6.2.4 Мощность дозы

В значительной мере эффективность действия ионизирующего излучения определяется не только полученной (поглощенной) дозой и ее качеством, но и временем, в течение которого эта доза получена.

Доза, отнесённая к единице времени, называется мощностью дозы. Мощность дозы определяется для всех видов доз: экспозиционной, поглощенной и эквивалентной. Для экспозиционной дозы мощность дозы (Х_N) определяется отношением увеличения экспозиционной дозы за промежуток времени (ΔХ) к величине этого промежутка (Δt):

Х_N = ,

единица измерения мощности экспозиционной дозы в системе СИ – Кл/кг*с. На практике обычно используют внесистемные единицы Р/час, Р/с или производные единицы – мкР/час и т.д.

Мощность поглощенной дозы (Р) определяется как приращение поглощенной дозы объектом облучения (ΔD) за малый промежуток времени к величине этого промежутка (Δt):

Р = ,

единица измерения мощности поглощенной дозы в системе СИ – Гр/с.

Мощность эквивалентной дозы (Н_N) определяется как приращение эквивалентной дозы объектом облучения (Δ Н_N) за малый промежуток времени к величине этого промежутка (Δt):

Н_N = ,

единица измерения мощности эквивалентной дозы в системе СИ – Зв/с.

8 Дозиметрия ионизирующих излучений

Человек не в состоянии воспринимать ионизирующее излучение органами чувств, в связи, с чем особенно высока необходимость контроля за радиационным состоянием среды обитания. Благодаря различию факторов, вызывающих ионизацию атомов и молекул различаются и дозиметрические приборы.

8.1 Детекторы ионизирующих излучений

Детектор – элемент прибора, обеспечивающий восприятие радиационного фактора и перевод его в состояние, пригодное для измерения. Это важнейшая часть приборов и установок, предназначенных для измерения различных свойств ионизирующего излучения. Принцип работы детектора определяется, в значительной степени, характером эффекта, который вызван взаимодействием излучения с веществом детектора.

Детекторы ядерных излучений, приборы для регистрации альфа- и бета-частиц, рентгеновского и гамма-излучения, нейтронов, протонов и т.п. Служат для определения состава излучения и измерения его интенсивности, измерения спектра энергий частиц, изучения процессов взаимодействия быстрых частиц с атомными ядрами и процессов распада нестабильных частиц. Для последней наиболее сложной группы задач особенно полезны дозиметры ядерного излучения, позволяющие запечатлевать траектории отдельных частиц - камера Вильсона и её разновидность диффузионная камера, пузырьковая камера, искровая камера, ядерные фотографические эмульсии.

Действие всех детекторов основано на ионизации или возбуждении заряженными частицами атомов вещества, заполняющего его рабочий объём. В случае γ- квантов и нейтронов ионизацию и возбуждение производят вторичные заряженные частицы, возникающие в результате взаимодействия гамма - квантов или нейтронов с рабочим веществом детектора. Таким образом прохождение всех ядерных частиц через вещество сопровождается образованием свободных электронов, ионов, возникновением световых вспышек (сцинтилляций), а также химическими и тепловыми эффектами. В результате этого излучения могут быть зарегистрированы по появлению электрических сигналов (тока или импульсов напряжения) на выходе детектора либо по почернению фотоэмульсии и др. Электрические сигналы обычно невелики и требуют усиления. Мерой интенсивности потока ядерных частиц является сила тока на выходе детектора, средняя частота следования электрических импульсов, степень почернения фотоэмульсии и т.д.

Важной характеристикой детекторов, регистрирующих отдельные частицы, является их эффективность — вероятность регистрации частицы при попадании её в рабочий объём детектора. Эффективность определяется его конструкцией и свойствами рабочего вещества. Для заряженных частиц (за исключением очень медленных) она близка к 1; эффективность регистрации нейтронов и γ- квантов обычно меньше 1 и зависит от их энергии. Нередко необходимо, чтобы детектор был чувствителен только к частицам одного вида (например, нейтронный детектор не должен регистрировать γ- кванты).

Простейшим детектором является ионизационная камера. Она представляет собой помещённый в герметическую камеру заряженный электрический конденсатор, заполненный газом. Если в камеру влетает заряженная частица, то в электрической цепи, связанной с электродами камеры, возникает ток, обусловленный ионизацией атомов газа; сила тока является мерой интенсивности потока частиц. Камеры используются также и в режиме регистрации импульса напряжения, вызываемого отдельной частицей; величина импульса пропорциональна энергии, потерянной частицей в газе камеры. Ионизационные камеры регистрируют все виды ядерных излучений, но их конструкция и состав газа зависят от типа регистрируемого излучения.

Общая характеристика методов детектирования приведена в таблице 3. в таблице приведены только основные способы обнаружения ионизирующего воздействия на вещество детектора. В действительности их значительно больше, но другие методы, как правило, используются в специальных целях, в то время, как приведенные реализованы практически во всех массовых приборах.

Таблица 3 – Основные характеристики методов детектирования ионизирующего излучения и изменения вещества детектора

Метод обнаружения	Проявление
Ионизационный	Ионизация газа в камере, образование пар ионов. Нейтральный газ становится проводником электричества.
Химический	Изменение структуры вещества. Часто применяются вещества способные изменять окраску.
Сцинтилляционный	Некоторые вещества при воздействии на них ионизирующего излучения светятся.
Фотографический	Почернение фотоэмульсии под воздействием ионизирующего излучения.