобитания, курс был трансформирован в «Основы радиохимии и радиоэкологии».Настоящее учебное пособия является дополненным и переработанным изданиемпрактикума «Основы радиохимии и радиоэкологии», выпущенным в 2008 г. В данномпособии приведены 12 типов лабораторных работ (как правило, по учебному планустуденты выполняют 6-7 работ) с кратким теоретическим введением к каждой работе.Лабораторные работы условно распределены по 3 модулям:1. радиоактивность и методы регистрации радиоактивных излучений;2.
контроль радиационной обстановки и радиоактивность окружающейсреды;3. применение радионуклидов в химии, медицине и других областях наукии техники.В пособии на примере ряда практических работ рассматриваются вопросы математической статистики и обработки результатов измерений. В пособие включенырасчетные задачи по некоторым разделам курса для самостоятельного решения. Приведены необходимые для расчетов справочные таблицы.Теоретический материал курса (радиоактивные превращения, законы распада инакопления радионуклидов, взаимодействие излучения с веществом и его регистрация, особенности поведения и методы разделения радионуклидов, применение радионуклидов в научных исследованиях) приведен в учебнике «Радиоактивные индикаторы в химии.
Основы метода» под редакцией Лукьянова В.Б. (М.; Высшая школа,1985). Более подробно разделы курса изложены в новом учебном пособии профессораБекмана И.Н. «Радиохимия, том I. Радиоактивность и радиация» (М.; ОнтоПринт,2011). Кроме того, современное состояние исследований радиоактивности окружающей среды подробно рассмотрено в актуальном труде сотрудников кафедры Сапожникова Ю.А., Алиева Р.А. и Калмыкова С.Н. «Радиоактивность окружающей среды.Теория и практика» (М.; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006).3РАБОТА 1.
ИЗМЕРЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ СЧЕТЧИКОВГЕЙГЕРА-МЮЛЛЕРА1.1. Принцип работы газовых ионизационных детекторовЯдерное излучение в подавляющем большинстве случаев регистрируется с помощью детекторов – устройств, преобразующих энергию ядерного излучения в соответствующие электрические сигналы, которые затем измеряются и записываются радиометрической аппаратурой. Работа детекторов основана на ионизирующем действииизлучения или эффектах, обусловленных ионизацией вещества.
Ниже кратко рассматривается механизм регистрации ядерного излучения с помощью газовых ионизационных детекторов, среди которых наибольшее применение находят счетчики Гейгера-Мюллера.Детекторы представляют собой заполненное газом устройства с двумя электродами,на которые подается высокое напряжение (схема включения на рис. 1.1). Под действием электрического поля электроны и ионы, образовавшиеся при прохожденииядерной частицы (фотона) через рабочий объем детектора, направленно перемещаются к электродам.
При этом происходит «разряд» источника высокого напряжения через газовую среду и создается13разность потенциалов (выходCной сигнал) на сопротивленииR. Амплитуда выходного сигнала во многом определяетсяпроцессом развития разряда,R5который, в свою очередь, зави2сит от приложенного напряжения, конструкции детектора+4и состава газа-наполнителя.В настоящей работе используются цилиндрические самогасящиеся галогенные счетчики Гейгера-Мюллера типаРис.
1.1. Схема включения газового счетчика:СТС, рабочий объем которых1- анод; 2 – катод; 3 – изолятор; 4- источникзаполнен смесью аргона (освысокого напряжения; 5- блок регистрации;новной компонент) и хлораR – нагрузочное сопротивление; C - конденсаторили паров брома (гасящая добавка). Стенки цилиндра являются катодом, а натянута пооси счетчика тонкая металлическая нить – анодом. На электроды подается рабочеенапряжение 400÷450 В. Поскольку диаметры электродов различаются между собой всотни раз, напряженность поля вблизи нити на 2-3 порядка выше, чем около стенкицилиндра. Следует отметить, что цилиндрический катод-стенка и расположенный коаксиально анод-нить являются общим элементом конструкции счетчиков ГейгераМюллера любого типа.Счетчики Гейгера-Мюллера характеризуются тем, что в некотором интервале подаваемого на электроды напряжения амплитуда выходного сигнала не зависит отэнергии ядерной частицы.
Рабочее напряжение, от правильного выбора которого вомногом зависит стабильность работы счетчика, должно соответствовать середине это4го интервала. В регистрирующих приборах, которые, как правило, снабжены детекторами определенного типа, требуемое (указанное в паспорте) постоянное напряжениеподдерживается автоматически.Рабочее напряжение обеспечивает появление так называемого «прерываемого коронного разряда».
Электроны и ионы, образовавшиеся как при прохождении ядернойчастицы (фотона) через рабочий объем детектора, так и на следующих стадиях развития разряда, ускоряются электрическим полем и приобретают энергию, достаточнуюдля ионизации и возбуждения большого числа атомов. В результате в пространствевблизи анода образуются лавины заряженных частиц. Фотоионизация молекул галогена и материала катода электромагнитным излучением возбужденных атомов аргонаспособствует мгновенному распространению разряда вдоль всей длины анода.
В рабочем объеме детектора образуется до 109 пар ионов, причем их число не зависит отпервичной ионизации.Электроны быстро (менее, чем за 106 с) собираются на аноде, что вызывает импульс напряжения на сопротивлении R и позволяет зарегистрировать частицу.
Приэтом вокруг анода остается «чехол» малоподвижных положительных ионов и напряженность поля уменьшается настолько, что разряд прерывается, а следующаяядерная частица не может вызвать новых лавин. Счетчик будет готов регистрироватьновую частицу тогда, когда пространственный положительный заряд переместится ккатоду и разность потенциалов между электродами достигнет порогового значения,при котором возможен коронный разряд. Время восстановления «работоспособности» детектора определяется в основном скоростью дрейфа положительных ионов исоставляет примерно 104 с, что соответствует минимальному интервалу времени между двумя последовательными частицами, которые могут быть зарегистрированыраздельно (разрешающее время детектора ).Необходимо отметить, что в счетчике, заполненным только аргоном, после восстановления напряжения на электродах коронный разряд развивается уже без участияядерной частицы.
Нейтрализация положительных ионов аргона на катоде и (или)фотоионизация материала стенок приводит к появлению свободных электронов, которые порождают новые ионные лавины и, соответственно, ложный импульс. Через104 с цикл повторяется. В результате возбуждается прерывистый коронный разряди детектор становится нечувствителен к ядерным излучениям.
Для устранения ложных разрядов в рабочий объем вводят вещества, молекулы которых имеют существенно более низкий потенциал ионизации, чем атомы аргона. При столкновениях ионы аргона передают заряд и энергию возбуждения молекулам примеси. Дезактивацияэтих возбужденных молекул происходит, в основном, безизлучательно и сопровождается их диссоциацией. Таким образом, гасящие добавки резко уменьшают вероятность появления ложных импульсов и полностью исключают возможность возникновения «неуправляемого» коронного разряда.Развитие прерываемого коронного разряда предопределяет большую амплитудувыходного импульса и, соответственно, высокую чувствительность счетчика: частица, создавшая хотя бы одну пару ионов, будет зарегистрирована. Это делает счетчикиособенно удобными для регистрации –частиц, имеющих непрерывный спектр энергий. Вместе с тем независимость амплитуды импульса от энергии ионизирующейчастицы не позволяет использовать счетчики Гейгера-Мюллера в спектрометрических исследованиях.Важными характеристиками счетчиков являются фон и разрешающее время.5Фон (скорость счета фона) – число импульсов, зарегистрированных прибором вединицу времени, в отсутствие исследуемых радиоактивных препаратов.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
