Современные дозиметрические приборы

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.  Приборы, предназначенные  для измерения доз ионизирующих излучений или величин, связанных  с дозами. Дозиметрические приборы  могут служить для измерения  доз одного вида излучения (g-дозиметры, нейтронные дозиметры и т. д.) или  смешанного излучения. Дозиметрические  приборы для измерения экспозиционных доз рентгеновского и g-излучений  обычно градуируют в рентгенах и  называются рентгенметрами. Дозиметрические  приборы для измерения эквивалентной  дозы, характеризующей степень радиационной опасности, иногда градуируют в бэрах  и их часто называют бэрметрами. Радиометрами измеряют активности или концентрацию радиоактивных веществ .

  Типичная блок-схема  показана на рис. 1.

 

 

 

В детекторе происходит поглощение энергии излучения, приводящее к  возникновению радиационных эффектов, величина которых измеряется с помощью  измерительных устройств. По отношению  к измерительной аппаратуре детектор является датчиком сигналов. Показания  Дозиметрические приборы регистрируются выходным устройством (стрелочные приборы, самописцы, электромеханические счётчики, звуковые или световые сигнализаторы  и т. п.).

 

  В зависимости от  типа детектора различают: ионизационные  дозиметры, сцинтилляционные, люминесцентные, полупроводниковые, фотодозиметры и т. д

Дозиметрические приборы  классифицированы по назначению, типу детекторов, измерению вида излучений, характеру электрических выходных сигналов детектора, преобразуемых  электронной схемой.

По назначению все приборы  делятся на следующие группы.

Индикаторы — простейшие приборы, применяемые для обнаружения  ионизирующих бета- и гамма-излучений  и ориентировочной оценки мощности дозы. Эти приборы имеют простейшие электрические схемы со световой и звуковой сигнализацией. При помощи индикаторов определяют возрастает или убывает мощность дозы. Детектором служит газоразрядный счетчик Гейгера.

Рентгеномеры предназначены для измерений мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений в диапазоне от сотых долей рентгена до нескольких рентген в час (Р/ч). В качестве детекторов в рентгенометрах применяются ионизационные камеры или газоразрядные счетчики.

Радиомеры (измерители радиоактивности) применяются для обнаружения и определения степени радиоактивного заражения поверхностей, оборудования, объемов воздуха, главным образом альфа- и бета-частицами, а также для измерения малых уровней гамма-излучений. Детекторами в радиометрах служат газоразрядные и сцинтилляторные счетчики.

Дозиметры предназначены  для определения суммарной дозы облучения гамма-излучениями, полученной персоналом рентгенологов и радиологов и др. Индивидуальные дозиметры представляют собой миниатюрные и малогабаритные ионизационные камеры или фотокассеты  с пленкой.

Набор, состоящий из комплекта  ионизационных камер и зарядно-измерительного устройства, представляет собой комплект индивидуального дозиметрического контроля. В качестве детекторов в  комплекте применяются ионизационные  камеры, торцовые счетчики и счетчики на фотосопротивлениях. Дозиметры применяются  для измерения всех видов ионизирующих излучений, а также нейтронных потоков.

Все дозиметрические приборы  по принципу действия разделены на дискретные (импульсные) и непрерывные (аналоговые). В первых — частицы  или фотоны контролируемого излучения  преобразуются детекторами в  последовательные короткие импульсы электрических  сигналов, т.е. электрическая схема  выполняет функцию преобразования и усиления сигналов.

Во вторых — детектор преобразует  действующее на него излучение в  непрерывный постоянный ток и  электрическая схема выполняет  функцию усиления и преобразования постоянного тока.

Современные дозиметрические  приборы работают на основе ионизационного метода и их основными узлами являются:

1) детекторы ионизирующих  излучений как основные элементы  датчиков информации (ионизационные  камеры, газоразрядные счетчики  или сцинтилляторы);

2) электронные схемы преобразования  импульсов;

3) измерительные (показывающие, регистрирующие, цифропечатающие и  др.) приборы, шкалы которых отградуированы  непосредственно в единицах тех  физических величин, для которых  предназначен прибор.

Дозиметрические приборы  по конструктивному оформлению разделены  на четыре группы:

1) индивидуальные (карманные), предназначенные для измерения  дозы облучение, полученной за  время их ношения;

2) носимые, с автономным  питанием, конструктивное оформление  которых позволяет измерять дозу  во время их ношения;

3) переносимые, конструкция  которых позволяет переносить  их в выключенном состоянии,  например, настольные приборы;

4) стационарные, конструкция  которых не предусматривает возможности  их переноски. К стационарным  относятся приборы на катках  и роликах.

Приборы индивидуального  контроля используются для измерения  поглощенной дозы, полученной их владельцем. Для этой цели предназначены три  типа приборов: карманные конденсаторные камеры; карманные электрокамеры; фотопленочные дозиметры.

Показания дозиметров (из комплекта  индивидуальных) считываются со шкалы  зарядно-измерительного устройства. Зарядка  ионизационных камер производится на этом же устройстве.

В отличие от конденсаторных камер дозиметры с непосредственным отсчетом показывают величину полученной дозы в данный момент времени и  особенно удобны при работах в  условиях повышенной радиоактивности, например, при ремонтных и аварийных  работах.

Фотопленочный дозиметр —  наиболее надежный прибор для индивидуального  контроля и особенно ценен тем, что  дает итоговые данные поглощенной дозы, обеспечивая достоверные результаты за относительно длительное время. На его работу не влияют комнатная температура, влажность, солнечный свет, механические удары и другие факторы.

При применении дозиметрических  приборов используются следующие, наиболее часто употребляемые термины.

 

Пределы (диапазоны) измерений  — минимальное и максимальное значения измеряемой величины, в пределах которых погрешность измерений  не превышает основную.

Диапазон сигнализации или  пороговая чувствительность — минимальное  или максимальное значение контролируемой величины, в пределах которой устанавливается  порог включения сигнального  устройства.

Основная погрешность  измерения — максимальная возможная  разница между обсчитываемым  и истинным значением измеряемой величины, отнесенная к номинальному значению рабочего диапазона прибора. В основную погрешность входят погрешности  градуировки и индикатора, а также  статистическая погрешность.

 

Дополнительная погрешность  — изменение показаний индикатора при воздействии дестабилизирующих  факторов, отнесенное к показаниям при нормальных условиях.

 

 

По ГОСТ установлены следующие  единицы измерений в области  радиоактивности и ионизирующих излучений.

Активность-изотопа (радионуклида), в радиоактивном источнике, т.е. число актов распада данного изотопа, происходящих в единицу времени (распадов в секунду). Допускается применение внесистемной единицы Кюри; 1 Кюри = 3,7 • 1010расп/с.

 

 

Плотность потока ионизирующих частиц или квантов измеряется числом частиц или квантов в секунду  на квадратный метр. Единица измерения: альфа-частица/(см2); гамма-квантам/(с-м2).

Интенсивность излучения, отнесенная к площади поперечного сечения  сферы — энергия ионизирующего  излучения, вступающего в эту  сферу в единицу времени. Измеряется в ваттах на квадратный метр.

 

 

Поглощенная доза излучения  — количество энергии излучения, переданное среде и отнесенное к  единице массы среды. Единица  измерения — джоуль на килограмм  и рад.

Мощность поглощенной  дозы излучения измеряется в ваттах на килограмм и внесистемной единицей рад в секунду.

Мощность экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения  измеряется в амперах на килограмм  и внесистемной единицей рентген  в секунду.

 

 

Комплект индивидуальных дозиметров КИД-2 предназначен для определения  экспозиционной дозы рентгеновского и  гамма-излучения, получаемой персоналом за время работы. Комплект прибора  состоит из зарядно-измерительного пульта, дозиметров в количестве 20 и 50 штук, двух ионизационных цветовых конденсаторных камер, рассчитанных на дозу 0,05 и 1 рентген.

 

Принцип действия дозиметра  основан на измерении остаточного  заряда на конденсаторной камере. При  облучении рентгеновским или  гамма-излучением из стенок камеры выбиваются электроны, которые ионизируя воздух внутри камеры, изменяют заряд камеры пропорционально полученной дозе облучения. Остаточный заряд измеряется электрометрическим усилителем, представляющим собой катодный повторитель с микроамперметром в цепи катода, шкала которого проградуирована  в рентгенах и имеет цветовые секторы, соответствующих цвету  ионизационных камер (0,05 рентгена —  зеленый, 1 рентген — красный). Блок питания состоит из сетевого трансформатора, выпрямителя, стабилизатора и преобразователя  напряжения.

Потребляемая мощность при  питании: от сети 3,5 Вт; от батарей и  аккумуляторов 1,5 Вт.

Габариты: зарядно-измерительного пульта 228x161x130 мм; двойной камеры (дозиметра) диаметр 17 мм, длина 111 мм.

Вес зарядно-измерительного устройства 4 кг, дозиметра 60 г.

Миллирентгенометр ПМР-1М предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений в лабораторных и производственных условиях.

Электрическая схема прибора  состоит из датчика, выполненного в  виде двух ионизационных камер (суммарный  объем 300 см2), электрометрического усилителя, измерительного прибора и блока  питания.

При действии гамма-излучения  в объеме ионизационной камеры происходит ионизация воздуха и под действием  напряжения, приложенного к электродам камеры, в цепи камеры возникает  ток, который создает на входном  сопротивлении падение напряжения, пропорциональное величине мощности дозы излучения. Величина напряжения на входном  сопротивлении измеряется электрометрическим усилителем.

Питание прибора осуществляется от гальванических элементов, обеспечивая  его работу в течение 60 часов.

Сцинтлляционный гамма-дозиметр СГД-1 предназначен для измерения мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений в лабораторных и производственных условиях.

Электрическая схема дозиметра  состоит из блока фотоумножителя (датчик), усилителя постоянного тока, измерительного прибора, схемы стабилизации напряжения и преобразователя напряжения с тремя выпрямителями.

Измерение мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений основано на измерении  средней интенсивности сцинтилляций воздухо-эквивалентного сцинтиллятора, которая пропорциональна измеряемой мощности дозы. Питание прибора осуществляется от сети и от гальванических элементов.

Переносной медицинский  микрорентгенометр МРМ-2 предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений в лабораторных условиях при проверке защитных устройств.

Детектором излучения  в приборе служит ионизационная  камера сферической формы объемом 300 см3. Камера выполнена из воздухоэквивалентного материала, что позволяет измерять мощность экспозиционных доз мягкого рентгеновского излучения от 25 до 100 кэв.

Для измерения мощностей  экспозиционных доз жесткого рентгеновского излучения (от 100 кэв и выше), а также гамма-излучениия ионизационная камера закрывается алюминиевым колпаком, что необходимо для уменьшения зависимости показаний прибора при изменении энергии излучения.

При воздействии рентгеновского или гамма-излучения в объеме ионизационной камеры возникает  ионизационный ток, пропорциональный мощности экспозиционной дозы. Ионизационный  ток, протекающий по высокому сопротивлению, создает в нем падение напряжения, которое преобразуется динамическим конденсатором в переменное напряжение. Это напряжение увеличивается и  после выпрямления измеряется стрелочным прибором. Показания прибора пропорциональны  току ионизационной камеры и, следовательно, измеряемой мощности экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучения.

 

 

 

 

рис 2. Электрическая схема  гамма-дозиметра ДИМ-60

 

 

Переносной гамма-дозиметр ДИМ-60 предназначен для измерения  доз рентгеновского или гамма-излучений  в медицинских рентгеновских  и гамма-кабинетах, а также для проверки и градуировки дозиметрических приборов.

 

Принцип действия дозиметра  основан на измерении ионизационных  токов, образующихся в камерах наперсткового типа при действии излучения. Ионизационные токи измеряются специальным электроизмерительным устройством, состоящим из квадрантного электрометра, измерительных высокоомных сопротивлений и измерений.

При измерении мощности дозы излучения (ионизационного тока в камере) по высокоомному сопротивлению, включенному между парами квадрантов электрометра, протекает ток, создавая падение напряжения. Между квадрантами возникает разность потенциалов и пара квадрантов поворачивается. Угол поворота отмечается по отклонению светового показателя.