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 – мощность экспозиционной 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/>

DNэн

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.

7. 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.

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

 

 

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.