Що таке дозиметр, радіометр?

Що таке дозиметр, радіометр?

Дозиметр - це пристрій для вимірювання дози або потужності дози іонізуючого випромінювання отриманої приладом (і тим, хто ним користується) за деякий проміжок часу, наприклад, за період перебування на деякій території або за робочу зміну. Вимірювання вищеописаних величин називається дозиметрией.

Іноді дозиметром не зовсім точно називають радіометр - прилад для вимірювання активності радіонукліда в джерелі або зразку (в обсязі рідини, газу, аерозолю, на забруднених поверхнях) або щільності потоку іонізуючих випромінювань для перевірки на радіоактивність підозрілих предметів і оцінки радіаційної обстановки в даному місці в даний момент. Вимірювання вищеописаних величин називається радиометрией. Ренгенометр - різновид радіометра для виміру потужності гама-випромінювання.

Побутові прилади, як правило, об'єднані, мають обидва режими роботи з переключенням «дозиметр»-«радіометр», світлову і (або) звукову сигналізацію і дисплей для відліку вимірювань. Маса побутових від 400 до кількох десятків грамів, розмір дозволяє покласти їх в кишеню. Деякі сучасні моделі можна надіти на руку, як годинник. Час безперервної роботи від однієї батареї від кількох діб до кількох місяців.

Діапазон вимірювання побутових радіометрів, як правило, від 10 мікрорентген на годину до 9.999 мілірентген в годину (0.1-99.99 мікрозіверт на годину), похибка вимірювання до ±30%

Детектором (чутливим елементом дозиметра або радіометра, службовцям для перетворення явищ, викликаних іонізуючими випромінюваннями в електричний або інший сигнал, легко доступний для вимірювання) може бути іонізаційна камера, лічильник Гейгера, сцинтилятор, напівпровідниковий діод та ін

ІОНІЗАЦІЙНА КАМЕРА

Іонізаційна камера - це газонаповнений датчик, призначений для вимірювання рівня іонізуючого випромінювання.

Вимірювання рівня випромінювання відбувається шляхом вимірювання рівня іонізації газу в робочому об'ємі камери, який знаходиться між двома електродами. Між електродами створюється різниця потенціалів. При наявності іонів у газі між електродами виникає іонний струм, який може бути виміряний. Струм при інших рівних умовах пропорційний швидкості виникнення іонів і, відповідно, потужності дози опромінення.

У широкому сенсі до іонізаційних камер відносять також пропорційні лічильники та лічильники Гейгера-Мюллера. У цих приладах використовується явище так званого газового підсилення за рахунок вторинної іонізації — в сильному електричному полі електрони, що виникли при прольоті іонізуючої частинки, розганяються до енергії, достатньої, щоб у свою чергу іонізувати молекули газу. У вузькому сенсі іонізаційна камера — це газонаповнений іонізаційний детектор, що працює поза режиму газового підсилення.

Газ, яким заповнюється іонізаційна камера, зазвичай є інертним газом (або їх сумішшю) з додаванням сполуки що легко іонізується (зазвичай вуглеводню, наприклад метану або ацетилену). Відкриті іонізаційні камери (наприклад, іонізаційні детектори диму) заповнені повітрям.

Іонізаційні камери бувають струмовими (інтегруючими) і імпульсними. В останньому випадку на анод камери збираються швидко рухаються електрони (за час близько 1 мкс), тоді як повільно дрейфують важкі позитивні іони не встигають за цей час досягти катода. Це дозволяє реєструвати окремі імпульси від кожної частки. В такі камери вводять третій електрод - сітку, розташовану поблизу анода екранує його від позитивних іонів.

ЛІЧИЛЬНИК ГЕЙГЕРА-МЮЛЛЕРА

Лічильник Гейгера, лічильник Гейгера-Мюллера - це газорозрядний прилад для підрахунку числа потрапили в нього іонізуючих частинок. Являє собою газонаповнений конденсатор, пробивається при прольоті іонізуючої частинки через обсяг газу. Додаткова електронна схема забезпечує лічильник харчуванням (як правило, не менше 300В), забезпечує, при необхідності, гасіння розряду і підраховує кількість розрядів через лічильник.

Лічильники Гейгера поділяються на ті, що не самогасяться і ті що самогасяться (не вимагають зовнішньої схеми припинення розряду). Чутливість лічильника визначається складом газу, його об'ємом і матеріалом (і товщиною його стінок.

У побутових дозиметрах і радіометрах виробництва СРСР і Росії зазвичай застосовуються 400-вольтові лічильники:
- «СБМ-20» (за розмірами — трохи товщі олівця), СБМ-21 (як сигаретний фільтр, обидва зі сталевим корпусом, придатний для жорсткого гамма - і бета-випромінювань);
- «СІ-8Б» (зі слюдяним вікном у корпусі, придатний для вимірювання м'якого бета-випромінювання).

Широке застосування лічильника Гейгера-Мюллера пояснюється високою чутливістю, можливістю реєструвати різного роду випромінювання, порівняльною простотою і дешевизною установки. Лічильник був винайдений в 1908 році Гейгером і вдосконалений Мюллером.

Циліндричний лічильник Гейгера-Мюллера складається з металевої трубки або металізованої зсередини скляної трубки і тонкої металевої нитки, натягнутої по осі циліндра. Нитка служить анодом, трубка – катодом. Трубка заповнюється розрідженим газом, в більшості випадків використовують благородні гази аргон і неон. Між катодом і анодом створюється напруга близько 1500 У.

Робота лічильника заснована на ударній іонізації. Гамма – кванти, що випускаються радіоактивним ізотопом, потрапляючи на стінки лічильника, вибивають з нього електрони. Електрони, рухаючись в газі і стикаючись з атомами газу, вибивають з атомів електрони і створюють позитивні іони і вільні електрони. Електричне поле між катодом і анодом прискорює електрони до енергій, при яких починається ударна іонізація. Виникає лавина іонів, і струм через лічильник різко зростає. При цьому на опорі R утворюється імпульс напруги, який подається в реєструючий пристрій. Щоб лічильник зміг реєструвати таку потрапила в нього частинку, лавинний заряд потрібно погасити. Це відбувається автоматично. У момент появи імпульсу струму на опорі R виникає велике падіння напруги, тому напруга між анодом і катодом різко зменшується настільки, що розряд припиняється, і лічильник знову готовий до роботи.

Важливою характеристикою лічильника є його ефективність. Не всі гамма-фотони, що потрапили на лічильник, дадуть вторинні електрони і будуть зареєстровані, так як акти взаємодії гамма-променів з речовиною порівняно рідкісні, і частина вторинних електронів поглинається в стінках приладу, не досягнувши газового об'єму.

Ефективність лічильника залежить від товщини стінок лічильника, їх матеріалу та енергії гамма - випромінювання. Найбільшою ефективністю володіють лічильники, стінки яких зроблені з матеріалу з великим атомним номером Z , так як при цьому збільшується утворення вторинних електронів. Крім того, стінки лічильника повинні бути достатньо товстими. Товщина стінки лічильника вибирається з умови рівності довжині вільного пробігу вторинних електронів в матеріалі стінки. При великій товщині стінки вторинні електрони не пройдуть в робочий об'єм лічильника і виникнення імпульсу струму не відбудеться. Так як гамма-випромінювання слабо взаємодіє з речовиною, то зазвичай ефективність гамма - лічильників також мала і складає всього 1-2%. Іншим недоліком лічильника Гейгера – Мюллера є те, що він не дає можливість ідентифікувати частинки і визначати їх енергію. Ці недоліки відсутні в сцинтиляційних лічильниках.

СЦИНТИЛЯТОРИ

Сцинтилятори - речовини, які мають здатність випромінювати світло при поглинанні іонізуючого випромінювання (гамма-квантів, електронів, альфа-частинок і т д.). Як правило, випромінюване кількість фотонів для даного типу випромінювання приблизно пропорційно поглинутій енергії, що дозволяє отримувати енергетичні спектри випромінювання. Сцинтиляційні детектори ядерних випромінювань - основне застосування сцинтиляторів. В сцинтиляційному детекторі світло, що випромінюється при сцинтиляції, збирається на фотоприймачі (як правило, це фотокатод фотоелектронного помножувача - ФЕУ, значно рідше використовуються фотодіоди та інші фотоприймачі), перетворюється в імпульс струму, посилюється і записується тієї чи іншої реєструючої системою.

Купити дозиметр Ви можете в компанії Бром з доставкою, консультаційною підтримкою і севисным обслуговуванням.

Каталог Продукції АТОМТЕХ - Прилади та Технології для Ядерних Вимірювань і Радіаційного Контролю (PDF) Російська Версія