ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ УРОВНЕЙ α -РАДИОАКТИВНОСТИ Российский патент 1996 года по МПК H01J47/06 G01T1/18 

Изобретение относится к приборам для измерения интенсивности ионизирующих излучений, в частности к пропорциональным газоразрядным счетчикам, и может быть использовано для определения низких уровней α--радиоактивности.

Пропорциональные газоразрядные счетчики при измерении низких уровней α-- -радиоактивности обладают преимуществом перед другими видами счетчиков ионизирующих излучений (сцинтилляционными, полупроводниковыми), так как в специально подобранном режиме работы радиометрической установки они обладают более низким фоном [1]
Альфа-фон пропорционального газоразрядного счетчика обусловлен содержанием естественных α--радионуклидов в его конструкционных материалах. Основной вклад в α--фон счетчика вносит его металлический катод, так как в металлах содержание α---радионуклидов значительно больше, чем в органических материалах, из которых изготовлены изоляторы счетчика.

В литературе рекомендуют использовать для изготовления катодов низкофоновых счетчиков выпускаемую промышленностью медь [2] Изготовленный нами пропорциональный газоразрядный счетчик с цилиндрическим медным катодом диаметром 50 мм и длиной 300 мм, предназначенный для измерения радиоактивности радона 222, как показал эксперимент, обладает фоном 8 имп/час, которому соответствует минимально определяемая a--активность Rn 222, равная 1•10^-3 Бк.

Снижения α---фона счетчика можно достигнуть за счет изготовления его катода из более чистого металла. Так, например, для изготовления катода используют особо чистый алюминий, полученный из трипропилалюминия, имеющий поверхностную a--активность, равную 0,06 a-част/час•100 см² [3] Изготовленный из такого алюминия счетчик с катодом диаметром 50 мм и длиной 300 мм имеет a--фон, равный 0,28 имп/час (соответствующая минимально определяемая активностью Rn 222 4•10^-5 Бк). Он взят в качестве прототипа.

Недостатком данного счетчика является недостаточная чувствительность из-за довольно высокого фона при измерении низких уровней активности и высокая стоимость из-за использования в счетчике катода из высокочистого металла.

Технической задачей изобретения является уменьшение величины минимально измеряемой a--активности радиоактивных препаратов (повышение чувствительности счетчика) за счет снижения α-фона пропорционального газоразрядного счетчика, а также удешевление счетчика.

Поставленная задача достигается тем, что в пропорциональном газоразрядном счетчике, содержащем цилиндрический металлический катод и натянутую по его оси анодную нить, согласно изобретению внутренняя поверхность катода покрыта пленкой из органического диэлектрического материала, например эпоксидного клея "ЭДП" толщиной l<d≅(0,1+0,01) мм, где l величина пробега a--частиц с максимальной энергией естественного α-- -радиоактивного нуклида, который, наряду с другими находясь в металле катода, обуславливает существование α--фона счетчика.

Сопоставительный анализ изобретения и прототипа показывает, что предлагаемый счетчик отличается наличием покрытия из органического диэлектрического материала на внутренней стороне катода. Следовательно, предлагаемое решение отвечает критерию "новизна".

Анализ соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня показал, что покрытие металлов органическими составами является известным техническим приемом. Такие покрытия использовались с целью защиты от механических воздействий, агрессивных сред, α--излучений. Покрытия из органических диэлектрических материалов катодов счетчиков α--активности до сих пор не использовались, поскольку существовало предубеждение специалистов в том, что счетчики с диэлектрическим покрытием катода неработоспособны.

Вопреки этому предупреждению нами установлено, что счетчик нормально работает, если заряды, образовавшиеся в рабочем газе под действием α--излучения, успевают стекать с диэлектрического покрытия на металлический катод. Этот факт обусловлен выбором толщины покрытия l<d<0,1 мм.

Экспериментально установлено, что при толщине покрытия из эпоксидной смолы d=l≃ 0,1 мм обеспечивается максимальная скорость счета работоспособного счетчика ≃ 1000 имп/час. При увеличении этого значения толщины покрытия уменьшается его электропроводность и, как следствие, скорость счета, при которой счетчик остается работоспособным. Так, при толщине 1 мм счетчик не может изменять скорости счета, превышающие 100 имп/час. При толщине d<l фон счетчика будет увеличиваться вследствие прохождения α--частиц через покрытие в активный объем счетчика.

Толщина покрытия d из любого органического диэлектрика также может быть принята равной 0,1±0,01 мм, так как длина пробега α--частиц с максимальной энергией для естественных радионуклидов мало отличается в различных органических материалах и не превышает 0,1 мм.

Таким образом, предлагаемое решение доказывает возможность использования органических диэлектрических покрытий катода счетчика для измерения низких уровней α-радиоактивности и тем самым достижения заявляемого результата (уменьшения a-фона), что свидетельствует о соответствии решения критерию "изобретательский уровень".

Изготовленный в соответствии с изобретением счетчик с медным катодом диаметром 50 мм и длиной 300 мм имеет фон 0,14 имп/час, что в 2 раза меньше, чем в счетчике-прототипе. Если минимально измеряемую активность определять из условия равенства полезного сигнала фону, то при определении радона 222 эта величина для предлагаемого счетчика составит 2•10^-5 Бк. Коэффициент счета a-излучения радона с учетом его дочерних продуктов распада равен 2.

В качестве органического диэлектрического покрытия использовался эпоксидный клей, нанесение которого на внутреннюю поверхность катода осуществлялось следующим образом.

Расчетное количество эпоксидной смолы (4 г) смешивалось с отвердителем и помещалось внутрь цилиндрического катода. Торцы катода закрывались тефлоновыми пробками. Катод закреплялся в токарном станке и приводился во вращение. Для ускорения затвердевания смолы катод нагревался газовой горелкой до 60-80^oC. Через 20 минут эпоксидный клей затвердевает, а на внутренней поверхности катода получается ровная пленка толщиной 0,1 мм.

Предлагаемый пропорциональный газоразрядный счетчик имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом: обладает в 2 раза меньшим фоном по a-излучению и тем самым позволяет измерять более низкий уровень a---активности; не содержит дорогостоящих материалов; более прост и технологичен в изготовлении и, следовательно, более дешев.

Использованная литература
1. Глазов В.В. Глазов В.М. Предел обнаружения активности радиоактивных препаратов. Физико-химические методы анализа: Межвузовский сборник Горьковского госуниверситета 1982, с.106-107.

2. Дементьев В.А. Измерение малых активностей радиоактивных препаратов. М. 1967.

3. Зорин А. Д. Глазов В.В. Глазов В.М. и др. Выбор металла для катода низкофонового газоразрядного счетчика. Приборы и техника эксперимента. 1986, N 5, стр. 46-48.

Сущность изобретения: в пропорциональном газоразрядном счетчике внутреннюю поверхность металлического катода покрывают пленкой из органического диэлектрического материала, например эпоксидного клея "ЭДП", толщиной l меньше d меньше или равно (0,1-/+0,01) мм, где l - величина пробега альфа-частиц.

Пропорциональный газоразрядный счетчик для измерения низких уровней a радиоактивности, содержащий цилиндрический металлический катод и натянутую по его оси анодную нить, отличающийся тем, что внутренняя поверхность металлического катода покрыта пленкой из органического диэлектрического материала толщиной d, где l<d≅(0,1- 0,01) мм, где l - длина пробега a- частиц с максимальной энергией в материале покрытия для радионуклида, содержащегося в металле катода.