ЕДИНИЦЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Радиоактивность

Активность источника радиоизотопов определяется как скорость распада и представлена фундаментальным законом радиоактивного распада

(1.1)

где N – число радиоактивных ядер и определяется как постоянная распада[1]. Историческая единица активности – Кюри (Кu), она точно определялась как 3,7 10¹⁰ распадов в секунду и получила свое название, благодаря происхождению, как наилучшая оценка активности 1 грамма чистого радия. Ее более мелкие кратные единицы: миллиКюри (mKu) или микроКюри ( Ku), обычно являются более подходящими единицами для измерения активностей лабораторных радиоизотопных источников.

Хотя единица Кюри сейчас широко используется в литературе, замена ее на СИ эквивалент – Беккерель (Бк) была неизбежна. На своей встрече в 1975 году Общая Конференция Веса и Мер приняла резолюцию, объявившую, что Беккерель, определяющийся как 1 распад в секунду, стал стандартной единицей активности. Таким образом

Активность радиоактивных источников, находящихся в лаборатории, разумно измерять в килоБеккерелях (кБк) или мегаБеккерелях (МБк).

Следует подчеркнуть, что активность - показатель дезинтеграции источника не является синонимом интенсивности излучения, возникающего при его распаде. Часто данное излучение образуется под действием некоторой фракции всех распадов, так что знание схемы распада конкретного изотопа необходимо, чтобы вывести интенсивность излучения через активность. Также, распад данного радиоизотопа может привести к образованию дочернего ядра, чья активность вносит вклад в поток излучения от источника. Полное перечисление схем распада радиоактивных изотопов сведено в таблицу приложения 1.

Удельная активность радиоактивного источника определяется как активность единицы массы образца радиоизотопа. Если чистый или «свободный от носителя» образец получен без смешивания с любыми другими разновидностями ядер, его удельная активность может быть рассчитана как

(1.2)

где М=молекулярный вес образца

А_ν=число Авогадро (=6.02 * 10²³ ядер/моль)

λ=постоянная распада (ln2/период полураспада)

Радиоизотопы редко получают в форме, свободной от носителя, однако они обычно разбавлены большой концентрацией стабильных ядер того же элемента. Если нельзя получить стабильные ядра в форме чистого элемента, они могут быть получены из других элементов, которые являются их химическими соединениями. Если для источников самопоглощение это проблема, существует высокоценный метод, основанный на получении образца с высокой удельной активностью, для того чтобы максимизировать число радиоактивных ядер, даже при данных толщинах. Из (1.2), высокая удельная активность наиболее легко достигается при использовании радионуклидов с большой λ (или малым периодом полураспада).

Энергия

Традиционная единица для измерения энергии излучения – электронвольт (эВ), он определяется как кинетическая энергия, приобретенная электроном при ускорении его электрическим полем при прохождении разности потенциалов 1 В. Кратные единицы, килоэлектронвольт (кэВ) и мегаэлектронвольт (МэВ), наиболее часто используют при измерении энергии излучений. Электронвольт – удобная единица, когда мы имеем дело с корпускулярным излучением, потому что энергия, приобретенная от электрического поля, может быть легко получена умножением разности потенциалов на электрический заряд частицы. Например, альфа частица, имеющая заряд +2,ускоряясь разностью потенциалов 1000В, приобретает энергию 2 КэВ.

В системе СИ единица энергии –джоуль (Дж). Когда мы имеем дело с энергиями излучений, дольная единица – фемтоджоуль (фДж) более удобна, и она связана с электронвольтом соотношением

1фДж(=10^-15Дж)=6.241*10³ эВ

Непонятно, будет ли постепенно прекращено использование электронвольта в будущем, однако сильными аргументами для его дальнейшего применения с целью измерения ионизирующих излучений является то, что он имеет физическую основу и универсален при использовании в литературе .

Энергия фотонов рентгеновского или гамма-излучения связана с частотой излучения следующим соотношением

Е=hν (1-3)

где h – постоянная планка (6.626*10^-34 Дж*с или 4.135*10^-15 эВ*с)

ν – частота

Длина волны λ связана с энергией фотона

где λ в метрах, а Е в эВ.