СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ α ИЛИ β АКТИВНОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1998 года по МПК G01T1/167 

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики и может быть использовано в различных задачах технической физики и экологии.

Известен способ измерения радиоактивности жидкости, заключающийся в том, что исследуемую жидкость растворяют в жидком сцинтилляторе и измеряют число сцинтилляций за определенный промежуток времени [1]. Недостатком способа является то, что обычно введение исследуемой жидкости в сцинтиллятор приводит к существенному ухудшению его сцинтилляционных свойств.

Лучшие результаты могут быть получены при использовании дисперсных сцинтилляторов, помещаемых в исследуемую жидкость. Способ заключается в том, что пробу исследуемой жидкости помещают в замкнутый сосуд, в жидкость вводят дисперсный (в виде гранул) сцинтиллятор и регистрируют число сцинтилляций за определенный промежуток времени (прототип) [2]. Недостатком прототипа является малая чувствительность способа и сложность, обусловленная необходимостью введения в исследуемую жидкость дисперсного сцинтиллятора.

Целью изобретения является создание способа измерения альфа- или бета-активности жидкости, обладающего большой чувствительностью и быстродействием.

Предлагаемый способ заключается в том, что пробу исследуемой жидкости помещают в замкнутый сосуд и регистрируют эффекты, вызываемые в жидкости заряженными частицами, отличающийся тем, что исследуемую жидкость переводят в перегретое состояние, при этом степень перегрева устанавливают достаточной для регистрации альфа-частиц, измеряют время жизни перегретого метастабильного состояния жидкости, по которому определяют альфа-активность жидкости. Если альфа-излучение в жидкости отсутствует, то устанавливают степень перегрева, равной величине, при которой происходит регистрация бета-частиц. По времени жизни перегретого метастабильного состояния определяют бета-активность жидкости. Например, если радиоактивность жидкости равна 3•10^-11 Ки/л, то среднее время жизни до вскипания перегретой жидкости составит ~ 1 с. Для радиоактивности 3•10^-12 Ки/л среднее время жизни ~ 10 с. Изменяя объем пробы исследуемой жидкости, можно изменять среднее время до вскипания перегретой жидкости в нужных (удобных для измерения) пределах. В любом случае радиоактивность жидкости определяется в течение нескольких секунд; способ обладает быстродействием.

Способ позволяет измерять радиоактивность жидкости, загрязненной различными изотопами. Для вскипания жидкости при действии на нее альфа-частиц требуется меньший перегрев, чем при действии бета-частиц. Поэтому, изменяя степень перегрева жидкости, можно "настраивать" жидкость для регистрации либо альфа-излучения, либо бета-излучения.

Предлагаемый способ может применяться для измерения радиоактивности воды. Для расширения диапазона измеряемых концентраций радиоактивных веществ берут пробы различного объема так, чтобы среднее время жизни метастабильного состояния составляло несколько секунд.

Нагрев жидкости осуществляют импульсным инфракрасным или лазерным излучением. В ряде случаев можно использовать высокочастотное электромагнитное поле (СВЧ) или резкое уменьшение гидростатического давления, как в обычных пузырьковых камерах. Для создания необходимого перегрева можно использовать ультразвук.

Необходимую степень перегрева для данной жидкости устанавливают экспериментально, проводя измерения времени жизни метастабильного состояния τ при различных концентрациях заданных радиоактивных веществ, введенных в исследуемую жидкость.

Способ был реализован с помощью пузырьковой камеры, заполненной фреоном.

Сущность изобретения: исследуюмую жидкость помещают в замкнутый сосуд и переводят ее в перегретое состояние. Степень перегрева устанавливают достаточной для регистрации α - частиц. Измеряют время жизни метастабильного состояния жидкости, по которому определяют α - активность жидкости. В случае, если α - излучение в жидкости отсутствует, устанавливают степень перегрева равной величине, при которой происходит регистрация β - частиц. Определять β - активность жидкости по времени жизни ее перегретого метастабильного состояния. 1 с. и 6 з.п. ф-лы.

1. Способ измерения α- или β- активности жидкости, заключающийся в том, что пробу исследуемой жидкости помещают в замкнутый сосуд и регистрируют эффекты, вызываемые в жидкости заряженными частицами, отличающийся тем, что исследуемую жидкость переводят в перегретое состояние, при этом степень перегрева устанавливают достаточной для регистрации α- частиц и измеряют время жизни перегретого метастабильного состояния жидкости, по которому определяют α- активность жидкости, если α- излучение в жидкости отсутствует, то устанавливают степень перегрева равной величине, при которой происходит регистрация β- частиц, и по времени жизни перегретого метастабильного состояния определяют β- активность жидкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исследуемой на радиоактивность жидкости используют воду. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для создания перегрева жидкости осуществляют импульсный нагрев жидкости инфракрасным или лазерным излучением. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что импульсный перегрев жидкости осуществляют высокочастотным электромагнитным излучением. 5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для создания необходимого перегрева осуществляют резкое уменьшение гидростатического давления жидкости. 6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что степень перегрева, необходимую для достижения заданного времени жизни τ метастабильного состояния данной жидкости, устанавливают экспериментально, проводя измерения τ при различных концентрациях заданных радиоактивных веществ. 7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для создания перегрева в объеме жидкости создают ультразвуковое поле.