Принцип работы дозиметра: Дозиметр — Википедия – Принцип работы дозиметра

Содержание

Принцип работы дозиметра

Принцип работы дозиметра

 

     Современные дозиметры предназначены для определения  уровня эффективной дозы радиационного излучения, при этом они могут определить величину мощности ионизирующего потока в определенном временном промежутке. И не смотря на то, что существует достаточно много моделей подобных устройств, все они имеют одинаковый принцип работы.     Стоит отметить, что современные дозиметры могут регистрировать или предназначены для регистрации бета-частиц, или же гамма или рентгеновского излучения. Однако их регистрация несколько отличается, при этом чаще всего используется принцип газоразрядных счетчиков Гейгера – Мюллера.

 


Дози́метр — прибор который измеряет эффективную дозу или мощность ионизирующего излучения за какой-то промежуток времени. Само измерение называется дозиметрией.


     Чувствительный элемент устройства заполняется аргоном и к нему подается напряжение с двух электродов, при этом максимально устраняются все возможности появления скачков напряжения. При прохождении бета-частиц через камеру датчика, заполненную аргоном под напряжением, газ начинает ионизироваться, что приводит к увеличению токопроводящих способностей аргона, в результате возникает электрический разряд, что снижает напряжение на электродах вплоть до нулевого значения. После чего камера быстро восстанавливается, напряжение снова достигает номинального уровня, и датчик уже готов к регистрации и приему новой бета-частицы. Подобные скачки регистрирует специальная микропроцессорная плата, которая и превращает их в цифровые показатели. Причем полученное значение при измерении может быть задано на указанный вами промежуток времени, к примеру, одна секунда или одна минута.


Перечень дозиметров представленных на Украинском рынке. Купить дозиметр.


     При регистрации гамма-излучения или рентгеновских лучей все происходит по похожему принципу. Единственным отличием является тот факт, что возникновение разряда тока в чувствительном элементе устройства возникает из-за того, что гамма или рентгеновские фотоны выбивают электроны из специальной пленки на поверхности датчика. 

 

     Уровень эффективной дозы и мощность ионизирующего излучения  в заданном промежутке времени, регистрируется и определяется за счет последовательного подсчета каждого такого импульса, а, следовательно, и каждой пройденной частицы через датчик. Все эти данные обрабатываются электронной схемой и попадают на жидкокристаллический монитор устройства.

 


! Дозиметры делятся на профессиональные и бытовые (персональные):

 


     В зависимости от назначения и требований к точности измерений, соответствующие датчики могут быть более точными или менее точными, а это будет напрямую связано со стоимостью такого оборудования.

как работает, что измеряет, что это такое, как проверить

Бытовой дозиметр — полезное устройство, если знать, как правильно его использовать. При выборе устройства важно учитывать потребности пользователя, цель применения — от этого зависит, какая модель подойдет. Перед тем, как проверить на практике, нужно знать, как дозиметр радиации работает.

Что такое дозиметр и для чего он нужен

Человек постоянно подвергается воздействию излучения в форме солнечного света, некоторые его виды более вредны для организма. Слишком много ультрафиолета может привести к солнечному ожогу или раку кожи, а рентгеновские, гамма-лучи и некоторые радиоактивные частицы к слепоте и серьезному повреждению клеток, вплоть до смерти.

Чтобы предотвратить это, каждый человек, работающий с радиоактивными веществами или окружающей средой, носит дозиметр — это прибор, предназначенный для измерения радиации.

Принцип работы дозиметра: что показывает и для чего нуженЭто простое устройство позволяют пользователям отслеживать излучение, которое они поглощают, чтобы предотвратить заболевания и определить, насколько опасной может быть радиоактивная среда

Дозиметр для измерения радиации обычно используют в виде значка или браслета, есть портативные и карманные модели. Они содержат кристаллы люминофора, способные улавливать электроны, освобожденные вредным ионизирующим излучением

Внимание! Измеритель радиации дозиметр не может обнаружить низкоэнергетическое бета-излучение от некоторых изотопов. Также углерод-14, тритий или серу-35.

Назначение для ношения индивидуальных дозиметров дается работникам, имеющим дело с рентгеновскими аппаратами, флуороскопическими установками. Также их должны использовать лица, работающие в промышленных зонах.

Дозиметры радиации устанавливают самостоятельно в радиоактивных средах для отслеживания среднего количества выделяемого излучения, но чаще всего их носят исследователи, обслуживающий персонал и другие должностные лица, работающие с радиацией или вокруг нее. Сотрудники многих кафедр университета носят их с собой, как и сотрудники атомных электростанций и некоторых больниц. Пациенты химиотерапии часто их используют во время лечения, чтобы гарантировать, что количество радиации, которой они подвергаются, остается в полезном диапазоне, а не входит в потенциально смертельный.

Принцип работы дозиметра

Ионизирующее излучение, вызванное воздействием рентгеновских лучей, гамма-лучей и некоторых радиоактивных частиц, является типом излучения, которое несет достаточно энергии, чтобы выбить электроны из нормально стабильных молекул. Когда это происходит в живой ткани, потеря электронов может привести к повреждению клетки, но те же самые освобожденные электроны могут быть захвачены и измерены при правильных условиях. Радиационная дозиметрия работает, используя это преимущество.

Принцип действия дозиметра основан на захвате ионизирующего излучения электронами, они захватываются кристаллами люминофора. Когда последние нагреваются, выпускают эти захваченные электроны в виде света, чтобы точно определить количество излучения, которому подвергался прибор.

Некоторые модели заполняются аргоном, к которому подают напряжение с двух электродов. Бета-частицы проходят через камеру датчика, начинается ионизация газа, это приводит к повышению токопроводящих способностей аргона. Итог — электрический разряд, снижающий напряжение в электродах до 0. Затем камера с аргоном быстро восстанавливается и готова к новому измерению радиации.

Внимание! В выключенном состоянии схема дозиметра радиации находится в микропотребляющем режиме работы. В нем поддерживается только процесс отсчета реального времени процессором.

Принцип работы дозиметра: что показывает и для чего нуженИзмеренный уровень регистрируется в микропроцессорной плате, которая превращает их в цифровые значения

В чем измеряется радиация дозиметром

Действие основано на измерении ионизации за определенное время, то есть мощности экспозиционной дозы. Радиоактивное излучение измеряется в микроРентген/час.

Для оценки воздействия на человеческий организм используется понятие эквивалентная доза и ее мощность. Измерение происходит в Зивертах (Зв). 1 Зв = 100 Рентген.

Коэффициент качества эквивалентной дозы дозиметра является характеристикой излучения и показывает биологическую активность, то есть способность вносить повреждения в биологическую ткань

Из чего состоит дозиметр

Корпус — ударопрочный. Выполнен и высококачественного пластика. На передней панели располагаются кнопки и матричный ЖКИ. С торцевой части устанавливается USB разъем для удобного считывания результатов с помощью смартфона или персонального компьютера. Также есть светодиодный индикатор и отверстие звуковой сигнализации.

Принцип работы дозиметра: что показывает и для чего нуженНа задней части корпуса производитель указывает серийный номер модели и другие условные обозначения

Устройство дозиметра может включать:

  • несколько детекторов для измерения разных типов излучения;
  • съемные фильтры;
  • счетное устройство;
  • систему индикации дозы.

Главной деталью метрологического прибора считается детектор излучения. Он наделен особенностью преобразовывать излучение в электрический сигнал, который удобно обрабатывать.

Также устройство может иметь умножитель напряжения, разделительные конденсаторы, одновибраторы, преобразователи, модуляторы, резонаторы, электронные и управляющие блоки. Газонаполненная камера чаще представляет собой счетчик Гейгера-Мюллера. Он отличается простотой и малой стоимостью.

Кристаллы могут быть органическими и неорганическими. Устройство дозиметра включает твердотельные полупроводниковые детекторы. Главные плюс — компактность, использование для контроля излучения любого вида. Но точность, которой обладает твердотельный дозиметр радиации, — низкая.

Как проверить дозиметр в домашних условиях

После покупки нужно проверить устройство. Сделать это можно в медицинском центре, где имеется позитронно-эмиссионная томография.

Можно сравнить показания прибора с радиационной обстановкой местности. Делать замеры несколько дней подряд. Средний фон на местности должен быть 12-15 мкРГ/ч. В домашних условиях устройство подносят к хрустальным вещам, они дают небольшой уровень излучения, максимум до 0,3 мкЗв/ч.

Как пользоваться дозиметром радиации

Прежде чем определить дозу радиации с помощью индивидуального дозиметра, необходимо обнулить предыдущие показания. Положить включенное устройство в карман. Чтобы работать с дозиметром, не нужно специальных знаний, все описывается в инструкции к устройству.

Как быстро найти радиоактивный предмет

Прежде всего, прибор необходимо включить. В меню выбрать нужный режим измерения, например, СРМ (специальный режим измерения, который не делает пересчеты и не рассчитывает среднее значение). Затем выбранный параметр подтвердить, нажав на кнопку «выбор» или «пуск».

Принцип работы дозиметра: что показывает и для чего нуженДозиметр радиации медленно перемещать над предполагаемыми источниками радиации

Важно! Чем ближе устройство к объекту, тем быстрее возрастает частота звуковых сигналов, а по мере удаления — убывает.

Измерение радиационного фона дозиметром в доме или квартире

Источником радиации в жилом помещении может выступать стройматериал, мебель, бытовая техника, измерительные устройства, предметы из гранита и хрусталя. Обследование квартиры позволяет своевременно выявить источник опасного радиационного излучения.

Внимание! Ее измерение необходимо для обеспечения жильцам экологичного и безопасного пространства для жизни.

Инструкция по применению дозиметра в квартире:

  1. Включить устройство, нажав на соответствующую кнопку.
  2. Проверить заряд модели.
  3. Выждать 2-3 минуты. Прибор должен адаптироваться, чтобы выдать максимально точный результат. Если использовать показания, появившиеся в первые секунды измерения, будет очень большая погрешность замера.
  4. Передвигаться по квартире, иногда задерживаясь возле предметов, которые считаются радиационными. До получения достоверной статически обработанной информации цифровой индикатор на дозиметре радиации будет мигать. Продолжительность обработки данных зависит от интенсивности излучения.
  5. Максимально близко подносить к стенам, батареям центрального отопления, кафельной плитке, мраморным и гранитным столешницам.

Показания индивидуального дозиметра в квартире должны быть в пределах 10-30 мкР/ч. При этом для человека считается безопасным радиоактивность до 50 мкР/ч.

Измерение уровня радиации дозиметром на улице

При измерении следует держать прибор горизонтально, примерно на уровне 1 м от земли. Перед началом работы нажать кнопку «Пуск» и после звукового сигнала записать показания прибора.

Совет! Рекомендуют проводить измерения на одном месте 5 раз, чтобы получить более точные значения.

Если на улице дозиметр радиации показывает высокие значения, нужно отойти на несколько шагов влево или вправо, повторить измерения радиационного фона. Нужно найти точку с максимальным значением.

Принцип работы дозиметра: что показывает и для чего нуженЗатем положить дозиметр радиации на разных точках на улице. Например, рядом с домом, на грядке, клумбе, возле подвального помещения

Не класть на грязные поверхности. Под дозиметр положить кусочек полиэтиленовой пленки. Рассчитывать среднее значение после 4 измерений.

Что делать, если показания дозиметра высокие

Если дозиметр показал высокий уровень радиации, необходимо подальше уйти от источника. Чем дальше находится предмет, излучающий радиоактивный фон, тем меньше доза облучения для человека.

Обнаруженный предмет нельзя выбрасывать в мусор, трогать руками или продавать. В такой ситуации обращаются в центр, который занимается утилизацией радиационных отходов. В Москве это ФГУП «Радон». Также необходимо прийти в Центр гигиены и эпидемиологии. Специалисты обязаны отреагировать на поступивший сигнал, сообщить в соответствующий орган, чтобы они проверили уровень радиации с помощью профессиональных устройств.

Внимание! До прибытия полиция или других органов следовать их указаниям.

Заключение

Дозиметр радиации работает достаточно просто. Нужно лишь вставить батарейки или проверить заряд, затем нажать на кнопку, которая запускает процесс измерения. Чтобы не ошибиться в показателях и измерить уровень радиации с доскональной точностью, требуется следовать инструкции по применению.

Как работает персональный дозиметр радиации?

Как работает персональный измеритель радиации?

 

     С тех самых пор, как человек начал использовать энергию, заключенную в атоме, для всего человечества, особенно в крупно населенных и развитых странах, существует опасность радиационного заражения. И далеко за примерами ходить не надо, это и чернобыльская катастрофа, и недавнее происшествие на японской атомной станции Фукусима, и различные аварии на предприятиях, работающих с радиоактивными материалами, а также радиоактивные отходы, военные испытания и прочее. В связи с этим, для обычных граждан возникает необходимость иметь возможность самим определить радиационную обстановку и принять правильное решение в случае экстренной ситуации. И здесь вам очень может помочь специальное устройство – бытовой дозиметр радиации. Но для его корректного и правильного применения необходимо понимать принципы работы дозиметра и методики проведения измерений.

 

     Впервые бытовые дозиметры радиации появились только в 1989 году, их стали производить по решению национальной комиссии по радиационной защите, до этого момента вся информация по радиационной обстановке в том или ином регионе была засекречена. Толчком к принятию подобного решения послужили события в Чернобыле.

 

     Первые дозиметры были изготовлены на основе дискретных логических микросхемах и аналоговом интерфейсе. Современные радиометры уже используют микропроцессорные технологии и применяют специализированные контролеры, а также жидкокристаллические дисплеи. Однако в основе и тех и других лежит использование счетчика Гейгера – Мюллера, и о том, что он собой представляет речь пойдет ниже.

 

     Счетчик Гейгера – это герметичная камера, изготовленная из металла или стекла и наполненная инертным газом, как правило, аргоном или неоном, и находящегося под низким давлением (строение и принцип работы). В камеру встроены два электрода (анод и катод). Для большинства отечественных дозиметров, основанных на счетчике типа СБМ – 20, катод представляет собой практически весь кожух чувствительного датчика, а анод лишь тонкая проволочка внутри него. А для счетчиков типа Бета – 1 или Бета – 2, характерна многосекционная система электродов и более сложное строение, это позволяет регистрировать самые различные типы радиационного излучения. Для таких счетчиков характерна толщина рабочего окна (площади попадания радиации, основанной на альфа и бета частицах), около 12 мкм. Поэтому такие дозиметры торцевого типа в состоянии регистрировать слабоэнергетические бета-частицы, а при правильно проведенных замерах и альфа-частицы высоких энергий, для этого следует проводить замер не далее чем на 1 – 2 мм от источника радиации альфа-излучения.

 

     Чтобы датчик дозиметра мог регистрировать радиоактивные частицы или кванты гамма излучения, на электроды подается высокое напряжение от 350 до 475 вольт. В состоянии покоя между катодом и анодом не происходит разряда, так как инертный газ служит диэлектриком. Однако ситуация меняется, если в камеру попадает радиоактивная частица, в этом случае она выбивает свободный электрон из катода или поверхности кожуха счетчика, который продолжает двигаться и выбивает электроны из газа, что вызывает ионизацию и происходит электрический разряд между катодом и анодом. Такой разряд и фиксирует электроника прибора, а также ведет учет всех радиоактивных частиц, прошедших через рабочую камеру. В случае, если требуется зафиксировать и определить альфа-частицы и бета-частицы малых энергий, то в этом помогает тонкое рабочее окно из слюдяной пленки, через него в камеру попадает радиация этого типа и вызывает ионизацию. Читайте также: как доработать дозиметр радиации.

 

     Чтобы проще зарегистрировать прошедшую через счетчик радиоактивную частицу, в цепь питания дозиметра включен специальный нагрузочный резистор, посредством которого и  регистрируются изменения в цепи между катодом и анодом. Чтобы ионизация в камере быстро прекратилась после разряда, и была готова зафиксировать новую частицу, существует два способа достижения этого. Первый основан на прекращении подачи напряжения на электроды на очень короткий промежуток времени, что тормозит дальнейшую ионизацию, второй, основан на добавлении в инертный газ спирта или йода, а также ряда других материалов. В этом случае такая примесь, сразу после разряда, способствует резкому снижению напряжения на катоде и аноде, меньше 300 вольт, что также резко прекращает ионизацию и счетчик становится готовым к регистрации следующей частицы или кванта излучения. Для подачи высокого напряжения на электроды, используется специальный преобразователь с умножителем, работающий от простой аккумуляторной батареи 3 – 12 вольт, и способный выдать напряжение в 380 – 420 вольт.

 

     Определение уровня радиации представляет собой физический подсчет микроэлектроникой прибора всех радиоактивных частиц, проходящих через регистрационную камеру, будь-то бета-частицы или гамма-излучение. Подсчет таких частиц за определенную единицу времени и приводит к тому результату, который мы можем видеть на дисплее прибора.

 

     Персональные дозиметры имеют следующие варианты исчисления радиации, а именно зиверты в час (Зв/ч) или рентгены в час (Р/ч). На практике чаще всего используются данные зафиксированные в микрорентгенах и микроЗивертах (мкР/ч, мкЗв/ч), так как именно такие единицы измерения соответствуют нормальному радиационному фону. Нормальным значением считается величина радиоактивного фона в 0,2 мкЗв/ч или 20 мкР/ч. Зиверты и Рентгены связаны между собой следующим соотношением 1мкЗв = 100 мкР.

 

     Для измерения бета-частиц, некоторые современные счетчики, такие как профессиональный радиометр Дозиметр МКС-05 Терра или Дозиметр МКС-05 Терра-Н, определяют величину бета потока по тому, сколько бета-частиц проходит через окно в 1 квадратный сантиметр за одну минуту.

 

     Стоит отметить, что точность измерений напрямую зависит от продолжительности проведения замера, однако длительное время проведения определения радиоактивности, существенно затруднит использование прибора, а в случае нахождения в зоне с повышенным радиационным фоном, опасность нахождения там делающего замер. Поэтому многие современные бытовые дозиметры имеют несколько временных режимов проведения измерений радиации. Чтобы существенно уменьшить время замера без потери точности, в некоторых дозиметрах применяются сразу несколько счетчиков Гейгера, например, до 4 штук. Самый большой выбор временных интервалов в дозиметре SMG-2.

 

     Чтобы правильно использовать бытовой счетчик Гейгера и дозиметр, вышеизложенного вполне достаточно, однако стоит интересоваться данной темой, для того, чтобы более профессионально подходить в интерпретации показаний и правильности проведения замеров. Хотя, даже полное не понимание процессов, в случае если вы обнаруживаете радиоактивный фон существенно выше нормы, должен вызывать у вас тревогу, с выработкой дальнейших экстренных мер.

виды, применение и принцип действия.

Устройство и принцип действия дозиметра

Не так давно опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды казалась куда более реальной, чем в наши мирные дни. С той тревожной эпохи ядерного противостояния остались в обиходе технические средства контроля и мониторинга состояния радиоактивного фона окружающей среды – дозиметры.

Дозиметры выпускают как в промышленном, так и в бытовом исполнении.Различия между моделями заключаются в пределах измерения, точности, исполнении и длительности работы. Промышленные и военные дозиметры выпускаются в ударопрочном и влагозащищенном исполнении, так как их частое применение в полевых и заводских условиях сопряжено с воздействиями вибрации, влаги.

Применение дозиметров

Дозиметр — это устройство для измерения поглощенной дозы или мощности дозы ионизирующего излучения, влияющей на измеряющий прибор или на того, кто им пользуется в момент измерения за некоторый промежуток времени. Обычно для измерения принимается период нахождения под воздействием радиации, например, рабочая смена, количество часов под воздействием. Комплекс действий по измерению ионизирующего излучения называется дозиметрией.

Существует несколько классов приборов, измеряющих параметры ионизирующего излучения и активность радиоактивных препаратов. Иногда дозиметром ошибочно называют прибор, предназначенный для измерения активности радионуклида в источнике или образце (в жидкости, газе, аэрозоле, в пыли и грязи). Радиометр, в отличие от дозиметра измеряет плотность потока ионизирующих излучений от предметов или для проверки радиационной обстановки в данной местности в данный момент. Такие мероприятия по измерению обстановки называются радиометрией.

Различные виды и типы измеряющих приборов

Существуют и другие разновидности, например рентгенметр, которые измеряют мощность гамма-излучения. Как правило, бытовые приборы имеют функции и дозиметра и радиометра. Технически такие приборы устроены максимально просто и доступно для пользователя. Они имеют световую, звуковую сигнализацию, индикаторные табло и компактные размеры. Среди усовершенствований последних моделей — вибросигнал, улучшенное строение корпуса и компактные размеры. Есть модели для ношения в кармане и на запястье. Энергопотребление приборов незначительное, поэтому от одной батареи они могут работать от нескольких суток до месяцев.

Устройство и принцип действия дозиметров

Устроены дозиметры так же, как и любые другие метрологические приборы. Сердцем дозиметра является детектор излучения, преобразующий воздействие ионизирующего излучения в электрический сигнал, удобный для обработки и измерения. Ионизирующее излучение — это поток заряженных частиц, которые испускают все радиоактивные препараты. По количеству частиц в окружающей среде за период времени можно подсчитать дозу радиации, поглощенную окружающими предметами. Проникая в детектор дозиметра, частицы вызывают электрический ток, который тем больше, чем больше частиц проникает в детектор. Электроника дозиметра обрабатывает полученные характеристики тока детектора и преобразует их в визуальный вид, отображаемый на табло прибора. Детектором может быть ионизационная камера (применяется в прямопоказывающих приборах, имеющих компактные размеры и походящих на авторучку), сцинтиллятор, счётчик Гейгера (для измерения мягкого бета-излучения) или специальный полупроводниковый диод.

Дозиметр применяется персоналом, работающим с радиоактивными препаратами, работниками МЦС, строителями для обследования жилых помещений, для контроля радиоактивной обстановки. Длительность измерений колеблется от 20 до 40 секунд. Диапазон показаний дозиметра довольно широк, а надежность не вызывает нареканий из-за применения дублирующих детекторов для измерения бета- и гамма-излучения.

Купить дозиметр в интернет-магазине Medmall.ru

Заказать дозиметр в Москве можно на сайте Medmall.ru. Мы занимаемся продажей не только дозиметров, но и другой медицинской техники по выгодным ценам. Для того чтобы купить дозиметр или любой другой прибор, используйте корзину сайта или позвоните по номеру в Москве 7 (495) 649-00-40

Дозиметр — Вікіпедія

Дозиметр ззаду

Дози́метр— прилад, який слугує для фіксування потужності радіоактивного випромінювання, 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 вищезгаданих величин називається дозиметрією.

Іноді «дозиметром» не зовсім точно називають радіометр — прилад для вимірювання активності радіонукліду в джерелі або зразку (в об’ємі рідини, газу, аерозолю, на забруднених поверхнях) або щільності потоку іонізуючих випромінювань для перевірки на радіоактивність підозрілих предметів і оцінки радіаційного стану в даному місці в цей час. Вимірювання вищезгаданих величин називається радіометрією. Рентгенометр — різновид радіометра для вимірювання потужності гамма-випромінювання.

Побутові прилади, як правило, комбіновані, мають обидва режими роботи з переключенням «дозиметр»-«радіометр», світлову або звукову сигналізацію і дисплей для відліку вимірювань. Деякі сучасні моделі можна надіти на руку, як годинник. Час неперервної роботи від однієї батареї — від декількох діб до декількох місяців.

Діапазон вимірювання побутових радіометрів зазвичай — від 10 мікрорентген до 9.999 мілірентгена за годину (0.1-99.99 мікрозіверта за годину), похибка вимірювання — до ±30%.

Детектором (чутливим елементом дозиметра або радіометра, що слугує для перетворення явищ, викликаних іонізуючими випромінюванням, в електричний або інший сигнал) може бути іонізаційна камера, лічильник Гейгера, сцинтилятор, напівпровідниковий діод та інші.

Поглинута, еквівалентна та експозиційна доза іонізуючого випромінювання[ред. | ред. код]

Радіоактивні а-, р-, у-випромінювання чинять значний вплив на живі організми. Потрапляючи в ту чи іншу речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію. У результаті поглинання цієї енергії деякі атоми і молекули речовини іонізуються, унаслідок чого змінюється їхня хімічна активність. Життєдіяльність будь-якого організму забезпечується хімічними реакціями, що відбуваються в його клітинах, тому радіоактивне опромінення призводить до порушень функцій майже всіх органів.

Чим більша поглинута речовиною енергія випромінювання, тим більший вплив цього випромінювання на речовину.

Поглинута доза іонізуючого випромінювання — це фізична величина, яка чисельно дорівнює енергії іонізуючого випромінювання, поглинутій речовиною одиничної маси.

На практиці часто використовують позасистемну одиницю поглинутої дози — рад. Ці одиниці пов’язані між собою співвідношенням: 1 грей = 100 рад.

Велику роль в опроміненні всього живого в екосистемі відіграє не лише кількість іонізуючого випромінювання, поглиненого тілом, а й якість цього випромінювання.Якісна характеристика випромінювання визначається показником лінійної щільності іонізуючого потоку. Вважають, що щільність бета-, гамма- і рентгенівського випромінювання є однаковою, умовно вона приймається за одиницю. Ідучи з цього показник щільності повільних нейтронів дорівнює 5, звичайних нейтронів – 10, а α-частинок та надшвидких нейтронів – 20. Пораховану в такий спосіб дозу опромінення називають еквівалентною дозою. Біологічний вплив різних видів випромінювання на живі організми є неоднаковим при однаковій поглинутій дозі. Наприклад, за однакової енергії а-випромінювання є значно безпечнішим, ніж b- або у-випромінювання. З огляду на зазначене вчені ввели спеціальну фізичну величину для характеристики біологічного впливу поглинутої дози — еквівалентну дозу іонізуючого випромінювання. Її позначають символом. Коефіцієнт якості К є неоднаковим для різних випромінювань . Одиниця еквівалентної дози іонізуючого випромінювання в Сi — зіверт (Зв). Цю одиницю названо на честь шведського вченого Р.-М.Зиверта. Існує також позасистемна одиниця — бер: 1 бер = 0,01 Зв.

Фізична дія будь-якого іонізуючого випромінювання на речовину пов’язана передусім з іонізацією атомів та молекул. Тому, крім поглинутої дози, що характеризує енергію випромінювання, існує фізична величина, яка визначається іонізаційною дією випромінювання. Цю величину називають експозиційною дозою іонізуючого випромінювання.

Потужність дози іонізуючого випромінювання[ред. | ред. код]

Зрозуміло, що доза іонізуючого випромінювання залежить від часу опромінення: чим більший час опромінення, тим більшою є доза випромінювання. Фізики кажуть, що доза випромінювання накопичується з часом. Відношення дози іонізуючого випромінювання (Б) до часу опромінення (і) називають потужністю дози (Рв) іонізуючого випромінювання. Одиниця потужності поглинутої дози іонізуючого випромінювання — грей на секунду Гр , одиниця потужності експозиційної дози іонізуючого випромінювання — рентген на секунду; одиниця потужності еквівалентної дози іонізуючого випромінювання — зіверт Зв на секунду.

Іонізаційний дозиметр[ред. | ред. код]

Для вимірювання дози іонізуючого випромінювання та її потужності використовують дозиметри. Основною складовою будь-якого дозиметра є детектор — пристрій, що слугує для реєстрації іонізуючого випромінювання. Залежно від типу детектора розрізняють іонізаційний, люмінесцентний та інші види дозиметрів. Так, у іонізаційних дозиметрах детектором є лічильник ГейГера- Мюллера, дія якого ґрунтується на властивості радіоактивного випромінювання значно збільшувати провідність газів. Датчик лічильника Гейгера-Мюллера — це скляний циліндр, який зазвичай заповнюють розрідженим інертним газом.

Особливості ушкоджень організмів унаслідок радіації[ред. | ред. код]

Дослідження показали, що ушкодження організмів, зумовлені впливом радіації, мають низку особливостей. По-перше, глибокі порушення життєзабезпечувальних функцій організму викликає навіть невелика кількість поглинутої енергії. Пояснюється це тим, що енергія випромінювання влучає в особливо чутливу «мішень» — клітину. А найбільш чутливими до радіації є ті клітини, що швидко діляться. Так, першим відчуває дію радіоактивного випромінювання кістковий мозок, унаслідок чого порушується процес кровотворення. По-друге, різні типи організмів мають різну чутливість до того чи іншого радіоактивного випромінювання. Найстійкішими, наприклад, є одноклітинні. По-третє, наслідки впливу однакової поглинутої дози випромінювання залежать від віку організму. Перелічені вище особливості стосуються зовнішнього опромінення. Але для вищих тварин і людини є небезпечним і внутрішнє опромінення, адже радіонукліди в організм можуть потрапити, наприклад, із їжею. Підвищена небезпека внутрішнього опромінення зумовлена кількома причинами. По-перше, деякі радіонукліди здатні вибірково накопичуватися в окремих органах. Наприклад, 30% йоду накопичується в щитовидній залозі, маса якої становить лише 0,03% маси тіла людини. Радіоактивний йод, таким чином, усю свою енергію віддає невеликому об’єму тканини. По-друге, внутрішнє опромінення є тривалим: радіонуклід, який потрапив в організм, не відразу виводиться з нього, а зазнає низки радіоактивних перетворень усередині організму. Радіоактивне випромінювання, яке виникає при цьому, чинить руйнівну дію, іонізуючи молекули й тим самим змінюючи їхню біохімічну активність.

Незалежно від того, у якому куточку Землі живе людина, вона постійно зазнає впливу радіації, тому що в будь-якій місцевості завжди є певний радіаційний фон. Радіаційний фон — іонізуюче випромінювання земного та космічного походження. Радіаційний фон Землі складається з кількох компонентів. Це космічне випромінювання природних радіонуклідів середовища; випромінювання штучних радіоактивних Ізотопів. Випромінювання природних радіонуклідів та космічне випромінювання створюють природний радіаційний фон. У результаті діяльності людини природний радіаційний фон значно збільшився — відбулося техногенне підвищення природного радіаційного фону. Приклад такої діяльності людини — видобування корисних копалин (вугілля, мінеральних добрив, сировини для будівельних матеріалів тощо), які містять підвищену кількість радіонуклідів уранового і торієвого рядів. Так, підвищений вміст природних радіоактивних ізотопів є в граніті. А далі будуємо ланцюжок. Гранітний щебінь є складником бетону, з якого споруджують будинки. Отже, підвищений радіаційний фон слід шукати насамперед усередині будинків з бетону, особливо в зачинених приміщеннях, які не провітрюються (наприклад, концентрація радону в закритих приміщеннях в середньому у вісім разів вища, ніж ззовні). Із табл.1 бачимо, що для основної маси населення найбільш небезпечні джерела радіації — це зовсім не ті, про які зазвичай говорять. Найбільшу дозу людина отримує від природних джерел радіації та під час медичних досліджень. Радіація, пов’язана із розвитком атомної енергетики, становить лише малу частину радіації, що спричинена діяльністю людини.

Вплив радіаційного фону на здоров’я людини.[ред. | ред. код]

Життя на Землі виникло і розвивається в умовах постійної дії радіації. Тому, скоріш за все, природний радіаційний фон не може суттєво впливати на життя та здоров’я людини. Сучасні дослідження в галузі радіобіології довели, що при дозах, які відповідають природному радіаційному фону 1-2 мЗв на рік, дія радіації безпечна для людини. Але навіть невелике підвищення рівня радіації може викликати генетичні дефекти, які, можливо, виявляться у дітей та онуків людини, що була опромінена. При великих дозах радіація спричиняє серйозне ураження тканин. Наприклад, отримана протягом кількох годин поглинута доза іонізуючого опромінення 1 Зв викликає небезпечні зміни в крові, а доза 3-5 Зв у 50% випадків спричиняє смерть. Учені вважають, що рівень природного радіаційного фону має бути не вищим за 25 МкР. Якщо він нижчий за цю величину — це чудово, якщо ж вищий — треба бити на сполох і шукати причину. Варто звернути увагу ще і на їжу. Для захисту населення від внутрішнього опромінення радіоактивними речовинами в Україні внормовано питому активність радіонуклідів цезію-137 і стронцію-90, що містяться в харчових продуктах та питній воді.

Виробники дозиметрів в Україні[ред. | ред. код]

отзывы. Принцип работы дозиметров и радиометров

Дозиметры-радиометры — это многофункциональные устройства, которые предназначены для определения гамма-излучения. В данном случае прибор определяет эквивалентную дозу. Некоторые модели способны измерять нейтронное излучение. Применяются дозиметры в первую очередь в атомной промышленности. Однако на рынке представлено множество бытовых модификаций.

Еще дозиметры используются для контроля качества сырья и продуктов питания. В медицине они также применяются. Дополнительно для определения рентгеновского излучения они встречаются в металлургической промышленности. Для того чтобы более детально ознакомиться с дозиметрами, следует в первую очередь рассмотреть устройство модели.

дозиметр радиометр отзывы

Устройство простой модели

Основным элементом любого дозиметра принято считать счетчик. Работает указанный компонент благодаря блокинг-генератору. Также в устройствах используется умножитель напряжения. В некоторых случаях он устанавливается двухконтактного типа. Конденсаторы чаще всего применяются именно разделительные. Одновибраторы в устройствах используются низкочастотные.

Непосредственно блоки управления по параметрам довольно сильно отличаются. Функциональная часть прибора зависит от производителя. Также в устройствах применяется преобразователь. Аккумуляторы чаще всего устанавливаются небольшой емкости. Еще у дозиметров имеются резонатор и модулятор, которые располагаются возле компактного микроконтроллера.

Принцип работы прибора

Принцип работы дозиметров и радиометров построен на искажении предельной частоты гамма-излучений. Непосредственно рентгеновские частицы улавливаются счетчиком. Далее сигнал передается на блокинг-генератор. Для того чтобы резонатор активировался, потребуется преобразователь. Одновибратор в данном случае обеспечивает высокую чувствительность устройства.

Резонатор, в свою очередь, отвечает за скорость передачи сигнала. На микроконтроллер данные о гамма-излучениях попадают через модулятор. Далее они сразу выводятся на дисплей. Непосредственно напряжение на микроконтроллер подается через аккумулятор.

Отзывы о «СОЭКС-01М»

Данные дозиметры-радиометры отличаются повышенной чувствительностью. Если говорить про конструктивные их особенности, то важно отметить, что счетчик у моделей установлен только один. Мощность эквивалента представленного прибора составляет целых 0,1 мк в час. Если верить отзывам покупателей, то плотность потока бета-излучения указанная модель определяет довольно быстро. Блокинг-генератор в устройстве используется с выходной обмоткой. Энергетическая зависимость у представленной модели незначительная. Отдельного внимания заслуживает качество умножителя напряжения. В данном случае рабочий режим устанавливается только за 5 сек.

принцип работы дозиметров и радиометров

Мнение покупателей о модели «СОЭКС Дефендер»

Указанные дозиметры-радиометры востребованы больше в металлургической промышленности. Если верить отзывам потребителей, то блокинг-генератор у моделей установлен довольно мощный. Параметр амбиентной дозы в данном случае равен 0,1 мк.

Плотность потока бета-излучения определяется быстро. Детекторная камера у этой модели имеется только одна. Также важно отметить компактные размеры устройства. В данном случае подсветка табло предусмотрена. Корпус имеется довольно прочный. Использоваться этот прибор может даже при температуре -20 градусов.

Отзывы об МКС-05

Данный компактный дозиметр-радиометр отзывы от потребителей заслуживает в основном положительные. Однако недостатки у прибора все-таки имеются. В первую очередь следует отметить малую мощность амбиентной дозы на уровне 0,3 мк в час. Также устройство страдает пониженной чувствительностью. Однако к преимуществам следует отнести качественный счетчик.

Еще у этой модели используются два блокинг-генератора. Если верить отзывам покупателей, то система индикации у нее предусмотрена довольно качественная. Рабочий режим включается в устройстве за 4 сек. Дозиметр-радиометр МКС-05 имеет функцию автоматического перезапуска.

Согласно документации на товар, конденсаторы у модели применяются разделительного типа. Учитывая данный факт, прибор способен похвастаться высокой скоростью передачи сигнала. Непосредственно табло установлено с подсветкой. Индикация степени зарядки аккумулятора в данном случае предусмотрена. При необходимости дозиметр можно подключить к персональному компьютеру.

Особенности модели МКС-01СА1М

В использовании дозиметр-радиометр МКС-01СА1М довольно простой. В данном случае производителем предусмотрена подсветка табло. Если верить мнению потребителей, то поток бета-излучения определяется быстро. Непосредственно мощность амбиентной дозы равна 0,1 мк в час. Блокинг-генератор у представленной модели используется только один.

У счетчика чувствительность довольно высокая, поэтому погрешность указанный прибор дает небольшую. Отдельного внимания заслуживает высокий параметр плотности потока на уровне 20 ах. Если верить отзывам покупателей, то рабочий режим в представленной модели активируется через 6 сек. Индикация единиц измерения в данном случае имеется. Функцию непрерывной работы дозиметр-радиометр МКС-01СА1М также имеет.

дозиметр радиометр дрбп 03

Модель «МКС Аквантум»

Дозиметр радиометр «МКС Аквантум» довольно востребован в атомной энергетике. Если верить отзывам специалистов, то мощность потока бета-излучения представленная модель определяет с высокой точностью. Корпус у нее используется компактный, и в обращении прибор довольно прост.

Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что блокинг-генераторов в устройстве установлено два. Непосредственно одновибратор применяется низкочастотного типа. Блок управления, в свою очередь, используется двухканальный. Если верить отзывам покупателей, то функция непрерывного измерения у модели имеется. Также у данного прибора предусмотрена опция автоматического перезапуска.

Особенности «Экотест»

Данные бытовые дозиметры-радиометры в последнее время пользуются большим спросом. Блокинг-генератор у модели имеется только один. Непосредственно умножитель напряжения применяется одноконтактный. Таким образом, аккумулятор в устройстве быстро не разряжается. Если верить отзывам покупателей, то рабочий режим в представленной конфигурации активируется за 5 сек.

Если говорить про основные параметры, то внимания в первую очередь заслуживает высокий показатель мощности дозы на отметке 22 АХ. Диапазон регистрируемых гамма-излучений у прибора довольно широкий. Счетчик у модели применяется только один. Непосредственно резонатор устанавливается высокой чувствительности. Плотность потока бета-излучений представленная модель определять способна. Также важно упомянуть о том, что табло у нее подсвечивается.

дозиметры радиометры

Модель ДКС-96

Дозиметр-радиометр ДКС-96 отличается большими пределами относительной погрешности в измерениях. Если верить отзывам специалистов, блокинг-генератор у модели применяется довольно качественный. При этом сигнал передается очень быстро. Непосредственно параметр потока бета-излучения равен 0,5 мк. Функция непрерывного измерения у модели установлена. Также в устройстве имеется детекторная камера. Мощность дозы у модели равна 21 АХ.

Рабочий режим включается за 4 сек. Умножитель напряжения применяется одноконтактного типа, и аккумуляторная батарея быстро не разряжается. Блок управления устройства рассчитан на два канала. Для определения потока гамма-излучения прибор может использоваться. Функция автоматического перезапуска в устройстве предусмотрена. Индикация степени зарядки батареи у модели имеется. Как утверждают многие потребители, корпус очень компактный у дозиметра, но показания на дисплее видно четко.

Отзывы о модели РМ-1208М

Указанный дозиметр отличается качественным блокинг-генератором. В данном случае счетчиков производителем предусмотрено двое. Таким образом, определение потока гамма-излучения происходит довольно быстро. Микроконтроллер используется с импульсным преобразователем. Непосредственно аккумуляторная батарея показатель емкости имеет 2000 мАч.

Если говорить про функциональные особенности, то поток бета-излучения определять можно при помощи данного прибора. Табло у этой модели используется довольно компактное, однако индикация батареи на нем предусмотрена. Функция автоматического перезапуска в устройстве имеется. Мощность амбиентной дозы у представленного экземпляра находится на уровне 0,2 мк в час. Непосредственно высокая чувствительность обеспечивается за счет качественного резонатора. Блок управления в указанной модели имеется на два канала. При минусовых температурах представленный образец можно использовать. Подсветка табло в данном случае имеется.

дозиметр радиометр мкс

Устройство ДРБП-04

Дозиметр-радиометр ДРБП-04 имеет довольно широкие пределы относительной погрешности. Согласно документации на устройство, параметр мощности потока максимум достигает 23 АХ. Непосредственно плотность бета-излучения находится на уровне 12 мк в час. Функция непрерывного измерения у модели используется.

В металлургической промышленности эта модель востребована. Детекторная камера у нее используется одна. Аккумулятор установлен на 2100 мАч. Микроконтроллер у прибора имеется с одновибратором низкочастотного типа. Умножитель напряжения применяется двухконтактный, поэтому батарею приходится заряжать довольно часто. Рабочий режим у модели включается всего за 3 сек.

дозиметр радиометр мкс 01са1м

Модель ДРБП-03

Дозиметр-радиометр ДРБП-03 способен похвастаться высоким показателем мощности амбиентной дозы на уровне 0,4 мк в час. Плотность потока представленного образца более 3 мкв. Если верить отзывам покупателей, то дозиметр-радиометр ДРБП-03 годится для контроля качества сырья. Рабочий режим устанавливается в данном случае около 5 сек. Функция непрерывного измерения у модели отсутствует. Также к недостаткам следует отнести блокинг-генератор. У этой модели он имеется только один. Если верить отзывам покупателей, то аккумуляторную батарею он разряжает довольно быстро.

дозиметр радиометр дрбп

Устройство ДКГ-1603

Отзывы о данном дозиметре ходят самые разнообразные. Если говорить про преимущества, то следует отметить высокое качество счетчика. Использоваться он может для измерения потока бета-частиц. Также модель способна похвастаться высоким параметром плотности потока на уровне 22 АХ. Чувствительность резонатора в данном случае невысокая.

Блокинг-генератор у модели применяется только один. Как утверждают многие эксперты, индикация статической погрешности в этом приборе работает очень точно. Непосредственно подсветка табло предусмотрена производителем. Также следует отметить, что данная модель имеет блок управления на два канала. Функция автоматического перезапуска в устройстве есть.

принцип работы и для чего нужен

Во всех бытовых и во многих профессиональных приборах дозиметрического контроля в качестве датчика радиоактивного излучения используется счетчик Гейгера. Этот компонент стал важной частью дозиметра по причине простоты, надежности и эффективности применения.

История создания счетчика Гейгера

Счетчик Гейгера был изобретен в 1908 году немецким физиком-экспериментатором Хансом Вильгельмом Гейгером. В 1928 году, совместно с Вальтером Мюллером, счетчик был усовершенствован. Поэтому изобретение часто называют счетчиком Гейгера-Мюллера.

В период зарождения ядерной физики, атомной энергетики и создания ядерного оружия нужны были простые приборы для регистрации и измерения интенсивности процессов распада радиоактивных материалов. Одним из первых счетчиков Гейгера в СССР стал применяться СТС-5, который устанавливался в армейских дозиметрических приборах ДП-5А. Массовое производство таких счетчиков радиации освоил Московский электроламповый завод.

Рис.1. Газоразрядный счетчик СТС-5.

Более совершенный измеритель мощности дозы ДП-5В использовался не только в вооруженных силах и на атомных электростанциях, но и в группах дозиметрического контроля формирований гражданской обороны. Он включал в свой состав счетчик Гейгера типа СБМ-20, производство которого началось в 70-х годах прошлого столетия на одном из предприятий города Саранска.

Рис.2. Газоразрядный счетчик СБМ-20.

Конструкция и характеристики счетчиков СТС-5 и СБМ-20 практически идентичны, а последний вариант до сих пор широко применяется в современных средствах контроля радиоактивного излучения. Данный тип счетчиков используется в дозиметрах Соэкс, SMG, Радэкс.

Принцип работы газоразрядного счетчика Гейгера

Принцип работы счетчиков Гейгера основан на эффекте ударной ионизации газовой среды под действием радиоактивных частиц или квантов электромагнитных колебаний в межэлектродном пространстве при высоком ускоряющем напряжении.

Устройство состоит из герметичного металлического или стеклянного баллона, наполненного инертным газом (неон, аргон) или газовой смесью. Внутри баллона имеются электроды – катод и анод. Для облегчения возникновения электрического разряда в газовом баллоне создается пониженное давление. Электроды подключаются к источнику высокого напряжения постоянного тока через нагрузочный резистор, на котором формируются электрические импульсы при регистрации радиоактивных частиц.

Рис.3. Устройство и схема включения счетчика Гейгера.

В исходном состоянии газовый промежуток между электродами имеет высокое сопротивление и тока в цепи нет. Когда заряженная частица, имеющая высокую энергию, сталкивается с элементами конструкции датчика (корпус, баллон, катод), она выбивает некоторое количество электронов, которые оказываются в промежутке между электродами. Под действием ускоряющего напряжения в несколько сотен вольт электроны, находящиеся в инертном газе, начинают устремляться к аноду. На этом пути они легко ионизируют молекулы газа, выбивая вторичные электроны. Процесс многократно повторяется и количество электронов лавинообразно увеличивается, что приводит к возникновению разряда между катодом и анодом. В состоянии разряда газовый промежуток в межэлектродном пространстве становится токопроводящим, что обуславливает скачок тока в нагрузочном резисторе.

В несамогасящихся счетчиках прекращение разряда достигается отключением источника питания, что приводит счетчик Гейгера в исходное состояние. В самогасящихся галогенных счетчиках, широко применяемых в настоящее время, это достигается за счет введения в газовую среду специальных добавок (хлор, бром, йод, спирт), которые способствуют быстрому прекращению разряда. Также в качестве нагрузочного резистора используют высокоомное сопротивление – несколько единиц или десятков мегаом. Это позволяет за счет падения напряжения на резисторе (во время разряда) резко уменьшить разность потенциалов на электродах счетчика. Как правило, напряжение менее 300 вольт делает невозможным поддержание разряда, и он автоматически прекращается.

Виды радиоактивного излучения

Газоразрядные счетчики предназначены только для регистрации частиц или квантов и не могут определить ни энергетические их характеристики, ни тип радиоактивного излучения, если это не предусмотрено специальной методикой измерения. Однако, сравнивая между собой различные счетчики Гейгера-Мюллера, важно понимать и правильно трактовать возможности этих устройств.

Согласно современным представлениям о физике микромира радиационное излучение можно разделить на два вида: электромагнитное (в виде поля) и корпускулярное (в виде частиц). К первому виду относятся рентгеновские и гамма-лучи. Они обладают такими же свойствами, как и радиоволны, способны распространяться на большие расстояния и легко проникать сквозь многие материалы. По своей природе они имеют импульсный характер, поэтому физики говорят, что это фотоны или кванты, то есть короткие вспышки электромагнитного излучения. Частота колебаний фотонов рентгеновского диапазона очень высокая, а частота гамма-квантов в тысячи раз большая. Принято говорить, что гамма-радиация более жесткая (по частоте), чем рентгеновские лучи, потому что оказывает на человека более разрушительное действие.

Рис.4. Кванты рентгеновского и гамма-излучения.

Ко второму виду следует отнести альфа-частицы и бета-частицы. Они образуются в результате реакций ядерного превращения одних радиоактивных изотопов в другие. Если бета-частицы представляют собой в основном поток электронов (отрицательно заряженных элементарных частиц), то альфа-частица это гораздо более крупное и устойчивое образование, состоящее из двух протонов и двух нейтронов, связанных между собой ядерными силами. Именно такой состав имеет ядро химического элемента гелия. Иными словами, альфа-частицы есть обособленные ядра гелия.

Гамма-кванты обладают высокой проникающей способностью, бета-частицы – средней, а альфа-частицы – самой низкой. Энергетические характеристики этих видов излучения имеют обратную зависимость. Альфа-частицы несут в себе самую большую разрушительную силу, так как их масса более чем в 7 тысяч раз больше, чем у бета-частиц. Но в воздухе альфа-частица не может пролететь даже нескольких сантиметров и, сталкиваясь с препятствиями, теряет свою скорость. Бета-частицы несут среднюю энергию и благодаря небольшой массе могут пролететь в воздухе несколько метров. Гамма-излучение распространяется на значительные расстояния, но затухает по мере продвижения, подчиняясь законам природы для любых электромагнитных волн.

Рис.5. Радиоактивные частицы альфа и бета типа.

Считается, что самым опасным для человека является альфа-излучение. Однако его обнаружить труднее всего, так как даже простой лист писчей бумаги для него есть непреодолимая преграда, не говоря о более плотном стеклянном или металлическом баллоне счетчика. Бета-радиоактивность выявить проще, особенно поток частиц высоких энергий, который также называют жестким (по энергии). Мягкое бета-излучение будет соответствовать потоку радиоактивных частиц малых энергий. Не все счетчики Гейгера способны обнаружить мягкое бета-излучение, так как энергии частиц явно не хватает, чтобы пробиться в датчик. Кванты гамма-излучения всегда проникают в газовый объем счетчика, но большинство из них вылетают наружу, так и не запустив ионизационный процесс. Чтобы увеличить вероятность регистрации гамма-квантов, на их пути часто ставят преграду из плотного материала – стальной или свинцовый экран определенной толщины.

Характеристики счетчиков Гейгера

Остановимся на наиболее важных характеристиках газоразрядных счетчиков Гейгера, по которым можно сравнивать и выявлять лучшие образцы из них.

  • Конструкция и назначение. Основные виды счетчиков – цилиндрические и торцевые. Первые похожи на продолговатую трубку-баллон в виде цилиндра. Ионизационная камера вторых образована круглой или прямоугольной формой тела небольшой высоты и значительной рабочей торцевой поверхностью. Реже встречаются торцевые счетчики в виде удлиненного цилиндра и малого входного окна со стороны торца. Устройства могут регистрировать как отдельный вид радиоактивного излучения (альфа, бета, гамма), так и их комбинацию (например, гамма+бета или альфа+бета+гамма). Это достигается особенностями конструкции корпуса, электродов, а также выбором материала для их изготовления.

  • Площадь входного окна или рабочей зоны. Это площадь пространства, через которое пролетают детектируемые частицы или кванты. Она напрямую связана с размерами счетчика. Чем больше эта площадь, тем больше частиц сможет уловить счетчик Гейгера в единицу времени и тем больше будет его чувствительность к радиации. Указывается в квадратных сантиметрах.

  • Собственный фон. Это излучение деталей самого счетчика или иные причины самопроизвольного срабатывания при максимальном изолировании изделия от радиационного воздействия внешней среды (например, в свинцовой камере). Минимальный фон позволяет увеличить чувствительность счетчика при малых значениях радиоактивного излучения. Если собственный фон детектора будет значительным, то часть полезной информации закроется шумом. Приводится в импульсах в секунду (имп/с).

  • Радиационная чувствительность. Показывает скорость счета при определенном уровне облучения, измеряется в импульсах в секунду (имп/с) либо в импульсах на микрорентген (имп/мкР) в пересчете на уровень 1 мкР/с. Этот параметр сильно зависит от типа стандартного источника ионизирующего излучения, по которому производят измерение. Как правило, для этой цели используют источники, включающие радионуклиды кобальт-60, цезий-137, радий-226, углерод-14 и другие. Если счетчики Гейгера, которые необходимо сравнить, тестировались от разных источников, то сделать это будет затруднительно.

  • Эффективность регистрации. По разным причинам счетчики Гейгера не могут зафиксировать все без исключения пролетающие частицы или гамма-кванты. Данная величина указывает процент фактически зарегистрированных радиоактивных частиц от всего их количества, пролетающего через площадь рабочей зоны. Этот параметр проверяют стандартными источниками на основе плутония-239 (альфа-излучатель), таллия-204 (бета-излучатель) и других радиоактивных материалов. В качестве бета-излучателей также используется система радионуклидов: стронция-90 и продукта его распада иттрия-90.

  • Диапазон регистрируемых энергий. Это энергетический спектр улавливаемых счетчиком Гейгера фотонов, альфа или бета-частиц. Может указываться как в общем, так и раздельно для каждого вида излучения. Единицы измерения – мегаэлектронвольты (МэВ) либо килоэлектронвольты (кэВ). Радиоактивные частицы, вырывающиеся в окружающее пространство, имеют широкий диапазон энергий. Но только бета-излучение достаточной энергии сможет выбить первичные электроны для начала ионизационного процесса. Только сильные альфа-частицы смогут преодолеть воздушную прослойку и стенку входного окна между источником и камерой счетчика Гейгера.

Сегодня промышленность выпускает широкий ассортимент счетчиков Гейгера-Мюллера для нужд приборостроительной отрасли. Рассмотрим наиболее типичные из них, которые нашли применение в современных дозиметрических приборах.

Для чего нужен счетчик Гейгера

Регистрация гамма-фотонов и жесткого бета-излучения. На это способны практически все классические счетчики Гейгера, выпускаемые как в прошлом столетии, так и в настоящее время. Оба вида излучения несут высокую энергию и обладают большой проникающей способностью. Такие кванты и частицы легко проникают в тонкостенный стеклянный или металлический баллон детектора и обнаруживаются электронной схемой.

Популярный цилиндрический счетчик СБМ-20 предназначен для подобных целей. Он имеет вид герметичной трубки-баллона с расположенным коаксиально внутри проволочным анодом. Причем трубка одновременно служит корпусом и катодом, изготовленным из тонкой нержавеющей стали. Площадь рабочей зоны датчика составляет примерно 8 кв. см. Радиационная чувствительность к гамма-излучению (по цезию-137 при 4 мкР/с) около 70 имп/мкР или 280 имп/с, собственный фон не более 1 имп/с. Этот счетчик способен регистрировать гамма-кванты с энергией от 0,05 МэВ до 3 МэВ. А также бета-частицы, имеющие энергию с нижним пределом 0,3 МэВ.

Рис.6. Устройство счетчика Гейгера СБМ-20.

Существующие модификации счетчика СБМ-20-1, СБМ-20У имеют такие же параметры и отличаются лишь конструкцией контактных элементов для подключения к измерительной схеме. Аналогичные счетчики Гейгера цилиндрического типа разных производителей (СБМ-10, СБМ-19, СБМ-21, СИ24БГ, СИ29БГ) имеют похожую конструкцию и характеристики, некоторые из них встречаются в бытовых дозиметрах.

Обнаружение фотонов рентгеновского и гамма-излучения. Так как фотонное излучение представляет собой дискретные порции (кванты) электромагнитной энергии, которые движутся со скоростью света, то есть 300000 км/с, то эффективность регистрации их счетчиками Гейгера довольно низкая и часто не превышает 1 процента. Повышения эффективности добиваются увеличением поверхности катода. Гамма-кванты обнаруживаются косвенно, путем регистрации выбитых ими электронов, участвующих затем в актах ионизации газовой смеси в камере. Для увеличения количества таких электронов подбирают толщину, а также материал корпуса и катода датчика. Слишком большая толщина и плотность материала может уменьшить эффективность регистрации, а слишком малая – откроет доступ для жесткого бета-излучения.

Гамма-счетчики находят применение в дозиметрии для прямого измерения гамма-фона, исключая другие виды радиоактивного воздействия, а также для оценки радиационной обстановки или радиоактивного заражения объектов по гамма-излучению. В дозиметрической аппаратуре применяются цилиндрические датчики типа СИ21Г, СИ22Г, СИ34Г, Гамма-1-1, Гамма-4, Гамма-5, Гамма-7Ц (конструктивный аналог СБМ-20), Гамма-8, Гамма-11 и многие другие. Также существуют варианты, имеющие торцевую конструкцию, во входном окне которой установлен несъемный металлический фильтр, отсекающий альфа-бета-излучение и увеличивающий площадь катода. Например, Гамма-6, Бета-1М, Бета-2М, Бета-5М (прямоугольной формы), Бета-6М и другие. Для примера рассмотрим характеристики одного из них.

Торцевой счетчик Бета-2М имеет круглую форму и значительную площадь рабочей зоны, составляющую приблизительно 14 кв. см. Радиационная чувствительность к кобальту-60 – 240 имп/мкР. Максимальный собственный фон в толстостенной свинцовой камере не превышает 1 имп/с. Датчик позволяет регистрировать ионизирующее фотонное излучение в диапазоне от 0,05 МэВ до 3 МэВ.

Рис.7. Торцевой гамма-счетчик Бета-2М.

В качестве гамма-счетчиков могут применяться гамма-бета-счетчики, предназначенные для регистрации гамма-лучей и жесткого бета-излучения (например, СБМ-20). Если поверх такого датчика установить свинцовый либо стальной экран определенной толщины, то это исключит возможность регистрации счетчиком бета-частиц. Так и поступают во многих случаях разработчики, создающие гамма-дозиметры для измерения мощности дозы фотонов рентгеновского или гамма-излучения.

Регистрация гамма и мягкого бета-излучения. Зафиксировать мягкое бета-излучение – непростая задача. Обычно здесь используются торцевые счетчики Гейгера, в которых предусматривается тонкое окно из слюды или полимерной пленки для облегчения проникновения бета-частиц небольших энергий в ионизационную камеру. Если у цилиндрического счетчика катод имеет максимальную поверхность и всегда стоит на пути движения радиоактивных частиц, то у модели торцевого типа преградой является только слюдяная пленка. Катодом может служить металлический корпус, а анод реализуют в виде системы линейных электродов, равномерно уложенных в ионизационной камере на изоляторах. В многосекционных вариантах аноды электрически развязаны. Регистрация гамма-излучения в торцевых счетчиках существует как бесплатное приложение, от которого пытаются избавиться, минимизировав поверхность катода.

Рис.8. Устройство торцевого счетчика Гейгера.

Торцевые счетчики мягкого бета-излучения созданы давно. Такие типы как СБТ10, СИ8Б, имеющие входные слюдяные окна, применялись в дозиметрах разработки конца прошлого века. Современный вариант счетчика Бета-5 имеет форму прямоугольника с площадью слюдяного окна 37 кв. см. При такой большой рабочей зоне датчик способен достичь радиационной чувствительности 500 имп/мкР (к кобальту-60). Собственный фон – не более чем 2,2 имп/с. Эффективность детектирования бета-частиц доходит до 80%. Диапазон энергий фотонного излучения 0,05–3 МэВ. Нижний порог энергий бета-излучения – около 0,1 МэВ.

Рис.9. Торцевой бета-гамма-счетчик Бета-5.

Регистрация гамма-квантов, мягкого бета-излучения и альфа-частиц. Поймать альфа-частицу, даже имеющую высокую энергию, проблема более сложная, чем зарегистрировать мягкое бета-излучение. Она решается уменьшением толщины слюдяной пленки входного окна и максимальным сближением (до 1 мм) источника радиации с датчиком. Возможность регистрации остальных видов излучения, как и в предыдущем случае, будет являться бесплатным приложением или побочным эффектом, хотя и может использоваться разработчиками дозиметрической аппаратуры в своих конструкциях. Перед производителями альфа-счетчиков всегда стояла задача уменьшения толщины слюдяного окна. Но тонкая слюда не может обеспечить механическую прочность и герметичность ионизационной камеры при достаточной площади входного окна, от которой зависит радиационная чувствительность. Например, при толщине слюды 13–17 мкм удается достичь площади окна в 30 кв. см (СБТ10, СИ8Б). А толщина слюды 4–5 мкм позволяет создать счетчик с входным окном всего лишь 0,2 кв. см (СБТ9).

Следует отметить, что расчетная толщина слюдяной пленки, при которой возможна регистрация альфа-частиц с энергией около 5 МэВ (от альфа-излучателя плутония-239) при сближении образца с поверхностью входного окна счетчика Гейгера не далее 2 мм, не должна превышать 15 мкм. При толщине слюды 10 мкм альфа-частицы можно обнаружить на удалении 13 мм, а если слюда на датчике будет иметь толщину в 5 мкм, то дальность повышается до 24 мм. Если частицы будут иметь энергию большую 5 МэВ, это расстояние увеличивается. При меньшей энергии оно сокращается вплоть до потери возможности детектирования альфа-излучения.

Вторым способом увеличения радиационной чувствительности альфа-счетчика Гейгера является снижение влияния сопутствующего гамма-излучения. Его минимизируют путем уменьшения поверхности катода. Эта мера позволяет сократить влияние мешающей гамма-радиации в тысячи раз. Помехи от бета-излучения устраняются методикой измерения. Она заключается в том, что вначале определяется сумма альфа-бета-излучения, затем устанавливается бумажный фильтр и оценивается величина составляющей радиации от бета-частиц. Значение альфа-излучения вычисляется как разность двух промежуточных результатов.

Рассмотрим характеристики современного альфа-бета-гамма-счетчика Гейгера Бета-1. Площадь его входного окна составляет 7 кв. см, толщина слюды – 12 мкм, что позволяет регистрировать альфа-частицы на расстоянии до 9 мм (по плутонию-239). Относительно кобальта-60 радиационная чувствительность достигает 144 имп/мкР. Данные эффективности детектирования производитель приводит по трем источникам: к плутонию-239 – 20%, к таллию-204 – 45%, к комплексу стронций-90 + иттрий-90 – 60%. Максимальный собственный фон – 0,6 имп/с. Счетчик Бета-1 может уверенно обнаруживать альфа частицы, начиная с энергий 5 МэВ, бета-излучение с энергией более 0,1 МэВ. Спектр энергий для гамма-излучения лежит в пределах 0,05–3 МэВ. Данный тип счетчиков используется в дозиметрах Радиаскан и МКС.

Рис.10. Торцевой альфа-бета-гамма-счетчик Бета-1.

Кроме приведенных в статье основных характеристик счетчиков Гейгера, есть и другие (радиометрические, электрические, механические, климатические), предназначенные для специалистов. Например, рабочее напряжение, мертвое время, протяженность плато, межэлектродная емкость и так далее. Однако для непрофессионального пользователя, который желает разобраться в принципах действия счетчика Гейгера, незнание этих понятий не станет препятствием. Также имеется подкласс счетчиков Гейгера для детектирования фотонов ультрафиолетового излучения и устройств для регистрации медленных нейтронов, функционирующих по принципу коронного разряда и в пропорциональном режиме, которые здесь не рассмотрены.

Какой бытовой дозиметр выбрать?

Позвоните прямо сейчас по телефонам: 8 (800) 333-09-18
и получите качественную консультацию по выбору прибора!


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *