на каком явлении основан ионизационный метод дозиметрии

МЕТОДЫ ДОЗИМЕТРИИ, ТИПЫ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Обнаружение и измерение ядерных излучений называется дозиметрией, а приборы, предназначенные для этих целей, — дозиметрическими (ДП). Дозиметрия основана на способности этих излучений изменять физико-химические свойства облучаемой среды. В настоящее время применяются пять основных методов дозиметрии: ионизационный, химический, фотографический, сцинтилляционный и люминесцентный.

Ионизационный метод основан на свойстве лучей вызывать ионизацию воздуха и газов. При наличии электрического поля в ионизированном объеме газа возникает ионизационный ток вследствие передвижения образующихся ионов; измерение величины этого тока и позволяет измерить дозу излучений.

Большинство полевых дозиметрических приборов основано на ионизационном принципе. Такие дозиметрические приборы состоят из четырех Основных частей: воспринимающего устройства (датчика), электрической схемы с усилительным устройством, регистрирующего устройства и системы питания.

В качестве воспринимающего устройства (детектора) применяются ионизационная камера или газоразрядный счетчик (Гейгера).

Ионизационная камера (рис. 45) представляет собой пластмассовую камеру, внутри которой расположены два электрода: отрицательный (в виде металлического кольца) и положительный (в виде стержня с токопроводящим слоем в корпусе камеры из акводага). К электродам присоединяется источник постоянного тока (полюсы сухой батареи).

Рис. 45. Схема ионизационной камеры.

В обычных условиях ток через камеру не проходит, так как электроды изолированы друг от друга, а камера заполнена воздухом. Под действием излучений происходит ионизация воздуха внутри камеры, благодаря наличию электрического поля ионы начинают двигаться к электродам и в цепи образуется ионизационный ток, который поступает в усилительное устройство прибора и измеряется микроамперметром. Сила этого тока (при определенном напряжении и в определенном диапазоне доз) пропорциональна дозе излучений.

Газоразрядный счетчик (рис. 46) представляет собой герметический металлический цилиндр (или стеклянный цилиндр, покрытый изнутри слоем меди), заполненный разреженной газовой смесью (неон и аргон или пары брома). Внутри трубки натянута тонкая металлическая нить, изолированная от корпуса. На корпус счетчика подается отрицательный заряд (катод), на нить — положительный (анод). Напряжение между полюсами 400—1000 В.

Рис. 46. Газоразрядный счетчик: 1 — корпус (катод), 2 — металлическая нить (анод). 3 — изоляторы, 4 — выводы (контакты) счетчика.

Характерными в работе газоразрядного счетчика являются вторичная ионизация и эффект газового усиления. При попадании внутрь счетчика гамма-кванта или бета-частицы образуются несколько пар ионов. Но электроны благодаря высокой разности потенциалов и разреженной газовой среды начинают двигаться к металлической нити с огромной скоростью и, сталкиваясь с молекулами газа, вызывают вторичную ионизацию атомов газа.

Выбитые вторичные электроны в свою очередь после приобретения достаточной скорости также вызывают ионизацию атомов газа. Поэтому к металлической нити подходит целая лавина электронов. В ответ на это в цепи возникает импульс электрического тока на каждую частицу излучения или на гамма-квант. Количество импульсов подсчитывается счетным устройством (в счетных установках ДП-100) или импульсы преобразуются в постоянное напряжение, которое измеряется микроамперметром (в радиометрах). Вследствие газового усиления газоразрядные счетчики в тысячи раз чувствительнее ионизационных камер.

Химический метод дозиметрии основан на свойстве радиоактивных излучений вызвать изменение химического состава некоторых веществ вследствие ионизации или возбуждения атомов. Например, в водных растворах нитраты восстанавливаются продуктами радиолиза воды, превращаясь в нитриты

Количество образовавшегося нитрита пропорционально дозе облучения и определяются реактивом Грисса.

На химическом методе основаны химические дозиметры, например ДП-70М (см. ниже).

Фотографический метод основан на способности излучений проникать через кассеты и вызывать засвечивание фотопленки (разложение AgBr) пропорционально дозе облучения, что обнаруживается при проявлении пленки и сравнении с эталонами.

Этот метод используется в фотопленочных дозиметрах, представляющих собой небольшую кассету с фотопленкой внутри. После облучения пленку проявляют и определяют дозу облучения, полученную владельцем данного дозиметра, с помощью специального прибора — денситометра.

Сцинтилляционный метод дозиметрии основан на том, что некоторые вещества (например, фосфор, сернистый цинк, платино-сернистый барий, вольфрамат кальция, нафталин, антрацен, антипирин и др.) при облучении начинают светиться, так как атомы этих веществ после возбуждения начинают испускать фотоны, воспринимаемые глазом в виде световых вспышек — сцинтилляций. Эти световые вспышки регистрируются сцинтилляционным счетчиком.

Люминесцентный метод основан на том, что некоторые вещества накапливают энергию ионизирующих излучений, а затем выделяют ее в виде световых вспышек после освещения инфракрасным светом или после нагревания. Интенсивность вспышек зависит от дозы облучения и определяется с помощью фотоумножителя.

Известны несколько видов так называемых твердотельных дозиметров.

Термолюминесцентные дозиметры представляют собой небольшие пластинки или цилиндры и таблетки, содержащие фториды лития или кальция, используются для измерения бета- и гамма-излучений от 50 мР до 10 000 Р.

Стеклянные радиофотолюминесцентные дозиметры состоят из активированных серебром фосфатных стекол с добавлением бария, калия, лития, магния и бора. Под действием ионизирующих излучений в них образуются центры люминесценции, и при воздействии на них ультрафиолетовыми лучами наблюдается радиофотолюминесценция (желтое свечение), измеряемая фотоумножителем. Диапазон измерений такой же, как термолюминесцентных дозиметров.

К недостаткам твердотельных дозиметров можно отнести то, что накопленная организмом доза облучения определяется только с помощью специальной измерительной аппаратуры, которой обеспечиваются этапы медицинской эвакуации, начиная с МПП, и требуется соответствующая организация раздачи дозиметров личному составу и учет их.

Источник

Дозиметрия

Выявление ионизирующего излучения и количественная оценка уровня радиации называется дозиметрией. Для количественной оценки уровня радиации введено понятие дозы излучения. В радиологии определяют следующие категории дозы ионизирующего излучения:

1)экспозиционная доза– это общее количество падающей на объект энергии излучения; измеряется по ионизации воздуха. В СИ измеряется в Кл/кг (при такой дозе излучения в 1 кг воздуха образуются ионы, несущие заряд равный 1 кулону). Внесистемной единицей измерения является Рентген (р). 1 Кл/кг = 3876 р.

2)поглощенная доза– количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы объекта за все время облучения; не отражает биологический эффект облучения. В СИ измеряется в Грей (Гр) (при такой дозе 1 кг облученного вещества поглощает 1 Дж энергии). Внесистемной единицей измерения является рад (англ. radiation absorbed dose). 1 Гр = 100 рад. О величине поглощенной дозы можно судить по величине экспозиционной дозы. Д_погл = Д_эксп х 0,95, отсюда 1 рад » 1 р

3) эквивалентная доза – доза внешнего жесткого рентгеновского излучения, которой соответствует по биологическому эффекту рассматриваемый вариант излучения; отражает биологический эффект излучения. В СИ измеряется в Зиверт (Зв). Внесистемной единицей измерения является бэр (биологический эквивалент рентгена). 1 Зв = 100 бэр. Д_экв=Д_погл х W_R.

W_R для рентгеновских лучей, b, g – излучения = 1.

W_R для быстрых нейтронов = 10; W_R для a-частиц = 20.

4) эффективная доза– величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Разные органы имеют различную чувствительность к радиационному воздействию: например, при одинаковой дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе. Эффективная эквивалентная доза рассчитывается как сумма эквивалентных доз по всем органам и тканям, умноженных на взвешивающие коэффициенты для этих органов, и отражает суммарный эффект облучения для организма. Единица эффективной дозы – Зиверт.

Д_эфф = å Д_экв х W_Т. W_Т для органов и тканей: гонады = 0,2; красный костный мозг = 0,12; щитовидная железа = 0,05; кожа = 0,01.

Основные дозиметрические величины и единицы их измерения

5) коллективная эффективная доза– сумма эффективных доз, полученных всеми членами коллектива; равна сумме индивидуальных эффективных доз. Измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв).

Мощность дозы излучения (уровень радиации) – это доза, регистрируемая за единицу времени. Она характеризует интенсивность лучевого воздействия.

1. Ионизационный метод основан на способности ионов, образующихся под воздействием ионизирующего излучения, к направленному движению в электрическом поле. Такое поле может создаваться с помощью ионизационной камеры и газоразрядного счетчика.

Ионизационная камера – это ёмкость с двумя изолированными электродами, заполненная воздухом. Попадая в камеру, ионизирующее излучение вызывает образование ионов, которые под воздействием электрического поля направленно движутся к электродам. В камере возникает электрический ток, сила которого пропорциональна дозе ионизирующего излучения.

Газоразрядный счетчик – трубка, заполненная смесью инертных газов с галогенами (бромом) с высоким напряжением между катодом (корпус трубки) и анодом (металлическая нить в центре трубки). Образующиеся в этих условиях ионы обладают высокой кинетической энергией и способны при направленном движении выбивать электроны из молекул газа – эффект вторичной ионизации. К аноду подходит «лавина» электронов, что фиксируется в виде электрического импульса или преобразуется в постоянный электрический ток.

2. Люминисцентный метод основан на способности некоторых веществ накапливать энергию ионизирующего излучения, а затем выделять ее в виде световых вспышек после дополнительного воздействия с помощью ультрафиолетового облучения или высокой температуры. В зависимости от вида воздействия различают:

— фотолюминисцентный метод – при освещении ультрафиолетовым облучением алюмофосфатного стекла, активированного серебром возникают световые вспышки, интенсивность которых пропорциональна полученной дозе ионизирующего излучения и измеряется с помощью фотоумножителя;

— термолюминисцентный метод – при нагревании таблеток фторида лития или фторида кальция возникают световые вспышки, интенсивность которых пропорциональна полученной дозе ионизирующего излучения и измеряется с помощью фотоумножителя.

3) Сцинтилляционный метод основан на том, что некоторые вещества (сернистый цинк, фосфор и другие) при взаимодействии с ионизирующим излучением начинают светиться. Возникающие световые вспышки (сцинтилляции) регистрируются с помощью фотоумножителя.

4) Химический метод основан на свойстве ионизирующего излучения вызывать изменение химического состава некоторых веществ. Например, нитраты превращаются в нитриты, которые в присутствии реактива образуют окрашенное соединение. Интенсивность окрашивания определяется с помощью колориметра.

Приборы, предназначенные для измерения дозы облучения внешним источником, называются дозиметрическими, которые по своему назначению подразделяются на следующие основные типы:

— индикаторы, например ДП-64 и т.д. Их применяют для выявления радиоактивного загрязнения местности;

— рентгенометры-радиометры ДП-3Б, ДП-5В (А,Б) и т.д. Они определяют уровни радиации на местности и загрязненность различных объектов и поверхностей радиоактивными веществами;

— дозиметры ИД-1, ИД-11, ДКП-50, ДП-70М, ДПГ-03 и т.д. Они предназначены для определения индивидуальных доз облучения.

Индикатор-сигнализатор ДП-64 предназначен для постоянного радиационного наблюдения и оповещения о радиоактивном загрязнении местности. Работает в следящем режиме и обеспечивает звуковую и световую сигнализацию при достижении уровня гамма-радиации 0,2 р/ч.

Рентгенометр ДП-3Б предназначендля измерения уровня радиации на местности от 0,1 до 500 р/ч при проведении радиационной разведки. Устанавливается на подвижных объектах (автомобили, вертолеты, катера).

Рентгенометр-радиометр ДП-5В (А,Б) предназначендля измерения уровня радиации на местности от 0,05 мР/ч до 200 Р/ч, а также для измерения степени радиоактивного заражения одежды, кожных покровов, воды, продовольствия, техники, медико-санитарного имущества от 0,05 до 5000 мР/ч.

Химический дозиметр ДП-70М предназначен для измерения индивидуальной дозы гамма или нейтронного облучения людей от 50 до 800 рад.

Комплект измерителей дозы ИД-1 (прямопоказывающий) предназначен для измерения поглощенных доз облучения людей гамма-лучами и нейтронным потоком от 20 до 500 рад. В состав комплекта входят 10 индивидуальных дозиметров и зарядное устройство. Метод дозиметрии – ионизационный.

Комплект ИД-11 предназначен для измерения поглощенной дозы гамма- и нейтронного облучения людей от 10 до 1500 рад. Метод дозиметрии – фотолюминесцентный.

Комплект ДПГ-03 предназначен для измерения поглощенной дозы гамма-излучения от 0,1 до 999 рад. Метод дозиметрии – термолюминесцентный.

Дозиметр карманный прямопоказывающий ДКП-50 предназначен для измерения доз гамма-излучения в диапазоне от 2 до 50 рад при уровнях радиации от 0,5 до 200 р/ч. Метод дозиметрии – ионизационный.

Источник

Ионизационный метод дозиметрии

Ионизационный метод основан на способности излучения вызывать ионизацию молекул и атомов вещества. Наибольшее развитие и практическое применение получил метод, основанный на использовании изменения электрической проводимости газов. По конструкции, назначению, режиму работы ионизационные детекторы могут быть разнообразными, но их принципиальное устройство примерно одинаково. К основным ионизационным детекторам относятся ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.

Ионизационные детекторы по конструкции являются своеобразными конденсаторами. Как и всякий конденсатор, ионизационные детекторы имеют два электрода: внутренним (собирающим) электродом может служить металлический стержень (ионизационные камеры) или тонкая металлическая нить (газоразрядные счетчики), внешним электродом – металлический корпус или стекло с напыленным с внутренней стороны металлом. Пространство между электродами заполнено чистым газом или смесью газов. К электродам приложено большое постоянное напряжение (500 – 1500 В).

Рассмотрим схему простейшей измерительной цепи, состоящей из воздушного конденсатора, источника питания и измерителя тока (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Схема измерительной цепи ионизационной камеры	Рис. 10.2. Вольт-амперная характеристика ионизационной камеры

В отсутствие ионизирующего излучения тока в измерительной цепи нет. Если к детектору поднести источник ионизирующего излучения, то в воздухе происходит ионизация: вырывание электрона из атома, который в результате превращается в положительный ион. Электроны в воздухе быстро захватываются нейтральными молекулами, что приводит к образованию тяжелых отрицательных ионов. Под действием электрического поля напряженностью E=U/L (U – разность потенциалов на электродах конденсатора, L – расстояние между электродами) происходит перемещение положительных ионов к отрицательному электроду (катоду), а электронов и отрицательных ионов – к положительному электроду (аноду). В результате этого в цепи потечет ток. Зависимость величины тока от приложенной к электродам ионизационной камеры разности потенциалов при неизменной интенсивности ионизирующего излучения (вольт-амперная характеристика камеры) показана на рис. 10.2.

При U = 0 электрическое поле в чувствительном объеме детектора отсутствует, и образовавшиеся при ионизации заряды рекомбинируют при столкновениях, образуя нейтральные молекулы; собирания зарядов на электродах не происходит. С увеличением U влияние рекомбинации на собирание зарядов уменьшается, что приводит к увеличению величины тока (участок 1 на рис. 10.2). В области насыщения 2, где влиянием рекомбинации можно пренебречь, все образовавшиеся ионы собираются на электродах (i_н – ток насыщения). При дальнейшем увеличении U ионизационный детектор переходит в другой режим работы.

Рассмотрим подробнее различные режимы функционирования ионизационных детекторов (рис. 10.3).

Установлено, что энергия образования одной пары ионов практически не зависит от энергии ионизирующей частицы, ее массы, заряда и вида ионизирующего излучения. Для большинства газов эта величина составляет примерно 34 эВ.

Предположим, что частица производит в детекторе определенное количество ионизаций, соответствующее начальному электрическому заряду Q₀ (кулонов). В зависимости от режима функционирования этот заряд может быть частично или полностью собран, а может быть даже усилен.

Рис. 10.3. Различные режимы работы ионизационных детекторов

Если между анодом и катодом приложенная разность потенциалов слишком мала, то заряд будет собран не полностью. При разности потенциалов, достаточной для сбора всех ионов, собранный на электродах заряд Q = Q₀. Это режим работы ионизационных камер. При еще большей напряженности электрического поля первичные электроны, освобожденные детектируемой частицей, приобретают энергию, достаточную для того, чтобы произвести ионизацию и освободить новые электроны – вторичные, которые могут, в свою очередь, освободить следующие электроны, и т.д. Этот процесс, называемый ударной ионизацией, увеличивает число образующихся в газовом объеме пар ионов и является механизмом газового усиления ионизационного эффекта регистрируемого излучения.

Таким образом, заряд на электродах увеличивается: Q > Q₀. Это режим работы газоразрядных счетчиков, конструкции которых весьма разнообразны. Наиболее существенное отличие газоразрядных счетчиков от ионизационных камер заключается в значении напряженности поля между электродами, от которого зависит коэффициент усиления заряда К. Данный коэффициент численно равен отношению количества ионов, пришедших на собирающий электрод, к общему числу первоначально образованных ионов. Коэффициент К зависит от природы газа-наполнителя и конструктивных особенностей детектора. С увеличением значения напряжения коэффициент газового усиления растет по нелинейному закону от единицы до нескольких тысяч.

Самое сильное электрическое поле действует вблизи тонкого анода. Чем больше напряженность электрического поля, тем шире становится область с сильным электрическим полем, в котором возможны ионизации и, следовательно, тем значительнее усиление заряда:

Область напряжений, в которой коэффициент К является постоянным для заданного значения напряжения независимо от энергии ионизирующей частицы, представляет собой режим пропорционального счетчика. Например, частица с энергией 1 МэВ, создающая в детекторе начальный заряд Q₀, приводит к конечному заряду KQ₀; частица с энергией 2 МэВ создает начальный заряд 2Q₀ и конечный заряд 2KQ₀. Это позволяет в режиме работы пропорционального счетчика различать слабо- и сильноионизирующие частицы, например, b- и a-частицы.

При дальнейшем увеличении напряжения нарушается пропорциональность между первоначально образованным зарядом и зарядом, собранным на электродах детектора. Следовательно, в данной области напряжений конечные заряды не являются в точности пропорциональными энергии детектируемой частицы.

Чем выше приложенное напряжение, тем слабее пропорциональная зависимость. Это полупропорциональный режим функционирования газоразрядного счетчика, который практически не используется для регистрации ионизирующих излучений.

При пропорциональном и полупропорциональном режимах работы детектора газовый разряд охватывает небольшую часть объема детектора. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к тому, что газовый разряд охватывает уже весь объем детектора. Объясняется это тем, что во время большинства ионизаций в счетчике происходят возбуждения атомов, которые приводят к испусканию ультрафиолетового излучения. При определенных значениях напряжения испускание ультрафиолета становится весьма значительным и формирует разряд вдоль анода и по всему объему счетчика. Газовый разряд охватывает одинаково весь объем детектора при появлении в газе и одной, и нескольких тысяч ионных пар. В данном случае конечный заряд является постоянной величиной; его значение максимально и не зависит от начального числа ионов в чувствительном объеме детектора и, следовательно, от энергии ионизирующей частицы. Это область самостоятельного разряда или так называемая область Гейгера. Газоразрядные детекторы, работающие в области самостоятельного разряда, называются счетчиками Гейгера-Мюллера. По указанным причинам счетчики Гейгера-Мюллера нельзя применять для определения вида и энергии излучения. Если в счетчике Гейгера-Мюллера еще больше увеличить напряжение, это приведет к внутреннему разряду, а в конечном счете, к разрушению счетчика.

Рассмотрим некоторые типы ионизационных детекторов, которые используются при проведении радиационного контроля на АЭС.

Ионизационные камеры представляют собой детекторы, работающие в режиме тока насыщения. По конструкции ионизационные камеры подразделяют на плоские, цилиндрические и сферические. В плоской ионизационной камере электродами являются параллельные диски; цилиндрическая камера имеет два соосных (коаксиальных) электрода; в сферической камере электроды представляют собой две концентрические сферы.

По назначению различают ионизационные камеры для регистрации a-, b-, g- и нейтронного излучений. Ионизационные камеры для регистрации a- и b-излучений имеют специальное входное окно, закрытое тонкой пленкой. Толщина пленки должна быть много меньше пробега a- или b-частиц в этой пленке. Регистрация g-излучения осуществляется по электронам, образующимся при взаимодействии g-излучения с веществом.

Ионизационные камеры для регистрации g-излучения бывают двух типов: камеры со свободным газом (сеточные) и стеночные («наперстковые»). В качестве камер со свободным газом применяются плоские открытые и цилиндрические камеры, корпусом которых служит тонкая редкая металлическая сетка. Ионизацию воздуха в таких камерах вызывают электроны, возникающие при взаимодействии g-излучения с атомами воздуха на расстоянии от камеры, равном пробегу электронов. «Наперстковыми» (или полостными) называют маленькие камеры, ионизационный объем которых окружен твердой стенкой. Обычно стенка является одним из электродов камеры, а второй электрод находится в газовой полости и изолируется от стенки. В таких камерах ионизацию газа-наполнителя создают электроны, возникающие при взаимодействии g-излучения с материалом стенки камеры.

Ионизационные камеры, которые служат для определения суммарного ионизационного эффекта, называют токовыми камерами.

В таких камерах ток насыщения пропорционален мощности дозы излучения, а полное количество электричества, образованное за некоторое время, пропорционально дозе облучения за это же время. Этим определяется дозиметрическое применение ионизационных камер.

Для целей дозиметрии важным является знание зависимости чувствительности ионизационной камеры, впрочем, как и любого другого детектора, от энергии ионизирующего излучения.

Под чувствительностью детектора понимают его отклик на единицу измеряемой величины, например, в случае токовых ионизационных камер чувствительность по мощности дозы i_н/ , где – мощность поглощенной дозы излучения в воздухе.

Ионизационную камеру можно использовать для измерения мощности дозы только в том случае, если ее чувствительность по мощности дозы не будет зависеть от энергии ионизирующего излучения. Это достигается подбором вещества стенки камеры и газа с одинаковыми значениями эффективного атомного номера Z_эфф, который для сложного вещества определяется с учетом его состава. Такие камеры называют гомогенными. Частным случаем гомогенной камеры является воздухоэквивалентная камера, эффективный атомный номер стенки которой равен эффективному атомному номеру воздуха, заполняющего чувствительный объем камеры. Следует отметить, что эффективный атомный номер тканей человека (

7.4) близок к эффективному атомному номеру воздуха (

7.6), в связи с чем воздухоэквивалентные камеры иногда называются тканеэквивалентными.

Недостатком описанных «наперстковых» ионизационных камер является их низкая чувствительность. Более чувствительны конденсаторные камеры, принцип работы которых основан на разрядке емкости конденсатора, образованного электродами камеры. Система из двух электродов, разделенных высококачественной изоляцией, заряжается внешним источником напряжения до начальной разности потенциалов U₀. В поле ионизирующего излучения уменьшение потенциала DU служит мерой дозы излучения D.

Чувствительность конденсаторной камеры по дозе излучения DU/D тем выше, чем больше объем камеры и чем меньше ее электрическая емкость.

Конденсаторные камеры нашли широкое применение в качестве простейших индивидуальных дозиметров. Предварительная зарядка таких дозиметров осуществляется от отдельного источника напряжения. Разность потенциалов (или накопленный на электродах заряд) после облучения определяют либо на отдельном измерительном пульте, либо с помощью специального электрометра, вмонтированного в корпус камеры-дозиметра.

Ионизационные детекторы, в которых используется газовое усиление первичной ионизации, представляют собой газоразрядные счетчики. Использование механизма газового усиления позволяет резко увеличить чувствительность счетчиков по сравнению с ионизационными камерами.

Газоразрядные счетчики классифицируются по режиму работы, конструкции, механизму гашения разряда и назначению.

По режиму работы различают пропорциональные газоразрядные счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера; по конструкции – торцовые и цилиндрические счетчики.

По механизму гашения разряда различают самогасящие и несамогасящие счетчики. В газоразрядных счетчиках под действием ионизирующего излучения возникает непрерывный разряд. Этот разряд обусловлен выбиванием фотоэлектронов из катода ультрафиолетовым излучением, источником которого являются возбужденные атомы и молекулы, образующиеся в процессе газового разряда счетчика. Для регистрации новой частицы непрерывный газовый разряд необходимо автоматически прерывать.

По назначению различают счетчики для a-, b-частиц, g-излучения и нейтронов.

Схема включения газоразрядного счетчика показана на рис. 10.4

При прохождении ионизирующей частицы через чувствительный объем детектора в цепи возникает импульс тока, который регистрируется по изменению напряжения на сопротивлении R. Зависимость скорости счета n_сч (количества зарегистрированных импульсов в единицу времени) от напряжения U при постоянной интенсивности излучения называется счетной характеристикой газоразрядного детектора (рис. 10.5).

Наличие плато на счетной характеристике, определяемой экспериментально, свидетельствует о том, что счетчик находится в режиме Гейгера. Чем больше протяженность плато и меньше его наклон, тем лучше счетчик.

Поскольку в счетчиках Гейгера-Мюллера происходит регистрация самостоятельного разряда, возникающего даже от единственной образованной в чувствительном объеме пары ионов, используют эти счетчики, в основном, для измерения плотности потоков ионизирующих излучений или активности радионуклидов.

Рис. 10.4. Схема включения газоразрядного счетчика	Рис. 10.5. Счетная характеристика газоразрядного счетчика

Конструктивное оформление газоразрядных счетчиков зависит от вида и энергии регистрируемого излучения.

Для регистрации b-частиц с энергией от 50 до 300 кэВ, а также a-частиц применяют торцовые счетчики с входным окном на торце, закрытым пластинкой из слюды или нейлона. Анодом счетчика служит вольфрамовая нить, впаянная в центре стеклянного корпуса. Цилиндрическая стенка счетчика, выполненная из металла, служит катодом. Для регистрации b-частиц с энергией более 300 кэВ применяют цилиндрические счетчики, катод которых выполнен из тонкой алюминиевой фольги, а анод – из вольфрамовой нити, крепящейся на изоляторах.

Эффективность регистрации таких счетчиков, представляющая собой отношение числа зарегистрированных частиц к числу всех частиц, прошедших через поверхности катода счетчиков, составляет величину около 100%.

Для регистрации g-излучения применяют цилиндрические счетчики, в которых катодом служит тонкий проводящий слой, нанесенный напылением в вакууме на внутреннюю поверхность стеклянной трубки, а анодом – вольфрамовая нить, натянутая по оси счетчика.

Эффективность регистрации g-излучения счетчиками зависит от материала, из которого изготовлены стенки счетчика, их толщины, а также от энергии излучения и составляет величину в несколько процентов.

Применимость того или иного газоразрядного счетчика для дозиметрии g-излучения определяется зависимостью чувствительности n_сч/ от энергии g-излучения: чем сильнее эта зависимость, тем менее благоприятно применение счетчика.

Обычные промышленные счетчики имеют значительную зависимость чувствительности от энергии g-излучения в области сравнительно низкоэнергетического излучения (до 600 кэВ). Лишь в узком интервале энергий с достаточной для практики точностью сохраняется пропорциональность между показаниями счетчика и мощностью дозы. До некоторой степени энергетическую зависимость чувствительности счетчика можно уменьшить применением дополнительных фильтров. Однако надежнее проводить градуировку приборов со счетчиками по излучению такого спектрального состава, который близок к измеряемому на практике.

Источник