Измерение потока нейтронов
Ионизационные камеры позволяют измерять не только альфа-, бета- или гамма-излучение, но и нейтронное излучение, что достаточно трудно, так как нейтроны не несут заряда и их прохождение через газовый объём камеры не приводит к ионизации газа, которую можно было бы измерить.
Для измерения потока нейтронов камеру разделяют на 2 одинаковых части. В первой части измеряют фоновую ионизацию газа за счёт альфа-, бета- или гамма-излучения, во второй части камеры на стенки наносят бор-10 (для ионизационных камер, измеряющих большие потоки нейтронов в ядерных реакторах) или уран-235 (для камер, измеряющих малые потоки нейтронов). При захвате нейтрона ядром урана-235 происходит вынужденное деление ядра и дополнительная ионизация газа в объёме камеры осколками деления. Бор-10 при захвате нейтрона распадается на ядро лития-7 и альфа-частицу. Разница в ионизации обоих объёмов камеры пропорциональна потоку нейтронов. Вариант ионизационной камеры с ураном-235 (или другим делящимся изотопом) на электродах называется камерой деления. Иногда камеру заполняют газообразным соединением 10BF3 — трифторидом бора-10, что позволяет улучшить эффективность регистрации осколков. При измерении потоков нейтронов ионизационные камеры могут работать в двух режимах: импульсном — при измерении малых потоков нейтронов;
токовом — при измерении больших потоков нейтронов. Используется на АЭС в аппаратуре контроля нейтронного потока (АКНП) для измерения нейтронной мощности реактора. Используемые в настоящее время ионизационные камеры:
КНК-15 — камера пускового диапазона.
КНК-53 — камера рабочего диапазона.
Сцинтилляция
Сцинтилляция – процесс испускания света, вызванный переходом электронов в поглощающем материале с высокоэнергетических уровней на уровни с меньшей энергией. Электроны попадают на высокоэнергетические уровни в процессе возбуждения. (Из Модуля 1.4 «Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом» Вы помните, что возбуждение происходит, когда энергии ионизирующего излучения достаточно для временного перевода орбитальных электронов на более высокий энергетический уровень.) Испущенный свет может быть преобразован в электрический сигнал. Величина этого электрического сигнала зависит от количества электронов, перешедших на высокоэнергетические уровни, и может быть соотнесена с интенсивностью излучения, вызвавшего сцинтилляции. Сцинтилляция является важным механизмом регистрации излучения в радиометрии и дозиметрии, а детекторы, основанные на этом механизме, называются сцинтилляционными детекторами.
Термолюминесценция
Когда электроны в определенных веществах поглощают энергию, они переходят на более высокий энергетический уровень или попадают в «запрещенную зону». Они остаются захваченными в этой зоне до тех пор, пока вещество не будет нагрето до определенной температуры. Поглощенная от ионизирующего излучения энергия при нагревании высвобождается и электроны, переходя на основной энергетический уровень, испускают свет. Свет преобразуется в электрический сигнал, который может быть соотнесен с количеством поглощенного излучения. Термолюминесцентные материалы используются при мониторинге индивидуальных доз (т. е. доз отдельного человека) и будут в дальнейшем рассматриваться в Модуле 2.5 «Индивидуальная дозиметрия».
Химические превращения
Ионизирующее излучение может вызывать химические превращения. Это воздействие наблюдается при использовании фотографической пленки в индивидуальной дозиметрии, в медицинской и промышленной рентгенографии. Это явление используют для измерения высоких доз, например, от медицинского оборудования.
Калориметрия
Ионизирующее излучение может повышать температуру поглощающей среды и тщательное измерение увеличения температуры может использоваться для измерения дозы облучения. Этот метод (известный как калориметрия) не подходит для текущих измерений в целях радиационной защиты, так как чтобы вызвать даже небольшое повышение температуры, необходимы достаточно большие дозы. Однако он используется как первичный эталон для калибровки дозиметрических приборов.
Биологические изменения
Высокие дозы излучения могут вызывать биологические изменения в живых клетках. Это будет обсуждаться далее в Модуле 1.6 «Биологическое действие ионизирующего излучения». Биологические изменения используются только для оценки доз в чрезвычайных ситуациях, при которых возможно облучение персонала высокими дозами.
Заключение
Так как ионизирующее излучение не может быть обнаружено с помощью органов чувств человека, мы полагаемся на регистрацию изменений, производимых излучением при его взаимодействии с различными материалами. Принцип действия детекторов ионизирующего излучения основан на регистрации изменений в поглощающей среде, вызванных передачей энергии ионизирующего излучения веществу. Существуют следующие эффекты, вызываемые ионизирующим излучением, которые позволяют его регистрировать и измерять: ионизация, сцинтилляция, термолюминесценция, химические превращения, калориметрия, биологические изменения. В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате спонтанного радиоактивного распада радионуклидов, ядерных реакций (синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.), а также при ускорении заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения космических частиц до конца не ясна). Искусственными источниками ионизирующего излучения являются искусственные радионуклиды (генерируют альфа-, бета- и гамма-излучения), ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение), радионуклидные нейтронные источники, ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозное рентгеновское излучение).
Скачать реферат