Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


 раткие теоретические сведени€. –адиометрические методы обычно объедин€ют в одну группу €дерно-физических методов, основанных на использовании €дерных реакций




 

–адиометрические методы обычно объедин€ют в одну группу €дерно-физических методов, основанных на использовании €дерных реакций, сопровождающихс€ различными видами радиоактивных излучений. ¬ одних случа€х радиоактивное излучение €вл€етс€ следствием естественного распада €дер атомов (U238, Ra226, Th232, K40 и др.), в других случа€х этот распад обеспечивают искусственно при Ђбомбардировкеї (облучении) атомов со стабильными изотопами быстро лет€щими

(с большой энергией) частицами-нейтронами и протонами. Ќо независимо от того, используетс€ ли радиоактивный изотоп естественного происхождени€ или он получен искусственным путем, испускаемое радиоактивное излучение всегда обусловлено €дерной реакцией, в ходе которой суммарное число зар€дов (пор€дковые номера элементов) и нуклонов (массы атомов) сохран€етс€ неизменным.

»спускаемое радиоактивное излучение €вл€етс€ характеристическим свойством радиоактивного изотопа, которое может быть использовано как при качественной идентификации радиоактивного элемента, так и при его количественном определении.

ќсновными радиоактивными излучени€ми, широко примен€емыми в аналитической химии, €вл€ютс€ α- и β- частицы, γ-лучи и нейтронные потоки. α-излучение представл€ет собой поток дважды ионизированных положительно зар€женных атомов гели€ () Ц α-частиц; β-излучение Ц это поток электронов. γ-излучение €вл€етс€ очень коротковолновым (10Ц9Ц10Ц10 см) электромагнитным излучением большой энергии и проникающей способности, по своей физической природе не отличаетс€ от рентгеновских лучей. ѕотоки незар€женных частиц Ц нейтронов, в основном, получают искусственным путем при €дерных реакци€х.

ќчень широкое практическое применение получили радиоактивные изотопы, как радиоактивные индикаторы (метод меченных атомов). ƒобавление радиоактивного изотопа в качестве индикатора дает возможность проследить за поведением элемента в различных химических реакци€х, провести его идентификацию и даже количественное определение.

«акон радиоактивного распада. ѕосто€нна€ распада. ѕериод полураспада

ѕри радиоактивном распаде дол€ распавшихс€ в данный момент времени €дер атомов (скорость распада) пр€мо пропорциональна общему количеству €дер N:

. (3.1)

 оэффициент пропорциональности λ, характеризующий веро€тность распада €дра, называетс€ посто€нной распада, а знак Ђминусї указывает на уменьшение количества нераспавшихс€ €дер. Ёто основной закон радиоактивного распада справедлив только при большом количестве €дер, а при малом их количестве наблюдаютс€ веро€тностные (статистические) колебани€ (флуктуации) скорости распада относительно ее среднего значени€.

 

–исунок 3.1 Ц √рафическа€ иллюстраци€ закона радиоактивного распада: N 0 Ц количество €дер в начальный момент времени; N Ц количество €дер, не распавшихс€ через врем€ t; T 1/2 Ц период полураспада

 

ќбозначив в уравнении (3.1) количество €дер в начальный момент времени t =0 как N 0 и проинтегрировав дифференциальное уравнение, получим выражение основного закона радиоактивного распада в интегральной форме:

 

, (3.2)

 

здесь N Ц количество €дер атомов, нераспавшихс€ через промежуток времени t. √рафическа€ иллюстраци€ закона радиоактивного распада показана на рис. 3.1.

—огласно уравнению (3.2), активность ј препарата всегда пропорциональна числу €дер содержащихс€ в данный момент в препарате; отсюда следует, что

. (3.3)

 

ѕри регистрации радиоактивных частиц всегда регистрируетс€ только их часть, обусловлива€ активность I, котора€ также пр€мо пропорциональна активности препарата.

 

I = φA, (3.4)

 

величину φ называют коэффициентом счета.

–егистрируема€ активность I также подчин€етс€ тому же закону:

 

. (3.5)

”равнени€ (3.2), (3.3) и (3.5) обладают той особенностью, что дл€ них выбор начального времени не имеет никакого значени€. ѕоэтому в качестве Ђнулевого времениї может быть любой произвольный момент.

¬ажным следствием основного закона радиоактивного распада €вл€етс€ то, что вне зависимости от выбора начального момента половина радиоактивного препарата распадаетс€ точно за один и тот же промежуток времени. Ётот промежуток времени называетс€ периодом полураспада и обозначаетс€ T 1/2. ѕериод полураспада в соответствии с законом распада определ€етс€ простым соотношением

 

,

 

которое легко получить, использу€ любое из уравнений (3.2), (3.3) или (3.5) при t = T 1/2 и N =0.5N0, A =0.5 A 0 или I =0.5 I 0.

 

–егистраци€ радиоактивных излучений

¬ радиометрических методах в основном, примен€етс€ два вида регистрации радиоактивного излучени€ Ц ионизационные и сцинтилл€ционные методы. ¬ первой группе приборов (счетчиков) используетс€ принцип ионизации пролетающими радиоактивными частицами (α, β, γ) газа, которым заполнен внутренний объем счетчика.   ним относ€тс€ ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и счетчики √ейгера. ¬о всех этих счетчиках во внутреннем объеме наход€тс€ электроды, на которые подаетс€ напр€жение. ќбразующиес€ при ионизации газа-наполнител€ ионы и электроны разр€жаютс€ на соответствующих электродах (катоде и аноде), обеспечива€ по€вление в цепи ионизационного тока. ¬озникающий в результате ионизации ток пропорционален числу пролетевших через внутренний объем счетчика радиоактивных частиц. Ќа этом и основана регистраци€ некоторой посто€нной части (в пределах флуктуации) интенсивности радиоактивного излучени€. »онизационна€ камера примен€етс€, в основном, дл€ регистрации α-частиц.  роме того импульсные ионизационные камеры позвол€ют получать энергетические спектры α-частиц, т.е. зависимость интенсивности излучени€ (активности I) α-частиц от их энергии .

¬ пропорциональных счетчиках используетс€ посто€нный рост числа электронов пропорционально первичным, по€вившимс€ при ионизации газа-наполнител€ пролетающими радиоактивными частицами. ѕервичные электроны, ускор€€сь электрическим полем, сталкива€сь с нейтральными атомами или молекулами, ионизируют их и по€вл€ютс€ вторичные электроны и т.д. ¬озникает цепна€ лавина электронов, а их общее регистрируемое число пропорционально числу первичных ионов, образованных на пути одной радиоактивной ионизирующей частицы или фотона γ-излучени€. ѕропорциональные счетчики так же, как и импульсные ионизационные камеры позвол€ют дискриминировать (различать) излучени€ различной энергии не только α-частиц, но и β-частиц. ѕропорциональные счетчики примен€ют дл€ косвенной регистрации нейтронов. ѕоскольку нейтроны €вл€ютс€ незар€женными частицами, пр€мыми ионизационными методами их зарегистрировать нельз€. Ќо их можно регистрировать, если в состав газа-наполнител€ ввести фторид бора. ѕролетающий через объем счетчика нейтрон взаимодействует с атомом бора по €дерной реакции:

 

.

 

ѕо интенсивности α-излучени€ косвенно определ€ют эквивалентное нейтронное излучение.

I
р

–исунок 3.2 Ц —четна€ характеристика счетчика √ейгераЦћюллера: I Ц регистрируема€ радиоактивность; Ц накладываемое напр€жение; р Ц рабочее напр€жение счетчика

 

ѕринцип действи€ счетчиков √ейгера аналогичен действию ионизационных камер. —четчики √ейгера изготавливаютс€ различных форм и конструкций: цилиндрические, торцовые со слюд€ным окошком и с радиоактивным наполнением. Ѕывают и Ђпогружные счетчикиї дл€ исследовани€ жидкостей. ¬се счетчики √ейгера работают при более высоких напр€жени€х и требуют предварительного установлени€ рабочего напр€жени€ (рис. 3.2).

—цинтилл€ционные счетчики чаще используют при регистрации нейтральных частиц Ц нейтронов, которые, пролета€ через объем счетчика, вызывают люминесценцию (сцинтилл€цию) вещества-люминофора, содержащегос€ в счетчике. »нтенсивность возникающей люминесценции пропорциональна интенсивности регистрируемого радиоактивного излучени€ под действием которого и происходит люминесценци€.

¬о всех электрических счетчиках (кроме сцинтилл€ционных) существует Ђмертвое врем€ї, в течение которого счетчик не реагирует на пролетающие радиоактивные частицы. Ёто врем€, в течение которого положительно зар€женные ионы разр€жаютс€ на катоде.

ѕри регистрации α-частиц предпочтение отдаетс€ ионизационным камерам и сцинтилл€ционным счетчикам, которые очень эффективны при регистрации γ-излучени€.

¬ исключительных случа€х дл€ более полной, близкой к абсолютной регистрации радиоактивных частиц примен€ют так называемые Ђчетырехпийные счетчикиї (4π радиан) Ц счетчики в форме сферы (шара) с внутренней регистрирующей поверхностью.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-10-01; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 546 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

“ак просто быть добрым - нужно только представить себ€ на месте другого человека прежде, чем начать его судить. © ћарлен ƒитрих
==> читать все изречени€...

1397 - | 1215 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.013 с.