3.4. Методи виявлення іонізуючих випромінювань

Іонізуючі випромінювання виявляються по тих ефектах, які проявляються при їх взаємодії з речовиною. Розрізняються такі методи виявлення випромінювань та їх вимірювання:

- сцинтиляційний, при якому внаслідок дії випромінювання виникають спалахи світла, які регіструються безпосереднім спостереженням за допомогою фото помножувачів;

- хімічний, при якому іонізуючі випромінювання виявляються за допомогою хімічних реакцій, зміни рН середовища та провідності, які відбуваються при опроміненні рідин; до цього ж методу відноситься фотографічний метод, який супроводжується виділенням зерен срібла у фотографічному шарі уздовж траєкторії часток;

- метод заснований на провідності кристалів, при якому опромінення викликає зміни провідності кристалів, виготовлених з діелектричних матеріалів, змінює провідність кристалів виготовлених з напівпровідників (сірчистий кадмій, сірчистий цинк, сірка, алмаз, германій та інше);

- тепловий або колориметричний, заснований на використанні безпосереднього або побічного теплового ефекту, що виникає при взаємодії випромінювання з речовиною по всьому об'єму тіла або уздовж траєкторії часток. Такий метод використовується для вимірювання активності речовини або потужності дози. Це єдиний прямий абсолютний метод дозиметрії, тому що заснований на безпосередньому вимірюванні поглиненої енергії. Має досить низьку чутливість, використовується в лабораторних умовах для дослідницьких цілей;

- іонізаційний метод, при якому використовується ефект іонізації газового середовища, при дії на нього іонізуючого випромінювання. В якості детекторів, що діють за цим методом використовуються іонізаційна камера та газорозрядні лічильники;

- спектрометричний метод, що заснований на вимірюванні спектру Е випромінювання радіонуклідів.

3.5. Прилади радіаційної розвідки

У дозиметрії застосовуються прилади що використовують іонізаційний метод реєстрації випромінювань, який заснований на явищі іонізації атомів і молекул речовини під дією іонізуючих випромінювань. У замкнутому ланцюзі виникає іонізаційний струм, вимірюючи який можна вимірити параметри іонізуючих випромінювань, у тому числі дозу і її потужність.

Вимірювач потужності дози ДП‑5А. Вимірювач потужності дози ДП‑5А призначений для виміру рівнів гамма-радіації і радіоактивного забруднення різних поверхонь за гамма-випромінюванням і дозволяє виявити бета-випромінювання. Прилад має звукову індикацію іонізуючого випромінювання на усіх піддіапазонах, крім першого.

До комплекту приладу ДП‑5А входять вимірювач потужності дози в футлярі, два розсувних ремені, подовжувальна штанга, подільник напруги для підключення приладу до зовнішнього джерела постійного струму напругою 12 і 24В, головні телефони, комплект запасного майна, технічний опис і інструкція з експлуатації, формуляр та укладальний ящик.

Вимірювач потужності дози ДП-5А представлений на рис.1.2.

Діапазон вимірювання ДП-5А по гамма-випромінюванню від 0,05 мР/год до 200Р/год. Діапазон поділений на 6 піддіапазонів, які наведені в таблиці 1.1.

Відлік показань на І піддіапазоні виконується по нижній шкалі, на інших піддіапазонах – по верхній шкалі з наступним помноженням на відповідний коефіцієнт піддіапазону. Ділянки шкали від нуля до першої цифри є неробочими.

Прилад має звукову індикацію на всіх піддіапазонах, крім першого.

Рис.1.2. - Вимірювач потужності дози ДП-5А: 1 - вимірювальний пульт; 2 - з’єднуючий кабель; 3 - кнопка скидання показань; 4 - перемикач піддіапазонів; 5 - мікроамперметр; 6 - кришка футляру приладу: 7 - таблиця допустимих значень забруднення об’єктів; 8 - блок детектування; 9 - контрольне джерело; 10 - поворотний екран; 11 - тумблер підсвічення шкали мікроамперметру; 12 - подовжувальна штанга; 13 - головні телефони; 14 - футляр.

Таблиця 1.1 – Характеристика діапазону вимірювання ДП-5А

Піддіапазони	Положення ручки перемикача	Шкала приладу	Межі виміру
І	200	0 – 200	5 - 200 Р/год.
ІІ	x1000	0 – 5	500 - 5000 мР/год.
ІІІ	x100	0 – 5	50 - 500 мР/год
ІV	x10	0 – 5	5 - 50 мР/год
V	x1	0 – 5	0,5 - 5 мР/год
VІ	x0,1	0 – 5	0,05 - 0,5 мР/год

На панелі вимірювального пульта розміщені:

- ручка «Режим» (потенціометр регулювання режиму) ;

- шкала приладу;

- тумблер підсвічування шкали;

- перемикач піддіапазонів;

- гвинт установки нуля;

- кнопка скидання показань;

- гніздо підключення телефону.

Зонд герметичний, в ньому розташована плата, на якій знаходяться два газорозрядні лічильники. На плату вдягається стальний корпус з вікном для індикації β- випромінювань. Вікно заклеєно етилцелюлозною водостійкою плівкою. На корпусі є два виступи, котрими він ставиться на поверхню, яку треба перевірити на β-зараженість. Для зручності у роботі при вимірюваннях зонд має ручку. Зонд має поворотний екран, який фіксується в двох положеннях «Б» і «Г». В положенні «Б» вікно відкрите і проводиться вимірювання β-випромінювання, в положенні «Г» вікно закрите і проводиться вимірювання γ- випромінювання.

Футляр призначений для перенесення приладу. У кришці футляра є вікно для спостережень показань приладу. На внутрішній стороні кришки наведена таблиця допустимих величин зараженості та прикріплений контрольний препарат (радіоактивне джерело - стронцій 90) для перевірки працездатності приладу.

Підготовку ДП-5А до роботи проводять наступним чином:

1) Ручку «Режим» повернути вліво до упору і підключити джерело живлення.

2 ) Повернути перемикач піддіапазонів у положення «Реж» і повертаючи ручку «Режим» вправо, установити стрілку приладу на позначку шкали .

Якщо стрілка приладу відхилиться недостатньо, потрібно перевірити придатність джерела живлення і надійність підключення.

3) Перевірити працездатність приладу від ІІ до VІ піддіапазонах за допомогою радіоактивного препарату, який укріплений на кришці футляру. Для чого необхідно:

а) відкрити радіоактивний препарат, повертаючи пластинку навколо осі;

б) встановити екран зонда у положення «Б»;

в) підключити телефон;

г) установити зонд опорними виступами на кришку футляра, так щоб джерело стронцію знаходилося напроти вікна зонда;

д) послідовно перемикаючи піддіапазони «х1000», «х100», «х10», «х1» і «х0,1» прослухати клацання у телефоні і стежити за відхиленням стрілки приладу.

При нормальній роботі приладу клацання у телефоні прослухуються на усіх піддіапазонах, а стрілка мікроамперметру повинна зашкалювати на VІ і V піддіапозонах, відхилюватися на ІV піддіапазоні. На ІІ і ІІІ стрілка може не відхилятися із-за недостатньої активності джерела.

4) Поставити ручку перемикача піддіапазонів в положення «Режим». Прилад готовий до вимірювань.

Радіаційну розвідку місцевості проводять у такій послідовності: прилад знаходиться на висоті 0,7- 1,0 від землі. Зонд з футляра не виймається. Екран зонда в положенні «Г». Показання знімаються на І піддіапазоні з нижньої шкалі від 0 до 200 Р/год. Якщо показання приладу на І піддіапазоні «200» незначні, тобто менше 5 Р/год., треба перемикач піддіапазонів поставити у ІІ положення «х1000» і відлік проводити по верхній шкалі.

Ступінь радіоактивного забруднення об’єктів визначають в такий послідовності: вимірюють гама-фон на відстані 15-20 м від об’єкта. При цьому зонд повинен знаходитися на висоті 0,7-1,0 м від землі. Вимірювання проводять на піддіапазонах «х1000», «х100», «х10», «х1», «х 0,1», показання знімають з верхньої шкали приладу і множать на коефіцієнт, який відповідає положенню перемикача піддіапазонів. Це перше вимірювання.

Після цього зонд упорами вперед підносять до об’єкта, який обстежують, на відстань 2-3 см і повільно переміщують над поверхнею об’єкта (екран зонда у положенні «Г»), і проводять друге вимірювання. Різниця між другим і першим вимірюваннями дає величину ступеня забруднення об’єкта гама-випромінюванням.

При виявленні бета-випромінювань необхідно екран зонду встановити в положення «Б» та розташувати зонд на 1-2 см від поверхні об’єкта;

- ручку перемикача піддіапазонів послідовно встановити у положення «х0,1», «х1», «х10» до отримання відхилення стрілки у межах шкали;

- проводять два вимірювання, перше – положення екрана зонда «Г», друге – положення екрана зонда «Б». Різниця у результатах вимірювання вказує на наявність бета-випромінювань.

Визначення ступеня зараженості води проводиться з двох проб загальними об’ємом 1,5-10 л. Одна відбирається з верхнього шару джерела води, друга – з придонного шару. Вимірювання виконують зондом у положенні «Б», розташовуючи його на відстані 0,5-1 см від поверхні кожної проби води, і знімають показання з верхньої шкали.

3.6. Прилади дозиметричного контролю - комплекти індивідуальних дозиметрів ДП-22В і ДП-24

Комплект індивідуальних дозиметрів ДП-22В і ДП-24 (рис.1.3) призначений для вимірювання доз гамма-випромінювань, отриманих людьми за час перебування на зараженій місцевості або при роботі з радіоактивними речовинами.

Комплект індивідуальних дозиметрів ДП-22В складається з п’ятдесяти дозиметрів ДКП-50А

Комплект ДП-24 складається із п’яти дозиметрів ДКП-50А та зарядного пристрою ЗД-5.

Дозиметр кишеньковий прямопоказуючий ДКП-50-А забезпечує вимірювання індивідуальних доз у діапазоні від 2 до 50 Р при потужності дози від 0,5 до 200 Р/год.

Зарядка дозиметрів проводиться від зарядного пристрою комплекту ЗД-5 або іншого джерела постійної напруги, яке має плавне регулювання в межах від 180 до 250 В при температурі від –40° до +50 °С. Саморозрядка дозиметру за нормальних умов не перебільшує двох поділок за добу.

Дозиметр ДКП-50-А потребує бережного поводження: не можна допускати ударів, падіння. Для зручності користування дозиметр має форму авторучки і носять його в кишені одягу.

Рисунок 1.3 – Комплект індивідуальних дозиметрів:

а –ДП-22-В; б –ДП-24; в – дозиметр ДКП-50-А; г – зарядний пристрій ЗД-5;

1 – лінза; 2 – окуляр; 3 – шкала; 4 – корпус; 5 – тримач; 6 – об’єктив; 7 – втулка; 8 – іонізаційна камера; 9 – нитка електроскопа; 10 – конденсатор; 11 – внутрішній електрод; 12 – контакт; 13 – обмежувач; 14 – діафрагма; 15 – кільце; 16 – гайка; 17 – захисний ковпачок; 18 – зарядне гніздо; 19 – ковпачок зарядного гнізда; 20 – кришка відсіку живлення; 21 – ручка потенціометра.

Циліндричний корпус дозиметру ДКП-50-А 4, виготовлений із дюралюмінію, є зовнішнім електродом системи "камера – конденсатор". Малогабаритна іонізаційна камера 8 виготовлена зі струмопровідного прес-порошку. Місткість камери 1,8 см³. Зарядний потенціал камери 180…250 В. Конденсатор 10 має ємність 500 пікофарад. Внутрішній електрод 11 виготовлений з алюмінієвого дроту і в місці кріплення має U-подібну форму. Нитка 9 електроскопа кріпиться до U-подібного електрода. Електроскоп платинується методом розпилення, утворюючи тонкопровідну систему з великою механічною стійкістю.

Відліковий мікроскоп складається з окуляра 2 (закріпленого гайкою), об’єктива 6 з втулкою 7, шкали 3. Шкала має 25 поділок. Ціна поділки 2 Р. Зарядна частина дозиметра включає обмежувач 13 і діафрагму 14 з контактом 12.

Якщо натиснути на дозиметр у зарядному гнізді, контакт 12 замикає ланцюг: стержень зарядного гнізда – контакт 12 – внутрішній електрод 11. Після виймання дозиметра із зарядного гнізда під дією пружних властивостей діафрагми 14 контакт повертається в початкове положення, запобігаючи розрядці конденсатора через обмежувач 13. Зарядна частина герметизується діафрагмою з прокладкою і гайкою 16 з кільцем 15. Для захисту дозиметра від забруднення його корпус закритий захисним ковпачком 17, який при зарядці дозиметра відгвинчується. Для кріплення дозиметра до одягу на корпусі є тримач 5. Зарядний пристрій призначений для зарядки дозиметрів. У корпусі ЗД-5 розміщені: перетворювач напруги, випрямляч високої напруги, потенціометр-регулятор напруги, лампочка для підсвічування зарядного гнізда, мікровимикач і елементи живлення. На верхній панелі пристрою знаходяться зарядне гніздо 18 з ковпачком 19, кришка відсіку живлення 20 і ручка потенціометра 21. Живлення здійснюється від двох елементів типу 1,6 ПМЦ-У-8, які забезпечують безперервну роботу приладу не менше 30 годин при струмі споживання 200 мА.

Під час впливу гамма-випромінення на заряджений дозиметр у робочому об’ємі камери виникає іонізуючий струм. Іонізуючий струм зменшує початковий заряд конденсатора і камери, а також потенціал внутрішнього електрода. Зміна потенціалу, який вимірюється електроскопом, пропорційна експозиційній дозі γ -випромінення. Зміна потенціалу внутрішнього електрода призводить до зменшення сил електростатичного відштовхування між візирною ниткою і тримачем електроскопа. Візирна нитка зближується з тримачем, а відображення її переміщується по шкалі відлікового пристрою. Якщо тримати дозиметр проти світла і спостерігати через окуляр за ниткою, можна визначити отриману експозиційну дозу опромінення.

Принцип дії прямопоказуючого дозиметра подібний дії найпростішого електроскопа.

Заряджають дозиметр ДКП-50-А перед виходом у район радіоактивного забруднення. Для цього необхідно:

– відгвинтити захисний ковпачок дозиметра і захисний ковпачок зарядного гнізда ЗД-5; ручку потенціометра зарядного пристрою повернути вліво до упору;

– дозиметр вставити в зарядне гніздо зарядного пристрою, в цей час включаються підсвічування зарядного гнізда і висока напруга;

– спостерігаючи в окуляр, злегка натиснути на дозиметр і, повертаючи ручку потенціометра вправо, встановити чорну нитку в полі дозиметра на нульову поділку шкали, після цього вийняти дозиметр із зарядного гнізда і загвинтити ковпачок дозиметра і зарядного гнізда.

Дозиметр заряджений на 50 Р. Так само заряджають решту дозиметрів. Дози опромінення в рентгенах визначають по шкалі безпосередньо в осередках забруднення особи, які отримали дозиметри. Показання видні з боку тримача дозиметра через окуляр при спрямуванні оглядового скла на будь-яке джерело світла.

Експозиційну дозу випромінювання визначають за положенням нитки на шкалі відлікового пристрою. Відлік необхідно проводити при вертикальному положенні нитки, щоб виключити вплив показників дозиметра на пригинання нитки від ваги.