Фундаментальная радиохимия. Николай Дмитриевич Бетенеков
с простым β-распадом, не сопровождающимся испусканием γ-квантов.
Если β-распад сопровождается γ-излучением, то для определения максимального пробега применяются более сложные и трудоемкие методы. Путем исследования ослабления β-излучения вообще нельзя анализировать сложные схемы распада, включающие несколько групп β-частиц с близкими значениями максимальных энергий. По этим причинам методы, основанные на изучении ослабления, все реже применяются для идентификации β-излучателей, уступив место более точным методам ядерной спектроскопии.
4. Экспоненциальная формула для ослабления β-частиц. Массовый коэффициент ослабления. На среднем участке кривые ослабления β-частиц приблизительно следуют экспоненциальному закону (cм. рис. 1.8). Форма начальных участков кривых зависит от расстояния между источником излучения и детектором ядерных частиц, что определяется рассеянием β-частиц. При относительно больших толщинах поглотителя наблюдается отклонение от экспоненциальной зависимости, поскольку β-излучение имеет конечный пробег в веществе.
Экспоненциальная зависимость для ослабления β-излучения может быть записана в виде I=Io e-μ’l , где Io и I ; – число частиц, падающих на поглотитель и проходящих сквозь него (или число частиц, измеряемое детектором в единицу времени в отсутствие и при наличии поглотителя соответственно), l -толщина поглотителя, см; μ'-линейный коэффициент ослабления, см -1. Значение коэффициента μ' зависит от максимальной энергии излучения и от свойств поглощающего материала (в первом приближении только от числа электронов п в единице объема поглотителя).
Пусть в качестве поглотителя используется простое вещество. Если ρ – плотность вещества; Na – постоянная Авогадро, то число электронов в единице объема вещества с атомным номером Z и молярной массой атомов А равно n=NA ρ Z/A. Положив, что μ' = kn, где k – коэффициент пропорциональности, получим μ' = k NA ρ Z/A) или μ' / ρ = kNA(Z/A). Отношение Z/A для различных веществ меняется в довольно узких пределах; для легких ядер Z/A – 0,5; для тяжелых – 0,4. Поэтому вместо μ' удобнее пользоваться величиной μ =μ'/ρ , которую называют массовым коэффициентом ослабления и выражают обычно в квадратных сантиметрах на грамм; для одного и того же β-излучателя, но различных поглощающих веществ значения массовых коэффициентов ослабления оказываются близкими.
Если используют массовые коэффициенты ослабления, то толщину поглотителя необходимо выражать в граммах на квадратный сантиметр, поскольку показатель степени в уравнении должен быть безразмерным. Поэтому вводят величину d, г/см2, равную d=l ρ . Максимальные пробеги тоже удобно выражать в граммах на квадратный сантиметр (таким способом выражения толщины поглотителя мы уже пользовались). Значения Rmax (г/см2) в различных поглотителях близки: так, например, для воздуха они на 10–20% ниже, а для железа на 10–20% выше, чем для алюминия. Благодаря этому поглощающую способность многих веществ можно характеризовать значением максимального пробега, определенным для алюминия.
Подставив в показатель степени l= d/ρ и μ =μ'/ρ, получим соотношение для расчета