Понятие радиоактивного распада. Методы регистрации ионизирующих излучений. Биологическое воздействие излучений на организм

Жидкие сцинтилляторы — это растворы, содержащие соединения, способные флуоресцировать под действием ионизирующей радиации. Наиболее широко в качестве такого соединения используют 2,5-дифенилоксазол (ППО). Радиоактивное соединенна вводят в сцинтиллятор, что обеспечивает наибольший его контакт с флуоресцирующим веществом.

В качестве твердых сцинтшгляторов чаще всего используют кристалл йодист

ого натрия, которому придают форму колодца. Под действием излучения молекулы кристаллической решетки подвергаются ионизации и возбуждению, сопровождающемуся световой вспышкой. Интенсивность вспышки зависит от энергии излучения. Световые вспышки фиксируются фотоумножителем, который превращает их в электрические импульсы. Амплитуда этих импульсов пропорциональна интенсивности вспышек, а следовательно, энергии излучения, вызывающего эти вспышки.

Большинство жидких сцинтилляторов, применяемых в настоящее время, приготовлено на основе толуола или диоксана. Толуоловые сцинтилляторы имеют более высокую эффективность регистрации низкоэнергетического бета-излучения. Однако водные образцы в толуоловых сцинтилляторах измерять неудобно из-за малой растворимости воды в толуоле и сильного тушения сцинтилляторов, которое вызвано введением воды.

В качестве растворителя в сцинтилляционных смесях, предназначенных для измерения водных образцов, чаще применяют диоксан. В диоксане можно растворить большое количество воды (до 30%).

Основными компонентами любого сцинтилляционного счетчика являются сцинтиллятор, фотоумножитель, логарифмический усилитель электрических импульсов, электронная система анализа и регистрация (рис. 1).

Рис. 1. Принцип устройства сцинтилляционного датчика

С целью исключения импульсов, соответствующих фону фотоумножителей, сцинтилляции детектируются не одним, а двумя фотоумножителями, соединенными в электронной схеме совпадения, что позволяет почти полностью исключить импульсы, соответствующие фону ФЭУ.

Основные источники фона сцинтилляционных счетчиков.

1. Внешнее излучение (космическое и излучение от источников в помещении лаборатории). Внешний фон в значительной степени ослабляется защитой и дискриминацией импульсов с большой амплитудой.

2. Внутреннее излучение, обусловленное загрязненностью радиоактивными изотопами материалов защиты с самого счетчика, а также присутствием в воздухе эманации радия и тория.

3. Случайные совпадения между двумя ФЭУ оптической обратной связи (свечение остаточных газов, люминесценция стекла колб ФЭУ или динодов).

4. Случайные совпадения из-за термошумов ФЭУ и конечного разрешающего времени схемы совпадений.

Для уменьшения фона используют материалы, содержащие минимальное количество радиоактивных изотопов.

Для каждого изотопа характерно непрерывное распределение энергии спектра, максимум которого является специфической характеристикой данного изотопа. Современные сцинтилляционные счетчики настроены таким образом, чтобы фиксировать импульсы в узком диапазоне амплитуд. Это позволяет уменьшить влияние других изотопов и фонового излучения на определение активности нужного изотопа путем амплитудного анализа.

При установке окна счетчика таким образом, чтобы регистрировались только импульсы, энергия которых лежит в интервале х—у, будут просчитываться основная часть излучения изотопа А и незначительная часть излучения изотопа Б.

Определение гамма-излучения — более простая операция, чем определение бета-излучения методом жидкостной сцинтилляции. Оно не требует подготовки образцов, что позволяет экономить время и реактивы, а также сокращается время измерения за счет более высокой удельной их активности, чем бета-радиоактивных изотопов.

Современные гамма-счетчики рассчитаны для обработки и анализа результатов радиометрии большого количества образцов в автоматическом режиме. Широкое внедрение в практику радиоиммунологического анализа привело к создании» поколения специализированных для РИА гамма-счетчиков среди которых можно отметить RIA GAMMA (LKB — Швеция), «Гамма-2» и «Гамма-12» (СССР). Эти радиометры предназначены для регистрации гамма-излучения 125J, 131J, 57Сг, 51Со и др.

Счетчики RIA GAMMA снабжены системой автоматической подачи в детектор и смены образцов. С помощью пульта управления программируют время счета, число параллельных проб, высоту подачи в детектор образцов, последовательность калибровочных проб и концентрации стандартов, параметр построения счетчиком калибровочной кривой. По желанию оператора самописец может регистрировать на перфоленте последовательность проб, характер проб, концентрации стандартов, время счета образцов, число импульсов за время измерения, число импульсов в минуту, среднее значение между параллельными пробами, ошибки измерения радиоактивности, значения концентраций неизвестных образцов и некоторые другие данные. Построение калибровочной кривой и обработка результатов осуществляются с помощью встроенного в счетчик микрокомпьютера, память которого хранит до 64 килобит информации.

Радиометр «Гамма-12» предназначен для одновременного счета и обработки 12 образцов за счет наличия в нем 12 детекторов. Это самый высокопроизводительный гамма-счетчик, за один рабочий день можно просчитать до 6000 образцов, но смену проб необходимо производить вручную.

Данные счетчики — приборы многоцелевого назначения. Кроме обработки данных РИА, они пригодны для радиометрии любых других гамма-активных изотопов в оптимальном диапазоне энергии гамма-квантов от 10 до 999 кэВ.

Радиометры «Rack-Beta» и «Бета-2», предназначенные для регистрации бета-частиц, имеют аналогичный принцип устройства и работы. Управление счетчиком осуществляется посредством программирования всех необходимых параметров счета и обработки результатов. По желанию оператора самописец регистрирует номер образца по порядку, характер пробы, время счета, число импульсов в заданное время, число импульсов в минуту, число распадов в минуту, ошибку измерения, среднее значение между двумя измерениями, поправку на тушение, хемилюминесценцию. Все эти параметры обрабатывают и регистрируют по каждому из каналов. Счет изотопов по каждому из каналов осуществляется одновременно. Счетчики рассчитаны для радиометрии практически всех бета-излучателей и способны обрабатывать результаты РИА в случае использования в качестве метни 14С или 3Н.

Индивидуальный дозиметрический контроль заключается в систематическом измерении дозы, получаемой отдельными лицами за определенный промежуток времени (за день, неделю и т. д.). Осуществляют этот контроль с помощью небольших приборов карманного типа — индивидуальных дозиметров (фотодозиметры ИФК, люминесцентные дозиметры ИЛК, дозиметры конденсаторного типа ИДК).

Дозиметрический фотоконтроль — наиболее распространенный метод дозиметрии. Он основан на свойстве ионизирующего излучения создавать скрытое изображение в фотоэмульсии, которое после проявления и фиксации приводит к почернению пленки. Степень ее почернения пропорциональна дозе излучения. ИФК применяют для дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения с энергией от 0,1 до 3 МэВ, бета-излучений— 1 и выше, тепловых нейтронов — от 0,05 до 2 МэВ.

 Скачать реферат