Основы радиохимии и радиологии. Первое занятие

недели. Вам необходимо выполнить 6 (7) практических (лабораторных) работ и отчитаться по их выполнению. Кроме того, во время практикума будут рассматриваться некоторые разделы лекционного курса с целью подготовки к контрольным работам
II. Оценка знаний студентов 3 курса («Рейтинг» 2020/21 г.). Этот документ перешлем на электронный адрес группы.
III. Обязательный инструктаж по технике безопасности будет проведен непосредственно перед проведением первой практической работы «offline»

радиохимии и радиоэкологии».
2. Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков Радиоактивность. М.: Лань. 2013, 304 с.
3. Основы радиохимии и радиоэкологии. Практикум Под ред. М.И. Афанасова. М.: ЗАО «Принт-ателье», 2016, 112 с.
4. В.Б.Лукьянов, С.С.Бердоносов, И.О.Богатырев, К.Б.Заборенко, Б.З.Иофа. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода. М.: Высшая школа, 1985, 287 с.
5. Г.А. Бадун, А.В. Гопин, В.Г. Петров, М.Г. Чернешева. Основы радиохимии и радиоэкологии. Пособие по подготовке к экзамену. М:. Химический факультет МГУ, 2018, 137 с.
6. М.И. Афанасов, А.А. Абрамов, С.С. Бердоносов. Основы радиохимии и радиоэкологии. Сборник задач. М.: типография МГУ, 2012, 116 с.
Книги №№ 2-5 можно получить в БУПе МГУ или в библиотеке химфака МГУ.
Электронные версии книг №№ 3-6 есть на странице кафедры радиохимии на сайте химического факультета МГУ
Дополнительная литература
И.Н. Бекман. Радиохимия, т. 1 и 2, М.: Юрайт, 2014 (книга доступна в электронной библиотечной системе biblio-online.ru)
И.Хала, Дж. Навратил. Радиоактивность, ионизирующее излучение и ядерная энергетика. Пер. с англ./под ред. Б.Ф. Мясоедова, С.Н. Калмыкова. М.: ЛКИ, 2013. 432 с.

ионизирующего излучения за счет непосредственного взаимодействия этого излучения с веществом детектора. Детекторы также служат для определения энергии и других характеристик ионизирующих излучений.

и ионов (первичных или
вторичных). Возникновение
импульса электрического тока
если среда находится в
электрическом поле.

Возбуждение атомов среды с последующей релаксацией
системы с испусканием квантов фотонного излучения - сцинтилляции

Первичные или
вторичные химические
реакции, приводящие к
визуализации частицы
или ее трека

Ионизационные детекторы:
ионизационные камеры,
газоразрядные,
полупроводниковые,
pin-диодные,

Сцинтилляционные
детекторы:
жидкие, твердые,
газовые,
детекторы Черенковского
излучения и тд.

Разнообразные трековые
детекторы, компьютерная
и авто-радиография

При поглощении ионизирующего излучения также возможно изменение температуры объекта – основа калориметрических детекторов

заряженных элементарных частиц, электрический сигнал с которого усилен за счёт вторичной ионизации газового объёма счётчика и не зависит от энергии, оставленной частицей в этом объёме. Изобретён в 1908 г. Х. Гейгером и Э. Резерфордом, позднее усовершенствован Гейгером и В. Мюллером.

цилиндрические самогасящиеся галогенные счетчики Гейгера-Мюллера типа СТС, рабочий объем заполнен смесью аргона (основной компонент) и хлора или паров брома (гасящая добавка). Стенки цилиндра являются катодом, а натянута по оси счетчика тонкая металлическая нить – анодом. На электроды подается рабочее напряжение 400÷450 В. Поскольку диаметры электродов различаются между собой в сотни раз, напряженность поля вблизи нити на 2-3 порядка выше, чем около стенки цилиндра.
Рабочее напряжение обеспечивает появление так называемого «прерываемого коронного разряда». Электроны и ионы, образовавшиеся как при прохождении ядерной частицы (фотона) через рабочий объем детектора, так и на следующих стадиях развития разряда, ускоряются электрическим полем и приобретают энергию, достаточную для ионизации и возбуждения большого числа атомов.
В рабочем объеме детектора образуется до 109 пар ионов, причем их число не зависит от первичной ионизации.

вызывает импульс напряжения на сопротивлении R и позволяет зарегистрировать частицу. При этом вокруг анода остается «чехол» малоподвижных положительных ионов и напряженность поля уменьшается настолько, что разряд прерывается, а следующая ядерная частица не может вызвать новых лавин.
Время восстановления «работоспособности» детектора определяется скоростью дрейфа положительных ионов и составляет примерно 10−4 с, что соответствует минимальному интервалу времени между двумя последовательными частицами, которые могут быть зарегистрированы раздельно (разрешающее время детектора τ).
Если счетчик заполнен только Ar, то после восстановления напряжения на электродах коронный разряд развивается уже без участия ядерной частицы. Нейтрализация положительных ионов Ar на катоде и (или) фотоионизация материала стенок приводит к появлению свободных электронов, которые порождают новые ионные лавины и, соответственно, ложный импульс. Через ~10−4 с цикл повторяется, возбуждается прерывистый коронный разряд и детектор становится нечувствителен к ядерным излучениям.
Для устранения ложных разрядов в рабочий объем вводят вещества, молекулы которых имеют существенно более низкий потенциал ионизации, чем атомы Ar. При столкновениях ионы аргона передают заряд и энергию возбуждения молекулам примеси. Дезактивация этих возбужденных молекул происходит, в основном, безизлучательно и сопровождается их диссоциацией. Гасящие добавки резко уменьшают вероятность появления ложных импульсов и исключают возможность «неуправляемого» коронного разряда.

в тех же условиях, что и измерения радиоактивности препарата, т.е. при закрытой крышке защитного домика. Проводят 3 измерения продолжительностью t = 50 с (или 1 мин), заполняют таблицу.
2. Проверка стабильности работы аппаратуры
Статистический характер радиоактивного распада дает возможность проверить стабильность (надежность) работы регистрирующего прибора. С этой целью в строго одинаковых условиях проводят 10 последовательных измерений Ni продолжительностью t =50 с (или 1 мин) для препарата со скоростью(*) счета 1000÷3000 имп/мин.

счета Iс,i шести стандартных препаратов с известной абсолютной активностью Аi.

I связана с абсолютной активностью А образца, содержащего нуклид с простой схемой распада, соотношением
I = φ А = [η (p ε k S q)] А
Эффективностью детектора (ε) к данному виду излучения - вероятность того, что частица (квант), передав часть своей энергии атомам рабочего вещества детектора, вызовет в нем процессы, позволяющие зарегистрировать эту частицу или квант. Коэффициент эффективности ε - отношение числа частиц (квантов) Iε, вызвавших такие процессы, к общему числу частиц (квантов) Id, проникших в рабочий объем детектора (ε = Iε /Id)
Коэффициент ослабления k учитывает потери излучения на пути от источника до рабочего вещества детектора.
Ослабление потока β–частиц сравнительно тонкими поглотителями (d≤0,3 Rmax) описывается эмпирической экспоненциальной зависимостью. В этом случае коэффициент k можно определить по формуле:
k = exp(-μd )
где μ - массовый коэффициент ослабления в см2/г (табл. П.4); d = d1+d2 – суммарная толщина слоя воздуха и окна в г/см2

энергии) в спектре испускаемых ядром частиц (квантов) называется поправкой на схему распада p. Значения коэффициентов pi приведены в таблицах изотопов (табл. П.1)
Геометрический коэффициент η учитывает потери излучения, обусловленные взаимным расположением препарата и счетчика. Равен отношению числа частиц (квантов) Iη, испускаемых препаратом, находящимся на бесконечно тонкой подложке, в направлении чувствительного объема детектора к общему числу частиц (квантов).
Коэффициент самоослабление S учитывает поглощение (рассеяние) ядерного излучения в самом радиоактивном веществе
Коэффициент обратного рассеяния q – отношение числа частиц IqS, испускаемых в направлении детектора с поверхности препарата, находящегося на подложке конечной толщины, к числу частиц IS, испускаемых в направлении детектора с поверхности того же препарата при бесконечно тонкой подложке (q = IqS /IS )

окном толщиной 4 мг/см2. Скорость счета этого препарата составила 6100 имп/мин при фоне 20 имп/мин. Определите суммарную радиоактивность препарата, если разрешающее время счетчика 1·10-4 с, диаметр окна детектора 2 см, расстояние от препарата до счетчика 5 см. Препарат без носителя (тонкий), покрыт алюминиевой фольгой толщиной 0,01 см. При расчете отражением излучения от подложки можно пренебречь. Плотность алюминия 2,7 г/см3. Некоторые характеристики радионуклидов и их излучений приведены в таблице