Кювета для спектрометрических измерений активности йода-129 по схеме совпадений и способ ее изготовления

Кювета для спектрометрических измерений активности йода-129 по схеме совпадений и способ ее изготовления

Реферат

Изобретение относится к области физики, а именно к спектрометрическим измерениям активности йода-129 в пробах почвы с использованием схемы совпадений, и предназначено для обеспечения повышения эффективности регистрации рентгеновского и бета излучений от радиоактивного препарата йода-129, размещенного в кювете с жидким сцинтиллятором.

Известны жидкостные кварцевые и стеклянные кюветы для спектрофотометров (СФ), используемые в инфракрасной спектрометрии (ИК), изготовленные из стекла толщиной 1,25 мм в виде вертикальной емкости прямоугольного или квадратного сечения с относительно большим расстоянием между ее внутренними стенками (10 мм).

Потенциально данные кюветы могут быть использованы в устройствах для детектирования по схеме совпадений рентгеновского и бета излучений от радиоактивного препарата, размещенного в жидком сцинтилляторе (Кюветы жидкостные кварцевые типа СФ. Инфраспек. http://umi.infraspek.ru/2009-06-08-13-15-19/2009-06-08-14-29-25. Тел./факс: (812) 382-88-57. Адрес сайта: www.infraspek.ru E-mail:info@infraspek.ru.). Однако они существенно снижают эффективность регистрации мягкого рентгеновского излучения от йода-129 в результате его поглощения как в стеклянных стенках, так и в веществе сцинтиллятора.

Известна также разборная жидкостная кювета (КР-20) диаметром 20 мм, используемая в ИК спектрометрии. Она содержат толстостенное ограничительное кольцо с входным-выходным патрубком, две расположенные по торцам кольца непрозрачные зажимные пластины и две прозрачные герметизирующие пленки, расположенные между торцами кольца и зажимными пластинами. Внутренние поверхности кольца и пленки ограничивают объем, в котором размещается жидкостной раствор. Прозрачные пленки могут обеспечивать, например, малое поглощение в них мягкого рентгеновского излучения и световых квантов в соответствующих направлениях их распространения (Кюветы жидкостные кварцевые типа КР-20. Инфраспек. http://umi.infraspek.ru/2009-06-08-13-15-19/2009-06-08-14-29-25 Тел./факс: (812)382-88-57. Адрес сайта: www.infraspek.ru E-mail:info@infraspek.ru). Однако к недостаткам данной кюветы необходимо отнести уменьшение эффективности гипотетической регистрации рентгеновского излучения из-за их поглощения в веществе кольца и зажимных пластинах. К уменьшению эффективности регистрации мягкого рентгеновского излучения приводит также его существенное поглощение в растворе жидкого сцинтиллятора с препаратом йода-129 из-за большого расстояния между пленками.

Наиболее близкими по технической сущности являются цилиндрические прозрачные полипропиленовые пузырьки - виалы с толщиной стенок 1,25 мм с пробками и прокладками из разных материалов. Данные пузырьки потенциально могут быть использованы в установках для определения, например, активности бета-излучения от радиоактивного препарата, введенного в жидкий сцинтиллятор, размещенный в пузырьке. К их достоинствам относятся: стойкость к агрессивным средам, возможность длительного хранения счетных образцов, а также сохранение формы после случайных падений (ЗАО Аквилон. http://www.prochrom.ru/ru/?idp=info. Адрес; 119991. Москва, Донской проезд, д. 15. Тел. 8-(495)-925-72-20). Однако цилиндрическая конфигурация данного пузырька не позволяет достичь максимально возможной эффективности регистрации актов распада йода-129 по схеме совпадений его рентгеновского и бета излучений из-за ослабления мягкого рентгеновского излучения как в веществе самого раствора жидкого сцинтиллятора, так и в относительно толстых стенках корпуса кюветы (1,25 мм). Кроме того, увеличение массы корпуса влечет за собой пропорциональное увеличение собственного радиоактивного фона кюветы, что нежелательно.

Таким образом, характеристики указанных кювет не могут обеспечить максимально возможную результирующую эффективность регистрации актов распада йода-129 по схеме бета-икс совпадений.

Техническим результатом предлагаемого устройства (кюветы) является одновременное обеспечение максимально высокой эффективности регистрации бета и рентгеновского излучения при определении активности йода-129 в счетном образце по схеме совпадений в геометрии, близкой к 4π, для снижения фона метода, простое обеспечение герметичности, возможность многолетнего хранения счетных образцов, стойкость к агрессивным средам, сохранение формы при случайных падениях, простота в изготовлении в лабораторных условиях, относительная дешевизна.

Указанный технический результат достигается тем, что кювета для спектрометрических измерений активности йода-129 по схеме совпадений содержит герметично закрываемый корпус, дискообразную форму, выполнена из прозрачной, стойкой к агрессивной среде тонкостенной, упругой полипропиленовой пленки толщиной 0,1 мм состоит из двух тарелок с плоскими ободками, герметично сваренных между собой и образующих восьмигранную фигуру, на границе корпуса с плоским ободком имеется герметично заклеиваемое входное-выходное отверстие для заливки в кювету и извлечения из нее раствора жидкого сцинтиллятора с препаратом йода-129; при изготовлении кюветы из тонкой полипропиленовой пленки вырезают два диска заданного диаметра и выдавливают из них под прессом, с разогревом до 70°C, тарелки с плоскими ободками до заданной глубины, далее одну тарелку соосно накладывают на другую плоскими ободками навстречу друг другу, фиксируют их в этом положении, и ободки герметично сваривают путем использования ручного импульсного сварщика так, что в итоге на плоском ободке кюветы получают восьмигранную фигуру, у основания плоского ободка кюветы иглой прокалывают отверстие для заливки и удаления из нее раствора жидкого сцинтиллятора с препаратом йода-129.

Описание кюветы

На рисунке изображена предлагаемая кювета.

Кювета для спектрометрических измерений по схеме совпадений включает в себя корпус 1, выполненный из упругой тонкостенной прозрачной полипропиленовой пленки, состоящий из двух, ограничивающих объем 2 тарелок 3 с плоскими ободками 4, герметично сваренных между собой так, что на ободке 4 по линиям сварки образуется восьмигранная фигура, кроме того, кювета содержит входное-выходное отверстие 5 для заливки и извлечения из нее раствора 6 жидкого сцинтиллятора с препаратом йода-129.

Кювета работает следующим образом.

Перед началом измерений подготовленный раствор 6 жидкого сцинтиллятора с препаратом йода-129 набирают в шприц с иголкой, диаметр которой меньше диаметра входного-выходного отверстия 5, иголку вставляют в входное-выходное отверстие 5, раствор 6 выдавливают в объем 2 корпуса 1, входное-выходное отверстие 5 заклеивают, размещают кювету в камере спектрометрической установки (не показано) и приступают к измерениям активности йода-129. После окончания измерений кювету вынимают из камеры и в зависимости от последующих задач ставят ее на хранение или утилизируют. Возможно и неоднократное применение кюветы в случае последовательного использования препаратов йода-129, начиная от самой малой его ожидаемой активности и заканчивая самой большой. В этом случае отверстие 5 корпуса 1 кюветы вскрывают, раствор 6 извлекают, объем 2 корпуса 1 кюветы тщательно промывают спиртом и вводят в нее новый раствор 6 и вновь заклеивают отверстие 5.

Пример

В соответствии с требованиями, выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность регистрации радиоактивного излучения от йода-129, а также с учетом диаметра детекторов рентгеновского и бета излучений, из упругой прозрачной полипропиленовой пленки толщиной 0,1 мм изготовлена кювета емкостью 6 см³, диаметром 50 мм и толщиной 3 мм. Сварка плоских ободков 4 тарелок 3, ограничивающих объем 2 корпуса 1, осуществлялась ручным импульсным сварщиком CNT-200 - Корея. В отверстие 5 кюветы с помощью шприца вводился раствор 6 жидкого сцинтиллятора с препаратом йода-129 объемом 5 см³. После введения в кювету раствора 6 отверстие 5 заклеивают, например, каплей клея Супер-Момент. После 10-минутного ожидания кювета с счетным образцом готова к измерениям.

Объем кюветы и, соответственно, объем размещаемого в ней раствора лимитируются: способностью используемого жидкого сцинтиллятора растворять в себе определенный объем препарата йода-129 без существенной потери своих свойств, стремлением к минимизации объема жидкого сцинтиллятора для уменьшения фона метода, необходимостью достичь наибольшей эффективности регистрации мягкого рентгеновского излучения без снижения эффективности регистрации бета-излучения.

Основными характеристиками предложенной кюветы являются: прозрачность ее стенок и их минимизированная толщина, что обеспечивает максимально - возможную эффективность регистрации рентгеновского и бета излучений от введенного в жидкий сцинтиллятор радиоактивного препарата йода-129, при проведении низкофоновых спектрометрических измерений в геометрии, близкой к 4π, по схеме совпадений, стойкость по отношению к агрессивным средам, герметичность, сохранение формы после случайных падений, возможность многолетнего хранения счетного образца, простота и дешевизна изготовления в лабораторных условиях, обеспечивающие возможность одноразового использования,

Повышению результирующей эффективности регистрации рентгеновского излучения (помимо малой толщины полипропиленового корпуса) способствует оптимизация расстояния между внутренними стенками кюветы. Чем оно меньше, тем ближе друг к другу можно располагать фотоэлектронные умножителей (ФЭУ) с твердотельными сцинтилляторами и тем больше геометрия измерений будет приближаться к геометрии 4π. В результате будет возрастать эффективность регистрации рентгеновского излучения (диаметр окон ФЭУ больше диаметра кюветы).

В плане надежности сохранение формы после случайных падений и прочих нежелательных воздействий выгодно отличает кювету, изготовленную из тонкостенного полипропилена, от кюветы, гипотетически изготовленной из тонкостенного стекла. Отсутствие входных и выходных патрубков существенно упрощает и удешевляет процесс изготовления кюветы и способствует изготовлению кювет различного диаметра и толщины в лабораторных условиях.

Кювета для спектрометрических измерений активности йода-129 по схеме совпадений содержит герметично закрываемый корпус, выполненный из прозрачного полипропилена, стойкого к агрессивной среде, отличающаяся тем, что кювета имеет дискообразную форму, выполнена из прозрачной тонкостенной, упругой полипропиленовой пленки толщиной 0,1 мм, состоит из двух тарелок с плоскими ободками, герметично сваренных между собой и образующих восьмигранную фигуру, а на границе корпуса с плоским ободком имеется герметично заклеиваемое входное-выходное отверстие для заливки в кювету и извлечения из нее раствора жидкого сцинтиллятора с препаратом йода-129; при этом для получения кюветы тарелки, изготовленные под прессом с разогревом, соосно наложены друг на друга плоскими ободками, которые герметично сварены между собой, образуя восьмигранную фигуру.