Приборы для измерения радиационного загрязнения

Дозиметрические приборы

Принцип обнаружения ионизирующих (радиоактивных) излучении (ней­тронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) основан на способности этих излучении ионизировать вещество сре­ды, в который они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических из­менении в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены. К та­ким изменениям среды относятся: из­менения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материа­лов); люминесценция (свечение) не­которых веществ; засвечивание фото­пленок; изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов и др.

Для обнаружения и измерения ио­низирующих излучений используют следующие методы: фотографический, сцинтилляционный» химический и ио­низационный.

Фотографический метод основан на степени почернения фотоэмульсии Под воздействием ионизирующих из­лучении молекулы бромистого сереб­ра, содержащегося в фотоэмульсии, распадаются на серебро и бром. При этом образуются мельчайшие кристал­лики серебра, которые и вызывают по­чернение фотопленки при ее проявле­нии. Плотность почернения пропор­циональна поглощенной энергии излу­чения. Сравнивая плотность почерне­ния с эталоном, определяют дозу из­лучения {экспозиционную или погло­щенную)/ полученную пленкой. На этом принципе основаны индивидуаль­ные фотодозиметры.

Сцинтилляционный метод. Некото­рые вещества (сернистый цинк, йоди­стый натрий) под воздействием ионизирующих излучений светятся. Количество вспышек пропорционально мощности дозы излучения и регистрируется с помощью специальных приборов — фотоэлектронных умножителей.

Химический метод. Некоторые хи­мические вещества под воздействием ионизирующих излучении меняют свою структуру. Так, хлороформ в воле при облучении разлагается с образовани­ем соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем, добав­ленным к хлороформу. Двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием сво­бодных радикалов НО2 и ОН, образу­ющихся в воде при ее облучении. Трех­валентное железо с красителем дает цветную реакцию. По плотности окраски судят о дозе излучения (погло­щенной энергии). На этом принципе основаны химические дозиметры ДП-70 и ДП-70М.

В современных дозиметрических приборах широкое распространение получил ионизационный метод обнару­жения и измерения ионизирующих из­лучений.

Ионизационный метод. Под воздей­ствием излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа: электрически нейтральные атомы (мо­лекулы) газа разделяются на положи­тельные и отрицательные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное на­пряжение, то между электродами соз­дается электрическое поле. При нали­чии электрического поля в ионизиро­ванном газе возникает направленное движение заряженных частиц, т.е. че­рез газ проходит электрический ток, называемый ионизационным. Измеряя ионизационный ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излуче­нии.

Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство (рис. 1) и включают: воспринимающее уст­ройство (ионизационную камеру или газоразрядный счетчик) /, усилитель ионизационного тока (электрическая схема, включающая электрометричес­кую лампу 2, нагрузочное сопротивление 3 и другие элементы), регистриру­ющее устройство 4 (микроамперметр)

и источник питания 5 (сухие элемен­ты или аккумуляторы).

Рис.1

Ионизационная камера представ­ляет собой заполненный воздухом за­мкнутый объем, внутри которого нахо­дятся два изолированных друг от дру­га электрода (типа конденсатора), К электродам камеры приложено напряжение от источника постоянного тока. При отсутствии ионизирующего излучения в цепи ионизационной каме­ры тока не будет, поскольку воздух является изолятором. При воздействии же излучении в ионизационной камере молекулы воздуха ионизируются. В электрическом поле положительно заряженные частицы перемешаются к катоду, а отрицательные — к аноду. В цепи камеры возникает ионизацион­ный ток, который регистрируется микроамперметром. Числовое значение ио­низационного тока пропорционально мощности излучения. Следовательно. по ионизационному току можно судить о мощности дозы излучении, воздейст­вующих на камеру. Ионизационная камера работает в области насыще­ния.

Газоразрядный счетчик использует­ся для измерения радиоактивных излу­чений малой интенсивности. Высокая чувствительность счетчика позволяет измерять интенсивность излучения в десятки тысяч раз меньше той, кото­рую удается измерить ионизационной камерой.

Газоразрядный счетчик представляет собой полый герметичный металлический или стеклянный цилиндр, заполненный разреженной смесью инертных газов (аргон, неон) с некоторыми добавками, улучшающими работу счет­чика (пары спирта). Внутри цилиндра, вдоль его оси, натянута тонкая метал­лическая нить (анод), изолированная от цилиндра. Катодом служит металлический корпус или тонкий слой ме­талла, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного корпуса счетчика. К металлической нити и токопроводящему слою (катоду) подают

напряжение электрического тока.'

В газоразрядных счетчиках исполь­зуют принцип усиления газового раз­ряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в объеме счетчика нет. Следовательно, в цепи счетчика электрического тока также нет. При воздействии радиоактивных излучении в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к аноду счетчика, площадь кото­рого значительно меньше площади ка­тода, приобретают кинетическую энер­гию, достаточную для дополнительной ионизации атомов газовой среды. Вы­битые при этом электроны также производят ионизацию. Таким образом, одна частица радиоактивного излуче­ния, попавшая в объем смеси газово­го счетчика, вызывает образование лавины свободных электронов. На ни­ти счетчика собирается большое коли­чество электронов. В результате этого положительный потенциал резко уменьшается и возникает электричес­кий импульс. Регистрируя количество импульсов тока, возникающих в еди­ницу времени, можно сулить об интен­сивности радиоактивных излучении.

Дозиметрические приборы предна­значаются для:

контроля облучения — получения данных о поглощенных или экспозиционных дозах излучения людьми и сель­скохозяйственными животными;

контроля радиоактивного зараже­ния радиоактивными веществами лю­дей, сельскохозяйственных животных а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защиты, одежды, продовольствия, воды, фуража и других объектов;

радиационной разведки определения уровня радиации на местности.

Кроме того, с помощью дозиметрических приборов может быть определена наведенная радиоактивность в облучены нейтронными потоками различных технических средствах, предметах и грунте. Для радиационной разведки и до­зиметрического контроля на объекте