1.1 Основи радіометрії

      Радіометрія — сукупність методів вимірювань активності A = λN ln2/T (числа розпадів за одиницю часу) радіонуклідів.

      Радіоактивність  — це здатність деяких хімічних елементів (урану, торію, радію, каліфорнію і ін.) мимоволі розпадатися і випускати невидимі випромінювання (α-, β-, γ-промені). Такі елементи називають радіоактивними. Радіоактивні речовини розпадаються із строго певною швидкістю, вимірюваною періодом напіврозпаду, тобто часом, протягом якого розпадається половина всіх атомів. Радіоактивний розпад не може бути зупинений або прискорений яким-небудь чином. Розпад радіоактивних ядер супроводжується іонізуючим випромінюванням.

snimok.png

       Рисунок 1.1.1- Види радіоактивного випромінювання.

Активністю речовини називається число радіоактивних перетворень на одиницю часу. У системі СІ за одиницю активності прийнято одне ядерне перетворення на секунду - (розп./с). Ця одиниця носить назву беккереля (Бк). Позасистемною одиницею вимірювання активності є кюрі - (Ки); 1Ки – це активність такої кількості речовини, в якій відбувається 3,7•1010 актів розпаду в одну секунду. Одиниця активності 1Ки відповідає активності 1 г радію. Для вимірювання малої активності користуються похідними величинами:

мілікюрі (1 мКи=10-3Ки), мікрокюрі (1мкКи =10-6Ки).

Для визначення активності джерел г - випромінювання найчастіше користуються спеціальною одиницею вимірювання — міліграм-еквівалент радію (мг-экв. Ra). Активністю 1 мг-экв. Ra володіє така кількість радіонукліда, яка створює таку ж потужність дози, як і 1 міліграм радію, ув'язненого у фільтр з платини завтовшки 0,5 мм.

Питома активність виражається різними одиницями вимірювань: Бк/см2, Бк/г, Ки/дм2, Ки/кг, Бк/м3 і так далі.

Родоначальниками радіометрії можна вважати Е. Резерфорда і X.Гейгера, вперше в тих, що 1903 здійснили за допомогою іскрового лічильника визначення числа β — частинок, що випускаються в 1 з одним г Ra (питома активність - А). Масові вимірювання А проводять відносними методами: порівнянням радіоактивних джерел, що вивчаються, із зразковими або з використанням відкаліброваних установок. Для створення зразкових джерел застосовують абсолютні вимірювання А. У простих з них використовуються газорозрядні так звані «4р-счетчики» β-, γ-, частинок і рентгенівського випромінювання. Абсолютні вимірювання здійснюють також за допомогою іонізаційних камер, напівпровідникових детекторів, калориметрів і ін.

Якщо вдається визначити число N атомів радіонукліда в джерелі, то 

 A = λN ln2/T                            (1)

де λ - постійна розпаду;    Т - період напіврозпаду.

Для абсолютних вимірювань активності нуклідів, розпад яких супроводжується каскадним випромінюванням, застосовують метод збігів. Установки, що включають два детектори, настроюють так, щоб роздільно реєструвалися випромінювання різного роду або різної енергії. При цьому вимірюють джерело з нуклідом, розпад якого супроводжується каскадним випусканням саме цих випромінювань

  A =F (N2 ⁄ N12) – N1N2 ⁄ N12                (2)

де  N1 і N2 - швидкості рахунки, що отримуються кожним з детекторів.

N12  -  швидкість рахунку збігів, а функція    F (N2 ⁄ N12) −>1 при  N1 і N12 −>1

     Однією з форм калібрування установок є зняття залежності вірогідності реєстрації (або величини вироблюваного ефекту) від енергії випромінювання (криві ефективності).

Методи радіометрії застосовують при вирішенні різних завдань: при досліджень методом радіоізотопних індикаторів, визначенні радіоактивного забруднення сировини і матеріалів, радіоактивного забруднення навколишнього середовища, датування в археології і геології і ін.

Забруднення харчових продуктів радіоактивними речовинами (радіонуклідами) небезпечно для здоров'я людини, тому контроль їжі рослинного і тваринного походження останніми роками набуває особливо важливого значення.