11. Классификация источников излучения.

13. Фотографический метод дозиметрии.

Фотографический метод основан на свойстве ионизирующего излучения, воздействовать на чувствительный слой фотоматериалов аналогично видимому свету. Для целей регистрации излучений обычно используют рентгеновские пленки, представляющие собой чувствительную эмульсию, нанесенную с одной или двух сторон на целлулоидную подложку. Основной составляющей эмульсии являются кристаллы бромистого или хлористого серебра (AgBr, AgCl) равномерно распределенные в слое желатина. Прохождение ионизирующего излучения через фотоэмульсию делает затронутые им кристаллы способными к проявлению. В результате поглощения излучения в кристаллах образуются центры проявления, состоящие из групп атомов металлического серебра. Совокупность этих центров создает скрытое изображение.

Обработка фотослоя, имеющего срытое изображение, проявителем приводит к восстановлению металлического серебра во всех кристаллах, содержащих центры проявления достаточно больших размеров, в результате чего число атомов металлического серебра около центра срытого изображения увеличивается в 10¹⁰ — 10¹² раз. При последующей обработке фотопленки закрепителем (фиксажем) те кристаллы, которые не восстановились до металлического серебра, растворяются и выводятся из эмульсии. Наличие на фотопленке металлического серебра приводит к тому, что фотопленка задерживает видимый свет, то есть имеет почернение. Оптической плотностью почернения называется величина

S= lg Jo/J

где: Jo — интенсивность видимого света, падающего на обработанную фотопленку.

J — интенсивность видимого света, проходящего через нее.

Плотность почернения изменяется от 0 до qo.

Практически приходится измерять плотность почернения не превышающую 3 единиц. (Почернение S равное 1,2,3 соответствует отношению Jo/J равному 0,1; 0,01,0,001).

Плотность почернения пленки зависит от экспозиции. Под экспозицией понимают произведение интенсивности излучения на время облучения. При неизменном спектральном составе экспозиция прямо пропорциональна дозе. Обычно, для наглядности, зависимость почернения от дозы изображают в полулогарифмическом масштабе (сенситометрическая характеристика фотопленки).

Сенситометрическая характеристика фотоплёнки.

j — инерция,

JA — область недодержек,

AB — область нормальных экспозиций,

BC — область передержек,

CE — область соляризации

Прямолинейный участок сенситометрической характеристики является рабочей областью фотопленок, используемых для измерения ионизирующего излучения.

Угол ё определяет контрастность фотопленки (чем он больше, тем контрастнее фотопленка).

S0 — вуаль пленки.

Вуаль — легкое почернение, которое образуется на фотопленке в процессе ее изготовления и хранения.

Обычно при определении дозы, которой облучались фотопленки, берут три вида пленок рабочие, контрольные и градуировочные. Контрольные пленки служат для определения фона (вуали). Градуировочные пленки (пленки, облученные известной дозой) служат для построения градуировочной кривой. Поскольку на плотность почернения пленки помимо дозы излучения влияют также сорт пленки, состав и температура проявителя, длительность проявления и т. п., все пленки, относящиеся к одной серии, должны проявляться одновременно. Затем для каждой серии пленок экспериментально строится градуировочная кривая (зависимость плотности почернения от дозы). С помощью градуировочной кривой по оптической плотности почернения рабочих пленок находят дозу облучения индивидуально каждой рабочей пленки.

Поскольку фотоэмульсия, состоящая из Ag, Br, AgCl и желатина, не является воздухоэквивалентным материалом, то степень ее почернения при одинаковой дозе излучения будет зависеть от энергии этого излучения.

Зависимость отношения почернения/доза от энергии излучения

1 — фотопиенка без фильтров

2 — фотопленка с фильтрами

Чувствительность большей части фотопленок имеет ярко выраженный максимум в области 40 — 50 кэВ, и для устранения хода с жесткостью применяют сглаживающие фильтры, предназначенные для ослабления излучения с энергией, соответствующей максимуму чувствительности фотопленки. Использование фильтров позволяет снизить энергетическую зависимость чувствительности до значений ± 20% в диапазоне 0,03 — 3 МэВ.

Для регистрации тепловых нейтронов используются фотопленки, экранированные материалом с большим сечением захвата (кадмий, индий, гадолиний и т. д.).

Излучения, возникающие при захвате нейтронов материалом экрана, регистрируются фотопленкой. По разнице почернений пленки, расположенной под экраном и под свинцовым фильтром, находят дозу от нейтронов. Для регистрации быстрых нейтронов используют специальные ядерные фотоэмульсии, чувствительные к протонам отдачи, возникающим под действием нейтронов. Поскольку число протонов отдачи в фотоэмульсии убывает с ростом энергии подающих нейтронов, фотоэмульсию окружают чередующимися слоями водосодержащих веществ и алюминиевых поглотителей.

Погрешность измерения дозы излучения с помощью фотопленок зависит, кроме хода с жесткостью и статистического разбора показаний отдельных пленок, еще и от плотности почернения. Чем меньше плотность почернения, тем выше погрешность, поэтому срок экспозиции пленок должен быть достаточно длительным. В оптимальньк условиях погрешность фотографического метода регистрации ионизирующих излучений составляет ±30%.

Преимуществами фотографического метода являются:

• документальная регистрация результатов;

• невосприимчивость к внешним воздействиям (температура, вибрация и т д); Недостатки:

• невысокая чувствительность (особенно при малых дозах);

• сложность обработки пленок; • высокий ход с жесткостью.