Дозиметры ионизирующих излучений

 

Дозиметрические приборы (дозиметры) – это устройства для измерения доз ионизирующих излучений и их мощностей. Существуют дозиметры для измерения одного вида излучения (например, нейтронные,  – дозиметры и т.д.), либо для измерения в полях смешанного излучения. Дозиметрические приборы для измерения экспозиционных доз рентгеновского излучения и  – излучений, проградуированные в рентгенах, называются рентгенометрами. Приборы для определения эквивалентной дозы, характеризующей степень радиационной опасности и проградуированные в бэрах, получили название бэрметров. Типичная структурная схема дозиметра представлена на рисунке 13.1.

 

Рисунок 13.1. Структурная схема дозиметрического прибора

 

В детекторе происходит поглощение энергии излучения, приводящее к возникновению радиационных эффектов, регистрируемых с помощью измерительного устройства. Показания дозиметра регистрируют выходным устройством – стрелочным прибором, самописцем, электромеханическим счетчиком, звуковым или световым индикатором и т.п. По способу эксплуатации различают стационарные, переносные и носимые дозиметры.

В зависимости от типа детектора большинство дозиметрических приборов делятся на ионизационные (с ионизационной камерой, пропорциональными счетчиками или счетчиками Гейгера), радиолюминисцентные (сцинтилляционные, термо – и фотолюминисцентные), полупроводниковые, фотографические, химические и калориметрические. В случае ионизационных камер состав газа и вещества стенок выбирают таким образом, чтобы обеспечивалось одинаковое поглощение энергии в камере и биологической ткани. Пример ионизационного дозиметра – микрорентгенометр МРМ – 2, имеющий сферическую ионизационную камеру и обеспечивающий диапазон измерений от 0,01 до 30 мк Р/с для излучений с энергиями фотонов от 25 кэВ до 3 МэВ.

Индивидуальные дозиметры ДК – 0,2 в виде цилиндров размером с обычный карандаш приспособлены для ношения в кармане. В цилиндре размещены миниатюрная ионизационная камера и однонитный элекрометр. Ионизационная камера играет роль конденсатора, который разряжается в результате ионизации воздуха под действием ионизирующего излучения. Степень разрядки конденсатора определяется по отклонению нити электрометра и однозначно определяет дозу излучения.

В сцинтилляционных дозиметрах вспышки, возникающие в сцинцилляторе под действием излучения, преобразуются с помощью фотоэлектронного умножителя в электрические сигналы, регистрируемые затем измерительным устройством.

Термолюминисцентные и в меньшей степени фотолюминисцентные дозиметрические приборы распространены как индивидуальные дозиметры для лиц, находящихся в поле облучения. Дозиметры с фотопленкой пригодны для измерения электромагнитных излучений с энергией квантов от 30 кэВ до 5 МэВ, причем для частичной компенсации зависимости их показаний от энергии фотонов применяются фильтры. Калориметрические дозиметрические приборы из-за их низкой чувствительности применяют для абсолютного излучения поглощенных доз в интенсивных полях излучения.

 

13.3 Приборы и материалы: дозиметр, источник излучения, пластинки из различных материалов.

Порядок выполнения работы

1. Подготовить дозиметр к работе, предварительно ознакомившись с органами управления и индикации. В нижней левой части прибора находятся два тумблера: левый из них служит для включения дозиметра (верхнее положение “ВКЛЮЧЕНО”); правый тумблер служит для переключения пределов измерения стрелочного индикатора (в нижнем положении предел измерения увеличивается в 10 раз). Индикация ионизирующего излучения проводится по стрелочному прибору – микроамперметру, шкала которого проградуирована в единицах мощности экспозиционной дозы _' (мк Р/час) или по световому и звуковому индикаторам. В качестве светового индикатора используется светодиод, а в качестве звукового – слуховой аппарат. По количеству вспышек светодиода и звуковых сигналов можно судить об уровне радиации в данной точке помещения.

2. Включить дозиметр в сеть с напряжением 220 В. Прибор готов к работе через 2 минуты после включения.

3. Измерить естественный фон внешнего излучения с помощью стрелочного, светового и звукового индикаторов.

Естественный фон – ионизирующее излучение, состоящее из космического и излучения, распределенных природных радиоактивных веществ – создает мощность экспозиционной дозы _'»4...20 мк Р/ч (40...200 мР/год). Естественный фон – постоянно изменяющаяся во времени величина, поэтому при его измерении определяют среднее значение, проводя измерения фона через каждые 10 секунд в течение, например, 1 минуты. Данные занести в таблицу 13.3.

 

Таблица 13.3

Индикация	Мощность экспозиционной дозы						< Nэф>	D Nэф
Время	10с	20с	30с	40с	50с	60с
Стрелочная (мк Р/ч)
Световая (вспышек/с)
Звуковая (щелчков/с)

4. Вставить в держатель, находящийся с боку дозиметра, источник ионизирующего излучения и провести измерение мощности экспозиционной дозы _', как это было сделано в п. 3. Результаты занести в таблицу 13.4.

 

Таблица 13.4

Индикация	Мощность экспозиционной дозы						< Nэ>	D Nэ	< Nэн >	D Nэн
Время	10с	20с	30с	40с	50с	60с
Стрелочная (мк Р/ч)
Световая (вспышек/с)
Звуковая (щелчков/с)

 

Здесь N_э – мощность экспозиционной дозы с учетом                       естественного фона (N_эф);

            N_эн – мощностьэкспозиционной дозы, создаваемая                  источником ионизирующего излучения.

5 Вставить между источником излучения и его приемником пластинки, изготовленные из различных материалов (медь, сталь, алюминий, текстолит, картон и т.д.) и произвести измерение N ^/_эн аналогично п.4. Оценить ослабление ионизирующего излучения этими материалами. Данные занести в таблицу 13.5.

 

 

Таблица 13.5

Мате-риал

Индикация времени

Мощность экспозиционной дозы

< Nэ>

D Nэ

< Nэн^/>

D Nэн

K

10с

20с

30с

40с

50с

60с

1. 2. 3. 4.

Стрелочная (мк Р/ч)

1. 2. 3. 4.

Световая (вспышек/с)

1. 2. 3. 4.

Звуковая (щелчков/с)

 

Значение K определяется из соотношения:

K=<N_эн> / <N_эн^/>

Коэффициент K показывает, во сколько раз пластинка исследуемого вещества ослабляет мощность экспозиционной дозы, создаваемой источником ионизирующего излучения.

6. Выключить дозиметр. Вынуть источник излучения из держателя и передать его преподавателю.

Вычислить экспозиционную дозу, полученную оператором, при работе 36 часов в неделю для измерения мощностей доз.

 

Техника безопасности

1. При выполнении работы необходимо строго выполнять все правила по ТБ, разработанные и утвержденные для данной лаборатории (помещены на информационном стенде), а также все указания преподавателя и лаборанта, проводящих данное занятие.

2. Категорически запрещается вскрытие корпуса дозиметра, касание детектора и его соединительных проводов. Напряжение, подаваемое на детектор, около 800 В.

При помещении пластинки с радиоактивным веществом в держатель и вынимании его необходимо держать пластинку за края. После окончания работы пластинка помещается в специальный контейнер.

 

 

13.6 Контрольные вопросы

1. Что такое ионизирующее излучение?

2. Основные типы излучения.

3. Основные дозиметрические величины.

4. Основные типы дозиметрических приборов, принцип их действия.

5. Какой тип детектора использован в дозиметре данной лабораторной работы?

6. Основные типы детекторов ионизирующих излучений.

7. Что представляет собой естественный фон излучения?

 

БИБЛИОГРАФИЯ

 

1. Савельев И.В. Курс физики. В3 т. М: Наука. 1987, т.3.

2. Максимов М.Т., Оджагов Г.О. Радиоактивные загрязнения и их измерение. М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Сивинцев Ю.В. Насколько опасно излучение? М.: Знание, 1988.

4. АлексеевБ.Ф., Барсуков И.А. и др. Лабораторный практикум по физике: Учеб. пособие. / Под ред. К.А. Барсукова, Ю.И. Уханова. М.: Высш. школа, 1988.

5. Потапов Е.Н., Ткаль В.А., Шубин В.В., Удальцов В.Е. Основы физических измерений и эксперимента: Учеб. пособие. / Под ред. В.Е. Удальцова. Новгород, НПИ, 1990.

6. Бурсиан Э.В. Физические приборы. – М.: Просвещение,1984. -271 с.

7. Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. – М.: Машиностроение, 1988.

8. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. – М.: Изд-во стандартов,1978.

9. Фремке А.В. Электрические измерения. – Л.: Энергия, 1973.

10. Винокуров В.И. Электрорадиоизмерения. – М.: Высш. шк., 1986.

11. Душин Е.М. Основы метрологии и электрические измерения. – Л.: Энергоатомиздат, 1987.

12. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1985.

13. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1987.

14. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высш. шк., 1987,1999. – 638 с.

15. Эссаулова И.А. и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. – М.: Высш. шк., 1987. – 272 с.

 

Учебно-методическое издание

 

СБОРНИК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ОБЩЕМУ КУРСУ ФИЗИКИ

 

Составители: Е.А.Ариас, Г.Е. Коровина

 

 

Подготовлено к печати общей и экспериментальной физики

 

 

Изд. Лиц. ЛР №*****от****

Подписано в печать *****. Бумага офсетная. Формат 60*84/16.

Гарнитура Times New Roman. Печать офсетная.

Уч.-изд. Л. ***. Тираж 500 экз. Заказ № ***.

Издательско-полиграфический центр Новгородского

Государственного университета им. Ярослава Мудрого.

173003, Великий Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41.

Отпечатано в ИПЦ НовГУ. 173003, Великий Новгород,

ул. Б. Санкт-Петербургская, 41.