Дозиметрические приборы
Дозиметрическими приборами, или дозиметрами называют устройства для измерения доз ионизирующих излучений или величин, связанных с дозами.
Конструктивно дозиметры состоят из детектора ядерных излучений и измерительного устройства. Обычно они проградуированы в единицах дозы или мощности дозы. В некоторых случаях предусмотрена сигнализация о превышении заданного значения мощности дозы.
В зависимости от используемого детектора различают дозиметры ионизационные, люминесцентные, полупроводниковые, фотодозиметры и др.
Дозиметры могут быть рассчитаны на измерение доз какого-либо определенного вида излучения или регистрацию смешанного излучения.
Дозиметры для измерения экспозиционной дозы рентгеновского и γ-излучения или ее мощности называют рентгенометрами.
В качестве детектора у них обычно применяется ионизационная камера.
Детектор- устройство, регистрирующее один или несколько видов ионизирующего излучения. Детектор - элемент дозиметра.
Интегральный детектор - детектор, регистрирующий полный поток ионизирующего излучения.
Счетчик - детектор, регистрирующий количество частиц ионизирующего излучения, проходящих через рабочий объем или попадающих на рабочую поверхность.
Трековый детектор - устройство, позволяющее наблюдать траекторию движения частицы ионизирующего излучения
Заряд, протекающий в цепи камеры, пропорционален экспозиционной дозе, а сила тока - ее мощности. На рис. 28.2 показан микрорентгенометр МРМ-2 со сферической ионизационной камерой, вынесенной отдельно от прибора.
Состав газа в ионизационных камерах, а также вещество стенок, из которых они состоят, подбирают такими, чтобы осуществлялись тождественные условия с поглощением энергии в биологических тканях.
На рис. 18.1 показан комплект индивидуальных дозиметров ДК-0,2 с общим измерительным устройством. Каждый индивидуальный дозиметр представляет собой миниатюрную цилиндрическую ионизационную камеру, которая предварительно заряжается.
1 2
Рис. 18.1. 1- микрорентгенометр (МРМ - 2), 2- комплект индивидуальных дозиметров ДК-0,2
В результате ионизации происходит разрядка камеры, что фиксируется вмонтированным в нее электрометром. Показания его зависят от экспозиционной дозы ионизирующего излучения.
Существуют дозиметры, детекторами которых являются газоразрядные счетчики.
Для измерения активности или концентрации радиоактивных изотопов применяют приборы, называемые радиометрами.
Роль датчика (измерительного преобразователя) выполняет детектор ядерных излучений. В качестве выходных устройств могут использоваться стрелочные приборы, самописцы, электромеханические счетчики, звуковые и световые сигнализаторы и т. п.
Защита от ионизирующего излучения
Работа с любыми источниками ионизирующих излучений требует защиты персонала от их вредного действия. Это большая и специальная проблема, в значительной степени, выходящая за пределы чисто физических вопросов. Рассмотрим кратко некоторые аспекты этой проблемы. Различают три вида защиты: защита временем, расстоянием и материалом.
Проиллюстрируем первые два вида защиты на модели точечного источника γ-излучения.
Запищим формулу: X = kγ А t/к2.
Отсюда видно, что чем больше время и чем меньше расстояние, тем больше экспозиционная доза. Следовательно, необходимо находиться под воздействием ионизирующего излучения минимальное время и на максимально возможном расстоянии от источника этого излучения.
Защита материалом основывается на различной способности веществ поглощать разные виды ионизирующего излучения.
Защита от α-излучения проста: достаточно листа бумаги или слоя воздуха толщиной в несколько сантиметров, чтобы полностью поглотить α-частицы. Однако, работая с радиоактивными источниками, следует остерегаться попадания α-частиц внутрь организма при дыхании или приеме пищи.
Для защиты от β-излучения достаточно пластин из алюминия, плексигласа или стекла толщиной в несколько сантиметров. При взаимодействии β-частиц с веществом может появиться тормозное рентгеновское излучение, а от β+ -частиц - β+ -излучение, возникающее при аннигиляции этих частиц с электронами. Наиболее сложна защита от «нейтрального» излучения: рентгеновское и γ-излучения, нейтроны. Эти излучения с меньшей вероятностью взаимодействуют с частицами вещества и поэтому глубже проникают в вещество. Ослабление пучка рентгеновского и γ-излучений приближенно соответствует закону X = kγ А t/к2 . Коэффициент ослабления зависит от порядкового номера элемента вещества поглотителя и от энергии γ-фотонов. При расчете защиты учитывают эти зависимости, рассеяние фотонов, а также вторичные процессы. Защита от нейтронов наиболее сложна. Быстрые нейтроны сначала замедляют, уменьшая их скорость в водородсодержащих веществах. Затем другими веществами, например кадмием, поглощают медленные нейтроны.
Контрольные вопросы по разделу.
1. Как определяются экспозиционная доза излучения, мощность дозы? Укажите единицы измерения - системные и внесистемные.
2. Что представляет собой поглощенная доза излучения? Каковы единицы ее измерения? Как она связана с экспозиционной дозой излучения?
3. Что такое относительная биологическая эффективность излучения (ОБЭ), коэффициент качества излучения, эквивалентная доза и ее мощность? Каковы единицы их измерения и метод расчета?
4. Что такое эффективная эквивалентная доза, коэффициент радиационного риска (взвешивающий фактор)?
5. Что такое коллективная доза? В чем она измеряется и что определяет? Почему ее необходимо уменьшать?
6. Каков естественный радиационный фон в Беларуси? Какова допустимая доза фонового облучения человека?
7. Каковы методы регистрации ионизирующих излучений, детекторы ионизирующих излучений, особенности детектирования α-, β- и
γ-излучений ?
8. Каковы принципы устройства дозиметрических приборов (дозиметров и радиометров)? Как и чем можно измерить мощность экспозиционной дозы?
9. Как определить удельную массовую активность продуктов питания?
10. Какова связь между активностью и эквивалентной дозой внутреннего облучения?
11. Приведите расчет эквивалентной дозы внутреннего облучения при однократном поступлении радионуклидов в организм.