5.3.4. Измерения объемной активности окиси трития в водных пробах методом жидкого сцинтиллятора

Настоящая методика предназначена для измерения объемной активности окиси трития НТО в различных водных пробах с помощью сцинтилляционных радиометров с жидким сцинтиллятором, в котором растворяется исследуемая водная проба. Методика может быть использована при определении содержания НТО в организме персонала, объемной активности НТО в воздухе рабочих помещений и в других водных пробах после их соответствующей подготовки и очистки.

Сложность измерения активности трития обусловлена низкой энергией испускаемого им β-излучения. Средний пробег β-частиц трития, соответствующий максимальной энергии 18,6 кэВ, в веществе с плотностью 1 г/см³ составляет 6 мкм. Поэтому при регистрации трития требуется непосредственный контакт, исключающий применение каких-либо пленок между измеряемой пробой и детектором. Сравнительно просто непосредственный контакт может быть достигнут путем растворения пробы в жидком сцинтилляторе. При этом практически вся энергия β-излучения трития будет расходоваться на ионизацию и возбуждение молекул компонентов сцинтиллятора. Испускаемые ими при переходе из возбужденного в основное состояние световые вспышки, количество которых пропорционально числу β-частиц, поглощенных в сцинтилляторе, могут быть зарегистрированы при помощи ФЭУ. Введение β-излучателя в состав жидкого сцинтиллятора обеспечивает геометрию счета 4π, что увеличивает чувствительность метода.

На основании изложенного принцип метода измерения объемной активности НТО в водных пробах основывается на введении исследуемой пробы в кювету с жидким сцинтиллятором и сравнении скорости счета от нее со скоростью счета от пробы со стандартной тритиевой водой (стандартная проба готовится аналогично исследуемой).

Принимая во внимание, что скорость счета пропорциональна активности образца , где — удельная активность трития в пробе объемом , концентрацию НТО в пробе можно определить по соотношению:

(5.21),

где — удельная активность трития в стандартной воде; , — объем стандартной и исследуемой воды, введенной в кюветы; , , — скорость счета от стандартной, исследуемой и фоновой проб.

Фоновую пробу готовят аналогично исследуемой, но вместо пробы, содержащей тритий, вводят дистиллированную воду. Определив скорость счета от исследуемой, стандартной и фоновой проб, можно вычислить удельную активность НТО в исследуемой пробе. Чувствительность метода определяется конструкцией и электронной схемой радиометра, составом жидкого сцинтиллятора и оптимальным соотношением объема сцинтиллятора и пробы, которую можно растворить в сцинтилляторе.

Рис. 5.6. Структурная схема жидкостного сцинтилляционного радиометра

Схема работает следующим образом. Сцинтилляции, вызываемые β-излучением трития в кювете К с жидким сцинтиллятором и растворенной в нем пробой, одновременно просматриваются двумя ФЭУ и вызывают полезные импульсы на их выходе. Фоновые импульсы обусловлены несколькими факторами: сцинтилляциями за счет радиоактивного загрязнения материалов, окружающих кювету, материала самой кюветы, реактивов, излучением ⁴⁰К в колбах ФЭУ, сцинтилляциями от проникающего космического излучения; импульсами, обусловленными оптической связью анодов и фотокатодов ФЭУ; термошумами ФЭУ. Амплитуда полезных импульсов сравнима с амплитудой шумовых, а амплитуда импульсов за счет остальных факторов существенно выше амплитуды шумовых и полезных импульсов. Очевидно, что кроме импульсов, обусловленных термошумами, остальные импульсы на выходах ФЭУ будут скоррелированы по времени.

Далее импульсы с выходов ФЭУ поступают на предусилители ПУ, усиливаются усилителями У и подаются на схему двойных быстрых совпадений БС с малым разрешающим временем (временной отбор). Со второго выхода усилителей импульсы подаются на схемы интегрального ИД и дифференциального ДД дискриминаторов (амплитудный отбор). С выходов БС, ИД и ДД импульсы подаются на схему тройных медленных совпадений МС, выход которой подсоединяется к пересчетному прибору ПП. Таким образом, схема временного отбора позволяет резко снизить число фоновых импульсов, обусловленных термошумами ФЭУ, а схема амплитудного отбора уменьшает фон установки, обусловленный остальными факторами.