Радионуклидные источники ионизирующего излучения

Основу любого радионуклидного источника ионизирующего излучения составляет радионуклид. Используются исключительно искусственные радионуклиды, полученные путем облучения стабильных изотопов нейтронами в ядерных реакторах. В зависимости от получаемого вида излучения различают:

- источники гамма-излучения

- источники рентгеновского излучения на базе бета-излучающих радионуклидов.

- источники быстрых нейтронов.

Радионуклидный источник представляет собой определенное количество радионуклида или его химического соединения, помещенного в герметичную ампулу. Крышка с помощью лазерной сварки герметично закрывает ампулу. Эта ампула может помещаться в другую ампулу. Размеры источника определяются внутренними размерами внутренней ампулы. Размеры источника зависят от удельной активности радионуклида. Активная часть источника обычно изготавливается в виде сферы или цилиндра.

Основные характеристики радионуклидных источников:

- энергетический спектр излучения,

- выход излучения,

- период полураспада,

- активность радионуклида в источнике,

- геометрические размеры источников.

Радионуклид	Период полураспада	Энергия основных фотонов, МэВ	Типы источников	Размеры активной части, мм
Ir-192	74,4 сут	0,296 0,316 0,468 0,604	ГИИД-4	2,0х2,0
ГИИД-5	3,0х3,0
ГИИД-6	4,0х4,0
Со-60	5,25 года	1,17 1,33	ГИК-3	2,0х2,0
ГИК-4	2,0х2,0
ГИК-2-6	4,0х4,0
Сs-137	33 года	0,661	ГИД-Ц-2	5,0х5,0

Активность источника измеряется в Беккерелях, 1 Бк = 1распад/с.

Внесистемная единица измерения активности – Кюри. 1 Кюри = 3,7*10¹⁰ Бк.

Удельная активность – это мера степени обогащения радионуклидного источника. Удельную активность измеряют в единицах Бк/г.

Радионуклид	Удельная активность, Бк/г	Масса источника, г, активностью 1 Ки
Ir-192	3,39*1014	1,09*10-4
Со-60	4,18*1013	8,85*10-4
Сs-137	3,22*1012	1,14*10-2
U-238	1,23*104

Сравнив значения удельной активности иридия-192 и урана-238 можно заметить, что источники из них активностью 1 Ки будут иметь массу 0,1 мг и 3 тонны соответственно.

Удельная активность характеризует размеры источника – чем выше удельная активность, тем меньшие геометрические размеры будет иметь источник излучения. Следовательно, в источнике с меньшими геометрическими размерами меньше потери от самопоглощения. Кроме того, такой источник обеспечивает меньшую величину геометрической нерезкости снимков, позволяет сократить фокусное расстояние и время экспозиции.

Идеальным источником был бы такой источник, который сочетал бы в себе следующие характеристики - максимальная удельная активность, минимальные геометрические размеры, большой период полураспада.

Влияние на максимальную активность источника излучения, помимо удельной активности, также оказывают плотность вещества, его состояние. Так для изготовления источников Иридий-192 и Кобальт-60 используют металлические шарики или отрезки проволоки, а для изготовления источников Цезий-137 используют соли радиоактивного цезия, активность которых гораздо ниже, чем у металлического цезия. Стоимость получения металлического цезия-137 настолько велика, что изготовление источников из него не имеет экономической целесообразности.

Радионуклидные источники получают в атомном реакторе путем облучения пучками нейтронов мишеней из стабильных изотопов. Под действием нейтронов, стабильные ядра превращаются в нестабильные ядра, по следующим реакциям:

Ir¹⁹¹ + n → Ir¹⁹² + γ

Co⁵⁹ + n → Co⁶⁰ + γ

Гамма-излучение образуется в процессе радиоактивного распада нестабильных атомных ядер, причем интенсивность испускаемого излучения постоянно уменьшается, поскольку количество нестабильных атомов постоянно уменьшается. Это уменьшение количества нестабильных ядер подчиняется логарифмическому закону. Каждый изотоп имеет свой собственный период полураспада, или время, в течение которого активность (или число радиоактивных ядер) уменьшается вдвое. Через один период полураспада активность уменьшается в два раза (2¹), через два периода полураспада активность уменьшится в 4 раза(2²), через три – в восемь раз (2³), и т.д.

Если известна начальная активность радионуклида, то всегда можно посчитать активность источника в настоящий момент времени. Для этого используют таблицы и графики.