ЦЕЗИЙ (Cаesium) Cs, химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы. Атомный номер 55, относительная атомная масса 132,9054. Первая энергия ионизации – 3,894 эВ. Радиус атома – 267 пм, иона – 165 пм. Работа выхода электрона – 1,81 эВ.
Тпл составляет 28,40С, кип.–670˚С. Плотность –1,9 г/см3. Обладает низкими мех-ми св-ми. По внешнему виду – это золотисто-желтый металл. Электроотрицательность – 0,7. Степень окисления +1.
В природном цезии присутствует только стабильный изотоп 133Cs. Известно 33 радиоактивных изотопа цезия с массовыми числами от 114 до 148. В большинстве случаев они недолговечны. Однако три из них распадаются не так быстро – это 134Cs, 137Cs и 135Cs с периодами полураспада 2 года, 30 лет и 3·106 лет. Все три изотопа образуются при распаде урана, тория и плутония в атомных реакторах или в ходе испытаний ядерного оружия
Основным источником цезия-137 являются выпадения после ядерных испытаний, кот. все еще значительны, и выбросы предприятий атомной промышленности. Цезиевые руды опасности не представляют, т.к. в них нет радионуклидов.
Осн. путь получения цезия-137 – деление ядер урана и плутония: вероятность канала до 30%. В средн. на 100 ядер урана в реакторах обр-тся 6% 137Сs.
Испытание ядерн. оружия - один из наиб. значимых источников радиоа-ктивного загрязнения планеты, в том числе 137Cs. Осн. источник поступления цезия в орг-зм чел-а - загрязненные нуклидом продукты питания животного происхождения. Осн. ист-ком радиоцезия для населения Бел. до чернобыльской аварии были мол. и зерновые продукты, а после аварии – молочные и мясные.
Стронций -90 — чистый бета-излучатель с периодом полураспада 29.12 лет. При распаде он образует дочерний радионуклид 90Y с периодом полураспада 64 ч. Как и 137Сs, 90Sr можетнаходиться в растворимой и нерастворимой в воде формах. После аварии на Чернобыльской АЭС во внешнюю среду его попало сравнительно немного - суммарный выброс оценивается в 0,22 МКи. Исторически сложилось так, что в радиационной гигиене уделяется много внимания этому радионуклиду. Причин тому несколько. Во-первых — на стронций-90 приходится значительная часть активности в смеси продуктов ядерного взрыва, во-вторых — ядерные аварии. И, наконец, особенности поведения этого радионуклида в организме человека. Практически весь попавший в организм стронция-9О центрируется в костной ткани. Объясняется это тем, что стронций — химический аналог кальция, а соединения кальция — основной минеральный компонент кости. У детей минеральный обмен в костных тканях интенсивней, чем у взрослых, поэтому в их скелете стронций-90 накапливается в большем количестве, но и выводится быстрее.
|
|
В организм стронций-90 поступает только с пищей, причем в кишечнике всасывается до 20% от его поступленияПосле аварии на чернобыльской АЭС вся территория со значительным загрязнением стронцием-90 оказалась в пределах 30- километровой зоны. Большое количество стронция-90 попало в водоемы, но в речной воде его концентрация нигде не превышала предельно допустимой для питьевой воды (кроме реки Припять в начале мая 1986 г. в ее нижнем течении).
П-е тяжел. Эл-тов. Трансураны были синтезировали в реакциях последовательного захвата нейтронов ядрами с последующим b-распадом, что приводило к увеличению Z. Новые нуклиды выделяли и идентифицировали радиохимическими методами с последующим измерением свойств радиоактивного распада.
|
|
Последним элементом (1955 г.), который удалось синтезировать американцам с использованием традиционных методов был элемент 101, названный менделевием. При бомбардировке мишени из эйнштейния (Z=99), содержащей всего 109 атомов, ядрами гелия (Z=2) были зафиксированы 9 атомов 256Мd. Это был предел. Дальнейший прогресс мог быть достигнут только в реакциях с тяж-ми ионами, позволявшими увел-ть заряд и массу ядра-мишени скачком на десятки единиц. Но это требовало создания ускорителей нового типа, и соответственно, мощных источников многозарядных ионов. Существенно изменялась и сама методология физического эксперимента. Итогом этих 40-летних исследований явился синтез новых элементов с атомными номерами Z=102-116.
А) Современные и традиционные методы выделения и разделения радионуклидов. б) Взаимодействие заряженных частиц с веществом. в) Ионизационные и радиационные потери, ослабление потока излучения, формула Бете, особенности взаимодействия быстрых и тяжелых частиц, тормозное характеристическое излучение, переходное излучение Вавилова-Черенкова).
а) Радионуклиды – радиоактивные (р/а) атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов – и с опр. энергетическим состоянием атомного ядра. Наиб. распростр-ие для выделения р/а изотопов получили м-ды, основан. на разл-ии в распределении разделяемых эл-тов в гетерогенных системах, состоящих из двух фаз. В кач-ве фаз, сост-ющих систему, чаще других исп-уют: жидкость (ж)- ж., ж. – тв. тело, газ – тв. тело, газ – ж. на носителе.
|
|
Осн. методами выделения, разделения радиоактивных изотопов являются: -соосаждение;-экстракция;-хроматография;-электрохимическое выделение;-метод Сциларда – Чалмерса;-другие методы (метод отгонки и выщелачивание)
1) Соосаждение. О сновывается на захвате радиоэлементов готовыми или образующимися осадками. Р/а эл-ты, находясь в р-ре в микрокол-вах, не м. обр-ть самост. тв. фазы при д-ии разл. осад-лей, т. к. при столь малых концентрациях не достиг-ся произведение растворимости их труднораств. соед-ий. => для выделения этих эл-тов применяют разл. носители, кот. обр-ют тв. фазу и увлекают в осадок микрокомпонет.
Процесс, в котором микрокомпонент увлекается из раствора осаждающимся макрокомпонентом, называется соосаждением. Соосаждение может осуществляться двумя путями совместной кристаллизацией (сокристаллизацией) микрокомпонента с макрокомпонентом или адсорбцией (адсорбционным соосаждением) микрокомпонента на поверхности осадка носителя.
2) Экстракцией называется процесс извлечения одного или нескольких элементов или их соединений из одной жидкой фазы в другую, не смешивающуюся с первой. Сущность экстракционного метода разделения заключается в том, что при определенных условиях отдельные элементы в виде солей или иных соединений могут в заметных количествах переходить из водного раствора в несмешивающийся или ограниченно смешивающийся с водой органический растворитель, отделяясь при этом от других элементов.
3) Разл. методы хроматографии широко исп-ся для выделения р/а эл-тов, разделения сложных смесей р/а в-в(разделение смесей газов, паров, ж-стей или р-ренных в-в в динамических условиях. Компоненты разделяемой смеси распределяются между двумя фазами, одна из которых неподвижна и имеет большую поверхность (так называемый сорбент) вторая подвижна и представляет собой поток жидкости или газа, находящийся в контакте с неподвижным слоем.)
4) Эл-хим. процессы - это процессы превращения в-в на границе разделения фаз: проводник 1ого рода (металл), проводник эл-ва 2ого рода (раствор), происход. с участием своб. электронов. Эл-хим. м-ды получили в радиохимии шир. применение для выделения р/а эл-тов (нуклидов) выс. радиохимической чистоты и возм-сти получения тонких равномерных слоев р/а в-в большой хим. чистоты. Р/а эл-ты м. б. выделены в виде металла на катоде / в виде окислов на аноде.
5) Если же р/а изотоп получен по ядерной реакции, идущей без изменения заряда ядра (n,; n, 2n;, n; изомерный переход), т.е. в тех случаях, когда в рез-те реакции получ. изотоп того же эл-та, кот. был подвергнет облучению, обычные хим. методы для разделения непригодны. Напр.: Al (n,) Al, Al (n,2n) Al,Al (, n) Al.
В этом случае отделение интересующего изотопа от материала мишени может осн-ться лишь на эффекте отдачи, в рез-те кот. при соотв. подборе мишени часть атомов р/а изотопа получается в отделимой от материнского в-ва форме.
Каждый элементарный акт превращения атомного ядра сопровождается испусканием кванта или какой-либо частицы. При этом вследствие закона сохранения импульса возникающее ядро (и весь атом, в состав кот. входит это ядро) приобретает импульс, равный по величине импульсу вылетающей частицы или гамма- кванта. Такие ядра называют ядрами отдачи. Так как атом, испытавший отдачу, обычно входит в состав той или иной мол-лы, то энергия, кот. он приобрел в первое мгновение, распределяется между этим атомом отдачи и ост. частью мол-лы. После ядерного превращения атом нач-ет двигаться, причем часто он увлекает за собой и всю ост. часть мол-лы.В нач. период движение атома отдачи и ост. части мол-лы происходит с разл. скоростями, при этом изменяется длина и эн-ия связи. Часть эн-ии отдачи переходит в энергию возбуждения. Если эн-ия возбуждения оказ-ся выше эн-ии связи, то мол-ла диссоциирует. На этом явл-ии основан м-д отделения р/а изотопа от материала матрицы.
В 1934 г. Сцилард и Чалмерс показали, что разрыв связи атомов, участвующих в ядерной реакции или р/а распаде, происходит даже в тех случаях, когда эн-ия отдачи первонач. процесса не превышает эн-ию связи. Если после разрыва связей атомы продукта сущ-ют в хим. сос-нии, отличном от атомов мишени, то их м. отделить от большой массы неактивной мишени, несмотря на их изотопию.
6) Метод отгонки. Некот. изотопы м. б. избир-но выделены из смесей путем перевода их (после добавления соотв. нос-лей) в легко летучие соед-ния и последующей отгонки. Напр., изотоп 106Ru отд-ют от смеси пр-тов деления урана отгонкой в виде RuО4, а 131J в виде J2. М-д отгонки ос-нно эфф-н, когда для близких по св-вам эл-тов м. получить разл. по лет-сти соед-ия. При этом выделение можно производить как с носителем, так и без него.
Выщелачивание. -процесс извлечения р/а изотопов из тв. в-в путем обработки их подходящими р-рителями. Применяется в том случае, когда р/а элемент входит в состав соед-ия, более легко р-римого чем основное вещество. Является экспрессным м-дом при обработке мишеней, сод-щих короткоживущие изотопы.
б) Заря́женная части́ца (ЗЧ) — частица, обладающая эл. зарядом. ЗЧ м. б. как элементарные частицы (бета-частицы), так и атомы, молекулы (заряж. атомы и мол-лы наз-ся ионами) и многоатомные комплексы (кластеры, пылинки, капли)
Прохождение заряженной часицы через в-во.
1. Осн. причиной потерь эн-ии ЗЧ при прохождении ч/з в-во явл-ся столкновения ее с атомами этого в-ва. Т. к. масса ядра всегда велика по ср-ию с массой электронов (е-) атома, м. достат. четко провести различие м/ду «электронными столкновениями», при кот. эн-ия падающей частицы передается одному из е- атома, в рез-те чего происх. возбуждение / ионизация атома (неупругое столкновение), и «ядерными Столкновениями», при кот. импульс и кинет. эн-ия ч-цы частично переходят в поступат. движение атома как целого (упругое столкновение). Повторяясь, эти ядерн. столкн-ия приводят к многокр. рассеянию частиц в в-ве.
2. Существенную роль в потерях эн-ии легких ЗЧ (е-) играет также радиационное торможение. Сущность этого пр-сса закл. в том, что при рассеянии ЗЧ кулоновским полем ядра или е- эта частица получает ускорение, что в соотв-ии с законами электродинамики всегда приводит к э/м излучению. Возникает непрерывный спектр э/м излучения-- тормозное излучение.
В случае тяжелой частицы (протон, - частица и др.), когда ее энергия достаточно велика для преодоления кулоновского барьера ядра, м. произойти также процесс потенц. рассеяния на ядрах или же ядерная реакция, сопровождающаяся вылетом из ядра разл. частиц, испусканием квантов, делением ядра и др.
В) ЗЧ: альфа и бета-излучение р/а распада, ускоренные е- и «+» заряженные ионы (протоны, дейтоны, заряженные осколки деления ядер урана, многозарядные ускоренные ионы эл-тов и т. д.), - теряют эн-ию в среде за счет э/м взаимод-ия с электронными оболочками мол-л (осн. механизм), приводящ. к их ионизации и возбуждению, и в рез-те взаимод-ия с кулоновским полем ядер и е-нов, при кот. инициируется тормозное рентгеновское излучение. Соотв-нно, потери эн-ии по этим каналам наз. ионизационными и радиационными.
Проникающая сп-сть е-нов или - частиц определяется их пробегом. Потери энергии движущимися е-нами в в-ве подразд-ся на ионизационные и радиационные (Ионизационные потери энергии (хар-тся подстрочным индексом u), как правило, являются преобладающими у е-нов с энергией до 10 МэВ)/
Для нерелятивистских тяжелых ЗЧ средние ионизационные потери энергии на единице длины пути описываются формулой Бете:
(1)
где: Е – нач. кинет. эн-ия частицы, х - координата в напр-ии движения частицы; z и е - заряд ч-цы и е-на, соотв-нно, m - масса покоя электрона, Vo – нач. скорость ч-цы, Z - атомный номер среды, А - атомная масса среды, ρ - плотность среды, No - число Авогадро, I – ср. потенциал возбуждения (геометрическое среднее всех пот-лов возб-ия и ионизации мол-л среды). Формула справедлива, когда Е<<Mc2 (M - масса покоя частицы, с - скорость света) и 2πZ/137 << Vo/c.
Константы В=ln (2mV02/I), f=N0 (Z/A) называют, соответственно, тормозным числом и электронной плотностью среды.
Для ускоренных нерелятивистских электронов средние ионизационные потери могут быть описаны формулой Бете в следующем виде:
(4)
Анализ формулы Бете позволяет сделать два важных вывода:
1) параметр (- dE/dx)ion резко возрастает с уменьшением скорости частицы, 2) при одинаковой эн-ии параметр (- dE/dx)ion для легких частиц меньше, чем для тяжелых, а глубина проникновения в вещество, соответственно,значительно больше.
В случае электронов отношение радиационных потерь к ионизационным составляет: (- dE/dx)rad/(- dE/dx)ion = EZ/800, (2.5) где: Е – нач. эн-ия е-нов, МэВ; Z - атомный номер среды. Д/ е-нов ионизационные потери пропорциональны квадрату атомного номера Z и почти пропорциональны начальной энергии Е.
При выс. эн-ях преобл-ют радиационные потери. С ↓ энергии – ионизационные потери. При некот. критической эн-ии (Ес), ионизационные и радиационные потери оказ-ся равными. Ее величина зав. от природы в-ва. Напр., для водорода она равна 500 МэВ, а для свинца – всего лишь 11 МэВ.
Полные потери энергии на единице пути заряженной частицы равны сумме ионизационных и радиационных потерь: (- dE/dx)полн = (- dE/dx)rad + (- dE/dx)ion. (6)
В сильном взаимодействии могут принимать участие только тяжелые частицы. Сильное (или ядерное) взаимодействие – это наиболее интенсивное из всех видов взаимодействий. Они обуславливает исключительно прочную связь между протонами и нейтронами в ядрах атомов.
характеристическое – фотонное излучение, испускаемое при изменении энергетического состояния атома; тормозное – фотонное излучение, испускаемое при изменении кинет. эн-ии ЗЧ (это ионизирующие излучения).
Излучение Вавилова-Черенкова Это излучение возникает при движении заряженной частицы в веществе со скоростью, превышающую фазовую скорость света в среде. V>c/n, где с – скорость света в вакууме, n – показатель преломления света в среде. Черенковское излучение направлено под определенным углом, которое определяется из выражения: cosθ=c/vn.
Хар-ка и клас-ция нейтронов. Основные закономерности их поведения в в-ве. Прохождение гамма-квантов через в-во: фотоэффект, эф-т Комптона, томпсоновское рассеяние, обр-е електронно-позитронных пар.
Нейтрон не обладает электр. зарядом и связан в атоме ядерными силами(малый радиус действия и большая сила). Нейтроны по энергии принято делить на гр: ультрохолодные (эн меньше 10 –7 эВ), холодные (эн меньше 10 –5 эВ), тепловые (эн 0,025-0,1 эВ)- находящиеся в тепловом равновесии с ядрами среды, надтепловые (эн 0,1эВ-0,5 кэВ), промежуточные(эн 0,5 кэВ-0,2 МэВ), быстрые (эн 0,2 -20 МэВ), сверхбыстрые (эн более 20 МэВ).
Первые два отлич-ся большой проницаемой способностью. Для последних двух характерно упругое и неупругое взаимодействие.
Для нейтронов с эн более 300 МэВ наблюдается т.н. скалывание (при взаимод нейтрон не измен-ся, а остальное разрушается).
Упругое взаимод-ие, нейтроны попадают в атом и упруго рассеиваются на ядре. Неупругое – различного рода ядерн р-ции поглощен нейтронов (n;γ), (n;n΄),(n;α),(n;β), (n;p),(n;2n). Вероятность протекания каждой реакции определяется микроскопическим сечением – это воображаемая сфера вокруг ядра, пересекая к-ую нейтрон может вступать в ядерную р-цию.
Микроскопич сечение и их послед-ть опред-ся эл-ом. Для макрообразцов взаимод-ие с нейтронами опред-ся макроскопическим сечением – опред-ся умножением микроскопич сечения на плотность среды.
При упругом взаимод-ии нейтрон будет передавать часть энергии ядру, ядро возбуждается. Доля передаваемой энергии опред-ся массой ядра и эн-ей нейтрона. При упругом взаимод-ии вып-ся з-н сохранения импульса и эн-ии; доля передаваемой энергии ядру: I=4mMя/(m+Mя)2
Типы реакций с участием нейтронов:
(n;γ) – радиационный захват. Типичный процесс 1Н1 + n→ дейтерий.
(n;n) – упругое рассеяние
(n;n΄) – неупругое рассеяние. Энергия налетающего электрона д.б. больше 0,1 МэВ. По окончании р-ции ядро в возбуждённом состоянии, к-ое снимается за счёт испускания гамма-квантов.
(n;p) – 
энергия нейтрона более 1 МэВ.
(n;α) - 
энергия нейтрона более 1 МэВ.
(n;2n),(n;3n) Реакция размножения. F 19→ F 18 Данная р-ция, когда энергия нейтрона более 10 МэВ
Взаимодействие гамма-кванта с веществом.
Для гамма-квантов с энергией до 10 МэВ:
- фотоэффект (фотоэл-ое поглощение) – происходит поглощение гамма-кванта в-ом (атомом), вся энергия гамма-кванта передается е- и если переданная энергия больше энергии связи, то е выбивается из атома. Потеряв е нейтральн атом в ион. Хар-но для гамма-квантов с эн-ей до 0,1 МэВ
- когерентное рассеивание (эффект Томсона). Заключ-ся в изменении траектории движения гамма-кванта под действием атома. Хар-но для гамма-квантов с небольшой эн-ей.
- некогерентное рассеивание (эффект Комптона). Хар-но для гамма-квантов с эн-ей 0,1-5 МэВ. Гамма-квант попадает в е- (упругий удар) затрачивая часть эн. в рез-те происходит ионизация, е- выбивается, гамма-квант изменяет направлен движения, т.е. выбывает из пучка с меньшей эн-ей.
- обра-ие n-р пар. Хар-но для гамма-квантов с эн-ей более 1,02 МэВ. В поле ядра (или электрона) гамма квант может образовать е+/е- пару. Так как энергия покоя позитрона и электрона примерно 510 кэв, то образовать пару могут гамма кванты с энергией больше чем 1,02 Мэв.
80. Дозиметрия. Радиометрия. Ядерная спектроскопия (Д, Р, ЯС)
Д- сов-сть м-дов измерения и (или) расчета дозы ионизирующего излучения(ИИ), осн-ных на колич. опр-ии изменений, произведенных в в-ве излучением (радиац. эффектов).
Разл-ют прямой (абсол.)- калориметрич. метод Д, основ. на непосред. измерении поглощенной в-вом эн-ии излучения в виде тепла, выделенного в раб. теле калориметра, и косвенные (относ.) м-ды, при к-рых измеряют радиац. эффекты, пропорциональные поглощенной дозе(ПоглД). К косвенным = ионизационные (ИМ), радиолюминесцентные (РЛ), химические (Х) и некот. спец. м-ды. Калориметрич. метод (диапазон поглощенных доз от 1 до 106 Гр) основан на измерении приращения т-ры DТ, вызванного поглощением в-вом порции DE энергии излучения в калориметре. При отсутствии необратимых хим. р-ций DТ= DЕ/mс, где т - масса поглотителя, с - его теплоемкость. Используют гл. обр. адиабатич., изотермич., проточные калор-ры; поглот-ли -металлы, графит и др.
Недостатки метода - низкая чувствительность (напр., для А1 DТ всего 1.10-3 К/Гр) и сложность аппаратур/ оформления.
Метод применяют в осн. для опр-ия коэф. пропорциональности, связывающих радиац. эффекты с ПоглД в относ. методах дозиметрии, и для калибровки дозиметрич. детекторов. ИМ (диапазон доз от 10-8 до 106 Гр) основаны на измерении кол-ва ионов, возникших в облучаемом в-ве при д-ии излучения. В случае облучения в-ва сложного элементного состава вводят понятие его эффективного ат. н., равного ат. н. условно простого в-ва, для к-рого коэф. поглощения излучения, рассчитанный на 1 электрон, такой же, как и для облучаемого сложного в-ва.
Наиб. распр-ние получили ионизац. камеры, в к-рых погл-лем является газ. Измеряемая хар-ка -ионизац. ток, пропорциональный мощности дозы излучения, или кол-во эл-ва, пропорциональное дозе.
Для Д фотонного излучения применяют воздухоэквивалентные камеры, мат-л стенок к-рых имеет такой же эффективный ат. н., что и воздух. Кол-во эл-ва Q, образ-еся за время t, и доза Dэкc фотонного излучения в воздухе связаны зав-стью: Q = zeVrDэкc/w, где z - зарядовое число иона, V - объем камеры, r - плотность воздуха, w - энергия обр-ния пары ионов в воздухе. Для Д быстрых нейтронов исп-ют тканеэквив-ные камеры, мат-л стенок к-рых и заполняющий газ по атомн. составу эквив-ны мягкой биол. ткани.Применяют также п/проводниковые дет-ры, в к-рых чувствит. эл-том служит материал на основе CdS, Si, Ge или др.; по принципу д-ия они аналогичны ионизац. газовым камерам. В инд. Д шир. исп-ют газовые ионизац. камеры конденсаторного типа в форме карандашей. К ионизац. детекторам = газоразрядные счетчики, напр. Гейгера-Мюллера, пропорциональный и др.; их преимущество перед камерами - бОльшая чувств-сть при таких же габаритах, что обусловило их применение для к-ля радиац. обстановки в раб. помещениях. РЛ методы (диапазон доз от 10-8 до 104 Гр) осн-ны на том, что обр-ные в люминофоре под действием ИИ неравновесные нос-ли заряда (электроны и дырки) локализуются на центрах захвата и удерж-тся на них после прекращения облучения. При послед. возбуждении люминофора (ИК или УФ излучением, нагревом) наблюдается соотв. фото- или термолюминесценция, квант. выход к-рой пропорц-н ПоглД. Радиофотолюминесцентный стеклянный детектор м. состоять, напр., из 3,6% (по массе) Li, 0,8% В, 33,3% Р, 4,6% Аl и 53,5% О; активатор Ag (4,2%). Радиотермолюминесцентный детектор м. б. изготовлен из LiF, активированного Мn, или из CaF2, активированного к.-л. РЗЭ. Достоинства РЛ детекторов – выс. чувств-сть при малых габаритах [квант. выход люминесценции до ~ 1013 квант/(г.Гр)], длительное хр-ие дозиметрич. информации (до 106 лет). Радиотермолюминесцентные дозиметры исп-ют в инд. дозиметрич. к-ле. К РЛ относят и сцинтилляционные детекторы, хотя д/ получения инф-ии о ПоглД с их пом. не требуется дополн. термического или др. возбуждения. Сцинтилляц. детекторами служат, напр., NaI, активированный Tl; ZnS, активированный Ag; антрацен, стильбен. ХД (диапазон доз от 10-2 до 108 Гр) осн-на на количеств.опр-ии радиационно-хим. выхода G - числа обр-хся, распавшихся или к.-л. иным обр. изменившихся молекул, атомов или ионов облученного в-ва при погл-нии 100 эВ излучения. Хим. дозиметрами м. служить: р-ры крас-лей в воде (напр., метиленового голубого) или в орг. р-рителях (напр., кристаллического фиолетового в метилэтилкетоне); О2, воздух, N2O, CH4, С2Н6 и др. газы; циклогексан, бензоли др. орг. ж-сти; полимерные материалы; неорг. стекла разл. состава. Преим-ва хим. дозиметров - радиац. подобие с облучаемым в-вом, шир. диапазон исп-ния; недостатки – выс. требования к чистоте используемых материалов и зависимость G от параметров излучения.
Р (от лат. radio - излучаю и греч. metreo-измеряю), регистрация с пом. радиометрич. приборов излучений, испускаемых ядрами радионуклидов. Осн-на на разл. эффектах взаимод. ИИ с в-вом (ионизация, люминесценция. излучение Черепкова - Вавилова, обр-ние треков в прозр. средах, тепловое д-ие излучения, воздействие на фотографич. материалы и др.
Радиометрич. приборы состоят из детекторов, в кот. происходит преобразование эн-ии излучения в электр., и регистрирующих устройств. Детекторы м. б. ионизационными, сцинтилляционными, трековыми и др, в зав-сти от того, на каком из эффектов осн-но их д-ие. По агр. сос-нию раб. тела = газонаполненные (ионизац. камеры, пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера.), жидкостные, твердотельные дет-ры; по типу регистрируемого излучения-детекторы а-частиц, бета-частиц, гамма-квантов, нейтронов.
В радиометрич. практике распространены счетчики Гейгера-Мюллера, т.к. в них под д-ем ИИ возн-ют мощные эл. импульсы, что ↓ треб-ия к регистрирующей апп-ре. Простота конструкции и надежность спос-вали их шир. распр-нию в 30-50-х гг. 20 в. В наст. время они применяются гл. обр. в дозиметрии. а в радиохим. иссл-ниях постепенно вытесняются сцинтилл. и п/п дет-рами. Связано это с тем, что счетчики Г-М позволяют отмечать лишь факт попадания ионизир. ч-цы в счетчик, а больш-во дет-ров (газонаполненных, жидкостных и твердотельных) дает возм-сть опр-ть распред-ие по эн-ии регистрируемых частиц / квантов.
Сцинт. дет-ры осн-ны на регистр-ии люминесценции (Л), вызываемой действием излучения на люминофоры (л-ры). в кот. эн-ия изл-ия преобр-ся в световые вспышки (сцинтилляции). Л-ры, исп-емые для этих целей, обычно наз. сцинтилляторами. Исп-ют твердотельные неорг. (Nal или Csl, активированный Т1) и орг. сцинт-ры (антрацен, стильбен. сцинтилляц. пластмассы) и жидкие сцинт-ры (р-ры 2,5-дифенилоксазола в толуоле. диоксане и др.). Шир. разв-ся техника жидкостно-сцинтилляц. измерений, при кот. препараты радиоакт. в-в вводятся (растворяются, эмульгируются и т.п.) непоср. в жидкостно-сцинтилляц. смесь, что обесп-ет простоту пригот-ия препаратов, выгодные геом. условия измерений, исключает потери, связанные с ослаблением излучения. П/п дет-ры осн-ны на том, что рег-емая ч-ца, проникая в кристалл. генерирует в нем дополн. (неравновесные) электронно-дырочные пары. Нос-ли заряда (электроны и дырки) под д-вием приложенного эл. поля "рассасываются", перемещаясь к электродам прибора. В рез-те во внеш. цепи дет-ра - электрич. импульс, кот. далее усил-ся и регистр-ся.
Выбор дет-ра для регистрации р/а излучений производят на основе критерия качества (КК) (коэф. качества, критерия надежности). Значение КК обратно пропорционально времени t, необходимому для получения результата с заданной погрешностью: КК = 1/t ~ e2 /Ф, где e - эффективность регистрации излучения, а Ф-фон прибора. Т. к. в большинстве приборов эффективность регистрации корпускулярного излучения (a- и b-частиц) близка к теор. достижимому пределу, повышение КК опр-ся возм-стью подавления фона детектора, кот. обусловлен регистрацией космич. излучения, внеш. излучения от радионуклидов. содержащихся в окружающей среде (воздух, строит.материалы, грунт), и радиоактивных загрязнений в конструкц. материалах, из которых изготовлен детектор;
Измерение излучений, обладающих сравн. малыми пробегами, с пом. внеш. детекторов (располож. вне иссл-мого препарата) предъявляет жесткие треб-ния к дет-ру, кот. должен обеспечивать миним. потери, связанные с геом. условиями измерения и с ослаблением излучения на пути между препаратом и детектором.
Радиометрич.. приборы позволяют автоматически выполнять измерения сотен радиоактивных препаратов по заданной программе с обработкой результатов измерений с помощью ЭВМ.
ЯДЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ Раздел ядерной физики, посвященный изучению дискретного спектра ядерных состояний — опр-ние энергии, Спина, чётности, изотонического спина и др. квантовых хар-к ядра в основном в возбужд. состояниях. Значение этих данных необходимо для выяснения структуры ядер и получения сведений о силах, действующих между нуклонами (см. Ядро атомное). Установление перечисленных характеристик производится путём измерения энергий, интенсивностей, угловых распределений и поляризаций излучений, испускаемых ядром либо в процессе радиоактивного распада, либо в ядерных реакциях (См. Ядерные реакции).Получение спектроскопических данных по исследованию радиоактивного распада часто называется спектроскопией радиоактивных излучений, причём различают α-, β- и γ-спектроскопии в соответствии с типом излучений. В ядерно-спектроскопических исследованиях, основанных на использовании ядерных реакций, отчётливо выделены 3 направления: применение так называемых прямых ядерных реакций, кулоновского возбуждения ядра и резонансных реакций. В последнем направлении особое место занимает так называемая Нейтронная спектроскопия (изучение энергетических зависимостей вероятностей ядерных реакций, вызываемых нейтронами).
Арсенал технических средств современной Я. с. чрезвычайно разнообразен. (магнитные спектрометры для измерения эн-ий заряженных частиц, кристалл-дифракционные спектрометры для измерения энергий γ-излучения, разл. Дет-ры ядерных изл-ий, позволяющ. регистр-ть и измерять энергию частиц и γ-квантов по эффектам взаимодействия быстрых частиц с атомами вещества (возбуждение и ионизация атомов). Среди спектрометрических приборов этого типа большое значение приобрели твердотельные детекторы (см. Сцинтилляционный счётчик, Полупроводниковый детектор), сочетающие сравнительно хорошее энергетическое разрешение (относительная точность измерения энергии Ядерная спектроскопия 1—10%) с высокой «светосилой» (доля эффективно используемого излучения), достигающей в некоторых приборах величин, близких к 1 (энергетическое разрешение лучших магнитных спектрометров 0,1% при светосиле около 10-3).
Благодаря появлению полупроводниковых детекторов и развитию ускорительной техники и применению ЭВМ (для накопления и обработки экспериментальных данных и для управления экспериментом) стало возможным создание автоматизированных измерительных комплексов, позволяющих получить большие объёмы систематизированной прецизионной инф-ии о свойствах ядер.
Методы Я. с. применяются практически во всех ядерных исследованиях, а также за пределами физики (в биологии, химии, медицине, технике); например, Активационный анализ опирается на данные о схемах распада радиоактивных изотопов; Мёссбауэра эффект, первоначально использовавшийся в Я. с. как метод измерения времён жизни возбуждённых состояний ядер, применяется для исследования электронной структуры твёрдого тела, строения молекул и др. Данные Я. с. необходимы также при химических, биологических и других исследованиях методами изотопных индикаторов.