Устройство, назначение и принцип работы радиометрических и дозиметрических приборов. Учебно-методическое пособие
.pdfМинистерство образования и науки Республики Казахстан
Казахский национальный аграрный университет
Кафедра ветеринарно – санитарной экспертизы
Устройство, назначение и принцип работы радиометрических и дозиметрических приборов
Учебно – методическое пособие
для проведения лабораторных занятий по ветеринарной радиобиологии со студентами специальностей 051201 – «Ветеринарная медицина » и 051202 – « Ветеринарная санитария »
Издание второе стереотипное
Алматы, 2014
Авторы:
Сахариянов А. Ж. – старший преподаватель кафедры, ветеринарно – cанитарной экспертизы и технологии продовольсвенных продуктов, к.в.н.
Шалхарова Д. Ж. – ассистент кафедры, ветеринарно – санитарной экспертизы и технологии продовольственных продуктов
Рецензенты:
Итенов М.Ч. – Директор Алматинского филиала РГКП ветеринарной лабораторий, к.б.н., доцент.
Казиев Ж.И. – Старший преподаватель кафедры Внутренних болезней и фармакологии, к.в.н.
Учебно – методическое пособие рассмотрено и рекомендовано на заседании кафедры ветеринарно – санитарной экспертизы и технологии продовольственных продуктов, протокол № ___ от «_____»____________ 2009 г .
Учебно – методическое пособие рассмотрено на заседании учебно – методической комиссии (протокол № ___ от «_____»____________ 2009 г.) и одобрено на Совете факультета ветеринарной санитарии и зоотехнологии,
протокол № ___ от «_____»____________ 2009 г .
Приборы для измерения ионизирующих излучений и их назначение
Радиоактивные излучения не воспринимаются органами чувств. Эти излучения могут быть обнаружены ( детектированы ) при помощи приборов и приспособлений, работа которых основана на физико – химических эффектах, возникающих при взаимодействии ионизирующих излучений с веществом.
Приборы для измерения ионизирующих излучений можно условно разделить на три категории: радиометрические (радиометры), дозиметрические ( дозиметры ), блоки и устройства электронной аппаратуры для ядерно – физических исследований.
Промышленностью выпускаются много различных типов радиометрических и дозиметрических приборов и установок которые могут быть классифицированы:
1.по способу регистрации излучений (ионизационные, сцинтилляционные, фотографические и д.р.);
2.по виду регистрируемого излучения (для тяжелых заряженных частиц, бета и гамма – излучений и.т.д.);
3.по источнику питания (сетевые, батарейные, аккумуляторные);
4.по назначению.
По назначению все приборы разделяются на следующие группы. Индикаторы – простейшие приборы, при их помощи решается задача
обнаружения излучения и ориентировочной оценки мощности дозы главным образом бета – и гамма – излучений. Эти приборы имеют простейшие электрические схемы со световой или звуковой сигнализацией. При помощи индикаторов можно установить, возрастает ли мощность дозы или уменьшается. Датчиком служат газоразрядные счетчики. К этой группе приборов относятся ряд приборов, один из котодных индикатор ДП – 64.
Рентгенметры – предназначены для измерений мощности дозы рентгеновского или гамма – излучения.
Они имеют диапазон измерения от сотых долей рентгена до нескольких сот рентген в час ( Р/ч ).
В качестве датчиков в этих приборах применяют ионизационные камеры или газоразрядные счетчики.
Таким прибором является ДП – 5А, 5В и другие.
Радиометры ( измерители радиоактивности ) – предназначены для обнаружения и определения степени радиоактивного заражения поверхностей, оборудования, обмундирования, обьемов воздуха, главным образом альфа – и бета – частицами. Радиометрами возможно измерение и небольших уровней гамма – излучения.
Датчиками радиометров являются газоразрядные и сцинтилляционные счетчики.
Эти приборы являются наиболее распространенными и имеют широкое применение.
Такими приборами являются бета – гамма – радиометр «Луч – А», ДП –
100 М, РПС – 2 – 03 А, Т .
3
Дозиметры – предназначены для определения суммарной дозы облучения получаемой за время работы с источником ионизирующего излучения.
Индивидуальные дозиметры представляют собой малогабаритные ионизационные камеры или же фотокассеты с пленкай.
Набор, которые состоит из комплекта камер и зарядно-измерительного устройства, называют комплектом индивидуального дозиметрического контроля.
Дозиметры состоят из трех основных частей: детектора, радиотехнической схемы, усиливающий ионизационный ток, регистрируемого (измерительного) устройства. Типовая схема прибора в общем виде изображена на рис. 1.
Рисунок-1 Блок-схема устройства дозиметрических приборов.
Комплектами индивидуальных дозиметров являются ДК – 02, ДП-22В,
ДП – 24, ИД – 1 и д.р.
Следует иметь в виду, что приведенная классификация в известной мере условна, поскольку некоторые приборы могут быть использованы не только по своему прямому назначению.
Индикатор сигнализатор ДП – 64. Прибор предназначен для постоянного радиационного наблюдения и оповещения о радиоактивной зараженности местности. Он работает в следящем режиме и обеспечивает звуковую и световую сигнализацию при достижении на местности мощности дозы излучения 0,2 Р/ч. Время срабатывания сигнализации не превышает 3 с ( рисунок- 2 )
4
Рисунок-2. Общий вид индикатора-сигнализатора ДП-64:
1 – инструкция по пользованию приборам; 2 – сигнальная лампа; 3 – электромагнитных динамик; 4 – тумблер «Работа-контроль»; 5 – отсек «Предохранитель»; 6 – тумблер питания; 7– датчик.
Прибор питается от сети переменного тока с наприжением 127/ 220 В или от аккумулятора с напряжением 6 В. Прибор работоспособен в интервале температур от – 40о до + 50оС и при относительной влажности окружающего воздуха до 98 %. Прибор готов к действию через 30 с после включения.
Датчик соединен с пультом сигнализации кабелем длиной 30 м. С помощью второго кабеля пульт присоединяется вилкой для питания : этот кабель оканчивается вилкой для подключения к сети переменного тока и двумя выводами ( + , - ) для присоединения к аккумуляторной батарее.
В датчике размещены детектор ионизирующих излучений – газоразрядный счетчик СТС – 5 и контрольный радиоактивный препарат стронций – 90.
Подготовка прибора к работе
Подготовка прибора к работе состоит из следующих последовательных приемов.
В начале пульт сигнализации подключается к источнику питания. При использовании аккумуляторной батареи выводы кабеля питания присоединяют к клеммам аккумулятора, соблюдая полярность.
5
Если индикатор – сигнализатор питается от сети переменного тока наприжением 127/220 В, то предохранитель в зависимости от наприжения сети устанавливается в одно из двух положений, обозначенных внутри отсека предохранителя.
После этого вилка кабеля включается в сеть, тумблер «Вкл – Выкл» устанавливается в положение «Вкл», тумблер «Работа – контроль» переводится в положение «Контроль». Если прибор исправен, срабатывает световой и звуковой сигналы.
Затем тумблер «Работа – контроль» переводится в положение «Работа», индикатор готов к работе.
Принцип устройства и работы радиометров
Радиометры – это приборы с газорязрядными, сцентиляционными счетчиками и другими детекторами, предназначенные для измерения активности радиоактивных препаратов и источников излучения, для определения плотности потока или интенсивности ионизирующих частиц и квантов, поверхностной радиоактивности предметов, удельной активности аэрозолей, газов и жидкостей. Среди радиометров можно выделить две основные группы: переносные и стационарные.
Переносные (полевые) радиометры имеют малые габариты, поэтому их легко переносить. Питание этих приборов обеспечивается от батарей, аккумуляторов и от электрической сети переменного тока. Используются в основном для определения интенсивности загрязнения поверхности различных предметов радиоактивными веществами.
Датчиками радиометров являются газоразрядные и сцинтилляционные счетчики. Эти приборы являются наиболее распространенными и имеют широкое применение. Они содержат более простое электронное устройство, позволяющее проводить измерения при помощи стрелочного прибора. При облучении детектора отклонение стрелки выходного прибора (микроамперметра) показывает значение средней скорости счета в имп/с. Такие устройства называют измерителями скорости счета или интенсиметрами. По точности измерений переносные приборы, содержащие интегрирующую схему, уступают стационарным перечетным приборам.
Из переносных радиометров можно назвать универсальный бета – и гамма – радиометр «Лучь А», предназначенный для качественного и количественного раздельного определения бета – и гамма – излучений, а также плотности потока бета – частиц (0 – 1000 имп/с); бета – гамма – радиометр ДП
– 5В, который служит для обнаружения и количественного определения бета – загрязненности поверхностей различных предметов и может быть использован для измерения малых уровней гамма – радиации; универсальный радиометр РУП – 1, предназначенный для измерения степени загрязненности поверхность альфа – и бета – активными веществами, мощности доз гамма – излучения и интенсивности потоков тепловых и быстрых нейтронов. Для этого РУП – 1 оснащен датчиками для обнаружения альфа -, бета – и гамма – излучения, а
6
также быстрых и тепловых нейтронов. Диапазон измерения радиометра РУП – 1 по внешнему альфа – излучению от 0,5 до 20000 частиц/мин см2, по внешнему бета – излучению от 10 до 50000 частиц/мин см2, по гамма – излучению от 0,2 до 1000 мкР/с для датчика со штангой № 1 и от 2 до 10000 мкР/с для датчика с длинными кабелем, по тепловым и быстрым нейтроном от 20 до 105 нейтронов/с см2. Питание РУП – 1 осуществляется от сети переменного тока с напряжением 220 В и от источников постоянного тока – аккумуляторов или батарей (рисунок- 3).
Рисунок-3. Переносной универсальный радиометр РУП-1 1-пульт; 2- бета-датчик; 3-датчики нейтронов; 4-альфа-датчик; 5-гамма-датчик
со штангой;
Устройство радиометра – рентгенметра ДП – 5А, Б, В.
Назначение и принцип действия всех модификаций измерителя мощности дозы (рентгенметра) ДП – 5А, ДП – 5Б, ДП – 5В одни и теже, различие между указанными модификациями состоит в основном в конструктивном исполнении и частично в электрической схеме.
Полевой радиометр – рентгенметр ДП – 5А предназначен для измерения уровней гамма – излучения и наличия радиоактивного заражения местности и различных предметов по гамма – излучению.
7
4 |
1 |
2 |
5 |
3 |
6 |
Рисунок-4. Общий вид рентгенометра ДП-5В
Мощность дозы гамма излучения определяется в миллирентгенах в час (мР/с) или рентгенах в час ( Р/ч ). Радиометр ДП – 5А имеет возможность измерять уровни излучения по гамма – излучению от 0,05 м Р/ч до 200 Р/ч
Прибор состоит из следующих основных частей (рисунок- 4):
1.Зонд с гипким кабелем (датчик).
2.Измерительный пульт.
3.Телефон.
4.Футляр.
Кроме того, в комплект прибора входит укладочный ящик (6), в котором размещаются удлинительная штанга (7), колодка питания (5), комплект запасного имущества и комплект технической документации.
Зонд прибора ( рис. 5 ) представляет собой стальной цилиндр, в котором размещаются детекторы излучения, усилитель – нормализатор и другие элементы схемы. В качестве детекторов излучения используются счетчики типов СТС – 5 и СИ – 3БГ.
8
Рисунок-5. Зонд прибора ДП-5А.
1-стальной корпус зонда; 2-опорный штифт; 3-вращающийся латунный цилиндрический экран с вырцом; 4-окно в кожухе зонда, заклеенное пластмассовой пластинкой; 5-фиксатор; 6-стопорной буртик; 7-опорная вилка; 8-накладная гайка; 9-плата; 10-гибкий кабель.
В стальном корпусе цилиндра имеется окно вырез для индикации бета – излучения. Окно заклеено этилцеллюлозной водостойкой пленкой. На корпусе зонда смонтирован вращающися цилиндрический латунный экран, который также имеет вырез. Экран может немного перемещаться вдоль корпуса зонда. Для закрепления экрана в определенном положении на нем имеются два фиксатора ( зуба ), на которых указаны буквы Б и Г. На корпусе цилиндра имеется стопорный буртик в виде кольца с двумя пазами для фиксатора.
При положении Б в пазе у опорной вилки окно – вырез экрана совмещается с окном корпуса. При таком положении экрана бета – и – гамма – излучения проходят через совмещенные окна – вырезы и пластмассовую пленку и попадают в счетчики.
При положении фиксатора Г против стопорной вилки окно корпуса зонда перекрывается цилиндрическим экраном и доступ бета – излучения к счетчикам
9
прекращается. Счетчики будут вызывать импульсы только под воздействием гамма – излучения.
Для смены положения экрана необходимо слегка подвинуть его в сторону опорного штифта ( фиксатор выходит из паза стопорного буртика ) и повернуть до желаемого положения.
Электрическая часть зонда крепится на плато. Корпус зонда соединяется с плато при помощи накидной гайки. Для удобства измерений зонд имеет ручку. Гибкий кабель длинной 1,2 м соединяет зонд с пультом прибора.
Измерительный пульт состоит из следующих основных узлов:
1.Панель
2.Кожух
3.Шасси
4.Крышка отсека питание.
Панель ( рисунок- 6 ) размещается в верхней части кожуха ( корпуса ) и соединяется с ним двумя винтами.
Рисунок-6. Передняя панель радиометра-рентгенометра ДП-5А.
1-электоизмерительный прибор; 2-переключатель поддиапозонов; 3- потенциометр регулировки режима; 4-кнопка сброса показаний; 5-тумблер подсвета шкалы; 6-гнездо для включения телефонов; 7-винт для установки нуля (предохранительный)
Электроизмерительный прибор – микроамперметр имеет две шкалы – верхнюю и нижнюю. Верхняя шкала ( рис. 7, б ) имеет 16 делений: она предназначена для определения уровней гамма – излучения до 5 Р/ч . Отсчет показаний по верхней шкале производится при работе на II – VI поддиапазонах. Нижняя шкала имеет 18 делений. Отсчет показаний по нижней шкале производится при работе на поддиапазоне I. На поддиапазоне I измеряются уровни гамма – излучений от 5 до 200 Р/ч .
10