139. Методы регистрации ионизирующих излучений, дозиметрические и радио метрические приборы. Естественный радиационный фон. Техногенный фон.

139/1. Методы регистрации излучений. Приборы. Естеств. И техног. Радиац. Фон

Дозиметрическими приборами, или дозиметрами называют устройства для измерения доз ионизирующих излучений или величин, связанных с дозами.

Конструктивно дозиметры состоят из детектора ядерных излучений и измерительного устройства. Обычно они проградуированы в единицах дозы или мощности дозы. В зависимости от используемого детектора различают дозиметры ионизационные, люминесцентные, полупроводниковые, фотодозиметры и др.

Дозиметры для измерения экспозиционной дозы рентгеновского и -излучения или ее мощности называют рентгенометрами.

В качестве детектора у них обычно применяется ионизационная камера. Заряд, протекающий в цепи камеры, пропорционален экспозиционной дозе, а сила тока — ее мощности. Состав газа в ионизационных камерах, а также вещество стенок, из которых они состоят, подбирают такими, чтобы осуществлялись тождественные условия с поглощением энергии в биологических тканях. В результате ионизации происходит разрядка камеры, что фиксируется вмонтированным в нее электрометром. Показания его зависят от экспозиционной дозы ионизирующего излучения. Для измерения активности или концентрации радиоактивных изотопов применяют приборы, называемые радиометрами.

Детекторы ионизирующего излучения.

Детекторами ионизирующего излучения называют приборы, регистрирующие - и -частицы, рентгеновское и -излучения, протоны и т.д.

Наблюдение частиц возможно лишь в том случае, если они заряжены и имеют достаточно большую скорость. Нейтральные частицы (фотоны и нейтроны) можно наблюдать, когда они в результате взаимодействия с веществом образуют заряженные частицы.

1. а) Метод камеры Вильсона основан на том, что в пересыщенном паре ионы являются центрами конденсации. Пересыщение пара в камере достигается путем быстрого адиабатического расширения объема камеры, содержащего насыщенный пар. Если при этом в камеру попадает заряженная частица, то при движении она создает цепочку ионов, присутствие которых обнаруживается по образованию вокруг них капелек. Освещая камеру после расширения, можно наблюдать и фотографировать пути (треки) отдельных частиц. Если поместить камеру в сильное магнитное поле, то каждый трек будет изогнутым; это позволяет по радиусу кривизны определять заряд, массу и скорость частицы

б) Пузырьковая камера. Она представляет собой сосуд, заполненный сжиженным газом (пропаном, пентаном, фреоном, водородом, гелием) при высоком давлении и при температуре, близкой к точке кипения. Действие пузырьковой камере основано на том, что заряженные частицы при своем движении создают вдоль траектории в жидкости центры парообразования в виде пузырьков, которые можно наблюдать или фотографировать. Они позволяют наблюдать частицы с высокой энергией.

139/2.

2. Ионизационные счетчики основаны на возникновении газового разряда вследствие ионизации газа, вызванного заряженной частицей. Эти счетчики можно разделить на ионизационные камеры и счетчики с самостоятельным разрядом (газоразрядные счетчики).

Главная часть ее – плоский, шаровой или цилиндрический конденсатор, наполненный газом (воздухом, аргоном, фтористым бромом и др.) при давлении от 1 атм и выше. При движении в камере заряженной частицы образуются ионы и возникает кратковременный ток в виде импульса, который можно усилить. Следовательно, каждое прохождение заряженной частицы может быть зарегистрировано (до 10⁷-10⁸ частиц в секунду). В ионизационных камерах для рентгеновских и -лучей ионизация проводится теми электронами, которые образуются при поглощении излучения в стенках камеры и в газе. Ионизационная камера пригодна и для измерения потока медленных нейтронов. Для этого ее наполняют трехфтористым бором (ВГ₃) и количество нейтронов измеряется по ионизации, вызванной ядрами гелия и лития, образующимися при расщеплении бора нейтронами.

3. Метод толстослойных фотографических пластинок основан на том, что в фотоэмульсии (из бромистого серебра), через которую проходит заряженная частица, получается изображение траектории частицы. Этот метод оказался особенно плодотворным при изучении космических лучей и взаимодействия быстрых заряженных частиц с ядрами вещества.

4. Сцинтилляционные счетчики основаны на явлении люминесценции вещества под влиянием ударов зараженных частиц или фотонов. Первым был сликтарископ (экран из ZnS). Сейчас применяют ФЭУ, позволяющий регистрировать слабые световые потоки от отдельных сцинтилляций.

5. Полупроводниковые детекторы основаны на свойстве полупроводников изменять свою электропроводность под действием обручения нейтронами или -лучами, для регистрации которых они и применяются.

Естественный радиационный фон создается космическим излучением, природными радионуклидами находящимися в биосфере Земли.

Техногенный фон. В результате деятельности человека во внешней среде появились искусственные радионуклиды и источники излучения, которые сформировали техногенный фон радиоактивного воздействия на человека и всю живую природу. В связи с индустриализацией в природную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды извлекаемые из глубины земли вместе с углем, газом, минеральными удобрениями, строительными материалами и др. Техногенный фон пополняют и работающие атомные электростанции и связанные с производством радиоактивного топлива предприятия, а также выбросы предприятий ядерной энергетики. Отдельно на человека воздействуют рентгеновское излучение и радиоактивные вещества используемые в медицине.

158