В.Б. Лукьянов - Радиоактивные индикаторы в химии (1133872), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Далее находят номер канала,отвечающий пику полного поглощения, и, используя градуировочный график, определяют энергию у-квантов. Сравнивают полученныезначения с табличными и устанавливают, какому именно радионуклиду принадлежат 7-кванты с найденной энергией. Следует иметь ввиду,что найти все энергии 7-квантов, указанные в таблицах для данногорадионуклида, на обычном спектрометре, как правило, не удается.
Те7-кванты, процент появления которых при радиоактивном распадемал, «не проявляются» на получаемых описанным способом спектрах.Для идентификации неизвестного нуклида по у~спектру достаточно,чтобы совпали основные линии 7-спектра (т. е. энергии, соответствующие 7-квантам, вероятность появления которых на каждый акт распадасоставляет 10% и выше).I п|J/0,6J•--ол A1уfj(120kO60[ 80Номер каналаРис.
46. Градуировочныйграфик для сцинтилляционного у-спектрометраIJ—1—|11И\[-\Г 1)Н-V/10136А 31/100f1jffОАPin1fi20II\30%f\р1-1\U050Номер канала/6017пРис. 47. 7~Спектр, полученныйпри индентификации радионуклида (иода-131)Пример 28. Рассмотрим процедуру идентификации радионуклида по уизлучению с помощью амплитудного анализатора.Прежде всего необходимо настроить анализатор на интервал энергий, отвечающий энергиям ^-квантов исследуемого радионуклида. Предварительно грубо оценивают, в какой области лежат энергии ^-квантов неизвестного радионуклида. Пусть, например, установлено, ,что £ лежит в интервале 0,2—0,8 МэВ.Для простоты примем, что используются первые 100 каналов анализатора.
Настроив эти каналы на указанный интервал энергий, следует проградуировать ихпо энергиям и построить график зависимости энергии от номера канала. Дляградуировки используем два препарата, один из которых содержит 2 0 3 H g , aдругой — 1 3 7 C s -}- 1 3 7 п 1 Ва. Энергии у-квантов, испускаемых этими препаратами,равны 0,28 и 0,66 МэВ (см. табл. П.1). Анализ у-спектров, снятых на анализаторе, позволяет сделать вывод, что пик полного поглощения у-спектра в случае203Hg соответствует каналу № 28, а в случае 1 3 7 Cs-j- 1 3 7 m Ba — каналу № 66." Таким образом, в канал № 28 попадают импульсы, соответствующие энергии0,28 МэВ, а в канал № 66 — импульсы, соответствующие энергии 0,66 МэВ.По результатам измерения строим градуировочный график, изображенныйна рис.
46. График, в частности, показывает, что максимальная амплитуда импульсов, которую может зарегистрировать 80-й канал анализатора при даннойнастройке, соответствует энергии у ~ к в а н т о в в 0,8 МэВ.Далее снимаем у-спектр исследуемого радионуклида. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
