Обнаружение и измерение радиоактивности

Для количественного определения радиоактивности используются понятия абсолютной активности и удельной активности. Абсолютная активность радиоактивного вещества измеряется в единицах, называемых кюри. Удельная активность радиоактивного вещества - это радиоактивность единицы массы данного вещества. Поскольку большинство радиоизотопов существуют в смеси с устойчивыми изотопами, удельная активность является мерой относительного содержания радиоизотопов. Удельная активность измеряется числом распадов в минуту или числом распадов в секунду. Однако на практике удается регистрировать только определенную часть подлинного количества распадов и, следовательно, осуществлять их относительный подсчет.

Единица измерения радиоактивности - кюри Это количественная мера радиоактивности образца какого-либо вещества, в котором распад происходит с такой же скоростью, как в 1 г радия-226, т. е. со скоростью распадов в секунду. Милликюри соответствует распадов в секунду, а микрокюри распадов в секунду.

Заметим, что 1 г радия-226 выделяет радона в сутки.

Одним из первых устройств для обнаружения радиоактивного излучения была специальная камера, которую изобрел Чарлз Т. Р. Вильсон в 1911 г. Камера Вильсона содержит очищенный от пыли воздух, который насыщен парами воды. Этот воздух заставляют быстро расширяться, в результате чего происходит пересыщение находящихся в нем водяных паров. Пропускаемое сквозь камеру ионизирующее излучение приводит к образованию ионов, играющих роль центров зародышеобразования, на которых из пересыщенного пара конденсируются крохотные капельки воды. В результате удается проследить траектории образования ионов (треки) и сфотографировать их.

В настоящее время для обнаружения и измерения радиоактивности используются разнообразные методы. Ниже рассмотрены три таких метода: ионизация газа, сцинтилляционные и фотохимические методы.

Ионизация газа.

На ионизации газа основано действие счетчика Гейгера-Мюллера, схематически изображенного на рис. 1.24. Основной частью этого прибора является металлическая трубка, заполненная аргоном. Излучение попадает в трубку через слюдяное окно и ионизирует аргон. Положительные ионы аргона перемещаются к катоду, а электроны - к аноду. Это приводит к появлению импульса электрического тока, который затем можно усилить и зарегистрировать. Импульсы тока регистрируются по щелчкам в наушниках прибора, по вспышкам сигнальной лампочки или по цифровым показаниям прибора.

Рис. 1.24. Счетчик Гейгера-Мюллера.

Сцинтилляционные методы.

Некоторые материалы обладают способностью, поглощая энергию радиоактивного излучения, превращать ее в световое излучение. Одним из таких веществ является сульфид цинка. От каждого попадания в него радиоактивной частицы возникает слабая вспышка света. Сцинтилляционный счетчик состоит из фотоэлектронной трубки с окошком, покрытым сульфидом цинка. Вспышки света приводят к возникновению в фотоэлектронной трубке импульсов электрического тока. Эти импульсы усиливаются и подсчитываются.

Фотохимические методы.

Методы этого типа иногда называют авторадиографией. Радиоактивный образец помещают на слой фотографической эмульсии, содержащей галогениды серебра. Радиоактивность образца оценивается после проявления пленки при ее рассмотрении под сильным увеличением.