Приборы радиационной и химической разведки

     Дозиметрические приборы

     Принцип обнаружения ионизирующих (радиоактивных) излучений (нейтронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) основан на способности этих излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены. К таким" изменениям среды относятся: изменения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов); люминесценция (свечение) некоторых веществ; засвечивание фотопленок; изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов и др.

     Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений используют следующие методы: фотографический, сцинтилляционный, химический и ионизационный.

     Фотографический метод основан на степени почернения фотоэмульсии. Под воздействием ионизирующих излучений молекулы бромистого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, распадаются на серебро и бром. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявлении. Плотность почернения пропорциональна поглощенной энергии излучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу излучения (экспозиционную или поглощенную), полученную пленкой. На этом принципе основаны индивидуальные фотодозиметры.

     Сциптилляционный метод. Некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий) под воздействием ионизирующих излучений светятся. Количество

     вспышек пропорционально мощности дозы излучения и регистрируется с помощью специальных приборов — фотоэлектронных умножителей.

     Химический  метод. Некоторые химические вещества под воздействием ионизирующих излучений меняют свою структуру. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем, добавленным к хлороформу. Двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием свободных радикалов НО₂ и ОН, образующихся в воде при ее облучении. Трехвалентное железо с красителем дает цветную реакцию. По плотности окраски судят о дозе излучения (поглощенной энергии). На этом принципе основаны химические дозиметры ДП-70 и ДП-70М.

     В современных дозиметрических приборах широкое распространение получил  ионизационный метод обнаружения и измерения ионизирующих излучений.

     Ионизационный метод. Под воздействием излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа:, электрически нейтральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительные и отрицательные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами создается электрическое поле. При наличии электрического поля в ионизированном газе возникает направленное движение заряженных частиц, т.е. через газ проходит электрический ток, называемый ионизационным. Измеряя ионизационный ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излучений.

     Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство и включают: воспринимающее устройство (ионизационную камеру или  газоразрядный счетчик),усилитель ионизационного тока, регистрирующее устройство(микроамперметр) и источник питания.

     Ионизационная камера представляет собой заполненный воздухом замкнутый объем, внутри которого находятся два изолированных друг от друга электрода (типа конденсатора). К электродам камеры приложено напряжение от источника постоянного тока. При отсутствии ионизирующего излучения в цепи ионизационной камеры тока не будет, поскольку воздух является изолятором. При воздействии же излучений в ионизационной камере молекулы воздуха ионизируются. В электрическом поле положительно заряженные частицы перемещаются к катоду, а отрицательные — к аноду. В цепи камеры возникает ионизационный ток, который регистрируется микроамперметром. Числовое значение ионизационного тока пропорционально мощности излучения. Следовательно, по ионизационному току можно судить о мощности дозы излучений, воздействующих на камеру. Ионизационная камера работает в области насыщения.

     Газоразрядный счетчик используется для измерения радиоактивных излучений малой интенсивности. Высокая чувствительность счетчика позволяет измерять интенсивность излучения в десятки тысяч раз меньше той, которую удается измерить ионизационной камерой.

     Газоразрядный счетчик представляет собой герметичный полый металлический или стеклянный цилиндр, заполненный разреженной смесью инертных газов (аргон, неон) с некоторыми добавками, улучшающими работу счетчика (пары спирта). Внутри цилиндра, вдоль его оси, натянута тонкая металлическая нить (анод), изолированная от цилиндра. Катодом служит металлический корпус или тонкий слой металла, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного корпуса счетчика. К металлической нити и токопроводящему слою (катоду) подают напряжение электрического тока.

     В газоразрядных счетчиках используют принцип усиления газового разряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в объеме счетчика нет. Следовательно, в цепи счетчика электрического тока также нет. При воздействии радиоактивных излучений в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к аноду счетчика, площадь которого значительно меньше площади катода, приобретают кинетическую энергию, достаточную для дополнительной ионизации атомов газовой среды. Выбитые при этом электроны также производят ионизацию. Таким образом, одна частица радиоактивного излучения, попавшая в объем смеси газового счетчика, вызывает образование лавины свободных электронов. На нити счетчика собирается большое количество электронов. В результате этого положительный  потенциал резко уменьшается и возникает электрический импульс. Регистрируя количество импульсов тока, возникающих в единицу времени, можно судить, об интенсивности радиоактивных излучений.

     Дозиметрические приборы предназначаются для:

     контроля  облучения — получения данных о поглощенных или экспозиционных дозах излучения людьми и сельскохозяйственными животными;

     контроля  радиоактивного заражения радиоактивными веществами людей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защиты, одежды, продовольствия, воды, фуража и других объектов;

     радиационной  разведки — определения уровня радиации на местности

     Кроме того, с помощью дозиметрических  приборов может быть определена наведенная радиоактивность в облученных нейтронными  потоками различных технических  средствах, предметах и грунте.

     Для радиационной разведки и дозиметрического контроля на объекте используют дозиметры и измерители мощности экспозиционной дозы.

     Комплекты индивидуальных дозиметров ДП-22В и ДП-24, имеющих дозиметры карманные прямо показывающие ДКП-50А, предназначенные для контроля экспозиционных доз гамма облучения, получаемых людьми при работе на зараженной радиоактивными веществами местности или при работе с открытыми и закрытыми источниками ионизирующих излучений.

     Комплект  дозиметров ДП-22В (рис.) состоит из зарядного  устройства   типа ЗД-5 и 50 индивидуальных дозиметров карманных прямо показывающих типа ДКП-50А. В отличие от ДП-22В комплект дозиметров ДП-24  пять дозиметров ДКП-50А.

     Зарядное  устройство  предназначено для  зарядки дозиметров ДКП-50А. В корпусе ЗД-5 размещены: преобразователь напряжения, выпрямитель высокого напряжения, потенциометр-регулятор напряжения; лампочка для подсвета зарядного гнезда, микро выключатель и элементы питания. На верхней панели устройства находятся: ручка потенциометра , зарядное гнездо  с колпачком и крышка отсека питания . Питание осуществляется от двух сухих элементов типа 1,6-ПМЦ-У-8, обеспечивающих непрерывную работу прибора не менее 30 ч при токе потребления 200 мА. Напряжение на выходе зарядного устройства плавно регулируется в пределах от 180 до     250 В.

     Дозиметр  карманный прямо показывающий ДКП-50А  предназначен для измерения экспозиционных доз гамма-излучения. Конструктивно он выполнен в форме авторучки . Дозиметр состоит из дюралевого корпуса , в котором расположены ионизационная   камера с конденсатором, электроскоп, отсчетное устройство и зарядная часть.

     Основная  часть дозиметра—малогабаритная ионизационная камера , к которой подключен конденсатор с электроскопом. Внешним электродом системы камера — конденсатор является дюралевый цилиндрический корпус , внутренним электродом — алюминиевый стержень .  

                 Электроскоп образует изогнутая часть внутреннего электрода (держатель) и приклеенная к нему платинированная визирная нить (подвижной элемент) .

     В передней части корпуса расположено отсчетное устройство- микроскоп с 90-кратнмм увеличением, состоящий из окуляра и шкалы . Шкала имеет 25 делений .Цена одного деления соответствует двум рентгенам. Шкалу и  окуляр крепят фасонной гайкой.

     В задней части корпуса находится  зарядная часть, состоящая из диафрагмы  с подвижным контактным штырем . При нажатии штырь замыкается с внутренним электродом ионизационной камеры. При снятии нагрузки контактный штырь диафрагмой возвращается в исходное положение. Зарядную часть дозиметра предохраняет от загрязнения защитная оправа . Дозиметр крепится к карману одежды с помощью держателя .

     Принцип действия дозиметра подобен  действию простейшего электроскопа. В процессе зарядки дозиметра визирная нить  электроскопа отклоняется   от внутреннего   электрода  под влиянием сил электростатического отталкивания. Отклонение нити зависят от приложенного напряжения, которое при зарядке регулируют и подбирают так, чтобы изображение визирной нити

     совместилось  с отсчетного устройства.

     При воздействии гамма-излучения на заряженный дозиметр в рабочем объеме камеры возникает ионизационный ток. Ионизационный ток уменьшает первоначальный заряд конденсатора и: камеры» а следовательно, и потенциал внутреннего электрода. Изменение  потенциала, измеряемого электроскопом,пропорционально экспозиционной дозе гамма-излучения. Изменение потенциала внутреннего электрода приводит к уменьшению сил электростатического отталкивания между визирной нитью и держателем электроскопа .В результате визирная нить сближается с держателем, а изображение ее перемещается по шкале отсчетного устройства. Держа дозиметр против света и наблюдая через окуляр за нитью, можно в любой момент произвести отсчет полученной экспозиционной дозы излучения.

     Дозиметр  ДКП-50А обеспечивает измерение индивидуальных экспозиционных доз гамма-излучения в диапазоне от 2 до 50 Р при мощности экспозиционной дозы излучения от 0,5 до 200 Р/ч. Саморазряд дозиметра в нормальных условиях не превышает двух делений за сутки.

     Зарядка дозиметра ДКП-50А производится перед  выходом на работу в район радиоактивного заражения (действия гамма-излучения) в следующем порядке:

     отвинтить  защитную оправу дозиметра (пробку со  стеклом) и защитный колпачок зарядного гнезда ЗД-5; ручку    потенциометра    зарядного устройства повернуть влево до отказа; дозиметр вставить в зарядное гнездо зарядного    устройства, при   этом включается подсветка зарядного гнезда и высокое напряжение;

     наблюдая  в окуляр, слегка нажать на дозиметр и, поворачивая ручку потенциометра вправо, установить нить на «О» шкалы, после чего вынуть дозиметр из зарядного гнезда;

     проверить положение нити на свет: ее изображение  должно быть на отметке "0", завернуть защитную оправу

     дозиметра    и    колпачок    зарядного  гнезда. Экспозиционную   дозу   излучения   определяют по поло-нити на отсчетного устройства.

     Отчет необходимо производить при вертикальном положении нити, чтобы исключить  влияние на показание дозиметра  прогиба нити от веса.

     Комплект  ИД-1 для поглощенных доз гамма нейтронного излучения. Он состоит из индивидуальных дозиметров ИД-1 и зарядного устройства ЗД-6. Принцип работы дозиметра ИД-1 аналогичен принципу работы дозиметров для измерения экспозиционных доз гамма-, излучения (например, ДКП-50А).