12.3. Принцип дії іонізаційного детектора

При попаданні іонізуючого випромінювання в детектор у міжелектродному просторі (рис. 7) утворюються електрони і позитивно заряджені іони, які під дією прикладеної напруги збираються у катода або у анода відповідно до їх зарядів. При цьому на опорі R виникає імпульс, який реєструється спеціальним пристроєм. Величина імпульсу залежить від виду і енергії випромінювання, параметрів детектора і прикладеної напруги.

Іонізаційні камери або детектори можуть істотно відрізнятися по конструкції (плоскі, циліндрові, торцові камери), а відмінність пропорційного лічильника і Гейгера-Мюллера не дуже велика.

Точне визначення швидкості розпаду радіоактивних елементів є технічно складним завданням. Практично обмежуються реєстрацією певної частинки розпаду, що реально відбувається. Таким чином, замість швидкості розпаду вимірюють швидкість рахунку.

Рис. 7. Схема газоіонізаційного детектора:

1 – джерело випромінювання; 2 – іонізаційний детектор; 3 – катод; 4 – анод; 5 – пристрій для реєстрації імпульсів

Класифікацію лічильників проводять за принципом роботи (пропорційні або лічильники Гейгера-Мюллера), за способом гасіння лавинного розряду (що само гасяться і не само гасяться), по конструкції (циліндрові, торцові, лічильники занурення і проточні лічильники), по газу-наповнювачу (заповнені інертними газами, трьохфтористим бором, галогенами) і за видом реєстрованого випромінювання (лічильники для реєстрації α-, β-, γ - випромінювання, рентгенівського, нейтронного випромінювань).

Лічильники належать до найбільш часто використовуємих детекторів випромінювання, конструкція і призначення дозволяють пристосувати їх для проведення різних вимірів.

Сцинтиляційний метод є одним із старих методів виявлення іонізуючого випромінювання. За допомогою фотоелектронного помножувача (ФЕП) можна реєструвати спалахи світла, що викликаються іонізуючим випромінюванням в неорганічних або органічних люмінофорах (сцинтиляторах). На рис. 8 наведена принципова схема сцинтиляційного лічильника. Частинки або кванти, що потрапляють з джерела випромінювання 1 на сцинтилятор 2, викликають світлові спалахи, які на фотокатодах 3 перетворюються на електронні імпульси. На шляху електронів, викликаних вторинною емісією, поміщають систему паралельних електродів, внаслідок чого відбувається посилення імпульсів струму в 10⁶– 10⁸ разів. Імпульс напруги, що виникає на робочому опорі R_а, через підсилювач 4 і дискримінатор 5 потрапляє на реєструючий пристрій 6.

Рис. 8. Схема сцинтиляційного лічильника:

1 – джерело випромінювання; 2 – сцинтілятор; 3 – катоди ФЕП; 4 – електронний підсилювач; 5 – дискримінатор; 6 – реєструючий пристрій

Відношення швидкості рахунку до швидкості радіоактивного розпаду називають ефективністю рахунку. На ефективність рахунку впливають такі чинники як вірогідність спрацьовування лічильника, придатність апаратури, адсорбція (наприклад, матеріалом віконця лічильника), явище самопоглинання та ін.

Для виявлення іонізуючого опромінювання застосовують газонаповнені іонізаційні, сцинтиляційні детектори, а також використовують ауторадіографічні методи (пластинки з галогенідами срібла). Найважливішими іонізаційними детекторами є іонізаційні камери, пропорційні та іскрові лічильники. До цієї групи відносять також напівпровідникові детектори.

При визначенні сумарної радіоактивності за стандартними методиками проби озолюють, розчиняють у кислотах, фільтрат видаляють і в подальшому працюють з осадом. Сумарну радіоактивність осадів, деяких проб або зразків м’ясних продуктів, яєць або зернових продуктів за методиками стандартів ДСТУ або ГОСТ виявляють радіометрами СПР-68-1, КРК-1, РКБ-1еМ та ін.