НУКЛИДОВ МЕТОДОМ ПОГЛОЩЕНИЯ

Значительное число естественных и искусственных радионуклидов испытывают бета-распад, в результате которого образуются ядра соседних с исходным элементов (Z ± 1), испускаются электроны или позитроны. Бета-излучение радиоизотопов имеет непрерывный энергетический спектр, который простирается от нуля до некоторого максимального значения. На- помним, что при бета-переходе одновременно испускается нейтрино (анти- нейтрино), которое уносит часть выделяющейся энергии. Суммарная энер- гия ядерного превращения соответствует максимальной энергии бета-спектра.

Радионуклид имеет свою характерную максимальную энергию бета-спек- тра (E _{β max}), а в случае сложной схемы распада – набор максимальных энергий. Значения E _{β max} лежат в широком интервале (от 0,015 до 12 Мэв) и сведены в соответствующие справочники. Экспериментально установ- ленное значение Е _{β max} часто служит важным параметром при иден- тификации радиоизотопа. Оно особенно значимо в тех случаях, когда бета-распад не сопровождается гамма-излучением. Различия в Е _{β max} можно использовать для контроля радионуклидной чистоты препарата или дис- криминации радиоизотопов.

Высокоточные определения энергии бета-излучателей выполняются ме- тодами спектрометрии (магнитной, полупроводниковой, сцинтилляционной). Более простыми и доступными при удовлетворительной точности оказыва- ются методы, основанные на изучении ослабления потока бета-излучения каким-либо материалом (поглотителем).

При прохождении в веществе бета-частицы испытывают упругое и неупругое рассеяние, вступая в кулоновское взаимодействие с элект- ронами и ядрами атомов. Из-за малой массы бета-частицы в упругих про- цессах обычно резко изменяют направление движения и поэтому выбы- вают из направленного потока излучения. В неупругих взаимодействиях бета-частица кроме того теряет энергию на ионизацию и возбуждение атомов среды. В поле ядра небольшая часть энергии потока бета-частиц расходуется на тормозное излучение.

Если между радиоактивным препаратом и детектором бета-частиц помещать поглотитель все возрастающей толщины, то скорость счета будет быстро падать. При некоторой толщине поглотителя, которую называют максимальным пробегом (R _max), задерживаются все частицы исходного пучка. Ослабление потока бета-частиц поглотителем приблизительно следует экспоненциальному закону

n_d = n ₀ e^{- μ d}

где n ₀ – начальная скорость счета; n_d – скорость счета при толщине погло- тителя d, г/см²; μ – массовый коэффициент поглощения, см²/г. Применение массового коэффициента вместо линейного (l = μ ρ, ρ – плотность погло- тителя) гораздо удобнее вследствие постоянства его значения для матери- алов с близким эффективным зарядом, но с различной плотностью.

Высокая вероятность рассеивания электронов при движении в веще- стве приводит к сильной зависимости формы кривой поглощения от гео- метрических условий проведения эксперимента. Имеются в виду такие факторы, как расстояние источник-детектор, а также положение пог- лотителя между ними. Поскольку наиболее чувствительны к указанным факторам начальные участки кривой поглощения, наиболее надежные результаты дает определение E _{β max} по величине максимального пробега R _max. Связь между этими величинами для E _{β max}> 0.6 МэВ достаточно хорошо аппроксимируется соотношением

R _max = 0,543 E _{β max} – 0,16,

где E _{β max} выражено в МэВ, R _max в г/см².

Метод поглощения позволяет оценку E_{β max} для бета-излучателей c простой схемой распада и без сопровождающего гамма-излучения с относительной погрешностью 5−7 %. Определение энергии бета-из- лучения методом поглощения затруднительно в случае малоактивных источников, значительного вклада сопутствующего излучения (например, гамма), сложного набора бета-переходов.