5. Дозиметричні прилади, їх класифікація

Для індивідуального дозиметричного контролю (ІДК) використовують прилади, які відрізняються один від одного експлуатаційними параметрами, принципом будови, конструкційним виконанням. Вони призначені для вимі­рювання експозиційної, поглинутої, або еквівалентної, дози, одержаної людиною за час перебування її в полі іонізуючого випромінювання. Сумарна доза, що реєструється індивідуальним дозиметром, складається з доз, отриманих за послідовні проміжки часу. Індивідуальні дозиметри дають змогу оцінювати радіаційний вплив, у який потрапила людина за робочий день, місяць, рік.

Серед приладів індивідуального дозиметричного контролю широко застосовують конденсаторні іонізаційні камери, люмінесцентні і фотодозиметри, рідше — хімічні дозиметри.

Конденсаторні іонізаційні камери. Конденсаторна іонізаційна камера являє собою струмопровідну трубку невеликого розміру, заповнену повітрям, всередині якої змонтовані інтегруюча іонізаційна камера і конденсатор. Іонізаційна камера і конденсатор мають спільний центральний електрод, який несе позитивний заряд, а внутрішня поверхня іонізаційної камери є носієм негативного заряду. Перед роботою іонізаційну камеру і конденсатор заряджають за допомогою зарядного пристрою до певного потенціалу (180 – 220 В).

Під дією випромінювання повітря в робочому об'ємі іонізаційної камери іонізується, виникає іонізаційний струм, який зменшує початковий заряд конденсатора і камери, а значить, і потенціал внутрішнього центрального електрода. Зміна потенціалу центрального електрода пропорційна дозі випромінювання. Змінюючи робочий об'єм іонізаційної камери і використовуючи конденсатори різної ємності, збільшують або зменшують діапазони вимірювання дози.

За конструкцією конденсаторні іонізаційні камери поділяють на прямовказуючі, які мають шкалу безпосереднього відліку дози (ДК-02, ДКП-50-А, ІД-І), і прямоневказуючі, або «сліпі», які мають переносне вимірювальне обладнання (К.ИД-1, КИД-2 та ін.).

Дозиметр ДК-02 — прямовказуюча конденсаторна іонізаційна камера, призначена для вимірювання експозиційної дози гамма-випромінювання в діапазоні 0— 200 мР, при енергії гамма-квантів 0,2—2,0 МеВ і потужності дози, яка не перевищує 1,67 мР/год. Дозиметр виконаний у вигляді авторучки з дюралюмінію.

Потенціал дозиметра вимірюють за допомогою мініатюрного електроскопа, вмонтованого в його корпус. Відхилення рухливої системи електроскопа — платиново-кварцевої нитки — визначається через оптичний окуляр дозиметра, на який нанесені поділки шкали.

Для зарядження дозиметра використовують зарядний пристрій ЗД-6, який працює на основі п'єзоелектричного ефекту. Самозаряд дозиметра не перевищує 10 % значення шкали за добу. Похибка вимірювань дози +20 %.

Дозиметр ДК.П-50-А — прямовказуючий прилад, аналогічний дозиметру ДК-05, який порівняно з ним має . більшу конденсаторно-іонізаційну систему. ДК.П-50-А призначений, для вимірювання експозиційної дози гамма-випромінювання в діапазоні 0–50 Р при енергії гаммаквантів 0,2—2 МеВ і потужності 0,5–200 Р/год. Самозаряд дозиметра не перевищує 4 Р за добу, похибка вимірювань ±30 %. Входить до комплектів ДП-22-В і ДП-24, оснащених зарядним пристроєм ЗД-5 або ЗД-6.

Дозиметр ІД-І призначений для вимірювання поглинутих доз гамма- і нейтронного випромінювання в діапазонах 0–500 рад з потужністю дози від 10 до 3,6Х 10⁵ рад/год. Самозаряд дозиметра не перевищує 1 % значення шкали за тиждень, похибка вимірювання ±10 %. Прилад аналогічний дозиметрам ДК-02 і ДКП-50-А і призначений для аварійних ситуацій. Як зарядний пристрій використовують ЗД-6.

Комплект індивідуальних дозиметрів КІД-І складається з прямоневказуючих дозиметрів та зарядно-вимірювального пристрою, призначений для реєстрації експозиційних доз рентгенівського і гамма-ви­промінювання в діапазоні 0–1 Р. Дозиметр, виготовлений у вигляді авторучки, має дві самостійні іонізаційні камери з діапазоном вимірювань 0—0,05 Р (при потужності дози не більш як 1,67 мР/с) і 0–1 (при потужності дози не більш як 33 мР/с).

Для заряду дозиметра і вимірювання напруги на обох камерах призначено зарядно-вимірювальний пульт. Живлення пульта здійснюється від мережі змінного струму або гальванічних батарей. Самозаряд дозиметра не перевищує 2 % значення піддіапазону вимірювальної шкали за добу. Похибка вимірювання в першому діапазоні ±10, у другому ±15%.

КІД-2, КІД-4, КІД-6 є модифікаціями КІД-1 і відрізняються тільки чутливістю і діапазоном вимірювання.

Дозиметр КІД-4 – прямоневказуючий, призначений для вимірювання експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювань в діапазоні 0—50 при енергії квантів 30–50 кеВ. Діапазон вимірюваних доз розділений на піддіапазони 0–0,5; 0–5 і 0–50 Р. Показники знімаються за допомогою зарядно-вимірювального пульта.

Фотодозиметри. Для проведення індивідуального дозиметричного контролю використовують фотодозиметри ІФК-2,3 й ІФКУ-1, в яких як детектори використовуються різної чутливості фотоплівки, вміщені у світлонепроникні касети. Фотодозиметри призначені для вимірювання екс­позиційних і поглинутих доз рентгенівського та гамма-випромінювань з енергією 0,1—3 МеВ, бета-випромінювань з енергією 0,02–3 МеВ, а також теплових нейтронів.

Робота ІФК ґрунтується на порівнянні ступеня почорніння робочих фотоплівок з контрольними, які опромінені відомою дозою випромінювань. Проявлення, промивання і фіксацію фотоплівок здійснюють за рекомендаціями заводу-виробника. Оптичну густину почорніння фотоемульсії визначають за допомогою денситометрів, вимірювальна шкала яких відградуйована в рентгенах. Фото-дозиметри ІФК-2,3 й ІФКУ-1 відрізняються за конструкцією касет і призначенням.

Дозиметр ІФК-2,3 використовують для реєстрації експозиційних доз рентгенівського і гамма-випромінювання в діапазоні 0,01 – 50 Р з похибкою вимірювань ±20 %, для визначення поглинутої дози бета-випромінювання в діапазоні 0,05–2 рад з похибкою вимірювань ±30 %, а також для визначення густини потоку як теплових, так і швидких нейтронів.

Фотоплівку типу РМ-5-1, РМ-5-3 або РМ-5-4, яка дає змогу реєструвати фотонне випромінювання в діапазонах 0,02—2; 0,3—13 і 0,1—50 Р відповідно упаковують у щільний світлонепроникний папір і вміщують у касету. Корпус касети розділений на чотири поля, в яких знаходяться фільтри для дискримінації окремих видів випромінювання. Визначаючи денситометром густину почорніння емульсії під фільтрами, дістають значення дозового навантаження різних видів випромінювання.

Дозиметр ІФКУ-1 призначений для визначення експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювання в діапазоні 0,01–2,0 Р при енергії фотонів 0,1–3 МеВ. Як детектор випромінювання використовують до­зиметричну плівку РМ-5-1, яка знаходиться у світлонепроникній касеті. Для ліквідації залежності густини почорніння фотоплівки від енергії рентгенівського чи гамма-випромінювання в касету вмонтовані фільтри з алю­мінію і свинцю. Касету вміщують у чохол з пластика, який прикріплюють до одягу. Похибка вимірювання не перевищує ±30 %.

У комплект індивідуального дозиметричного фотоконтролю входять: вимірювальний пульт-денситометр, пристрій для нарізування плівки, кювети для обробки плівки і набір касет.

Люмінесцентні дозиметри. Люмінесцентні дозиметри поділяються на дві групи: термо- і фотолюмінесцентні. Найбільш перспективними є термолюмінесцентні дозиметри з точки зору їх чутливості, надійності результатів, зручності в експлуатації і відносно низької вартості. Вони дають можливість проводити контроль в широкому діапазоні доз — від 5-10^-3 до 5-10³ Р. Зчитування інформації проводиться за допомогою системи КДТ-02. Збереження інформації протягом року становить 97—99,5 %. Після технологічної обробки дозиметр знову готовий до роботи, кратність використання дозиметра — не менш як 20 разів.

При вимірюванні нагромадженої дози детектор вводять у нагрівальний пристрій для термічного звільнення запасеної в уловлювачах енергії. Світловий потік, виділений детектором, перетворюється на фотострум, інтенсивність якого пропорційна дозі. Похибка вимірювань ±10 %.

Дозиметр ІКС-А використовують в аварійних умовах для вимірювання значних доз гамма-випромінювання в діапазоні 500—8000 Р з похибкою ±15%. Ді­апазон енергії випромінювання від 50 кеВ до 1,25 МеВ. Детектором є термолюмінесцентні алюмофосфатні скельця марки ІС-7 з добавкою оксиду марганцю діаметром 0,8 і товщиною 0,1 см, вміщені у фільтри із свинцевих пластин на алюмінієвій основі.

Хімічні дозиметри. Як хімічні дозиметри використовуються скляні ампули, заповнені різними безбарвними рідинами. Під дією випромінювання рідина в ампулі змінює забарвлення, інтенсивність якого відповідає певній Дозі. Інтенсивність забарвлення порівнюють зі шкалою індикатора або визначають за допомогою фотоколориметрів за градуйованою кривою. Найпоширеніші феросульфатні і церієві дозиметри.

Феросульфатний дозиметр — насичений повітрям 0,1 моль розчин сульфату заліза (FeS0₄) в 0,1 моль сірчаній кислоті (H₂S0₄). Діапазон вимірюва­них доз 20—400 Гр.

Церієвий дозиметр — 0,1 моль розчин <.0'>(S0₄)3 в 0,4 моль H₂S0₄— призначений для доз близько 10³—10⁴ Гр.

Хімічні дозиметри мають низьку чутливість до малих доз випромінювання, тому їх використовують тільки в дослідницькій роботі, для контролю доз при опроміненні насіння рослин, мікроорганізмів, різних матеріалів.