Методи радіометрії

Для визначення радіоактивності використовують три основні методи:

1) абсолютний; 2) розрахунковий; 3) відносний.

Абсолютний методоснований на використанні прямого рахунку всієї кількості часток ядер, що розпадаються в умовах геометрії, близької до 4π. При цьому активність зразка виражається не в імпульсах струму, а в одиницях радіоактивності – Кі і Бк. Для цього методу оцінки радіоактивності використовують такі 4π-лічильники, в які розміщають зразки: газопротічний

типу СА-4БФЛ або рідинні сцинтилятори типу ЖС-1 чи ЖС-7. Даний метод поки що не має широкого практичного використання через високу вартість

4π-лічильників і велику складність підготовки зразків. Але він є практично єдиним методом для вимірювання еталонних зразків.

Розрахунковий методоснований на реєстрації імпульсів, що надходять від детектора на блок реєстрації і подальшій математичній обробці отриманих цифрових показників. При цьому істинну радіоактивність визначають за формулою:

Aпр

N0 пр

kpqr m

2,22 1012

де N0пр = Nпр +ф - Nф – швидкість рахунку від проби без фону;

ω – поправка на геометричні умови вимірювання;

ε – поправка на лічильну здатність детектора;

k – поправка на поглинання випромінень в шарі повітря і вікні (стінці)

лічильника;

ρ – поправка на самопоглинання в шарі препарату;

q – поправка на зворотне розсіювання від кювети;

r – поправка на схему розпаду;

γ – поправка на γ-випромінення при змішаному β- і γ-випроміненні;

m – наважка препарату, мг;

2,22 х 1012 – перехідний коефіцієнт від числа розпадів за хвилину в Кі.

Відносний методоснований на порівнянні швидкості рахунку від препарату з відомою активністю (еталону) зі швидкістю рахунку від

препарату невідомої активності (вимірюваного зразку). При цьому активність

розраховують із такої пропорції:

Ает

Апр

звідси А

Ает

N0пр

N0ет

N0пр

пр N

0ет

В цьому методі головним є правильний підбір еталону, вартість якого у деяких випадках значно вища, ніж найдорожчий спектрометр. Тому еталони не може мати й лабораторія самого високого класу. Ними забезпечують спеціальні заводи по еталонуванню радіометричної апаратури. В Україні такий завод знаходиться в м. Біла Церква. На заводі еталонів проводиться еталонування-паспортизація всіх приладів, призначених для експертної оцінки вмісту радіонуклідів. В залежності від завдань лабораторіями замовляються коефіцієнти зв’язку для проб, що вимірюються. Для кожного виду зразку дані коефіцієнти визначається шляхом поділу Ает на N0ет. Ает : N0ет = Кзв. Після цього активність проби розраховують за формулою:

Апр = КзвN0пр

Паспортизація проводиться не рідше одного разу на рік, так як період напіврозпаду найбільш значимих радіонуклідів 137Cs та 90Sr становить,

відповідно, 30 та 20 років. Похибка за рік не перевищує 3%.

Для визначення природної радіоактивності еталоном може служити радіонуклід, що найбільше накопичується живими організмами – 40К. Тому використання хімічно чистої солі КСl, активність якої становить 3,87 · 10-7

Кі/кг, дозволяє вимірювати природну радіоактивність в продукції сільськогосподарського виробництва без еталонування.

До відносного методу відносяться такі експрес-методи визначення

сумарної β-активності:

1) Вимірювання в товстому шарі. Товстим шаром називається шар препарату, активність якого не змінюється при подальшому збільшенні його товщини. Наприклад відомо, що пробіг β-частинок в біологічній тканині становить до 10 мм. Якщо взяти розмелений зразок біологічної тканини з активностями: 7 мм – 70 Бк; 8 мм – 80 Бк; 9 мм – 90 Бк; 10 мм – 100 Бк; 11 мм

– 100 Бк; 12 мм – 100 Бк, то товстим шаром буде зразок товщиною 10 мм. Цей метод дозволяє вимірювати зразки без зважування.

2) Касетний метод. Підвищує лічильну здатність приладу та швидкість вимірювання зразку за рахунок збільшення кількості детекторів.

3) Кюветний метод. Дозволяє покращити геометричні умови вимірювання до 4π за рахунок того, що в абсолютному методі проба

знаходиться в детекторі, а в даному випадку детектор знаходиться в пробі.

4) Визначення сумарної β-активності по зольному залишку.

Використовується при низькій концентрації радіоактивних речовин в зразку. Розрахунок проводиться за формулою:

Апр = N0прКзвМ

де М – коефіцієнт зольності, що визначається діленням маси золи в грамах на

масу сирого зразку в грамах.

Приклад. Маса сирого зразку вівса 100 г. Маса золи – 3 г. Визначити сумарну β-активність.

Рішення. М = 3 : 100 = 0,03; Кзв по КCІ = 3,87 х 10-7; NKCl = 24 імп/хв.; Nф =

10 імп/хв.; Nзоли = 13 імп/хв.

Кзв =(3,87 · 10-7) : 14 = 0,276 · 10-7 = 2,76 · 10-8 Кі/кг

Авівса = 3 · 2,76 · 10-8 · 0,03 = 0,248 · 10-8 = 2,48 · 10-9 Кі/кг = 91,8 Бк/кг