Способы обнаружения ионизирующего излучения

Радиоактивное излучение нельзя обнаружить по каким-то внешним эффектам или при помощи органов чувств. Обнаружение и измерение радиоактивного излучения основано на эффектах, которые возникают при его взаимодействии со средой, через которую оно проходит. Не все такие эффекты могут быть использованы в работе технических саедств обнаружения излучения. Наибольший практический интерес представляют следующие методы:

· ионизационный, при котором под воздействием радиоактивного излучения ионизируется газовая среда или кристаллы полупроводников, в результате чего изменяется их электропроводность;

· радиолюминесцентный, при котором под воздействием ионизирующих излучений в некоторых веществах образуются вспышки света или накапливается поглощенная энергия, которая освобождается при дополнительном возбуждении нагревом либо освещении ем определенных участков спектра света (радиофотолюминесценция).

· химический — этот метод позволяет обнаружить ионизирующее излучение по изменению окраски или проводимости веществ, в которых под действием излучения возникает химическая реакция.

Любой из перечисленных эффектов не только качественно, но и количественно связан с интенсивностью излучения. Это позволяет не только обнаружить наличие ионизирующего излучения, но дать его количественную характеристику.

Количественная оценка эффекта взаимодействия ионизирующего излучения со средой определяется поглощенной энергией. Устройство, предназначенное для преобразования поглощенной энергии излучения в другой вид энергии, удобный для регистрации и измерения, называется детектором ионизирующих излучений.

Детекторы, используемые в современных приборах радиационной разведки, в зависимости от характера процессов преобразования энергии излучения, делятся на ионизационные, радиофотолюминесцентные, химические.

Ионизационный метод используется для измерения дозы и мощности дозы гамма-излучения. Принцип работы ионизационных приборов состоит в следующем: если в пространство между двумя пластинами или стержнями, или пластиной и стержнем, разделенными газовой средой, попадает ионизирующее излучение, частицы газовой среды ионизируются; если стержень и пластина заряжены разноименными зарядами, т. е. к ним приложена разность потенциалов, то положительно заряженные частицы (ионы) будут двигаться к отрицательно заряженной пластине, и наоборот, т. е. в газовой среде возникнет упорядоченное движение ионов — ионизационный ток; сила тока будет возрастать пропорционально увеличению воздействия радиоактивного излучения; измерив силу тока, можно измерить радиоактивное излучение.

Величина ионизационного тока при неизменяющейся величине излучения зависит от напряжения, приложенного к электродам воспринимающего устройства.

Напряжение, приложенное к электродам воспринимающего устройства прибора, не может быть выбрано произвольно. Зависимость величины ионизационного тока, возникшего между пластинами или электродами, от напряжения приложенного к электродам при неизменной интенсивности ионизирующего излучения, называется вольтамперной характеристикой.

Разная величина напряжения может характеризоваться следующей вольтамперной характеристикой:

· область усиленной рекомбинации;

· область насыщения;

· область ударной ионизации.

В дозиметрических приборах используются камеры, работающие в области насыщения и ударной ионизации.

Приборы, работающие в области насыщения, называются ионизационными камерами.

Ионизационная камера лежит в основе малогабаритного измерителя дозы, который представляет собой электроскоп с подвижной тонкой нитью и с прозрачной шкалой, программированной непосредственно в рентгенах или в радах.

Ионизационные детекторы, работающие в области ударной ионизации, называются газоразрядными счетчиками.

Ионизирующая частица, попавшая в газовую среду счетчика, производит первичную ионизацию, и образовавшиеся электроны в электрическом поле движутся к аноду и производят при этом вторичную активацию среды, сталкиваясь с ее частицами, и образуют электронно-ионную лавину. Периодически столкновение электронов со средой сопровождается испусканием фотонов, возникают новые лавины и самопроизвольный газовый разряд. При этом положительные ионы практически не сдвигаются с места и затем нейтрализуются электронами, достигшими анода, напряженность поля уменьшается до тех пор, пока ударная ионизация становится невозможной.

После прекращения газового разряда вокруг анода формируется «кольцо» малоподвижных положительных ионов, которое под действием электрического поля перемещается к катоду, а напряжение на электродах снижается. На счетчике формируется отрицательный импульс, который можно регистрировать. Так как между скоростью возникновения импульсов и мощностью дозы излучения существует пропорциональная зависимость, то газоразрядные счетчики используются в качестве детекторов для измерения мощности дозы.

Все приборы радиационной разведки можно разделить по назначению:

· индикаторы - предназначенные для обнаружения излучений и ориентировочной оценки их уровня (ДП-64, ДП-63);

· рентгенметры – для измерения мощности дозы (ДП-2, ДП-3, ДП-5);

· радиометры - для обнаружения и определения степени радиоактивного заражения поверхностей (ДП-12, радиометрическая установка ДП-100М, Д-5, А, Б, В);

· дозиметры - для определения суммарной дозы облучения (ДК-02, ДП-22В, ДП-24, ИД I. ИД-11)

Индикаторы.

ДП-64 - индикатор-сигнализатор - для постоянного радиационного наблюдения и оповещения о радиоактивном заражении местности; работает в следящем режиме; обеспечивает световую и звуковую сигнализацию.

СПСС-02 - индикатор-сигнализатор о превышении и снижении рентгеновского гамма-излучения относительно установленных пороговых значений (от 1,0 мР/ч до 1 000 Р/ч);

РМГЗ-01 - сигнализатор радиометрический для сигнализации о превышении радиоактивного загрязнения по гамма-излучению (диапазон определяемых уровней от 5 мР/ч до 400 мР/ч).