2.5.2. Образцовые источники α- и β-излучения

Образцовые источники α- и β-излучения (часто называемые сокращенно образцовыми α- и β-источниками) являются образцовыми мерами активности соответствующих нуклидов и служат для градуировки и поверки α- и β-радиометров, для поверки образцовых радиометрических установок и рабочих α- и β-источников. Таким образом, потребность в образцовых α- и β-источниках довольно велика, и число этих источников, применяемых в стране, исчисляется десятками тысяч. Помимо основного требования, предъявляемого ко всем образцовым мерам, — долговечности и стабильности — образцовые α- и β-источники должны удовлетворять также требованию максимальной безопасности в обращении, исключающей возможность попадания радиоактивного вещества в организм лиц, работающих с ними. Первое требование исключает возможность использования источников на подложках из тонких пленок, хотя для таких источников активность нуклида можно измерить с наивысшей точностью, и делает необходимым применение толстых металлических подложек. Второе требование обусловливает необходимость прочного скрепления радиоактивного вещества (активного слоя) с металлической подложкой и даже, по возможности, покрытия активного слоя тонкой защитной пленкой.

Для градуировки альфа-радиометров выпускаются образцовые α-источники с нуклидами 239Pu, 238U и 234U. Они представляют собой подложку из нержавеющей стали с углублением, в котором зафиксирован радиоактивный препарат с соответствующим нуклидом. Радиоактивный слой источников защищен тонкой оксидной металлической пленкой. Выпускаемые α-источники имеют различные размеры. Так, площадь активной поверхности α-источников составляет 1; 4; 10; 40; 100; 160 см2. Размеры подложек приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Типоразмеры образцовых источников альфа- и бета-излучения

Площадь активной поверхности, см2

Диаметр, мм

Площадь активной поверхности, см2

Размеры, мм

подложки

активной поверхности

подложки

активной поверхности

1

35_0,4

35_0,4

160

Длина

4

52_0,4

52_0,4

185_1,5

155_1,5

10

66_0,5

66_0,5

Ширина

40

101_0,6

101_0,6

135_1

105_1

100

143_1

143_1

Активный слой образцовых α- и β-источников окружен неактивным полем, благодаря чему источник можно брать, не прикасаясь к активному слою.

Все источники и их активные поверхности имеют круглую форму, за исключением источников с площадью активной поверхности 160 см2, имеющих прямоугольную форму. В зависимости от размеров номинальные значения активности источников составляют от 4 до 4·106 Бк для источников 239Ри, от 4 до 600 Бк для источников 238U, от 4 до 1·103 Бк для источников 234U. Погрешность аттестации α-источников по активности составляет 5; 7; 10% при доверительной вероятности 0,99 для 1, 2 и 3-то разрядов соответственно. В процессе аттестации также устанавливается значение внешнего излучения в телесный угол 2πср. Наличие источников с разной площадью рабочей поверхности, разной активностью и аттестованных с разной погрешностью позволяет выбрать необходимый тип источника, подходящий для градуировки определённого альфа-радиометра с учетом размеров его входного окна и конкретно решаемой задачи.

Образцовые α-источники из 239Ри изготовляют так называемым капельным (точнее «микрокапельным») методом. Его достоинством является возможность нанести на подложку заданное количество радиоактивного нуклида в растворе и в химическом соединении, наиболее удобном для обеспечения прочной связи осадка с подложкой. На предварительно очищенную полированную подложку из нержавеющей стали марки Х18Н9Т или Х18Н10Т с помощью микропипетки наносят определенное количество нитрата плутония в водном или спиртовом растворе. После испарения растворителя и специальной температурой обработки получают тонкую пленку радиоактивного вещества, прочно скрепленную с подложкой; о прочности полученного активного слоя свидетельствует то, что при взятии с усилием 0,5 кг/см2 мазка активность нуклида в активном слое уменьшается не более чем на 0,01%. Толщина активного слоя образцовых a-источников из 239Ри составляет 250 мкг/см2.

Образцовые α-источники из 234U и из естественного урана изготовляют соответственно капельным методом и методом электролиза. В первом случае на подложке образуется тонкий слой уранилнитрата, во втором — слой гидратированной окиси урана. Активный слой покрывают слоем лака ОНИЛХ-3 толщиной около 10 мкг/см2. Толщина активного слоя вместе с покрытием не превышает 200 мкг/см2

Образцовые источники β-излучения изготавливаются на основе 90Sr-90Y. Подложка источников сделана из алюминия. Активная часть источников покрыта тонкой алюминиевой фольгой. Источники имеют типоразмеры, аналогичные типоразмерам α-источников. Активность источника в зависимости от типа составляет от единиц Бк до 2×107 Бк.

Образцовые β-источники из 90Sr+90Y изготовляют микрокапельным методом, нанося активный раствор нитрата стронция на фильтровальную бумагу толщиной 7±1 мг/см2, предварительно наклеенную на алюминиевую подложку. После высушивания источник заклеивают алюминиевой фольгой толщиной 50 мкм ± 15%.

Источники из 90Sr+90Y, предназначенные для аттестации в качестве рабочих эталонов единицы активности этих нуклидов, изготовлены во ВНИИМ путем нанесения на подложку с помощью микропипетки определенных и точно измеренных (взвешиванием) количеств раствора нитрата стронция, удельная активность нуклида в котором была определена с наивысшей возможной точностью с помощью эталонной установки УЭА-1 (методом 4p-счета). Активность 90Sr+90Y в изготовленных источниках была, таким образом, определена по массе раствора, нанесенного на подложку, и по удельной активности нуклида в этом растворе. Внешнее излучение изготовленных источников измерено с помощью эталонной установки УЭА-2. Образцовые α- и β-источники хранят в специальных пеналах из пластика.

Основными нуклидами, из которых изготовляют образцовые α- и β-источники, как уже отмечалось, являются соответственно 239Рu и 90Sr + 90Y. По этим источникам осуществляют основную градуировку шкал радиометров. Для определения зависимости показаний радиометров от энергии регистрируемого излучения изготовляют источники из других нуклидов: 234U и естественного урана (α-источники) и 60Со и 204Т1 (β-источники), но с неполным набором площадей активной поверхности. Номенклатура эталонных и образцовых 1-го разряда α- и β-источников приведена в табл. 2.4.

Таблица 2.4.

Номенклатура эталонных и образцовых 1-го разряда α- и β-источников

Площадь активного слоя, см2

Активность нуклида, расп./сек

плутоний-239

естественный уран

уран-234

стронций-90+иттрий-90

таллий-204

кобальт-60

1

20;
200;
2·103;
2·104

2

2; 20

200;
2·103;
2·104

200;
2·103;
2·104;
2·105

200;
2·103;
2·104

4

20;
200;
2·103;
2·104

—

—

200;
2·103;
2·104;
2·105

—

—

10

20;
200;
2·103;
2·104

20

2; 20

200;
2·103;
2·104;
2·105

200;
2·103;
2·104;
2·105

200;
2·103;
2·104;
2·105

40

20;
200;
2·103;
2·104

—

—

200;
2·103;
2·104;
2·105

—

—

100

20;
200;
2·103;
2·104;
2·105

—

200

200;
2·103;
2·104;
2·105;
2·106;
2·107

—

—

160

20;
200;
2·103;
2·104;
2·105

20; 200

—

200;
2·103;
2·104;
2·105;
2·106;
2·107

—

—

Значения активности нуклидов в образцовых α- и β-источниках 2-го разряда, основным назначением которых является градуировка и поверка шкал радиометров, разделены значительно меньшими интервалами: на каждый порядок величины активности нуклида в образцовых источниках 2-го разряда приходится пять значений в соответствии с рядом чисел 1,25; 2,0; 3,15; 5,0; 8,0. Образцовые источники 2-го разряда выпускают в виде наборов и отдельных источников.