Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
О 1 2 3 4 5 6
Толщина слоя алюминиевого поглотителя, мг/см
Рис. 10.3. Зависимость скорости счета а-частиц из различных источников от толщины слоя алюминиевого поглотителя
не только от типа материала, но и от качества его обработки. Во всяком случае, значения /р, приведенные на рис. 10.3, являются типичными, т. е. обычно /р отличается от единицы на 1—5%.
Поправки на обратное рассеяние полностью исключаются в 4я-геометрии. Однако трудности, связанные с необходимостью изготовления для таких измерений очень тонких источников на столь же тонких подложках, приводят к тому, что этот метод для определения активности альфа-источников применяется очень редко.
После того, как коэффициенты /и и /р найдены, активность альфа-источника можно определить по числу регистрируемых за 1 сек импульсов детектора а по формуле
А = 2а/ (/и/р). (10.19)
В эту формулу следует еще ввести поправки на просчеты в счетчике и в регистрирующей аппаратуре, но здесь и далее всюду считается, что эти поправки, общие для всех видов измерений со счетчиками и камерами, вводятся наряду с исключением фона на первых этапах обработки экспериментальных данных, и под величиной а везде понимается уже «чистый» экспериментальный эффект.
314- Окончательная погрешность при измерениях активности альфа-источников ионизационными камерами и пропорциональными счетчиками с твердыми слоями определяется статистическим разбросом числа зарегистрированных импульсов, неточностью фиксации времени измерения, погрешностями при учете фона и мертвого времени счетчика, а также погрешностями при определении коэффициентов /и и /р. Как показывает анализ, проведенный авторами различных работ, а также сравнение результатов измерений, проведенных в разных лабораториях с одним и тем же источником, общую погрешность метода можно довести до 0,3—0,5%.
Необходимость введения исследуемого источника в рабочий объем ионизационной камеры или счетчика приводит к тому, что всякий раз приходится иметь дело с трудоемкой операцией перенаполнения детектора высококачественной газовой смесью. Трудности, связанные с этой операцией, сводятся к минимуму в так называемых проточных счетчиках, в которых необходимая чистота газа обеспечивается не высокой герметичностью и тщательной предварительной очисткой и обезгаживанием, а непрерывной подачей чистой газовой смеси во время измерений. После введения препарата счетчик закрывается и быстро продувается рабочим газом, а затем газ подается в него непрерывно с небольшим расходом (1 см3 за несколько секунд). Давление в счетчике поддерживают немного выше атмосферного, поэтому даже наличие небольших течей не сказывается на его работе. Чувствительность проточного счетчика определяется скоростью счета фоновых импульсов и ее можно довести до 0,1 имп/мин.
В некоторых случаях описываемый метод используется для интегральных измерений, когда регистрируют не отдельные импульсы от одиночных а-частиц, а суммарный ионизационный ток между электродами камеры. При этом, чтобы определить активность, необходимо знать число пар ионов пИ, создаваемых каждой а-частицей. В первом приближении пи= EJW, где Ea — энергия а-частиц; W — энергия, расходуемая на образование одной пары ионов (см. § 5.1 и табл. 5.1). Расчет коэффициентов /и и /р оказывается несколько сложнее, так как опять приходится оценивать число пар ионов, создаваемых а-частицами на участках остаточного пробега в газе камеры. Окончательно регистрируемый камерой ток (
/ = еЕ J JvAiW. (10.20)
В это соотношение должны быть внесены дополнительные поправки на рекомбинацию ионов и на токи утечки (см. § 5.2). Последние являются основным фактором, ограничивающим чувствительность метода. При попадании в камеру за 1 мин одной а-частицы с энергией около 4 Мэв возникает ток около 3-Ю-16 а, который вполне можно зарегистрировать современными электрометрами, однако, как отмечалось в § 5.2, токи утечки в камерах бывают того же порядка, по-
315- этому менее интенсивные источники измерять интегральным методом весьма трудно.
Введение а-активного вещества в рабочее тело детектора. Если а-активное вещество — газ или входит в состав газообразного соединения, то его можно непосредственно ввести в рабочий объем любого детектора с газовым наполнением: ионизационную камеру, счетчик, камеру Вильсона и др. Раствором соли а-активного вещества можно пропитать эмульсию фотопластинки. Во всех подобных случаях вероятность регистрации акта распада в первом приближении не зависит от направления вылета а-частицы, поэтому, как отмечалось выше, G=I. Также можно считать, что ед = 1. Поправки на самопоглощение и на расстояние от подложки вводить, очевидно, не требуется, зато существенное значение здесь приобретает поправка на стеночный эффект. Точность измерения активности введенной в детектор порции а-активного вещества, помимо рассмотренных выше факторов, определяется также неточным знанием рабочего объема детектора, который существенно отличается от его полного объема, а в случае фотопластинок — еще и неопределенностью начала и конца облучения, поскольку и раствор исследуемого вещества, и проявитель пропитывают эмульсию постепенно. В результате общая точность измерений оказывается невысокой.
