Дозиметрические приборы

СДАВАЛ МЕДОВЩУК С.В.

АКАДЕМИЯ ТРУДА И СОЦИАЛЬНЫХ ОТНОШЕ-НИЙ

25.12.98

ОЦЕНКА 5

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ САМОХВАЛОВ Н.В.

ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

П

ринцип 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 об-наружены 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 исполь-зуют следующие методы: фотографический, сцинтилляционный, химиче-ский и ионизационный.

Фотографический метод основан на степени почернения фото-эмульсии. Под воздействием ионизирующих излучений молекулы броми-стого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, распадаются на серебро и бром. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при её проявлении. Плотность почер-нения пропорциональна поглощенной энергии излучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу излучения (экспози-ционную или поглощенную), полученную пленкой. На этом принципе ос-нованы индивидуальные фотодозиметры.

Сцинтилляционный метод. Некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий) под воздействием ионизирующих излучений светятся. Количество вспышек пропорционально мощности дозы излучения и реги-стрируется с помощью специальных приборов - фотоэлектронных умно-жителей.

Химический метод. Некоторые химические вещества под воздейст-вием 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. Двухва-лентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздейст-вием свободных радикалов HO2 и ОН, образующихся в воде при её облу-чении. 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 распростране-ние получил ионизационный метод обнаружения и измерения ионизи-рующих излучений.

Ионизационный метод. Под воздействием излучений в изолиро-ванном 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 элек-трический ток, называемый ионизационном. 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) 1, усили-тель ионизационного тока (электрическая схема, включающая электро-метрическую лампу 2, нагрузочное сопротивление 3 и другие элементы), регистрирующее устройство 4 (микроамперметр) и источник питания 5 (сухие элементы или аккумуляторы) .

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 ионизирую-щего излучения в цепи ионизационной камеры тока не будет, поскольку воздух является изолятором. При воздействии же излучений в ионизаци-онной камере молекулы воздуха ионизируются. В электрическом поле по-ложительно заряженные частицы перемещаются к катоду, а отрицатель-ные - к аноду. В цепи камеры возникает ионизационный ток, который ре-гистрируется микроамперметром. Числовое значение ионизационного то-ка пропорционально мощности излучения. Следовательно, по ионизаци-онному 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 по-зволяет 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 разряженной сме-сью инертных газов (аргон, неон) с некоторыми добавками, улучшающи-ми работу счетчика (пары спирта). Внутри цилиндра, вдоль его оси, натя-нута тонкая металлическая нить (анод), изолированная от цилиндра. Ка-тодом служит металлический корпус или тонкий слой металла, нанесен-ный на внутреннюю поверхность стеклянного корпуса счетчика. К метал-лической нити и токопроводящему слою (катоду) подают напряжение электрического тока.

В газоразрядных счетчиках используют принцип усиления газового разряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в объ-еме счетчика нет. Следовательно, в цепи счетчика электрического тока также нет. При воздействии радиоактивных излучений в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в элек-трическом 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 положи-тельный потенциал резко уменьшается и возникает электрический им-пульс. 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 экспози-ционных дозах излучения людьми и сельскохозяйственными животны-ми;

 контроля радиоактивного заражения радиоактивными веществами лю-дей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защиты, одежды, продовольст-вия, воды, фуража и других объектов;

 радиационной разведки - определения уровня радиации на местности.

Кроме того, с помощью дозиметрических приборов может быть оп-ределена наведенная радиоактивность облученных нейтронными потока-ми различных технических средствах, предметах и грунте. Для радиаци-онной разведки и дозиметрического контроля на объекте используют до-зиметры и измерители мощности экспозиционной дозы, тактико-технические характеристики которых приведены в табл.№1.

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

Комплект дозиметров ДП-22В (рис. №1,а) состоит из зарядного устройства 1 типа ЗД-5 и 50 индивидуальных дозиметров карманных пря-мо показывающих 2 типа ДКП-50А. В отличие от ДП-22В комплект дози-метров ДП-24 (рис. №1,б) имеет пять дозиметров ДКП-50А.

Зарядное устройство 1 предназначено для зарядки дозиметров ДКП-50А. В корпусе ЗД-5 размещены: преобразователь напряжения, вы-прямитель высокого напряжения, потенциометр-регулятор напряжения, лампочка для подсвета зарядного гнезда, микровыключатель и элементы питания. На верхней панели устройства находятся: ручка потенциометра 3, зарядное гнездо 5 с колпачком 6 и крышка отсека питания 4. Питание осуществляется от двух сухих элементов типа 1,6-ПМЦ-У-8, обеспечи-вающих непрерывную работу прибора не менее 30ч при токе потребле-ния 200мА. Напряжение на выходе зарядного устройства плавно регули-руется в пределах от 180 до 250В.

Дозиметр контрольный прямопоказывающий ДКП-50А предна-значен для измерения экспозиционных доз гамма-излучения. Конструк-тивно он выполнен в форме авторучки (рис.№2). Дозиметр состоит из дю-ралевого корпуса 1, в котором расположены ионизационная камера и кон-денсатором, электроскоп, отсчетное устройство и зарядная часть.

Основная часть дозиметра - малогабаритная ионизационная камера 2, к которой подключен конденсатор 4 с электроскопом. Внешним элек-тродом системы камера - конденсатор является дюралевый цилиндриче-ский корпус 1, внутренним электродом - алюминиевый стержень 5. Элек-троскоп образует изогнутая часть внутреннего электрода (держатель) и приклеенная к нему платинированная визирная нить (подвижный эле-мент) 3.

Таблица №1

Наименование Назначение Диапазон измерения Погреш-ность из-меренной дозы, % Диапазон рабочих темпера-тур, С Основные данные по комплектно-сти Погреш-ность изме-ренной до-зы, %

Дозиметры

Комплект дозиметров ДП-22В, имеющий