Радиометрия как раздел вет-й радиологии. Классификация методов и средств обнаружения и регистрации ионизирующих излучений

Радиометрия – раздел прикладной ядерной физики, который разрабатывает теорию и практику измерения радиоактивности и идентификацию радиоизотопов. Биологическое действие рентгеновского и ядерных излучений на организм обусловлено ионизацией и возбуждением атомов и молекул биологической среды. На процесс ионизации излучения растрачивают свою энергию В результате взаимодействия излучений с биологической средой живому организму передается определенная величина энергий. Часть поступающего излучения, которая пронизывает облучаемый объект (без поглощения), действия на него не оказывает. Поэтому основная величина, характеризующая действие излучения на организм, находится в прямой зависимости от количества поглощенной энергии. Радиоактивные излучения не воспринимаются органами чувств. Эти излучения могут быть обнаружен при помощи приборов и приспособлений, работа которых основана на физико-химических эффектах, возникающих при взаимодействии излучении с веществом. Практике наиболее употребительны ионизационные детекторы излучений, которые измеряют непосредственные эффекты взаимодействия излучения с веществом- ионизация газовой среды (ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера- Мюллера, а также коронные и искровые счетчики). Другие методы предусматривают измерение вторичных эффектов, обусловленных ионизацией- фотографический, люминесцентный, химический, калориметрический и др КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ1.ИОНИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД 2.СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД 3. МЕТОДЫ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ(ХИМИЧЕСКИЕ,КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ,ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ)

 

 

25 ИОНИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ И ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ. ИОНИЗАЦИОННЫЕ КАМЕРЫ. Ионизационные детекторы излучения представляют собой заполненную воздухом или газом камеру с электродами для создания в ней соответствующего электрического поля Ионизационная камера - один из распространенных детекторов излучения. Ее применяют для измерения всех типов ядерных излучений. По конструктивному оформлению ионизационные камеры могут быть плоские, цилиндрические и сферические с объемом воздуха 0,5-5 л. Есть миниатюрные ионизационные камеры – наперстковые Камеры с большим объемом более чувствительны, поэтому для измерения малых доз излучения используются камеры с большим объемом.В плоской ионизационной камере электроды имеют вид пластин. Они заключены в корпус и разделены газовым слоем. Цилиндрическая ионизационная камера состоит из плоского цилиндра, по оси которого расположен металлический стержень – собирающий электрод. Высокое напряжение подводят к собирающему электроду, а цилиндрический корпус заземляют. Ионизационные камеры в зависимости от назначения и конструкции могут работать в импульсном и токовым (интегральном) режимах. Импульсные камеры используют для регистрации отдельных тяжелых заряженных частиц (α - частиц, протонов и т.д.). удельная ионизация легких частиц (электронов, позитронов) сравнительно мала, поэтому регистрация их в импульсном режиме неэффективна. Токовые камеры применяют для измерения интенсивности всех типов излучения, которые пропорциональны среднему току, проходящему через камеру

 

 

26. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ И ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ.ПОНЯТИЕ О СЦИНТИЛЛЯТОРАХ

Сцинтилляционный (люминесцентный) метод регистрации излучений. В некоторых веществах (сцинтилляторах, фосфорах) под действием излучений происходят ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированного и возбужденного состояний в основное высвечивается энергия в виде вспышки света (сцинтилляции), которая может быть зарегистрирована различными способами. Лучший из них состоит в преобразовании энергии света в электрический сигнал с помощью оптически связанного со сцинтиллятором фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).Сцинтилляционные счетчики обладают более высокой эффективностью счета (до 100%) и разрешающей способностью по сравнению с газоразрядными счетчиками. Сцинтилляционный счетчик представляет собой сочетание сцинтиллятора (фосфора) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Принцип работы сцинтилляционного счетчика состоит в следующем. Заряженная частица, попадая в сцинтиллятор, производит ионизацию и возбуждение его молекул, которые через очень короткое время ) переходят в стабильное состояние, испуская фотоны. Возникает вспышка света (сцинтилляция). Некоторая часть фотонов попадает на фотокатод ФЭУ и выбивает из него фотоэлектроны. Последние под действием приложенного к ФЭУ напряжения фокусируются и направляются на первый электрод (динод) электронного умножителя. Далее в результате вторичной электронной эмиссии число электронов лавинообразно увеличивается, и на выходе ФЭУ появляется импульс напряжения, который затем уже усиливается и регистрируется радиотехнической аппаратурой. По составу сцинтилляторы делят на неорганические и органические, а по агрегатному состоянию –на твердые,пластические,жидкие и газовые.Весь сцинтилляционный счетчик (сцинтиллятор, световоды ФЭУ) заключен в светонепроницаемый кожух, чтобы исключить попадание постороннего света на фотокатод и диоды ФЭУ. Умножитель защищен от внешних электрических и магнитных полей, которые нарушают фокусировку электронов.

 

27 МЕТОДЫ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ, ОСНОВАННЫЕ НА ВТОРИЧНЫХ ЭФФЕКТАХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ(ХИМИЧЕСКИЕ,КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ,ФОТОГРАФИЧЕСИКЕ,БИОЛОГИЧЕСКИЕ) детектирование –это преобразование электр.колебаний в резльтатем чего получаются колебания более низкой частоты или постоянноый ток. Детектирование - процесс выделения модулирующего сигнала из модулированного колебания или сигнала.Детектирование может осуществляться при когерентном и некогерентном приеме сигналов. При когерентном приеме, при детектировании, используются данные о начальной фазе сигнала При некогерентном приеме, при детектировании, не используются данные о начальной фазе сигнала. Детектирование осуществляется в устройствах — детекторах. Детекторная характеристика представляет собой зависимость постоянной составляющей напряжения на выходе детектора от изменения информационного параметра несущей, подводимой к нему. Полупроводниковые детекторы (ППД) ионизирующих излучений представляют собой твердотельную ионизационную камеру, в которой роль носителей электрического заряда выполняют электроны и так называемые дырки. Действие ППД основано на свойствах полупроводников проводить электрический импульс под действием ионизирующих излучений. Из всех полупроводников наиболее пригодны для детекторов монокристаллы германия и кремния. Фотографический метод исторический был первым способом обнаружения ядерных излучений, позволивших открыть радиоактивность. Он основан на том, что излучение, взаимодействуя с галогенидами серебра (АgВr или АgСl) фотоэмульсии, восстанавливает металлическое серебро подобно видимому свету, которое после проявления выделяется в виде почернения. Степень почернения фотоэмульсии (фотопластинки) пропорциональна дозе излучения. В настоящее время фотографический метод широко применяется в ядерной физике при исследовании свойств самых различных заряженных частиц, их взаимодействий и ядерных реакций. При химических методах регистрации излучений учитывают те или иные химические изменения, возникающие под влиянием излучения (например, изменение цвета растворов или кристаллических тел, выделение газов, осаждение некоторых коллоидов и т.п.), степень изменения пропорциональна поглощенной энергии излучения. Калориметрический метод основан на измерении тепла выделяемого при воздейтсвии ионизирующего излучения. Калориметрический метод применяется и в оптическом диапазоне для измерения мощности лазеров. Калориметрический метод основывается на измерении тепла, выделяемого в металле при циклическом нагружении, и давно используется при исследовании рассеяния энергии в металлах. Биологический метод - основан на измерении биологических последствий ионизирующего излечения.

 

28 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ(ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ),РАСЧЕТНЫЙ И АБСОЛЮТНЫЙ Абсолютный метод. Метод основан на использовании прямого счета полного числа частиц и распадающихся ядерш). Тонкий слой исследуемого материала наносится на специальную тончайшую пленку (10-15 мкг/см²) и помеща­ется внутрь детектора, в результате чего используется полный те­лесный угол (4p) регистрации вылетающих, например, бета-частиц и достигается почти 100% эффективность счета. При работе с 4p-счетчиком не нужно вводить многочисленные поправки, как при расчетном методе.Активность препарата выражается сразу в единицах активнос­ти Ки,мКи,мкКи и т.д. Расчётным методом определяют абсолютную активность альфа и бета излучающих изотопов с применением обычных газоразрядных или сцинтилляционных счетчиков. Чтобы сопоставить скорость счета, выраженную в импульсах в минуту, с активностью в единицах кюри, вводят в результаты измерения ряд поправочных коэффициентов, учитывают потери излучения при радиометрии. Относительный (сравнительный) метод. Этот метод основан на сравнении активности исследуемого препарата с активностью стандартного препарата(эталона),содержащего известное количество изотопа. Преимущество относительных измерений в их простоте, оперативности и удовлетворительной достоверности. Благодаря этому относит метод широко применяют в практической радиометрии и в научных исследованиях с использованием радиоактивных изотопов.Эталон и иследуемые препараты должны иметь одинаковую форму, площадь и толщину активного слоя, их одинаково располагают относительно счетчика.