Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Возникающее при (п, у)-реакции конечное ядро в момент вылета у-кванта испытывает отдачу. Кинетическую энергию ядра отдачи легко можно найти из закона сохранения импульса:
Ea = ЕУ (2 Mc2), (10.62)
где M — масса ядра отдачи. Отсюда следует, что при Ev = 2 Мэв и M = 50 Ea » 40 эв, что гораздо больше энергии связи атомов в молекулах химических соединений. Поэтому если активируемое вещество находится в растворе в составе сложного соединения (например, марганец в виде KMnO4), то образующиеся при радиационном захвате атомы радиоактивного нуклида оказываются в растворе в свободном состоянии и, следовательно, их способности к химическим взаимодействиям оказываются отличными от свойств неактивного элемента в исходном соединении. Так, атомы радиоактивного изотопа 56Mn, оказавшиеся в растворе KMnO4 в свободном состоянии, быстро соединяются с кислородом, образуя молекулы нерастворимого в воде соединения 56MnO2, которое можно легко отфильтровать. Чувствительность метода с использованием процесса Сцилларда — Чалмерса оказывается настолько высокой, что его удается применять для работы с источниками, испускающими всего 1 нейтрон в 1 сек.
Метод марганцевой ванны свободен от многих недостатков предыдущего метода. В самом деле, из перечисленных выше факторов, влияюших на результаты измерений со счетчиком в водяном баке, факторы 2),3) и 4) в методе марганцевой ванны вообще не проявляются. Однако на результаты измерений несколько влияют погрешности абсолютного ?-счета и потери при выделении активности из раствора. В результате оказывается, что методом марганцевой ванны удается измерять активность источников нейтронов с погрешностью до десятых долей процента.
334- § 10.7. ПРОВЕДЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИИ
Любой из описанных выше методов абсолютных измерений активности источников можно применять также и для относительных измерений. При этом, как отмечалось в § 10.2, если эффективность установки при измерениях C исследуемым ИСТОЧНИКОМ S1HC эталоном е, заведомо одинаковы, то для нахождения неизвестной активности можно использовать очень простое соотношение (10.4), в которое входят только непосредственно измеряемые на опыте скорости счета ах и аэ, а также известная активность эталонного источника A0.
В действительности, однако, не всегда можно считать, что є*- еэ- Так, собственные эффективности детектора ецх и едэ могут отличаться друг от друга из-за различий в энергиях частиц и схем распада. Расхождения в размерах исследуемого источника и эталона, а также в их положении относительно детектора приводят к различиям в геометрическом факторе. По аналогичным причинам могут отличаться друг от друга поправочные коэффициенты на самопоглощение частиц в источнике, на расстояние от подложки и др. Поэтому в общем случае
ах__Gx /їх /гх Ax ^q g?^
аэ Едэ Оэ /із / 2э Аэ
и, стало быть, для нахождения Ax надо знать кроме Аэ, все отношения, стоящие в правой части этой формулы.
Однако и в этом случае проведение относительных измерений имеет определенный смысл. Дело в том, что отношения двух сходных по природе величин часто бывает легче найти, чем сами эти величины. Кроме ТОГО, погрешности при определении отношений fix/fiэ гораздо меньше сказываются на точности окончательного результата. Для иллюстрации последнего утверждения запишем для некоторой 1-й поправки значения коэффициентов в виде fix = 1 + Six и fi3 = = 1 -г б,j и будем считать, что 6ix, oo <С 1. Тогда отношение fix/fi0 да 1 + (Six— Si3), и если значения Six и Si3 близки друг к другу, то |б,;х - 6;э| < Six, Si3, т. е. fі Jfi3 гораздо ближе к единице, чем значения каждого из этих коэффициентов. Поэтому в некоторых случаях можно, не делая точных расчетов или опытов, просто положить отношение fijfi3 равным единице, и вносимая при этом относительная погрешность окончательного результата оказывается значительно меньше, чем она была бы при абсолютных измерениях. Все это позволяет применять при относительных измерениях значительно более простые устройства, чем сложные и дорогостоящие установки, применяемые для абсолютных измерений.
Для того чтобы значения Six и Si5 для всех поправок были бы как можно ближе друг к другу, относительные измерения стараются проводить при возможно более близких условиях. Лучше всего, если эталон и исследуемый источник имеют одинаковую физическую природу, т. е. содержат одно и то же радиоактивное вещество. Если этого достичь не удается, то стараются подобрать эталон как можно
33 5 ближе к источнику по типу и энергии излучения, размерам, материалу подложки и т. д.
Подобно эталонам основных физических величин (длины, массы и т. п.) существуют международные и государственные эталоны активности нуклидов. Так, в Ленинграде хранится Государственный эталон единицы массы радия СССР, который содержит на дату изготовления 21,283 мг Ra (T = 1610 лет). Государственные эталоны разных стран периодически сличаются между собой или с международным эталоном. С помощью специальных эталонных установок с первичным эталоном сличаются вторичные эталоны или образцовые источники, которые используются для проведения относительных измерений на местах.
