Файл: Кузнецов В.Ф. Сборник задач по основам войсковой дозиметрии учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.04.2024

Просмотров: 87

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

щш е= 0,5%, в его цепи возникают импульсы тока с частотой

500имп/сек.

III. 17. Определить эффективность газоразрядного счетчи

ка с площадью 5=15 см2, если при воздействии на этот счет­ чик гамма-излучений Nb95 с мощностью дозы Р = 10 мр/ч в его цепи возникают импульсы тока с частотой 30 000 имп/мин.

111.18. Определить расстояние от точечного источника мо­ нохроматического гамма-излучения с активностью 5 ммори, если при воздействии излучений этого источника на газораз­ рядный счетчик с площадью 5=10 см2 и, эффективностью е= 0,5% в его цепи возникают импульсы тока с частотой Л/=

=30 000 имп/мин.

111.19. Определить мощность дозы гамма-излучений, соз­ даваемую изотопом Cs137, если частота следования импульсов напряжения, снимаемых с выхода стального газоразрядного счетчика, равна 18 000 имп/мин. Площадь счетчика 5=10 см2.

II 1.20. Определить период полураспада изотопа, излуче­ ния 2,5*10~7 г которого при воздействии на счетчик вызыва­ ют в нем импульсы тока с частотой 4200 имп/мин. Эффектив­ ность счета равна 0,4. Атомный вес изотопа равен 230.

III.21. При измерении активности бета-препарата в рабо­ чий объем счетчика попадает «О=5000 бета-частиц в минуту. Какова регистрируемая скорость счета N от этого препарата,

если мертвое время счетчика т = Ы 0 -5 мин?

 

в рабо­

II 1.22.

При измерении активности бета-препарата

чий объем

счетчика попадает 48 000 бета-частиц

в

минуту.

Определить активность бета-препарата, если мертвое

время

счетчика 200 мксек и эффективность счета импульсов 0,2.

II 1.23. Определить число частиц, попадающих

в рабочий

объем счетчика в единицу времени от препарата

с активно­

стью 0,5 мкюри при эффективности счета ri=0,l. Мертвое вре­ мя счетчика т=-200 мксек.

II 1.24. От препарата с активностью 1 мккюри в рабочий объем счетчика попадает 5000 частиц в секунду. Определить мертвое время счетчика, если эффективность счета импуль­

сов равна

0,1.

1

мккюри в рабочий

II 1.25.

От препарата с активностью

объем счетчика попадает 600 000 частиц

в минуту.

Опреде­

лить эффективность счета импульсов,

если мертвое

время

счетчика равно 140 мксек.

атомным весом 60 и

III.26. Определить массу изотопа с

периодом полураспада 5,3 года, излучение которого при воз­ действии на счетчик вызывает в нем импульсы тока с часто­

той 60 000

имп/мин. Эффективность счета импульсов 1%.

II 1.27.

Разрешающее время счетчика равно 5* 10 сек. При

измерении

активности

препарата

зарегистрировано

12000 имп/мин. Сколько импульсов было пропущено счетчи­ ком?

32


111.28. Определить массу изотопа с атомным весом 22 и периодом полураспада 2,6 года, гамма-излучение которого вызывает в цепи газоразрядного счетчика с площадью 5 = = 10 см2, находящегося на расстоянии R= 1 м от изотопа, им­ пульсы тока с частотой 60 000 имп/мин. Эффективность счет­

чика е= 0,5%.

111.29. Определить период полураспада изотопа с атом­ ным весом 137 и с массой 37-10 ~1Лz, гамма-излучение кото­ рого вызывает в цепи газоразрядного счетчика с площадью 5=10 см2, находящегося на расстоянии R= 1 м от изотопа, импульсы тока с частотой 9500 имп1мин. Эффективность счет­

чика е= 0,5%.

111.30. Определить атомный вес изотопа с периодом полу­ распада 2,3 года и с массой 1,5* 10~12 г, гамма-излучение ко­ торого вызывает в цепи газоразрядного счетчика с площадью 5=10 см2, находящегося на расстоянии 1 м от изотопа, им­ пульсы тока с частотой 1000 имп/сек. Эффективность счетчи­

ка 8= 0,5%.

111.31. Определить массу изотопа с атомным весом 40 и периодом полураспада 1,28-109 лет, гамма-излучение которого

вызывает

в цепи газоразрядного счетчика с площадью

S —

= 10 см2,

находящегося на расстоянии 5 ж от изотопа,

им­

пульсы тока с частотой 90 000 имп/мин. Эффективность счет­ чика 8=0,5%.

111.32. Определить число атомов, содержащихся в изото­ пе с периодом полураспада 5,3 года, излучение которого прй воздействии на газоразрядный счетчик вызывает в нем им­ пульсы тока с частотой 60 000 имп/мин. Эффективность сче­ та импульсов р = 1 %.

111.33. Определить число атомов, содержащихся в изото­

пе

с периодом полураспада

15 ч, гамма-излучение которого

вызывает

в цепи газоразрядного счетчика с площадью

5 =

=

10 см2,

находящегося на

расстоянии 1 м от изотопа,

им­

пульсы тока с частотой 1000 имп/сек. Эффективность счетчи­

ка 8= 0,5%.

полураспада изотопа, в кото­

II 1.34. Определить период

ром содержится 10® атомов.

Гамма-излучение изотопа вызы­

вает в цепи газоразрядного счетчика с площадью 5=10 см2,

находящегося на расстоянии

/?= 2 м от изотопа,

импульсы

тока с частотой 500 имп/сек.

Эффективность счетчика

е=

=0,1%.

частоту

следования

импульсов

тока в

II 1.35. Определить

цепи газоразрядного

счетчика

с площадью

5=10

см2,

нахо­

дящегося на расстоянии 1 м от гамма-излучателя.

Масса

гамма-излучателя З-Ю-13 г; атомный вес 22; период полурас­ пада 2,6 года. Эффективность счетчика е=0,5%.

II 1.36. Определить расстояние от гамма-излучателя до га­ зоразрядного счетчика, при котором в его цепи возникают им­

3 Зак. 696

33


пульсы тока с частотой 1000 имп/сек. Площадь счетчика 5 = = 10 см2. Эффективность счетчика е=0,5%. Масса гамма-из­ лучателя 4-10~12 г; атомный вес 137; период полураспада

33года.

111.37.Определить частоту следования импульсов тока в цепи газоразрядного счетчика с площадью S=10 см2, нахо­ дящегося на расстоянии 1 м от гамма-излучателя. Эффектив­ ность счетчика 0,5%. Число атомов, содержащихся в гаммаизлучателе с периодом полураспада 5 дней, равно 4-107.

111.38.Определить расстояние от гамма-излучателя до га­

зоразрядного счетчика, при котором в его цепи возникают импульсы тока с частотой 1000 имп/сек. Площадь сечения счетчика S=10 см2. Эффективность счетчика е=0,5%. Число атомов, содержащихся в гамма-излучателе с периодом полу­ распада 5,3 года, равно 1010.

Г л а в а IV

сц и н ти л л я ц и о н н ы е и ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СЧЕТЧИКИ

§1. Основные соотношения

Всцинтилляционных и полупроводниковых счетчиках, в отличие от рассмотренных выше ионизационных камер и га­ зоразрядных счетчиков, в качестве среды, на которую осу­ ществляется воздействие ионизирующих излучений, исполь­ зуется не газ, а твердое тело. Плотность твердого тела во много раз больше плотности газа. Следовательно, для соз­ дания в цепи тока одной и той же величины размеры детек­ тора из твердого тела требуются во много раз меньшими раз­ меров газового детектора.

Всцинтилляционном счетчике в качестве воспринимающе­

го элемента ионизирующих излучений используется сцинтил­

лятор. При воздействии излучений на этот

сцинтиллятор

в

нем возникают световые вспышки, которые далее с помощью

фотоэлектронного умножителя преобразовываются в после­

довательность импульсов тока.

 

 

тока N

1.

Выражение для частоты следования импульсов

при воздействии на сцинтиллятор монохроматического гамма-

излучения имеет вид

 

 

 

 

 

М = 1,5-10'— ^

— ( i_ e ~ M c )

1 сек,

(IV,1)

где Sc — площадь

сцинтиллятора, см2;

 

 

 

dc — толщина

сцинтиллятора, см;

 

 

 

Рс — линейный

коэффициент ослабления гамма-излуче­

 

ний сцинтиллятором, см~и,

энергии

гамма-

\1кшв— массовый 'Коэффициент передачи

А'ч

излучений в воздухе, см2г~

 

 

 

— энергия гамма-квантов, Мэе;

 

 

 

Р — мощность дозы

гамма-излучений,

 

в

ре­

k

— доля энергии электронов, образовавшихся

 

зультате взаимодействия гамма-излучений с сцин­

 

тиллятором, поглощенных в этом

сцинтилляторе.

3*

35


При dc > R max , где /?max — длина максимального пробе­

га электрона в

сцинтилляторе, 6 = 1 .

 

 

 

При dc <С Rmtx коэффициент /е в первом приближении мо­

жет быть определен по формуле

 

 

 

 

 

/е =

.

 

 

(IV, 2)

2. При использовании тонких сцинтилляторов, для кото­

рых |icflc <( 1,

выражение (IV,I) упрощается

и

принимает

вид

 

 

1,5.10*- Ос_

 

 

 

УУ^1,5-104

■Sc Рс <*с

р =

Рте

р

1/сек,

& Ркт в Ef

 

ki-,

Р к т в

(IV,3)

 

 

 

 

 

 

где Gc —Scdcрс— масса

сцинтиллятора, г;

 

 

 

рс— плотность

сцинтиллятора, г!см?;

 

П,

 

 

 

гамма-

ртс* = — ---- массовый коэффициент ослабления

Рс

сцинтиллятором, см2г~ 1.

 

 

излучений

 

3: Для немонохроматического гамма-излучения выраже­

ние для N имеет вид

 

 

 

 

 

 

i —m

 

 

 

N ^

1,5-104 GCP

Рты' ni

1 сек,

(IV,4)

----------------

 

i—m

i E-fi

H-i

 

 

 

i=l

 

 

 

 

 

 

 

где Hi— квантовый выход — доля

гамма-квантов, испускае­

РтФ Рктвь

мых источником с энергией Дц ;

ослаб­

— значения

массового коэффициента

 

ления гамма-излучений

сцинтиллятором,

 

массового коэффициента передачи энер­

 

гии гамма-излучений в воздухе и коэф­

 

фициента

k,

соответствующие энергии

Efi;

т— число гамма-линий.

4.Выражение для среднего значения анодного тока фото­ электронного умножителя имеет вид

1 = NQ,

(IV,5)

где N — частота следования импульсов тока, определяемая приведенными выше выражениями, сек"1;

Q — электрический заряд, приходящийся на каждый им­ пульс тока, к.

* Значение цтс для антрацена и йодистого натрия для различных приведены в табл. Ю приложения.


5. Выражение для Q, входящего

в эту формулу, имеет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q =

-

W'р -/И

к,

 

 

(IV,6)

где е — заряд

электрона,

равный

1,6* 10~10 к\

 

поглощен­

ie’cp— среднее значение

энергии гамма-кванта,

 

 

ной в сцинтилляторе, Мэе;

 

счетчика — энергия,

} — добротность сцинтилляционного

 

 

затрачиваемая

на

образование

одного

электрона,

 

 

испускаемого фотокатодом ФЭУ, Мэв/электрон;

М — коэффициент усиления ФЭУ.

 

 

 

6.

Выражения для

wtp, М и },

входящих

в

формулу

(IV,6),

имеют вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

®сР =

k

U,

Е ;

м эв,

 

(IV,7)

где

k,

р,., ^

— те же значения,

что и в формуле

(IV,1);

 

 

pKC— линейный

коэффициент

передачи

энергии

 

 

 

гамма-излучений в сцинтилляторе, см

 

 

 

 

М =з»',

 

 

 

(IV,8)

где а — коэффициент вторичной эмиссии — число вторичных электронов, выбиваемых из динода при попадании на него одного первичного электрона;

тп — общее число динодов.

F

Мэе электрон,

(IV, 9)

/ = ----- -р-----

1}TBgs

 

 

где £ р — энергия фотона,

равная 3*10_в Мэе;

1] — конверсионная

эффективность

сцинтиллятора —

отношение энергии световой вспышки к энергии гамма-кванта, поглощенной сцинтиллятором;

Т — коэффициент, учитывающий

поглощение светового

излучения сцинтиллятором;

геометрию системы

В — коэффициент,' учитывающий

сцинтиллятор — ФЭУ;

 

gквантовый выход фотокатода — число фотоэлек­ тронов, выбиваемых одним фотоном, по отноше­ нию к фотонам, обладающим оптимальной длиной волны;

е— относительный выход фотоэлектронов, учитываю­

щий степень соответствия спектральной чувстви­ тельности фотокатода спектру светового излуче­ ния сцинтиллятора.