Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Гражданская оборона и гражданская защита

Методы определения ионизирующих излучений

Обнаружения радиоактивных веществ и ионизирующих (радиоактивных) излучений (нейтронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц), основывается на способности этих излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются.

Во время ионизации происходят химические и физические изменения в веществе, которые можно обнаружить и измерить. Ионизация среды приводит к: засветки фотопластинок и фотобумаги, изменения цвета окраски, прозрачности, сопротивления некоторых химических растворов, изменения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов), люминесценции (свечения) некоторых веществ.

В основе работы дозиметрических и радиометрических приборов применяют такие методы индикации: фотографический, сцинтилляционный, химический, ионизации, калориметрический, нейтронно-активизацийний.

Кроме этого, дозы можно определять с помощью биологического и расчетного методов.

Фотографический метод основан на изменении степени почернение фотоэмульсии под воздействием радиоактивных излучений. Гамма-лучи, воздействуя на молекулы бромистого серебра, которое находится в фотоэмульсии, приводят к распаду и образованию серебра и брома. Кристаллы серебра вызывают почернение фотопластинок или фотобумаги во время проявки. Полученную дозу излучения (экспозиционную или поглощенную) можно определить, сравнивая почернение пленки бумаги с эталоном.

Сцинтилляционный метод заключается в том, что под воздействием радиоактивных излучений некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий) светятся. Вспышки света, которые возникают, регистрируются, и фотоэлектронным усилителем превращаются в электрический ток. Измеряемый анодный ток и скорость счета (счетный режим) пропорциональны уровням радиации.

Химический метод основан на свойстве некоторых химических веществ под воздействием радиоактивных излучений в результате окислительных или восстановительных реакций изменять свою структуру или цвет. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая вступает в цветную реакцию с красителем, добавленным к хлороформа. В кислой среде двухвалентное железо окисляется в трехвалентное под воздействием свободных радикалов Н0 2 и ОН, которые образуются в воде при ее облучении. Трехвалентное железо с красителем дает цветную реакцию. Интенсивность изменения цвета индикатора зависит от количества соляной кислоты, которая образовалась под воздействием радиоактивного излучения, а ее количество пропорционально дозе радиоактивного излучения. По интенсивности образованного окраски, которое является эталоном, определяют дозу радиоактивных излучений. По этому методу работают химические дозиметры ДП-20 и ДП-70 г.

Ионизационный метод заключается в том, что под воздействием радиоактивных излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа и электрически нейтральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительные и отрицательные ионы. Если в этом объеме поместить два электрода и создать электрическое поле, то под действием сил электрического поля электроны с отрицательным зарядом будут перемещаться к аноду, а положительно заряженные ионы - к катоду, то есть между электродами будет проходить электрический ток, названный ионизирующим током и можно судить об интенсивности ионизационных излучений. С увеличением интенсивности, а соответственно и ионизационной способности радиоактивных излучений, увеличится и сила ионизирующего тока.

Калориметрический метод основан на изменении количества теплоты, которая выделяется в детекторе поглощения энергии ионизирующих излучений.

Нейтронно-активационный метод удобен при оценке доз в аварийных ситуациях, когда возможно кратковременное облучение большими потоками нейтронов. По этому методу измеряют наведенную активность, и в некоторых случаях он является единственно возможным в регистрации "особенно слабых нейтронных потоков, потому, что приведенный ими активность имела для надежных измерений обычными методами.

Биологический метод дозиметрии основан на использовании свойств излучений, которые влияют на биологические объекты. Дозу оценивают по уровню летальности животных, степени лейкопении, количеством хромосомных аберраций, изменением окраски и гиперемии кожи, выпадение волос, появлением в моче дезоксицитидину. Этот метод не очень точный и менее чувствителен, чем физический.

Расчетный метод определения дозы облучения предусматривает применение математических расчетов. Для определения дозы радионуклидов, попавших в организм, этот метод является единственным.

На основе ионизации метода разработаны приборы, которые имеют одинаковое строение и состоят из воспринимающего устройства (ионизационной камеры или газоразрядной счетчика), усилителя ионизирующего тока (электрической схемы), регистрационного устройства (микрои-перметр) и источника питания (сухие элементы или аккумуляторы).

Воспринимающий устройство предназначено для преобразования энергии радиоактивных излучений в электрическую.

В основу работы дозиметрических приборов положен принцип ионизации газов.

Как известно, газы являются проводниками электрического тока. Под воздействием радиоактивных излучений, они в результате ионизации начинают проводить ток. На этом свойстве газов и основывается работа воспринимающего устройства дозиметрических приборов - ионизационной камеры и газоразрядного счетчика.

Ионизационная камера имеет вид прямоугольной коробки или трубки, изготовленной с алюминия или пластмассы. В последнем случае внутреннюю поверхности стенок покрывают токопроводящим материалом. В середине коробки или трубки размещается графитовый или алюминиевый стержень.

Итак, в ионизационной камере есть два электрода: к стенке камеры подключается положительное напряжение от источников питания, которая выполняет роль положительного электрода, а к графитового или алюминиевого стержня, который выполняет роль отрицательного электрода и размещен внутри камеры - отрицательное напряжение. Пространство в камере между электродами заполнено воздухом. Сухой воздух, заполняющий ионизационную камеру, является хорошим изолятором. Вот почему в обычных условиях электрический ток через камеру не проходит. В зоне радиоактивных загрязнений в камеру попадают гамма-излучения и бета-частицы, которые вызывают ионизацию воздуха. Ионы, образовавшиеся под действием электрического поля, начинают направлено двигаться, а именно: отрицательные ионы движутся к положительному электроду (аноду), а положительные ионы - к отрицательному электроду (катоду). Таким образом, в цепи камеры возникает ионизирующий ток.

Однако непосредственно измерить силу ионизирующего тока невозможно, потому что она очень мала. В связи с этим для усиления ионизирующего тока применяют электрические усилители, после чего ток проходит через измерительный прибор, шкала которого проградуирована в соответствующих единицах измерения.

Газоразрядный счетчик предназначен для измерения малой интенсивности в десятки тысяч раз меньшей той, которую можно измерить ионизационной камерой. Поэтому газоразрядные счетчики применяются в приборах для измерения уровня радиации на местности (рентгенметр), в приборах (радиометрах) для измерения степени загрязненности различных предметов, продуктов, урожая, кормов альфа-, бета- и гамма-активными веществами.

Газоразрядные счетчики отличаются от ионизационных камер как конструктивным оформлением, так и характером ионизации, что происходит в них. Счетчик состоит из тонкостенной металлической (из нержавеющей стали) трубки длиной 10-15 см и диаметром 1-2 см. По оси трубки протянут очень тонкую вольфрамовую нить. К электродам счетчика, то есть к вольфрамовой нити и стенок трубки, подведены напряжение от источника питания. Пространство между стенками трубки и металлической нитью заполнен инертным газом (неоном, аргоном или их смесью), с небольшой добавкой галогенов (хлора, брома).

Давление газового наполнения в счетчике снижен - около 1330 Па (10 мм рт. Ст.).

Ионизационная частица, попадая внутрь счетчика, создает по крайней мере одну пару ионов: положительный ион и электрон. Под действием электрического поля положительный ион движется к катоду (стенки трубки), а электрон - к аноду (нити счетчика). Движение ионов вызывает в цепи счетчика скачок (импульс) тока, который после усиления может быть зарегистрирован измерительным прибором (микро- амперметром).

Регистрируя количество импульсов тока, возникающих в единицу времени, можно найти интенсивность радиоактивных излучений.

Прохождение в газовом счетчике импульсов напряжения можно услышать в головных телефонах в виде щелчков, которые при сильном загрязнении РР поверхности переходят в шум (треск).

Усилитель ионизирующего тока предназначен для усиления слабых сигналов, производимых воспринимающим устройством до уровня, необходимого для работы регистрационного (измерительного) устройства. Как усилитель применяют электрометрические лампы.

Регистрационный устройство предназначено для измерения сигналов, производимых воспринимающим устройством. Шкалы приборов градуированные непосредственно в единицах тех величин, для измерения которых предназначен прибор (соответствующей характеристики радиоактивных излучений).

Источник питания обеспечивает работу прибора. Для этой цели применяют сухие элементы или аккумуляторы.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее