3.2.5. Измерение активности β-излучателей

Как и при измерении активности β-излучающих нуклидов, изготовленный из данного раствора β-источник на тонкой пленочной подложке помещают в 4π-счетчик, наполняют его рабочим газом и определяют счетную характеристику. Так как кривая дискриминации при измерении β-источников с достаточно тонким активным слоем имеет прямолинейный участок, лежащий практически параллельно оси абсцисс, необходимость в определении экстраполированного значения скорости счета не возникает. Специальное исследование, выполненное путем измерения электронов Оже ⁵¹V (⁵¹Cr), показало, что К-пик электронов Оже с энергией 4,9 кэВ соответствовал потенциалу запирания дискриминатора 100 эв; таким образом, при потенциале запирания дискриминатора 2 В, т. е. выше уровня шумов, 4π-счетчик регистрирует частицы с энергиями выше 100 эВ. Относительное число β-частиц с энергией ниже 100 эВ у нуклидов, активность которых измеряется данной установкой, составляет менее 0,1%, так что этой потерей вполне можно пренебречь.

Скорость счета импульсов , соответствующая рабочей точке в конце плато счетной характеристики, является исходной величиной для определения активности нуклида в источнике. Активность нуклида определяют по формуле

(3.70),

где и — поправочные множители для учета соответственно поглощения частиц в подложке и в активном слое; — поправочный множитель для учета внутренней конверсии, если она имеется у данного нуклида.

Измерение скорости счета фоновых импульсов, если она значительно меньше скорости счета импульсов от измеряемых источников, повторяют периодически после измерения нескольких источников; если обе скорости счета сравнимы, уровень фона измеряют дважды — до и после измерения скорости счета импульсов от источника, и в качестве поправки берут среднее значение скорости счета фоновых импульсов.

Для определения поправки на поглощение β-частиц в подложке источника проводят дополнительные эксперименты, заклеивая источник дополнительной пленкой толщиной, равной толщине подложки, либо со стороны активного слоя (метод сэндвича), либо со стороны подложки (метод подклейки). В том и другом случаях измеряют скорость счета в обеих половинах 4π-счетчика с источником без дополнительной пленки и с дополнительной пленкой.

При применении метода сэндвича коэффициент поглощения β-частиц в подложке может быть определен по формуле

(3.71),

где и – скорости счета импульсов в половинах 4π-счетчика, соединенных параллельно, от источника без дополнительной пленки и соответственно с дополнительной пленкой. Приведенное выражение получено, при допущении, что коэффициент отражения β-частиц от пленки много меньше единицы. Значение активности нуклида в источнике с поправкой на поглощение β-частиц в подложке будет при этом равно

(3.72)

или

(3.73).

Таким образом, поправочный множитель, учитывающий поглощение β-частиц в подложке, определяется выражением

(3.74),

где определено формулой (3.71).

При измерении методом подклейки с учетом поглощения β-частиц в подложке для активности нуклида получаем выражение, аналогичное выражению (3.72)

(3.72').

Несмотря на идентичность формул (3.72) и (3.72'), метод подклейки дает несколько меньшую погрешность, чем метод сэндвича.

Для определения поправки на поглощение β-частиц в активном слое из измеряемого раствора приготовляют серию источников, нанося на подложки различные количества раствора. При этом получаются источники с различной толщиной активного слоя дающие различные скорости счета в 4π-счетчике. Далее строят график зависимости скорости счета, отнесенной к единице массы нанесенного раствора от массы раствора в источнике: . В значения должны быть внесены поправки на разрешающее время и фон счетчика. Можно положить

(3.73),

где — коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех источников; , — коэффициент самопоглощения, увеличивающийся по мере увеличения толщины активного слоя. Таким образом, отношение скорости счета к массе раствора в источнике .

Для нуклидов с граничной энергией β-частиц больше 300 кэВ через полученные точки можно провести прямую (графически или, что более точно, методом наименьших квадратов). Экстраполируя полученную прямую к нулевому значению , т.е. к нулевой толщине активного слоя, определяют скорость счета при нулевой толщине активного слоя, т.е. при отсутствии самопоглощения. Точность определения поправки на самопоглощение зависит от числа точек на графике, от их разброса и от способа проведения прямой через эти точки.

Следует заметить, что определение поправки на самопоглощение представляет по существу исследовательскую задачу, решаемую индивидуально для каждого отдельного нуклида.

Поправку на внутреннюю конверсию γ-квантов вводят только в том случае, когда период полураспада возбужденного состояния дочернего ядра больше разрешающего времени установки, т.е. когда β-частицы и конверсионные электроны регистрируются раздельно. Соответствующий поправочный множитель

(3.74),

где – коэффициент внутренней конверсии; – доля β-частиц, сопровождаемых γ-квантами, которые могут конвертировать; , – эффективность регистрации β-частиц и конверсионных электронов.

Эффективность регистрации γ-квантов 4π-счетчиком обычно довольно мала (около 0,5%), поэтому поправкой на чувствительность счетчика к γ-излучению чаще всего можно пренебречь.

Результирующая погрешность измерения активности нуклида составляет ~5% при доверительной вероятности 0,99.