Методы определения радиоактивности (абсолютный, расчетный, относительный).
Методические рекомендации для лабораторно-практического занятия по дисциплинам «Ветеринарная радиобиология», «Сельскохозяйственная радиобиология» для студентов факультета ветеринарной медицины очного и заочного отделения высшего и среднего специального образования
(специальность 111201 «Ветеринария», 110400, 110401 «Зоотехния»,
110305 «Технология производства и переработки продукции»)
ЕКАТЕРИНБУРГ, 2012
Методы определения радиоактивности (абсолютный, расчетный, относительный). Методические рекомендации для лабораторно-практического занятия по дисциплинам «Ветеринарная радиобиология», «Сельскохозяйственная радиобиология» (специальность 111201 «Ветеринария», 110400, 110401 «Зоотехния», 110305 «Технология производства и переработки продукции»)
Составители: д.б.н., профессор Трапезников А.В., д.в.н., доцент Шилова Е.Н., Харина Е.С.
Методические рекомендации предназначены для проведения лабораторно-практических занятий по дисциплинам «Ветеринарная радиобиология», «Сельскохозяйственная радиобиология» для студентов факультета ветеринарной медицины очного и заочного отделения высшего и среднего специального образования (специальность 111201 «Ветеринария», 110400, 110401 «Зоотехния», 110305 «Технология производства и переработки продукции»).
Рекомендации обсуждены на заседании кафедры ______ 2012 г. (протокол №) и рекомендовано к печати методической комиссией факультета ветеринарной медицины Уральской государственной сельскохозяйственной академии.
Рецензент: академик РАН Большаков В.Н.
УрГСХА, 2012
Тема 5: Методы определения радиоактивности (абсолютный, расчетный, относительный).
Цель: Изучить основные методы определения радиоактивности.
Радиоактивность можно определить абсолютным, расчетным и относительным (сравнительным) методами. Наиболее широкое практическое применение имеет последний.
Абсолютный метод основан на применении прямого счета полного числа частиц распадающихся ядер в условиях 4р-геометрии (четырехпийной). В этом случае активность препаратов выражается не в импульсах в минуту, а в единицах радиоактивности - Ки, мКи, мкКи. Для этих целей используют 4р -счетчики, конструкция которых позволяет поместить измеряемый образец внутрь счетчика (газопроточный счетчик типа СА4БФЛ, сцинтилляционный счетчик с растворением пробы в жидком сцинтилляторе или помещением пробы внутрь его и др.).
Расчетный метод определения абсолютной активности альфа - и бета - излучающих изотопов заключается в том, что измерение осуществляется при помощи обычных газоразрядных или сцинтилляционных счетчиков.
Величина активности препарата по этому методу находится по формуле: А= , где А – активность радиоактивного вещества (Бк); nф-скорость счета фона (число импульсов, возникающих в радиометре в единицу времени при отсутствии препарата); n –скорость счета при измерении радиоактивного препарата (плюс фон); ε – эффективность счетчика; ω- поправка на геометрию; Кп- поправка на поглощение.
Таким образом, для определения активности необходимо измерить скорости счета препарата, скорость счета для фона и найти поправки на эффективность, геометрию и поглощение.
Эффективность счетчика всегда указывается в его паспорте; у нас в лаборатории она указана на рабочем месте.
Поправку на геометрию находим по таблице 1. Для этого необходимо знать радиус препарата Rпр, радиус окна счетчика Rсч и расстояние от препарата до рабочего объема счетчика h (они также указаны на рабочем месте). По этим данным находим отношение h к Rсч и Rпр к Rсч, которые определяют строку и столбец таблицы. На пересечении соответствующих строки и столбца находим величину поправки (табл.1).
Таблица 1
h/Rсч | Rпр /Rсч | |||||
0,25 | 0,50 | 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | |
0,0 | 0,500 | 0,500 | 0,500 | 0,500 | 0,320 | 0,227 |
0,5 | 0,273 | 0,262 | 0,230 | 0,206 | 0,175 | 0,145 |
1,0 | 0,145 | 0,138 | 0,122 | 0,115 | 0,102 | 0,087 |
1,5 | 0,081 | 0,078 | 0,075 | 0,070 | 0,065 | 0,058 |
2,0 | 0.052 | 0,051 | 0,050 | 0,047 | 0,045 | 0,042 |
Определение поправки на поглощение Кп основано на законе Бугера, который целесообразно выразить через массовый коэффициент ослабления (μмасс): N=N0е- , где N0- число β-частиц, поглощение которых приближенно подчиняется закону Бугера, падающих на слой вещества; N – число частиц, оставшихся после прохождения слоя вещества; μмасс- массовый коэффициент ослабления, который для β-частиц, излучаемых изотопом 14С равен 0,21 см2мг-1; m/S –приведенная масса поглощающего слоя вещества (мг·см-2).
Масса поглощающего слоя складывается из массы воздуха и массы слюды, покрывающей окно счетчика: m/S=mвозд/S+mсл/S. mвозд/S=ρв·h, где ρв - плотность воздуха при комнатной температуре, равная 1,23 мг·см-3; h – расстояние от препарата до счетчика (в см); mсл/S (мг·см-2) – указывается на рабочем месте.
Поправка на поглощение вычисляется по формуле:
Кп= е- .
Относительный метод определения активности препарата заключается в расчете активности путем сравнения (по пропорции) скорости счета препарата и эталона, активность которого известна. Так, если препарат неизвестной активности (Апр) при измерении на радиометрической установке дает скорость счета (Nпр), а эталон активностью (Аэт- Nэт,), то активность препарата будет равна:
Апр = | Аэт • Nпр |
Nэт |
где Апр – активность препарата, выражаемая в Бк; Ки; Бк/кг (л); Ки/кг (л).
В данной формуле выражение Аэт/Nэт фактически означает "цену импульса", то есть какой активности в Бк, Ки или расп/мин соответствует один импульс, зарегистрированный радиометрической установкой. Подобным образом можно определить активность препаратов любого слоя: тонкого, промежуточного или толстого.
Относительный метод ввиду своей простоты широко применяется в лабораторной практике. Обязательным условием его использования - наличие соответствующих эталонов, при этом необходимо соблюсти ряд требований:
· препарат и эталон должны быть приготовлены на одинаковых подложках, иметь одинаковую толщину и технологию приготовления;
· препарат и эталон должны быть измерены на одной и той же радиометрической установке и на одном и том же расстоянии от счетчика, при одном и том же горизонтальном расположении (соосности), то есть при строгом соблюдении геометрии счета;
· эталон должен быть изготовлен из того радионуклида (вещества), который в основном определяет активность препарата.
В связи с этим в лаборатории должны быть образцовые (как правило, заводского изготовления) источники ИИ, химически чистые соли или образцовые растворы тех радионуклидов, которые определяют в исследуемых пробах.
В радиационной гигиене для определения активности растительных и животных организмов и некоторых других объектов относительным методом обычно используют эталоны на основе калия-40, поскольку именно этим радионуклидом обусловлена в основном радиоактивность биосферы.
Содержание калия-40 в естественной смеси изотопов калия составляет 0,0119 %. Для приготовления эталонов применяют химически чистый хлорид калия с удельной b-активностью 1,37•104 Бк/кг (3,7•10-7 Ки/кг или 8,19•105 расп/мин•кг). Из хлористого калия готовят главным образом толстослойные препараты.
Для определения активности аэрозолей атмосферного воздуха, атмосферных выпадений и других проб, содержащих уран и продукты его распада, можно использовать эталоны азотнокислого уранила, 1 мг которого обладает b-активностью, равной 5,85 Бк (1,58•10-10 Ки или 351 расп/мин). В качестве образцового раствора азотнокислого уранила для приготовления тонкослойных b-активных эталонов применяют раствор 634 мг этой соли в 100 мл воды (1 мл такого раствора имеет активность 37 Бк или 1•10-9 Ки).
Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите основные методы определения радиоактивности.
2. Укажите особенности расчетного метода определения абсолютной радиоактивности.
3. Укажите особенности относительного метода определения радиоактивности.
Компьютерная верстка Шилова Е.Н.
____________________________________________________________________
Подписано в печать 14.06.2012. Формат 60х84 1/16
Усл. печ.л. 1,0 Бумага для множительных аппаратов. Печать офсетная.
Гарнитура Times New Roman. Объем ___ п.л. Заказ № 495/1 Тираж 50 экз.
____________________________________________________________________
Отпечатано в типографии ООО «Таймер»
620219, Екатеринбург, ул. Луначарского, 136