Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Радиационный контроль на продовольственных рынках. Учебное пособие.pdf
Если в объекте облучения одновременно находятся альфа-,
бета- и гамма-излучающие изотопы, то отдельно рассчитывают дозы
от каждого вида излучения, а полученные величины складывают.
2.4 Приборы для измерения ионизирующих излучений
Приборы для измерения ионизирующих излучений можно условно разделить на три группы: радиометры, дозиметры и спектрометры.
Радиометры предназначены для измерения активности радиоактивных веществ, плотности потока ионизирующих излучений,
удельной и объемной активности газов, жидкостей, аэрозолей, различных объектов внешней среды, продуктов растительного и животного происхождения, а также удельной поверхностной активности.
Дозиметры предназначены для измерения экспозиционной
дозы рентгеновского и гамма-излучений, поглощенной дозы излучений, мощности экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений, мощности поглощенной дозы и интенсивности ионизирующих излучений.
Спектрометры предназначены для измерения распределения
излучений по энергии, заряду и массам, а также пространственновременных распределений излучений.
Радиометры выпускают различных систем и конструкций.
Среди них можно выделить две основные группы: стационарные
и переносные.
Стационарные (лабораторные) радиометры. Такие радиометры различаются электрическими и эксплуатационными параметрами, а также конструктивными особенностями. Однако все они имеют
сходную блок-схему устройства и состоят из детектора, импульсного
усилителя, пересчетного прибора, регистрирующего устройства для
визуального определения результатов измерения и источника высокого напряжения для питания детектора. Питание приборов обеспечивается от сети переменного тока.
Детектор служит для обнаружения ионизирующих излучений
и преобразования энергии излучения в другие виды энергии (например, в электрическую), удобные для регистрации. Амплитуда сигналов (величина заряда в импульсе), поступающих от детекторов,
61
как правило, недостаточна для того, чтобы их можно было зареги-
Ql N=
стрировать непосредственно. Поэтому обязательными узлами большинства приборов, предназначенных для измерения ионизирующих
излучений и использующих детекторы дискретного типа, являются
импульсные усилители. В усилителе импульсы усиливаются, формируются и затем поступают на пересчетный прибор. Иногда сигнал
с выхода усилителя подвергается амплитудному отбору с помощью
интегрального дискриминатора (ИД), который вырабатывает выходной сигнал стандартной амплитуды. Основными компонентами
радиометров остаются пересчетные приборы. Они служат для измерения числа импульсов, поступающих взаданный промежуток времени от детектора (непосредственно или после отбора по какомулибо параметру), или для измерения среднего числа этих импульсов,
поступающих от детектора в единицу времени. Пересчетные приборы называют также счетчиками импульсов.
Принципы построения пересчетных приборов сохранились те
же, что были предложены в 50-х годах, хотя в настоящее время существенно улучшились их эксплуатационные характеристики.
В одноканальном счетчике импульсов регистрация сигналов,
как правило, ведется по двум измерительным трактам – в одном измеряется число импульсов N, поступающих от детектора, а в дру-
гом – число сигналов от времязадающего генератора, так что время
измерения
Т = NТ/f,
где f – частота генератора.
В пересчетных приборах чаще всего предусматривают по крайней мере два режима работы: регистрации числа импульсов N, поступивших за время T0, задаваемое оператором, или времени Т, необходимого для набора задаваемого оператором числа импульсов N0
(измерение с заданной предельной статистической погрешностью
). Используют и режим, при котором задают одновременно параметры N0 и Т0 и прекращают счет импульсов после достижения какого-либо одного из этих параметров.
В зависимости от назначения прибора и его структуры пересчетный прибор может быть последним звеном измерительного канала и данные из него выводят на индикаторные элементы для визу-
62
ального определения результатов измерений (декатрон, стрелочный
индикатор, самописец, звуковое или световое сигнальное устройство и т. п.).
Данные с пересчетного устройства могут быть введены для
дальнейшей обработки в микропроцессорное устройство или микроЭВМ, а уже затем информация выводится на индикаторы, экран дисплея и т. д.
К радиометрам стационарного типа (рис. 7 а, б, в) можно отнести одноканальный счетный прибор ПСО-2-5, малофоновые
установки УМФ-1500, УМФ-2000, радиометры РУБ-01П, РКГ-05,
РУБ- 91, «Бета» и др.
Названные приборы – стандартизованные средства измерения,
и их можно рекомендовать для оснащения радиологических подразделений с целью проведения радиационного контроля кормов и продуктов животноводства за содержанием радионуклидов 90Sr,
40
226
Ra,
232
Th и др.
K,
137
Cs,
Широкое внедрение в практику радиоиммунологических методов анализа (РИА) привело к созданию специализированных для РИА
радиометрических установок, таких, как RIA-GAMMA (LKB-Швеция),
«Гамма-2» и «Гамма-12» (для регистрации гамма-излучения с помощью твердых сцинтилляционных счетчиков). Радиометры «Rack-Beta»
и «Бета-2» служат для регистрации бета-излучения с помощью жидких
сцинтилляционных счетчиков. Перечисленные приборы снабжены системой автоматической подачи и смены образцов для счета. Управление
приборами осуществляется посредством программирования всех необходимых параметров счета и обработки результатов.
Переносные, лабораторные и полевые радиометры. Они имеют малые размеры и автономное (батарейное) или сетевое питание.
Приборы этого типа применяют для обнаружения радиоактивных
веществ, а также для определения их количества и качества (гамма- или бета-излучение). Вместо пересчетного прибора применено
более простое электронное устройство, позволяющее считывать показания по шкале стрелочного показывающего прибора. Некоторые
радиометры имеют цифровую, световую и звуковую индикацию излучения, а также пороговую звуковую или световую сигнализацию
превышения заданной мощности дозы или пороговой скорости счета импульсов. В качестве детекторов излучения используют газоразрядные и сцинтилляционные счетчики.
63
Рис. 7. Радиометры: а – ПСО-2-5: 1 – усилитель импульсов;
2 – блок детектирования в свинцовой защите; 3 - пересчетный прибор;
б – малофоновая установка УМФ-1500: 1 – блок детектирования
в защитном контейнере; 2 – пересчетный прибор ПП-16; в – «Бета»:
1 – блок индикации; 2 – блок питания; 3 – блок детектирования, г – РУП-1:
1 – измерительный пульт; 2 – детектор бета-излучения; 3 – детектор
альфа-излучения; 4 – детектор нейтронов; 5 – детектор гамма-излучения;
д – КРБ-1: 1 – детектор; 2 – измерительный пульт; е – СЗБ-04:
1 – блок детектирования; 2 – блок сигнализации
64
Из переносных радиометров можно назвать универсальный радиометр РУП-1 (рис. 7 г), предназначенный для обнаружения и измерения степени загрязнения различных поверхностей альфа- и бета-активными веществами, а также для определения мощности дозы
гамма-излучения в широких диапазонах и плотности потока тепловых
и быстрых нейтронов. Прибор РУП-1 можно использовать для ведения радиационной разведки на местности при мощности дозы гаммаизлучения до 60 Р/ч. Питание прибора – от сети переменного тока, или
от четырех аккумуляторов СИС-1.5, или от гальванической батареи
11.5-ПМЦГ-V-1.3. Он имеет звуковую, световую и цифровую индикацию излучений и может быть использован как в лабораторных, так и в
полевых условиях. Бета-гамма-радиометр-рентгенометр ДП-5 может
быть использован в полевых и лабораторных условиях для измерения
степени загрязнения различных поверхностей бета-активными веществами и уровня гамма-радиации в миллирентгенах в час.
Переносной радиометр СРП-68-01(02), СРП-88М или РСХПГН-01 применяют для прижизненного определения содержания
радиоактивного цезия в мышечной ткани сельскохозяйственных
животных. Радиометр КРБ-l (рис. 7 д) предназначен для контроля
степени загрязнения различных поверхностей бета-активными веществами в диапазоне от 1∙101 до 1∙107 расп/(мин∙см2). Погрешность
измерения не превышает 20 %.
Сигнализаторы загрязненности СЗБ-О3 и СЗБ-04 (рис. 7 е)
применяют в радиохимических лабораториях, санпропускниках
и т. п. для измерения степени загрязнения рук и различных поверхностей бета-активными веществами, а также для сигнализации
о превышении пороговой скорости счета импульсов. Питание прибора от сети переменного тока.
Дозиметры состоят из трех основных частей: детектора, радиотехнической схемы, усиливающей ионизационный ток, и регистрирующего (измерительного) устройства. Детекторами излучения
в дозиметрах могут быть ионизационные камеры, газоразрядные
и сцинтилляционные счетчики и др. Регистрирующим устройством может быть микроамперметр или устройство для цифровой,
световой, звуковой индикации результатов измерений. Все дозиметры делят на стационарные, переносные, носимые (полевые)
и индивидуальные. Принятая классификация дозиметрических приборов на группы не является строгой. Она отражает лишь основное
65
назначение каждого прибора, но не исключает возможности использования его для решения дополнительных задач.
Стационарные дозиметры. Их используют для контроля величины дозы и мощности дозы излучения в определенных (технологически и тактически обоснованных) точках радиологических
лабораторий, технологических установок, участков или объектов
местности. Конструктивно приборы этого типа (рис. 8) разделены
на два функционально самостоятельных узла: выносной детектор
и сигнально-измерительный пульт для сигнализации о превышении
установленной мощности дозы. Иногда используют многоканальные
дозиметрические устройства, что позволяет измерять одним регистрирующим устройством информацию, попадающую от нескольких десятков детекторов. В ряде случаев дозиметры имеют дополнительные узлы для вывода информации на ленту самописца или экран
дисплея, а также для передачи звуковой или световой сигнализации
о превышении дозы облучения выше допустимого уровня. Дозиметры подобного типа незаменимы для контроля дозы и мощности
дозы излучения, получаемой объектом, подвергающимся специальному облучению, при использовании радиационной технологии
в сельском хозяйстве, контроле уровня радиации в хранилищах, очистных сооружениях, при лучевой терапии и т. д. К приборам этого типа
можно отнести стационарный сигнализатор превышения мощности
дозы СД-1М, измеритель мощности дозы ИМДЦ-70, сигнально-измерительный двухканальный дозиметр УСИТ-2, многоканальную установку дозиметрического контроля «Система», дозиметр Vj-18, клинический дозиметр 1227, двухканальный лабораторный прибор УИМ2
для дозиметрического и технологического контроля с блоками детектирования альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучения. Сигнализатор превышения пороговой скорости счета импульсов СПСС-02 (см.
рис. 7 а) применяют для контроля радиационной обстановки в помещениях атомных электростанций, в радиохимическом производстве,
в лабораториях, санпропускниках и очистных сооружениях. В случае
повышения установленного порога скорости счета импульсов (альфа-,
бета- или гамма-излучений) прибор дает световой сигнал.
Переносные дозиметры. Их применяют для измерения дозы
и мощности дозы излучения в производственных и лабораторных
помещениях, где по условиям работы не требуется проводить постоянный дозиметрический контроль, а осуществляют лишь периоди-
66
ческий контроль. К этому типу приборов можно отнести дозиметры
ДРГЗ-02, ДРГЗ-03 (см. рис. 5 в), предназначенные для измерения
мощности экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений
от 0,01 до 100 и от 0,1 до 1000 мкР/с, ДРГЗ-04 – от 0,1 до 3000 мкР/с.
Они имеют сетевое и автономное питание.
Дозиметр-радиометр бытовой ИРД-02Б применяют для индивидуального контроля радиационной обстановки на местности,
в жилых и рабочих помещениях по уровню гамма-излучения, а также для оценки плотности потока бета-излучения от загрязненных
поверхностей и измерения удельной активности проб воды, почвы,
продуктов питания и т. д.
Для проведения дозиметрических измерений в лабораторных
условиях можно использовать и другие дозиметры (например, ДП-5,
СРП-68-01 – см. рис. 8 б), которые по принятой классификации относят к носимым (полевым). Носимые (полевые) дозиметры представляют собой большую группу приборов, которые широко применяют
для обнаружения радиоактивных веществ, а также для определения
их количества и качества по уровню гамма-излучения. Они характеризуются малыми габаритами и имеют автономное питание. Показания
(в мР/ч или мкР/ч) считывают по шкале стрелочного прибора; некоторые приборы имеют световую и звуковую индикацию излучений,
а также пороговую звуковую или световую сигнализацию превышения заданной мощности дозы. В качестве детекторов излучения используют газоразрядные и сцинтилляционные счетчики.
В ветеринарных радиологических лабораториях широко используют полевые рентгенометры и измерители мощности дозы
ДП-5 для измерения уровня гамма-радиации в диапазоне от
0,05 мР/ч до 200 Р/ч, а также степени загрязнения различных объектов бета-излучающими нуклидами. Дозиметр СРП-68-01 применяют
для обнаружения радиоактивных веществ по гамма-излучению и измерения мощности дозы в диапазоне от 10 до 3000 мкР/ч. Прибор позволяет определить экспрессными методами объемную и удельную
активность пищевых продуктов, фуража, воды и т. п. Измеритель
мощности дозы ДКГ-01 «Сталкер» имеет устройство для определения географических координат, что дает возможность использовать
его для ведения автомобильной радиационной разведки. К этому
типу приборов можно отнести также дозиметры ДРГ-01Т1 «Эксперт», ДБГ-06Т и ДБГ-01Н.
67
в
Рис. 8. Дозиметры: а – СПСС-02: 1 – блок детектирования;
2 – сигнально-измерительный прибор; б – СРП-68-01:
1 – сцинтилляционный блок детектирования; 2 – измерительный пульт;
в – ДРГЗ-02: 1 – блок детектирования; 2 – измерительный пульт
68
Дозиметр-радиометр АНРИ-01 («Сосна»), индикатор внешнего гамма-излучения «Белла», бытовые дозиметры, такие, как «Мастер-1», ДБГ-07Б «Эксперт», могут быть использованы с целью
оперативного контроля радиационной обстановки на местности,
в рабочих и жилых помещениях, на животноводческих фермах
и т. д. Дозиметр-радиометр МКС-06Н «Инспектор» позволяет измерить мощность эквивалентной дозы гамма-излучения от 0,1 до
1000 МкЗв/ч, плотность потока бета-частиц с загрязненных поверхностей от 1 до 10 000 частиц/(см2/мин), удельную активность бетаизлучающих нуклидов в различных объектах в диапазоне от 0,1 до
1000 кБк/кг, степень загрязнения поверхностей альфа-активными
веществами в лабораториях, на местности и в промышленности
в диапазоне от 1 до 10 000 частиц/(см2/мин).
Индивидуальные дозиметры. К группе приборов индивидуального дозиметрического контроля относят комплекты дозиметрического контроля (КИД-1, КИД-2, ДК-0,2, ДП-22-В, ДП-24 и др.), которые снабжены переносным зарядно-измерительным или зарядным
устройством. Такие дозиметры предназначены для контроля при работе с рентгеновским и гамма-излучением. Они представляют собой
комплект малогабаритных (наперстковых) ионизационных камер,
внешне напоминающих авторучки. Носят их обычно в нагрудном
кармане халата (карманные дозиметры). Принцип работы дозиметров основан на разрядке емкости предварительно заряженного конденсатора ионизационной камеры под действием ионизирующего
излучения.
Величина емкостей и воздушные объемы камер у КИД-1 подобраны таким образом, что обеспечивают измерения в диапазонах
0,02…0,2 Р и 0,2…2 Р, а у КИД-2 – 0,005…0,05 Р и 0,05…1 Р. Остаточное напряжение на конденсаторе камеры измеряют ламповым
вольтметром, который вместе с устройством для зарядки камер составляет схему зарядно-измерительного устройства.
Комплект ДК-0,2 состоит из 10 дозиметров и зарядного устройства. В отличие от КИД-1 и КИД-2 он позволяет визуально судить
о дозе излучения в процессе работы в любой момент по положению
кварцевой нити, перемещающейся по шкале, видимой в окуляр, который смонтирован в одном корпусе с ионизационной камерой. Поэтому прибор называют прямопоказывающим. Диапазон измерений
69
составляет 0,02…0,2 Р. Погрешность градуировки по гамма-излучению в нормальных условиях ±10 %.
Дозиметры ДП-22-В и ДП-24 рассчитаны на измерение больших доз. В комплект входит набор наперстковых камер ДКП-50-А.
Устройство и питание камер такое же, как и у ДК-0,2, т. е. такие дозиметры относятся к прямопоказывающим.
Имеются также приборы индивидуального дозиметрического
контроля, чувствительным элементом которых служат люминесцентные кристаллы и фотопленки. Принцип действия индивидуальных
люминесцентных дозиметров (ИЛК) основан на использовании вспышечных кристаллофосфоров. Эти фосфоры обладают свойством накапливать энергию под действием излучения пропорционально дозе,
длительное время сохранять ее, а затем быстро выделять эту энергию
в виде квантов света при дополнительном освещении таблеток инфракрасным светом. По яркости вспышки фосфоров судят о дозе облучения. Величина вспышки фосфоров регистрируется фотометром
с измерительной схемой, чувствительным элементом которого служит фотоэлектронный умножитель, фосфоры могут возбуждаться не
только радиоактивными излучениями, но и видимым светом, поэтому
таблетки фосфора упаковывают в светонепроницаемые кассеты.
Для определения безопасности при работе с гамма-излучением
довольно широко применяют индивидуальный фотопленочный контроль, основанный на взаимодействии радиоактивного излучения
с фотоэмульсией рентгеновской пленки. Под воздействием излучения фотопленка чернеет пропорционально дозе излучения. Почернение фотопленки измеряют с помощью фотометра или денситометра. Индивидуальный фотопленочный контроль осуществляют
с помощью комплекта ИФКУ-1. Фотопленку помещают в светонепроницаемую кассету и носят ее, как правило, в нагрудном кармане халата. По истечении определенного времени пленку проявляют
и денситометрируют, сравнивая оптическую плотность почернения с контрольными фотопленками, облученными известной дозой
гамма-излучения. Преимущества индивидуального фотопленочного
контроля – простота и документальность. Недостатки – небольшой
диапазон измерения доз (0,05…15 Р), высокая погрешность измерений (более ±30 %), длительная обработка пленки, что не позволяет
быстро определить полученную дозу сразу после работы.
70