Государственный эталон единицы массы радия утвержден Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 13 мая 1969 г. Этот эталон должен быть отнесен к категории специальных.
Государственным эталоном единицы массы радия — миллиграмма радия — является эталонный комплекс средств измерений, в состав которого входят:
Образец радия № 5427, изготовленный О. Хенигшмидом 2 июня 1934 г. вместе с 19 другими подобными образцами, образует вместе с ними нормализованную систему радиевых эталонов — международный первичный эталон единицы массы радия.
Образец № 5427 содержит 27,96 мг чистого безводного хлорида радия в ампуле из тюрингенского стекла внутренним диаметром 3 мм и толщиной стенок 0,27 мм. Образец заключен в две съемные металлические ампулы. Масса радия-226 в образце, определенная при его изготовлении прямым взвешиванием (с помощью тщательно поверенных гирь) и подтвержденная результатами международного сличения, равна 21,283 мг на дату изготовления образца. Пересчет этого значения на последующие даты осуществляют по формуле радиоактивного распада с использованием значения периода полураспада 1610 лет.
Эталонная установка УЭА-3 имеет в своем составе две ионизационные камеры, одна из которых предназначена для воспроизведения единицы активности g-излучающих нуклидов (описание этой камеры и всей установки приведено в соответствующей главе). Вторая камера, предназначенная для сличения радиевых эталонов, состоит из двух концентрически расположенных свинцовых сфер — наружные диаметры этих сфер 160 и 240 мм, толщина стенок 2 см. В остальном конструкция камеры не отличается от описанной выше первой камеры. Измеряемый эталонный образец помещают в центре внутренней сферы на тонкой алюминиевой пластине. Испускаемое образцом в полном телесном угле 4π γ-излучение фильтруется стенкой внутренней сферы и создает ионизацию в пространстве между сферами, измеряемую электрометрическим устройством.
Выбор конструкции камеры, материала и толщины ее стенок обусловлен следующими соображениями. Фильтрация γ-излучения радия стенкой внутренней сферы практически полностью исключает вклад в измеряемую ионизацию низкоэнергетической составляющей γ-спектра, принадлежащей собственно радию и радию-В и сравнительно сильно поглощающейся в радиевой соли и в стенках ампулы. Некоторое уменьшение чувствительности камеры компенсируется использованием излучения измеряемого источника в телесном угле 4π; кроме того, это делает менее критичной установку источника в центре камеры (допустимо смещение центра источника на 5 — 6 мм от центра камеры) и уменьшает влияние его размеров.
Чувствительность камеры составляет около 1,6·10–11 А/мг. Уровень естественного фона (3—5)·10–13 А. Таким образом, с помощью данной камеры можно сравнивать радиевые эталоны, содержащие не менее 0,1—0,3 мг радия.
Для сличения радиевых эталонов по α-излучению используют калориметр АК-1 эталонной установки УЭА-5. Чувствительность калориметра 1,406 мм/мквт. Тепловой эффект для радия (с учетом только легко поглощаемых излучений) равен 150,3 мквт/мкюри Ra. Принимая во внимание, что с погрешностью до 2% активность радия в милликюри численно равна массе радия в миллиграммах, и считая, что при точных измерениях отклонение гальванометра в цепи термопар не должно быть менее 20 мм, получаем, что нижний предел измерения массы радия с помощью эталонной установки УЭА-5 составляет 0,1 мг.