Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
A = а? av/a?y.
(10.11)
(10.10)
309- долю поглощаемой в калориметре энергии /к, можно связать количество выделяющегося в калориметре тепла q в 1 сек с активностью источника А:
q = QM- (10.12)
Аналогия этой формулы с общим выражением (10.2) очевидна. Геометрический фактор здесь практически равен единице, поскольку выполняются условия 4я-геометрии; эффективность детектора также можно считать равной единице, поскольку, как это всегда бывает при интегральных измерениях, каждая порция энергии дает свой вклад в суммарный эффект; поправки на самопоглощение, рассеяние и поглощение излучения в стенках ампулы вводить не требуется. В этом и есть одно из основных преимуществ метода. В результате с точностью до множителя /к активность равна числу порций энергии q/Q, получаемых калориметром от источника.
Следует отметить, что при измерениях с калориметром безразлично, какие частицы образуются при распаде. Важно лишь, чтобы вся энергия распада оставалась в калориметре. Поэтому применять калориметрический метод при определении активности источников, дающих проникающее излучение (большой энергии у-кванты или нейтроны), не рекомендуется.
Основной недостаток калориметрического метода связан с его низкой чувствительностью. Источник активностью в 1 кюри выделяет в течение 1 ч количество тепла, равное 5/KQ кал (здесь Q в Мэв). Поэтому метод годится для измерений активности лишь достаточно мощных источников.
Погрешность метода складывается из погрешностей тепловых измерений, погрешностей в принимаемых значениях Q и погрешностей при определении поправочного множителя /к. Последние особенно велики, если значительная доля энергии распада приходится на проникающее излучение.
§ 10.3. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ а-ЧАСТИЦ
Общие замечания. Поскольку пробег а-частиц в твердых веществах измеряется микронами, образцы а-активных веществ для абсолютных измерений следует изготавливать в виде очень тонких слоев или пленок, иначе поправки на самопоглощение частиц в источнике и связанные с их введением погрешности будут слищком велики. По этой же причине между источником и рабочим телом детектора не должно быть толстых перегородок или стенок. Лучше всего, если это только возможно, ввести источник непосредственно в рабочее тело детектора.
Измерения с малыми телесными углами. При проведении измерений с быстрой сменой образцов, а также в нестационарных условиях (например, при дозиметрических обследованиях) вводить об-
310- разцы внутрь детектора неудобно. Иногда невозможно даже приблизить детектор вплотную к источнику. В подобных случаях приходится вести измерения методом малого телесного угла.
Наиболее распространенные детекторы при подобных измерениях — ионизационные камеры и счетчики с тонкими окошками, сцинтилляторы из NaI, CsI, ZnS, пластиковые сцинтилляторы и полупроводниковые детекторы. Использование сцинтилляционных счетчиков для регистрации а-частиц затрудняется тем, что, как уже отмечалось в гл. 7, световой выход от а-частиц во всех сцинтилляторах оказывается значительно ниже, чем от ?-частиц той же энергии. Так, при энергии 5 Мэв отношение световых выходов от а- и ?-час-тиц равно 0,5 для кристалла NaI и примерно 0,1 для пластических сцинтилляторов. Энергетическое разрешение, даваемое кристаллами типа NaI, хотя и уступает ионизационной камере с сеткой, но оказывается значительно выше, чем у пластических сцинтилляторов. Поэтому если не требуется высокое временное разрешение, то при регистрации а-частиц используют обычно кристаллы галоидных солей щелочных металлов. При этом, так как пробег а-частиц в плотном веществе очень мал (а-частицы с энергией 5 Мэв имеют пробег в кристалле NaI около 0,03 мм), можно использовать кристаллы в виде тонких пластинок (толщиной в доли миллиметра). Это приводит к существенному снижению фона от ?- и у-излучений. В одной из работ описано применение кристаллов NaI размером 2,5x2,5 см и толщиной в несколько десятых долей миллиметра, позволявших регистрировать а-частицы без заметного ухудшения разрешающей способности.
Широкое распространение для регистрации а-частиц получил ZnS, активированный серебром, световой выход в котором в 3 раза больше, чем в кристаллеNaI. Основной недостаток ZnS заключается в том, что его невозможно получать в виде монокристаллов больших размеров, поэтому его применяют в виде мелкого порошка, толщина слоя которого должна быть порядка пробега а-частицы, т. е. около 8 мгісм2 при Ea да 5 Мэв. Другой недостаток ZnS состоит в том, что энергетическое разрешение хуже, чем у NaI, поскольку слой порошка пропускает лишь часть света. Зато по весьма низкому уровню фона счетчики с ZnS имеют преимущества даже перед газовыми счетчиками: использование слоя ZnS диаметром около 5 см позволяет довести фон до 0,3 отсчетов в 1 ч. Обычно ZnS применяется в счетных приборах (например, дозиметрических) в условиях, когда а-активный образец можно подвести практически вплотную к сцин-тиллирующему слою, который в свою очередь нанесен прямо на торцовую поверхность фотоумножителя. При таких условиях геометрический фактор достигает значений 0,3—0,4.
