Андрей Несмеянов - Радиоактивные изотопы и их применение

Так как бета-лучи поглощаются значительно легче гамма-лучей, то для измерения толщины тонких пластин, фольги, бумаги и т. п. можно употреблять бета-излучатели.

Принцип поглощения излучения может быть использован для непрерывного контроля в производстве толщины изделий. Например, при применении гамма-лучей — проката или в случае использования бета-лучей — бумаги и металлической фольги.

Бесконечная металлическая лента бежит из-под валков машины. Радиоактивный «глаз» внимательно следит за качеством получающейся ленты, за ее толщиной. Этот «глаз» в виде радиоактивного элемента, излучающего бета- или гамма-лучи, помещается в форме полоски по одну сторону, а счетчик — по другую сторону бегущей ленты. Всякое утолщение ленты сказывается на работе счетчика, так как в ленте излучение поглощается тем в большей степени, чем толще лента. Если счетчик отрегулировать на определенную скорость счета при заданной толщине ленты и соединить с автоматом, связанным с валками, то всякое утолщение вызовет понижение скорости счета и заставит автомат уменьшить расстояние между валками. Наоборот, утоньшение ленты против нормы вызовет увеличение скорости счета, а автомат, связанный со счетчиком, раздвинет валки (рис. 47).

Советскими инженерами сконструировано в настоящее время большое количество приборов контроля толщины, основанных на поглощении излучения радиоактивных изотопов. Такие приборы созданы для контроля толщины проката, фольги, бумаги, кожи, резины, ткани и т. п.

На принципе поглощения бета-излучения церия 144 был сконструирован прибор для контроля качества меха, с помощью которого можно осуществлять непрерывный бесконтактный контроль густоты меха. В этом приборе радиоактивный препарат находится в контейнере с отверстием, из которого идет узкий пучок бета-лучей. На пути бета-лучей проходит шкурка с мехом. Поток излучения попадает в ионизационную камеру и создает в ней ионизационный ток, который усиливается линейным усилителем и регистрируется гальванометром.

Используя принцип поглощения бета-лучей в материалах, советским инженерам удалось также сконструировать прибор автоматической регулировки хлопкотрепальных машин. Прибор состоит из источника излучения (стронций 90) и приемника излучения — ионизационной камеры, которые располагаются по разные стороны хлопкового холста. Толщина нитки, выходящей из машины, зависит от толщины холста, поступающего в машину. Если толщина холста выше или ниже нормы, то излучение стронция 90 начинает поглощаться соответственно сильнее или слабее и ток в ионизационной камере ослабляется или усиливается. Изменение тока в камере передается на барабан, протягивающий хлопковый холст, и изменяет число оборотов так, что скорость поступления хлопка остается все время постоянной.

Дозирующие устройства.Поглощение бета- и гамма-излучения радиоактивных изотопов в веществе может быть использовано для дозировки заполнения различного рода устройств в производстве. Принцип действия такого рода устройств ясен из рис. 48. Как только уровень угля или руды отделяет поток гамма-лучей от приемника (счетчика или ионизационной камеры), срабатывает реле и приводится в действие механизм, отсекающий дальнейшее поступление материала. Подобное устройство может быть использовано для контроля заполнения вагонеток и т. п.

Использование рассеяния гамма-лучей.На принципе рассеяния гамма-лучей сконструирован прибор для определения внутренней коррозии труб.

Как же заглянуть внутрь металлической трубы какого-либо трубопровода, не нарушая ее цельности, и узнать ее состояние? Не проржавела ли такая труба и не грозит ли аварией? Для этой цели можно употребить специальный прибор. Он состоит из двух камер, изолированных друг от друга свинцом. В первой камере помещен радиоактивный препарат, излучающий гамма-лучи, а во второй — счетчик. Гамма-лучи от препарата через диафрагмы узким пучком направляются на трубу, проникают в нее и рассеиваются. Часть гамма-лучей отражается и попадает в счетчик. В том месте трубы, где цельность металла не нарушена коррозией, пустотами и трещинами, отражение определяется строго известным числом импульсов счетчика, а в случае разрушения трубы коррозией счет повышается и тем больше, чем больше разрушение, так как излучение проникает внутрь трубы с меньшим поглощением.

Использование рассеяния бета-лучей.Ряд приборов, в которых используется излучение радиоактивных изотопов, построен на принципе рассеяния бета-излучения.

Известно, что если на данное вещество падает поток бета-лучей, то часть их рассеивается так, что вещество становится как бы источником излучения. Рассеивание бета-лучей различными элементами не одинаково. Чем больше атомный вес рассеивающего элемента, тем больше отраженных бета-лучей. Степень отражения также зависит от толщины отражающего материала. Она возрастает с увеличением толщины до тех пор, пока не достигнет максимальной для данного элемента величины. Используя этот принцип, можно производить анализ материала, из которого выполнен отражатель; например, можно определить процентное содержание какого-либо тяжелого металла в сплаве с легким металлом. На этом принципе советскими инженерами сконструирован прибор для определения толщины оловянных покрытий жести (рис. 49). Прибор представляет ионизационную камеру в свинцовой защите, внизу которой расположен бета-излучающий радиоактивный препарат (таллий 204). Препарат находится в свинцовой ампуле, которая направляет поток излучения вне камеры. В камеру излучение попадает, претерпевая обратное рассеяние в слое олова и жести. Железо жести практически производит лишь небольшой эффект рассеяния, а олово рассеивает бета-лучи в соответствии с толщиной покрытия, что и контролируется регистрирующим прибором, соединенным с ионизационной камерой.