|
Оглавление
Предисловие к первому изданию
Успешное решение многих научно-технических задач определяется возможностью измерять низкие уровни активности радиоактивных препаратов. Например, изучение ядерных реакций с очень малыми сечениями приводит к необходимости регистрировать малое число актов распада изучаемых ядер на фоне большого числа посторонних событий. Осуществление надзора за радиоактивностью биосферы, связанной с радиоактивными выпадениями после испытаний ядерного оружия, и решение некоторых радиационно-гигиенических проблем, связанных с мирным применением ядерной энергии, ставят задачу анализировать образцы материалов с удельной активностью 10-9 кюри/кг и меньше. В археологии широко применяется датирование органических образцов по содержанию в них естественно-радиоактивного изотопа углерода С14 с периодом полураспада 5700 лет. При этом максимальный возраст образца можно надежно установить На основании той минимальной активности, которую можно измерить. Аналогичная ситуация возникает и в геологии при датировании образцов минералов по содержанию в них урана или естественного радиоактивного изотопа калия К40. История открытия естественных радиоактивных изотопов непосредственно связана с развитием техники измерения малых активностей. Если такие радиоактивные изотопы, как К40 и Rb87, были открыты еще в начале XX века, то открытие естественного радиоактивного углерода стало возможным лишь с появлением специальной счетной техники, обладающей высокой чувствительностью к мягкому Р-излучению. В настоящее время известно большое число естественных радиоактивных изотопов с периодами полураспада более 1012 лет (In115, Re187 и др.). Обнаружено, что в стратосфере под действием космического излучения кроме радиоактивного углерода С14 непрерывно образуются такие радиоактивные изотопы, как Be7, Be10, S35, Р32, Р33, Na22, Cl36, Cl39 и H3. Современная счетная техника позволяет с помощью некоторых из этих изотопов изучать процессы, происходящие в земной атмосфере, несмотря на крайне малую удельную активность этих изотопов. Применение метода радиоактивных индикаторов для измерения малых активностей в химических исследованиях позволяет изучать процессы, отличающиеся чрезвычайно малыми скоростями реакций. Специфика измерений малых активностей заключается в трудности получения приемлемой точности измерений. Известно, что статистический характер радиоактивного распада ядер ставит точность измерения активности препарата в зависимость от общего количества распадов, зарегистрированных в измерении. При этом наличие фона постороннего излучения приводит к требованию увеличения числа зарегистрированных импульсов. Поэтому измерения малых активностей связаны с большими затратами времени. Для практики применения метода радиоактивных индикаторов характерны активности препаратов порядка 10 8 кюри. Такие препараты при эффективности счетчика 10% дают скорость счета около 2000 имп/мин над фоном. Если фон счетчика около 20 имп/мин, то допустимая ошибка измерения порядка 1% может быть достигнута при времени измерения 5—7 мин. При контроле радиоактивности внешней среды на измерение поступают препараты с активностью 10-11 кюри и менее. Если пользоваться таким же счетчиком и даже снизить требования к точности измерений до 10%, на измерение активности таких препаратов придется тратить около 10 ч. Успешное решение проблемы измерения малых активностей требует создания радиометрической аппаратуры с большой эффективностью регистрации излучения препарата, ибо при этом можно сократить время наблюдения нужного числа распадов ядер. Кроме того, установка для измерения малых активностей должна иметь небольшой собственный фон, так как снижение фона также позволяет сокращать время измерения при сохранении заданной точности измерения. Технике измерения малых активностей посвящены обзорные работы [1, 1а, 2, 2а] и монография Уотта и Рэмсдена [3]. В настоящей работе на основе статистического подхода к процессу измерения малой активности рассматриваются общие вопросы чувствительности радиометрической аппаратуры и пути повышения чувствительности установок для измерения малых активностей. В книге также обсуждаются достижения техники измерения малых активностей *- и *-излучателей. Вопросы техники регистрации слабых потоков *-частиц и нейтронов не затрагиваются. В книге пять глав. В главе 1 описаны статистические закономерности регистрации малых активностей с помощью аппаратуры, требующей постоянного наблюдения за величиной ее фона. В главе 2 излагается теория чувствительности установок с постоянным фоном, т. е. радиометрических установок, в которых среднее значение фона не изменяется со временем. Такие установки имеют большое преимущество перед аппаратурой, обладающей неустойчивым фоном, так как при постоянном фоне отпадает необходимость затрачивать заметное время на его многократные измерения. Показано, что при постоянном фоне чувствительность установки вдвое выше, чем при переменном. В главе 3 рассматриваются пути повышения чувствительности счетных установок для измерения малых активностей, а глава 4 посвящена технике измерения препаратов с малой удельной активностью. Особенностью этой техники является то, что она дает возможность повышать чувствительность за счет увеличения массы пробы. Глава 5 содержит сведения о спектрометрической аппаратуре для исследования состава излучения малоактивных препаратов. Настоящая работа не претендует на полноту изложения вопросов, связанных с измерением активности и изучением состава излучения малоактивных *- и *-излучателей. Автор ставил перед собой задачу раскрыть общие вопросы техники измерения малых активностей и проиллюстрировать конкретными примерами из литературы современное состояние этой отрасли радиометрии ядерных излучений. В связи с этим список использованной литературы ни в коем случае нельзя считать исчерпывающим. Автор пользуется случаем, чтобы выразить признательность А. О. Фурману, ознакомившемуся с рукописью книги и высказавшему ценные замечания. 1967 г.
Об авторе
 Дементьев Василий Александрович Доктор физико-математических наук, профессор. Ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярного моделирования и спектроскопии Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН. Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники (1999). Окончил физико-математический факультет Ростовского государственного университета в 1959 г. Работал на кафедре физики Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, затем, с 1997 г., — в ГЕОХИ РАН. Основное научное направление — создание алгоритмической и программной базы для расчетов колебательных состояний и спектров сложных молекулярных систем. Автор и соавтор пяти монографий и большого числа статей в российских и зарубежных журналах.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||