6.6. Определение эффективности фильтра при измерении альфа-активных аэрозолей

Задержка аэрозолей на фильтре при протягивании воздуха происходит не только в верхних слоях его, но и в слоях более глубоких. Так как пробег α-частиц в материале фильтра сравним с толщиной фильтра, то необходимо вводить поправку на поглощение α-частиц в нем.

Пусть имеется тонкий α-источник, испускающий α-частиц в единицу времени в направлении 2π. Если накрыть его тонким листом поглотителя, то количество α-частиц , прошедших через поглотитель, определяется по соотношению, имеющему следующий вид:

(6.3),

где – средний пробег α-частиц в поглотителе; – толщина поглотителя.

Зависимость счета эталонного α-источника на установке от толщины поглотителя для большинства установок представляет собой прямую линию (рис. 5.10) и может быть записана в таком виде:

(6.4).

Рис. 6.8. Кривая зависимости скорости счета α-частиц от толщины фильтра Петрянова на сцинтилляционной приставке

Величина представляет собой минимальную толщину слоя фильтра свыше которой α-частицы практически не регистрируются. Она зависит от эффективности счета установки и всегда меньше пробега α-частиц в материале фильтра. На практике величину можно определить по уравнению (6.4) по нескольким замерам эталонного источника без поглотителя и с поглотителем. Расчет ведется по формуле:

(6.5).

Для определения эффективности фильтра необходимо знать не только закон поглощения α-частиц в фильтре, но и распределение активныых аэрозолей в фильтре и проскок аэрозолей через фильтр. Распределение аэрозолей в фильтре зависит от дисперсности аэрозолей, скорости протягивания воздуха, толщины, волокон фильтра и его плотности, заряда пылинок и других факторов. Для монодисперсных аэрозолей и фильтра, имеющего равномерную плотность, фильтрация аэрозолей подчиняется экспоненциальному закону:

(6.6),

где —активность аэрозолей, прошедших через слой фильтра толщиной , мг/см²; — полная активность аэрозолей в прокачанном воздухе; — коэффициент, характеризующий фильтрующую способность фильтра, см²/мг.

Согласно уравнению (6.6), количество активной аэрозолей, осажденной в элементарном слое фильтра на глубине , будет определяться по соотношению, имеющему следующий вид:

(6.7).

Под коэффициентом проскока понимается отношение количества активной аэрозолей, прошедшей через фильтр толщиной , к количеству активной аэрозолей, содержавшейся в прокачанном воздухе, т.е.

(6.8).

Так как распределение аэрозолей в фильтрах при стандартных условиях аспирации одно и то же, то при прокачке воздуха через два фильтра проскок может быть определен по соотношению:

(6.9),

где — активность аэрозолей на первом фильтре; — активность аэрозолей на втором фильтре; , – количество импульсов на радиометрической установке при измерении второго и первого фильтров.

Проскок необходимо определять для каждой серии замеров загрязненности воздуха радиоактивной пылью.

На практике обычно встречаются аэрозоли, имеющие различную дисперсность. В этом случае экспоненциальный закон фильтрации выполняется лишь приблизительно. Однако для дозиметрических замеров можно принять экспоненциальный закон фильтрации.

Для более точных измерений определяют распределение аэрозолей в фильтре экспериментально. Для этой цели воздух протягивается через 10 тонких фильтров. После измерения фильтров графическим путем определяется эффективность фильтра.

Зная распределение активной аэрозолей в фильтре и закон поглощения α-частиц в материале фильтра, выведем формулу эффективности фильтра.

Для этого предположим, что эффективность счета установки равна (по отношению к углу 4π). Тогда соотношение между скоростью счета установки и активностью , содержавшейся в прокачанном воздухе, исходя из уравнений (6.3) и (6.8), можно записать в виде: