Большая Советская Энциклопедия (РА)

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 = 1,38x10^{– 23}вт/гцxград — 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; Т_ш — 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.:

Т_ш = 100 K, Df = 10⁸гц, t = 1 сек, a =

 ;

при этом чувствительность DT = 1,4x10^{– 2}К. При охлаждении входных усилителей Р. до температуры жидкого гелия можно достичь Т_ш » 20 K и при Df = 10⁹гц получить DT » 10^{– 3} K.

Дальнейшее снижение Т_ш 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.