Измерения ионизирующих излучений.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Методы регистрации ионизирующих излучений (ИИ).

Ионизирующие излучения в объектах вызывают эффекты первичные или вторичные.

Обнаружение ИИ происходит по следующим процессам:

- ионизация;

- возбуждение атомов;

- образований вторичных излучений.

Все методы регистрации ионизирующих излучений можно разделить на следующие группы:

1. Ионизационный - при этом регистрируются эффекты ионизации.

2. Методы, основанные на регистрации вторичных эффектов:

- фотографический;

- химический;

- экзоэмиссионный;

- биологический.

При этом под биологическим методом понимают определение реакции живого организма на действие ионизирующих излучении - выживаемость, морфологические и функциональные изменения, время их развития, интенсивность выраженности первичной реакции на облучение.

Рассмотрим некоторые методы регистрации ионизирующих излучении более подробно.

Ионизационный метод.

На основе этого метода выполнено подавляющее большинство войсковых дозиметрических приборов:

- для ведения радиационной разведки - ДП-64, ДП-5 в модификациях А, Б, В;

- индивидуальные дозиметры ДКП-50А, ИД-1,

- радиометрическая лаборатория ДП-100 АДМ.

Воспринимающая часть устройства представляет собой разновидность газового конденсатора и состоит из двух изолированных пластин, на которые подается напряжение от батареи. При отсутствии источника излучения воздух между пластинами конденсатора является изолятором, так как через конденсатор ток не проходит. Если на воздух подействует ионизирующее излучение, то происходит образование ионов, которые под влиянием электрического поля перемещаются к обкладкам конденсатора и в цепи возникает ионизационный ток. Сила тока, обусловленная ионизацией, зависит от напряжения на обкладках конденсатора. Эта зависимость достаточно сложна и может быть отражена в виде вольтамперной характеристики газового конденсатора.

Если на обкладки конденсатора подано небольшое напряжение, то за время перемещения ионов к пластинам часть ионов успевает рекомбинировать. С увеличением напряжения вероятность рекомбинации уменьшается, следовательно, возрастает сила ионизационного тока.

Существуют следующие разновидности газового конденсатора:

- ионизационные камеры (ДКП-50А),

- газоразрядные счетчики (ДП-б4).

Ионизационные камеры войсковых дозиметров имеют напряжение около 200 В, а газовой средой является воздух при нормальном давлении. Это достаточно грубый прибор, и он не позволяет регистрировать ионизирующие излучения небольшой интенсивности за счет низкого напряжения на обкладках конденсатора.

При увеличении напряжения на обкладках конденсатора возникающие в результате действия ионизирующего излучения ионы под действием электрического поля разгоняются до такой скорости, что могут вызвать вторичную ионизацию. В этом случае все образующиеся ионы не успевают рекомбинировать и достигают обкладок конденсатора. Возникший ионизационный ток может быть зарегистрирован.

При возникновении напряжения насыщения прекращается рекомбинация ионов. В режиме насыщения ионизационный ток пропорционален мощности дозы излучения, поэтому с помощью ионизационной камеры с постоянным объемом по измеренному току можно определить мощность дозы излучения.

При очень больших напряжениях на обкладках газового конденсатора достаточно образования нескольких ионов под действием ионизирующего излучения для того, чтобы в объеме камеры возникло нарастание вторичных ионов и произошел газовый разряд. В этом случае сила тока не зависит от первоначальной ионизации. По такому принципу работают счетчики Гейгера. Для регистрации ионизирующих излучении небольшой интенсивности используют газоразрядные счетчики - разновидность газового конденсатора.

Газоразрядные счетчики.

Газоразрядные счетчики могут быть выполнены из стекла или металла и имеют напряжение подачи около 400 В. Объем газоразрядного счетчика может быть заполнен инертным газом - аргоном, гелием, неоном или их смесью.

Давление внутри счетчика меньше атмосферного. В объеме газоразрядного счетчика возможно возникновение вторичных ионов и, следовательно, мощности регистрируемых излучений могут быть малы.

В связи с высоким напряжением на обкладках каждый акт ионизации вызывает импульс тока, который может быть зарегистрирован. Для того чтобы возникающий лавинообразный разряд не носил непрерывный характер, в состав газовой смеси вводят высокомолекулярные соединения, прекращающие газовый разряд после каждого акта ионизации.

Для измерения альфа- и бета-излучений используются торцевые счетчики, имеющие на торце прибора входное отверстие, закрытое тонкой слюдяной пленкой, не являющейся препятствием для альфа- и бета-частиц.

Методы, основанные на регистрации вторичных эффектов.

Фотографический метод.

Для измерения ионизирующих излучений с помощью этого метода используют различные фотоматериалы с фоточувствительными слоями. Под воздействием ионизирующих излучений в фотоэмульсионном слое, содержащем галогениды серебра, образуются центры скрытого почернения. При их обработке проявителями происходит восстановление металлического серебра, воспринимающегося как черные точки. Не подвергшиеся воздействию ионизирующих излучений молекулы галогенул серебра растворяются в фиксаже и имеющиеся почернения фотоэмульсионного слоя могут быть измерены с помощью приборов.

Плотность почернения пропорциональна действовавшим на фотоматериалы дозам облучения.

Недостаток метода:

- сложность создания строго определенных фотоматериалов и реактивов.

Преимущества метода:

1. Метод позволяет определить дозы гамма-излучения в различных диапазонах - от 0 до 200 рад.

2. Метод позволяет определить энергию излучения.

3. Метод документален.

Нa основе этого метода работает прибор ИФКУ-1 (индивидуальный фотометрический контроль), который регистрирует поглощенные дозы в диапазоне от 0, 05 до 2 рад и используется на практике в рентгеновских кабинетах для контроля набранных персоналом доз рентгеновского излучения.

Химический метод.

Метод основан на том явлении, что возникающие под воздействием ионизирующих излучении ионы, атомы и молекулы могут образовывать свободные радикалы, которые вступают в химические реакции между собой и другими атомами и молекулами, образуя новые вещества, появление и количество которых позволяет судить о качественной и количественной характеристике ионизирующих излучений.

Данный метод имеет две разновидности:

1. Собственно химический метод.

2.Фотографический метод.

Собственно химический метод. Химический гамма-нейтронный дозиметр типа ДП-70М - типичный представитель приборов, работающих на основе этого метода.

В ДП – 70М для регистрации гамма-нейтронного излучения используется раствор азотнокислого серебра с добавкой солей борной кислоты. Под воздействием ионизирующих излучений ион NO₃ переходит в ион NO₂, который вступает во взаимодействие с реактивом Грисcа, входящим в состав жидкости, и придает раствору характерную малиновую окраску. Степень окраски зависит от количества образовавшихся ионов NO₂ и, следовательно, от дозы излучения. Степень изменения окраски может быть определена колориметрическим методом.

Однако данный метод измерения ионизирующих излучений, особенно, если он используется в полевых условиях, достаточно груб, что и является его недостатком.

Экзоэмиссионный (сцинтилляционный) метод.

Метод используется в работе приборов ДРГ-01, 02, 03, 04 (цифра обозначает диапазонную разницу измерений) - детектор радиационный гамма-излучении, предназначенный для контроля условии труда при работе с ионизирующими излучениями,

В основе метода лежит явление люминесценции - свечение вещества, вызванное возбуждением атомов и молекул под воздействием ионизирующих излучений, проявляющееся кратковременными вспышками на каждое воздействие ионизирующего излучения.

В приборе используют вещества, называемые люминофорами. Люминофоры делятся на две группы:

1. Неорганические вещества;

- йодистый цезий,

- йодистый литий,

- йодистый натрий,

- сернистый цинк и другие вещества.

2. Органические вещества:

- нафталин,

- антроцен,

- дифенил.

Применяемые вещества должны обладать определенными свойствами:

1. Вспышки должны быть достаточно интенсивными.

2. Коэффициент поглощения ионизирующего излучения должен быть достаточно велик.

3. Время высвечивания должно быть малым.

Приемной частью устройства является кристалл-люминофор. Энергия ионизирующего излучения преобразуется в энергию сцинтилляции.

К сцинтиллятору подключен фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). В ФЭУ при попадании на катод фотонов света, возникающего в люминофоре, выбиваются первичные электроны, которые разгоняются и выбивают вторичные электроны. Их увеличение происходит от каскада к каскаду. Затем электроны попадают на измерительный блок прибора. Таким образом, использование сцинтиллятора совместно с ФЭУ позволяет регистрировать низкие интенсивности ионизирующих излучении и, кроме того, частицы, следующие друг за другом через ничтожно малые интервалы времени.

Разновидностями сцинтилляционного метода являются термо- и фотолюминесцентный.

Реализация фотолюминесцентного метода регистрации ионизирующих излучений получила применение в измерителе дозы ИД-11. Суть его работы состоит в том, что некоторые сорта стекол с различными добавками меняют свои свойства под воздействием ионизирующих излучений.

Эффект термолюминесценции заключается в том, что в некоторых солях, в том числа солях лития, под воздействием ионизирующих излучений возникают центры возбуждения, которые в дальнейшем при нагревании начинают испускать видимый свет. Интенсивность свечения пропорциональна накопленной дозе. В дальнейшем интенсивность свечения может быть измерена с помощью измерительного устройства.

Для измерения ионизирующих излучений созданы приборы, называемые дозиметрическими.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒