Geum.ru

Материалы для подготовки к семинарским занятиям по дисциплине «радиобиология»

Вид материалаМатериалы для подготовки

Содержание


Дозиметрия. Приборы дозиметрического контроля
Ионизационные детекторы радиоактивности
Полупроводниковый детектор
Наблюдение сцинтилляций
В зависимости от способа вывода информации дозиметры бывают
Дозиметр ИРД-02
Дозиметр ДКС-04
Дозиметр портативный ДРГ-01Т1
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

Дозиметрия. Приборы дозиметрического контроля


Дозиметрия имеет дело с такими физическими величинами, которые связаны с ожидаемым радиационным эффектом. Эти величины обычно называют дозиметрическими. Установление связи между измеряемой физической величиной и ожидаемым радиационным эффектом - важнейшее свойство дозиметрических величин. Вне этой связи дозиметрические измерения теряют смысл. Первопричиной радиационных эффектов является поглощение энергии излучения облучаемым объектом, и доза как мера поглощенной энергии оказывается основной дозиметрической величиной. Важнейшая задача дозиметрии - определение дозы излучения в различных средах и особенно в тканях живого организма. Целью дозиметрии является измерение, исследование и теоретические расчеты дозиметрических величин для предсказания или оценки радиационного эффекта, в частности радиобиологического эффекта. Для этой цели используют различные расчетные и экспериментальные методы.

Количественное определение дозы излучения, действующей на живой организм, необходимо, прежде всего, для выявления, оценки и предупреждения возможной радиационной опасности для человека.

Наряду с экспериментальными методами в дозиметрии широко используют расчетные методы определения дозиметрических величин, основанные на законах взаимодействия излучений с веществом.

В соответствии с функциональным назначением аппаратура для проведения дозиметрии и радиометрии представлена двумя классами приборов:

1. Дозиметры - приборы для измерения экспозиционной и поглощенной доз излучения или соответствующих мощностей доз рентгеновского и гамма-излучений; в дозиметрии градуировка приборов осуществляется в единицах дозы или мощности дозы.

2. Радиометры - приборы для определения радиоактивности и ее удельной величины.


По конструктивным особенностям приборы подразделяются на:
  • карманные (для индивидуального дозиметрического и радиометрического контроля);
  • переносные (для группового дозиметрического и радиационно-технологического контроля, определения радиоактивности и ее удельной величины в объектах окружающей среды - гамма-картирование поверхности почв, определение радиоактивного загрязнения зданий и сооружений, сельскохозяйственных машин и т.п.);
  • стационарные установки (для непрерывного дозиметрического и радиационно-технологического контроля в радиационно-опасных местах, определения удельной массовой или объемной радиоактивности проб почвы, растительности, кормов, продуктов питания, воды и т.д.).

Радиометрические и дозиметрические приборы состоят из детектора с источником электрического питания, устройства для преобразования информации от детектора и регистрирующего устройства (блока регистрации). Приборы характеризуются определенными техническими параметрами:

- чувствительность прибора - величина нижнего предела излучений, которые могут устойчиво регистрироваться прибором. Чувствительность зависит от минимальных заряда, вспышки, длины трека, для которых функция отклика (выходной сигнал) выше фона. В основном чувствительность зависит от энергии частицы;

- разрешающее время - наименьшее время, за которое два импульса, следующие друг за другом, регистрируются отдельно;

- энергетическое разрешение - характеризует минимальное различие в энергиях двух групп частиц, при котором их регистрируют как частицы с разными энергиями;

- избирательная способность - свойство детектора регистрировать частицы только определенного вида. Универсальным является детектор, который идентифицирует частицы, т.е. определяет тип зарегистрированной частицы и сортирует информацию;

- функция отклика - определяет связь между свойствами регистрируемой частицы и характеристиками сигнала. Зная ее, можно по характеристике сигнала определить параметры излучения;

- температурная устойчивость - свидетельствует об устойчивых показаниях прибора при разных температурах;

- механическая устойчивость - характеризует способность прибора противостоять различным механическим воздействиям без изменения точности показаний.

По принципу регистрации частиц приборы делятся на следующие группы:
  1. Трековые детекторы,
  2. Газонаполненные ионизационные детекторы.
  3. Сцинтилляционные детекторы,
  4. Полупроводниковые детекторы.

Одним из первых трековых детекторов является камера Вильсона. Действие камеры основано на конденсации пересыщенного пара (образовании мелких капелек жидкости) на ионах, возникающих вдоль следа (трека) заряженной частицы. Каждой парогазовой смеси соответствует определенная предельная концентрация пара. Если в условиях насыщенного пара резко понизить температуру, то пар окажется перенасыщенным. Такое состояние парогазовой системы неустойчиво и избыток пара будет конденсироваться. Частица, которая попадает в камеру в течение времени чувствительности, создает центры конденсации, и вдоль трека частицы возникают капли конденсата. Трек фотографируется.

Ионизационные детекторы радиоактивности. Методы основаны на использовании прохождения электрического тока через газы или твердые полупроводники. Реализацию ионизационных методов осуществляют разными приборами: электроскопом, ионизационной камерой, счетчиком Гейгера-Мюллера, полупроводниковыми детекторами. Наибольшее распространение получили счетчики Гейгер-Мюллера, а в настоящее время полупроводниковые детекторы. В газонаполненных ионизационных детекторах рабочим телом является газ (например инертный, аргон). Заряженная частица, попадая в него, вызывает ионизацию газа, т.е. образование пар: электронов и положительно заряженных частиц. Если в газе создать электрическое поле, то под его действием заряды начнут упорядочено двигаться, в результате сформируется «лавина электронов», устремляющихся к положительно заряженному аноду, собираются на нем и вызывают падение напряжения, которое фиксируется регистрирующим устройством в виде импульса. Это явление используют для регистрации частиц. Дозиметр такого типа (например, ДК-02) обычно имеет вид авторучки с окошком у торца. Визуальный просмотр прибора в проходящем свете позволяет увидеть нить, которая перемещается по шкале доз. В других случаях дозиметр может быть «слепым», а накопленную дозу можно определить с помощью отдельного устройства в виде разности потенциалов на электродах камеры.

Полупроводниковый детектор можно рассматривать как аналог газоразрядного счетчика, в котором рабочим телом является не газ, а полупроводник. Основными полупроводниковыми материалами, используемыми для детекторов данного вида, являются германий и кремний. Отличие дозиметров, в которых используются газоразрядные, сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы, от радиометров заключается в градуировке в единицах дозы, а не в единицах скорости счета.

Наблюдение сцинтилляций является одним из первых методов регистрации ядерных излучений. Метод основан на том, что при взаимодействии быстрой частицы с некоторыми веществами в последних возникают световые микровспышки (сцинтилляции), которые затем регистрируются. Оптический сигнал (вспышка света) превращается в электрический сигнал при помощи электровакуумного прибора – фотоэлектронного фотоумножителя (ФЭУ), получающий ускорение в электрическом поле, образовавшаяся «лавина электронов» создает импульс напряжения, фиксируемый регистрирующим устройством. Сцинтилляционные детекторы применяются для регистрации любых видов излучений.

В зависимости от способа вывода информации дозиметры бывают:

1) индицирующие мощность дозы (прямопоказывающие);

2) индицирующие дозу (накапливающие);

3) универсальные.

В зависимости от области применения (диапазона мощности доз) дозиметры подразделяются на бытовые и профессиональные.

Бытовые дозиметры, например ИРД-02 и МС-04Б, выпускаются в основном для населения и используются для измерения малых (на уровне фона) доз. Дозиметр ИРД-02 - прямопоказывающий дозиметр — это прибор, которые непрерывно измеряют мощность дозы в текущее время. Такие приборы удобно использовать в условиях меняющихся дозовых нагрузок, так как они позволяют осуществлять оперативный контроль.

Профессиональные дозиметры использует, как правило, персонал ядерных объектов. Такие дозиметры, например ДКС-04, не позволяют измерять значения уровня естественного радиационного фона.

.

Дозиметр ИРД-02: 1- жидкокристаллический дисплей, 2 – источник звукового сигнала, 3 – переключатель режима работы, 4- выключатель, 5 – краткое описание для пользователя;

Дозиметр ДКС-04: 1 – кнопка «Контроль питания/доза», 2 – жидкокристаллический дисплей, 3 – переключатель режима работы, 4 – выключатель, 5 – блок питания, 6 – контакты для модификации питания, 7 – счетчик Гейгера-Мюллера.

Дозиметр ДКС-04 относится к категории универсальных приборов, которые могут работать как прямопоказывающие в качестве накапливающих приборов. Так, обычный режим работы профессионального дозиметра ДКС-04 — индицирование текущей мощности дозы в мР/ч, но в специальном режиме с его помощью можно узнать полученную дозу в мР за все время с момента включения. Для накапливающих дозиметров необходимо определить промежуток времени, по истечении которого прибор показывает дозу, накопленную за это время.

В зависимости от назначения дозиметры подразделяются на инспекционные и индивидуальные. Инспекционные дозиметры предназначены для определения дозовых характеристик полей ионизирующего излучения и должны измерять амбиентный эквивалент дозы, т. е. дозу, которую получил бы человек, находясь в точке измерения. Индивидуальные дозиметры должны находиться на теле человека и определять дозу, полученную конкретным человеком в поле ионизирующего излучения.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом имеется широкий ассортимент дозиметрических приборов, выпускаемых как государственными, так и частными предприятиями. Часто заявленные для дозиметров технические и метрологические характеристики не выполняются на практике. В связи с этим при выборе дозиметра необходимо руководствоваться не только целью решения конкретной задачи (диапазон измерений, измеряемая величина, точность и др.), но и информацией о том, прошел ли этот прибор государственные испытания и внесен ли он в Государственный реестр средств измерений РФ. Приборы — ИРД-02Б, МС-04Б и ДКС-04 включены в Государственный реестр соответственно под номерами 12422-90, 13603-93 и 7418-88.

На загрязненной территории в первую очередь организуют индивидуальный контроль населения. Он включает в себя регистрацию ежедневных дозовых нагрузок (индивидуальный дозиметрический контроль) и уровней загрязнения рук, тела, спецодежды. Результаты индивидуального контроля позволяют определить режим работы или проживания на загрязненной территории как отдельного человека, так и группы людей, дозовые нагрузки, полученные за время пребывания на местности, зараженной радиоактивными веществами.

Для индивидуального дозиметрического контроля используются карманные приборы - ДК-2, ДКП-50, Д-2. Дозиметры ДК-2 и ДКП-50. Например, Дозиметр ДКГ РМ-1203М (Полимастер); это недорогой и удобный дозиметр для оперативного контроля радиационной обстановки и дозовой нагрузки на пользователя.

Дозиметр портативный ДРГ-01Т1 предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы фотонного излучения.

Технические характеристики ДРГ- 01Т1:

Диапазон измерения --- 0,01мР/ч - 99,99Р/ч

Энергетический диапазон, МэВ --- 0,05-3,0