Unidades comunes y fuentes estándar para la exploración radiactiva
En los trabajos de exploración radiactiva se prescriben varias unidades de medida para medir la actividad (es decir, la intensidad) y la concentración (contenido) de los materiales radiactivos, así como la cantidad de radiación recibida y la tasa de radiación.
(I) Radiactividad y radiactividad específica
La radioactividad refleja la cantidad de radionucleidos. La radiactividad es una magnitud relacionada con la desintegración nuclear. La desintegración nuclear es un proceso aleatorio y la actividad es el valor esperado (media) de una distribución estadística que cambia con el tiempo.
La definición de actividad radiactiva es: en un momento dado, la actividad radiactiva A de un número determinado de radionucleidos en un estado energético determinado es el cociente de dN dividido por dt:
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Donde: dN es el valor esperado del número de desintegraciones nucleares espontáneas a partir del estado de energía nuclear dentro del intervalo de tiempo de dt. El número de desintegraciones nucleares en el intervalo de tiempo dt a menudo se denomina tasa de desintegración y, por lo tanto, la actividad radiactiva también se denomina tasa de desintegración. El valor esperado de la tasa de desintegración de un radionucleido durante un período de tiempo determinado.
La unidad SI de radiactividad adoptada por la Conferencia Internacional sobre Dosimetría (CGPA) en 1975 es el becquerel, abreviado como becquerel y representado por el símbolo Bq. 1Bq significa que el radionucleido se desintegra una vez cada 1 segundo y la unidad es segundos-1 (s-1). También se puede expresar en unidades como kilobecquerelios (kBq), megabecquerelios (MBq), etc.
La unidad utilizada antiguamente era la Curie (Ci): representa la desintegración de un radionúclido 3,7 × 1010 veces en 1 segundo. Es decir,
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o
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han utilizado mCi (milímetro Curie), μCi (microcurio) y otras unidades.
La actividad radiactiva, también conocida como actividad de masa, se refiere a la relación entre la actividad de una sustancia (muestra) que contiene radionucleidos y la masa de la muestra, es decir, la actividad del radionucleido contenido en la unidad. masa de la sustancia. La unidad es Bq/kg o Bq/g. Normalmente se utiliza para medir la cantidad de radionucleidos contenidos en materiales sólidos como rocas y suelo; también se puede utilizar para medir muestras líquidas.
Para sustancias gaseosas, la unidad de concentración de radionúclido (llamada concentración de actividad) suele expresarse en Bq/L o Bq/m3; esto también se aplica a los líquidos.
En el pasado se solía utilizar "eman (em)" como unidad de concentración de radionucleidos en gas, que se puede convertir mediante la siguiente relación:
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(2) Unidades de masa y contenido de materiales radiactivos
En el caso de radionucleidos de vida larga como el uranio y el torio, se pueden medir pesándolos. Los radionucleidos de larga duración, como el uranio y el torio, se pueden medir pesándolos y expresándolos en gramos (g) o kilogramos (kg).
El contenido de sustancias radiactivas en materiales sólidos suele expresarse en fracción de masa (%); también se puede expresar en gramos/tonelada (g/t).
En 1976, la Agencia Internacional de Energía Atómica (OIEA) propuso las "unidades de contenido de elementos radiactivos" para expresar la medida gamma total del contenido de elementos radiactivos en cuerpos geológicos, con el símbolo Uγ. Se define como: la tasa de recuento gamma total medida por un instrumento en un cuerpo geológico con una unidad de contenido de elemento radiactivo es igual a la tasa de recuento gamma total en un cuerpo geológico que contiene 1 g/tonelada de uranio en equilibrio. Es decir: una unidad de contenido de elemento radiactivo (Uγ) = 1 g/tonelada de contenido de uranio en equilibrio. Es decir, 1 Uγ = 1 g/tonelada de contenido de uranio en equilibrio. Esto se puede expresar como 10-6 g/g o 10-6 eU.
El contenido de radionúclidos en un líquido o gas generalmente se expresa en gramos/litro (o Bq/litro).
(3) Unidad de dosis de radiación radiactiva
1. Irradiancia (X)
La irradiancia (X) se refiere a los rayos X o γ en el aire. de ionización causada por rayos, la unidad de medida legal es biblioteca/kg y el símbolo es C/kg. La unidad utilizada en el pasado era el roentgen (símbolo R), definido de la siguiente manera: La irradiación produce una carga iónica simbólica de 2,58 x 10-4 C por kilogramo de aire (porque un ion transporta 1,602 x 10-19 C, o 1,61 x 1015 pares de iones/kg de aire).
La irradiación se define mediante la fórmula
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: dQ representa la cantidad de carga simbólica producida en el aire de masa dm (en un volumen determinado). La relación entre roentgen y coulomb/kg es: 1C/kg = 3,8277 × 103R.
2. Tasa de irradiación La unidad es C/kg-s. En el pasado, las unidades se utilizaban como R/s (roentgen/segundo) o R/h (roentgen/hora), así como μR/h y γ (gamma). La relación es
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3. Dosis de radiación absorbida
La irradiación se puede medir mediante el efecto de la dosis de la radiación en el aire, pero no es aplicable. Debido a la deposición de energía de la radiación sobre los tejidos humanos, se introduce la dosis de radiación absorbida. En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de dosis absorbida es: Gray (Gy). Se define como la deposición de energía radiante formando 1 julio en 1 kilogramo de medio, es decir
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La unidad utilizada anteriormente era el rad (rd). La Tabla 5-1 enumera las unidades de medida legales comúnmente utilizadas en la exploración radiológica.
Tabla 5-1 Unidades de medida legales comúnmente utilizadas en la exploración radiactiva
(4) Fuente estándar radiactiva
La exploración radiactiva generalmente utiliza métodos de medición relativos, por lo que Es necesario preparar una fuente estándar con contenido (o tasa de dosis de radiación) conocida y utilizarla para compararla con la muestra u objeto de medición para determinar el contenido (o tasa de dosis de radiación) del elemento radiactivo en la muestra u objeto de medición. Las fuentes estándar también se utilizan para calibrar la sensibilidad de ciertos instrumentos de medición de radiactividad y para calibrar la rejilla para las lecturas de los instrumentos.
Un contenedor especial contiene una determinada masa de material radiactivo, que es la fuente estándar. Dado que la fuente estándar es un estándar de medición que debe ser preciso y confiable, debe fabricarse utilizando materiales radiactivos con una vida media larga para mantener estable su radiactividad.
Según los diferentes usos, existen muchos tipos de fuentes radiactivas estándar, y existen tres tipos principales que se utilizan habitualmente.
1. Fuente estándar de rayos α y fuente estándar de rayos β
El óxido de uranio (U3O8) se puede utilizar como fuente estándar de rayos α.
La vida media de colocación del óxido de uranio (U3O8) es 10 veces más larga (24,1 días) que la del 234Th (UX1). Por lo tanto, el 238U alcanza el equilibrio radiactivo con el 234 Th y el 234 Pa y es un β de uso común. fuente estándar. Los dos últimos son emisores beta.
También existen fuentes estándar de rayos α y β fabricadas a partir de radionucleidos artificiales.
2. Fuente estándar de rayos γ
La fuente estándar de rayos γ ampliamente utilizada es una fuente estándar de rayos γ sellada hecha de radio puro con un subcuerpo de desintegración para lograr el equilibrio radiactivo. El contenido de radio
Los más utilizados son 0,1 mg y 1 mg, que se envasan en latas de platino con un espesor de pared de 0,5 mm. A una distancia de 1 m del aire, las tasas de irradiación son 591,5 ×. 10-14C/(kg-s) (o 82,5γ) y 5,92×10-11C/(kg-s) (o 825,7γ), denominadas constantes estándar de fuentes radiactivas.
También se pueden utilizar radionucleidos artificiales como fuentes estándar de rayos gamma, como los nucleidos de 60Co (cobalto). Sin embargo, la desventaja es que la vida media es corta, el coeficiente de desintegración debe corregirse de acuerdo con la constante de la fuente radiactiva cuando se utiliza y la composición energética es bastante diferente a la del radio.
3. Fuente estándar de radón
Para la calibración instantánea del equipo del método de radón, la fuente estándar de radón comúnmente utilizada está hecha de una solución de sal de radio y se almacena en una botella de vidrio especial. la solución suele ser de 10-8~10-11 gramos. La misma fuente estándar de gas radiactivo (Tn) de torio se elabora a partir de una solución de compuesto de torio. El contenido de torio en la solución es generalmente de 1 a 10 mg.
La cámara de gas radón se propuso en la década de 1980. El volumen de la habitación sellada es generalmente de entre 1 y 20 m3 o más, y se utiliza pechblenda pura o sal de radio para proporcionar una fuente suficiente de gas radón. Se caracteriza por una concentración de radón estable. El estándar de concentración de radón se puede ajustar según sea necesario, desde unas pocas cuentas hasta cientos de cuentas. El detector de radón que debe calibrarse puede utilizar el método de circulación, el método de vacío y el método de difusión libre.