Радиометрия

Радиоме́трия

(от Радио... и ... метрия (См. …метрия))

совокупность методов измерений активности (числа распадов в единицу времени) нуклидов (См. Нуклиды) в радиоактивных источниках. Родоначальниками Р. можно считать Э. Резерфорда и Х. Гейгера, впервые в 1930 осуществивших с помощью искрового счётчика (См. Искровой счётчик) определение числа α-частиц, испускаемых в 1 сек 1 г Ra (удельная активность).

Радиометрические методы различают по способу приготовления источника, по геометрии измерений, по используемым физическим явлениям. К первой группе относятся методы: «бесконечно тонкого» и «бесконечно толстого» слоев, «перевода метки в газ», «полного испарения проб». Ко второй группе — методы определённого телесного угла и «4π-счёта». К третьей группе методов относятся калориметрический, весовой, метод жидкостного сцинтилляционного счёта, методы счётчиков внутреннего наполнения, ионизационных камер (См. Ионизационная камера), масс-спектрометрический, эмиссионный спектральный, метод совпадений и др.

Для абсолютных измерений активности α- и β-излучателей широко применяют метод 4π-счёта, при котором регистрируются частицы, испускаемые из источника в любом направлении. Активность находят по формуле:

А = N/PK,

где N — скорость счёта с поправками на фон и «мёртвое время», Р — поправка на схему распада, К — коэффициент, учитывающий поглощение в подложке, самопоглощение в источнике и пр. Для измерений твёрдых радиоактивных источников используют газоразрядные 4π-счётчики. Геометрия измерений, близкая к 4π, осуществляется также при применении жидкостных сцинтилляционных счётчиков (См. Сцинтилляционный счётчик), счётчиков и камер внутреннего наполнения.

Для абсолютных измерений активности нуклидов, распад которых сопровождается каскадным излучением, применяют Совпадений метод. Установки, включающие два детектора, настраивают так, чтобы раздельно регистрировались излучения разного рода или разной энергии. При этом измеряют активность источника с нуклидом, распад которого сопровождается каскадным испусканием именно этих излучений. Активность определяют по формуле:

,

где N₁ и N₂ — скорости счёта, получаемые с каждым из детекторов, N₁₂ — скорость счёта совпадений, а F — некоторая функция от (N₁/N₂), стремящаяся к 1 при (N₂/N₁) → 1. В наиболее простых случаях F (N₂/N₁₂) = 1.

Если источники обладают значительной активностью, применяют калориметрический метод, основанный на измерении теплового эффекта, вызванного распадом нуклида в образце. Зная среднюю энергию, поглощаемую в системе образец — калориметр при одном акте распада, и общую интенсивность выделения энергии источником, рассчитывают активность нуклидов. Калориметрический метод является одним из самых старых, но им широко пользуются до сих пор.

Если удаётся выделить нуклид в макроколичествах, его активность может быть найдена по формуле:

А = λМ,

где М — число атомов нуклида в образце, λ — постоянная распада (в сек^—1), Т — период полураспада (в сек). Этот метод называется весовым, т.к. М рассчитывают, исходя из веса нуклидов в источнике. Весовой метод называется масс-спектрометрическим или методом эмиссионного спектрального анализа, если относительное содержание нуклида в источнике определяют с помощью масс-спектрометра или эмиссионного спектрального анализа.

Массовые измерения активности осуществляют в основном относительными методами, сравнивая измеряемые источники с образцовыми (откалиброванными с высокой точностью радиоактивными растворами, жидкостями, газами, при создании которых используют методы абсолютных измерений активности). Относительные измерения активности нуклидов, распад которых сопровождается γ-излучением, обычно осуществляют с помощью ионизационных камер, сцинтилляционных счётчиков и полупроводниковых детекторов (См. Полупроводниковый детектор). В случае β-излучающих нуклидов используют ионизационные камеры и газоразрядные счётчики. Массовые измерения активности низкоэнергетичных β-излучателей (¹⁴C, ³H и др.) осуществляют методом жидкостного сцинтилляционного счёта.

Р. широко используется при решении самых разнообразных задач — от исследований с помощью меченых атомов (см. Изотопные индикаторы) до определения возраста горных пород (см. Геохронология) и в археологии.

Лит.: Караваев Ф. М., Измерения активности нуклидов, М., 1972; Коробков В. И., Лукьянов В. Б., Методы приготовления препаратов и обработки результатов измерений радиоактивности, М., 1973; Туркин А. Д., Дозиметрия радиоактивных газов, М., 1973; Ванг Ч., Уиллис Д., Радиоиндикаторный метод в биологии, пер, с англ., М., 1969; Техника измерений радиоактивных препаратов. Сб. ст., М., 1962; Манн У. Б., Селигер Г. Г., Приготовление и применение эталонных радиоактивных препаратов, [пер. с нем.], М., 1960.

В. А. Баженов.