МЕТОДЫ ИОНИЗИРУЮESИЛЬНОГО ОБНАРЯЖЕНИЯ

Физические основы регистрации излучений

Детектор
Предусилитель
Усилитель
Высоковольтный блок
Преобразователь
Регистрирующее
устройство
Блок питания
Структурная схема установки регистрации
ионизирующего излучения
15

В зависимости от характера взаимодействия
ионизирующего излучения с веществом различают
следующие методы его регистрации:
ионизационные;
сцинтилляционные;
полупроводниковые;
фотоэмульсионные;
химические;
калориметрические и др.
12

Экспериментальные методы ионизирующих излучений

Для изучения ядерных явлений были разработаны многочисленные методы
регистрации элементарных частиц и излучений.
Рассмотрим некоторые из них, которые наиболее широко используются.
Экспериментальные
методы регистрации
ионизирующих излучений
Метод
толстослойных
эмульсий
Камера Вильсона
Счетчик
Гейгера
Пузырьковая
камера

Одна из основных характеристик детектора –
эффективность регистрации излучения, равная
отношению энергии, поглощенной в чувствительном
объеме, к энергии излучения, проходящей через этот
объем.
Измерительная аппаратура характеризуется
чувствительностью, которая определяется
минимальным уровнем регистрируемого сигнала
детектора.
13

Разнообразные регистрирующие устройства
обязательно содержат следующие составные части:
детектор для преобразования энергии ионизирующего
излучения в другие формы энергии, более удобные
для регистрации (электрическую, световую, тепловую
и т. д.);
усилитель электрических сигналов;
устройство для преобразования электрических
сигналов по амплитуде, форме, количеству и
длительности;
показывающее или регистрирующее устройство для
преобразования электрического сигнала в
воспринимаемую человеком форму;
блок питания.
14

Метод сцинтилляций 1 – камера; 2 – основание; 3 – радиоактивный источник; 4 – люминесцирующий экран; 5 – микроскоп.

Спинтарископ
Спинтарископ – простейший
сцинтилляционный счетчик,
позволяющий
непосредственно
наблюдать проявления
отдельных альфа-частиц.
Основными деталями
спинтарископа является
экран, покрытый слоем
сульфида цинка, и лупа.
Альфа-радиоактивный
препарат помещен на
кончике иглы вблизи
экрана. При попадании
альфа-частицы в кристалл
сульфида цинка возникает
вспышка света, которую
можно зарегистрировать
при наблюдении через лупу.
Метод сцинтилляций
1 – камера; 2 – основание; 3 – радиоактивный источник;
4 – люминесцирующий экран; 5 – микроскоп.

При взаимодействии
радиоактивных излучений со средой
происходит ионизация и возбуждение ее
нейтральных атомов и молекул. Эти
процессы приводят к существенным
изменениям физико-химических свойств
облучаемой среды, которые можно
регистрировать. В зависимости от того,
какое физико-химическое явление
регистрируется, различают следующие
методы измерения ионизирующих излучений:
фотографический, химический, люминесцентный,
сцинтилляционный, ионизационный.

Фотографический
методоснован на измерении 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
дозе облучения. Сравнивая плотность
почернения с эталоном, определяют дозу
облучения, полученную пленкой.

Химический методоснован
на том, что молекулы некоторых веществ
в результате воздействия ионизирующих
излучений распадаются, образуя новые
химические соединения. Количество вновь
образованных химических веществ можно
определить различными способами.
Наиболее удобным для этого
является
способ, основанный на изменении плотности
окраски реактива, с которым вновь
образованное химическое соединение
вступает в реакцию. Так,
хлороформ при облучении разлагается с
образованием соляной кислоты, которая
дает цветную реакцию с красителем,
добавленным к хлороформу. По плотности
окраски судят о дозе облучения.

Люминесцентный
метод основан на способности некоторых
веществ (активированное серебро,
метафосфорное стекло, фтористый кальций)
накапливать энергию от ионизирующих
излучений. Затем при нагревании или
освещении ультрафиолетовыми лучами
они отдают накопленную энергию, которую
можно измерить в лаборатории
(термолюминесцентные и стеклянные
дозиметры).

Сцинтилляционный
метод основан на способности
некоторых веществ (сернистый цинк,
йодистый натрий, вольфрамат кальция и
др.) испускать фотоны видимого света
под воздействием радиоактивного
излучения. Фотоны
видимого света улавливаются специальным
прибором – так называемым фотоэлектронным
умножителем, способным регистрировать
каждую вспышку.

Ионизационный
метод основан на том, что под воздействием
радиоактивных излучений в изолированном
объеме происходит ионизация воздуха
или газа. Если в облучаемом объеме
создать электрическое поле, то под его
воздействием электроны, имеющие
отрицательный заряд, будут перемещаться
к аноду, а положительно заряженные ионы
– к катоду, т.е. между электродами будет
проходить электрический ток, называемый
ионизационным током. Чем больше
интенсивность радиоактивных излучений,
тем выше сила ионизационного тока. Это
дает возможность, измеряя силу
ионизационного тока, определять
интенсивность радиоактивных излучений.
Практически этот метод воплощен в виде
специальных устройств – ионизационных
камер и газоразрядных счетчиков.

Приборы,
предназначенные для обнаружения и
измерения радиоактивных излучений,
называются дозиметрическими.

По назначению
все приборы разделяются на индикаторы,
рентгенметры, радиометры и дозиметры
(комплекты измерителей доз).

Индикаторы
предназначены для обнаружения
радиоактивного излучения и ориентировочной
оценки мощности дозы гамма-излучений.
Эти приборы имеют простейшие электрические
схемы со световой и звуковой сигнализацией.
К этой группе относят ДП-64 и др.

Рентгенометры
служат для измерений мощности дозы
гамма- и рентгеновского излучения
(уровня радиации). Сюда относят приборы
ДП-5В, МКС-АТ6130А, ИМД-7 и др.

Радиометрами
обнаруживают и определяют степень
радиоактивного загрязнения поверхностей
оборудования, одежды, продуктов и др. К
этой группе относят приборы СЗБ-04,
РКГ-0,1, КРВП-ЗАБ и др.

Дозиметры
(комплекты измерителей доз) предназначены
для определения суммарной дозы облучения,
получаемой людьми за время нахождения
их в районе действия, главным образом
гамма-излучений. К этой группе относят
приборы ДП-22В (ДП-24), ИД-1 и др.

МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Для обнаружения радиоактивных излучений (нейтронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) используют их способность облучать вещество среды, в которой они распространяются.

Вследствие 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;

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:

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. Сцинтилляции теперь наблюдают и считают не визуально, а с помощью специальных устройств, называемых сцинтилляционными счетчиками.

Важной особенностью сцинтилляционных счетчиков является их способность оценивать энергию регистрируемых частиц, поскольку интенсивность сцинтилляций пропорциональна энергии частиц.

Работает сцинтилляционный счетчик следующим образом:

При попадании частицы в сцинтиллятор она начинает взаимодействовать с некоторыми атомами плотной среды сцинтиллятора. При этом какое-то количество атомов вещества, составляющего сцинтиллятор, переходит в возбуждение.

При обратном переходе атомов в нормальное состояние происходит испусканием света, т.е. люминесценция.

Бывает два вида люминесценции – флуоресценция и фосфоресценция. В первом случае высвечивание атома происходит почти мгновенно, во втором – возбужденные молекулы находятся в метастабильном состоянии неопределенное время.

Этот метод был разработан в 1928 году советскими физиками Мысовским и Ждановым. Его сущность заключается в использовании специальных фотоэмульсий для регистрации быстрых заряженных частиц. Фотоэмульсии, применяемые для указанных целей, принято называть ядерными.

Ядерные фотоэмульсии имеют толщину слоя от 600 до 1200 мкм, в то время как толщина слоя обычных фотоэмульсий составляет всего от 10 до20 мкм.

Заряженные частицы, попадая в слой фотоэмульсии, нанесенный на фотопластинку, вызывают ионизацию молекул фотоэмульсии, вызывающую почернение ее зерен. После химической обработки фотопластинки (проявления и фиксирования) следы (треки), оставленные пролетевшими через фотоэмульсию частицами, становятся видимыми. Их наблюдают с помощью микроскопа.

По форме отмеченного трека, его длине и толщине, по плотности почерневших зерен эмульсии и по многим другим признакам можно установить вид частицы, ее энергию, скорость, направление движения и многие другие характеристики.

Одно из основных преимуществ метода толстослойных эмульсий перед другими методами регистрации частиц заключается в том, что с его помощью получают не исчезающие со временем следы частиц, которые в дальнейшем могут быть тщательно изучены.

Недостатками фотоэмульсионного метода является сложность химической обработки фотопластинок и невозможность определения момента времени, в который заряженная частица попадает в фотоэмульсию.

Этот метод основан на свойстве ионизирующих излучений менять структуру некоторых химических элементов. Например, 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.

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. 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.

Сцинтилляционный метод

Конструкция С-ФД:
1 – светозащитный слой; 2 – сцинтиллятор (ZnSe, CdS, BGO,
CWO; 3 – отражающее защитное покрытие; 4 – оптический
контакт; 5 – кремниевый фотодиод; 6 – вывод.
31

Фотографический метод
Фотографический метод был первым методом регистрации ядерного излучения. Он
основан на способности излучения разлагать галогениды серебра (AgCl, AgBr),
входящие в состав чувствительных фотоэмульсий, до металлического серебра. В
результате такого взаимодействия вдоль трека альфа- и бета-частиц выделяются зерна
серебра и при проявлении виден след пробега ядерных частиц.
Фотографический метод называется еще радиографическим и авторадиографическим и
по существу разделяется на макрографию и микрографию. Методом радиографии
можно производить качественное изучение характера распределения радиоактивных
элементов в различных объектах, а также количественные определения интенсивности
излучения.
Последнее основано на принципе потемнения пленки в месте облучения. Между
степенью потемнения (почернения) и дозой в определенных пределах существует
линейная зависимость. Измеряют плотность потемнения путем фотометрирования
проявленных пленок. Фотометрированню подвергают и эталонные пленки, облученные
известной дозой соответствующего излучения.

•Ионизационный метод основан на
регистрации эффекта ионизации, т. е. на
измерении величины заряда ионов,
возникающих под действием излучения.
Измерить ионизационный эффект можно
при помощи электрического поля,
которое
препятствует
рекомбинации
атомов и придает ионам направленное
движение
к
соответствующим
электродам.

Химический метод
Химический метод основан на том, что часть поглощенной энергии излучения
переходит в химическую, что вызывает цепь химических превращений. Определение
наличия излучения производится по выходу химических реакций. Так, например, при
облучении раствора соли Мора ионы двухвалентного железа (Fe+2) превращаются в
ионы железа трехвалентного (Fe+3); одновременно изменяются электрический
потенциал и окраска раствора, которые можно определить соответствующими
способами.

Принципиальная схема сцинтилляционного детектора:
1 – сцинтиллятор; 2 – фотокатод ФЭУ; 3 – фокусирующая
диафрагма; 4 – диноды; 5 – анод ФЭУ; 6 – делитель
напряжения; 5 – выходное сопротивление; 8 – усилитель;
9 – пересчетный прибор.
28

Камера Вильсона
Трек позитрона в первой камере Вильсона

Сцинтилляционный счетчик состоит из
сцинтиллятора, фотоэлектронного
умножителя и электронных устройств для
усиления и подсчета импульсов.
Сцинтиллятор преобразует энергию
ионизирующего излучения в кванты
видимого света, величина которых
зависит от типа частиц и материала
сцинтиллятора.
Кванты видимого света, попав на
фотокатод, выбивают из него электроны,
число которых многократно
увеличивается фотоумножителем. В
результате этого на выходе
фотоумножителя образуется
значительный импульс, который затем
усиливается и сосчитывается пересчетной
установкой.
Таким образом, за счет энергии a-или bчастицы, g-кванта или другой ядерной
частицы в сцинтилляторе появляется
световая вспышка-сцинтилляция, которая
затем с помощью фотоэлектронного
умножителя (ФЭУ) преобразуется в
импульс тока и регистрируется.
Блок-схема сцинтилляционного счетчика
1-поток регистрируемых частиц
2-сцинтиллятор
3-световод
4-фотокатод
5-фотоэлектронный умножитель
6-усилитель импульсов
7-пересчетный прибор( регистратор импульсов)
8-источник питания (высоковольтный
выпрямитель)

Камера Вильсона

Рабочий объем камеры заполнен газом, который содержит насыщенный пар. При
быстром перемещении поршня вниз газ в объеме адиабатически расширяется и
охлаждается, при этом становясь перенасыщенным. Когда в этом пространстве
пролетает частица, создающая на своем пути ионы, то на этих ионах образуются
капельки сконденсировавшегося пара. В камере возникает след траектории частицы
(трек) в виде полоски тумана.
1-ионизирующая частица
2-трек частицы
Камера Вильсона – прибор для наблюдения
движущихся с большой скоростью электрически
заряженных микрочастиц, основанный на явлении
конденсации паров вдоль их траекторий.

В обычном состоянии многие газы не обладают проводимостью, и поэтому в
цепи, в которую включены ионизационная камера или счетчик, ток не
отмечается. При облучении указанных детекторов в их ионизационном
пространстве возникают отрицательные и положительный ионы,
приобретающие в электрическом поле направленное движение.
Отрицательные ионы движутся к положительно заряженному электроду, а
положительные — к отрицательному. В цепи возникает определенной
величины ионизационный ток, который измеряется соответствующими
приборами.
Вследствие Радиоактивные излучения и частицы ионизацизируют газ
и он становится проводящим

Полупроводниковый метод

Строение германиевого детектора
Основной недостаток германиевых детекторов – они должны
использоваться при температуре жидкого азота. В детекторную
сборку входит вакуумный сосуд Дьюара для хранения жидкого азота.
Ge(Li) детекторы должны быть всегда охлажденными, даже при
хранении, так как ионы лития уйдут и детекторы станут негодными.
33

«Ветеринарная радиобиология»
Тема лекции:
Взаимодействие ионизирующих излучений с
веществом. Методы обнаружения и
регистрации ионизирующих излучений

Продолжение таблицы
Материал
Длина
волны при
Постоянная
максимуме
спада, мкс
испускания,
нм
Плотность,
г/см3
Гигроскопичность
Сцинтилляционная
эффективность, %
BaF2
325
0,63
4,88
нет
20
CsF
390
0,005
4,64
да
3–5
Bi4Ge3O12
480
0,30
7,13
нет
12
ZnWO4
480
5,0
7,87
нет
26
CdWO4
540
5,0
7,90
нет
40
27

Санкт-Петербургская государственная академия ветеринарной
медицины
Дисциплина
«Ветеринарная
радиобиология»
Лектор: к.б.н., доцент Рязанцева Лариса
Тихоновна

Пузырьковая камера

• Пузырьковая камера обычно заполняется пропаном, но могут
применяться и другие заполнители: водород, азот, эфир, ксенон, фреон и
т.д. Рабочая жидкость находится в перегретом состоянии, и заряженная
частица, двигаясь в ней, создает центры парообразования. Пузырьки
пара образуют видимый след движения частицы в жидкости.
Пузырьковые камеры широко применяются для работы на ускорителях.
1-ионизирующая частица
2- ион-центр парообразования
3- пузырьки пара вскипающей
жидкости

Выявление ионизирующего излучения

В узком смысле слова дозиметрия ионизирующего излучения объединяет в себе описание всех методов выявления данных видов излучений и определения их свойств.

Применяются три метода выявления ионизирующего излучения. Ионизационный метод лежит в основе вышеописанного счетчика Гейгера. Химический метод регистрации основан на том, что ионизирующее излучение провоцирует химический распад определенных веществ, и продукты реакции можно измерить количественно. В основе сцинтилляционного метода лежит способность определенных веществ (например, йодистого натрия) испускают фотоны в ответ на воздействие ионизирующей радиации.

Наряду с традиционными детекторными сборками типа
сцинтиллятор-ФЭУ для регистрации ионизирующих излучений
применяются сцинтиэлектронные детекторы излучений
(СЭЛДИ) нового поколения типа сцинтиллятор-фотодиод
(С-ФД). Детектор С-ФД по сравнению с конструкцией С-ФЭУ
имеет существенно более широкую область применения, что
обусловлено следующими эксплуатационными
преимуществами:
широкий динамический диапазон (108–1012), то есть
возможность регистрации мощности дозы излучений от
уровней ниже фонового (1 мкбэр/ч) до 104–106 бэр/ч;
миниатюрность – (объем 0,5–2 см3), простота конструкции,
надежность эксплуатации;
отсутствие необходимости в высоковольтном питании.
30

Ионизационный метод

Простейшая схема ионизационного детектора
17

Устройство и схема включения газоразрядного счетчика:
1 – стеклянный баллон (корпус); 2 – металлическая нить (анод); 3 – металлический цилиндр
или металлизированное покрытие (катод).
Первый основной прибор для регистрации частиц был изобретён в 1908 году Г. Гейгером
и им же усовершенствован совместно с И. Мюллером.
Счетчик Гейгера-Мюллера представляет собой газоразрядный промежуток с сильно
неоднородным электрическим полем. Для регистрации ионизирующих частиц к
электродам счетчика прикладывается высокое напряжение. Заряженная частица, попав
в рабочий объем, ионизирует газ, и в счетчике возникает коронный разряд.
Прибор основан на ударной ионизации. Широко используют в ядерной технике, а так же
при поиске слабо радиоактивных урановых и ториевых руд.
21

Сцинтилляционный метод
Взаимодействуя с веществом, ядерное излучение наряду с ионизацией может
производить возбуждение атомов и молекул. Через определенное время (в
зависимости от вещества) возбужденные атомы и молекулы переходят в
невозбужденное состояние с выделением энергии во внешнюю среду.
У некоторых веществ (сернистый цинк, йодистый натрий, йодистый калий,
антрацен, стильбен, терфенил, нафталин и др.) такой переход сопровождается
испусканием энергии возбуждения в виде квантов видимого, инфракрасного и
ультрафиолетового света. Внешне это проявляется в виде вспышек света,
которые можно зарегистрировать с помощью соответствующих приборов. На
регистрации световых вспышек-сцинтилляций, возникающих в некоторых
веществах при облучении их ядерными излучениями, и основан
сцинтилляционный метод.

Сцинтилляторы ZnS, активированные серебром или медью,
применяют в виде монокристаллического порошка с толщиной
слоя 25–50 мг/см2 для регистрации -частиц.
Для исследования -излучения лучшим сцинтиллятором
является NaI(Tl).
Для регистрации -излучения чаще всего используют
кристаллы NaI (Tl).
Монокристаллы LiI, LiI(Tl) применяют для регистрации
нейтронного излучения. Содержание водорода в органических
сцинтилляторах позволяет использовать их для регистрации
быстрых нейтронов. Особенно широко для этой цели
применяется стильбен.
29

Характеристики некоторых неорганических
сцинтилляторов
Материал
Длина
волны при
Постоянная
максимуме
спада, мкс
испускания,
нм
Плотность,
г/см3
Гигроскопичность
Сцинтилляционная
эффективность, %
NaI(Tl)
410
0,23
3,67
да
100
CsI(Na)
420
0,63
4,51
да
85
CsI(Tl)
565
1,00
4,51
нет
45
6LiI(Eu)
470–485
1,40
4,08
да
35
CaF2(Eu)
435
0,94
3,19
нет
50
26

Работа с ионизирующим излучением

Контакт с источниками излучения требуют строжайшего соблюдения техники безопасности. При манипуляциях с закрытым источником основная опасность кроется во внешнем облучении.

Защитить рабочий персонал позволяют несколько приемов: использование малых доз радиоактивных веществ; укорочение времени работы; пребывание персонала на значительном удалении от источника; применение защитных экранов.

При контакте с открытыми источниками к приемам защиты от внешнего облучения добавляются необходимость использовать герметичное оборудование и средства личной защиты.

Детекторы для контроля ионизирующей радиации

Контролировать уровень радиации позволяют детекторы ионизирующих излучений. Наиболее простым из них является счетчик Гейгера. Принцип его работы таков: попадание детектируемой частицы вызывает ионизацию неон-аргновой смеси в вакуумной камере прибора и порождает разряд, видимый простым глазом.

На современном рынке доступен широкий ассортимент приборов для измерения ионизирующих излучений: как широкопрофильных, так и “заточенных” под определенные виды излучения.

Выпускаются карманные индикаторы размером с сотовый телефон, предупреждающие своего хозяина о превышении безопасного уровня излучения. Они пригодятся не только специалистам, чья профессиональная деятельность связана с радиационным риском, но и строителям, садоводам, ювелирам, антикварам и всем сознательным людям, которые хотят убедиться в безопасности своего жилища, приобретаемых продуктов питания и предметов быта.

Немногим известно, что жители первых этажей рискуют получить повышенную дозу излучения за счет сочащегося из фундамента радона.

Ионизация газов излучением

Тепловой метод

Тепловой метод является единственным прямым абсолютным
методом дозиметрии, так как он основан на непосредственном
измерении поглощенной энергии в отличие от других методов,
в которых измеряется косвенный эффект.
Суть теплового метода состоит в том, что при взаимодействии
ионизирующих излучений с веществом вся поглощенная в
веществе энергия в конечном счете преобразуется в тепло и
вызовет нагрев вещества, который пропорционален дозе
излучения.
Доза
температуру
поглотителя
всеговсего
на одну
Дозавв55Грей
Грейповысит
повысит
температуру
поглотителя
на одну
тысячную
тысячнуюградуса.
градуса.
Доза в 5 Грей повысит температуру поглотителя всего на одну
тысячную градуса.
Необходимость измерять чрезвычайно малые изменения
температуры ограничивают применение теплового метода.
Он используется в основном в лабораторных условиях для
38
исследовательских целей.

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц
Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц – методы,
основанные на свойстве радиоактивных излучений и частиц
производить ионизацию атомов.
С целью наблюдения и регистрации элементарных частиц
применяются пузырьковая камера, камера Вильсона, искровая камера,
газоразрядные и полупроводниковые счетчики.
В зависимости от используемого прибора различают метод
толстослойных фотоэмульсий, сцинтилляционный и ионизационный
методы наблюдения и регистрации элементарных частиц.

Камера
Вильсона
один из первых в истории приборов
для регистрации следов (треков)
заряженных частиц.
Год
изобретения
1910-1912
Автор
изобретения
Чарльз
Вильсон
(шотландский физик)
Принцип
действия
1927
Конденсация пересыщенного пара при появлении
в паре центров конденсации – ионов, сопровождающих след
заряженной частицы
Нобелевская премия

Калориметрический метод
Сущность калориметрического метода сводится к тому, что большая часть
поглощенной энергии преобразуется в тепловую, количество последней
определяется с помощью калориметров.
Доза в 5 Грей повысит температуру поглотителя всего на одну тысячную
градуса.
•Необходимость измерять чрезвычайно малые изменения температуры
ограничивают применение теплового метода.
Он используется в основном в лабораторных условиях для
исследовательских целей.
Химические и калориметрические методы применяются главным образом при
измерении больших доз и мощных потоков ионизирующих излучений.

Полупроводник в качестве детектора ионизирующих
излучений выступает как аналог ионизационной камеры,
чувствительным объемом которой является твердое тело.
Под действием ионизирующего излучения в
полупроводнике образуется свободные носители заряда.
Если к полупроводнику,
находящемуся в поле
ионизирующего излучения
приложить разность
потенциалов, то по изменению
проводимости полупроводника
можно сделать вывод о наличии
и интенсивности
ионизирующего излучения.
32