Современные дозиметрические приборы

При измерении дозы излучения  включается конденсатор. Заряд изолированной  системы (конденсатор, квадранты, кабель и т.д.) при облучении камеры К  постепенно изменяется, что ведет  к изменению потенциала. Разность потенциалов между парами квадрантов постепенно изменяется и световой показатель перемещается по шкале, после прекращения  облучения он останавливается на определенной отметке шкалы. Угол отклонения пары квадрантов пропорционален заряду, полученному системой за время облучения.

Напряжение на квадранты  электрометра и внутренний электрод камеры подается от выпрямителя со стабилизаторами напряжения.

Переносной широкодиапазонный  дозиметр нейтронов ДН-А-1 предназначен для определения дозы нейтронного  излучения. Регистрация нейтронов  осуществляется при помощи комбинированного сцинтиляционного дозиметрического детектора и фотоумножителя.

Детектор быстрых нейтронов  представляет собой твердую взвесь зерен люминофора (сернистый цинк) в водородсодержа-щем веществе (органическое стекло). Регистрация происходит по протонам отдачи, возникающим в водородсодержащей среде детектора и попадающим в люминофор.

Детектор тепловых нейтронов  представляет собой сплав сернистого цинка с борным ангидридом. Тепловые нейтроны регистрируются по продуктам  реакций в боре, которые вызывают вспышки в люминофоре.

Чувствительность детектора  к нейтронам промежуточных энергий  определяется габаритами световода-замедлителя и эффективностью помещенного в его центре детектора тепловых нейтронов. Промежуточные нейтроны регистрируются в световоде-замедлителе до тепловых энергий.

Нейтроны, попадая в детектор, вызывают вспышки, которые через  световоды воздействуют на фотокатод электронного умножителя, где преобразуются в импульсы тока. Эммитерный повторитель согласует высокоомный выход ФЭУ и гамма-фона. Нормализатор преобразует импульсы дискриминатора в стандартные по амплитуде импульсы напряжения, поступающие на измеритель средней скорости счета. На выходе измерителя скорости счета выделяется напряжение, пропорциональное среднему числу зарегистрированных импульсов в единицу времени. Индикация полученного напряжения осуществляется при помощи микроамперметра.

Источник световых вспышек, работающий от импульсов напряжения преобразователя, служит для проверки работоспособности дозиметра. Контрольные  сигналы в 6—10 раз превосходят  уровни сигналов от детектора, что позволяет  производить проверку в мощных полях  нейтронов и гамма-квантов.

Питание всей схемы дозиметра  производится от общего блока питания. Высокое напряжение для питания  фотоумножителя получается от внутреннего преобразователя с умножением напряжения.

Диапазон измерений мощностей  доз нейтронного излучения от 0,3 до 3 ООО мбэр/ч разбит на четыре поддиапазона:

I... 0,3—3; II... 3—30; III... 30—300; IV... 300—3 000.

Сигнально-измерителъный двухканальный дозиметр УСИТ-2 предназначен для дистанционного измерения мощности дозы гамма-излучения и сигнализации о превышении установленного уровня мощности дозы в местах расположения детекторов (Рис. 3.20). Дозиметр обеспечивает измерение интенсивности гамма-излучения в большом диапазоне, для перекрытия которого используются два вида детекторов (датчиков).

Датчик УСИТ-1-2А со счетчиком  типа СТС-8 реагирует на гамма-излучение  в диапазоне 0,01—3 мкр/сек, а датчик УСИТ-1-2Б со счетчиком типа СИ-13Г — в диапазоне 0,3—1 000 мкр/сек.

Импульсы напряжения, возникающие  в счетчике под действием гамма-квантов, через согласующие трансформаторы по кабелю длиной до 200 м поступают на вход нормализаторов соответствующих каналов. Усиленные и сформированные импульсы поступающие на интегрирующие схемы, создают напряжения, величина которых пропорциональна скорости поступления импульсов.

При увеличении мощности дозы гамма-излучения увеличивается число  импульсов, генерируемых счетчиками, и  соответственно возрастают напряжения на интегрирующих схемах. Это напряжение контролируется пороговыми схемами  соответствующих каналов.

В случае превышения установленной  мощности дозы гамма-излучения пороговая  схема включает внутреннюю и внешнюю  сигнализацию (или исполнительный механизм).

Измерение величины мощности дозы гамма-излучения в месте  расположения датчиков производится путем  подключения канала измерения к  одному из датчиков, по показанию стрелочного  прибора, шкала которого проградуирована  в импульсах и секунду. Предусмотрена  возможность подключения самопишущего потенциометра ПС 1 —01. Для подключения  внешней сигнализации и исполнительных механизмов имеется по дне группы

замыкающих контактов  на канал.

 

 

Кроме того, с помощью дозиметрических  приборов может быть определена наведенная радиоактивность 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) состоит из зарядного  устройства типа ЗД-5 и 50 индивидуальных  дозиметров карманных прямо показывающих 2 типа ДКП-50А. В отличие от  ДП-22В комплект дозиметров ДП-24) имеет 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, микровыключатель 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 30ч при токе потребления 200мА. Напряжение на выходе зарядного  устройства плавно регулируется в пределах от 180 до 250В.  

 

  Дозиметр контрольный   прямопоказывающий ДКП-50А предназначен для измерения экспозиционных доз гамма-излучения. Конструктивно он выполнен в форме авторучки.

 

  В случае ионизационных  камер состав газа и вещества  стенок выбирают таким, чтобы  при тождественных условиях облучения  обеспечивалось одинаковое поглощение  энергии (в расчёте на единицу  массы) в камере и биологической  ткани. В Дозиметрические приборы  для измерения экспозиционных  доз камеры наполняют воздухом. Пример ионизационного дозиметра  — микрорентгенметр МРМ-2. Прибор снабжён сферической ионизационной камерой и обеспечивает диапазон измерения от 0,01 до 30 мкр/сек для излучений с энергиями фотонов от 25 кэв до 3 Мэв. Отсчёт показаний производится по стрелочному прибору.

 

  Прибор СД-1-М служит  для предупреждения о превышении  заданной величины мощности дозы g-излучения. Детектором служит  Гейгера — Мюллера счётчик,  помещённый в цилиндрический  чехол. Прибор снабжён звуковой  и световой сигнализацией, которая  срабатывает при превышении заданной величины мощности дозы. Порог срабатывания регулируется в пределах от 2 до 10 мр/сек. Внешняя сигнализация может быть удалена на расстояние до 250 м от датчика; она автоматически отключается при уменьшении уровня излучения ниже порога срабатывания.

 

  Прибор СУ-1 предназначен  для автоматического контроля  загрязнённости a- и b-активными веществами поверхностей тела и одежды человека. Он имеет несколько газоразрядных счётчиков, расположенных так, что счётчики регистрируют излучение со всей поверхности тела человека. На специальном световом табло, изображающем силуэт человека, загораются световые сигналы, показывающие места превышения допустимых норм загрязнения.

 

 

  Индивидуальные дозиметры  ДК-0,2 в виде цилиндров размером  с обычный карандаш приспособлены  для ношения в кармане (рис. 3).

 

 

 

(рис. 3)

 

В цилиндре размещены миниатюрная  ионизационная камера и однонитный электрометр. Отклонение нити электрометра и отсчёт дозы производятся визуально с помощью оптического устройства со шкалой, проградуированной в мр. Ионизационная камера играет роль конденсатора, который разряжается в результате ионизации воздуха (между электродами) под действием ионизирующего излучения. Степень разрядки конденсатора фиксируется по отклонению нити электрометра и однозначно определяет дозу излучения (дозиметр предварительно заряжается с помощью специального зарядного устройства).

 

  В сцинтилляционных  приборах световые вспышки, возникающие  в сцинтилляторе под действием  излучения, преобразуются с помощью  фотоэлектронного умножителя в  электрические сигналы, которые  затем регистрируются измерительным  устройством.

 

  В люминесцентных приборах  используется тот факт, что люминофоры  способны накапливать поглощённую  энергию излучения, а затем  освобождать её путём люминесценции  под действием дополнительного  возбуждения, которое осуществляется  либо нагревом люминофора, либо  его облучением. Интенсивность световой  вспышки люминесценции, измеряемая  с помощью специальных устройств,  пропорциональна дозе излучения.  В зависимости от механизма  люминесценции и способа дополнительного  возбуждения различают термолюминесцентные  и радиофотолюминесцентные дозиметры.  Особенностью люминесцентных дозиметров  является способность сохранять информацию о дозе; в нужный момент информация может быть получена путём дополнительного возбуждения. Дальнейшим развитием люминесцентных дозиметров явились Дозиметрические приборы, основанные на термоэкзоэлектронной эмиссии. При нагреве некоторых люминофоров, предварительно облучённых ионизирующим излучением, с их поверхности вылетают электроны (экзоэлектроны). Их число пропорционально дозе излучения в веществе люминофора. Экзоэлектроны обладают очень малыми энергиями (до 10 эв) и их регистрация затруднительна. В одном из экспериментальных вариантов такого дозиметра люминофор помещается внутрь газоразрядного счётчика, что позволяет зарегистрировать экзоэлектроны.

 

К числу устройств, накапливающих  информацию о дозе излучения, относятся  дозиметрические приборы, в которых  детектором служат специальные сорта  фоточувствительных плёнок. Оптическая плотность почернения (после химической обработки) является мерой дозы излучения.

 

Для обнаружения радиоактивных  излучений (нейтронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) используют их способность  облучать вещество среды, в которой  они распространяются. В следствии  облучения какого либо материала  происходит изменение физических и  химических параметров в материале. 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. Именно по этим изменениям можно обнаружить источники радиоактивного излучения, также по ним можно  определить какое это излучение  и дать какую-то его оценку. Основными  методами для обнаружения и измерения  ионизирующих излучений являются: сцинтилляционный, фотографический, химический, ионизационный.

 

Сцинтилляционный метод. Данный метод стали применять  раньше других. Он сыграл большую роль в развитии ядерной физики. В физике сцинтилляцией называют вспышку  света, возникающую при попадании  заряженной частицы в среду, обладающую способностью люминесцировать. В некоторых  люминофорах, например в сернистом  цинке, сцинтилляция (световая вспышка), вызванная заряженными частицами, является достаточно яркой и может  наблюдаться невооруженным глазом.

 

Первый прибор, основанный на использовании сцинтилляции, - спинтарископ был изобретен Круксом в 1903 году. Он представлял собой маленькую цилиндрическую камеру, дно которой было покрыто люминофором. Внутрь камеры помещали иглу, на острие которой находилось небольшое количество радиоактивного вещества. Вылетевшие из него заряженные частицы попадали на люминофор и вызывали сцинтилляции, которые наблюдали визуально и подсчитывали с помощью лупы, находившейся в верхней части камеры. В настоящее время спинтарископ не применяют, но метод сцинтилляций не утратил своего значения, а получил современное техническое выражение и широко используется в науке и технике.

 

Исходя из всего ранее  сказанного, можно сделать вывод  о том, что дозиметрические приборы  полезны в наше время

 

. Они делают работу  намного проще и безопаснее, помогают  определить ту или иную степень  радиационной опасности, обнаружения  и определения степени радиоактивного  заражения поверхностей, оборудования, объемов воздуха, особенно удобны  при работах в условиях повышенной  радиоактивности, при ремонтных  и аварийных работах. Их отрицательная  сторона заключается в высокой  себестоимости.