Изучение возникновения и применения гамма-излучения. Особенности использования в качестве детекторов в дозиметрических приборах газоразрядных счетчиков, работа которых основана на ионизирующем действии ядерного излучения; их достоинства и недостатки.
Аннотация к работе
.4 Энергетическая зависимость чувствительности 3.1 Расчет минимальной скорости счетаВ истории человечества не было научного события, более выдающегося по своим последствиям, чем открытие деления ядер урана и овладение ядерной энергией. Человек получил в свое распоряжение огромную, ни с чем не сравнимую силу, новый могучий источник энергии, заложенный в ядрах атомов. Масштаб добычи и расходования ископаемых энергоресурсов, металлов, потребления воды, воздуха для производства необходимого человечеству количества энергии огромен, а запасы ресурсов, ограничены. Открытие деления тяжелых ядер при захвате нейтронов, сделавшее наш век атомным, прибавило к запасам энергетического ископаемого топлива существенный клад ядерного горючего. Если атомная энергетика заменит обычную энергетику, то возможности возникновения парникового эффекта с тяжелыми экологическими последствиями глобального потепления будут устранены.Чтобы выбрать необходимый прибор, нужно сначала выяснить какой вид измерений требуется выполнить - измерение дозы, мощности дозы или загрязнения, какие энергии и уровни мощности дозы наиболее вероятны в месте измерения, какой вид излучения - альфа-, бета-, гамма-или нейтронное излучение должен быть измерен. Сущность ионизационного метода заключается в том, что под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в нее поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами возникает направленное движение ионов, т.е. Газоразрядный счетчик представляет собой устройство, состоящее из двух электродов, имеющих постоянное напряжение от источника питания. Одним электродом является металлический цилиндр, который соединяется с отрицательным полюсом батареи, другим - тонкая металлическая проволока - нить, натянутая вдоль оси цилиндра и соединенная через резистор с положительным полюсом батареи.Если исследовать импульсы, даваемые различными ионизирующими частицами, проходящими через счетчик, то можно заметить, что при не слишком большом газовом усилении посредством ударной ионизации, т.е. когда первичные ионы ускорены до сравнительно небольших скоростей и не создают слишком большого числа вторичных ионов, измеренный импульс по величине пропорционален первичной ионизации и тем самым пропорционален энергии, израсходованной частицей в счетчике. Если дальше увеличивать напряжение на счетчике, то можно увидеть, что возрастающая величина импульса становится независимой от интенсивности первоначальной ионизации. Возникшие при лавинообразном разряде электроны быстро собираются на нити счетчика, а образующийся в счетчике положительный пространственный заряд прекращает разряд через сек. Т.о. счетчик может зарегистрировать большое число частиц за единицу времени. Если опять повышать напряжение на счетчике, то появляются спонтанные (самопроизвольные) разряды, которые уже не вызываются ионизацией, создаваемой попадающими на счетчик частицами.Рассмотрим более подробно методы гашения непрерывного разряда в самогасящих счетчиках и счетчиках Гейгера-Мюллера.Заполнение счетчиков специально подобранными гасящими добавками.При прохождении по этому сопротивлению импульса тока на нем падает значительная часть напряжения источника питания, а напряжение на электродах в этот момент уменьшается. Начавшийся непрерывный разряд обрывается, так как счетчик оказывается переведенным в режим области пропорционального счета или даже тока насыщения.В настоящее время почти исключительно используются самогасящиеся счетчики, которые обладают рядом преимуществ (быстрота действия, упрощение схемы включения, и др.). Чтобы сделать счетчик самогасящимся, нужно, очевидно, ограничить явления, способствующие установлению непрерывного разряда в счетчике. Прежде всего следует избежать вырывания электронов из катода при поглощении на нем ультрафиолетового излучения, так как это является главной причиной образования непрерывного разряда. Появление самопроизвольных ложных импульсов вслед за регистрацией настоящего импульса, вызванного частицей, попавшей в счетчик, следует связывать с выбиванием электронов из катода положительными ионами и с высвечиванием так называемых метастабильных атомов.Максимальная скорость счета, т.е. наибольшее число импульсов, которые могут возникнуть в счетчике за 1 сек, очевидно, зависит от длительности так называемого “мертвого времени”, в течение которого счетчик не способен ответить импульсом на влетевшую в него частицу.Численно она равна отношению числа частиц, вызвавших импульсы, к общему числу частиц, попавших в счетчик за единицу времени. Необходимым условием регистрации ?-квантов является поглощение его в счетчике, сопровождающееся образованием вторичного электрона. Вследствие большой проникающей способности ?-квантов вероятность их поглощения счетчиком очень мала, поэтому эффективность регистрации счетчиков к ?-квантам составляет от нескольких десятых до 1-2%. Отклонение от линейности в начале
План
Содержание
Введение
1. Выбор типа детектора
1.1 Принцип работы ГРС
1.2 Режимы работы ГРС
1.3 Методы гашения разряда
1.3.1 Гасящие схемы
1.3.2 Газовое наполнение счетчиков
2. Параметры счета
2.1 Разрешающая способность
2.2 Эффективность счетчика
Введение
В истории человечества не было научного события, более выдающегося по своим последствиям, чем открытие деления ядер урана и овладение ядерной энергией. Человек получил в свое распоряжение огромную, ни с чем не сравнимую силу, новый могучий источник энергии, заложенный в ядрах атомов.
Масштаб добычи и расходования ископаемых энергоресурсов, металлов, потребления воды, воздуха для производства необходимого человечеству количества энергии огромен, а запасы ресурсов, ограничены. Особенно остро стоит проблема быстрого исчерпания запасов органических природных энергоресурсов. Поэтому использование энергии атомного ядра, развитие атомной энергетики снимает остроту этой проблемы. Открытие деления тяжелых ядер при захвате нейтронов, сделавшее наш век атомным, прибавило к запасам энергетического ископаемого топлива существенный клад ядерного горючего.
Так же, основным преимуществом является то, что атомная энергетика не потребляет кислорода и имеет ничтожное количество выбросов при нормальной эксплуатации. Если атомная энергетика заменит обычную энергетику, то возможности возникновения парникового эффекта с тяжелыми экологическими последствиями глобального потепления будут устранены.
Уже на сегодняшний день доля энерговыработки на АЭС в мире достигает 16%.
Однако, одной из главных особенностей эксплуатации АЭС является наличие ионизирующих излучений и необходимость обеспечения радиационной безопасности.
Радиационная безопасность обеспечивается, в первую очередь, поддержанием режимов нормальной эксплуатации АЭС, когда надежно функционируют все барьеры безопасности.
Основной задачей радиационной безопасности является охрана здоровья населения, включая персонал, от вредного воздействия ионизирующего излучения.
Особую опасность изза своей высокой проникающей способности представляет гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер. Оно испускается при переходах ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное или в основное. Любые ядерные излучения, взаимодействуя с различными материалами, ионизируют их атомы и молекулы. Ионизация среды тем сильнее, чем больше мощность дозы проникающей радиации или радиоактивность излучения и длительное их воздействие.
Однако гамма-излучение используется в медицине для лечения опухолей, для стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов. Гамма-излучение применяют также для получения мутаций с последующим отбором хозяйственно-полезных форм. Оно находит применение в технике, например для обнаружения дефектов в металлических деталях - гамма-дефектоскопия. В радиационной химии гамма-излучение применяется для инициирования химических превращений, например процессов полимеризации.
Таким образом, на сегодняшний день гамма-излучение получило широкое практическое применение, несмотря на то, что оно опасно для организма человека и в то же время неощущаемое, поэтому для его обнаружения и измерения необходимы специальные приборы. Приборы и установки, используемые для измерения и/или контроля ионизирующих излучений, по функциональному назначению делятся на дозиметрические, радиометрические, спектрометрические, сигнализаторы и многофункциональные (универсальные) приборы.
Дозиметры - приборы, измеряющие мощность дозы излучения и/или дозу излучения.
Радиометры - приборы, измеряющие активность нуклида в радиоактивном источнике, удельную объемную активность, плотность потока ионизирующих частиц, радиоактивное загрязнение поверхностей.
Спектрометры - приборы, измеряющие распределение ионизирующих излучений по энергии, во времени, по массе и заряду элементарных частиц.
Универсальные приборы - приборы, которые совмещают функции вышеперечисленных приборов.
Для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют ионизационный, химический и сцинтилляционный методы.
Наиболее широкое применение имеют газоразрядные счетчики, работа которых основана на ионизирующем действии ядерного излучения.
В данном курсовом проекте основной задачей является разработка проекта блока детектирования гамма-излучения путем проведения необходимых расчетов: выбора стандартного или разработки нестандартного детектора, проведения проверочного расчета, расчета ЭЗЧ блока, подбора необходимых компенсирующих фильтров, при необходимости и разработки принципиальной электрической схемы блока.