Получение кривых самоослабления методом "инертных слоев"

Приготовление однородных по толщине радиоактивных препаратов правильной формы с равномерным распределением радиоактивного вещества в массе образца — сложная и трудоемкая задача. Поэтому понятно стремление экспериментаторов найти такие методы построения кривых самоослабления, которые не были бы связаны с необходимостью приготовления радиоактивных препаратов различной толщины. Рассмотрим один из таких методов — так называемый метод инертных слоев. Этот метод заключается в том, что складывают определенное количество тонких листков неактивного материала (фольги, бумаги и т.п.) и между различными слоями помещают бесконечно тонкий препарат, нанесенный на органическую пленку. Скорость счета препарата измеряется как функция глубины расположения препарата между листиками фольги или бумаги. В этом случае экспериментальные данные могут быть представлены в виде графика, где по оси абсцисс отложена толщина слоя вещества перед препаратом (между препаратом и счетчиком), а по оси ординат — отношение измеренной скорости счета к скорости счета тонкого препарата (рис. 3.29). Различные кривые относятся к различной толщине стопок фольги, определяемой по абсциссе конечной точки каждой кривой.

Рис. 3.29. Зависимость видимой активности тонкого препарата от положения среди слоев инертного материала (по оси абсцисс отложена толщина слоя вещества перед тонким препаратом, мг/см², а по оси ординат — отношение наблюдаемой скорости счета к скорости счета тонкого препарата)

Рис. 3.30. Построение графика зависимости скорости счета от толщины поглотителя (А) и отражателя (Б) (по осям отложены те же величины, что на рис. 3.29)

Из рис. 3.29 видно, что небольшой слой вещества, помещенного около тонкого препарата, увеличивает наблюдаемую скорость счета независимо от того, помещен ли слой вещества за препаратом и является отражателем или он расположен перед препаратом и служит поглотителем.

Соединяя конечные точки кривых, полученных для различного числа инертных слоев, можно построить кривую, характеризующую зависимость скорости счета от толщины поглотителя (рис. 3.30, кривая А). Как и следовало ожидать, введение поглотителей сначала увеличивает регистрируемую скорость счета, и лишь затем наблюдается ее снижение. Кривая Б, определяемая точками пересечения взаимно перпендикулярных прямых, проводимых через начальные и конечные точки кривых, полученных для различного числа инертных слоев, характеризует наблюдаемую скорость счета как функцию толщины отражателя. С ростом толщины отражающего слоя происходит увеличение регистрируемой скорости счета, постепенно доходящее до насыщения. Комбинация указанных процессов дает в итоге суммарный эффект самоослабления.

Метод инертных слоев может быть применен в несколько иной интерпретации. Берется листиков фильтровальной бумаги, один из которых пропитан радиоактивным раствором. Толщина стопки бумаги должна быть достаточной для поглощения излучения препарата, если он находится в самом низу. Скорость счета препарата по-прежнему измеряется как функция глубины расположения препарата между слоями неактивной бумаги. Если сложить все значений регистрируемой скорости счета, то полученное значение будет характеризовать скорость счета препарата, состоящего как раз из активных слоев; сумма первых значений регистрируемой скорости счета дает скорость счета препарата, состоящего из активных слоев, и т.д. В случае необходимости результаты могут быть исправлены на обратное рассеяние от бумажной подложки. Нанося на график указанные суммы в зависимости от толщины образца, равной числу просуммированных листиков бумаги, получают кривую самоослабления, подобную изображенной на рис. 3.25.

Ниже приводятся данные по самоослаблению β-излучения при измерении образцов в проточных метановых 4π-счетчиках (табл. 3.9). В этом случае неизотропность излучения, обусловленная саморассеянием, не сказывается на результатах измерений, и доля излучения, испускаемого поверхностью препаратов, монотонно убывает с их толщиной. В цитируемой работе различные радионуклиды поступали на измерение в форме различных соединений; специальная проверка, проведенная для ³⁵S и ³²Р, показала, что применение легкого или тяжелого осадков в пределах погрешности измерений не приводит к изменению степени самоослабления.

Таблица 3.9.

Cамоослабление β-излучения различной максимальной энергии в 4π-счетчике