Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (РА)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 29 (всего у книги 82 страниц)
Радиометр акустический
Радио'метр акусти'ческий, прибор для измерения давления звукового излучения (радиационного давления звука) и в конечном счёте – ряда важнейших характеристик звукового поля – плотности звуковой энергии, интенсивности звука и др. Представляет собой лёгкую подвижную систему, помещенную в звуковое поле на упругом подвесе (типа обычного или крутильного маятника или весов). Сила, обусловленная радиационным давлением, смещает приёмный элемент (лёгкий диск, шарик, конус, размер которых больше длины волны) из положения равновесия до тех пор, пока действие её не будет уравновешено силами, зависящими от конструкции Р. а. В Р. а. маятникового типа (рис., а) – это компонента силы тяжести, возникающая при отклонении подвеса на угол a; в Р. а. типа крутильных весов (рис., б)– это упругий момент закручивания нити. В компенсационном Р. а. приёмный элемент возвращают в исходное положение, прикладывая внешнюю силу (простейший тип такого Р. а. – чувствительные рычажные весы; рис., в). Давление звукового излучения рассчитывается по радиационной силе, зависящей от соотношения длины волны и размеров приёмного элемента Р. а., его формы и коэффициента отражения.
Метод определения интенсивности ультразвука с помощью Р. а. – один из самых точных и простых методов. Однако Р. а. инерционен и подвержен влиянию акустических течений, что снижает точность измерений.
Лит.: Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962, гл. VI, §2, 6; Колесников А. Е., Ультразвуковые измерения, М., 1970, гл. IV, § 17.
Схемы некоторых конструкций радиометров. а – маятникового типа: 1 – приёмный элемент, 2 – жёсткое коромысло с игольчатым креплением в агатовых подпятниках или нить подвеса; б – типа крутильных весов: 1 – приёмный элемент, 2 – жёсткое коромысло, 3 – упругая растянутая тонкая нить; в – в виде рычажных весов: 1 – приёмный конический элемент, 2 – рычажные весы, 3 – чашка с разновесами; стрелками показано направление распространения ультразвука.
Радиометр (в радиоастрономии)
Радиоме'тр в радиоастрономии, радиотехническое устройство для измерения мощности излучения малой интенсивности в диапазоне радиоволн (длины волн от 0,1 мм до 1000 м). Применяется в качестве приёмного устройства радиотелескопов, а также в радиотеплолокации для составления тепловых карт поверхности Земли. Мощность излучения, попадающего на вход Р. с антенны, принято выражать т. н. эквивалентной температурой излучения Т, определяемой с помощью закона Рэлея – Джинса: р = kTDf (k = 1,38×10-23вт/гц×град – постоянная Больцмана, Df — ширина полосы принимаемых частот). В этом случае чувствительность Р., т. е. минимальное изменение входной температуры ЛГ, которое может быть зафиксировано инструментом, определяется выражением:
,
где t – время накопления сигнала; Тш — т. н. эквивалентная температура входных шумов, характеризующая уровень собственных шумов Р.; a – коэффициент порядка единицы, зависящий от схемы Р. Параметр 
часто называют радиометрическим выигрышем, Р. позволяет регистрировать сигналы, в q раз меньшие его собственных шумов. Наиболее распространена модуляционная схема Р. В этой схеме приёмник с помощью переключателя (модулятора) периодически подключается к антенне и к её эквиваленту, в качестве которого может служить, например, небольшая антенна, направленная в «холодную» область неба. Таким путём исключается постоянная составляющая шумов и выделяется полезный сигнал, который после усиления, детектирования и преобразования в числовой код подаётся на ЭВМ. Схема Р. строится обычно на основе приёмника супергетеродинного типа или прямого усиления. С целью снижения входных шумов на входе современного Р. используются малошумящие параметрические усилители или мазеры. Типичные параметры Р.:
Тш = 100 K, Df = 108гц, t = 1 сек, a = 
;
при этом чувствительность DT = 1,4×10-2К. При охлаждении входных усилителей Р. до температуры жидкого гелия можно достичь Тш » 20 K и при Df = 109гц получить DT » 10-3 K.
Дальнейшее снижение Тш для системы радиотелескоп – радиометр, а соответственно, и DT ограничивается на поверхности Земли шумовым излучением неба (атмосферного и космического происхождения), составляющим в минимуме на сантиметровых волнах около 10 K.
Лит.: Есепкина Н. А., Корольков Д. В., Парийский Ю. Н., Радиотелескопы и радиометры, М., 1973; Николаев А. Г., Перцов С. В., Радиотеплолокация, М., 1964.
Д. В. Корольков.
Блок-схема модуляционного радиометра: 1 – антенна; 2 – эквивалент антенны; 3 – модулятор; 4 – усилитель высокой частоты; 5 – детектор; 6 – усилитель низкой частоты; 7 – синхронный детектор; 8 – генератор опорного напряжения; 9 – преобразователь «аналог-код».
Радиометр (прибор)
Радиоме'тр (от радио... и ... метр), 1) прибор для измерения энергии электромагнитного излучения, основанный на его тепловом действии. Применяется для исследования инфракрасного излучения, солнечной радиации и др. (см., например, Актинометр,Пиргелиометр). 2) Приемное устройство радиотелескопа, которое в сочетании с антенной позволяет исследовать излучение астрономических объектов в радиодиапазоне (см. Радиометр в радиоастрономии). 3) Прибор для измерения активности (числа актов радиоактивного распада в единицу времени) радиоактивных источников (см. Радиометрия). 4) Прибор для измерения давления звукового излучения (см. Радиометр акустический).
Радиометрическая разведка
Радиометри'ческая разве'дка, комплекс методов разведочной геофизики, использующих проявления естественной радиоактивности для поисков и разведки руд радиоактивных элементов. В сочетании с др. методами применяется также при поисках и разведке нерадиоактивных руд (фосфоритов, редких земель, циркония, ванадия и др.), в составе которых содержатся примеси радиоактивных элементов. Как вспомогательный метод используется при геологическом картировании.
Методы Р. р. основаны на регистрации ионизирующих излучений с помощью ионизационных камер, газоразрядных (Гейгера – Мюллера) и кристаллических счётчиков и др. детекторов ядерного излучения. Измерениями устанавливается источник радиоактивности и среднее содержание радиоактивных элементов в горных породах, рудах, водах, почвах, растительном покрове и в приземном слое атмосферы. На результаты измерений влияют как концентрации радиоактивных элементов, так и плотность и состав горных пород и руд, а также величина естественного фона радиоактивности.
Наиболее широко в Р. р. применяются методы, основанные на регистрации гамма-излучения, и эманационные методы. Гамма-спектроскопической съёмки и гамма-поиски в самолётном (вертолётном), автомобильном, пешеходном и др. вариантах используются для изучения полей излучений и выявления скоплений радиоактивных элементов. Гамма-съёмки горных выработок применяются при разведке месторождений радиоактивных руд для уточнения представлений о строении рудных тел. По результатам g-опробования руд в коренном залегании и в отбитых массах оценивается среднее содержание в них радиоактивных элементов. Радиоактивный каротаж проводится для литологического расчленения разрезов скважин и выделения интервалов с повышенными содержаниями радиоактивных элементов. При разведке месторождений урана, тория и калийных солей гамма-каротаж служит основным методом опробования скважин.
Эманационные методы Р. р. основаны на измерениях концентраций радиоактивных газов – радона (222Rn), торона (220Rn) и актинона (219Rn) в почвенном воздухе. В связи с совершенствованием гамма-спектроскопии эманационные методы постепенно утрачивают ведущее поисковое и разведочное значение. К Р. р. относятся также поиски урановых месторождений по ореолам радиоактивных элементов в подземных водах, почвах и растительном покрове.
Методы Р. р. начали разрабатываться в 1922—24 в Германии и в СССР. Определяющую роль в создании и развитии Р. р. сыграли работы советских учёных В. И. Баранова, Г. В. Горшкова, А. Г. Граммакова, А. П. Кирикова, А. К. Овчинникова, В. Л. Шашкина и др.
Лит.: Новиков Г. Ф., Капков Ю. Н., Радиоактивные методы разведки, Л., 1965; Методы поисков урановых месторождений, М., 1969.
А. Б. Каждан.
Радиометрический анализ
Радиометри'ческий ана'лиз, метод анализа химического состава веществ, основанный на использовании радиоактивных изотопов и ядерных излучений. В Р. а. для качественного и количественного определения состава веществ используют радиометрические приборы (см. Детекторы ядерных излучений). Различают несколько способов Р. а. Прямое радиометрическое определение основано на осаждении определяемого иона в виде нерастворимого осадка избытком реагента известной концентрации, содержащего радиоактивный изотоп с известной удельной активностью. После осаждения устанавливают радиоактивность осадка или избытка реагента.
Радиометрическое титрование основано на том, что определяемый в растворе ион образует с реагентом малорастворимое или легкоэкстрагируемое соединение. Индикатором при титровании служит изменение, по мере введения реагента, радиоактивности раствора (в 1-м случае) и раствора или экстракта (во 2-м случае). Точка эквивалентности определяется по излому кривой титрования, выражающей зависимость между объёмом введённого реагента и радиоактивностью титруемого раствора (или осадка). Радиоактивный изотоп может быть введён в реагент или определяемое вещество, а также в реагент и определяемое вещество.
Метод изотопного разбавления основан на тождественности химических реакций изотопов данного элемента. Для его осуществления к анализируемой смеси добавляют некоторое количество определяемого вещества m, содержащего в своём составе радиоактивный изотоп с известной радиоактивностью I. Затем выделяют любым доступным способом (например, осаждением, экстракцией, электролизом) часть определяемого вещества в чистом состоянии и измеряют массу m1 и I1 радиоактивность выделенной порции вещества. Общее содержание искомого элемента в анализируемом объекте находят из равенства отношений радиоактивности выделенной пробы к радиоактивности введённого вещества и массы выделенного вещества к сумме масс введённого вещества и находящегося в анализируемой смеси: 
, откуда 
.
При активационном анализе исследуемое вещество облучают (активируют) ядерными частицами или жёсткими g-лучами, а затем определяют активность образующихся радиоактивных изотопов, которая пропорциональна числу атомов определяемого элемента, содержанию активируемого изотопа, интенсивности потока ядерных частиц или фотонов и сечению ядерной реакции образования радиоактивного изотопа.
Фотонейтронный метод основан на испускании нейтронов при действии фотонов высокой энергии (g-квантов) на ядра атомов химических элементов. Количество нейтронов, определяемое нейтронными детекторами, пропорционально содержанию анализируемого элемента. Эта энергия фотонов должна превышать энергию связи нуклонов в ядре, которая для большинства элементов составляет ~ 8 Мэв (лишь для бериллия и дейтерия она равна соответственно 1,666 Мэв и 2,226 Мэв; при использовании в качестве источника g-квантов изотопа 124Sb, с Eg = 1,7 и 2,1 Мэв, можно определять бериллий на фоне всех др. элементов).
В Р. а. применяются также методы, основанные на поглощении нейтронов, g-лучей, b-частиц и квантов характеристического рентгеновского излучения радиоактивных изотопов. В методе анализа, основанном на отражении электронов или позитронов, измеряется интенсивность отражённого потока. Энергия частиц, отражённых от лёгких элементов, во много раз меньше энергии частиц, отражённых от тяжёлых элементов, что позволяет определять содержание тяжёлых элементов в их сплавах с лёгкими элементами и в рудах. См. также Радиохимический анализ.
Лит.: Крешков А. П., Основы аналитической химии, книга 3 – Физико-химические (инструментальные) методы анализа, 3 изд., М., 1970; Несмеянов Ан. Н., Радиохимия, М., 1972.
А. Н. Несмеянов.
Радиометрический эффект
Радиометри'ческий эффе'кт, проявление действия силы отталкивания между двумя поверхностями, поддерживаемыми при разных температурах (T1 > T2) и помещенными в разреженный газ. Р. э. вызывается тем, что молекулы, ударяющиеся о поверхность с T1, отскакивают от неё, имея более высокую среднюю кинетическую энергию, чем молекулы, ударяющиеся о поверхность с T2. Холодная пластина со стороны, обращенной к горячей, бомбардируется молекулами, имеющими в среднем более высокую энергию, чем молекулы, бомбардирующие пластину с противоположной стороны (со стороны стенки сосуда с Т = T2). Благодаря разнице в импульсах, передаваемых молекулами противоположным сторонам пластины, возникает сила отталкивания. При достаточно низких давлениях газа р, когда средняя длина свободного пробега молекул больше, чем расстояние между поверхностями, сила отталкивания, приходящаяся на единицу площади: 
. При более высоких F становится меньше, несмотря на то, что в передаче энергии участвует большее количество молекул, т.к. быстрые молекулы теряют часть своей энергии при столкновении с более медленными молекулами. Т. о., при низких давлениях сила F прямо пропорциональна р, а при высоких – обратно пропорциональна. При некотором промежуточном р значение силы F проходит через максимум. На Р. э. основано действие радиометрического манометра.
Радиометрическое обогащение
Радиометри'ческое обогаще'ние, отделение полезных минералов от пустой породы, основанное на свойстве минералов испускать излучения (эмиссионно-радиометрические методы) или ослаблять их (абсорбционно-радиометрические методы). В эмиссионно-радиометрических методах используется естественная радиоактивность минералов, их люминесценция и др. В абсорбционно-радиометрических методах используются рентгеновское, нейтронное и гамма-излучение.
Р. о. осуществляется с помощью радиометрических сепараторов (рис. 1), в которых датчик регистрирует излучение и преобразует его в электрические импульсы. Из датчика импульсы поступают в радиометр, в котором частота поступления импульсов сравнивается с заранее заданной «пороговой» величиной и при превышении её поступает команда на исполнительный механизм, разделяющий полезное ископаемое на обогащенный продукт и отходы (хвосты).
Режимы радиометрической сепарации: покусковой, при котором регистрируется излучение отдельных кусков полезного ископаемого; порционный – регистрируется излучение порций, состоящих из нескольких кусков, и поточный – регистрируется излучение движущегося непрерывного потока полезного ископаемого. Покусковой режим технологически наиболее эффективен, но наименее производителен.
Р. о. получило распространение при обработке урановых руд, являясь основным методом обогащения этого вида сырья. Кроме того, оно используется для обработки бериллиевых руд (фотонейтронный процесс), золотосодержащих руд и неметаллических полезных ископаемых (фотометрический процесс), алмазосодержащих руд (люминесцентный процесс), железных РУД (гамма-абсорбционный процесс), борных руд (нейтронно-абсорбционный процесс) и др.
Разновидность Р. о. – радиометрическая сортировка, с помощью которой сортируются загруженные полезным ископаемым транспортирующие устройства (вагонетки, автомашины, скипы и др.). Сортировка осуществляется радиометрической контрольной станцией (рис. 2), которая работает с большой производительностью, но коэффициент обогащения полезного ископаемого при этом невелик. В связи с этим они используются главным образом для выделения из горной массы наиболее бедной части полезного ископаемого, удаляемой в отвал.
Лит.: Мокроусов В. А., Гольбек Г. Р., Архипов О. А., Теоретические основы радиометрического обогащения радиоактивных руд, М., 1968; Крейндлин И. И., Маркова Р. А., Паска Л. М., Приборы для радиометрического обогащения руд, М., 1972.
В. А. Мокроусов.
Рис.1. Схема радиометрического сепаратора для естественно-радиоактивных руд: 1 – ленточный конвейер; 2 – экран; 3 – датчик радиометра; 4 – шибер; 5 – электромагнит; 6 – радиометр.
Рис. 2. Радиометрическая контрольная станция: 1 – датчики радиометра; 2 – радиометры; 3 – весы.
Радиометрия
Радиоме'трия (от радио... и ... метрия), совокупность методов измерений активности (числа распадов в единицу времени) нуклидов в радиоактивных источниках. Родоначальниками Р. можно считать Э. Резерфорда и Х. Гейгера, впервые в 1930 осуществивших с помощью искрового счётчика определение числа a-частиц, испускаемых в 1 сек 1 г Ra (удельная активность).
Радиометрические методы различают по способу приготовления источника, по геометрии измерений, по используемым физическим явлениям. К первой группе относятся методы: «бесконечно тонкого» и «бесконечно толстого» слоев, «перевода метки в газ», «полного испарения проб». Ко второй группе – методы определённого телесного угла и «4p-счёта». К третьей группе методов относятся калориметрический, весовой, метод жидкостного сцинтилляционного счёта, методы счётчиков внутреннего наполнения, ионизационных камер, масс-спектрометрический, эмиссионный спектральный, метод совпадений и др.
Для абсолютных измерений активности a– и b-излучателей широко применяют метод 4p-счёта, при котором регистрируются частицы, испускаемые из источника в любом направлении. Активность находят по формуле:
А = N/PK,
где N — скорость счёта с поправками на фон и «мёртвое время», Р — поправка на схему распада, К — коэффициент, учитывающий поглощение в подложке, самопоглощение в источнике и пр. Для измерений твёрдых радиоактивных источников используют газоразрядные 4p-счётчики. Геометрия измерений, близкая к 4p, осуществляется также при применении жидкостных сцинтилляционных счётчиков, счётчиков и камер внутреннего наполнения.
Для абсолютных измерений активности нуклидов, распад которых сопровождается каскадным излучением, применяют совпадений метод. Установки, включающие два детектора, настраивают так, чтобы раздельно регистрировались излучения разного рода или разной энергии. При этом измеряют активность источника с нуклидом, распад которого сопровождается каскадным испусканием именно этих излучений. Активность определяют по формуле:
,
где N1 и N2 — скорости счёта, получаемые с каждым из детекторов, N12 — скорость счёта совпадений, а F — некоторая функция от (N1/N2), стремящаяся к 1 при (N2/N1) ® 1. В наиболее простых случаях F (N2/N12) = 1.
Если источники обладают значительной активностью, применяют калориметрический метод, основанный на измерении теплового эффекта, вызванного распадом нуклида в образце. Зная среднюю энергию, поглощаемую в системе образец – калориметр при одном акте распада, и общую интенсивность выделения энергии источником, рассчитывают активность нуклидов. Калориметрический метод является одним из самых старых, но им широко пользуются до сих пор.
Если удаётся выделить нуклид в макроколичествах, его активность может быть найдена по формуле:
А = lМ,
где М — число атомов нуклида в образце, l — постоянная распада (в сек—1), Т — период полураспада (в сек). Этот метод называется весовым, т.к. М рассчитывают, исходя из веса нуклидов в источнике. Весовой метод называется масс-спектрометрическим или методом эмиссионного спектрального анализа, если относительное содержание нуклида в источнике определяют с помощью масс-спектрометра или эмиссионного спектрального анализа.
Массовые измерения активности осуществляют в основном относительными методами, сравнивая измеряемые источники с образцовыми (откалиброванными с высокой точностью радиоактивными растворами, жидкостями, газами, при создании которых используют методы абсолютных измерений активности). Относительные измерения активности нуклидов, распад которых сопровождается g-излучением, обычно осуществляют с помощью ионизационных камер, сцинтилляционных счётчиков и полупроводниковых детекторов. В случае b-излучающих нуклидов используют ионизационные камеры и газоразрядные счётчики. Массовые измерения активности низкоэнергетичных b-излучателей (14C, 3H и др.) осуществляют методом жидкостного сцинтилляционного счёта.
Р. широко используется при решении самых разнообразных задач – от исследований с помощью меченых атомов (см. Изотопные индикаторы) до определения возраста горных пород (см. Геохронология) и в археологии.
Лит.: Караваев Ф. М., Измерения активности нуклидов, М., 1972; Коробков В. И., Лукьянов В. Б., Методы приготовления препаратов и обработки результатов измерений радиоактивности, М., 1973; Туркин А. Д., Дозиметрия радиоактивных газов, М., 1973; Ванг Ч., Уиллис Д., Радиоиндикаторный метод в биологии, пер, с англ., М., 1969; Техника измерений радиоактивных препаратов. Сб. ст., М., 1962; Манн У. Б., Селигер Г. Г., Приготовление и применение эталонных радиоактивных препаратов, [пер. с нем.], М., 1960.
В. А. Баженов.
