Дозиметрические приборы

Принцип обнаружения ионизирую­щих (радиоактивных) излучений (ней­тронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) основан на способности этих излучений ионизировать вещество сре­ды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических из­менений 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 из­лучений 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.

Сциптилляционный 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 излучений меняют свою структуру. Так, хлороформ в воде 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 излуче­ний.

Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство и включают: воспринимающее устройство (ионизационную камеру или газоразрядный счетчик),усилитель ионизационного тока, регистрирующее устройство(микроамперметр) и источник питания.

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 излучений в ионизационной камере молекулы воздуха ионизируются. В электрическом поле положительно заряженные частицы перемещаются 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 излучений, 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 герметичный полый 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 излучений 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 судить, об интен­сивности радиоактивных излучений.

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 облученных нейтронными потоками различных технических средствах, предметах и грунте.

Для радиационной разведки и до­зиметрического контроля на объекте используют дозиметры и измерители мощности экспозиционной дозы.

Комплекты индивидуальных дози­метров ДП-22В и ДП-24, имеющих до­зиметры карманные прямо показыва­ющие ДКП-50А, предназначенные для контроля экспозиционных доз гамма облучения, получаемых людьми при работе на зараженной радиоактивны­ми веществами местности или при ра­боте с открытыми и закрытыми источ­никами ионизирующих излучений.

Комплект дозиметров ДП-22В (рис.) состоит из зарядного устройства типа ЗД-5 и 50 индивиду­альных дозиметров карманных прямо показывающих типа ДКП-50А. В от­личие от ДП-22В комплект дозиметров ДП-24 пять дози­метров ДКП-50А.

Зарядное устройство предназначено для зарядки дозимет­ров ДКП-50А. В корпусе ЗД-5 разме­щены: преобразователь напряжения, выпрямитель высокого напряжения, потенциометр-регулятор напряжения; лампочка для подсвета зарядного гнез­да, микро выключатель и элементы пи­тания. На верхней панели устройства находятся: ручка потенциометра , за­рядное гнездо с колпачком и крыш­ка отсека питания . Питание осуще­ствляется от двух сухих элементов ти­па 1,6-ПМЦ-У-8, обеспечивающих не­прерывную работу прибора не менее 30 ч при токе потребления 200 мА. На­пряжение на выходе зарядного устрой­ства плавно регулируется в пределах от 180 до 250 В. )