Способ определения удельной активности радиоактивных растворов Советский патент 1985 года по МПК G01T1/20 

00

to Предлагаемое изобретение относитс к области ядерной физики и может быт использовано в ядерном приборостроении и .радиометрии при абсолютных и относитель1Йых измерениях активности сцинтилляционным методом. Известен способ, определения удель ной активности растворов путем нанесения определённого количества рас вора на поверхность тонкой фольги или органической металлизированной пленки (подложки) с последующим высушиванием и измерением числа частиц вылетающих из источника иЗ Способ простJ однако имеет два недостатка, которые существенно снижают чувствительность и увеличивают погрешность определения удельной активности. Первый обусловлен поглощением частиц в подложке. Несмотря на то, что приготавливают очень тонкие пленки.для подложек источников, для низкоэнергетического бета-излучения погрушность определения поглощения излучения в подложке значительна. Второй недостаток связан с погло- ;щением излучения в самом радиоактивном материале, с так называемым самопоглощением. Осаждерие радиоактив. ного вещества путем испарения жидкости приводит к образованию кристал- . лов из радиоактивного вещества на инородных частицах, как правило, по периметру площади, покрытой жидкостью. Кристаллы образуются даже в том случае, когда концентрация радио акт ивных солей очень низкая. Это при водит к поглощению части частиц в кристаллах радиоактивнь1х солей, что тйкже увеличивает погрешность оп ределения удельной активности раство ра. Для уменьшения размеров кристаллов подложки источников предваритель но обрабатывают растягивающими веществами, однако полностью избавиться от образования кристаллов не удается особенно в тех случаях, когда концентрация соли в растворе высокая, Для низкоэнергетического бета-излучения самопоглощение может составлять десятки процентов, Наиболее близким к заявляемому является способ определения удельной активности радиоактивных растворов путем нанесения радиоактивной пробы на поверхность сцинтилляцирнного детектора с последующим высушиванием и измерением числа световых вспьшек с помощью радиометрического устройст- ва f2j. Радиоактивный раствор наносится непосредственно на поверхность сцинтилляционной пленкк, которая используется одновременно как детектор и как подложка источника. Погрешность, связанная с поглощением излучения в подложке, в этом случае устраняется, однако погрешность,обусловленная самопоглощением, остается, Цель изобретения - увеличение чувствительности и точности измерения за счет устранения самопоглощения излучения в радиоактивном материале. Указанная цель достигается тем, что в способе определения удельной активности радиоактивных растворов путем нанесения радиоактивной пробы на поверхность сцинтилляционного детектора с последующим высушиванием и измерения числа св,етовых спьш1ек с помощью радиометрического устройства, в качестве материала сцинтилляционного детектора используют сцинтиллятор пористой структуры, причем поверхность сцинтиллятора перед нанесением пробы обрабатывают смачивающим веществом. Пористая структура позволяет вво-дить радиоактивный раствор внутрь сцинтиллятора и после испарения жидкости радиоактивное вещество распределяется по большой поверхности опор сдинтиллятора и не собирается в отдельные крупные кристаллы, в которых поглощается излучение. Обычно для того, чтобы избавиться от самопоглощения, используют жидкие сцинтилляторы, в которые вводят радиоактивные изотопы. Однако использование твердых пористых сцинтилляторов имеет ряд значительных преимуществ . Пористые сцинтилляторы в большинстве случаев имеют более высокую сцинтилляционную эффективность. Например, сцинтилляторы антрацена и сернистого цинка, активированного серебром, имеют сцинтилляционную Эффективность в 2-4 раза вьш1е, чем жидкие сцинтилляторы. Это позволяет при измерениях активности использовать более простую измерительную аппаратуру, кроме того, упрощается технология приготовления проб, - уменьшается количество сцинтиллирующего вещества на пробу. Перед нанесением радиоактивного раствора для того, чтобы жидкость растекалась по поверхности сцинтиллятора и проникала внутрь его, по310верхность сцинтиллятора обрабать - вают смачивающим веществом. В качестве смачивающих веществ используют спирт, эфир и ряд других материалов Для получения 4п-геометрии измерении необходимо, чтобы раствор не проникал глубоко внутрь сцинтиллято ра. В этом случае на поверхность сцинтиллятора наносят четьфе-пять капель дистиллированной воды, а затем одну каплю спирта, избыток жидкости тут же удаляют и на обработанный участок наносят радиоактивный раствор. При этом радиоактивное вещество проникает внутрь сцинтиллятора всего на глубину 1-2 мг/см, чтО значительно меньше его полной толщины. При низкой концентрации носителя в ради.оактивном растворе пробу можно наносить на поверхность сцинтиллятора и без ее обработки. После нанесения пробы сцинтиллятор помещают в сущильный шкаф для испарения жидкости. Режим сушильного шкафа должен быть выбран таким образом, чтобы жидкость испарялась за мин. Для получения 4п-геометрий измерения на сцинтиллятор с радиоактивным материалом после п росушки накладывают другой аналогичный сцинти лятор без пробы таким образом, чтоб радиоактивное вещество находилось внутри сцинтилпирующего вещества. При этом получается действительно 4п-геометрия измерения, поскольку отсутствуют краевые и стеночные эффекты, присущие большинству 4п-метс дом измерения. Мелкодисперсное распределение ве щества по объему сцинтиллятора полу чают даже в том случае, когда раствор имеет очень высокую концентраци растворенного вещества, что в радио метрии используется редко. Например, на поверхность антраце новых сцинтилляторов толщиной около 30 мг/см, полученных путем нанесения антрацена на стеклянные подложк в вакууме, после обработки этиловьм спиртом наносили цветные растврры солей азотнокислого кобальта и азот нокислого никеля высокой концентрац После просушки сцинтшшяторы рас- сматривали под микроскопом. Цветных кристаллов замечено не было. О равномерном распределении соли говорит также и однотонное окрашивание сцинтиллятора. Аналогичные результаты были получены со стильбеном и сернистым цинком, активированным серебром. Для проверки чувствительности способа быпи изготовлены сцинтилляторы из антрацена толщиной 15 мг/см на светопроводящей подложке путем напыления в вакууме. Сначала на поверхность сцинтиллятора наносилось пять капель дистиллированной воды, а затем одна капля этилового спирта, избыток жидкости тут же удалялся и на об заботанный участок наносилось 0,03 г радиоактивной пробы. Для пробы использовался образцовый раствор с погрешностью измерения удельной активности ±2%. Cцi нтиллятopы с пробой помещались в сушильный шкаф на 20 мин. После этого дпя получения 4п-геометрии измерения на сцинтиллятор устанавливался другой аналогичный сцинтиллятор без пробы таким образом, чтобы радиоактивное вещество оказалось внутри сцинтилляционного материала. Детекторы устанавливались между двух фотокатодов ФЭУ 93, которые были включены по схеме суммирования. Сигналы с фотоумножителей подавались на одноканальный спектрометр импульсов. Измерения проводились при тзмпературе 20°С. Чувствительность составила 0,94-0,9,5. Это вьшге, чем получается для жидкого сцинтиялятора при температуре охлаждения -15 С, равное 0,93. Более высокое значение чувствительности, близкое к единице, несмотря на то, что измерения проводились при комнатной температуре без охлаждения указьгоает на отсутствие самопоглощения излучения. Обычно при нанесении пробы на поверхность органической или сцинтилляционгой пленок без обработки растягивающими веществами, самопоглощение для кобальта-60 составляет более 10%. Измерительная установка имела плато на счетной характеристике. Зависамость скорости счета от уровня дискриминации для определения точек на плато линейный- характер, и при экстрополяции к нулевому уровню дискриминации прямые пересекались в одной точке, значение которой соответ ствовало величине нанесенной активности с погрешностью, не превышающей погрешность измерения. Это также подтверждает отсутствие самопоглощения излучения. Таким образом.

j1082

предлагаемый способ позволяет проводить абсолютные измерения активности, измерения можно проводить при комнатной температуре без применения охлаждения детектора.

Применение предлагаемого способа определения удельной активности обеспечивает следующие преимущества:

повышение сцинтилляцибнной эффективноста, чувствительности и точности определения активности, особенно для нуклидов, испускающих бета-частицы с низкой г1эаничной энергией, таких как углерод U, третий;

простота приготовления детектора с пробой и проведение измерений большинства нуклидов- при нормальной температуре-,

использование более простых электронных схем;

уменьшение расхода сцинтилляцйонного материала.

Перечисленные преимущества дадут существенный экономический эффект при использованиипреллагаемого способа.

СПОСОБ ОПРВДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ РАСТВОРОВ путем нанесения ргщиоактивной пробы на поверхность сцинтшшяционного детектора с последующим высушиванием и измерением числа световых вспышек с помощью радиометрического устройства, о тлич ающийс я тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности измерения за счет устранения самопоглощения излучения в материале пробы, в качестве материала сцинтилляцнонного детектора используют сцинтнллятор пористой структуры, причем поверхность сцинтиллятора перед нанесением пробы обрабатывают смачивакицим веществом.