Пн–Пт: 09:00–17:00 brom@brom.ua

Що таке дозиметри | Види, типи, пристрій

Для вимірювання дози або потужності дози іонізуючого випромінювання за деякий проміжок часу, наприклад, за період перебування на деякій території або за робочу зміну, використовуються дозиметри. І сьогодні ми розглянемо, що це таке. Вимірювання вищеописаних радіоактивних величин називається дозиметрією. Незважаючи на те, що чорнобильська аварія все більше йде в минуле, на території України, як і раніше, маса джерел штучної та природної радіації, тому контроль її рівня буде потрібний завжди - як спеціальним службам (від надзвичайних ситуацій до прикордонників), так і кожному з нас, на побутовому рівні, якщо ми хочемо бути впевнені у радіаційній чистоті продуктів харчування, будматеріалів, посилок тощо.

Іноді так не зовсім точно називають радіометр - прилад для вимірювання активності радіонукліду в джерелі або зразку (в обсязі рідини, газу, аерозолю, на забруднених поверхнях) або щільності потоку іонізуючих випромінювань для перевірки на радіоактивність підозрілих предметів та оцінки радіаційної обстановки в даному місці момент. Вимірювання вищеописаних величин називається радіометрією.
Рентгенометр - різновид радіометра для вимірювання потужності гамма-випромінювання.

Побутові прилади, як правило, комбіновані, мають обидва режими роботи з перемиканням «дозиметр»-«радіометр», світлову та (або) звукову сигналізацію та дисплей для відліку вимірювань. Їхня маса від 400 до декількох десятків грамів, розмір дозволяє покласти їх у кишеню. Деякі сучасні моделі можна надіти на руку, як годинник. Час безперервної роботи від однієї батареї від кількох діб до кількох місяців.

Діапазон вимірювання побутових радіометрів, як правило, від 10 мікрорентген на годину до 9.999 мілірентген на годину (0.1-99.99 мікрозиверт на годину), похибка вимірювання до ±30%

Детектором (чувствительным элементома, служащим для преобразования явлений, вызываемых ионизирующими излучениями в электрический или другой сигнал, легко доступный для измерения) может являться ионизационная камера, счётчик Гейгера, сцинтиллятор, полупроводниковый диод и др.

ІОНІЗАЦІЙНА КАМЕРА

Це газонаповнений датчик, призначений для вимірювання рівня іонізуючого випромінювання.

  • Вимірювання потоку радіації відбувається шляхом вимірювання рівня іонізації газу в робочому об'ємі камери між двома електродами.
  • Між електродами створюється різниця потенціалів.
  • За наявності іонів у газі між електродами виникає іонний струм, який може бути виміряний. Струм за інших рівних умов пропорційний швидкості виникнення іонів і, відповідно, потужності дози опромінення.

У широкому сенсі до іонізаційних камер відносять також пропорційні лічильники та лічильники Гейгера-Мюллера. У цих приладах на основі яких побудовані дозиметри використовується явище так званого газового посилення за рахунок вторинної іонізації — у сильному електричному полі електрони, що виникли при прольоті іонізуючої частки, розганяються до достатньої енергії, щоб у свою чергу іонізувати молекули газу. У вузькому значенні іонізаційна камера — це газонаповнений іонізаційний детектор, що працює поза режимом газового підсилення.

Газ, яким заповнюється іонізаційна камера, зазвичай є інертним (або їх сумішшю) з додаванням легко іонізуючого з'єднання (зазвичай вуглеводню, наприклад, метану або ацетилену). Відкриті іонізаційні камери (наприклад, детектори диму) заповнені повітрям.

Іонізаційні камери бувають струмовими (інтегруючими) та імпульсними. В останньому випадку на анод камери збираються електрони, що швидко рухаються (за час порядку 1 мкс), тоді як повільно дрейфують важкі позитивні іони не встигають за цей час досягти катода. Це дозволяє реєструвати окремі імпульси кожної частки. У такі камери вводять третій електрод - сітку, розташовану поблизу анода і екранує його від позитивних іонів.

ЛІЧИЛЬНИК ГЕЙГЕРА-МЮЛЕРА

Лічильник Гейгера або Гейгера-Мюллера (оскільки був розроблений в кооперації між двома вченими, на ім'я яких він і був названий) - це газорозрядний прилад для підрахунку кількості іонізуючих частинок, що потрапили в нього. Є газонаповненим конденсатором, що пробивається при прольоті іонізуючої частинки через обсяг газу. Додаткова електронна схема забезпечує лічильник живленням (зазвичай, щонайменше 300В), забезпечує, за необхідності, гасіння розряду і підраховує кількість розрядів через лічильник.

Счётчики Гейгера разделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся (не требующие внешней схемы прекращения разряда). Чувствительность счётчика определяется составом газа, его объёмом и материалом (и толщиной) его стенок.

У побутових дозиметрах виробництва СРСР та Росії зазвичай застосовуються 400-вольтові лічильники:

  • «СБМ-20» (за розмірами — трохи товщі олівця), СБМ-21 (як сигаретний фільтр, обидва зі сталевим корпусом, придатний для жорсткого гамма-і бета-випромінювань));
  • «СІ-8Б» (зі слюдяним вікном у корпусі, придатний для вимірювання м'якого бета-випромінювання).

Широке застосування лічильників пояснюється високою чутливістю, можливістю реєструвати різного роду випромінювання, порівняльною простотою та дешевизною установки.

Циліндричний лічильник складається з металевої трубки або металізованої зсередини скляної трубки та тонкої металевої нитки, натягнутої по осі циліндра. Нитка служить анодом, трубка – катодом. Трубка заповнюється розрідженим газом, найчастіше використовують благородні гази аргон і неон. Між катодом та анодом створюється напруга близько 1500 В.

Робота ґрунтується на ударній іонізації. Гама – кванти, що випускаються радіоактивним ізотопом, потрапляючи на стінки лічильника, вибивають із нього електрони. Електрони, рухаючись у газі та зіштовхуючись з атомами газу, вибивають з атомів електрони та створюють позитивні іони та вільні електрони. Електричне поле між катодом та анодом прискорює електрони до енергій, за яких починається ударна іонізація. Виникає лавина іонів, і струм через лічильник різко зростає. При цьому на опорі R утворюється імпульс напруги, який подається в пристрій, що реєструє. Щоб лічильник зміг реєструвати наступну частинку, що потрапила в нього, лавинний заряд потрібно погасити. Це відбувається автоматично. У момент появи імпульсу струму на опорі R виникає велике падіння напруги, тому напруга між анодом і катодом різко зменшується настільки, що розряд припиняється, і лічильник знову готовий до роботи.

Важливою характеристикою лічильника є ефективність. Не всі гамма-фотони, що потрапили на лічильник, дадуть вторинні електрони і будуть зареєстровані, тому що акти взаємодії гамма-променів з речовиною порівняно рідкісні, частина вторинних електронів поглинається в стінках приладу, не досягнувши газового обсягу.

Ефективність лічильника залежить від товщини стінок лічильника, їх матеріалу та енергії гама – випромінювання.

  1. Найбільшу ефективність мають лічильники, стінки яких виготовлені з матеріалу з великим атомним номером Z , тому що при цьому збільшується утворення вторинних електронів.
  2. Крім того, стінки лічильника мають бути досить товстими. Товщина вибирається із умови її рівності довжині вільного пробігу вторинних електронів у матеріалі стінки. При великій товщині стінки вторинні електрони не пройдуть у робочий об'єм лічильника, і виникнення імпульсу струму не відбудеться.
  3. Оскільки гамма-випромінювання слабо взаємодіє з речовиною, то зазвичай ефективність гамма - лічильників також мала і становить всього 1-2%.

Іншим недоліком лічильника Гейгера – Мюллер є те, що він не дає можливість ідентифікувати частинки і визначати їх енергію. Ці недоліки відсутні у сцинтиляційних лічильниках.

Сцинтилятори

Сцинтилятори - речовини, що мають здатність випромінювати світло при поглинанні іонізуючого випромінювання (гамма-квантів, електронів, альфа-часток тощо). Як правило, кількість фотонів для даного типу випромінювання, що випромінюється, приблизно пропорційно поглиненої енергії, що дозволяє отримувати енергетичні спектри випромінювання. Сцинтиляційні детектори ядерних випромінювань – основне застосування сцинтиляторів. У сцинтиляційному детекторі світло, випромінюване при сцинтиляції, збирається на фотоприймачі (як правило, це фотокатод фотоелектронного помножувача - ФЕУ, значно рідше використовуються фотодіоди та інші фотоприймачі), перетворюється на імпульс струму, посилюється та записується тією чи іншою реєструючою системою.

Схожі статті

Про рентгенівське випромінювання

Чи небезпечні рентгенівські промені? Але і без них вже важко уявити наше життя