Государственный первичный эталон

СОДЕРЖАНИЕ

        Введение ……………………………………......................................................3

1. Эталоны ……………………………………………………………….......5

1. Государственный первичный эталон ……………………………….......5

2. Образцовые радиоактивные источники излучений ………………….13

2. Поверка и градуировка радиометров…………………………………..19

1. Методика поверки альфа-радиометров ……………………………….19

2. Принцип градуировки радиометров ………………………………......24
3. Поверка, градуировка в условиях радиометрической лаборатории ..26

Выводы ………………………………………………………………………..30

Список литературы …………………………………………………………..31                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Радиометрия является одним из основных разделов метрологии в области ионизирующих излучений, в задачу которого входит разработка методов и средств точных измерений количественных характеристик радиоактивных источников излучения с целью обеспечения единства и правильности этих измерений.

При взаимодействии любых видов ионизирующих излучений с веществом образуются ионы и свободные электроны в поглощающем веществе. Энергия, затрачиваемая частицей в результате различных процессов взаимодействия, в дальнейшем может преобразовываться в иные формы энергии. На этом принципе основаны практически все метода регистрации ионизирующих излучений.

Все эти процессы, заключающиеся в преобразовании энергии излучения в другие виды энергии, используют для регистрации частиц и квантов. Чтобы зарегистрировать указанные процессы, необходимы определенные устройства.

Устройства, предназначенные для преобразования энергии ионизирующего излучения в другие виды энергии, удобные для индикации и последующей регистрации и измерения, называются детекторами ионизирующего излучения (от лат. детектор – тот, кто раскрывает, обнаруживает).

Устройства, предназначенные для регистрации действия излучения на детектор, называются регистраторами. Комплекты устройств – детектор и регистратор – обычно называют радиометрами.

Радиометры – приборы, предназначенные для получения информации об активности нуклидов, плотности потока и потоке ионизирующих частиц и фотонов.

Существует электрическая аппаратура, которая позволяет расшифровать в деталях свойства излучения, проходящего через детектор. Приборы, предназначенные для анализа свойств (состав, энергия и т.д.) излучений, называются анализаторами. В настоящее время различные типы анализаторов принято называть спектрометрами. Спектрометры – приборы, предназначенные для получения информации о спектре распределения ионизирующего излучения по одному или более параметрам, например по энергии квантов или частиц в потоке излучения.

Цель курсовой работы: изучить поверку и градуировку альфа-радиометров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЭТАЛОНЫ

1. Государственный первичный эталон

Проблема измерения количеств радиоактивных веществ возникла вскоре после открытия  в 1896 г. Анри Беккерелем самопроизвольного испускания солями урана проникающего излучения, сходного по своим свойствам с рентгеновским излучением, открытым годом ранее. Огромный размах исследований, предпринятых Пьером и Марией Кюри, А. Дебырном, Э. Резерфордом, Ф. Содди и многими другими учеными, ставившими своей целью поиски новых радиоактивных элементов, изучение природы радиоактивности и законов радиоактивного распада, настоятельно требовал обеспечения возможности сравнивать и сопоставлять результаты измерений, полученные в разных лабораториях. Для решения задачи необходимо было, прежде всего, выбрать физическую величину, связанную с количеством радиоактивного вещества, установить единицу ее измерения, создать эталоны, воспроизводящие эту единицу, и разработать методы практических измерений, иными словами, создать новый раздел метрологии.

После открытия в 1898 г. супругами Кюри радия и получения М. Кюри в 1902 г. первых дециграммов хлористого радия  этот элемент в сравнительно короткий срок получил широкое распространение в качестве основного радиоактивного источника ионизирующего излучения. Поэтому внимание ученых было обращено в первую очередь на решение проблемы измерения количеств радия. Наиболее простым и естественным казалось определять количество радия в препаратах в единицах массы. Однако измерение количества радия путем непосредственного взвешивания не могло осуществляться в повседневной практике по целому ряду причин. Основные из них заключались в том, что:

во-первых, радиевые препараты обычно заключены в герметичные ампулы, и извлечь радий из них невозможно без вскрытия ампул;

во-вторых, количество радиевой соли в препаратах обычно не велико и составляет миллиграммы и микрограммы;

в-третьих, трудно полностью очистить радиевую соль от примеси солей бария.

Необходимы были косвенные методы определения массы радия в радиевых препаратах. Таким методом явилось гамма-взвешивание, т.е. сравнение двух радиевых препаратов по интенсивности γ – излучения, которая как это было установлено М. Кюри, пропорциональна массе радия, содержащегося в препарате.

В соответствии с этим международный конгресс по электричеству и радиологии, собравшийся в 1910г. в Брюсселе постановил, что количество радия в радиевых препаратах следует измерять, сравнивая их по интенсивности гамма-излучения с радиевым препаратом, содержащим известное количество радия, выраженное в миллиграммах и принятым за эталон, выражая результат измерения в миллиграмм – эквивалентах радия. Одновременно было решено поручить изготовление первичных международных радиевых эталонов М. Кюри и О. Хениггимиду [1].

В 1911г. эти эталоны были изготовлены. Эталон изготовленный М. Кюри в Институте радия в Париже, содержал 21,99мг чистого без-водного хлорида радия, заключенного в стеклянную ампулу диаметром 1,45мм, длиной 32мм, при толщине стенок 0,27мм. Атомный вес радия, определенный в процесс изготовления эталона, был найден равным 225,97.

О. Хениггимид в радиевом институте в Вене изготовил препарат, содержавший 31,17мг чистого безводного хлорида радия в запаянной стеклянной ампуле диаметром 3,2мм, длиной 30мм, при толщине стенок 0,27мм. Атомный вес – 225,97.

Эталоны были сравнены между собой в Париже и в 1912г. Международный конгресс по радиологии и электричеству в Брюсселе утвердил эталон, изготовленный М. Кюри в качестве первичного международного эталона единицы массы радия, а эталон, изготовленный О. Хениггимидом – в качестве основной копии первичного эталона. Первичный эталон решено было хранить в Институте радия в Париже, копию – в Радиевом институте в Вене.

Радиевые препараты, сходные по своим характеристикам с парижским и венским международными эталонами и сравненные с ними, аттестовали в качестве вторичных международных эталонов и распределяли между различными государствами для использования в качестве национальных радиевых эталонов. По ним калибровались все радиевые препараты, применявшиеся в каждой отдельной стране. Таким образом, было обеспечено единство измерений массы радия в радиевых препаратах во всем мире.

Эталоном единицы называется средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений; эталон должен быть выполнен по особой спецификации и официально утвержден в своем качестве.

Эталоны создают для воспроизведения основных единиц, а также для воспроизведения производных единиц в тех случаях, когда это целесообразно с точки зрения обеспечения единства измерений в стране.

В современной метрологии существуют две категории эталонов. Одну категорию составляют эталоны в виде конкретных мер или измерительных приборов. Существенным недостатком всех этих эталонов является их относительная недолговечность, поскольку они подвержены естественному старению, а при неблагоприятных обстоятельствах – порче и даже разрушению. Поэтому усилия метрологов уже давно направлены на создание «нетленных», т.е. неразрушаемых, или легко восстанавливаемых эталонов, основанных на постоянных свойствах веществ или тел, имеющихся в природе, или на физических явлениях. Такие эталоны иногда называют «естественными», и они составляют вторую группу эталонов.

Под «естественными» эталонами подразумевают всю совокупность средств, необходимых для воспроизведения и хранения единицы измерения и для передачи ее размера непосредственно подчиненным данному эталону мерам и измерительным приборам, т.е. метод измерения, измерительную аппаратуру, спецификацию, устанавливающую условия воспроизведения единицы и передачи ее размера, и операции, которые должны быть при этом выполнены. Измерительная установка, предназначенная для воспроизведения единицы измерения и официально утвержденная в этом качестве, называется эталонной. К настоящему времени для всех основных единиц Международной системы, за исключением единицы массы, созданы «естественные» эталоны.

Создание измерительных установок, аналогичных эталонным, предназначенным для воспроизведения единицы измерения той или иной физической величины, доступно в принципе многим научно-исследовательским лабораториям, оснащенным соответствующей аппаратурой и располагающим высококвалифицированным персоналом. В ряде лабораторий подобные установки, действительно, создают в процессе выполнения некоторых научно-исследовательских работ. Так, например, во многих физических лабораториях, проводящих работы в области ядерной физики, создают и применяют  различные установки для абсолютного измерения активности нуклидов, аналогичные эталонным установкам, применяемым в метрологическом центре для воспроизведения единицы активности. В целях обеспечения единства и правильности измерений эталоном считается только тот измерительный прибор, мера или измерительная установка, которые официально утверждены в этом качестве. Создание, хранение и применение эталонов, предназначенных для воспроизведения единиц измерений, доверяется только одному научному учреждению [2].

Эталоны классифицируются по соподчинению, по метрологическому назначению и по форме, в которой они осуществлены.

По соподчинению эталоны разделяют на первичные, специальные и вторичные.

Первичным эталоном называется эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей точностью по сравнению с другими эталонами такой же единицы, применяемым в стране. Первичный эталон основной единицы должен воспроизводить эту единицу в соответствии с ее определением. Учитывая необходимость соблюдения принципа единства измерений, для воспроизведения каждой отдельной единицы в стране может существовать только один первичный эталон. Первичный эталон сличается с соответствующим международным эталоном или, если он отсутствует,  с аналогичными первичными эталонами других стран.

Специальным называется эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий для этих условий первичный эталон. При этом единица, воспроизводимая с помощью специального эталона, должна быть согласована по размеру с единицей, воспроизводимой соответствующим первичным эталоном. В качестве примера специального эталона может быть назван эталон единицы массы радия, служащий для воспроизведения единицы массы в особых условиях, когда измеряется масса вещества, заключенного в закрытую оболочку, без вскрытия последней.

Первичный или специальный эталоны, официально утвержденные в качестве исходных для страны, называются государственными эталонами.

Значения вторичных эталонов устанавливают  по первичному эталону данной единицы. По метрологическому назначению вторичные эталоны подразделяются на эталоны-копии, эталоны-свидетели, эталоны-сравнения и рабочие эталоны.

Эталоны-копии служат для замены первичного эталона при передаче размера единицы рабочим эталоном с целью сокращения до минимума числа операций, в которых используется первичный эталон,  т. е. для обеспечения лучшей его сохранности. При этом эталон-копия может не являться физической копией первичного эталона.

Эталоны-свидетели служат для проверки сохранности первичного эталона и для замены его при повреждении или утрате. Очевидно, что эталон-свидетель необходим лишь в том случае, когда первичный эталон невоспроизводим.

Эталонами сравнения называют вторичные эталоны, используемые при сличениях эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть сличены друг с другом непосредственно.

Рабочие эталоны представляют собой вторичные эталоны, предназначенные для проведения текущих метрологических работ по передаче размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности или, в некоторых случаях, наиболее точным рабочим средствам измерения.