3.2.4. Измерение активности α-излучателей

Измерение активности α-излучающего нуклида начинают с определения счетной характеристики счетчика, т.е. зависимости числа регистрируемых в единицу времени импульсов или скорости счета от напряжения на нитях счетчика.

Рис. 3.33. Счетная характеристика 4π-счетчика при счете α-частиц

Счетная характеристика 4π-счетчика при счете α-частиц (рис. 3.33) имеет плато с небольшим наклоном, обусловленным наличием в составе излучения источника α-частиц, потерявших значительную часть своей первоначальной энергии в активном слое источника. Скорость счета импульсов в обеих половинах 4π-счетчика, соответствующая концу плато, является исходной величиной для определения активности нуклида в источнике. В измеренное значение скорости счета вводят ряд поправок.

Прежде всего вводят поправку на просчет α-частиц с энергиями ниже порога дискриминации усилителя. Эту поправку определяют путем снятия так называемой кривой дискриминации, т.е. зависимости скорости счета импульсов от потенциала дискриминации. Для этого измеряют скорость счета импульсов при различных потенциалах дискриминации, начиная с напряжения, соответствующего началу подъема счетной характеристики, обусловленного регистрацией электронной составляющей фона. Затем потенциал дискриминации постепенно увеличивают, переходя в область плато счетной характеристики. Экстраполяцией прямолинейного участка кривой дискриминации (рис. 3.34) к нулевому потенциалу дискриминации получают значение скорости счета или число α-частиц, соответствующее нулевому потенциалу. Аналитически можно определить по формуле

(3.64),

где и —скорости счета α-частиц при потенциалах и , выбранных с таким расчётом, чтобы и лежали на прямолинейной части кривой дискриминации; при этом превышает в три-пять раз.

Рис. 3.34. Зависимость скорости счета α-частиц от напряжения запирания (кривая дискриминации)

Следующая поправка, которую необходимо вводить, это поправка на поглощение α-частиц в пленке подложки источника. Вследствие этого поглощения скорость счета в половине 4π-счетчика со стороны подложки источника всегда несколько меньше скорости счета в половине счетчика со стороны активного слоя. Коэффициент, учитывающий поглощение α-частиц в подложке, рассчитывают по формуле

(3.65).

Далее в полученное значение в телесном угле 4π вводят поправку на просчет α-частиц, связанный с разрешающим временем счетчика и регистрирующей системы, путем умножения значения на поправочный множитель

(3.66),

где — разрешающее время. Значение определяют, измерив скорости счета от двух вспомогательных источников, по формуле, аналогичной формуле (3.19)

(3.67).

Для исключения влияния самопоглощения вводят поправочный множитель

(3.68),

где — толщина активного слоя источника; — пробег α-частиц в активном слое.

При уровне фона 4π-счетчика, указанном в табл. 3.11, поправка на фон существенна лишь при измерении «слабых» источников; ее вводят после введения поправки на разрешающее время.

Если при каждом акте распада нуклида испускается одна α-частица, то активность нуклида в источнике численно равна полному числу α-частиц, испускаемых этим источником в 1 сек в телесном угле 4π, и определяется выражением

(3.69).

Все величины, входящие в эту формулу, за исключением определяют экспериментально в процессе измерения или приготовления источника и независимо одну от другой. Значение определяют по опубликованным в литературе данным. Наиболее точно, как это будет видно из дальнейшего, следует измерить основную величину – экстраполированное значение скорости счета . Остальные величины представляют собой поправки, и погрешности их определения составляют вместе неисключенный остаток систематической погрешности значения активности нуклида.

До последнего времени вопрос о способе сложения систематических и случайных погрешностей не имел строгого решения. Поэтому некоторые авторы предпочитали указывать раздельно обе погрешности. Однако в большинстве случаев такой способ нельзя признать приемлемым и необходимо оценить погрешность результата измерения одним определенным числом. Более подробно оценка погрешности измерений при одновременном наличии случайных и неисключенных систематических погрешностей будет рассмотрена в соответствующем разделе курса.

Хотя точность определения толщины активного слоя и длины пробега α-частиц в активном слое сравнительно невысока, погрешность определения поправки на самопоглощение для α-источников не превышает обычно 0,1—0,2%. Относительная результирующая погрешность измерения активности нуклида в источнике на тонкой подложке равна ~0,25% при доверительной вероятности 0,99. При оценке погрешности измерения удельной активности α-нуклида в растворе необходимо также принять во внимание погрешность взвешивания массы раствора, нанесенного на подложку. Эта погрешность, как было сказано выше, ~0,2%. Следовательно, погрешность измерения удельной активности α-нуклида в растворе составляет 0,3—0,4%.