Мария Склодовская-Кюри

Первым измерительным прибором для определения интенсивности ионизирующей радиации был обыкновенный электроскоп, или электрометр (его, к слову, использовали и супруги Кюри), который разряжался под действием излучения, и скорость этого разряда была пропорциональна интенсивности излучения. А первым эталоном радиоактивности стала… ампула с миллиграммом радия.

Эта ампула была не только эталоном для градуировки электрометров и ионизационных камер — это была также и мера количества радиоактивности. Постоянство излучения радия оказалось в этом смысле просто идеальным его свойством — интенсивность этого излучения зависела только от количества вещества. Поэтому навеска радия весом 1 мг, запаянная в платиновую ампулу, позволяла больше никогда радий не взвешивать. Теперь для измерения количества радия достаточно было сравнить интенсивность гамма-излучения от эталонной ампулы и образца, помещенного в ампулу с такой же толщиной стенки. Причем это был метод, позволявший определить массу радия с высокой точностью. Поэтому запаянные ампулы с радием заняли свое законное место в палатах мер и весов наравне с эталонами метра, килограмма и другими эталонными мерами. В отличие от мер абсурдных, вроде «сферического коня», ампула с радием работала точно.

Строго говоря, источником гамма-излучения является не радий. И именно с этим связано то, что эталоном была запаянная ампула. Дело в том, что радий-226 не излучает гамма-лучи при распаде. Он испускает альфа-частицу, превращаясь в радон-222, который сначала называли эманацией радия. Радон также альфа-активен, в ампуле он претерпевает ряд распадов, испуская альфа— и бета-частицы. Эти распады, в свою очередь, сопровождаются гамма-излучением. Из запаянной ампулы радону деваться некуда — так между радием и радиоактивными продуктами его распада устанавливается многолетнее равновесие: сколько радона (и каждого последующего члена радиоактивного ряда) образовалось, столько и распадается.

Затем стали сравнивать с радием количества и радиоактивности открытых позднее элементов, и появилась такая единица радиоактивности, как миллиграмм-эквивалент радия. То есть такое количество радиоактивного вещества, которое на том же расстоянии дает такую же интенсивность гамма-излучения, как и миллиграмм радия.

Единица радиоактивности миллиграмм-эквивалент радия имеет очевидный недостаток: само гамма-излучение есть определенного рода побочный эффект радиоактивного распада. Зачастую оно либо отсутствует полностью, либо возникает не в каждом акте распада. Поэтому от сравнения по интенсивности гамма-излучения позже перешли к понятию активности, то есть количества актов распада в препарате в единицу времени. Эталон же остался прежний — все та же ампула с радием. Так появилась единица измерения радиоактивности кюри (Ки). Сейчас ее определяют так: активность радиоактивного вещества, в котором в единицу времени распадается столько же атомов (да-да, именно в штуках), сколько распадается атомов радия-226 в одном его грамме.

Понятно, что эта единица названа в честь Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри. Она была введена в употребление на Международном конгрессе по радиологии и электричеству в Брюсселе (1910 год).

В настоящее время кюри считается устаревшей, как и все другие внесистемные единицы. В современной системе измерений — системе СИ — ее заменил беккерель. Беккерель (Бк) — это активность препарата, в котором в среднем в секунду происходит один распад. Таким образом, 1 Ки = 3,7х1010 Бк.

Электрометр и экспозиционная доза

Электрометр, как уже упоминалось, был первым устройством для измерения интенсивности радиоактивного излучения. Электрометр с определенной скоростью разряжался под действием излучения радия. Этот прибор был также предтечей ионизационной камеры. Камеру заполнял воздух, в ней находились два противоположно заряженных электрода. Эта камера позволяла определить количество ионов, образовавшихся в воздухе, заполнявшем камеру: ионы в электрическом поле внутри ионизационной камеры движутся к электродам и, достигнув, разряжают их. По интенсивности уменьшения заряда электродов и определялось количество пар ионов, образовавшихся в воздухе под действием излучения. А если измерить ток, протекающий через камеру, включенную в цепь источника напряжения, можно определить и количество ионных пар, рождающихся в камере в единицу времени. Понятно, что это количество будет пропорционально интенсивности излучения.

Так измеряют величину, которую назвали экспозиционной дозой радиоактивного излучения. Единица измерения экспозиционной дозы — рентген (Р). То есть при экспозиционной дозе в 1 Р в одном кубическом сантиметре сухого воздуха образуется одна единица по системе СГСЭ (в СИ — кулонов, Кл) заряда каждого из ионов, что соответствует количеству пар ионов. Кстати, эталонный 1 мг радия в платиновой ампуле на расстоянии 1 см в течение часа создает экспозиционную дозу в 8,4 Р. Если речь заходит о времени, говорят о мощности экспозиционной дозы 8,4 Р/ч.