Изомерный переход. Тип радиоактивного распада, связанный с
гамма-излучением
При наличии в ядре избытка энергии, например, после a- или b-распада,
переход ядра из возбужденного состояния в стабильное может происходить
путем гамма-изомерного перехода, т. е. с испусканием гамма-квантов. При
этом атомный номер элемента и массовое число изотопа остаются прежними,
меняется только энергетическое состояние ядра.
Внутренняя конверсия. Энергия возбуждения не обязательно испускается с
фотоном, в некоторых случаях она может передаваться одному из орбитальных
электронов. Испускаемый конверсионный электрон будет иметь меньшую
энергию, чем фотон, на величину энергии связи электрона на орбите. Далее
по принципу ЭЗ.
Осколочное деление тяжелых ядер. Образуются искусственные радионуклиды.
Самые тяжелые из известных ядер кроме распада по a-типу могут
самопроизвольно расщепляться на 2 крупных фрагмента, называемых осколками
деления, с одновременным выделением 2-3 нейтронов и большого количества
энергии. Также расщепление может спровоцировать облучение нейтронами.
Первичные осколки деления обычно имеют избыток нейтронов, отчего
претерпевают несколько последовательных b-распадов, образуя цепочки
вторичных продуктов. Первичные и вторичные продукты осколочного деления
вместе с некоторым числом продуктов нейтронной активации в сумме дают
широкий набор радионуклидов.
8. Принцип работы счетчика Гейгера.
Счетчик Гейгера-Мюллера представляет собой герметичную емкость,
заполненную газом, разряженным до 10^2-10^3 гПА. Внутри емкости находятся
2 электрода: положительно заряженный анод и отрицательно заряженный катод.
Анод выполнен в виде металлической нити, расположенной в центре счетчика.
Катод в виде металлического цилиндра размещен, как правило, вокруг анода.
В качестве газовой среды часто используют инертные газы, например, аргон.
На электродах при помощи источника постоянного тока создается напряжение
U[1] = 300-2000В.
Частица высокой энергии при попадании в газовую среду вызывает ионизацию
газа, т.е. образование пар: электрон - положительно заряженная частица,
ион. Образовавшиеся электроны, ускоряясь электрическим полем, приобретает
энергию, достаточную для вторичной ионизации атомов газа - соответствующим
количеством положительных ионов.
Образование электронов и ионов происходит по типу цепной реакции. В
результате формируется лавина электронов. Электроны устремляются к
положительно заряженному аноду, собираются на аноде и вызывают падение
напряжения U[1]-U[2], которое фиксируется регистрирующим устройством в
виде импульса. Через промежуток времени положительный потенциал на аноде
восстанавливается источником тока. В этот период, называемый мертвым
временем, счетчик не реагирует на ионизирующее излучение. В связи с этим
при большой плотности потока частиц значительное количество из не
регистрируется, и возникает необходимость вводить поправку. Поэтому обычно
счетчики Гейгера-Мюллера используются для регистрации небольшой плотности
потока частиц высокой энергии. (бета-активных радионуклидов).
9. Проникающая способность ионизирующей радиации.
a-, b-, g-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую
способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет свою
энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный пробег.
Проникающая способность излучений изменяется в ряду a< b< способность зависит также от энергии излучения: она тем больше, чем больше энергия излучения. Степень воздействия излучения на биологические объекты зависит не только от вида и энергии излучения. Большое значение имеет также то, где по отношению к излучаемому объекту находится радионуклид. Различают внешнее облучение, если источник находится вне облучаемого объекта и внутреннее облучение, если источник находится внутри облучаемого объекта.. 10. Понятие эффективности счета. Расчет абсолютной активности. Эффективность счета - величина, которая показывает, какая часть активности препарата регистрируется радиометром. 0x01 graphic Эффективность счета может изменяться в долях единицы или процентах. Эффективность счета зависит от ряда факторов, важнейшие из которых следующие. 1. геометрический фактор (при радиоактивном распаде частицы испускаются по всем направлениям, и в детектор попадают только те, которые движутся в сторону детектора, т. е. геометрический фактор определяет какая часть пространства используется счетчиком для регистрации излучения); 2. поглощение и рассеяние излучения в слое воздуха и окошке счетчика; 3. обратное рассеяние от подножки препарата; 4. самопоглощение излучения в препарате; 5. собственная эффективность детектора к данному виду излучения (разные виды излучения имеют разную ионизирующую способность, которая лежит в основе работы газорядного счетчика, поэтому образующийся в детекторе сигнал может быть достаточным или слишком малым, чтобы регистрирующее устройство смогло его зафиксировать); 6. схема распада изотопа: некоторые изотопы имеют сложную схему радиоактивного распада, при котором может образовываться более, чем одна частица, вызывающая образование импульса напряжения в детекторе; например 0x01 graphic Измерения активности могут быть относительными и абсолютными. При относительных измерения сравнивают скорости счета нескольких препаратов (имп/с), при абсолютных - их активности (Бк, Ки). Активность можно рассчитать, зная эффективность препарата в конкретных условиях измерения. Более простой и широко распространенный на практике подход - определение абсолютной активности препарата методом сравнения с эталоном - скорость счета изучаемого препарата сопоставляют со скоростью счета эталонного образца. Эталон (или стандарт) - это препарат, у которого известна абсолютная активность. Эталоны готовят на радиохимических заводах или в лабораторных условиях, строго контролируя количество внесенного радиоактивного вещества. Сравнение скоростей счета изучаемого препарата и эталона возможно только тогда, когда измерения проводятся в стандартных условиях, т. е. * препараты содержат один и тот же изотоп; * препараты имеют одинаковую форму и размеры; * препараты одинаково расположены относительно счетчика; * радиоактивное вещество равномерно распределено по всему объему препаратов; * препараты высушены до постоянного веса; * используются подножки из одного материала и равной толщины; * измерения проводятся на одном и том же приборе; * измерения проводятся по возможности с одинаковой точностью. * В данных условиях эффективность счета обоих препаратов одинакова, и верным будет соотношение: 0x01 graphic Исходя из этого, активность препарата можно рассчитать по формуле: 0x01 graphic 11. Факторы влияющие на эффективность измерения радиоактивности. Эффективность счета зависит от ряда факторов, важнейшие из которых следующие. 7. геометрический фактор (при радиоактивном распаде частицы испускаются по всем направлениям, и в детектор попадают только те, которые движутся в сторону детектора, т. е. геометрический фактор определяет какая часть пространства используется счетчиком для регистрации излучения); 8. поглощение и рассеяние излучения в слое воздуха и окошке счетчика; 9. обратное рассеяние от подножки препарата; 10. самопоглощение излучения в препарате; 11. собственная эффективность детектора к данному виду излучения (разные виды излучения имеют разную ионизирующую способность, которая лежит в основе работы газорядного счетчика, поэтому образующийся в детекторе сигнал может быть достаточным или слишком малым, чтобы регистрирующее устройство смогло его зафиксировать); 12. схема распада изотопа: некоторые изотопы имеют сложную схему радиоактивного распада, при котором может образовываться более, чем одна частица, вызывающая образование импульса напряжения в детекторе; например 0x01 graphic 12. Методы обнаружения и измерения ионизирующей радиации. Измерение радиоактивности осуществляется посредством регистрации излучения, испускаемого радиоактивными атомами. В основе свех существующих в настоящее время методов измерения радиоактивности лежат явления взаимодействия излучений с веществом - возбуждение и ионизация. Условно методы и соответствующие детекторы регистрации можно разделить на 3 группы: 1. Химические 2. Ионизационные 3. Оптические. Прибор, состоящий из детектора (счетчика) излучения, блока высокого напряжения, таймера (электронного секундомера) и регистрирующего устройства, называется радиометром. Радиометр при фиксированном времени измерения (t) регистрирует количество импульсов напряжения (n). В результате можно рассчитать скорость счета (N=n/t) - количество импульсов в единицу времени. Радиометр регистрирует отдельные импульсы даже в том случае, если образец отсутствует. Эта величина - фон счетчика (N[ф]). Источником его являются космическое излучение и излучение отдельных рассеянных в окружающей среде естественных радиоактивных нуклидов. Для снижения фона счетчика используют свинцовые домики. При измерении скорости счета образца (препарата) скорость счета фона всегда вычитают. В основу химических методов положена способность излучений инициировать химические реакции атомов и молекул при их возбуждении и ионизации. Химическими детекторами могут быть газообразные, твердые и жидкие вещества. Применяются редко, исключение фотографический метод. Ионизационные методы основаны на использовании явления прохождения электрического тока через газы и твердые полупроводники. Реализация ионизационных методов осуществляется различными приборами: электроскопом, ионизационной камерой, пропорциональным счетчиком, счетчиком Гейгера-Мюллера, полупроводниковыми детекторами. Оптический метод основан на регистрации сцинтилляции (свечения) довольно интенсивных вспышек света в некоторых кристаллах при прохождении через них частиц высокой энергии. 14.Гамма-спектрометрия, ее использование Спектрометрический метод идентификации радионуклидов основан на анализе энергетического спектра изучаемого образца. Удобный, быстрый и наиболее эффективный метод идентификации радионуклидного состава для
