Способ визуального определения радиоактивности проб воздуха, пищевых продуктов, строительных и других материалов и устройство для его осуществления

 

Использование: регистрация заряженных частиц, приборы для их регистрации, в частности конденсационные камеры. Сущность изобретения: в конденсационной камере в качестве источника пара используют вещества, которые при температуре охлаждаемой поверхности конденсируются в твердую фазу. Образовавшиеся в чувствительном слое треки заряженных частиц падают на дно и сохраняются на нем длительное время, что позволяет измерять радиоактивность проб с хорошей статистической точностью. Предлагается также устройство для реализации. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике, а точнее - к методам регистрации заряженных частиц.

Изобретение может быть использовано в различных задачах технической физики для обнаружения радиоактивности проб различных материалов.

Известен способ измерения малых активностей с помощью диффузионной камеры [1].

Исследуемая проба вещества помещается в окно, находящееся в крышке камеры. Образующиеся треки заряженных частиц перемещают электрическим полем в чувствительный слой вблизи дна камеры.

Радиоактивность определяют по числу треков, зарегистрированных в определенный промежуток времени.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является визуальный метод определения малых активностей [2].

Метод состоит в том, что радиоактивная проба помещается в объем камеры, по числу зарегистрированных в определенный промежуток времени трактов заряженных частиц определяют активность пробы. При помещении пробы вблизи чувствительного слоя не требуется применение электрического поля.

Аналог и прототип имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что время, в течение которого трек сохраняется в камере, составляет всего несколько секунд. Образовавшийся в чувствительном слое трек падает на дно камеры и исчезает. Это обусловлено тем, что применяющиеся рабочие смеси смачивают охлаждаемую поверхность и в этих условиях происходит пленочная конденсация. Это и приводит к исчезновению трека, упавшего на дно.

Предложенный способ отличается тем, что в качестве рабочей смеси используют либо твердые вещества, либо жидкости, которые не смачивают охлаждаемую поверхность. На несмачиваемой поверхности жидкая фаза конденсируется в виде отдельных капель. В этих условиях треки, падающие на поверхность дна, сохраняются длительное время. Поэтому предлагается в качестве источника пара использовать вещества, не смачивающие охлаждаемую поверхность дна камеры. Качественно новое свойство приобретает камера при использовании в качестве источника пара веществ, которые при температуре охлаждаемой поверхности конденсируются на ионах в твердую фазу. В этом случае треки после того, как падают на дно, сохраняются длительное время, пока температура поверхности остается ниже температуры сублимации вещества, из которого состоят треки. В качестве источника пара могут использоваться как смеси жидкостей, так и смеси веществ, находящихся в твердой фазе. Последнее имеет ряд технологических преимуществ. Так, например, источник пара в виде твердого вещества помещают в патрон с пористыми стенками, который крепится в верхних сечениях камеры и может перемещаться по высоте камеры, что позволяет изменять скорость испарения вещества, а следовательно, и поток пара. С целью регистрации треков при комнатной температуре в качестве источника пара используют: бензол, нафталин, парафин, канифоль, йод и их смеси со спиртами.

Центральная часть дна камеры выполнена из хорошо проводящего тепломатериала и является съемной, а периферия дна - из плохопроводящего и имеет отверстия для ввода исследуемых проб и осветителей. Исследуемая проба вещества вводится через отверстие в дне камеры и устанавливается на уровне поверхности центральной части дна. Образующиеся треки падают на дно и сохраняется на его поверхности длительное время. Это позволяет определять число возникающих в объеме камеры треков за большой промежуток времени. Центральная часть дна является съемной и может быть заменена для повторных измерений. Она может перемещаться относительно периферии по высоте на 5-40 мм, что позволяет изменять режим работы камеры. Центральная часть дна камеры, на которой накопилось большое количество треков, может использоваться в качестве источника пара, для чего ее помещают в отверстие в крышке камеры. Камера может работать при комнатной температуре, для чего центральная часть камеры охлаждается атмосферным воздухом. С целью улучшения качества треков съемную центральную часть дна до начала измерений охлаждают в бытовом холодильнике. С целью расширения рабочих температур центральная часть дна охлаждается с помощью термоэлектрического полупроводникового холодильника. Конструкция камеры позволяет вводить осветители в объем камеры через отверстия в периферической части дна камеры. В этом случае осветители выполняют функцию нагревателей, создающих разность температур в горизонтальной плоскости и конвенционные токи, улучшающие работу камеры.

Таким образом, в горизонтальной плоскости камеры устанавливают разности температур так, что на периферии камеры температура выше, чем в центральной части камеры, на 2-60^оС. Чем больше разность температур в горизонтальной плоскости, тем больше скорость движения газа и тем большее число треков в единицу времени может быть зарегистрировано камерой. С целью стабилизации чувствительного слоя по стенкам камеры устанавливают вертикальный, возрастающий по направлению сверху вниз градиент температуры. Обычно с этой целью используют нагреватели, размещаемые по периферии стенок камеры. В данной камере с целью задания определенного распределения температуры по стенкам камеры стенки выполнены из углестеклопластика. С целью улучшения температурного режима, а также удобства использования камеры в бытовых условиях крышка и стенки камеры помещены в теплоизолирующий кожух.

На чертеже представлено заявленное устройство - конденсационная камера, где показаны центральная часть 1 дна, периферия 2 дна, стенки 3 камеры, крышка 4 камеры, источник 5 пара, осветители 6, проба исследуемого вещества 7.

Заряженная частица, выходя с поверхности пробы, попадает в чувствительный слой, образует треки. Треки падают на дно. По числу треков, образовавшихся за определенный промежуток времени, определяют радиоактивность пробы. Центральная часть дна съемная - она может быть заменена после окончания измерений или в процессе измерений. Треки сохраняются на поверхности дна все время, пока температура поверхности остается ниже температуры сублимации. Предложенный способ регистрации позволяет измерять радиоактивность препаратов на уровне фона, что составляет несколько треков в течение часа. Камера может работать непрерывно в течение многих часов, что позволяет измерять радиоактивность проб с хорошей статистической точностью.

Формула изобретения

1. Способ визуального определения радиоактивности проб воздуха, пищевых продуктов, строительных и других материалов, заключающийся в помещении исследуемой пробы в объем конденсационной камеры с источником пара и охлаждаемым дном и измерением в чувствительном слое камеры числа треков заряженных частиц, выходящих из пробы, отличающийся тем, что в качестве источника пара используют вещества, не смачивающие охлаждаемую поверхность дна камеры или конденсирующиеся на ионах в твердую фазу при температуре охлаждаемой поверхности.

2. Устройство для визуального определения радиоактивности проб воздуха, пищевых продуктов, строительных и других материалов, содержащее конденсационную камеру с источником пара, охлаждаемым дном, нагреваемыми стенками и крышкой, отличающееся тем, что центральная часть дна выполнена из металла с возможностью съема и перемещения по высоте относительно периферии дна, выполненной из диэлектрика, на 5 - 40 мм, источник пара выполнен из твердого или жидкого вещества, помещенного в патрон с пористыми стенками, закрепленный в верхней части камеры с возможностью перемещения по высоте, стенки камеры выполнены из стекла или из углестеклопластика и размещены вместе с крышкой в теплоизолирующем кожухе, снабженном в нижней и верхней части сквозными отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1