Органические сциптилляторы

Органические сцинтилляторы имеют очень малое время высвечи­вания, сравниваемое в ряде случаев с временем высвечивания отдельной молекулы, благодаря чему обеспечивается высокая разрешающая способ­ность. Сцинтилляционная эффективность органических сцинтилляторов существенно зависит от свойств регистрируемых частиц. Максимальная интенсивность световой вспышки имеет место при облучении частицами с минимальной ионизирующей способностью, например, быстрыми элек­тронами.

При увеличении ионизирующей способности частиц сцинтилляционная эффективность резко падает. Предполагают, что зависимость сцинтилляционной эффективности от природы и энергий частиц обусловлена обра­зованием поврежденных молекул в ионной колонне, вследствие чего часть фотонов гасится. Данная вероятность пропорциональна плотности иониза­ции. Для быстрых электронов плотность ионизации невелика, поэтому интенсивность вспышки пропорциональна величине поглощенной, энергии.

Антрацен обладает наибольшей сцинтилляционной эффективностью из всех известных в настоящее время органических кристаллов. Имеет три выхода волн спектра люминесценции 470,7; 445 и 424 нм. Кристаллы ан­трацена выращиваются с трудом. На воздухе и при освещении, антрацен медленно разлагается.

Нафталин имеет низкую сцинтилляционную эффективность и боль­шое время высвечивания. Его спектр излучения лежит в ультрафиолетовой: области, где большинство ФЭУ имеют низкую чувствительность. При введении активатора из соответствующей сцинтиллируюшей примеси па­раметры нафталина значительно улучшаются.

Монокристаллы трансстильбена и толана легко выращиваются до больших размеров. Эти кристаллы имеют самое короткое время высвечивания, благодаря чему они широко используются для счета сцинтилляций при большой интенсивности ионизирующего излучения.

Паратерфенил по своим свойствам близок к трансстильбену. Он час­то используется в качестве сцинтиллирующей примеси в жидких и твердых растворах.

Основные параметры органических сцинтиллирующих кристаллов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Основные параметры органических кристаллов

Кристалл	Плот-ность г/см3	Эфф. атом- ный номер, Z эфф.	Конвер-сионная эффек- тивность%.	Время высвечивания, 10-9с	Световой выход относительно антрацена	a/b	Максимальная длина волн спектра люминесценции, нм
Атрацен (С14Н10)	1,25	5,8	6,0		1,0	0,1
Стильбен (С14Н12)	1,16	5,7	2,5		0,4-0,7	0.08
Нафталин	1,15	5,8	1,0		0,2	-
(C10H8)
n-Терфенил (С18Н14)	1,23	5,8	4,5		0.3-0,5	0,08
Нафталин	1,15	5,8	3,0		0,5-0,6	-	4J4
и антрани-
ловая
кислота

Люминесцентный метод.

 

Люминесцентный метод основан на накапливании части энергии поглощенного ионизирующего излучения люминофором и отдаче его в виде светового свечения после дополнительного воздействия ульт­рафиолетовым излучением или видимым светом (радиофотолюминесценцня) или тепловым нагревом его (термолюминесценция).

Радиофотолюминесценция. Под воздействием излучения в люмино­форе (щелочно-галоидных соединениях типа LiF, Nal, фосфатных стекол, активарованных серебром) создаются центры фотолюминесценции, содер­жащие атомы и ионы серебра. Последующее освещение люминофоров ультрафиолетовым светом вызывает видимую люминесценцию.

Термалюминесценция. Люминесценция, возникающая при нагревании вещества. Наблюдается у многих минералов, некоторых стекол, неоргани­ческих и органических люминофоров. При нагревании люминофора элек­троны, захваченные ловушками, освобождаются и происходит излучатель-ная рекомбинация их с ионизированными при возбуждении центрами лю­минесценции.

 

Фотографический метод

Фотографический метод основан на свойстве ионизирующих из­лучений воздействовать на чувствительный слой фотоматериалов аналогично видимому свету. Для этого применяют рентгеновские пленки, представляющие собой чувствительную эмульсию, нанесенную с одной или с двух сторон на целлулоидную подложку. В состав чувствительной эмульсии входит бромистое или хлористое серебро, равномерно распреде­ленное в слое желатина. При воздействии ионизирующих излучений на чувствительную эмульсию образуется скрытое изображение: на поверхно­сти зерен AgCl или AgBr происходит возникновение "центров проявления" - атомов металлического серебра. Проявление скрытого изображения за­ключается в восстановлении металлического серебра в зернах, содержащих центры проявления. После фиксации и промывки фотопленки на ней отме­чается почернение.

К числу достоинств данного метода следует отнести:

1. Возможность массового применения для индивидуального конттхк-ля доз, документальность регистрации полученной дозы.

2. Совместная и раздельная регистрации дозы от бета- и гамм; излучений.

3. Регистрации дозы нейтронного излучения.

4. Невосприимчивость к резкому изменению температур. Существенным недостатком является ''ход с жесткостью ", так как на степень почернения фотопленки влияет не только величина дозы, но н особо - энергия регистрируемого излучения.

Компенсация "хода с жесткостью" обычно осуществляется с помощью экранов из тяжелых металлов (свинец), сильно поглощающих излучение в области максимальной чувствительности фотоэмульсии. Для задержки характеристического излучения свинца (для поглощения вторичный электронов, возникающих в свинце), между свинцовой пластинкой и пленкой помещают слон легкого материала (алюминий или пластмасса).

Недостатками фотографического метода являются также и малая чувствительность пленок, низкая точность, зависимость показаний от условий обработки пленки, громоздкость оборудования, невозможность повторного использования облученных пленок.

 

 

Химический метод.

 

Химический метод основан на измерении числа молекул или ионов (радиационно-хнмический выход), образующихся или претерпевших изменение при поглощении веществом (раствором) излучения. Под выходом реакции понимают число характерных превращений (число вновь образованных атомов, ионов и т.д.) на 100 эВ поглощенной энергии.

Если выход не зависит от скорости поглощения энергии, то такая система может быть применена для определения поглощенных доз излучения.

Радиационно-химический выход (G) делится на 4 группы:

- I группа G <0,1

-II группа 0,1 <G<20,0

-III группа 20,0<G<100,0

-IV группа G> 100,0

Радиационно-химические изменения растворов, протекающие под воздействием ионизирующих излучений, могут быть представлены сле­дующими реакциями.

Жидкостные химические системы. Ферросульфатные растворы. В основе этой реакции лежит свойство ионов двухвалентного железа Fe²⁺ окисляться в кислой среде радикалами ОН^- до трехвалентного Fe³⁺. Суль­фат железа FeSO₄ растворяется в определенной пропорции в серной ки­слоте H₂SO₄. В необлученном растворе в результате электролитической диссоциации присутствуют ионы двухвалентного железа Fe²⁺. Окисление ионов Fe²⁺ до Fe³⁺ происходит при воздействии радикалов ОН^-, (в раство­рах, насыщенных кислородом) НО₂ или перекисью водорода.

Количество ионов трехвалентного железа Fe³⁺, образовавшихся в ре­зультате завершения всех реакций, служит мерой поглощения энергии. После облучения раствор окрашивается в красный цвет, который обуслов­лен присутствием в нем роданистого калия KCNS.

Нитратные растворы. В данной реакции используют водные раство­ры нитратов, например КNО₅. Метод основан на свойстве ионов нитрата NO^-₃ восстанавливаться атомарным водородом до нитрит-ионов NO₂ ,которые могут быть обнаружены рядом индикаторов.

Цериевые растворы. При этом используется раствор химически чис­того сернокислого церия Ce(SO₄)₂ в 0,8 нормальном растворе серной ки­слоты. При воздействии излучения ионы четырехвалентного церия восста­навливаются атомом водорода до трехвалентного церия. Выход реакции может быть определен с помощью спектрофотометра.

Химические детекторы на основе хлорзамещенных углеводоро­дов. При облучении хлороформа образуется соляная кислота HCI. В при­сутствии кислорода выход данного химического соединения повышается. Образующаяся соляная кислота может быть обнаружена с помощью любо­го кислотно-основного индикатора, например, водного раствора бромкрезола пурпурного.

Чистый четыреххлористый углерод (СС1₄) малочувствителен к излучению. Однако при введении в него добавок, имеющих подвижные атомы водорода, чувствительность системы резко возрастает. В качестве добавки применять этиловый спирт СН₃СН₂ОН.

При облучении четыреххлористого углерода образуются радикалы CCl₃^-- и Сl^-, которые взаимодействуют в дальнейшем с радикалами до­бавки, в результате чего образуется соляная кислота.

Достоинством химического метода является возможность выбора та­ких веществ, которые при воздействии на них химических излучений мало отличаются от тканей. Следовательно, химические изменения, происходя­щие в этих веществах, могут служить мерой энергии излучения, поглощен­ной тканью,

Основной недостаток - низкая чувствительность, диапазон измеряе­мых доз гамма-излучений лежит в пределах от 0,5 до 10000 Гр.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, необходимо запом­нить следующее:

• Для регистрации ионизирующих излучений не существует универ­сальных методов и приборов, применимых в любых, каких угодно услови­ях.

• Каждый метод и прибор должен иметь свою область применения.

• Использование конкретного метода и прибора за пределами этой области может привести к грубым, недопустимым ошибкам при измерении активностирадионуклидов и доз ионизирующих излучений.

 

 

Глава 3

РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: