Úgy az a-, mint a ß- és ^-sugarak közös sajátsága, hogy a czink- szulfidot, platincziánbáriumot, willemitet és más anyagokat világításra indítanak; hogy a fényérzékeny lemezt megbontják; továbbá, hogy a levegőt iónizálják.
E tulajdonságok mind olyanok, amelyek bizonyos esetekben mérési módszerekre felhasználhatók. Ezek közül, az elsőnek említett világításra indító tehetség, mivel csak erősebben aktív anyagok képesek jobban észlelhető világítást okozni, csak egyes esetekben használható. A suga
raknak fényérzékeny lemezt elbontó tehetségét azok kimutatására, kezdet
ben igen elterjedten használták és ez eljárás még ma is igen jó szolgálatot tesz, különösen akkor, ha a sugarak útját akarjuk vizsgálni. E tulajdon
ságot, tekintve, hogy erősebben aktív anyagok a lemezt gyorsabban és erősebben, gyengébben aktívek pedig hosszabb idő alatt és gyengébben támadják meg, igen könnyen, quantitativ mérésre is felhasználhatjuk. Az erre alapított eljárásnak előnye, hogy semmi berendezést nem igényel, s így bárhol elvégezhető. Hátránya azonban, egyrészt az, hogy a gyen
gébben aktív anyagok csak nagyon lassan támadják meg a fényérzékeny lemezt. így például a fémuránium sugarai is, csak körülbelül 24 óra alatt adnak észrevehetőbb képet. Hibája még, hogy a rádióaktív sugara
kon kívül, más körülmények is okozhatják a fényérzékeny lemez meg- feketedését, tehát könnyen tévedhetünk. így például, gyakran okozott tévedést a kénhidrogéngáz, amely sokszor fejlődik a kőzetekben.
Rádióaktív mérésekre legáltalánosabban, a sugaraknak a levegőt ionizáló tehetségét, — tehát, hogy azt elektromosan vezetővé teszik, — használhatjuk.
Ez eljárásnak lényege, hogy a sugarakat két, egymástól elszigetelt fémlemezből álló kondenzátorlap közzé juttatjuk és a levegőnek a sugarak okozta vezetőképességét mérjük, illetve meghatározzuk az azon áthaladó telítési áramot.
E meghatározás, lényegileg kétféleképpen történhetik. Az egyik eljárási mód az, hogy az egyik kondenzátorlemezt a földhöz kapcsolt elektromos telep egyik sarkával, a másik lemezt a galvanométerrel és
a r á d i ó a k t í v m é r é s i m ó d s z e r e k. 37 azt ismét, a földdel kapcsoljuk össze. E berendezést csak erősebb rádió
aktív hatások mérésére használhatjuk.
A készülékek elrendezését, a galvanométerrel történő mérésnél, az alábbi, 23. rajzon közölt vázlat mutatja. E berendezésnél tehát, a telepből, a levegőn, galvanométeren és a földön át, zárt áramkört létesítünk és az áram intenzitását mérjük.
Olyan erős hatásokkal, melyek észlelésére galvanométert haszná
lunk, csak ritkán dolgozunk. Az esetek legtöbbjében, csak igen gyenge áramokat kapunk, amelyek meghatározására a quadráns elektrométert használjuk. Ezen eszköz, az x idő alatt nyert töltést méri és nem, mint a galvanométer, a rajta áthaladó áram intenzitását adja meg. Ez esetben tehát, a készülék egyes részeinek elrendezése némiképpen változik. Az egyik lemezt (24. rajz A) az elektro
mos teleppel kötjük össze, amelyet az előbbi esethez hasonlóan kapcsolunk, a másik B lemez kettős kapcsolást
kap. A vezeték egyik ága az egyik quadráns párral (C), a másik ága pedig a földdel van összeköttetésben. A vezeték földdel-kötött ágába, D-nél megszakító van iktatva. Az elektrométer második quadráns párja, szintén a földdel van összekötve. Megfigyelés előtt, a D megszakítót zárva tartjuk. Ilyenkor tehát mindakét quadránspár, valamint a második (B) kondenzátor is, a földdel’ van összekötve. Ez esetben az elektrométer tűje nyugalmi helyzetében lesz és az A lemezről B lemez felé haladó áram a földbe vezetődik el. Közvetlenül a megfigyelés előtt, a kettős vezeték földdel összekötött ágát megszakítjuk. Ilyenkor az A lemezről, az ionizált levegőn át B-re jutó elektromos mennyiség, B lemezen és a vele összekötött quadránspáron halmozódik föl. Ennek hatására a quadráns tűje megmozdul. Az észlelő ezen elmozdulást megfigyelni és pedig, vagy az időt méri, mely alatt a quadráns tűje meghatározott nagyságú elmozdulást végzett, vagy az adott időben végzett elmozdulás nagyságát figyeli meg.
A fönt leirt kapcsolási és meghatározási módokon kivül még
23. rajz. 24. rajz.
38 A R Á D IÓ A K T ÍV M É R É S I M Ó D S Z E R E K .
mások, az úgynevezett kompenzácziós módszerek is használatosak, de ezek leírását, tekintve, hogy a quadráns elektrométerrel való mérések
nagyon kényesek, mellőzzük.
A fönt leirt módszereknél, amelyeknek lényege, hogy az egyik lemezt az elektromos telep egyik sarkával, tehát állandó áramforrással kötjük össze s az erről, az Ionizált levegőn át, a másik lemezre jutó elektromos mennyiséget mérjük, sokkal gyakrabban használjuk azokat a módszereket, amelyeknek lényege, hogy az egyik lemeznek ismert mennyiségű töltést adunk, és ennek kisülési sebességét mérjük. Mérő eszközül ilyenkor az elektroszkópot használjuk. E módszerek berendezé
sét, vázlatosan a 25. rajz mutatja. Az egyik lemezt A a földdel köt
jük össze. Ezzel szemben, szigetelten áll a másik lemez B, amelyre erősített fémrúdon, aranyfüstből vagy igen vékonyra nyújtott alumínium
ból készült elektroszkóp lemez függ. A megfigyelés előtt, B szigetelt lemeznek, dörzsölt ebonitrúd, Zamboni-oszlop vagy kis kézi elektromos gép segélyével töl
tést adunk, amire a rúdhoz simuló elektroszkóp lemez attól elválik s a rajzon föltüntetett helyzetbe kerül. Ha az A és B közti levegő nincs iónizálva és a szigetelés tökéletes, úgy a lemezke helyben marad, ha azonban a két lemez közti le
vegő ionizálva van, úgy az, a felső lemez töltését, az alsó lemezen át, a földbe vezeti. Ennek hatására az elektroszkóp lemeze esni kezd, és pedig annál gyorsabban, minél erősebben ionizált a levegő. Az elektroszkóp lemez mozgási sebességét leginkább, okulár mikrométeres mikroszkóppal figyeljük meg. Az arany vagy aluminium lemezes elektroszkópok helyett, gyakran használjuk, az úgynevezett kvarczszálas elektrométereket is. Ezek lényegükben szintén elektroszkópok, amelyekben a vékony fémlemeze
ket, hajszálvékonyra húzott s valami úton vezetővé tett kvarczszálak helyettesítik.
Úgy a quadráns elektrométer, mint az elektrométerként használt elektroszkóp, nem árammérő eszközök. Az előbbinek kilengése a fölvett, az utóbbinak elmozdulása az elveszített elektromos mennyiségekkel ará
nyos. Ez eszközök tehát nem adják meg, miként a galvanométer, az ionizált levegőn áthaladó áram intenzitását. Az intenzitást, ha az utóbb említett eszközöket használjuk a mérésre, csak számítás útján kapjuk meg.
Hogy a számítást elvégezhessük, ismernünk kell az elektrométer tűje, vagy elektroszkóp lemeze külömböző helyzetének megfelelő
poten-t
\Föld
25. rajz.
A R Á D IÓ A K T ÍV M É R É S I M Ó D S Z E R E K . 39 cziált, a készülék kapaczitását s ismernünk kell az időt, mely alatt az elektrométer tűje vagy az elektroszkóp lemeze, az elektromosság áram
lása folytán, bizonyos nagyságú elmozdulást végez.
Ezek alapján, ha:
i, az áram intenzitását,
v1; az elektrometer tűje vagy az elektroszkóp lemeze kezdeti hely
zetének megfelelő, voltokban kifejezett potencziált,
v2, az elektrométer tűje vagy az elektroszkóp lemeze második hely
zetének megfelelő voltokban kifejezett potencziált,
t, az időt másodperczekben mérve, mely alatt! a tű vagy a lemez v,-től v2-nek megfelelő osztály vonáshoz jutott, és
C, a készülék kapaczitását jelenti, ú g y : (v ,- va) X C
t X 300 elektrosztatikus egységekben kifejezve, vagy
(v., — v,) X C
t X 9 X ÍÖU amperC’
illetve, ha mérőeszközül az elektroszkópot használjuk, miután azzal, az eszköz elektromos töltésének elvezetését mérjük,
,(v i — Vs) + C t
X
300 elektrosztatikus egységekben kifejezve, vagy(v, - v.,) X C
1 t V 9 X 1 0 "
ampere-A mérési adatokat, tekintve, hogy igen kis áramok méréséről van szó, leginkább elektrosztatikus egységekben szoktuk kifejezni. Meg kell jegyeznünk, hogy összehasonlító méréseknél, például, mikor egy és ugyanazon test sugárzásának változását, vagy amikor a sugarak áthatoló
képességét stb. tanulmányozzuk, fölösleges a fönti számítást végrehaj
tani, elegendő, ha az időt adjuk meg, amely alatt az elektrométer tűje vagy az elektroszkóp lemeze, minden egyes mérésnél ugyanakkora el
mozdulást tett, illetve czélszerűbb, ha ez adatot átszámítva, az osztály
vonások számát közöljük, amelyek előtt a tű, vagy a lemez, egy másod- percz alatt elhaladt. így például, ha ahhoz, hogy az elektroszkóp lemeze a 0 osztályvonástól, a 100 osztály vonáshoz érjen, az első megfigyelésnél 25, a másodiknál 50 másodpercz volt szükséges, úgy az előbbi esetben egy másodpercz alatt 4, a második esetben 2 osztályvonás előtt haladt el a lemez, tehát az áram intenzitása, az első esetben kétszerese volt a második esetben észlelt intenzitásnak.
Újabban, az egyes rádióaktív anyagok mennyiségének
meghatáro-40 A R Á D IÓ A K T ÍV M É R É S I M Ó D S Z E R E K .
zása, a meghatározandó anyag sugárzásának, normál készítmények sugár
zásával való összehasonlítása alapján történik. E meghatározási módok
ról, az egyes rádióaktív anyagok leírásánál lesz szó.
Két fémlapból álló kondenzátor helyett, a különböző czéloknak megfelelőleg, gyakran más alakú kondenzátorokat használunk. így például sokszor, különösen a gázok aktivitásának mérésénél, hengerkondenzáto
rokat használunk. Ezek tulajdonképpen hengeralakú fémpalaczkok, melyek
nek oldalán, a gáz átvezetésére két csap van alkalmazva és beléjük, szigeteden fémrúd nyúlik. Ez esetben az egyik kondenzátorlemezt a palaczk, a másikat a fémrúd helyettesíti, és ez van az elektrométerrel kapcsolva vagy ennek, a hengerből kinyúló részére van az elektroszkóp- lemez erősítve (lásd 38. rajz), míg a palaczk az elektromos teleppel, illetve, az utóbbi esetben, a földdel van összekötve.
Módosul a mérőeszköz berendezése aszerint is, amint az «-, ß-, vagy y-sugarak iónizálóképességét használjuk föl a mérésre, vagy mint mondani szoktuk, ha az a-, ß-, vagy y-aktívitást mérjük.
Ha tisztán «-sugarakat lövellő anyag aktivitását mérjük, úgy eczélra, tekintve, hogy az a-sugarak csak kis távolságra hatnak, és ezeket szilárd testek nagyon könnyen elnyelik, rendszerint lapos kondenzátorokat hasz
nálunk. A két fémlap vízszintesen áll egymással szemben s az alsó lapra, lehetőleg vékony rétegben terítjük el a vizsgálandó anyagot. Ugyanígy járunk el akkor is, ha nem homogén «, ß és y sugárzó anyag «-aktivi
tását mérjük. Ekkor ugyanis, ha a két lemezt, az «-sugarak hatástávol
ságánál nem sokkal nagyobb távolságra állítjuk egymástól, a ß- és ív
sugarak okozta áram, az a-sugarakéhoz képest oly kicsiny, hogy el
hanyagolhatjuk. Ha pontosabb mérést akarunk végezni, úgy az első mérés után, az aktív anyagot, körülbelül 01 milliméter vastag, alumínium- lemezzel fedjük le. Ez az «-sugarakat elnyeli, míg a y- és /i-sugarakat, elenyésző veszteséggel átbocsátja. Ily módon újabb mérést végezve, s ez adatot az előbbiből kivonva, kapjuk a tiszta «-aktivitást.
A (tf-aktívitást közvetlenül, a sugarak ionizáló tehetsége alapján, megállapítani nem lehet. Megközelítő értéket kapunk, ha ugyanúgy járunk el, mint az «-aktivitás mérésénél, csakhogy ez esetben, tekintettel a /í-sugarak gyenge ionizáló tehetségére, nagyobb kondenzátorokat kell használnunk és azokat egymástól nagyobb távolságra kell állítanunk.
Ez esetben is második mérést fogunk végezni, oly módon, hogy az aktív anyagot vastagabb ólomlemezzel fedjük le, de tekintve, hogy az ólom vastagabb rétege, nemcsak a /i-sugarakat, de a y-sugaraknak is észrevehetőbb mennyiségét nyeli el, ezt számításba kell vennünk. Ha a vizsgálandó anyag ß- és y-sugarakon kívül «-sugarakat is lövellne ki, úgy azt a mérés előtt, vékony alumíniumlappal kell lefednünk.
Összehasonlító mérések végzésére, gyakran használjuk fel a
y-A R Á D IÓ y-A K T ÍV M É R É S I M Ó D S Z E R E K . 41 aktivitást. E czélra úgy a lap, mint a hengeralakú kondenzátorokat hasz
nálhatjuk, sőt használunk gömb- vagy félgömbalakú kondenzátorokat is.
Ez utóbbiak egy nagyobb és egy kisebb fémgömb, illetve félgömbből állanak. A kisebb gömb, illetve félgömb elszigetelten, a nagyobb gömbön belül van elhelyezve és a két gömb közti levegő vezetőképességét mér
jük. Miután a y-sugarak áthatolóképessége nagy, a sugárzó anyagot egy tömegben, tehát nem szétterítve a kondenzátorokon kivül, illetve a gömb- és félgömbalakú kondenzátoroknál, a gömb középpontjába helyez
zük el és ezenkívül még vastagabb ólomlemezzel veszszük körül. A gömbalakú kondenzátor előnye, hogy a központjában elhelyezett sugárzó anyagnak összes sugarai érvényre jutnak, minden irányban haladó sugarai azon átmennek, s így a gyengébben sugárzó anyag mérésére is alkalmas.
A rádióaktív sugarak okozta, tehát az ilyen vizsgálatoknál mért
áram, rendkívül kicsiny. Éppen azért az ilyen mérésekre szánt eszközök, különösen az elektrométerrel kapcsolt részek szigetelésének lehetőleg tökéletesnek kell lennie. Legjobb szigetelő anyagnak bizonyult a boros
tyánkő. Rövid ideig használt készülékeknél jó szolgálatot tesz az át
olvasztott kén is; hosszabb vizsgálatokra szánt készülékeknél azonban nem használható, mert idővel megváltozik, s akkor már nem jól szigetel.
A készülékek mellékrészeit, rendszerint ebonittal szigeteljük.
Egyrészt, mivel a levegőben, mint azt számtalan kísérlet bizonyítja, kis mennyiségben bár, de mindig találunk rádióaktív anyagokat, más
részt, mivel még a legjobb dielektrikum szigetelöképessége is véges, minden mérés előtt^meg kell határoznunk a levegő, illetve a készülék saját vezetőképességét, s ezt az adatot, a tulajdonképpeni mérésnél nyert adatból, le kell vonnunk.
Végül meg kell említenünk, hogy pontos méréseknél a levegő elektromossága is zavaró lehet, ezért ilyen esetekben, úgy a kondenzá
torokat, mint az elektrométert, valamint a kondenzátort az elektrométerrel összekötő vezetéket, földdel összekötött fémburokkal vesszük körül.