Способ определения удельной активности радиоактивных растворов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51 0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРС 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЖ;распада методом счета частиц в.4 пгеометрии. Метрология ионизирующихизлучений. М., 1962, с. 127-128.2.Баптиста А.М. Абсолютные измерения активности бета-источников. Метрология ионизирующих излучений. М.,1962, с. 169 (прототип). 801082145 А(54) (57). СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙАКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ РАСТВОРОВпутем нанесения радиоактивной пробына поверхность сцинтилляционного детектора с последующим высушиванием иизмерением числа световых вспышекс помощью радиометрического устройства, отличающийсятем,что, с целью увеличения чувствительности и точности измерения за счетустранения самопоглощения излученияв материале пробы, в качестве материала сцинтнлляционного детектора используют сцинтиллятор пористой структуры, причем поверхность сцинтнллятора перед нанесением пробы обрабатывают смачивающим веществом.1 108214Предлагаемое изобретение относитсяк области ядерной физики и может бытьиспользовано в ядерном приборостроении и,радирметрии при абсолютных иотносительных измерениях активностисцинтилляционным методом.Известен способ. определения удельной активности растворов путем нанесения определенного количества раствора на поверхность тонкой фольги 10или органической металлизированнойпленки (подложки) с последующим высушиванием и измерением числа частиц,вылетающих из источника 13Способ прост однако имеет дванедостатка, которые существенно снижают чувствительность и увеличиваютпогрешность определения удельной активности. Первый обусловлен поглощением частиц в подложке, Несмотря 20на то, что приготавливают очень тонкие пленки для подложек источников,для низкоэнергетического бета-излучения погрушность определения поглощения излучения в подложке значительна. 2Второй недостаток связан с погло;щением излучения в самом радиоактивном материале, с так называемым самопоглощением. Осаждение радиоактив, ного вещества путем испарения жидкос 30ти приводит к образованию кристал.лов из радиоактивного вещества наинородных частицах, как правило,по периметру площади, покрытой жидкостью, Кристаллы образуются даже втом случае, когда концентрация радио-активных солей очень низкая. Это приводит к поглощению части частиц вкристаллах радиоактивных солей,что также увеличивает погрешность оп.ределения удельной активности раствора, Для уменьшения размеров кристаллов подложки источников предварительно обрабатывают растягивающими веществами, однако полностью избавитьсяот образования кристаллов не удается,.особенно в тех случаях, когда концентрация соли в растворе высокая.Для низкоэнергетического бета-излучения самопоглащение может составлятьдесятки процентов.Наиболее близким к заявляемомуявляется способ определения удельнойактивности радиоактивных растворовпутем нанесения радиоактивной пробына поверхность сцинтилляционного де тектора с последующим высушиванием иизмерением числа световых вспышек спомощью радиометрического устройств ва Г 2. Радиоактивный раствор наносится непосредственно на поверхность сцинтилляционной пленки, которая используется одновременно как детектор и как подложка источника,Погрешность, связанная с поглощением излучения в подложке, в этом случае устраняется, однако погрешность, обус-ловленная самопоглощением,остается.Цель изобретения - увеличение чувствительности и точности измерения за счет устранения самопоглощения излучения в радиоактивном материале.Указанная цель достигается тем, что в способе определения удельной активности радиоактивных растворов путем нанесения радиоактивной пробы на поверхность сцинтилляционного детектора с последующим высушиванием и измерения числа световых спышек с помощью рйдиометрического устройства, в качестве материала сцинтилляционного детектора используют сцинтиллятор пористой структуры, причем поверхность сцинтнллятора перед нанесением пробы обрабатывают смачивающим веществом.Пористая структура позволяет вво-. дить радиоактивный раствор внутрь сцинтиллятора и после испарения жидкости радиоактивное вещество распределяется по большой поверхности опор сцинтиллятора и не собирается в отдельные крупные кристаллы, в которых поглощается излучение. Обычнодля того, чтобы избавиться от само-. поглощения, используют жидкие сцинтилляторы, в которые вводят радиоактивные изотопы, Однако использование твердых пористых сцинтилляторов имеет ряд значительных преимуществ. Пористые сцинтилляторы в большинстве случаев имеют более высокую сцинтилляционную эффективность. Например, сцичтилляторы антрацена и сернистого цинка, активированного серебром, имеют сцинтилляционнуюэффективность в 2-4 раза выше, чем жидкие сцинтилляторы. Это позволяет при измерениях активности использовать более простую измерительную аппаратуру, кроме того, упрощается технология приготовления проб, уменьшается количество сциктиллнрующего вещества на пробу.Перед нанесением радиоактивного раствора для того, чтобы жидкость растекалась по поверхности сцинтиллятора и проникала внутрь его, по3 108214верхность сцинтиллятора обрабатывают смачивающим.веществом, В качестве смачивающих веществ используютспирт, эфир и ряд других материалов.Для получения 4 п-геометрии измерении необходимо, чтобы раствор непроникал глубоко внутрь сцинтиллятора, В этом случае на поверхностьсцинтиллятора наносят четыре-пятькапель дистиллированной воды, а затем одну каплю спирта, избыток жидкости тут же удаляют и на обработанный участок наносят радиоактивный раствор. При этом радиоактивноевещество проникает внутрь сцинтнллятора всего наглубину 1-2 мг/см,что значительно меньше его полнойтолщины.При низкой концентрации носителяв радиоактивном растворе пробу можно наносить на поверхность сцинтиллятора и без ее обработки.После нанесения пробы сцинтиллятор помещают в сушильный шкаф дляиспарения жидкости. Режим сушильного шкафа должен быть выбран такимобразом, чтобы жидкость испаряласьза 20-30 мин.Для получения 4 п-геометрии изме-. рения на сцинтиллятор с радиоактивным материалом после просушки накладывают другой аналогичный сцинтиллятор без пробы таким образом, чтобырадиоактивное вещество находилосьвнутри сцинтиллирующего вещества.При этом получается действительно4 п-геометрия измерения, посколькуотсутствуют краевые и стеночные эффекты, присущие большинству 4 п-методом измерения.40Мелкодисперсное распределение вещества по объему сцинтиллятора получают даже в том случае, когда раствор имеет очень высокую концентрациюрастворенного вещества, что в радиометрии используется редко,45Например, на поверхность антраценовых сцинтилляторов толщиной около30 мг/см 2, полученных путем нанесения антрацена на стеклянные подложки 50в вакууме, после обработки этиловымспиртом наносили цветные растворысолей азотнокислого кобальта и азотнокислого никеля высокой концентрацииПосле просушки сцинтилляторы рассматривали под микроскопом. Цветныхкристаллов замечено не было. 0 равномерном распределении соли говорит 5 4также и однотонное окрашивание сцин тиллятора. Аналогичные результаты были получены со стильбеном и сернистым цинком, активированным серебром.Для проверки чувствительности способа были изготовлены сцинтилляторы из антрацена толщиной 15 мг/см на светопроводящей подложке путем напыления в вакуумеСначала на поверхность сцинтиллятора наносилось пять капель дистиллированной воды, а затем одна капля этилового спирта, избыток жидкости тут же удалялся и на обработанный участок наносилось 0,03 г радиоактивной пробы. Для пробы исполь зовался образцовый раствор с погрешностью измерения уцельной активности ф 27. Сцинтилляторы с пробой помещались в сушильный шкаф на 20 мин. После этого для получения 4 п-геометрии измерения на сцинтиллятор устанавливался другой аналогичный сцинтиллятор без пробы таким образом, чтобы радиоактивное вещество оказалось внутри сцинтилляционного материала. Детекторы устанавливались между двух фотокатодов ФЭУ 93, которые были включены по схеме суммирования. Сигналы с фотоумножителей подавались на одноканальный спектрометр импульсов, Измерения проводились при чзмператуоре 20 С, Чувствительность составила 0,94-0,95. Это выше, чем получается для жидкого сцинтиллятора при темопературе охлаждения -15 С, равное 0,93. Более вйсокое значение чувствительности, близкое к единице, несмотря на то, что измерения проводились при комнатной температуре без охлаждения указывает на отсутствие самопоглощения излучения. Обычно при нанесении пробы на поверхность органической или сцинтилляционгой пленок без обработки растягивающими веществами, самопоглощение для кобальтасоставляет более 10 Х.Измерительная установка имела плато на счетной характеристике, Зависи- мость скорости счета от уровня дискриминации для определения точек на плато имела линейный характер, и при ,экстрополяции к нулевому уровню дискриминации прямые пересекались в одной точке,. значение которой соответствовало величине нанесенной активности с погрешностью, не превышающей погрешность измерения. Это также подтверждает отсутствие самопоглощения излучения. Таким образом,Редактор С. Титова Техред Л, Коцюбняк Корректор М,Максимишинец Заказ 97/2 Тираж 748 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Э 1082145 предлагаемый способ позволяет про- . водить абсолютные измерения активности, измерения можно проводить при комнатной температуре без применения охлаждения детектора. 5Применение предлагаемого способа определения удельной активности обеспечивает следующие преимущества:повышение сцинтилляционной эф- О фективности, чувствительности и точ-ности определения активности, особенно для нуклидов, испускающих бета-частицы с низкои граннчнои энергией, таких как углерод 14, третий;простота йриготовления детектора с пробой и проведение измерений большинства нуклидов при нормальной температуре;использование более простых электронных схем;уменьшение расхода сцинтилляционного материала.Перечисленные преимущества дадут существенный экономический эффект при использованиипреллагаемого способа.