Для индивидуальной дозиметрии применяются детекторы ионизирующего излучения, основанные на различных физических методах.
В методах, основанных на использовании ионизационных камер, измеряется разряд конденсаторной ионизиционной камеры, вызванный излучением, и по нему определяется доза фотонного излучения. Энергетическая зависимость чувствительности ионизационных камер обычно не превышает ± 15 % в диапазоне энергии фотонов 40 кэВ – 1,25 МэВ. Однако они имеют существенную угловую зависимость чувствительности.
Полупроводниковые дозиметры (с применением p-n-, p-i-n-переходов) основаны на изменении их параметров вследствие воздействия ионизирующего излучения. Эти детекторы работают подобно ионизационной камере. Для обеспечения избирательной чувствительности к различным видам излучений применяют соответствующие конверторы (фильтры). Диапазон измерения дозы с помощью таких дозиметров от 0,01 мЗв до 10 Зв.
Фотопленочный метод основан на измерении почернения эмульсии, обусловленного облучением и зависящего от дозы. Проявленные пленки сравнивают с образцами, облученными известными дозами. Нижний предел измерения 0,1 – 0,2 мЗв, поэтому фотопленки пригодны для текущего контроля. Аварийный контроль можно обеспечить, применяя вторую, низкочувствительную, фотопленку. Метод может использоваться для контроля нейтронного и b-излучения.
Термолюминесцентный метод основан на свойстве некоторых люминесцирующих веществ (активированных добавками) накапливать при облучении часть энергии ионизирующего излучения, а затем отдавать ее в виде свечения (термолюминесценции) после дополнительного нагрева. В современных модификациях этот метод обладает очень широким диапазоном по дозам – от 10 мкЗв до 10 – 50 Зв. Это позволяет использовать его одновременно для текущего и аварийного контроля.
В качестве люминофоров нашли применение
· алюмофосфатные стекла, активированные марганцем;
· монокристаллы фторида лития, активированные магнием и титаном;
· монокристаллы фторида лития, активированные магнием, фосфором и медью;
· монокристаллы корунда;
· поликристаллы бората магния, активированные диспрозием.
Второй и третий материалы тканеэквивалентны. Первый и четвертый требуют применения компенсирующих фильтров. Наиболее чувствительны третий, четвертый и пятый материалы.
Наряду с термолюминесцентным методом используется радиофотолюминесцентный метод (РФЛ), который заключается в образовании в люминофоре под действием ионизирующего излучения стабильных центров люминесценции. При дополнительном возбуждении люминофора ультрафиолетовым светом возникает люминесценция, которая служит мерой поглощенной энергии. Особенностью РФЛ-детекторов является то, что информация о зарегистрированной дозе не утрачивается в процессе считывания. Отжиг РФЛ-детекторов можно проводить по мере необходимости. РФЛ-детекторы также могут быть использованы для текущего и аварийного контроля. Эти дозиметры не чувствительны к нейтронам.
Для индивидуальной дозиметрии нейтронов применяются трековые детекторы, основанные на регистрации треков заряженных частиц, и пузырьковые, основанные на закипании перегретого органического полимера в месте прохождения вторичной заряженной частицы.
Электронные прямопоказывающие дозиметры основаны на применении газоразрядных счетчиков, полупроводниковых или сцинтилляционных детекторов малых размеров. Эти дозиметры обеспечивают обработку информации с детекторов и представление результатов измерения дозы (мощности дозы) на прямопоказывающее цифровое (или аналоговое) табло в реальном времени. Диапазон измерения фотонного и b-излучения таких дозиметров от 1 мкЗв до 1 Зв. Достоинствами электронных прямопоказывающих дозиметров являются возможность получения информации в текущий момент времени, предупреждение оператора о вхождении в зону с повышенным уровнем радиации, обеспечение звуковой и визуальной сигнализации при превышении установленного порога по дозе (мощности дозы). Дополнительным преимуществом приборов со сцинтилляционными и спектрометрическими полупроводниковыми детекторами является возможность измерения спектра излучения. Такие дозиметры должны иметь автономный источник питания, обеспечивающий непрерывную работу прибора не менее 8 ч.
На основе применения термолюминесцентных, прямопоказывающих электронных и полупроводниковых дозиметров были сконструированы и в настоящее время широко используются автоматизированные системы ИДК. В состав современных комплексов, например, АКИДК-201, выпускаемого Ангарским электролизным химическим комбинатом, обычно входят набор термолюминесцентных детекторов (до нескольких десятков тысяч штук), считыватель, персональный компьютер с базой данных, соответствующее программное обеспечение. Каждый дозиметр включает в себя три термолюминесцентных детектора (на основе фторида лития, активированного магнием и титаном), размещенных в кассете за фильтрами из фторопласта, для выравнивания энергетической зависимости чувствительности и обеспечения измерения эквивалента дозы Нр(10). База данных содержит необходимую информацию об обслуживающем персонале и оперативную информацию о дозиметрах.