Файл: Лекции по РБ.doc

4.4. Люминесцентный метод

Сущность этого метода заключается в том, что в твердом теле – люминофоре – под действием ионизирующих излучений происходит накопление поглощенной энергии, которая может быть затем освобождена при дополнительном возбуждении. В зависимости от дополнительного возбуждения различают радиофотолюминесценцию и радиотермолюминесценцию.

Радиофотолюминесценция. Некоторые сорта стекла (фосфатные, активированные серебром) после облучения ионизирующими излучениями становятся люминесцирующими, хотя до воздействия на них излучений такими свойствами не обладали. Свечение вызывается дополнительным воздействием на облученное стекло ультрафиолетовым светом. С помощью стекла измеряют дозы от 10-50 Р и выше. Стекло на основе лития позволяет производить измерения от 0,015 до 10⁴ – 10⁵ Р. В радиофотолюминесцентном дозиметре (ФЛД) в диапазоне 0,01 – 10 Гр люминесценция пропорциональна дозе, в диапазоне 300-500 Гр интенсивность ее достигает максимума.

Радиотермолюмисценция. Значительный интерес представляют термолюминесцентные вещества – фтористый кальций, борат лития, плавиковый шпат, у которых после воздействия ионизирующих лучей люминесценция может быть вызвана последующим их нагреванием. Такие вещества позволяют производить измерения в пределах от 5 – 10 мР до 10³ – 10⁴ Р и более. К люминесцентным дозиметрам относятся ДПГ – 02, ДПС – 11, ИКСА и др.

4.5. Химический метод

Химический метод обнаружения ионизирующих излучений основан на способности некоторых веществ в результате воздействия излучений распадаться, образуя новые химические соединения. Возбужденные атомы и молекулы диссоциируют, образуя, свободные радикалы. Образованные ионы и свободные радикалы вступают в реакции между собой или с другими атомами и молекулами, образуя новые вещества, появление и количество которых позволяет судить о наличии и количестве ионизирующих излучений.

Так, хлороформ в воде при облучении распадается с образованием хлороводородной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем (бромкрезолом пурпурным), добавленным к хлороформу. По плотности (интенсивности) окрашивания судят о дозе излучения (поглощенной дозе). На этом принципе построен химический гамма-дозиметр ДП-70М.

Вещества, воспринимающие энергию ионизирующих излучений и преобразующие ее в химическую энергию, могут находиться во всех трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. В качестве химических детекторов, кроме хлороформа, применяются: сульфат железа – FeSO₄ (ферросульфатный детектор); ионы нитрата – NO^-₃ (нитратный детектор); сернокислый церий – Се (SO₄)₂ (цериевый детектор); детектор на основе хлорзаменяющих углеводородов – четыреххлористый углерод (ССl₄).

С помощью этого метода измеряется доза гамма-излучения, а также нейтронного излучения. Дозы измеряются в пределах 10-100 Р и выше (система хлороформа), а при использовании четыреххлористого углерода с этиловым спиртом – от нескольких долей Р и выше.

При облучении хлороформа идут следующие реакции:

СНС1₃ → СНС1₃⁺ + е ^- ; СНС1₃⁺ → СС1^..₃ + Н⁺;

СНС1^.₃+е ^-→ СНС1^-₃; CHCl^-₃ + CНС1₂ + С1^-; Н⁺ + С1^- → НС1

В присутствии кислорода выход соляной кислоты повышается:

СНС1^.₂ + О₂ → НОС1 + СОС1

СОС1^. + СНС1₃ → СНС1₂ + СОС1₂

СОС1₂ + Н₂О → 2 НС1 + СО₂

Химический дозиметр ДП-70 М используется вместе с полевым калориметром ПК-56. Дозиметр представляет стеклянную ампулу, заполненную бесцветной жидкостью. Под действием излучения жидкость изменяет окраску от бледно-розовой до ярко-малиновой. Плотность окраски пропорциональна дозе излучения. Ампула помещена в металлический футляр с крышкой. На внутренней стороне крышки расположен цветной индикатор, окраска которого соответствует дозе в 50 Р.

Для более точного определения используют полевой калориметр, который имеет вращающийся диск со светофильтрами разной плотности окраски, соответствующие дозе в 0, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 450, 600, 800 Р. Диск вращают до совпадения плотности окраски раствора в ампуле с одним из диском (в окне камеры калориметра читаем дозу излучения в рентгенах).

4.6. Фотографический метод

Фотографические детекторы основаны на свойстве ионизирующих излучений воздействовать на чувствительный слой фотоматериалов аналогично видимому свету. Для детектирования обычно применяют рентгеновские пленки, представляющие собой чувствительную эмульсию, нанесенную с одной или с двух сторон на целлулоидную подложку. В состав эмульсии входит бромистое или хлористое серебро, равномерно распределенное в слое желатина.

Под действием ионизирующих излучений бромид серебра распадается на бром и серебро. Образовавшиеся наимельчайшие кристаллы серебра при проявлении фотопластинки вызывают не почернение. Плотность почернения пропорциональна поглощенной энергии излучения (поглощенной дозе). Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу излучения (экспозиционную или поглощенную). Плотность почернения фотослоя измеряют с помощью специальных приборов – фотометров или денситометров.

К числу достоинств этих детекторов можно отнести возможность массового применения для индивидуального контроля доз, возможность совместной и раздельной регистрации дозы от бета- и гамма-излучений. Недостатки – малая чувствительность пленок, низкая точность, трудоемкость обработки пленок, невозможность повторного использования облученных пленок.

4.7. Дозиметрические приборы

Основной задачей дозиметрии является обнаружение и оценка степени опасности ионизирующих излучений для населения в различных условиях радиационной обстановки. С помощью дозиметрических приборов осуществляются:

• обнаружение и измерение мощности экспозиционной и поглощенной дозы излучения для обеспечения жизнедеятельности населения;

• измерения активности радиоактивных веществ, плотности потока излучений; удельной, объемной, поверхностной активности различных объектов для определения необходимости и полноты проведения дезактивации и санитарной обработки;

• измерения экспозиционной и поглощенной доз облучения в целях определения работоспособности и жизнеспособности населения в радиационном отношении;

• лабораторное измерение степени загрязнения радиоактивными веществами продуктов питания, воды и т.д.

Классификация дозиметрических приборов осуществляется по их назначению, типу датчиков, измерению вида излучения, характеру электрических сигналов, преобразуемых схемой прибора. Почти все современные дозиметрические приборы работают на основе ионизационного метода. Основными узлами приборов являются детекторы излучений, служащие для обнаружения излучений; электрическая схема преобразования импульсов; измерительные или регистрирующие устройства; источники тока.

По функциональному назначению приборы подразделяются на индикаторы, радиометры, рентгенометры, дозиметры. Датчиками являются газоразрядный и сцинтилляционный счетчики. Измеряют альфа- и бета-излучения и небольшие уровни гамма излучений. Для более точных измерений имеются стационарные радиометры – ДП-100, РУБ-01-П6, «Бета-2» и др. К переносным относятся «Луч-2», служащий для качественного и количественного определения бета- и гамма- излучений, а также радиометр-рентгенметр ДП-5А, предназначенный для обнаружения и измерения степени загрязнения поверхности бета- и гамма- активными веществами и измерения уровней гамма-радиации.

Дозиметры. Предназначены для определения суммарной дозы облучения (экспозиционной или поглощенной), или же соответствующих мощностей доз гамма- или рентгеновских излучений. В качестве детектора (датчика) используются ионизационные камеры, газоразрядные счетчики, сцинтилляционные счетчики и др. К стационарным относятся СПСС-02, СД-1М и др. Переносные дозиметры – СРП-68-01, КИД-2, комплект дозиметров ДП-24, ДК- 0,2 и др. Промышленность выпускает также так называемые бытовые (карманные) дозиметры, предназначенные для измерения экспозиционной дозы в воздухе, т.е. работающие как рентгенметры («Мастер-1», «Горизонт», «Бела-2», «Сосна» и др.). Их применяют в загрязненных районах для того, чтобы контролировать уровень гамма-фона и избежать сильного загрязнения цезием-137.

Индикаторы. Это простейшие приборы для обнаружения излучения и ориентировочной оценки мощности экспозиционной дозы (уровня радиации) главным образом гамма- и бета-излучений. Детектором служит газоразрядный счетчик. К этой группе относятся индикатор-сигнализатор ДП-64, измеритель мощности дозы ИМД-21 и др.

Рентгенметры. Они предназначены для измерения мощности дозы рентгеновского или гамма- излучения. Диапазон измерения – от сотых долей рентгена до нескольких сот рентген в час (Р/ч). В качестве датчиков используют ионизационные камеры или газоразрядные счетчики. К ним относятся рентгенметр ДП-3Б, «Кактус», ДП-2 и др.

Радиометры (измерители радиоактивности). Применяются для обнаружения и определения степени радиоактивного загрязнения поверхностей, оборудования альфа- и бета – частицами; плотности потоков или интенсивности радиоактивных излучений; активности проб внешней среды.