3.3.3. Измерение параметров ионизирующих излучений

Целью измерения параметров ионизирующих излучений является определение эквивалентной дозы облучения. Такое измерение предполагает знание коэффициента качества излучения и величины поглощенной дозы (см.

▫ фотографические, основанные на образовании скрытого фотографического изображения;

▫ ионизационные, основанные на ионизирующем действии излучения.

Наиболее широко распространены ионизационные дозиметры, в виде зрительной трубки. Схема такого дозиметра приведена на рис. 27. Все элементы прибора расположены в металлической трубке, которая на рис. 27 не изображена. В фокусе трубки расположена герметичная стеклянная камера К. На стекле камеры нанесена шкала Ш, которая видна через объектив О. Внутри камеры расположена V-образная пластина из металлической фольги. Она имеет впаянный в стекло электрод Э. Одна половинка пластины П₁ неподвижна, а другая П₂ служит стрелкой. Если между электродом Э и корпусом трубки приложить высокое электрическое напряжение, половинки разойдутся. При отсутствии токов утечки они останутся в этом положении и после снятия высокого напряжения. Половинка-стрелка будет установлена на нулевое показание шкалы. При прохождении через камеру ионизирующих излучений возникнут ионизационные токи. Заряд пластины будет снижаться. Половинки начнут сближаться. Показания стрелки станут отличаться от нулевых на величину, пропорциональную количеству прошедшего через камеру излучения, которое в свою очередь пропорционально поглощенной дозе ионизирующего излучения.

Для определения опасности радиационных излучений и вычисления допустимого времени нахождения в опасной зоне измеряют мощность поглощенной дозы. Наиболее распространены следующие методы измерений:

▫ ионизационные;

▫ сцинтилляционные, основанные на преобразовании энергии радиоактивного излучения в энергию фотонов светового излучения.

В основе ионизационных методов лежит измерение электрической проводимости вещества. Проводимость возникает под действием ионизирующих излучений. Ионизационные детекторы обычно представляют собой баллоны, заполненные газовыми смесями. Схема прибора для измерения мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения (радиометра) с ионизационным детектором представлена на рис. 28. Внутри баллона Б находятся два электрода. К ним приложено электрическое напряжение. Ионизирующее излучение попадает в детектор и ионизирует газ. В электрической цепи пари попадании каждого фотона ионизирующего излучения за счет движения ионов возникает импульс тока. Количество импульсов пропорционально мощности ионизирующего излучения, а их амплитуда зависит от ионизирующих способностей конкретного вида излучений. Кроме того, чувствительность детектора к определенному типу (α, β, γ, рентгеновскому и т.д.) излучения зависит от состава газовой смеси в баллоне детектора и напряжения между электродами. Варьируя эти параметры, применяя непрозрачные для некоторых типов излучений экраны (из легких либо тяжелых металлов) и установив схему селекции импульсов тока по амплитуде, можно добиться чувствительности прибора к конкретному виду ионизирующих излучений.

Работа сцинтилляционного детектора основана на способности некоторых веществ преобразовывать энергию ионизирующих излучений в фотоны видимого и ультрафиолетового света. Схема радиометра с сцинтилляционным детектором приведена на рис. 29. При прохождении ядерной частицы или γ - кванта через нанесенное на экран вещество- сцинтиллятор возникает вспышка.

Вещества - сцинтилляторы принято классифицировать следующим образом:

▫ неорганические сцинтилляторы: ZnS с примесью Ag, NaI с примесью Tl и др.;

▫ сцинтилляторы из органических кристаллов;

▫ жидкостные сцинтилляторы;

▫ пластмассовые сцинтилляторы.

Выбор сцинтиллятора позволяет получить приборы, чувствительные к одному виду излучения и мало чувствительные к другому.

Современные приборы, предназначенные для исследования параметров ионизирующих излучений, как правило, позволяют измерять как эквивалентную дозу, так и мощность эквивалентной дозы нескольких видов ионизирующих излучений. Например, на рис. 30 представлен внешний вид дозиметра-радиометра альфа-, бета- и гамма-излучения типа ДРБП-03. В приборе используется пять газоразрядных счет­чиков для регистрации гамма-излучения (три счетчика встроены в пульт, два счетчика - в сменные блоки детек­тирования), что обеспечивает широкий диапазон измерения мощности дозы гамма-излучения (от фоновых - 0,1 мкЗв/ч (10 мкР/ч) до аварийных значений - 0,6 Зв/ч (60Р/ч)). Металлическая штанга дает возможность проводить ра­диационный контроль в труднодоступных местах и обсле­дование источников неизвестных активностей. Прибор предназначен к ношению на нагрудном ремне или на поясе. Он позволяет осуществить:

▫ измерение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения;

▫ измерение эквивалентной дозы гамма-излучения;

▫ измерение плотности потока альфа - частиц;

▫ измерение плотности потока бета - частиц.

При этом прибор позволяет осуществить измерение плотностей потока альфа- и бета - частиц одним блоком детектирования.