🗊 Тема 5 - Приборы для измерения ионизирующих излучений (дозиметры и радиометры)

Тема 5 - Приборы для измерения ионизирующих излучений (дозиметры и радиометры)

5.1 Методы дозиметрического контроля Для обнаружения радиоактивных излучений (нейтронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) используют их способность взаимодействовать с веществами, при котором образуются регистрируемые явления: физические (изменения электропроводности веществ - газов, жидкостей, твердых материалов вследствие их ионизации); люминесценция (свечение) некоторых веществ; засвечивание фотопленок; химические (изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов); биологические (снижение числа форменных элементов крови – эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов; хромосомные аберрации в лейкоцитах и клетках красного костного мозга). Основными методами для обнаружения и измерения ионизирующих излучений являются: фотографический, ионизационный. cцинтилляционный (люминесцентный), химический, полупроводниковый.

Фотографический метод Фотографический метод

Ионизационный метод

Сцинтилляционный (люминесцентный) метод Преимуществом сцинтилляционных счетчиков является очень короткое разрешающее время (10 -8 с) и очень большая скорость счета частиц, которая на несколько порядков превышает скорость счета ионизационных счетчиков. Важной особенностью сцинтилляционных счетчиков является их способность оценивать энергию регистрируемых частиц, поскольку интенсивность сцинтилляций пропорциональна энергии частиц. Сцинтилляционный счетчик объединил в себе достоинства счетчика Гейгера-Мюллера и пропорционального счетчика и при всем этом он превзошел их по многим показателям.   Широко используются на основе сцинтилляционных методов приборы для измерения мощности дозы ИИ СРП-68 и СРП -88Н.

Химический метод

Полупроводниковый метод Под действием радиоактивных частиц в полупроводниковых детекторах происходит переход электронов из валентной зоны в зону проводимости. В результате образуются свободные носители зарядов: электроны (п - проводимость) и дырки (р - проводимость). Под действием внешнего электрического поля, приложенного к полупроводнику, электроны и дырки притягиваются к соответствующим электродам, обусловливая накопление заряда. Последний дает импульс напряжения, который подается в усилительно-измерительную схему прибора. В качестве полупроводника применяют монокристаллы германия ( для регистрации высокоэнергетических гамма- и бета- лучей), монокристаллы кремния - альфа-частиц, низкоэнергетических гамма-квантов и рентгеновских лучей. В низкофоновом радиометре УМФ - 2000 применен полупроводниковый детектор на основе высокоомного кремния.

Биологический метод   Для оценки поглощенных доз при облучении используется подсчет числа хромосомных аберрации в культурах лимфоцитов периферической крови. Количество наиболее хорошо различимых аберраций — дицентриков и кольцевых хромосом — возрастает в зависимости от дозы согласно линейно-квадратичному закону. При летальной для человека дозе редкоионизирующих излучений ~ 5 Гр на каждый делящийся лимфоцит при­ходится в среднем одна аберрация. Метод дает возможность оценить полученную дозу, начиная с 0,25 Гр, но при таких неболь­ших дозах необходима большая статистика.

Спектрометры (гамма - спектрометрические установки). Состоят из следующих элементов: детектор, который служит для преобразования энергии гамма-квантов в элект­рический импульс (сцинтилляционный и полупро­водниковый детекторы.); усилитель сигнала; блока питания ; спектрометрический усили­тель (формируюет сигнал нужной формы и защищает от шумов малой амплитуды); монитор - осциллограф или экран компьютера (служит для визуализации гистограмм поступивших импульсов. Принцип работы - в детекторе происходит взаимодействие гамма - квантов с веществом и преобразование их энергии в электрический импульс, величина которого прямо пропорциональна энергии гамма - кванта.

Измерительный комплекс «Прогресс-2000». Основные составные части и решаемые задачи : 1. Гамма-спектрометр сцинтилляционный, СИЧ (стационарные): определение содержания 137Cs и других радионуклидов в про­бах пищевых продуктов, органических веществах растительного и животного происхождения; определение содержания 226Ra, 232Th, 40K, 137Cs и других радио­нуклидов в пробах почвы, стройматериалов и других объектах внешней среды; определение удельной объемной активности 222Rn в воздухе, воде, потока радона с поверхности почвы (с комплектом дополни­тельного оборудования); определение удельной объемной активности аэрозолей в возду­хе (с пробоотборником воздуха); определение содержания 137Cs в теле человека, 1311 в щитовидной железе, нейтронно-активационных радионуклидов (60Со, 137Cs, 54Mn, 51Сг) в легких человека (СИЧ).

2. Гамма-спектрометр полупроводниковый (стационарный): определение содержания всех гамма-излучающих радионуклидов в любых пробах. 2. Гамма-спектрометр полупроводниковый (стационарный): определение содержания всех гамма-излучающих радионуклидов в любых пробах. 3. Гамма-спектрометр (переносной): полевые спектрометрические измерения активности гамма-излучающих радионуклидов в геометрии 2π и 4π без проведения пробоотбора; определение удельной активности гамма-излучающих радионуклидов в лабораторных условиях; измерение прижизненного содержания гамма-излучающих радионуклидов в теле человека или животных. 4. Бета-спектрометр сцинтилляционный (стационарный или переносной): определение содержания 90Sr в пробах пищевых продуктов, органических веществ растительного и животного происхождения; определение содержания 90Sr в пробах почвы, воды, с предва­рительным радиохимическим концентрированием; определение суммарной бета - активности в пробах воды; определение содержания 90Sr в любых пробах с радиохимической экстракцией.