Глава 7 методы регистрации ионизирующего излучения

7.1 Основные принципы регистрации ионизирующего излучения

Все ионизирующие излучения прямо или косвенно взаимодействуют с той средой, в которую они проникают, изменяют ее физические и химические свойства. Эти изменения и берутся за основу при разработке методов регистрации ионизирующих излучений.

В зависимости от характера взаимодействия ионизирующего излучения со средой различают следующие основные методы его регистрации: ионизационные, люминесцентные, полупроводниковые, фотоэмульсионные, химические и калориметрические.

Ионизационные методы основаны на способности ионизирующего излучения вызывать ионизацию молекул и атомов газа, твердых и жидких веществ. Наибольшее развитие и практическое применение получил метод, основанный на использовании изменения электрической проводимости газов. К основным ионизационным детекторам относятся ионизационные камеры, газоразрядные счетчики (пропорциональные, счетчики Гейгера—Мюллера, искровые и другие). Для регистрации следов движения (треков) отдельных заряженных частиц применяется камера Вильсона.

Люминесцентные методы основаны на способности запасать люминофором поглощенную энергию излучения и длительное время сохранять ее, а затем под действием стимулятора освобождать в виде вспышки света. В качестве стимулятора может выступать ультрафиолетовое излучение или нагрев.

Сцинтилляционный метод основан на способности ионизирующего излучения возбуждать молекулы и атомы среды при прохождении через нее заряженных частиц и гамма-квантов. Переход молекул и атомов из возбужденного состояния в основное происходит с испусканием света (видимого или ультрафиолетового). Световые вспышки с помощью электронных устройств преобразуются в электрический сигнал, который можно зарегистрировать.

Полупроводниковый метод основан на использовании способности ионизирующего излучения изменять проводимость полупроводников. Полупроводники приобретают под действием излучения некоторую дополнительную проводимость.

Фотоэмульсионный метод основан на способности ионизирующего излучения вызывать потемнение фотоэмульсии или оставлять треки в фотоматериалах. Степень почернения фотоматериала после его проявления находится в определенной зависимости от вида, энергии и интенсивности ионизирующего излучения.

Химический метод основан на необратимых химических изменениях в некоторых веществах под действием ионизирующих излучений. В результате изменений облучаемая среда может изменить оптическую плотность, цвет, выход химических реакций.

Калориметрический метод основан на том, что ионизирующее излучение несет энергию, которая поглощается веществом и превращается в тепло.

По назначению и конструкции регистрирующие устройства могут быть самыми разнообразными, но неотъемлемыми частями их являются следующие (рис. 8.1):

1. Детектор для преобразования энергии ионизирующего излучения при его взаимодействии с веществом в другие формы энергии, более удобные для регистрации (электрическую, световую, тепловую и т. д.).

2. Усилитель входных импульсов для усиления электрических сигналов.

3. Преобразующее устройство для преобразования электрических сигналов по амплитуде, форме, количеству и длительности.

4. Показывающее или регистрирующее устройство для преобразования электрического сигнала в воспринимаемую человеком форму. Регистрирующим устройством может быть стрелочный прибор, самописец, электромеханический счетчик, сигнальные лампы и т. п.

5. Блок питания для питания отдельных блоков прибора стабилизированным напряжением. Для этой цели используют аккумуляторы, батареи, высоковольтные стабилизаторы напряжения и другие средства, обеспечивающие стабильность работы приборов (установок).

Детектор

Предусилитель

Усили-тель

Преобра-зователь

Регистрирую-щее устройство