Методи реєстрації та вимірювань іонізуючих випромінювань

В наш час застосовуються наступні основні методи дозиметрії: іонізаційний, хімічний, фотографічний, сцинтиляційний та люмінесцентний.

Iонізаційний метод грунтується на властивості радіоактивних випромінювань викликати іонізацію в газовому середовищі, в результаті чого збільшується його електропровідність, що реєструється за допомогою відповідних електронно-технічних пристроїв.

Робота польових дозиметричних приладів, в своїй більшості грунтується на іонізаційному принципі (ДП-5А, ДП-5Б, ДП-3Б, ДП-22В, ИД-1). Вони складаються з чотирьох основних частин:

- сприймаючого пристрою (датчика);

- електричної схеми з підсилювальним пристроєм (підсилювача іонізаційного струму);

- реєструючого пристрою;

- ситеми (блоку) живлення.

Як сприймаючий пристрій застосовуються іонізаційна камера або газорозрядний лічильник (лічильник Гейгера).

Iонізаційна камера складається з пластмасової камери, з вмонтованими всередину негативним (у вигляді металевого кільця) і позитивним (у вигляді стержня із струмопровідним шаром в корпусі камери з акводагу) електродами, до яких під'єднане джерело постійного струму.

Під впливом іонізуючого випромінювання відбувається іонізація газу всередині камери. Завдяки наявності в камері електричного поля різнойменно заряджені іони починають рухатись до електродів і в ланцюгу утворюється іонізаційний струм. Він поступає в підсилюючий пристрій приладу і вимірюється мікроамперметром (реєструючим пристроєм). Сила іонізаційного струму пропорційна дозі випромінювання.

Газорозрядний лічильник (лічильник Гейгера) являє собою герметичний металевий циліндр, заповнений розрідженою газовою сумішшю (неон або аргон). Корпус циліндра відіграє роль катода, на який подається негативний заряд. Всередині корпусу натягнута ізольована від нього металева струна, на яку подається позитивний заряд (анод). Між полюсами створюється напруга до 1000 В.

В роботі лічильника є характерними вторинна іонізація та ефект газового підсилення. При потраплянні всередину лічильника гама-кванту чи бета-частки випромінювання утворюється кілька пар іонів (первинна іонізація). Завдяки високій різниці потенціалів електрони, які при цьому звільнились, з великою швидкістю починають рухатись до аноду, викликаючи по дорозі вторинну іонізацію атомів газу. Вибиті при цьому з атомів електрони, набуваючи великої швидкості, також включаються в процес іонізації атомів газу. В результаті до аноду прибуває ціла лавина електродів, що викликає в ланцюгу імпульс електричного струму на кожну частку або гама-квант випромінювання. З допомогою лічильних пристроїв кількість імпульсів підраховуються, або вимірюється за допомогою мікроамперметру.

Хімічний метод вимірювання іонізуючих випромінювань грунтується на властивості молекул деяких речовин під впливом радіації змінювати свою структуру. Так, хлороформ у воді при опроміненні розкладається з утворенням соляної кислоти (радіоліз).

Соляна кислота вступає в кольорову реакцію з барвником, який додають до хлороформу. ЇЇ кількість пропорційна дозі випромінювання. За щільністю забарвлення судять про величину дози.

Двохвалентне залізо в кислому середовищі під впливом радикалів НО2- і ОН-, які утворюються у воді при дії іонізуючого випромінювання окислюється в трьохвалентне і дає кольорову реакцію з барвником. За хімічним принципом працюють дозиметри ДП-70 і ДП-70М.

Фотографічний метод грунтується на здатності молекул броміду срібла, яке міститься у фотоемульсії розпадатись під впливом іонізуючого випромінювання на срібло і бром. При цьому утворюються дуже дрібні кристалики срібла, які викликають потемніння фотопластинки при її проявленні. Щільність почорніння пропорційна поглинутій енергії випромінювання. Порівнюючи щільність почорніння з еталоном, визначають експозиційну чи поглинуту дозу випромінювання, отриману плівкою.

Цей метод використовується в фотоплівкових індивідуальних дозиметрах. Після проявки фотоплівки визначають вказаним методом за допомогою спеціального приладу - денситометра - дозу опромінення, отриману людиною.

Сцинтиляційний метод дозиметрії грунтується на властивості деяких речовин (наприклад сульфіту цинку, йодиду натрію, фосфору, платиносірчистого барію, антипірину та ін.) світитися під впливом іонізуючих випромінювань. Атоми цих речовин при опроміненні починають випускати фотони, які сприймаються оком у вигляді світлових спалахів - сцинтиляцій. Кількість спалахів пропорційна потужності дози випромінювання і реєструється за допомогою спеціальних приладів - фотоелектронних помножувачів. На цьому принципі грунтується дія індивідуального вимірювача дози ІД-11.

Люмінесцентний метод дозиметрії грунтується на здатності деяких речовин накопичувати енергію іонізуючих випромінювань, а потім виділяти її у вигляді світлових спалахів після нагрівання або освітлювання інфрачервоним світлом. Iнтенсивність спалахів залежить від дози опромінення і визначається за допомогою фотопомножувача.

У зв'язку з тим, що для вимірювання за допомогою люмінесцентного методу необхідна складна централізована апаратура, в польових умовах в наш час він практично не застосовується.