Техника - молодёжи 1951-09, страница 11

Изучение изотопического состава льда и воды, то-ссть относительного содержания в них «тяжелой воды», даег сведения о возрасте льдов и океанских течениях.

изотопов проще и дешевле, чем разделение стабильных; это происходит потому, что радиоактивные изотопы получают главным образом путем ядерных превращений.

Для этой цели могут быть применены различные частицы и гамма-лучи, но практическое, промышленное значение имеют только нейтроны и дейтоны.

Быстрые дейтоны (ядра атомов тяжелого водорода — дейтерия) получают с помощью различных ускорителей, чаще всего циклотронов.

Циклотрон средней мощности дает пучок частиц, эквивалентный по своей интенсивности излучению килограммов радия.

В качестве источника нейтронов используются литий или бериллий, облучаемые альфа-частицами или дейтонами.

В последние годы в качестве мощного источника нейтронов с большим успехом используется цепная реакция распада урана.

По сравнению со стабильными выделение радиоактивных изотопов имеет то значительное преимущество, что в большинстве случаев оно может производиться обычными химическими методами, так как получаемый продукт по своим химическим свойствам чуть отличается от материала, из которого он был получен.

Обнаружение и измерение радиоактивных изотопов основано на том, что все их излучения ионизуют окружающее вещество, например газ внутри счетчика, делая его проводящим, а также вызывают почернение фотографической пластинки.

Действие счетчика основано на том, что ионизующая частица, попадая в трубку счетчика, наполненную специальной газовой смесью, ионизует нейтральные молекулы газа, создавая несколько пар ионов. Вторичные электроны ускоряются в электрическом поле, созданном

присоединенной к счетчику батареей, имеющей напряжение около 1 ООО вольт. Вторичные электроны, в свою очередь, сами ионизуют газ и создают третичные электроны. Таким образом, получается электронная лавина, дающая значительно усиленный импульс тока. Счетчик через усилитель обычно соединяется с механическим нумератором, подобным счетчику телефонных разговоров, сосчитывающим число срабатываний счетчика.

Гамма-лучи, попадающие в счетчик, вырывают электроны из стенок счетчика, а выбитые электроны сосчитываются описанным выше способом; таким образом, счетчик способен сосчитать отдельную частицу и отдельный гамма-квант.

Альфа-излучение является мало проникающим. Поэтому в технике меченых атомов радиоактивные изотопы, испускающие альфа-частицы, почти не имеют применения.

Электронное и позитронное излучение является в сотни раз более проникающим, чем альфа-излучение; поэтому радиоактивные изотопы, испускающие электроны или позитроны не слишком малой энергии, более удобны для измерений и находят применение в технике меченых атомов.

В окружающих нас предметах, в стенах лаборатории и в материале, из которого сделаны приборы, всегда имеется некоторое количество радиоактивных включений. Эти радиоактивные включения и космические лучи создают ионизацию в ионизационной камере или в счетчике «аряду с измеряемым нами излучением.

То, что считает ионизационная камера или счетчик, до того как к ним приблизить измеряемый источник радиоактивности, называется фоном.

Величина фона обычно такова, что счетчик средних размеров дает около 60 — 80 срабатываний в минуту. Прикрыв счетчик слоем свинца в несколько сантиметров толщи

ной, удается ослабить фон до 15-20 срабатываний в минуту, но не удается полностью его устранить.

Поэтому, чтобы измерить излучение, его интенсивность должна быть не меньше 10—20%, от величины фона, а для того чтобы измерения были надежными и четкими, интенсивность источника должна превышать фон. Этим и определяется минимальное количество радиоактивного индикатора, используемого для решения той или иной конкретной задачи.

Чувствительность метода радиоактивных индикаторов оказывается в тысячи и десятки тысяч раз более высокой, чем при использовании стабильных изотопов. Так, если метод стабильных изотопов позволяет обнаружить наличие примеси при разведении в 1000 000-10 000 000 раз, то метод радиоактивных индикаторов позво-\.яет обнаружить наличие примеси при разведении в 100 000 000 (10^е) раз, а в некоторых случаях и до 10 000 000 000 (Ю'°) раз.

Вследствие этого в отдельных случаях можно пользоваться невесомыми, с точки зрения химика, количествами радиоактивных индикаторов, что для решения некоторых, например медицинских, задач имеет особый интерес.

Поскольку получение большинства радиоактивных изотопов более удобно и дешево, чем разделение стабильных, а измерение их производится более простыми и в тысячи раз более чувствительными методами — в технике меченых атомов стабильные изотопы почти полностью вытеснены радиоактивными.

Исключение представляют лишь те случаи, когда в природе не имеется подходящих радиоактивных изотопов; например, из 6 известных изотопов кислорода 3 стабильны, а 3 радиоактивные имеют столь малые периоды полураспада (27 сек., 76 сек., 118 сек.), что практическое их использование крайне затруднительно.

Так же обстоит дело и с радиоактивными изотопами азота, из которых самый долго живущий имеет период полураспада 10 минут. В этих случаях приходится пользоваться стабильными изотопами и соответствующей техникой измерений, — во всех остальных предпочтительней радиоактивные индикаторы.

В 1940 году советские ученые Виноградов и Тейсс, изучая дыхание зеленых растений в воде, показали, что кислород аоды, а не угольного ангидрида выдыхается растением.

2 «Техника — молодежи» Н 9