Принципы работы штатных дозиметрических приборов
Принципы обнаружения ионизирующих (радиоактивных) излучений (нейтронов, протонов, электронов, тяжелых ионов, альфа-частиц и гамма-лучей) основаны на способности этих излучений ионизировать вещества 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 относят: улучшение электропроводимости веществ, люминесценция некоторых из них; засвечивание фотоматериалов; изменение цвета, окраски или прозрачности отдельных химических растворов, изменение сопротивления газов электрическому току. Соответствующие методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений названы: фотографический, сцинтилляционный, химический, ионизационный и электростатический.
Фотографический метод основан на степени почернения фотоэмульсии. Под воздействием ионизирующих излучений молекулы бромистого серебра в эмульсии распадаются на бром и серебро. Образовавшиеся при этом кристаллики металлического серебра и вызывают почернение (чем больше поглощенная энергия излучения, тем больше почернение) фотоматериалов при их проявлении. Сравнив степень почернения проявленных фотоматериалов с эталоном, можно определить дозу поглощенного излучения. На этом принципе основана работа индивидуальных фотодозиметров.
Сцинтшляционный метод основан на способности некоторых веществ (сернистый цинк, йодистый натрий, вольфрамат кальция, платиносернистый барий, нафталин, антипирин) давать вспышкиприпопадании ионизирующих частиц в их кристаллы. Количество вспышек пропорционально мощности дозы излучения и. регистрируется с помощью фотоэлектронных умножителей (ФЭУ). На этом принципе основана работа сцинтилляционных дозиметров.
Химический метод базируется на изменении структуры некоторых растворенных веществ под воздействием ионизирующих излучений. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая меняет цвет или насыщенность цвета индикатора ионов водорода, добавленных к хлороформу. По интенсивности окраски судят о дозе облучения (поглощенной энергии). На этом принципе основаны химические дозиметры ДП-70.
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 ионизации газа возникает направленное движение заряженных частиц, т.е. электрический ток, называемый ионизационным. Измеряя этот ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излучений. Этот принцип лежит в основе работы счетчика Гейгера, на основе которого работают большинство современных дозиметров, например ДП 5В, ДП ЗБ, бытовые дозиметры «Бэлла» и РКСБ-104.1Газоразрядный счетчик - металлический цилиндр или стеклянный, покрытый изнутри слоем меди, заполнен аргоном, неоном или парами брома. Имеет катод- корпус счетчика (отрицательный заряд) и анод - нить внутри камеры. Напряжение -400- 1000 вольт. При попадании радиоактивных частиц происходит ионизация газа и в электрическом поле ионы двигаются к противоположным полюсам; появляется ток ионизации, который можно усилить и измерить микроамперметром.
Электростатический метод. На подвижный и неподвижный электроды, помещенные в герметичный цилиндр, на изоляторах подается напряжение. В результате взаимодействия зарядов на оси подвижного электрода появляется вращающий момент, пропорциональный поданному напряжению и уравновешенный пружиной. При ионизации газа, заполнившего цилиндр, возникает электрический ток, который уменьшает имеющийся потенциал. При этом подвижный электрод, соединенный со шкалой, поворачивается, так как действие пружины становится сильнее отталкивающего электростатического I момента.