Определение количественной оценки уровней загрязненности и участков с типом радионуклидов, которыми они заражены в санитарно-защитной зоне. Методы применения детекторов излучения. Изучение кривой вольт-амперной характеристики ионизирующего излучения.
Аннотация к работе
Цель дозиметрического контроля - дать количественную оценку уровней загрязненности, определить загрязненные участки и тип радионуклидов, которыми они заражены; в санитарно-защитной зоне - дать количественную оценку снимаемой и фиксированной загрязненности. Если прямые методы применить невозможно (изза неблагоприятной геометрии поверхности, помех других излучений или необходимости определения вида загрязненности), то используют непрямые методы. При выборе того или иного метода контроля загрязненности поверхностей приходится принимать во внимание физико-химическое состояние загрязнений, материал и геометрию поверхности, которая контролируется, свойства нуклидов, попавших на эту поверхность, и другие факторы. В случае прямого метода загрязненность определяется по формуле: QS = (NЗ - Nф)•K/S где QS - загрязненность поверхности, част./(мин•см 2) ; NЗ - показание прибора от загрязненной поверхности, имп./мин; NФ - площадь детектора излучения, см 2. При выборе контрольного источника необходимо иметь в виду, что наиболее достоверные результаты будут в том случае, когда энергетический спектр контрольного источника аналогичен энергетическому спектру радионуклидов, которыми загрязнена контролируемая поверхность, а радионуклид в контрольном источнике нанесен тонким слоем на подложке.В детекторе возникает ионизационный ток, величина которого зависит от вида излучения, приложенного к электродам напряжения, формы электродов и свойства газа-наполнителя. Электрические заряды в детекторе создают ионизирующее излучение, причем величина тока в детекторе зависит от вида ионизирующего излучения, его интенсивности и приложенного к электродам напряжения. С увеличением напряжения возрастает скорость движения зарядов, уменьшается вероятность рекомбинации, все больше зарядов доходит до электродов и ионизационный ток растет пропорционально напряжению, т.е. в этой области применим закон Ома. В этой области величина ионизационного тока не зависит от напряжения на электродах детектора, и это объясняется тем, что практически все заряды, созданные ионизирующим излучением, доходят до электрода детектора. Если ток насыщения обусловлен только первичной ионизацией, то ток Іг в газе - первичной и вторичной ионизацией, причем ток Іг в газе детектора пропорционален первичной ионизации, т.е. чем больше ионных пар создает ионизирующее излучение в газе, тем больше ионизационный ток Іг.Ионизационными камерами измеряют ионизационный ток или регистрируют отдельные заряженные частицы, попавшие в объем камеры. В зависимости от интенсивности, вида и энергии излучения ток насыщения в ионизационных камерах измеряется в широких пределах (10-6?10-15 А). При регистрации отдельных частиц ионизационными камерами амплитуду импульса напряжения, поступающего на вход усилителя, определяют по формуле: ?U = e·N / C где N - число пар ионов, образованных излучением в 1 с в 1 см 3 газа; e - заряд электрона; C - электроемкость камеры. По назначению различают ионизационные камеры для ?-, ?-, ?-и нейтронного излучений. ?-и ?-ионизационные камеры имеют специальное входное окно, закрытое тонкой пленкой слюды или алюминиевой фольги. Ионизационные камеры для ?-излучения бывают двух типов: нормальные (иначе их называют камерами со свободным газом) и стеночные.Источниками ультрафиолетового излучения являются возбужденные атомы и молекулы, образующиеся в процессе газового разряда в счетчике. В более сложных схемах применяют отрицательную обратную связь, которая каждый раз в ответ на возникающий импульс тока в счетчике вырабатывает и подает на счетчик отрицательный импульс напряжения, снижающий разность потенциалов на электродах счетчика. По назначению различают счетчики для ?-, ?-частиц, ?-излучения, нейтронов и счетчики специального назначения. Газоразрядные счетчики характеризуются следующими параметрами: счетная характеристика счетчика, фон счетчика, разрешающая способность, эффективность и срок службы счетчика. Счетная характеристика счетчика представляет собой зависимость скорости счета (имп./мин) от радиоактивного источника с неизменной интенсивностью от напряжения, приложенного к счетчику.Это явление носит название люминесценции, а вещества, в которых происходит люминесценция, называются люминофорами (сцинтилляторами), сцинтилляционными детекторами. В сцинтилляционных детекторах происходит преобразование энергии излучения в световую вспышку. В некоторых сцинтилляционных детекторах световая вспышка возникает в момент прохождения излучения через них, т. е. в очень короткий промежуток времени (10-9-10-7 с). Сцинтилляционные детекторы в настоящее время нашли широкое применение в дозиметрии, и объясняется это следующими причинами: они обладают высокой эффективностью регистрации ионизирующего излучения, пропорциональностью величины световой вспышки от энергии излучения, малым разрешающим временем, что позволяет измерять большие потоки излучения, просты в изготовлении и эксплуатации. Наряду с достоинствами сцинтилляционные детекторы имеют недостатки: одинаковая высокая чувствитель
7.1 Приборы для регистрации ионизирующего излучения
8. Радиационный контроль
8.1 Работа с радиоактивными веществами в фармацевтике
8.2 Защитные экраны
Список литературы
Введение
Цель дозиметрического контроля - дать количественную оценку уровней загрязненности, определить загрязненные участки и тип радионуклидов, которыми они заражены; в санитарно-защитной зоне - дать количественную оценку снимаемой и фиксированной загрязненности.
В дозиметрической практике применяют прямые и непрямые методы контроля. Прямые методы - это те, при которых детекторы излучения помещают непосредственно у исследуемой поверхности. Если прямые методы применить невозможно (изза неблагоприятной геометрии поверхности, помех других излучений или необходимости определения вида загрязненности), то используют непрямые методы. К таким методам относят взятие проб с загрязненных поверхностей с помощью мазков, радиоактивность которых потом замеряется. Во многих случаях оба метода дополняют друг друга. При выборе того или иного метода контроля загрязненности поверхностей приходится принимать во внимание физико-химическое состояние загрязнений, материал и геометрию поверхности, которая контролируется, свойства нуклидов, попавших на эту поверхность, и другие факторы.
Контроль гладких поверхностей (полов, столешниц, наружных частей некоторого оборудования) не представляет особой трудности, за исключением случаев, когда влага или грязь могут помешать прямому контролю. Прямой контроль может оказаться неприемлемым, когда в контролируемой поверхности имеются углубления, превышающие длину пробега ?-частиц (4-9 см), или внутренняя часть предмета меньше габаритов детектора излучения прибора. В таких случаях непрямой контроль является незаменимым методом. При выборе метода контроля необходимо помнить, что прямой контроль обнаруживает общую загрязненность, а непрямой - снимаемую. Непрямой контроль практически не обнаруживает фиксированную загрязненность.
Во всех случаях прямых методов измерения дозиметрический прибор должен быть перед контролем откалиброван с помощью контрольного источника. Коэффициент калибровки определяется соотношением: K = Aj•(N - NФ), где А - внешнее излучение контрольного источника, част./мин; N - показание прибора, имп./мин; АФ - фон прибора, имп./мин.
В случае прямого метода загрязненность определяется по формуле: QS = (NЗ - Nф)•K/S где QS - загрязненность поверхности, част./(мин•см 2) ; NЗ - показание прибора от загрязненной поверхности, имп./мин; NФ - площадь детектора излучения, см 2.
При выборе контрольного источника необходимо иметь в виду, что наиболее достоверные результаты будут в том случае, когда энергетический спектр контрольного источника аналогичен энергетическому спектру радионуклидов, которыми загрязнена контролируемая поверхность, а радионуклид в контрольном источнике нанесен тонким слоем на подложке. Атомный номер материала подложки должен быть близок (особенно при ?-активности) к атомному номеру материала загрязненной поверхности. В процессе измерения необходимо периодически фиксировать фон прибора и учитывать его.
При выборе прибора предпочтение следует отдавать тому, который может раздельно измерять ?-, ?- и ?-излучения; имеет необходимую чувствительность для надежного измерения загрязненности от 0,1 допустимого уровня и выше; удовлетворительно работает при повышенной влажности и изменении температуры; защищен от воздействия магнитных и высокочастотных полей; легко очищается от радиоактивных загрязнений; прост в обращении, стабилен в работе, легок, имеет автономное питание.
Все ионизирующее излучение прямо или косвенно взаимодействует с той средой, в которую оно проникает, изменяет ее физические и (или) химические свойства. Эти изменения и берутся за основу при разработке методов регистрации ионизирующих излучений. В зависимости от характера взаимодействия ионизирующего излучения со средой различают следующие основные методы его регистрации: ионизационные, люминесцентные, полупроводниковые, фотоэмульсионные, химические и калориметрические.
Ионизационные методы основаны на способности ионизирующего излучения вызывать ионизацию молекул и атомов газа, твердых и жидких веществ. Наибольшее развитие и практическое применение получил метод, основанный на использовании изменения электрической проводимости газов. К основным ионизационным детекторам относятся: ионизационные камеры, газоразрядные счетчики (пропорциональные, счетчики Гейгера-Мюллера, искровые и другие). Для регистрации следов движения (треков) отдельных заряженных частиц применяется камера Вильсона.
Люминесцентные методы основаны на способности ионизирующего излучения возбуждать молекулы и атомы среды, переход их из возбужденного состояния в основное происходит с испусканием света (видимого или ультрафиолетового). Световые вспышки с помощью электронных устройств преобразуются в электрический сигнал, который можно зарегистрировать.
Полупроводниковые детекторы основаны на использовании способности ионизирующего излучения изменять проводимость полупроводников - они приобретают некоторую дополнительную проводимость.
Фотоэмульсионные методы основаны на способности ионизирующего излучения вызывать потемнение фотоэмульсии или оставлять треки в фотоматериалах. Этот метод широко используется в дозиметрии для определения индивидуальных доз от ? -, ?- и нейтронного излучения. Степень почернения фотоматериала после его проявления находится в определенной зависимости от вида, энергии и интенсивности ионизирующего излучения.
Химические методы основаны на необратимых химических изменениях в некоторых веществах под действием ионизирующих излучений - облучаемая среда может изменить оптическую плотность, цвет, выход химических реакций.
Калориметрические методы основаны на том, что ионизирующее излучение несет энергию, которая поглощается веществом и превращается в тепло.
По назначению и конструкции регистрирующие устройства могут быть самыми разнообразными, но неотъемлемыми их частями являются следующие: 1. Детектор для преобразования энергии ионизирующего излучения при его взаимодействии с веществом в другие формы энергии, более удобные для регистрации (электрическую, световую, тепловую и т.д.).
2. Усилитель входных импульсов для усиления электрических сигналов.
3. Преобразующее устройство для преобразования электрических сигналов по амплитуде, форме, количеству и длительности.
4. Показывающее или регистрирующее устройство для преобразования электрического сигнала в воспринимаемую человеком форму. Регистрирующим устройством может быть стрелочный прибор, самописец, электромеханический счетчик, сигнальные лампы и т.п.
5. Блок питания для питания отдельных блоков прибора стабилизированным напряжением. Для этой цели используют аккумуляторы, батареи, высоковольтные стабилизаторы напряжения и другие средства, обеспечивающие стабильность работы приборов (установок).