Назначение и принципы работы технических средств ТК дрм

Любой прибор для регистрации и измерения характеристик ионизирующего излучения имеет детектор.

Детектор представляет собой устройство, преобразующее энергию ионизирующего излучения в форму, удобную для регистрации и последующего отображения на индикаторе.

В приборах, применяемых в службе ТК РДМ, как правило, применяются сцинтилляционные или полупроводниковые детекторы, а из газонаполненных -пропорциональные или гейгеровские счетчики.

Газонаполненные детекторы применяются во многих приборах. Такой детектор представляет собой колбу, заполненную газом. В ней находится анод и катод, к которым подводится напряжение. Обычно катод имеет форму полого цилиндра, вдоль оси которого расположен металлический стержень. Последний выполняет функцию анода. Полый цилиндр выполняет роль камеры- ловушки, в которую попадают частицы и кванты ионизирующего излучения. Под их воздействием часть нейтральных атомов и молекул газовой среды превращается в положительно заряженные ионы и электроны. Между анодом и катодом возникает ток I, который регистрируется прибором А (рис. 8.32).

Среди газонаполненных детекторов особый класс составляют газоразрядные счетчики. В них для усиления тока, появляющегося от воздействия ионизирующего излучения, используется явление газового разряда. При определенной величине напряжения между анодом и катодом созданные ударом регистрируемой частицы электроны разгоняются и выбивают дополнительные электроны, что приводит к лавинообразному росту тока. Детекторы, работающие на этом принципе, очень чувствительны, так как при попадании частицы в детектор возникает довольно большой по величине импульс тока.

Газоразрядные счетчики могут работать в пропорциональном режиме или в режиме самостоятельного разряда. В первом величина (амплитуда) импульса тока пропорциональна энергии частицы, вызвавшей разряд. Поэтому работающие в таком режиме детекторы могут различать частицы ионизирующего излучения по энергии. При работе в этом режиме необходимо регистрировать силу тока (схема на рис. 8.32 соответствует счетчику, работающему в пропорциональном режиме). Во втором режиме при попадании в детектор частицы всегда формируется импульс максимальной амплитуды. Однако при этом утрачивается способность различать частицы по энергии, можно только считать их количество. В данном режиме работают широко известные счетчики Гейгера- Мюллера.

 

Рис. 8.32. Принцип работы пропорционального

газонаполненного детектора

 

Принципиально по другому работают детекторы на основе сцинтилляционных счетчиков. Они регистрируют вспышки света, возникающие при попадании заряженных частиц на некоторые вещества (сцинтилляторы). В детекторе имеется чувствительный элемент, покрытый сцинтиллятором. Ионизирующая частица или квант, попадая на вещество- сцинтиллятор, возбуждают его атомы. При возвращении атомов в нормальное состояние испускается квант света. Для регистрации вспышек используют специальные фотоэлектронные устройства - фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Сцинтилляционные детекторы позволяют различать частицы по величине энергии.

Все более широкое применение находят полупроводниковые детекторы. Чувствительным элементом в таком детекторе является полупроводниковый p-n или n-p переход. Под воздействием ионизирующего излучения меняется проводимость перехода, что приводит к изменению тока через переход. Величина тока зависит от энергии воздействующего излучения.

Дозиметрическими приборами (дозиметрами) называют устройства для измерения ионизирующих излучений, позволяющие получать информацию о дозе или ее мощности.

Дозиметры применяются для проведения радиационных обследований различных объектов, дозиметрического контроля условий работы персонала, поиска источников излучения, измерения дозы при их воздействии на различные живые и неживые объекты и т.п.

В таможенном деле дозиметры являются основными приборами, при помощи которых в ходе первоначального и дополнительного радиационного контроля решаются оперативные задачи ТК ДРМ по оценке степени радиационной безопасности и измерению параметров, характеризующих взаимодействие ионизирующего излучения со средой (веществом) и передачу энергии излучения.

Составляя самую многочисленную группу средств измерений ионизирующих излучений, дозиметры, как правило, условно делятся на три большие группы:

- измерители дозы, позволяющие измерять поглощенную дозу в облучаемых объектах, в частности индивидуальную дозу, получаемую сотрудниками таможенных органов (приборы индивидуального дозиметрического контроля (ИДК));

- измерители мощности дозы и ее изменения со временем, позволяющие оценивать радиационную обстановку в местах проведения ТК ДРМ;

- комбинированные приборы, объединяющие функции измерения дозы и ее мощности.

На момент написания настоящего пособия в таможенных органах для целей дозиметрического контроля применялись приборы: РМ 1203, РМ 1401, ДБГ-01Н, ДБГ-04А, EL 119, АТ 1121. В частности, наиболее широко использовались два типа микропроцессорных дозиметров и их модификаций: РМ 1203 (рис. 8.33) и РМ 1401 (рис. 8.34).

 

Рис. 8.33. Универсальный дозиметр РМ 1203М (слева)

и индикатор РМ1401К-01 (справа)

 

 

Дозиметр РМ 1203 предназначен для измерения эквивалентной дозы и мощности эквивалентной дозы g-излучения с отображением информации в аналоговом и цифровом виде на жидкокристаллическом индикаторе и возможностью одновременной подачи звуковых сигналов. Кроме того, прибор сигнализирует о превышении запрограммированных пользователем порогов по мощности дозы и по накопленной дозе. В качестве детектора в нем используется счетчик Гейгера-Мюллера.

В модели РМ 1203М дополнительно введен специальный режим запуска начала измерения мощности дозы. Это позволяет использовать прибор не только для постоянного контроля радиационной обстановки, но и для выполнения различных видов радиационного обследования, когда необходимо провести и зафиксировать контрольные измерения мощности дозы (например, при отборе проб для измерения удельной активности, при измерении мощности дозы на рабочих местах, при обследовании территорий и т.д.). Имеется функция сохранения в энергонезависимой памяти истории мощности дозы, величины накопленной дозы и серийного номера, передачи этих значений в компьютер через адаптер инфракрасного канала (ИК) связи с помощью программного обеспечения, которое поставляется совместно с дозиметром. Это дает возможность использовать прибор в качестве компонента компьютерной системы учета дозовых нагрузок персонала и ведения соответствующих баз данных.

Дозиметр РМ 1401 предназначен для выявления источников ионизирующего излучения, радиоактивных веществ и делящихся материалов по их g- излучению.

 

Рис. 8.34. Универсальный дозиметр РМ-1401

 

Дозиметр измеряет мощность эквивалентной дозы g-излучения и проградуирован в единицах мкЗв/ч. Прибор по способу регистрации выполнен скорее как радиометр, а не как дозиметр, поскольку происходит регистрация не энергии γ-квантов, а их количества. Кроме того, РМ 1401 является энергетически некомпенсированным дозиметром, чувствительность которого значительно больше в области малых энергий, что позволяет наиболее эффективно обнаруживать ядерные материалы.

Конструктивно прибор выполнен в виде блока, в корпусе которого помещены детекторный узел, процессор, схема управления, звуковой сигнализатор и панель отображения информации на основе жидкокристаллического индикатора, а также выносного вибрационного сигнализатора в виде наручных часов.

Детекторный узел состоит из сцинтиллятора на основе CsI(Tl) - иодистого цезия с добавкой таллия, фотодиода и усилителя-преобразователя.

Вибрационный сигнализатор вынесен из корпуса, подключается при необходимости к дозиметру с помощью кабеля и предназначен для подачи сигналов, ощущаемых оператором в виде механических колебаний сигнализатора. Он выполнен в виде ручных часов (см. рис. 8.34) и срабатывает при достижении установленного порога излучения. Это позволяет вести поиск источников излучения скрытно или при больших уровнях звукового шума. При подключении вибрационного сигнализатора звуковой сигнализатор отключается.

Наиболее важные параметры дозиметра приведены в табл. 8.3.

Дозиметр имеет три основных режима работы: тестирование, калибровка по уровню фона, поиск. Кроме того, в дозиметре имеются два дополнительных режима: установка количества среднеквадратичных отклонений (коэффициента n) и контроль напряжения элементов питания.

Переход от одного режима к другому осуществляется последовательно и автоматически.

Режим тестирования начинается сразу после включения питания и предназначен для проверки правильности функционирования основных его узлов, в частности жидкокристаллического индикатора, звуковой сигнализации и процессора. В случае успешного окончания тестирования, продолжающегося примерно 7 с, дозиметр переходит в режим калибровки по уровню фона. Перед этим в течение 5 с на индикаторе показывается значение установленного перед предыдущим выключением коэффициента n, который равен числу среднеквадратичных отклонений.

Еще одним из относительно новых приборов такого типа, используемых в таможенных органах, являются дозиметры РМ 1621 (рис. 8.35) и РМ 1621А. Это дозиметры, измеряющие индивидуальную эквивалентную дозу и мощность индивидуальной эквивалентной дозы гамма- и рентгеновского излучений в широком диапазоне энергий. Некоторые параметры дозиметров указаны в табл.8.4.

 

Таблица 8.3