Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Величина последнего коэффициента в (10.21) /0 находится обычно также экспериментально: между источником и счетчиком помещают алюминиевые фольги различной толщины (алюминий, слюда и воздух имеют примерно одинаковые массовые коэффициенты поглощения ?-частиц), снимают зависимость числа отсчетов счетчика от общей толщины материала (в мг/см2), а затем экстраполируют полученные результаты к нулевой толщине. Величина /0 очень сильно зависит от энергии ?-частиц. Так, окошко из слюды толщиной 3 мг/см2 поглощает около 7% частиц при максимальной энергии ?-спектра 1 Мэв и 30% при энергии 0,3 Мэв. Если поправка на поглощение оказывается очень большой, то определение значений /0 методом экстраполяции оказывается ненадежным. Рассеяние в воздухе при расстояниях между источником и окном счетчика порядка нескольких сантиметров и при малой энергии ?-частиц может увеличивать число отсчетов до 5%. Соответствующую поправку можно найти, откачивая воздух из домика или изменяя расстояние между счетчиком и источником.
Типичное значение s при регистрации ?-частиц в геометрии с малым телесным углом с учетом всех перечисленных выше факторов оказывается порядка 0,03. Из-за большого числа поправок, многие из которых находятся с недостаточно высокой точностью, суммарная погрешность получается довольно большой, достигая 5—10%, и лишь в отдельных наиболее благоприятных случаях ее удается
318- снизить до 2—3%. Поэтому метод малого телесного угла чаще используется для относительных измерений.
4л — ?-счетчики. Для измерений активности бета-источников метод 4я-геометрии особенно эффективен, так как он позволяет исключить необходимость внесения большинства трудно определяемых поправок. 4я-Геометрия реализуется расположением ?-источ-ника между двумя пропорциональными, сцинтилляционными или полупроводниковыми счетчиками (рис. 10.5). Источник и подложка, на которую он нанесен, должны быть достаточно тонкими, чтобы поправочные коэффициенты /и и /р на поглощение ?-частиц в них были невелики (рассеяние ?-частиц в материале источника и в подложке в 4я— ?-счетчике не существенно). Кроме того, нет необходимости точно вычислять фактор G, который примерно равен 1, а также находить коэффициент/0. В результате формула для определения є существенно упрощается
Є = е,/п/р, (10.24)
а входящие в нее величины находятся гораздо проще и с большей точностью, чем в предыдущем случае. В целом є оказывается весьма близкой к единице. Погрешности при определении активности связаны, в основном, со статистической неопределенностью в числе зарегистрированных импульсов исключением фона, поправками на мертвое время, а также с погрешностями при определении коэффициентов /и и/р. В целом погрешность можно снизить до 0,3—0,5%.
Следует отметить, что при измерениях в 4я-геометрии применение сцинтилляционных счетчиков вместо пропорциональных часто оказывается более удобным по конструктивным соображениям, однако из-за высокого энергетического порога таких счетчиков величина ед для ?-частиц малых энергий может снижаться вплоть до нуля.
Введение ?-актнвного вещества в рабочее тело детектора. Если радиоактивное вещество находится в каком-либо газе, например в воздухе, то его активность проще всего определить, введя этот газ прямо в ионизационную камеру. Таким образом измеряют, в частности, содержание радиоактивного изотопа 14C в углекислом газе. Аналогичный прием используется в дозиметрии для непрерывного контроля содержания радиоактивных веществ в воздухе рабочих помещений. Особенно эффективно этот метод применяется для регистрации ?-излучения с малой энергией. Типичным излучателем ?-частиц малой энергии является тритий, у которого верхняя граница ?-спектра лежит при энергии 18,5 кэв. Этой энергии соответствует
Рис. 10.5. Схема пропорционального 4л; — ?-счет-чика:
1 — кить счетчика; 2 — источник; 3 — корпус
319- пробег электронов в слюде, равный всего лишь 0,7 мг/см2, тогда как окошки стандартных бета-счетчиков имеют толщину порядка 2—3 мг/см2. Очевидно, что ?-частицысо столь малой энергией можно регистрировать только при условии введения ?-активного вещества в рабочий объем камеры или счетчика (обычно проточного). Зато при столь малых энергиях нетрудно создать условия, при которых весь пробег электрона укладывается в газе счетчика, что позволяет измерить энергию ?-частиц по амплитуде электрических импульсов.
При введении бета-излучателя в газовую среду детектора можно считать, что в (10.6) все коэффициенты равны единице, кроме поправочных множителей на величину эффективного рабочего объема счетчика и на стеночный эффект. Если ?-активное вещество вводится в виде раствора в жидкий сцинтиллятор, то и эти множители обращаются в единицу, зато появляются поправки на просчеты электронов малых энергий и на адсорбцию введенного вещества на стенках. Последнюю из них можно существенно снизить сильным разбавлением вводимого вещества растворителем. В целом погрешность подобных измерений оказывается порядка 1—2%.
Метод ? — у-совпадений. Этот метод можно использовать, если ?-распад сопровождается испусканием у-квантов. Для определения активности формула (10.11) непосредственно применима лишь при простой схеме ?-распада (рис. 10.6, а). В других случаях в нее
