Глава III дозиметрия ионизирующих излучений

Обнаружение и измерение ядерных излучений называется дозиметрией, а приборы, предназначенные для этих целей, - дозиметрическими (ДП). Дозиметрия основана на способности этих излучений изменять физико-химические свойства облучаемой среды. В настоящее время применяются пять основных методов дозиметрии ионизационный, химический, фотографический, сцинтиляционный и люминесцентный

Ионизационный метод основан на свойстве лучей вызывать ионизацию воздуха и газов. При наличии электрического поля в ионизированном обьеме газа возникает ионизационный ток вследствие передвижения образующихся ионов; измерение величины этого тока и позволяет измерить дозу излучений. Большинство полевых дозиметрических приборов основано на ионизационном принципе. Такие дозиметрические приборы состоят из четырех основных частей: воспринимающего устройства (датчика), электрической схемы с усилительным устройством, регистрирующего устройства и системы

питания.

В качестве воспринимающего устройства (детектора) применяются

ионизационная камера или газоразрядный счетчик (Гейгера). Ионизационная камера представляет собой пластмассовую камеру, внутри которой расположены два электрода: отрицательный (в виде металлического кольца) и положительный (в виде стержня с токопроводящим слоем в корпусе камеры из акиодата). К электродам присоединяется источник постоянного тока (полюсы сухой батареи).

Рисунок 3.1 - Схема ионизационной камеры

В обычных условиях ток через камеру не проходит, так как электроды изолированы друг от друга, а камера заполнена воздухом. Под действием изучений происходит ионизация воздуха внутри камеры, благодаря наличию электрического поля ноны начинают двигаться к электродам и в цепи

образуется ионизационный ток, который поступает в усилительное устройство прибора и измеряется микроамперметром. Сила этого тока (при определенном напряжении и в определенным диапазоне доз) пропорциональна дозе излучений. Газоразрядный счетчик представляет собой герметический металлический цилиндр (или стеклянный цилиндр, покрытый изнутри слоем меди), заполненный разреженной газовой смесью (неон и аргон или пары брома). Внутри трубки натянута тонкая металлическая нить, цитированная от корпуса. На корпус счетчика подастся отрицательный заряд (катод), на нить - положительный (анод». Напряжение между полюсами 400-1000 В.

Рисунок 3.2- Газоразрядный счетчик. I - корпус (катод), 2 -металлическая пить (анод), 3-шоляторы. 4-выводы (контакты счетчика).

Характерными о работе газоразрядного счетчика являются вторичная ионизация и эффект газового усиления. При попадании внутрь счетчика гамма-кванта или бета-частицы образуются несколько пар ионов. Но электроны благодаря высокой разности потенциалов и разреженной газовой среды начинают двигаться к металлическом нити с огромной скоростью и. сталкиваясь с молекулами газа, вызывают вторичную ионизацию атомов газа.

Выбитые вторичные электроны в свою очередь после приобретения достаточной скорости также вызывают ионизацию атомов гам. Поэтому к металлической нити подходит целая лавина электронов. В ответ на это а цепи возникает импульс электрического тока на каждую частицу излучении или на гамма-квант. Количество импульсов подсчитывается счетным устройством (в счетных установках Д11-100) или импульсы преобразуются в постоянное напря­жение, которое измеряется микроамперметром (в радиометрах). Вследствие газового усиления газоразрядные счетчики в тысячи раз чувствительнее ионизационных камер.

Химический метод дозиметрии основан на свойстве радиоактивных излучений вызвать изменение химического состава некоторых веществ вследствие ионизации или возбуждения атомов. Например, в водных растворах нитриты восстанавливаются продуктами радиолиза воды, превращаясь в

нитриты.

Количество образовавшегося нитрита пропорционально дозе облучения и определяются реактивом Гриеса.

На химическом методе основаны химические дозиметры, например ДП-70М.

Фотографический метод основан на способности излучений проникать через кассеты и вызывать засвечивание фотопленки (разложение АgBr) пропорционально дозе облучения, что обнаруживается при проявлении пленки и сравнении с эталонами.

Этот метод используется в фотопленочных дозиметрах, представляющих собой небольшую кассету с фотопленкой внутри. После облучения пленку проявляют и определяют дозу облучения, полученную владельцем данного дозиметра, с помощью специального прибора - денситометра.

Сцинтилляционный метод дозиметрии основан на том, что некоторые вещества (например, фосфор, сернистый цинк, платино-сернистый барий, вольфрамат кальция, нафталин, антрацен, антипирин и др.) при облучении начинают светиться, так как атомы этих веществ после возбуждения начинают испускать фотоны, воспринимаемые глазом в виде световых вспышек -сцинтилляций. Эти световые вспышки регистрируются сцинтилляционным счетчиком.

Люминесцентный метод основан на том, что некоторые вещества накапливают энергию ионизирующих излучений, а затем выделяют ее в вице световых вспышек после освещения инфракрасным светом или после нагревания. Интенсивность вспышек зависит от дозы облучения и определяется с помощью фотоумножителя.

Известны несколько видов так называемых твердотельных дозиметров.

Термолюминесцентные дозиметры представляют собой небольшие пластинки или цилиндры и таблетки, содержащие фториды лития или кальция, используются для измерения бета- и гамма-излучений от 50 мР до 10 000 Р.

Стеклянные радиофотолюминесцентные дозиметры состоят нз активированных серебром фосфатных стекол с добавлением бария, калия, лития, магния и бора. Пол действием ионизирующих излучений в них образуются центры люминесценции, и при воздействии на них ультрафиолетовыми лучами наблюдается радиофотолюминесценция (желтое свечение), измеряемая фотоумножителем. Диапазон измерений такой же, как термолюминесцентных дозиметров.

К недостаткам 1вердотельных дозиметров можно отнести то, что накопленная организмом доза облучения определяется только с помощью специальной измерительной аппаратуры, которой обеспечиваются этапы

медицинской эвакуации, начиная с МПП, и требуется соответствующая организация раздачи дозиметров личному составу и учет и\.

В условиях ядерной войны необходимо будет производить три основных вида дозиметрических измерений: измерение уровня радиации на зараженной территории и определение границ зараженной территории: измерение степени радиоактивного заражения кожных покровов и обмундирования личного состава, вооружения, боевой техники, транспорта, сооружений и других предметов, а также воды, продовольствия и фуража; измерение дозы радиации, полученной (накопленной личным составом или населением) при нахождении на зараженной территории или в ядерном очаге.

Классификация дозиметрических приборов

Войсковые дозиметрические приборы предназначены для обнаружения радиоактивною заражения и измерения уровней радиации на зараженной местности, для измерения дозы облучения, полученной личным составом за время пребывания на зараженной местности, и для измерения степени зараженности радиоактивными веществами личного состава, боевой техники, воды, продовольствия и другого имущества.

В соответствии с их предназначением войсковые дозиметрические приборы подразделяются наследующие основные типы:

индикаторы, предназначенные для обнаружения радиоактивною заражения местности и различных предметов; некоторые индикаторы позволяют также производить измерение уровней радиации;

• рентгенометры, предназначенные для измерения уровней радиации на зараженной радиоактивными веществами местности;

• дозиметры, предназначенные для измерения доз излучения, полученных личным составом;

• радиометры, предназначенные для приближенного измерения степени зараженности различных объектов радиоактивными веществами; радиометры могут также использоваться для измерения малых уровней радиации.

Войсковые дозиметрические приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство. Основными частями этих приборов являются:

• воспринимающее устройство (детектор излучений), т.е. ионизационная камера, или газоразрядный счетчик;

• электрическая схема, сложность которой может быть различна в зависимости от типа и назначения прибора;

• измерительный или регистрационный прибор; шкала прибора обычно отградуирована непосредственно в единицах измерения уровней радиации, доз излучений или степени зараженности, в зависимости от назначения прибора;

• источники питания, в качестве которых обычно применяются сухие элементы и батареи.

Типовая блок-схема дозиметрического прибора

Приборы радиационной ряшедки

Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений используют войсковые приборы радиационной разведки

Индикатор-сигнализатор ДП 64

Предназначен для звуковой и световой сигнализации при наличии у-ичлучения Прибор работает в следящем режиме и обеспечивает сигнализацию по достижении мощности дозы у-излучения 0,2 Р/ч.

Рисунок 3.3 - Индикатор-сигнализатор ДП-64: / - пульт сигнализации. 2 -переключатель РАБОТА-КОНТРОЛЬ; 3 - переключатель ВКЛ. - ВЫКЛ. 4 - кабель питания, 5 - датчик; 6 - евстошм I игнал, 7 - звуковой сипит (динамик)

На лицевой стороне пульта 1 сигнализации находятся динамик 7 типа ДЭМ, световой сигнал 6, переключатели РАБОТА-КОНТРОЛЬ 2. ВКЛ ВЫКЛ. 3 и краткая инструкция по работе с прибором. Вспышки неоновой лампочки и синхронные щелчки динамика указывают на наличие у-излучения в месте установки датчика 5.

На вооружении подразделений могут находиться также индикаторы ранних образцов, в частности индикатор радиоактивности ДН-63А.

Измеритель мощности дозы ДП-ЗБ

Предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы у-изяучения на местности при ведении радиационной разведки с подвижных объектов. Диапазон измерения прибора от 01, до 500 Р/ч. Для повышения точности отсчета показаний диапазон измерений прибора разбит на четыре поддиапазона: I - от 0.1 до 1 Р/ч, II -от 1 до 10; III - от 10 до 100, ГУ - от 50 до 500 Р/ч.

На передней панели измерительного пульта находятся микроамлерметр 3 с двухрядной шкалой (цена деления верхней шкалы 0,05 Р/ч. нижней - 50 Р/ч), лампа 6 световой индикации, патрон с лампой 4 подсвета шкалы микроамперметра и указателя 5 поддиапазонов, предохранители 8, кнопка 2 ПРОВЕРКА, краткая инструкция, по подготовке прибора к работе, переключатель 7 поддиапазонов нашесть положений: ВЫКЛ., ВКЛ., * I, • 10, * 100, * 500.

Подютовка прибора к работе слагается из внешнего осмотра, проверки его комплектности и работоспособности. При внешнем осмотре проверяются, наличие и исправность всех принадлежностей, входящих в комплект прибора; герметичность крышек корпуса, защитного стекла микроампермстра и корпуса выносного блока; четкость фиксации положений переключателя; соответствие показаний ручки переключателя указателю поддиапазонов. Выявленные неисправности устраняю гея.

Рисунок 3.4 - Измеритель мощности дозы ДП-ЗБ: / кабель питания с

прямым разъемам; 2 - кнопка ПРОВЕРКА, 3-микроалтермстр, А - пампа подсвета, 5 - указатель поддиапазонов; 6 - лампа световой индикации, 7 - переключатель поддиапазонов, 8 -предохранители, 9 - кабель с узловым разъемом.

Для проверки работоспособности прибора необходимо переключатель 7 перевести в положение ВКЛ., при этом загорается лампа 4.

Через 5 мин нажать клопку 2 ПРОВЕРКА, при этом в исправном приборе стрелки микроамперметра отклоняется до значений 0,4-08 верхней шкалы, вспыхивает с большой частотой или горит непрерывно лампа 6 световой индикации, слышен звук высокого тона, характерный для работающего преобразователя. При отпущенной кнопке 2 лампа 6 световой индикации не горит и стрелка микроамперметра находится в пределах черного сектора шкалы, слышен звук преобразователя.

На местности, зараженной радиоактивными веществами, в положении ВКЛ., прибор регистрирует излучение, поэтому при нажатии кнопки 2 стрелка миьроамперметра может отклониться за деление 0,8 шкалы.

Для определения уровня радиации по верхней шкале показания стрелки микроамперметра умножают на цифру, соответствующую положению переключателя 7, на котором производится измерение, и на коэффициент ослабления излучения, например, чранспортным средством, с которого производится измерение.

г Измеритель мощности дшы ДП-5А

Предназначен для измерения мошности дозы у-излучения, а также для измерения заражения различных предметов по у-излучению. Он позволяет измерять уровни радиации в диапазоне от 0,5 до 200 Р/ч и степень радиоактивного заражения по у-излучению от 0,05 до 5000 мР/ч. Диапазон измерений разбит на шесть поддиапазонов.

Прибор состоит из измерительного пульта I и зонда 12, соединенных гибким кабелем Па верхней панели размещены микроамперметр 4, переключатель 8 поддиапазонов, ручка 3 РЕЖИМ регулятора режима работы, кнопка 2 сброса показаний, переключатель 7 подсвета шкалы и гнездо включения головных телефонов. Измерительный пульт помещен в футляр 10 из искусственной кожи в крышке футляра есть окно б из оргстекла для наблюдения за шкалой прибора, а в нижней части футляра - отсек для зонда.

Для подготовки прибора к работе необходимо: ручку 3 РЕЖИМ повернуть влево до упора и подключить источник питания; поставить переключатель 8 поддиапазонов в положение РЕЖИМ и, вращая ручку 3 вправо, установить стрелку прибора на метку шкалы. Если стрелка прибора отклоняется недостаточно, следует проверить годность источников питания и надежность их подключения. Для проверки работоспособности прибора на поддиапазонах II-VI при помощи контрольного источника, укрепленного на крышке футляра, необходимо: открыть контрольный источник, вращая защитную пластину 5 вокруг оси; повернуть экран 13 зонда в положение «Б» и поднести зонд к контрольному источнику; подключить головные телефоны: ручку

Характерно ика диапазона измерений измерителя мощности дозы ДП-5А

переключателя поддиапазонов последовательно установить в положения ♦ 1000,

* 100,» 1С,* 1,* 0,1следитьзащелчкамивголовныхтелефонахизаотклонеш1см стрелка микроамнерметра.

вокруг оси; повернуть экран 13 зонда в положение «Б» и поднести зонд к контрольному источнику; подключить головные телефоны; ручку переключателя поддиапазонов последовательно установить в положения ♦ 1000,

* 100,* 10, ♦ I,* 0,1 следить за щелчками в головных телефонах и за отклонением стрелка микроамперметра

Рисунок 3.5 - Измеритель мощности дозы ДП-5 А: / - измерительный пульт. 2 - кнопка сброса показаний, 3 -ручка РЕЖИМ регулятора режима работы, 4 - микроамперметр, 5-защитной пластина, 6 - окно футляра, 7 - переключатель подсвета шкалы, 8 - переключатель поддиапазонов; 9 - пробка корректора. 10 - футляр, II и 15- выступы, 12 - зонд, 13 -поворотный экран, 14- ручка зонда.

При нормальной работе прибора щелчки в головных телефонах слышны на всех поддиапазонах, а стрелка микроамиерметра зашкаливает на поддиапазонах VI и V и отклоняется на поддиапазоне IV

Дозиметрический контроль облучения личного состава

Важное значение имеет контроль облучения, копи определяют, какую его дозу получают (личный состав) за определенный период времени в зоне ядерного взрыва и на следе радиоактивных осадков Для этих целей используются различные индивидуальные дозиметры, измерители дозы облучения: ДКП-50А, ИД-1, ИД-11, ДП-70М.

Перечисленные индивидуальные дозиметры измеряют поглощенную организмом дозу внешнего гамма и гамма - нейтронного облучения. Дозу внешнего альфа- и бета - облучения в военное время обычно не измеряют (хотя доза внешнего бета - облучения на зараженной территории может быть в 10-15 раз выше дозы гамма - облучения). Но бета - облучение вызывает только поверхностное облучение кожи, и защитная одежда, даже обычное зимнее обмундирование, на 60-80% защищает от бета - частиц.

Кроме того, кожа в десятки раз менее чувствительна к облучению, чем костный мозг и весь организм. Внешнее альфа-облучение можно считать безопасным (сс-частици поглощаются даже листком бумаги), но при попадании внутрь альфа - активные вещества в 10 раз опаснее бета- и гамма - активных.

При внешнем облучении главную опасность представляет гамма-облучение.