Источники γ - излучения представляют собой радиоактивный препарат, помещенный в герметичные ампулы из нержавеющей стали или алюминия; в некоторых случаях используются источники в виде металлических подложек с тонким слоем изотопа. Источники обычно испускают сложный спектр из нескольких интенсивных линий.
60 Со, период полураспада (1) (Т1/2) – 5,25 лет, Еизл – 1,33 Мэв.
137 Сs, период полураспада (Т1/2) – 29,6 лет, Еизл – 0, 66 Мэв.
Большинство γ -активных препаратов испускает и β-излучение, однако оно поглощается в корпусе ампулы или может быть легко исключено дополнительной экранировкой.
Другие источники гамма квантов – Цезий 144 Еизл – 0,134 МэВ (275), Селен 75 Еизл 0,45 МэВ (127 сут), Сурьма 124 Еизл 1,69 МэВ (60 сут), Тулий 170 Еизл 0,052 МэВ (127 сут), Железо 55 Еизл 0,0059 МэВ (2,9 года).
Ампульные источники нейтронов чаще всего представляют собой смесь или сплав а -излучателя с бериллием или бором. При бомбардировке последних а -частицами происходит реакция (а, п), например 9Ве (а, п) 12С; 11В (а, п) 14N. Спектр нейтронов этих реакций сплошной, в основном за счет потери части энергии а -частиц на ионизацию в веществе самого источника. В качестве а -излучателя чаще всего применяют 210Ро или 239Рu. Достоинством первого является практически полное отсутствие γ-излучения, не считая γ квантов, сопровождающих часть реакций (а, п); недостатком – слишком малый период полураспада. Достоинством 239Рu является большой период полураспада, недостатком – большой вес на единицу активности, обусловливающий несколько больший размер ибольшую стоимость источников по сравнению с источниками с 210Ро.
|
|
Источники с бором дают более мягкий спектр нейтронов, чем источники с бериллием:
239Рu+Ве, Т1/2 – 24 360 лет, (а,п), Е – до 10, 8 МэВ,
238Рu+Ве, Т1/2 – 86,4 года, (а,п), Е – до 11 МэВ,
210Ро+Ве, Т1/2 – 138, 4 дня, (а,п), Е – до 10, 9 МэВ,
252Cf, Т1/2 – 2,2 года, спонтанное деление, Е – до 7-8 МэВ.
Конструктивно Ро-Ве источники представляют собой герметичные двойные ампулы из нержавеющей стали или хромированной латуни, внутри которых расположена стеклянная ампула с порошком карбида бериллия (керамическая таблетка) с осажденным на нем 210Ро. Рu-Ве источники представляют собой двойные ампулы, заполненные сплавом Рu-Ве. Размер источника от 3 X 3 до 46 х 46 мм в зависимости от мощности. Мощность Рu-Ве источников 104 – 5•107, а полониево-бериллиевых 106 – 4•108 нейтр./с.
К ампульным источникам относится источник из спонтанно делящегося материала, в первую очередь из 252Сf, имеющий высокую мощность на единицу массы (3•109 нейтр./с•мг) с наиболее вероятной энергией нейтрона 1,3 МэВ.
В качестве источника нейтронов используют обычно смесь полония с бериллием. Полоний – радиоактивный элемент. Распадаясь, он излучает альфа-частицу (42Не). При взаимодействии альфа-частицы с ядром бериллия (94Ве) образуются ядро углерода 126С и нейтрон (10n).
|
|
94Ве + 42Не →126 С + 10n + g, (19)
Нейтронные источники ионизационных излучений: Ро-Ве (138 сут), Ри-Ве (24 360 лет), Ро-В (138 сут), Cf 252 (2,55 года).
Генераторы нейтронов представляют чаще всего линейные ускорители дейтронов (2) с ускоряющим напряжением приблизительно 105 В. Нейтроны возникают при бомбардировке дейтронами мишеней, содержащих дейтерий, тритий (3) или бериллий. Наибольший выход нейтронов (с энергией 14 МэВ) дает реакция 3Т (d, п) 4Не.
Основными частями генератора нейтронов являются источник ионов, ускорительная трубка, мишень, вакуумная система, источник высокого напряжения. В скважинных генераторах и во многих лабораторных используют так называемые отпаянные трубки, не требующие специальной вакуумной системы. Они содержат источник ионов, ускорительный промежуток и мишень, а также хранилище дейтерия. Пример такой трубки, используемой в серийном скважинном генераторе ИГН-4
Генератор нейтронов представляет собой линейный ускоритель, в котором ионы, ускоряясь в электрическом поле, попадают на мишень и вызывают ядерную реакцию с образованием быстрых нейтронов:
21Н + 31Н = 42Не + 10 п, (20)
Средняя энергия нейтронов 14,1 МэВ. Основной узел генератора нейтронов - нейтронная трубка. Применяются газонаполненные и вакуумные (искровые) трубки. В газонаполненных трубках рабочее давление газа поддерживается постоянным, при этом трубка может работать как в импульсном режиме, так и в стационарном. Положительные ионы дейтерия под действием отрицательного электрического поля высоковольтного электрода приобретают энергию порядка 80 – 120 кэВ и бомбардируют тритиевую мишень. Рабочее давление дейтерия в трубке создается при подогреве титановой ленты, насыщенной дейтерием. В вакуумных трубках необходимое количество дейтерия выделяется из циркониевых электродов в момент искрового разряда. Трубка работает только в импульсном режиме.
В настоящее время во ВНИИАвтоматики разработан ряд новых нейтронных трубок, отличающихся более высоким выходом нейтронов и более продолжительным сроком службы: НТ-32, ТНТ-145, ТНТ-143, ТНТ-1411, ТНТ-1415. Трубка ТНТ-1411 является аналогом НТ-16 со средним ресурсом 75 часов и термостойкостью до +120 оС, а ТНТ-143 - аналог УНГ.