3.1.11. Заключение

Таким образом, формула, связывающая измеряемую среднюю скорость счета импульсов счетчика (с поправками на фон и на просчеты из-за разрешающего времени установки) с активностью нуклида в измеряемом источнике, принимает следующий сложный вид:

(3.62),

где – поправка на геометрию измерения (относительный телесный угол); – поправка на поглощение и рассеяние излучения в источнике («самопоглощение» и «саморассеяние»); – поправка на обратное рассеяние от подложки источника; – поправка на поглощение излучения, на пути между источником и счетчиком и поглощение излучения в окне счетчика; – поправка на схему распада; – поправка на эффективность регистрации детектором попавших в него частиц.

Еще раз рассмотрим поправочные множители и способы определения и уменьшения их числовых значений при измерении активности β-излучающих нуклидов.

Поглощение излучения на пути между источником и счетчиком, в окне счетчика, а также в веществе источника определяют в результате измерения скорости счета счетчика в зависимости от толщины поглотителей, помещаемых между диафрагмой и окном счетчика, с последующей экстраполяцией полученной кривой поглощения к нулевой толщине поглотителя, имея в виду суммарную толщину слоя воздуха, окна счетчика и эффективную толщину активного слоя источника. При точных измерениях стараются по возможности уменьшить толщину окна счетчика и на пути от источника до счетчика создать вакуум; для этого источник и счетчик вместе с набором поглотителей помещают в герметичную камеру. Внутренние стенки и детали прибора изготовляют из легких материалов или покрывают материалом с малым атомным номером.

Поправочный множитель зависит от энергии частиц, от материала и толщины подложки, а также от степени ее шероховатости. Кроме того, угловое распределение отраженных частиц не изотропно и, следовательно, поправочный множитель зависит также от геометрических условий измерения. Коэффициенты отражения β-частиц исследованы хорошо для очень малых телесных углов и для угла 2π. Коэффициент отражения достигает 1,2—1,5 и определяется по таблицам или кривым; погрешность его определения довольно велика – порядка 8-10%.

Поправка на «самопоглощение» и «саморассеяние» в источнике относится к наиболее трудно определяемым. Ее значение зависит от телесного угла, от энергии частиц, от эффективного атомного номера источника и подложки, от структуры и толщины активного слоя и от поглощения излучения на пути между источником и счетчиком. Так как «самопоглощение» и «саморассеяние» влияют на измеряемую скорость счета в противоположных направлениях, то в зависимости от соотношения этих эффектов их совместное действие может либо уменьшить, либо увеличить скорость счета. Так, при малых телесных углах по мере увеличения толщины активного слоя при неизменной активности нуклида в источнике наблюдается сначала увеличение скорости счета, а затем ее уменьшение. Поправки на «самопоглощение» и «саморассеяние» обычно определяют экспериментально, изготовив несколько источников с различной толщиной активного слоя; измеряют скорости счета и затем экстраполируют полученную зависимость скорости счета от толщины активного слоя к «нулевой» толщине. Однако вследствие немонотонного характера кривой в области малых толщин активного слоя экстраполяция иногда может быть недостаточно надежной и привести к ошибке до 20 %.

При измерении активности нуклидов со сложным распадом (распад по нескольким ветвям, распад с испусканием γ-излучения, наличие внутренней конверсии и т. д.) формула, связывающая измеряемую скорость счета с активностью нуклида, принимает значительно более сложный вид; в ней появляются дополнительные члены и поправочные множители, зависящие от схемы распада измеряемого нуклида.

Наличие большого числа поправочных множителей, требующих для своего определения специальных исследований и измерений, значительно снижает точность результатов измерений активности β-нуклидов методом определенного телесного угла. В результате анализа всех факторов, влияющих на точность измерений данным методом, была оценена погрешность результата равная 5 –10%; лишь в отдельных благоприятных случаях она может снижаться до 3%. В настоящее время такой уровень точности не является удовлетворительным, вследствие чего этот метод уже не используют в метрологических лабораториях для измерения активности β-излучающих нуклидов. Это подтверждается отчетами МБМВ о результатах международных сличений национальных эталонов единицы активности β-излучающих нуклидов.

Значительно более высокую точность метод определенного телесного угла дает при измерении излучений, которые сравнительно слабо рассеиваются и сильно поглощаются. К таким видам излучений относятся: α-излучение с энергией несколько мегаэлектронвольт и фотонное излучение с энергиями в диапазоне от 1 до 80 кэв. В качестве детекторов α-частиц при этом могут быть использованы: пропорциональные счетчики, сцинтилляторы из ZnS, тонкие кристаллы из NaI или CsI, полупроводниковые детекторы. Наиболее подходящим детектором фотонов с энергией 3–15 кэв является пропорциональный счетчик с тонким окном, наполненный смесью аргона или ксенона с метаном: при энергии фотонов до 80 кэв используют кристаллы NaI и полупроводниковые детекторы. Фотоны более высоких энергии могут частично проникать через диафрагму и поэтому данным методом не могут быть измерены с высокой точностью.

При измерениях с применением α-счетчика с малым телесным углом (с пластиковым сцинтиллятором толщиной 0,05 мм) и пропорционального счетчика фотонов с тонким окном, наполненного смесью аргона (ксенона) с метаном общая погрешность результата измерений активности составляет около 0,1 % при использовании α-счетчика и около 1% при использовании фотонного счетчика.