47 Физические принципы работы приборов дозиметрического контроля

Установление связи между измеряемой физической величиной и ожидаемым радиационным эффектом - важнейшее свойство дозиметрических величин. Важнейшая задача дозиметрии - определение дозы излучения в различных средах и особенно в тканях живого организма. Дозиметры - приборы для измерения экспозиционной и поглощенной доз излучения или соответствующих мощностей доз рентгеновского и гамма-излучений; в дозиметрии градуировка приборов осуществляется в единицах дозы или мощности дозы. В основу работы приборов радиационной разведки и дозиметрического контроля положен принцип обнаружения ионизирующих излучений — способность этих излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются

 Приборы характеризуются определенными техническими параметрами:

- чувствительность прибора

- разрешающее время - наименьшее время, за которое два импульса, следующие друг за другом, регистрируются отдельно;

- энергетическое разрешение - характеризует минимальное различие в энергиях двух групп частиц, при котором их регистрируют как частицы с разными энергиями;

- избирательная способность - свойство детектора регистрировать частицы только определенного вида. Универсальным является детектор, который идентифицирует частицы, т.е. определяет тип зарегистрированной частицы и сортирует информацию;

- температурная устойчивость - свидетельствует об устойчивых показаниях прибора при разных температурах;

- механическая устойчивость - характеризует способность прибора противостоять различным механическим воздействиям без изменения точности показаний.

Наибольшее распространение в приборах радиационной разведки и дозиметрического контроля нашел ионизационный метод, заключающийся в том, что под воздействием излучений в изолированном 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 — проходит электрический ток, называемый ионизационным. Измеряя ионизационный ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излучений.

Дозиметрические приборы предназначаются:

• для контроля облучения — получения данных о поглощенных или экспозиционных дозах излучения;

• контроля радиоактивного заражения радиоактивными веществами;

• радиационной разведки — определения уровней радиации на местности.

Принципы работы дозиметрических приборов.

воспринимая устройствами дозиметрических приборов является ионизационные камеры и ионизационные счетчики.

Ионизационная камера представляет собой заполненный воздухом замкнутый объем, в котором помещены положительный и отрицательный электроды. Анодом в ней служит токопроводящий слой, катодом - металлический стержень. К электродам подводится ток от источника питания, которое образует в камере елекричне поле. Если ионизирующих лучей нет, то воздух в камере ионизированный и не проводит электрический ток. Под влиянием излучения воздух в камере ионизируется, цепь замыкается и по ней проходит ионизационный ток. Он поступает в елекричну схему прибора,

усиливается, преобразуется и изменяется микроамперметром, шкала которого видградуойвана в рентгенах в час или миллирентгенах в час. Подобные ионизационные камеры применяются в приборах, с помощью которых измеряют мощность дозы гамма - излучения (уровень радиации) на местности.

Газоразрядный счетчик представляет собой металлический (или стеклянный) цилиндр, заполненный розриженою смесью инертных газов с небольшими

добавками, которые улучшают его работу. Анодом служит тонкая металлическая нить, натянутая внутри корпуса, который является катодом (в стеклянных счетчиков катод - тонкий слой металла, нанесенный на внутреннюю поверхность корпуса.)

Газоразрядные счетчиков применяются в приборах, предназначенных для обнаружения и измерения степени загрязненности различных поверхностей радиоактивными веществами. Они также могут использоваться для измерения мощности дозы гамма - излучения (уровня радиации).

Основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия, является поглощенная доза ионизирующего излучения.

Поглощенная доза ионизирующего излучения D – отношение средней энергии  , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе вещества в этом объеме:   .

Единица поглощенной дозы в СИ – грей (Гр). Грей равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж.

Внесистемной единицей поглощенной дозы ионизирующего излучения является рад. Рад равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 г передается энергия ионизирующего излучения, равная 100 эрг.

Таким образом, 1 рад = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр. Эквивалентная доза ионизирующего излучения H – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, w_k:  .

Единица эквивалентной дозы в СИ – зиверт (Зв ).

Зиверт равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на взвешивающий коэффициент равно 1 Дж/кг.

Экспозиционная доза X – это количественная характеристика фотонного излучения, которая основана на его ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе и представляет собой отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха массой dm, полностью остановились в воздухе , к массе воздуха в указанном объеме dm :  .

Единица экспозиционной дозы в СИ – кулон на килограмм ( Кл/кг ).